Tài liệu Ắc quy P3 doc

Chương III Thiết kế mạch
lực



36


CHƯƠNG III
THIẾT KẾ MẠCH LỰC
Ta chọn phương án chỉnh lưu cho mạch nạp ác qui là sơ đồ chỉnh lưu
cầu một pha không đối xứng
* Các thông số yêu cầu:
U
dmax
=32,4V
I
dmax
=33,3A
P =3,1KW
III.1.Tính chọn van mạch lực
Điện áp ngược của van
U
lv
=k
nv
.U
2

U
2

=U
d
/k
u

+ Với sơ đồ chỉnh lưu 1 pha:

k
nv
=
2
.k
u
=0,9

⇒
U
lv
=
2
.
V51
9,0
4,32
=

Dòng điện làm việc
I
lv
=I

hd
=k
hd
.I
d
=100/
2
=70,7A
U
lv
=k
đt
.U
lv
=1,6.51=81,6V
I
đm
=k
i
I
lv
=4.70,7=282,2A
<chọn I
lv
=25%Iđm>
*Từ các thông số trên ta có thể chọn:
T
i
loại ST303S04MFK3 có:Unmax =400V
Iđm =300A

Δ
Umax =1,8V
Irmax =10mA
Chương III Thiết kế mạch
lực



37
Điot loại HD310 104-6 có:Unmax=400V
Idmax=300A

Δ
Umax=1,6V
Irmax=1,5mA
III.2.Mạch bảo vệ Tiristor :
T


R C




Để bảo vệ van ta dùng mạch RC đấu song song với van nhằm bảo vệ
quá áp do tích tụ điện khi chuyển mạch gây nên.
Các thiết bị bán dẫn nói chung cũng như Tiristor rất nhạy cảm với điện
áp và tốc độ biến thiên điện áp (
dt

du
) đặt lên nó .
Các nguyên nhân gây nên quá áp thì chia thành hai loại :
- Nguyên nhân bên ngoài : Do cắt đột ngột mạch điện cảm,do biến đổi
đột ngột cực tính của nguồn, khi cầu chảy bảo vệ đứt hoặc khi có sấm sét.
- Nguyên nhân bên trong ( nội tại ) : Khi van chuyển từ trạng thái mở
sang trạng thái khoá, do sự phân bố không đều điện áp trong các van mắc nối
tiếp.
ở đây ta quan tâm đến việc bảo vệ quá điện áp do các nguyên nhân bên
trong gây ra.
i




Chương III Thiết kế mạch
lực



38
t

Nguyên nhân quá điện áp trên van là do sự suất hiện dòng điện ngược
chảy qua mỗi van khi nó chuyênr từ trạng thái mở sang trạng thái khoá. Dòng
điện ngược này suy giảm rất nhanh do vậy sẽ suất hiện sự quá điện áp
dt
di
LU
qda

=

Để khắc phục hiện tượng quá điện áp này ta dùng mạch R-L-C nhưng
do mạch đã có tính chất điện cảm nên ta chỉ cần dùng mạch R-C đấu song
song như hình vẽ.
Khi van khóa dòng điện ngược sẽ chuyển từ van sang mạch bảo vệ.
III.3 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn
Khi làm việc với dòng điện có dòng điện chạy qua trên van có sụt áp,
do đó có tổn hao công suất
Δp, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán
dẫn. Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép T
cp
nào đó, nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để van
bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiết
kế hệ thống toả nhiệt hợp lý.
+ Tính toán cánh tản nhiệt
+ Tổn thất công suất trên 1 Tiristo: Δp = ΔU. I
lv
=1,8*70,7=127,26(w)
+ Diện tích bề mặt toả nhiệt: S
m
=Δp/k
m
.τ
Trong đó:

Δ
p - tổn hao công suất (w)

τ

- độ chênh lệch so với môi trường
Chọn nhiệt độ môi trường T
mt
=40
0
c. Nhiệt độ làm việc cho phép của
Tiristo
T
cp
=125
0
c. Chọn nhiệt độ trên cánh toả nhiệt T
lv
=80
0
c
τ = T
lv
- T
mt
= 40
0
c
K
m
hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. Chọn K
m
= 8 [ w/m
2
.

0
C ]
vậy s
m
=
40.8
26,127
=0,3976 (m
2
)
Chọn loại cánh toả nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh
a x b =13 x 13 (cm x cm).
Chương III Thiết kế mạch
lực



39
Tổng diện tích toả nhiệt của cánh S = 12.2.13.13=4056(cm
2
)






III.4Tính toán máy biến áp chỉnh lưu
Điện áp chỉnh lưu không tải
U

do
=U
d
+
Δ
U
v
+
Δ
U
ba
+
Δ
U
dn

U
d
điện áp chỉnh lưu
Δ
U
v
sụt áp trên các van
Δ
U
dn

≈
0 sụt áp trên dây nối

Δ
U
ba
=
Δ
U
r
+
Δ
U
x
là sụt áp điện trở và điện kháng máy biến áp
Chọn sơ bộ
Δ
U
ba
=6% U
d
=0,06.32,4=1,944V
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải
h
h
b
a
c
z
h
o
1

Hình 3-1.

Hình dáng và kích thước giới hạn cho cánh
toả nhiệt một van bán dẫn
Chương III Thiết kế mạch
lực



40
U
do
.cosαmin= U
d
+2
Δ
U
v
+
Δ
U
ba
+
Δ
U
dn


α
min=10

0
là góc dự trữ khi có suy giảm điện lưới
⇒
U
do
=
mincos
22
α
UbaUnUvUd Δ+Δ+Δ+
=
10cos
94,108,1.24,32 ++
+
=38,5V
Công suất tối đa của tải
Pdmax=U
do
I
d
=38,5.100=3850W
Công suất máy biến áp nguồn
S
ba
=k
s
.P
dmax

S

ba
công suất biểu kiến của máy biến áp
K
s
hệ số công suất theo mạch chỉnh lưu.Tra bảng K
s
=1,23

⇒
S
ba
=1,23.3850=4,7KVA
III.4.1Tính toán sơ bộ mạch từ
Tiết diện Q
Fe
của lõi thép máy biến áp
Q
Fe
=k
q
mf
sba


K
q
hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát
Chọn K
q
=5(máy biến áp khô)

M số trụ của máy biến áp
Chọn m=1(máy biến áp 1 pha)
F tần số nguồn điện xoay chiều
Lấy f=50

⇒
Q
Fe
=5.
50
10.7,4
3
≈
48(cm
2
)
Chọn a=6cm
b=8cm

Chương III Thiết kế mạch
lực



41

Tính toán dây quấn ,số vòng ,kích thước
Điện áp các cuộn dây

- Điện áp thứ cấp
U
2
=
u
do
k
U

K
u
hệ số điện áp chỉnh lưu.Tra bảng k
u
=0,9

⇒
U
2
=
9,0
5,38
=42,7V
-Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:
I
2
=

3
2
.I
d
=
3
2
.100=81,65A
-Dòng điện sơ cấp máy biến áp:
I
1
=
2
1
2
.
.
I
U
U
=
65,81.
220
7,42
=15,85A
-Đường kính trụ:
D=
π
Fe
Q4

=
14,3
6,48.4
=7,86cm
Lấy d=8cm,độ dày lá thép :0,5mm
Hình 3-2.Kết cấu mạch từ