Đồ án điện tử công suất trình bày về luyện thép và nguyên lý hoạt động của nó

Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Đồ án Điện tử công suất

TRÌNH BÀY VỀ LUYỆN
THÉP VÀ NGUYÊN LÝ
HOẠT ĐỘNG CỦA NÓ

1


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

PHỤ LỤC

Lời nói đầu……………………………………………………………….
Chương 1:Giới thiệu công nghệ và yêu cầu kỹ thuật……
I.

Tìm hiểu về lò nấu thép……………………………………………

II.

Tìm hiểu về đề tài…………………………………………………

Chương 2: Đề xuất phương án và lựa chọn mạch lực…
I.

Phương án mạch lực………………………………………………

II.

Tính toán lựa chọn van……………………………………………

Chương 3: Mạch điều khiển……………………………………
I.

Nguyên lý điều khiển………………………………………………

II.

Thiết kế mạch điều khiển

Chương 4: Kết quả mô phỏng…………………………………

Tài liệu tham khảo…………………………………………………….

2

Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Lời Nói Đầu

Trong sự phát triển từng ngày của thế giới, trên từng lĩnh vực của
cuộc sống, như nông nghiệp,du lịch, điện tử, công nghệ thông tin…Ngành
công nghiệp nặng chiếm một vị trí hết sức quan trọng, là tiền đề của các
công trình lớn, của sự phát triển cơ sở hạ tầng. Ngày nay, đã và đang đánh
dấu những thành quả to lớn của ngành công nghiệp: như đóng tầu, sản
xuất ôtô, luyện kim… Trong đó luyện kim chiếm vai trò quan trọng, nó tạo
ra rất nhiều nguyên liệu cho các ngành khác sử dụng. Để tìm hiểu thêm về
vấn đề này, Dưới đây là một số trình bày về ngành luyện thép và nguyên lý
hoạt động của nó.
Trong đề tài, có sự tham gia của hai sinh viên Hoàng Ngọc Tú và
Đặng xuân quyền với sự giúp đỡ của thầy.
Thiếu sót của báo cáo là không thể tránh khỏi, chúng tôi xin chân
thành cảm ơn và chân trọng những ý kiến dóng góp và phê bình của các
bạn, để đề tài này được hoàn thiện hơn…

3


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

CHƯƠNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ NẤU THÉP

I.Tìm hiểu về lò nấu thép

- Ngành luyện kim ra đời từ rất lâu, sản phẩm của nó đáp ứng được nhu cầu
trong moi lĩnh vực. Trong thời gian đầu, các phưong pháp luyện thép cổ điển
như: lò cao, lò Mactanh đây là những loại lò dùng nhiên liệu đốt như củi
than… Ngày nay, với sự sử dụng rộng rãi của điện năng thì phương pháp nấu
luyện thép bằng điện chiếm ưu thế.

- Nấu luyện thép bằng lò điện là phương pháp nhanh nhất, mang lại hiệu quả
kinh tế cao vì phương pháp này biến đổi điện năng thành nhiệt năng.

- Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng, khả năng tự động hoá cao và có khả năng luyện,
nấu được nhiều loại thép khác nhau, dùng cho mục đích khác nhau.

- Ít gây ô nhiễm môi trường.
- Có các loại lò phổ biến sau: lò hồ quang, lò điện trở, lò cảm ứng.
- Trong các loại lò điện trên thì lò cảm ứng có các ưu điểm nổi trội hơn cả.
- Nấu chảy được kim loại sạch nhất, vận hành đơn giản và có thể nấu chảy
trong chân không hay trong môi trường đặc biệt. So với lò điện trở và lò hồ
quang thì hiệu quả nhiệt của lò điện cảm ứng là 80% so với 60%-75% của 2 lò
kia và hiệu suât nhiệt lên tới 96%.

4


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

- Tuy nhiên lò cảm ứng có hệ số công suất giảm khi điện trở của vật liệu giảm
và để tăng nhiệt số này thường người ta mắc các tụ điện song song với lò.
Nhiệt độ của xỉ thấp cho nên khó có thể tinh luyện thép.
- Một điểm chú ý trong lò điện cảm ứng là tần số lò càng cao khi khối lượng
phối liệu nấu trong nòi mẻ thấp:
- 500 000Hz đối với lò nhỏ, nấu thí nghiệm 10g - 100g.
- 8000Hz - 4000Hz đối với lò thí nghiệm nấu vài kg.
- 2000Hz đối với lò công nghiệp nhỏ, một mẻ 50 kg - 500kg.
- 1000Hz đối với lò một mẻ 250kg-2000kg.
- 50Hz (tần số công nghiệp) với các lò nấu lớn trong công nghiệp

Nói riêng về lò cảm ứng

- Lò cảm ứng Theo ứng dụng có thể chia làm 2 loại là: lò có lõi sắt và không
có lõi sắt.
- Loại lò có lõi sắt ở giữa: xuất hiện sức điện động hỗ cảm vào nguyên liệu rắn:
E2 = 4,44.f.W2. φ .10-8

f

: tần số (Hz), chu kỳ (s)

W2

: số vòng cuộn dây thứ cấp

5


Đồ án : Điện Tử Công Suất
GVHD:
φ

SV: Hoàng Ngọc Tú
Đặng Xuân Quyền

: từ thông sinh ra ở lõi sắt (Wb)

- Nhờ dòng xoay chiều gây ra cho từ trường nam châm của lõi sắt mà kim loại
rắn được nung nóng dần, cuối cùng chảy vào rãnh và có thể lấy ra ngoài. Loại
này ít thông dụng vì năng suất không cao, xỉ luôn luôn bị nguội.

- Loại không có lõi sắt rất thông dụng hiện nay: Đặc điểm của loại lò này là từ
trường từ cuộn dây cảm ứng được dẫn thẳng vào kim loại. Tại đây sinh ra dòng
điện hỗ cảm có cường độ không đều trên dây đồng. Mật độ dòng điện tập trung
ở mặt ngoài dây, ở giữa giảm dần.

Cấu tạo của lò

Gồm hai bộ phận chính là vòng cảm ứng và nồi lò:
- Vòng cảm ứng làm bằng đồng hoặc ống sắt dẹt. Vì dòng qua vòng cảm ứng
cỡ hàng ngàn ampe nên tổn hao điện chiếm tới 25 ÷30% công suất hữu ích của
thiết bị. Do vậy cần làm mát vòng cảm ứng. Làm mát bằng không khí cho phép
mật độ dòng điện 2 ÷ 5A/mm2. Làm mát bằng nước trong vòng cảm ứng rỗng
cho phép dòng điện tới 50 ÷ 70A/mm2.
- Nồi lò làm bằng vật liệu chịu lửa.

II.Tìm hiểu về tải
1.Đặc tính tải trong quá trình nấu thép
- Tải lò nấu thép là tải có tính cảm kháng.Đầu tiên ta dễ nhận thấy tải phụ
thuộc nhiệt độ theo công thức:

6


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Rt = R0 *(1 + α *t)

- Tải lò nấu thép là tải có tính biến động, thông qua đồ thị dưới:

Hình 1.1: Đồ thị tính biến động của tải lò

Μ : là độ từ thẩm của thép
Ρ : là suất điện trở của thép(Ωcm)

- Nhận thấy khi nhiệt độ khoảng 800-9000c thì tải mất tính cảm kháng chỉ còn
tính thuần trở (do μ giảm mạnh ,còn ρ tăng mạnh).
- Tải lò nấu thép là tải ngắn mạch , nên nguồn cấp cho tải phải làm việc ở chế
độ ngắn mạch, do đó ta chọn nguồn cấp cho tải là nghịch lưu nguồn dòng.
2.Quan hệ f,p,U
- Nhiệt đốt nóng kim lọai được tính theo công thức:

W= I12.n2. π 2.

d
. p.µ. f .10 −9 (W)
h

Trong đó:
I1 : dòng điện trong cuộn cảm ứng (A)

7


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

n : số vòng dây cuộn cảm ứng
d : đường kính trong lò
h : chiều cao mẻ liệu (cm)
I1.n : số ampe vòng

Từ công thức trên ta thấy:
- Năng lượng biến thành điện năng ở trong mẻ liệu tỉ lệ thuận với bình phương
ampe vòng, tức tỉ lệ với cường độ từ trường và căn bình phương điện trở riêng
và tần số.
Wnhiệt ≈ H2 ≈ I2
Wnhiệt ≈

f

- Như vậy để tăng lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu có thể tăng cường độ
dòng điện hoặc tần số. Nhưng trong thực tế không thể tăng dòng điện lên mãi
vì dây phải rất lớn và quá nóng, có thể nóng chảy (dù có nước làm mát).
- Thường dùng phương pháp tăng tần số, do vậy lò cảm ứng còn gọi là lò cao
tần.
- Mặt khác tần số còn ảnh hưởng đến kích thước của cục nguyên liệu. Năng
lượng truyền từ nguồn điện (tần số), qua vòng cảm ứng, biến đổi thành năng
lượng trường điện từ. Trong vật gia nhiệt điện năng dòng xoáy cảm ứng được
chuyển thành nhiệt năng. Khi truyền sâu trong kim loại, độ lớn của các vectơ
E, H (hai thành phần của trường điện từ) bị giảm dần và năng lượng trường
điện từ cũng giảm dần (theo độ sâu truyền z).
Độ sâu thẩm thấu:

8

Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

δ=

2
p
= 503.
(m)
ω.γ .µ a
µ. f

Trong đó:
ω

: tần số (rad)

µ a = µ .µ 0

: hệ số từ thẩm tuyệt đối của kim loại.

µ

: hệ số từ thẩm tương đối của kim loại

µ 0 0 μ = 4. µ .10-7 H/m

: hệ số từ thẩm chân không ρ

γ=

1
p

: điện dẫn của kim loại

- Tính toán và thực tế cho thấy khi z = δ thì 0,864 phần năng lượng điện từ có
ở bề mặt kim loại bị tiêu tán để đốt nóng lớp kim loại dày δ, còn 0.316 phần
năng lượng tiếp tục truyền sâu vào lớp kim loại bên trong. Tần số càng lớn thì
δ càng nhỏ và năng lượng điện từ càng tập trung đốt nóng ở lớp mặt ngoài của
kim loại. Do đó để giảm năng lượng điện mất mát trên một tấm kim loại và quá
trình nấu chảy nguyên vật liệu cần thiết phải tính toán một cách hợp lý và tỉ mỉ
những kích thước cục nguyên liệu và chất khít chặt với tần số tương ứng.

- Để có hiệu suất nấu chảy kim loại cao, khi tần số càng lớn thì kích thước cục
nguyên liệu càng phải nhỏ, còn đối với tần số thấp hơn kích thước cục nguyên
liệu có thể to hơn.

Ví dụ:
9


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Tần số (Hz)

Kích thước cục nguyên liệu (mm)

500

≥ 20

1000

10

10000

5

- Nếu khi tấn số rất lớn hơn nữa thì kích thước cục nguyên liệu nhỏ hơn 5mm.
- Tấn số cũng có quan hệ chặt chẽ với bản chất cuă vật liệu và công suất của lò.
Công thức gần đúng để tính tần số dòng điện là:
fmin =

25.10 8. p
d2

- Công thức trên cho thấy rằng khi công suất lò lớn, nghĩa là

khi bán kính liệu hoặc dung tích của lò lớn cũng như khi điện
trở của liệu nhỏ, tần số của dòng điện cung cấp có thể lấy thấp
hơn.
- Đối với những kim loại như sắt, niken, crôm cũng như hợp kim
của chúng người ta thường dùng tàn số trong giới hạn 1000 ÷
3000 Hz. Đối với bạc, đồng, đồng thanh, đồng đỏ, hợp kim bạc
niken, đồng niken tần số có thể dùng từ 50 ÷ 500 Hz.
- Để đảm bảo cả yêu cầu kinh tế và kỹ thuật, việc lựa chọn tần
số phụ thuộc rất nhiều vào công suất của lò. Quan hệ giũă tần
số và công suất của lò được thể hiện qua những số liệu sau:
Công suất lò (kW)
<150

Tần số (Hz)
2000 ÷ 3000

250 ÷ 500

1000

750 ÷ 1000

500
10


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

>1200

150

- Hiện nay việc lựa chọn tần số dòng điện cung cấp cho lò
không có lõi sắt để luyện thép vẫn được lựa chọn như trên.

3. Sơ đồ và nguyên lý cấu tạo của thiết bị
Sơ đồ khối của bộ biến tần cấp cho lò nấu thép:

U21

Chỉnh
Lưu
3 Pha

Ud1

Lọc

Ud2

Nghịch
Lưu
1 Pha

U22 =Ura

Hình 1: Sơ đồ khối của bộ biến tần

Trong đó:
U21

: điện áp vào bộ chỉnh lưu.

Ud1 =Kcl*U21 *cosα

: điện áp ra bộ chỉnh lưu (điện áp vào

bộ lọc)
Ud2 = Knl*U22 ∗ cosβ

: điện áp vào bộ nghịch lưu (sau bộ

lọc)
U2

: điện áp ra bộ nghịch lưu (điện áp tải)

11


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

- Phương trình cân bằng điện áp Ud1 = Ud2
Kcl*U21 *cosα = Knl*U22 *cos φt
α

: là góc mở chỉnh lưu.

φt

: là góc tải

- Từ lí luận trên , ta thấy yêu cầu với mạch chỉnh lưu
- Mạch chỉnh lưu có chức năng cấp nguồn cho mạch nghịch lưu
dòng 1 chiều cho mạch nghịch lưu, tức là giữ cho Id= const
- Mạch chỉnh lưu điều chỉnh công suất trong quá trình nấu chảy
vật liệu,vì khi góc tải φt thay đổi thì α cũng phải thay đổi cho
phù hợp.

12


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Chương II :Đề xuất phương án và lựa chọn mạch lực

Do đặc điểm của lò luyện thép, ta có thể chọn phương án
dùng mạch điều áp hoặc chỉnh lưu. Dưới đây là trình bày một
số phương án…
I. Phương án mạch lực
- Từ yêu cầu ta suy ra mạch chỉnh lưu phải là chỉnh lưu có điều khiển. Công
suất của lò nấu là P = 140 kW, nguồn điện sử dụng là nguồn điện 3 pha nên
chúng ta dùng chỉnh lưu điều khiển 3 pha (nếu dùng chỉnh lưu điều khiển 1 pha
công suất tải lớn sẽ làm xấu lưới điện).
- Ta có các phương án:
• Chỉnh lưu hình tia 3 pha
• Chỉnh lưu cầu 3 pha
• Chỉnh lưu hình tia 6 pha
- Nhưng chúng ta thấy rằng:
• Chỉnh lưu hình tia 3 pha có nhược điểm: chất lượng điện áp thấp, hệ số đập
mạch nhỏ nếu công suất tải lớn sẽ ảnh hưởng xấu đến hệ số cosϕ của lưới điện,
làm méo lưới điện và buộc phải dùng đến biến áp lực.
• Chỉnh lưu hình tia 6 pha tuy chất lượng điện áp tốt nhưng việc chế tạo máy
biến áp lực 6 pha tốn kém, phức tạp, giá thành cao nên phương án này cũng
không khả thi.

13


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

- Như vậy chúng ta sẽ thiết kế phần chỉnh lưu cho bộ nguồn lò nấu thép
dùng sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển, bao gồm:
+ Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng
+ Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng
1. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng
• Sơ đồ nguyên lý:

Hình 2: Sơ Đồ Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng

• Dạng điện áp và dòng điện:

14


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Hình 3: Dạng điện áp và dòng điện
Phân tích sơ đồ:
Sơ đồ cầu 3 pha không đối xứng gồm 3 tiristor và 3 diode chia

làm 2 nhóm:
15


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

- Nhóm catot chung : T1, T3, T5
- Nhóm anod chung : D2, D4, D6
Điện áp các pha:

Ua =

2 U2sin θ

Ub =

2 U2sin( θ -

2π
)
3

Uc =

2 U2sin( θ -

4π
)
3

- Khi làm việc các diode chuyển mạch tự nhiên còn các tiristo chuyển mạch ở
các thời điểm cấp xung điều khiển theo góc điều khiển α. Khi α<60o thì điện
áp Ud luôn dương. Nhưng khi α > 600 sẽ xuất hiện các giai đoạn 2 van thẳng
hàng cùng dẫn điện đồng thời T1-D4, T3-D6,T5-D2; khi đó dòng điện Id = 0
chỉ chảy trong tải mà không chảy về nguồn nên năng lượng được giữ ở tải
không trả về nguồn.
- Ta có thể coi sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng tương đương 2
mạch chỉnh lưu hình tia:
- Chỉnh lưu hình tia 3 pha điều khiển gồm T1, T3, T5 có:
UK = Udotia∗ cosα = 1,17U2cosα
- Chỉnh lưu hình tia 3 pha không điều khiển gồm D2, D4, D6 có:
UA = Udotia ∗ cosα = 1,17U2
Tổng hợp lại ta có: Chế độ và chức năng điện áp trên mạch tải:
Ud = UK + UA = 1,17U2(1 + cosα) = 2,34U2.

16

1 + cos α
1 + cos α
=Udmax.
2
2

Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Chế độ hoạt động: chế độ chỉnh lưu với α = 0 ÷ π, Ud = 0 ÷ Udmax
Chức năng: Ổn định điện áp và dòng ra tải bằng cách thay đổi α
• Thông số chọn van:
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: Ungmax =

π
.Udmax
3

Dòng trung bình qua van: Iv = Id/3
• Ưu nhược điểm của sơ đồ:
- Ưu điểm: Mạch điều khiển đơn giản
Hệ số cosϕ lớn
- Nhược điểm: + Không hoàn trả năng lượng về nguồn được khi 2 van thẳng
hàng cùng dẫn điện

+ Chất lượng điện áp thấp, hệ số đập mạch nhỏ (mđm=3) nên yêu cầu cao về
bộ lọc.
+ Làm lệch pha lưới điện khi thay đổi góc điều khiển

2. Chỉnh lưu điều khiển 3 pha đối xứng

17


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

• Sơ đồ nguyên lý:

Hình 4: Sơ Đồ Chỉnh lưu điều khiển 3 pha đối xứng

• Dạng điện áp và dòng điện

18


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Hình 5: Dạng điện áp và dòng điện

Phân tích sơ đồ:
Sơ đồ cầu 3 pha đối xứng gồm 6 Tiristor, chia làm 2 nhóm :
- Nhóm catot chung: T1, T3, T5
- Nhóm anod chung: T2, T4, T6
Điện áp các pha:
Ua =

2 U2sin θ

Ub =

2 U2sin( θ -

2π
)
3

Uc =

2 U2sin( θ -

4π
)
3

Hoạt động của sơ đồ:
Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua VK = UC; VA = UB

19

Đồ án : Điện Tử Công Suất
GVHD:

SV: Hoàng Ngọc Tú
Đặng Xuân Quyền

- Khi θ =

π
+ α cho xung điều khiển mở T1. Thyristor này mở vì Ua>0. Sự
6

mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì Ua > Uc. Lúc này T6
và T1 cho dòng đi qua. Điện áp ra trên tải: Ud=Uab=Ua-Ub
- Khi θ =

3π
+ α cho xung điều khiển mở T2. Thyristor này mở vì T6 dẫn
6

dòng, nó đặt Ub lên catot T2 mà Ub > Uc. Sự mở của T2 làm cho T6 khóa lại
một cách tự nhiên vì Ub > Uc. Lúc này T2 và T1 cho dòng đi qua. Điện áp trên
tải: Ud=Uac=Ua-Uc
Các xung điều khiển lệch nhau

π
được lần lượt đưa đến các cực điều khiển
3

của các thyristor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6, 1,….Trong mỗi nhóm, khi 1
thyristor mở thì nó sẽ khoá ngay thyristor trước nó, như trong bảng sau:

Thời Điểm

Mở

Khoá

θ1 =

π
+α
6

T1

T5

θ1 =

3π
+α
6

T2

T6

θ1 =

5π
+α
6

T3

T1

θ1 =

7π
+α
6

T4

T2

θ1 =

9π
+α
6

T5

T3

θ1 =

11π
+α
6

T6

T4

Hình : Bảng thời điểm đóng mở của thyristor
20


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Điện áp trên tải Ud = VK - VA là khoảng cách thẳng đứng
giữa hai đường bao:

Ud =

6
2π

5π

+α
6

∫
π
6

+α

2U 2 sin θdθ = 3 6U 2 cos α
π

• Chế độ và chức năng:
Điện áp trên mạch tải:
Chế độ hoạt động:
- Chế độ chỉnh lưu với α = 0 ÷

π
, Ud = 0 ÷ Udmax
2

- Chế độ nghịch lưu phụ thuộc với α =

π
÷ π ,Ud = -Udmax ÷ 0
2

Chức năng: Ổn định điện áp và dòng ra tải bằng cách thay đổi α
• Thông số chọn van:
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: Ungmax =

π
Udmax
3

Dòng trung bình qua van: Iv = Id/3
Ưu điểm:
- Chất lượng điện áp tốt nên việc thiết kế bộ lọc đơn giản, tiết
kiệm.
- Có khả năng hoàn trả năng lượng về lưới tốt khi tải có tính
chất cảm
kháng.
- Dòng điện máy biến áp đối xứng khi thay đôỉ góc α

21


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

Nhược điểm:
- Mạch điều khiển phức tạp nhưng có thể khắc phục được.
- Dải điều chỉnh Ud hẹp
- Hệ số sử dụng máy biến áp thấp hơn vì cosφba = cos α
Với máy biến áp, ta có:

Với máy biến áp điều chỉnh công suất Sba = 1,05*Pđmax
Với máy biến áp có chức năng nguồn áp một chiều
S

ba

=1,05* Pđmax* 1 + tg 2α max

3. Điều áp xoay chiều ba pha
M¹ch xoay chiÒu ba pha hiÖn nay trong thùc tÕ thêng gÆp gåm 3 s¬ ®å nh sau:
H×nh 6 a, b, c

a

b

22


ỏn : in T Cụng Sut

SV: Hong Ngc Tỳ

GVHD:

ng Xuõn Quyn

c
Hình 6: Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng cặp Tiristo
mắc song song ngợc

Các loại sơ đồ ny bao gồm, tải đấu sao có trung tính (a),tải đấu sao không
trung tính (b), tải đấu tam giác (c). Tải đấu sao có trung tính, có nhiều điểm l
sơ đồ giống hệt ba mạch điều áp một pha điều khiển dịch pha theo điện áp lới,
do đó điện áp trên các van bán dẫn nhỏ hơn vì điện áp đặt v o van bán dẫn l
điện áp pha. Nhợc điểm của sơ đồ l trên dây trung tính có tồn tại dòng điện
điều ho bậc cao, khi góc mở các van khác 0 có dòng tải gián đoạn v loại sơ
đồ nối ny chỉ thích hợp với loại tải ba pha có bốn đầu dây ra.
Các sơ đồ không trung tính Hình b, c có nhiều điểm khác so với sơ đồ có
trung tính. ở đây dòng điện chạy giữa các pha với nhau, nên đồng thời phải cấp
xung điều khiển cho hai Tiristo của hai pha một lúc. Việc cấp xung điều khiển
nh thế, đôi khi gặp khó khăn trong mạch điều khiên, ngay cả việc đổi thứ tự pha
nguồn lới cũng có thể lm cho sơ đồ không hoạt động.

Thiết kế sơ đồ mạch động lực của bộ điều áp xoay chiều ba pha chúng ta
phải thực hiện hng loạt các bi toán tổng hợp. Ngay cả ở chế độ xác lập thì
dòng điện v điện áp trên các van bán dẫn cũng chỉ l chế độ gần với xác lập.

23


ỏn : in T Cụng Sut

SV: Hong Ngc Tỳ

GVHD:

ng Xuõn Quyn

Trong phần thiết kế ny chúng ta chỉ xét bộ điều áp lm việc ở chế độ xác lập.

mch ba pha khụng trung tớnh dũng in chy qua ti l dũng chy gia
cỏc pha vi nhau. Ti mi thi im phi cú hai hoc ba pha cú van bỏn dn,
khụng khi no ch cú mt pha cú van bỏn dn c.
Cp xung iu khin cho in ỏp xoay chiu cú th cp bng xung n hoc
xung chum. Cp xung iu khin loi no tựy thuc vo ch lm vic ca
ti. Thng gp hin nay trong iu ỏp ba pha l cú hai loi.
- Xung iu khin cp n nhng phi m xung iu khin.
- Xung iu khin cp bng xung chựm.
Trong ti ny ta s dng ti l ti thun tr nh hỡnh 7, nờn ta s chn
phng ỏn in khin l iu khin iu ỏp ba pha bng xung n.

Hỡnh 7 : Mch lc iu ỏp xoay chiu ba pha ti thun tr.

Khi gúc iu khin ca cỏc van bỏn dn ln v ng thi cú hai van
cựng dn, nh vy xung iu khin phi c cp ng thi cho c hai van,

24


Đồ án : Điện Tử Công Suất

SV: Hoàng Ngọc Tú

GVHD:

Đặng Xuân Quyền

hơn nữa hai van được dẫn ấy phải được cấp xung theo kiểu một xung chính cần
mở với một xung đệm, nguyên tắc đệm xung phải theo đúng thứ tự pha. Như
việc cấp xung ở hình 8.

Hình 8: Hình dạng đường cong điện áp tải với các xung điều khiển van

X1 : Một chữ số xung Cần mở T1
X6-1 : Xung đệm từ T6 sang T1
Trên hình 8 vẽ lại đường cong điện áp tải với góc mở van bán dẫn α lớn ( α
=

4π
). Để có đường cong điện áp pha A như hình vẽ, chúng ta cần cấp xung
6

điều khiển theo thứ tự như hình 8. Mỗi thyristor trong một chu kỳ được cấp hai
xung điều khiển, trong đó Xung trước X 1 là xung quyết định chính góc mở của

25