Thiết kế bộ nguồn cấp điện liên tục (ups) phần chỉnh lưu

Ch­¬ng 1 Tæng quan vÒ bé nguån liªn tôc UPS Giíi thiÖu chung vÒ UPS 1.Sù cè nguån n¨ng l­îng ®iÖn Sù cè trong c¸c nguån n¨ng l­îng ®iÖn cã thÓ xÈy ra trong qu¸ tr×nh l¾p ®Æt trang thiÕt bÞ hoÆc ë ®Çu vµo hÖ thèng (qu¸ t¶i, nhiÔu, mÊt c©n b»ng pha, sÊm sÐt, …). Nh÷ng sù cè nµy cã thÓ g©y ra nh÷ng hËu qu¶ kh¸c nhau.§èi víi hÖ thèng l­íi ®iÖn quèc gia ,®é tin cËy lµ rÊt cao( víi c¸c n­íc ph¸t triÓn lµ 99,99%, tøc lµ kho¶ng 8h/n¨m) th­êng lµ mÊt d­íi d¹ng vµi ba phót. VÒ mÆt lý thuyÕt: HÖ thèng ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn t¹o ra mét ®iÖn ¸p h×nh sin v¬i biªn ®é vµ tÇn sè thÝch hîp ®Ó cung cÊp cho thiÕt bÞ ®iÖn (380V-50Hz ch¼ng h¹n). Trong thùc tÕ, nh÷ng sãng h×nh sin ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn cïng tÇn sè bÞ ¶nh h­ëng trong ph¹m vi kh¸c nhau bëi nh÷ng sù cè cã thÓ xuÊt hiÖn trong hÖ thèng. §èi víi hÖ thèng cung cÊp ®iÖn: Cã thÓ bÞ sù cè hoÆc gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn v×: SÊm sÐt lµm ®iÖn ¸p t¨ng ®ét ngét trong hÖ thèng cung cÊp ®iÖn S­¬ng gi¸ cã thÓ lµm cho ®­êng d©y bÞ ®øt Cµnh c©y r¬i g©y g¾n m¹ch hoÆc ®øt d©y §øt c¸p do ®µo ®Êt Sù h­ háng trong hÖ thèng cung cÊp ……………. Nh÷ng sù cè ¶nh h­ëng ®Õn viÖc cung cÊp n¨ng l­îng ®iÖn cho thiÕt bÞ cã thÓ ph©n thµnh c¸c lo¹i sau: LÖch ®iÖn ¸p Ngõng ho¹t ®éng T¨ng ®ét ngét ®iÖn ¸p Thay ®æi tÇn sè Sù cè cã thÓ kh«ng g©y ra ¶nh h­ëng lín víi t¶i th­êng nh­ ®éng c¬ hay chiÕu s¸ng ,nh­ng g©y ra nh÷ng hËu qu¶ nghiªm träng víi nh÷ng t¶i ­u tiªn nh­ thiÕt bÞ cÊp ®iÖn trong nghµnh y tÕ, trung t©m ®iÖn to¸n , hÖ th«ng thu thËp vµ xö lý sè liÖu SCADA, hÖ thèng d÷ liÖu cña m¸y tÝnh…. 2.Gi¶i ph¸p dïng bé nguån liªn tôc UPS S¬ ®å dïng UPS UPS ®¶m b¶o cung cÊp ®iÖn cho t¶i ­u tiªn trong tr­êng hîp cã sù cè.C«ng suÊt UPS do dung l­îng ¨cquy dù phßng quy ®Þnh (th­êng lµ 10 phót) ®ñ ®Ó chuyÓn sang hÖ thèng dù phßng.UPS cung cÊp cho t¶i mét n¨ng l­îng ®iÖn liªn tôc, chÊt l­îng cao, kh«ng phô thuéc mäi t×nh tr¹ng cña hÖ thèng cung cÊp. UPS t¹o ra mét ®iÖn ¸p cung cÊp tin cËy Kh«ng bÞ ¶nh h­ëng cña nh÷ng sù cè cña hÖ thèng cung cÊp, ®Æc biÖt khi hÖ thèng cung cÊp ngõng ho¹t ®éng. Ph¹m vi sai sè cho phÐp tuú theo yªu cÇu cña nh÷ng thiÕt bÞ ®iÖn tõ nh¹y c¶m UPS cã thÓ cung cÊp ®iÖn ¸p tin cËy, ®éc lËp vµ liªn tôc th«ng qua c¸c kh©u trung gian: Acquy vµ chuyÓn m¹ch tÜnh. 3. øng dông cña UPS trong thùc tÕ HiÖn nay nhu cÇu øng dông UPS trong c¸c lÜnh vùc tin häc, viÔn th«ng, ng©n hµng lµ rÊt lín. Sè l­îng UPS ®­îc sö dông gÇn b»ng 1/3 sè l­îng m¸y tÝnh ®ang ®­îc sö dông. Cã thÓ lÊy mét vµi vÝ dô vÒ c¸c thiÕt bÞ sö dông UPS, ®ã lµ nh÷ng m¸y tÝnh, viÖc truyÒn d÷ liÖu vµ toµn bé thiÕt bÞ ë mét tr¹ng th¸i nµo ®ã lµ rÊt quan träng vµ kh«ng cho phÐp ®­îc mÊt ®iÖn. UPS ®­îc sö dông trong ngµnh hµng kh«ng ®Ó ®¶m b¶o sù th¾p s¸ng liªu tôc cña ®­êng b¨ng s©n bay… Nãi tãm l¹i UPS lµ mét nguån ®iÖn dù phßng nã cã mÆt ë mäi chç mäi n¬i. 4.Ph©n lo¹i UPS Cã 2 lo¹i UPS -UPS on-line -UPS off-line UPS on-line §iÖn ¸p l­íi ®­îc chØnh l­u thµnh 1 chiÒu ,võa n¹p cho ¾cquy võa cung cÊp cho t¶i qua bé nghÞch l­u.Khi cã sù cè , nguån cung cÊp ®­îc lÊy tõ ¨cquy qua bé nghÞch l­u vµ läc. Lo¹i nµy cã cÊu tróc phøc t¹p nh­ng ­u ®iÓm lµ kh«ng cã bé chuyÓn m¹ch. UPS off-line Bé NL ®­îc nèi song song víi hÖ thèng cung cÊp vµ nguån dù phßng. Khi vËn hµnh b×nh th­êng, hÖ thèng cung cÊp trùc tiÕp cho t¶i mµ kh«ng qua NL .Khi x¶y ra sù cè ë HTCC t¶i sÏ ®­îc chuyÓn sang bé NL sau thêi gian rÊt ng¾n 10ms ¦u ®iÓm lµ gi¸ thµnh rÎ nh­ng nh­îc ®iÓm lµ cÇn thêi gian chuyÓn m¹ch nªn kh«ng ®¸p øng ®­îc cho t¶i nh¹y c¶m. 5.C¸c thµnh phÇn chÝnh cña UPS HÖ thèng cung cÊp -HTCC1: §­êng vµo b×nh th­êng cung cÊp cho ChØnh l­u-n¹p -HTCC2: Cung cÊp cho chuyÓn m¹ch tÜnh,cã tÇn sè trïng HTCC1; HTCC2 cã thÓ trïng HTCC1 CÊu tróc cña UPS Bé chØnh l­u-n¹p Dïng ®Ó biÕn ®æi ¸p xoay chiÒu thµnh 1 chiÒu ®Ó cung cÊp cho bé chØnh l­u vµ n¹p ¾cquy. ¾c quy -Lµ nguån dù tr÷ n¨ng l­îng ®iÖn cung cÊp cho bé nghÞch l­u khi mÊt ®iÖn hoÆc chÊt l­îng ®iÖn suy gi¶m.Bé NghÞch l­u - NghÞch l­u tõ 1 chiÒu sang xoay chiÒu tõ bé ChØnh L­u hoÆc ¾cquy víi tÇn sè x¸c ®Þnh. ChuyÓn m¹ch tÜnh -ChuyÓn t¶i cña UPS tõ bé NghÞch l­u sang HTCC2 mµ kh«ng lµm gi¸n ®o¹n cung cÊp ®iÖn cho t¶i. ViÖc nµy x¶y ra khi NghÞch l­u ngõng ho¹t ®éng hoÆc b¶o d­ìng UPS. II. Ph­¬ng ph¸p n¹p ¨c quy . Cã ba ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui lµ + Ph­¬ng ph¸p dßng ®iÖn. + Ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p. + Ph­¬ng ph¸p dßng ¸p. a) Ph­¬ng ph¸p n¹p ¾c qui víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi. §©y lµ ph­¬ng ph¸p n¹p cho phÐp chän ®­îc dßng n¹p thÝch hîp víi mçi lo¹i ¾c qui, b¶o ®¶m cho ¾c qui ®­îc no. . Víi ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui ®­îc m¾c nèi tiÕp nhau Nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi lµ thêi gian n¹p kÐo dµi vµ yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­a vµo n¹p cã cïng dung l­îng ®Þnh møc. §Ó kh¾c phôc nh­îc ®iÓm thêi gian n¹p kÐo dµi, ng­êi ta sö dông ph­¬ng ph¸p n¹p víi dßng ®iÖn n¹p thay ®æi hai hay nhiÒu nÊc Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi. Ph­¬ng ph¸p nµy yªu cÇu c¸c ¾c qui ®­îc m¾c song song víi nguån n¹p. HiÖu ®iÖn thÕ cña nguån n¹p kh«ng ®æi. Ph­¬ng ph¸p n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi cã thêi gian n¹p ng¾n, dßng n¹p tù ®éng gi¶m theo thêi gian.Tuy nhiªn dïng ph­¬ng ph¸p nµy ¾c qui kh«ng ®­îc n¹p no. V× vËy n¹p víi ®iÖn ¸p kh«ng ®æi chØ lµ ph­¬ng ph¸p n¹p bæ xung cho ¾c qui trong qu¸ tr×nh sö dông. Ph­¬ng ph¸p n¹p dßng ¸p. §©y lµ ph­¬ng ph¸p tæng hîp cña hai ph­¬ng ph¸p trªn. Nã tËn dông ®­îc nh÷ng ­u ®iÓm cña mçi ph­¬ng ph¸p. §èi víi ¾c qui axit: §Ó b¶o ®¶m thêi gian n¹p còng nh­ hiÖu suÊt n¹p th× ta tiÕn hµnh n¹p theo hai giai ®o¹n. Giai ®o¹n 1: n¹p víi dßng ®iÖn kh«ng ®æi cho tíi khi dung l­îng ¾cquy b»ng 95% dung l­îng ®Þnh møc. Giai ®o¹n 2: n¹p víi ¸p kh«ng ®æi cho tíi khi ¾cquy no th× dõng. KÕt luËn : V× ¾c qui lµ t¶i cã tÝnh chÊt dung kh¸ng kÌm theo søc ph¶n ®iÖn ®éng cho nªn khi ¾c qui ®ãi mµ ta n¹p theo ph­¬ng ph¸p ®iÖn ¸p th× dßng ®iÖn trong ¾c qui sÏ tù ®éng d©ng nªn kh«ng kiÓm so¸t ®­îc sÏ lµm s«i ¾c qui dÉn ®Õn háng hãc nhanh chãng. V× vËy trong vïng n¹p chÝnh ta ph¶i t×m c¸ch æn ®Þnh dßng n¹p cho ¾c qui. Khi dung l­îng cña ¾c qui d©ng lªn ®Õn 90% lóc ®ã nÕu ta cø tiÕp tôc gi÷ æn ®Þnh dßng n¹p th× ¾c qui sÏ s«i vµ lµm c¹n n­íc. Do ®ã ®Õn giai ®o¹n nµy ta l¹i ph¶i chuyÓn chÕ ®é n¹p ¾c qui sang chÕ ®é æn ¸p. ChÕ ®é æn ¸p ®­îc gi÷ cho ®Õn khi ¾c qui ®· thùc sù no. Khi ®iÖn ¸p trªn c¸c b¶n cùc cña ¾c qui b»ng víi ®iÖn ¸p n¹p th× lóc ®ã dßng n¹p sÏ tù ®éng gi¶m vÒ kh«ng, kÕt thóc qu¸ tr×nh n¹p.. Ch­¬ng II tÝnh to¸n vµ lùa chän m¹ch chØnh l­u Lùa chän m¹ch lùc §Ó cÊp nguån cho t¶i mét chiÒu, chóng ta cÇn thiÕt kÕ c¸c bé chØnh l­u víi môc ®Ých biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh n¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu. C¸c lo¹i bé biÕn ®æi nµy cã thÓ lµ chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn vµ chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn S¬ ®å cÇu 1 pha Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¹y qua 1 Tiristor lµ: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc mµ Tiristor ph¶i chÞu C«ng suÊt biÕn ¸p D¹ng dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p s¬ ®å cÇu 1 pha ¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å cÇu 1 pha: S¬ ®å chØnh l­u ®iÒu khiÓn 1 pha kh«ng ®èi xøng cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n, gän nhÑ , dÔ ®iÒu khiÓn , tiÕt kiÖm van . ThÝch hîp cho c¸c m¸y cã c«ng suÊt nhá vµ võa. Khi c«ng suÊt lín h¬n 15KW th× s¬ ®å nµy kh«ng thÝch hîp do cã thÓ lµm ®iÖn ¸p l­íi mÊt ®èi xøng. S¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha dßng t¶i ch¶y qua hai van nèi tiÕp, v× vËy tæn thÊt ®iªn ¸p vµ c«ng suÊt trªn van sÏ lín. S¬ ®å cÇu mét pha chØ øng dông víi yªu cÇu ®iÖn ¸p chØnh l­u cao vµ dßng t¶i nhá. S¬ ®å chØnh l­u 3 pha h×nh tia Do suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng nªn T1 vÉn dÉn ®iÖn cho ®Õn thêi ®iÓm t2 Khi ®­a xung vµo më T2 th× sÏ xuÊt hiÖn mét ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt vµo T1 lµm T1 kho¸ l¹i vµ qu¸ tr×nh kho¸ T1 lµ qu¸ trÝnh kho¸ c­ìng bøc Tõ thêi ®iÓm t2 ¸ t3 th× T2 dÉn ®iÖn , lµ khi chóng ta më T3 dßng ®iÖn ®­îc san ph¼ng lóc nµy ®iÖn c¶m sÏ thu toµn bé nh÷ng thµnh phÇn sãng ®iÒu hoµ bËc cao nªn nã sÏ duy tr× cho dßng ®iÖn lµ kh«ng ®æi Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¹y qua 1 Tiristor lµ: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc mµ Tiristor ph¶i chÞu C«ng suÊt biÕn ¸p ¦u vµ nh­îc ®iÓm cña chØnh l­u tia 3 pha *­u ®iÓm : so víi chØnh l­u mét pha th× chØnh l­u tia 3 pha cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p mét chiÒu tèt h¬n, biªn ®é ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch thÊp h¬n, thµnh phÇn sãng hµi bËc cao bÐ h¬n, viÖc ®iÒu khiÓn c¸c van t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n *nh­îc ®iÓm : s¬ ®å chØnh l­u tia 3 pha cã chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra t¶i ch­a thËt tèt l¾m, khi cÇn chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra tèt h¬n th× dïng s¬ ®å nhiÒu pha h¬n. D¹ng dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cña s¬ ®å 3 pha h×nh tia a Ud Id T1 T2 T3 q q q q q t1 t2 t3 t4 S¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha S¬ ®å gåm 6 Tiristor ®­îc chia lµm hai nhãm: Nhãm Katot chung : T1, T3, T5 Nhãm Anot chung : T2, T4, T6 gãc më a ®­îc tÝnh tõ giao ®iÓm cña c¸c nöa h×nh sin Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ch¹y qua 1 Tiristor lµ: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc mµ Tiristor ph¶i chÞu C«ng suÊt biÕn ¸p Uf Id Ud iT1 iT3 iT5 iT2 iT4 iT6 q q q q q q q q a=30 D¹ng ®iÖn ¸p , dßng ®iÖn s¬ ®å cÇu 3 pha + ­u vµ nh­îc ®iÓm cña chØnh l­u cÇu 3 pha -­u ®iÓm : chÊt l­îng ®iÖn ¸p tèt nhÊt, hÖ sè ®Ëp m¹ch thÊp, thµnh phÇn sãng hµi nhá, hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p tèt nhÊt, kh«ng lµm lÖch pha l­íi ®iÖn. -nh­îc ®iÓm : cÇn ph¶i më ®ång thêi hai van theo ®óng thø tù pha nªn rÊt phøc t¹p, nã g©y khã kh¨n khi chÕ t¹o vËn hµnh vµ söa ch÷a S¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha kh«ng ®èi xøng Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : +trong kho¶ng 0¸q1: T5 vµ D6 cho dßng t¶i id = id ch¶y qua D6 ®Æt ®iÖn thÕ U2b lªn an«t D2 + khi q > q3 ®iÖn thÕ cat«t D2 lµ U2c b¾t ®Çu < U2b. §ièt D2 më dßng t¶i id = Id ch¶y qua D2 vµ T5 , Ud = 0 *khi q =q2 cho xung ®iÒu khiÓn më T1 trong kho¶ng q2¸ q3: T1 vµ D2 cho dßng id ch¶y qua , D2 ®Æt ®iÖn thÕ U2c lªn an«t D4 khi q ³q3 ®iÖn thÕ catot D4 lµ U2a b¾t ®Çu < U2c ®iot D4 më dßng t¶i ch¶y qua D4 vµ T1, Ud = 0 gãc më a vÒ nguyªn t¾c cã thÓ biÕn thiªn tõ 0 ¸ p . §iÖn ¸p chØnh l­u cã thÓ ®iÒu chØnh tõ gi¸ trÞ lín nhÊt ®Õn 0 iT1 iT2 iT3 ID1 ID2 ID3 q q q q q q Id Uf q a Ud q q §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i Ud=UdI-UdII Trong ®ã §iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i ®Æt lªn van Ungmax=2,45U2 Sè lÇn ®Ëp m¹ch trong 1 chu ky lµ 6 -¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å +¦u ®iÓm:s¬ ®å cã Ýt kªnh ®iÒu khiÓn h¬n so víi s¬ ®å cÇu 3 pha nªn ®iÒu khiÓn dÔ dµng h¬n,®Çu t­ Ýt h¬n +nh­îc ®iÓm: ®iÖn ¸p ra kh«ng ®­îc tèt nh­ s¬ ®å cÇu 3 pha ®èi xøng,d¶i ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p kh«ng lín l¾m III.Lùa chän ph­¬ng ¸n. Qua ph©n tÝch c¸c ph­¬ng ¸n trªn ta nhËn thÊy, ph­¬ng ph¸p chØnh l­u 1 pha cã ­u ®iÓm lµ gän nhÑ, tiÕt kiÖm ®­îc linh kiÖn, van tuy nhiªn chÊt l­îng ®iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng cao b»ng s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha. Do yªu cÇu cña ®Çu bµi lµ thiÕt kÕ nguån ®iÖn liªn tôc víi chÊt l­îng ®iÖn ¸p cao do ®ã ta quyÕt ®Þnh chän s¬ ®å chØnh l­u cÇu 3 pha. Trong c¸c ph­¬ng ¸n chØnh l­u 3 pha ta chän ph­¬ng ¸n chØnh l­u cÇu 3 pha ®èi xøng víi nh÷ng ­u ®iÓm sau: D¹ng ®iÖn ¸p b»ng ph¼ng Ýt sãng hµi, chÊt l­îng ®Þªn ¸p cao, thÝch hîp víi yªu cÇu cña ta lµ cÇn ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh. Kh«ng lµm lÖch ®iÖn ¸p l­íi Ch­¬ng III TÝnh to¸n m¹ch lùc Aptomat Cã chøc n¨ng ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc khi ®ãng, më hoÆc söa ch÷a ®ång thêi tù ®éng b¶o vÖ qu¸ t¶i hoÆc ng¾n m¹ch ®Çu ra bé ChØnh L­u , ng¾n m¹ch thø cÊp M¸y biÕn ¸p Chän AP lµ lo¹i xoay chiÒu 3 pha cã: I®m = 1,1.Ild =1.1.I1= 1.1xx58.83=112.1(A) Chän I®m =120A U®m =220 VAC Dßng ng¾n m¹ch Inm= 1,5.Ild = 1.5xx58.83=152.8A Chän Inm=160A Dßng qu¸ t¶i : Iqu¸ t¶i = 1,1.Ild =112.1A Chän Iqu¸ t¶i =120A BiÕn dßng, Ampe kÕ , r¬le dßng ®iÖn, ®iÖn trë SUN BiÕn dßng Dïng ®Ó ®o l­êng ®­a ra m¹ch ®o , ®o gi¸ trÞ dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp M¸y biÕn ¸p vµ ®­a vµo cuén d©y r¬le dßng ®iÖn. Chän biÕn dßng lo¹i 250/5A Ampe kÕ : Chän lo¹i cã thang ®o 10A R¬le dßng ®iÖn cùc ®¹i Dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ dßng cho m¹ch ChØnh L­u Chän r¬le PT81 cã c¸c th«ng sè sau: Dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua tiÕp ®iÓm chÝnh 250A Dßng t¸c ®éng: Cã nhiÒu nÊc ®Ó chän.ë ®©y ta chän dßng t¸c ®éng ë nÊc 4,9 A Do BI 250/5A mµ dßng ®Þnh møc thø cÊp M¸y biÕn ¸p I2 =241.1A àDßng qua ampe kÕ khi m¹ch ho¹t ®éng ë chÕ ®é ®Þnh møc IA = §iÖn trë SUN Dïng ®Ó ph¶n håi dßng vÒ m¹ch §iÒu khiÓn ®Ó ®¶m b¶o dßng ra kh«ng ®æi Chän lo¹i 300A/60mV. Khi ®ã víi dong t¶i ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p lÊy ra ë 2 ®Çu SUN US = V«n kÕ Chän lo¹i cã thang ®o tõ 0 -100V TÝNH TO¸N M¸y biÕn ¸p Chän s¬ ®å M¸y biÕn ¸p nèi lµm m¸t tù nhiªn b»ng kh«ng khÝ C«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p , coi hiÖu suÊt lµ 85% §iÖn ¸p pha s¬ cÊp MBA: §iÖn ¸p pha thø cÊp MBA Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi t¶i: Trong ®ã: =5 gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p l­íi. sôt ¸p trªn thyristor. = 0 sôt ¸p trªn d©y nèi. : sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ d©y kh¸ng MBA. Chän s¬ bé: Tõ ph­¬ng tr×nh trªn suy ra: §iÖn ¸p pha thø cÊp MBA: Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp MBA: S=3.U2.I2 => Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp MBA TiÕt diÖn s¬ bé trô: K: hÖ sè phô thuéc vµo ph­¬ng thøc lµm m¸t, lÊy K=6. m: sè trô cña biÕn ¸p, m=3. f: tÇn sè nguån ®iÖn xoay chiÒu, f=50 Hz. Thay sè: §Ó ®¶m b¶o cho kÝch th­íc cña m¸y biÕn ¸p ®­îc phï hîp ®¶m b¶o yªu cÇu c«ng nghÖ ng­êi ta th­êng chän chiÒu dµi a vµ chiÒu dµy b sao cho dùa vµo tiÕt diÖn trô QFe = a.b = 65 ( cm2) ta chän a =7.2 ( cm) b = 9.03 ( cm ) §­êng kÝnh trô: ChuÈn hãa d=10cm Chän lo¹i thÐp , c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0.5 mm. Chän s¬ bé mËt ®é tõ c¶m trong trô B=1(T). Chän tØ sè m==2.3h=m*d=2.3*10=23(cm). (Th«ng th­êng m=22.5) Chän chiÒu cao trô h =25 cm. TÝnh sè v«n/vßng X= B*QFe*f*10-4 = 4.44*1*50*65* =1.443 v«n/vßng Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: (vßng) Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p: (vßng) Chän W2 = 17 vßng. Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p. TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p. Chän d©y dÉn cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt bäc sîi thñy tinh cÊp c¸ch ®iÑn B (1300C) ChuÈn hãa chän S1=19.7mm2 KÝch th­íc kÓ c¶ c¸ch ®iÖn S1c® =4.7*4.4 mm2 TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p. Chän d©y dÉn cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt bäc sîi thñy tinh cÊp c¸ch ®iÑn B (1300C) ChuÈn hãa chän S2=80.4mm2 KÝch th­íc kÓ c¶ c¸ch ®iÖn S2c® =7*11.6 mm2 TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn s¬ cÊp J1 =A/mm2 TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn thø cÊp J1 =A/mm2 THIEU HINH VE MACH TU TÝNH CHäN VAN Ud =48V U1 =100V U2 =24.4V I2 =241.1A Dßng trung b×nh trªn t¶i Id = I2 =241.1* = 295.3(A) Dßng quan van trung b×nh : Ivtb = Dßng qua van cÇn chän: Iv =Ki *Ivtb* Trong ®ã: Ki : hÖ sè dù tr÷ dong ®iÖn chän Ki =2 :HiÖu suÊt sö dông van tïy theo chÕ ®é lµm m¸t -§Ó cho van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn, nhiÖt ®é lµm viÖc cña van kh«ng v­ît qu¸ trÞ sè cho tr­íc, v× vËy cÇn cã ph­¬ng thøc lµm m¸t cho van. Cã 3 ph­¬ng ph¸p lµm m¸t lµ: + lµm m¸t b»ng giã tù nhiªn Khi van b¸n dÉn ®­îc lµm m¾c vµo c¸nh to¶ nhiÖt b»ng ®ång hay b»ng nh«m, nhiÖt ®é cña van ®­îc to¶ ra m«i tr­êng xung quanh nhê bÒ mÆt cña c¸nh to¶ nhiÖt. Sù to¶ nhiÖt nh­ trªn lµ nhê vµo sù chªnh lÖch gi÷a c¸ch t¶n nhiÖt víi m«i tr­êng xung quanh khi c¸ch t¶n nhiÖt nãng lªn, nhiÖt ®é xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt t¨ng lªn lµm cho tèc ®é ra kh«ng khÝ bÞ chËm l¹i víi nh÷ng lÝ do v× h¹n chÕ cña tèc ®é dÉn nhiÖt khi van b¸n dÉn ®­îc lµm m¸t b»ng c¸nh to¶ nhiÖt mµ chØ nªn cho van lµm viÖc víi dßng ®iÖn = 25% + Lµm m¸t b»ng th«ng giã c­ìng bøc - Khi cã qu¹t ®èi l­u kh«ng khÝ thæi däc theo khe cña c¸nh t¶n nhiÖt nhiÖt ®é xung quanh c¸nh t¶n nhiÖt thÊp h¬n tèc ®é dÉn nhiÖt ra m«i tr­êng tèt h¬n, hiÖu suÊt cao h¬n. Do ®ã cho van lµm viÖc víi dßng ®iÖn = 35% + Lµm m¸t b»ng n­íc: - Khi lµm m¸t b»ng n­íc hiÖu suÊt trao ®æi nhiÖt tèt h¬n, cho phÐp lµm viÖc víi dßng ®iÖn = 80% . Ta chän chÕ ®é lµm m¸t b»ng th«ng giã tù nhiªn. Trong chÕ ®é nµy th× = 25% Nh­ vËy Dßng qua van cÇn chän: Iv =Ki *Ivtb* =2*98.43/25% =787.4(A) §iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn van Ung =U2 =24.4 =59.8 (V) §iÖn ¸p ®Æt lªn van cÇn chän: Uv =Ku *Ung =2*59.8 =120(V) Lùa chän lo¹i van Tõ c¸c th«ng sè tÝnh to¸n trªn ta chän lo¹i van nh­ sau: Chän 6 van Thyristor lo¹i FT800DL6 cã c¸c th«ng sè: §iÖn ¸p : 300V Dßng ®iÖn : 800A §iÖn ¸p xung §iÒu khiÓn : Ug =2.5V dßng ®iÖn xung §iÒu khiÓn : Ig =250mA §iÖn ¸p sôt trªn van Dßng rß Ir =30mA Dßng ®iÖn duy tr× : Ih =70mA Thêi gian chuyÓn m¹ch 125 NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp 1250C B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van Thyristor rÊt nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p qu¸ lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc hoÆc tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p qu¸ lín cã thÓ dÉn tíi háng van. §Ó b¶o vÖ van ng­êi ta th­êng dung m¹ch trî gióp RC *Ng­êi ta chia lµm 2 lo¹i nguyªn nh©n g©y ra qu¸ ®iÖn ¸p: Nguyªn nh©n néi t¹i: §ã lµ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn. Khi kho¸ tiristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc, c¸c ®iÖn tÝch nãi trªn ®æi ng­îc l¹i hµng tr×nh t¹o ra dßng ®iÖn trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n. Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m. Do vËy gi÷a anot vµ catot cña tiristor xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p. Nguyªn nh©n bªn ngoµi: Nh÷ng nguyªn nh©n nµy th­êng x¶y ra ngÉu nhiªn nh­ khi c¾t kh«ng t¶i mét m¸y biÕn ¸p trªn ®­êng d©y, khi cã sÊm sÐt..... M¹ch trî gióp dïng ®Ó Gi¶m bít hoÆc triÖt tiªu qu¸ dßng hoÆc qu¸ ¸p Gi¶m tæn hao c«ng suÊt do ®ãng c¾t TruyÒn n¨ng l­îng ph¸t nhiÖt ra ngoµi hoÆc sang h­íng kh¸c cã lîi Cã 2 lo¹i m¹ch trî gióp RC: M¹ch RC ®Êu song song víi Tiristor nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y nªn. M¹ch RC ®Êu gi÷a c¸c pha thø cÊp MBA lµ ®Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¾t kh«ng t¶i MBA g©y nªn *C¸c b­íc tÝnh to¸n( Tham kh¶o s¸ch §TCS cña t¸c gi¶ NguyÔn BÝnh) +Gäi U®mp ,Uimp lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp cña ®iÖn ¸p thuËn vµ ng­îc ®Æt lªn van 1 c¸ch cã chu k× +Gäi U®mnp ,Uimnp lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp cña ®iÖn ¸p thuËn vµ ng­îc ®Æt lªn van 1 c¸ch kh«ng cã chu k× - X¸c ®Þnh hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p theo c«ng thøc: - X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trung gian: C*min(k) , R*max(k), R*min(k) - TÝnh di/dt|max khi chuyÓn m¹ch - X¸c ®Þnh ®iÖn l­îng tÝch tô Q= f(di/dt), sö dông c¸c ®­êng cong tra trong sæ tay tra cøu - §å thÞ chän R*, C* TÝnh c¸c th«ng sè trung gian C = C*min R*min£ R £ R*max Trong ®ã L lµ ®iÖn c¶m cña m¹ch RLC Trong m¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ta chän R=100W C=0,5mF TÝnh m¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do c¾t M¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i g©y ra X¶y ra ngÉu nhiªn do c¾t M¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i trªn ®­êng d©y . §Ó b¶o vÖ qu¸ ¸p ng­êi ta dïng m¹ch RC b¶o vÖ qu¸ ¸p do c¾t M¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i g©y nªn C¸c b­íc tÝnh to¸n: x¸c dÞnh hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p k= X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trung gian C*min(k) R*min(k) R*max(k) Tõ ®å thÞ tÝnh gi¸ trÞ lín nhÊt cña n¨ng l­îng tõ trong M¸y biÕn ¸p khi c¾t §èi víi M¸y biÕn ¸p 3 pha: WT3 = Trong ®ã : -Is.o.m lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i dßng tõ hãa quy sang thø cÊp M¸y biÕn ¸p -Is lµ gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ®Þnh møc thø cÊp M¸y biÕn ¸p -S c«ng suÊt biÓu kiÕn M¸y biÕn ¸p -X¸c ®Þnh RC: Cmin= R*min. < R <R*max. Th«ng th­êng chän R=(5-20) C=4 Ta chän R=20, C=4 §å thÞ tra R*,C* Ch­¬ng IV TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I. Yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn M¹ch ®iÒu khiÓn lµ kh©u quan träng trong bé biÕn ®æi tiristor v× nã ®ãng vai trß chñ ®¹o trong viÖc quyÕt ®Þnh chÊt l­îng vµ ®é tin cËy cña bé biÕn ®æi . Yªu cÇu cña m¹ch ®iÒu khiÓn cã thÓ tãm t¾t trong 6 ®iÓm chÝnh sau: + yªu cÇu vÒ ®é réng cña xung + Yªu vÒ ®é lín cña xung + Yªu cÇu vÒ ®é dèc s­ên tr­íc cña xung + Yªu cÇu vÒ sù ®èi xøng cña xung + Yªu cÇu vÒ ®é tin cËy §iÖn trë kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i nhá h¬n ®Ó tiristor kh«ng tù më khi dßng rß t¨ng xung ®iÒu khiÓn Ýt phô thuéc vµo dao ®éng nhiÖt ®é , dao ®éng ®iÖn ¸p nguån cÇn khö ®­îc nhiÔu c¶m øng ®Ó tr¸nh më nhÇm + Yªu cÇu vÒ l¾p r¸p vËn hµnh ThiÕt bÞ thay thÕ dÔ l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh DÔ l¾p vµ mçi khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp Nguyªn lý chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn 1. NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn: NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ t¹o ra c¸c xung vµo ë nh÷ng thêi ®iÓm mong muèn ®Ó më c¸c Tiristor cña bé chØnh l­u trong m¹ch ®éng lùc. Tiristor chØ më cho dßng ®iÖn ch¶y qua khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt trªn Anod vµ cã xung ¸p d­¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn. Sau khi tiristor ®· më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× n÷a, dßng ®iÖn ch¶y qua tiristor do th«ng sè cña m¹ch ®éng lùc quyÕt ®Þnh M¹ch ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng : - §iÒu chØnh vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn Anod – Catod cña Tiristor - T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më tiristor ®é réng xung tx > 10 ms §é réng xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc: tx= Trong ®ã Idt: dßng duy tr× cña Tiristor di/dt: tèc ®é t¨ng tr­ëng cña dßng t¶i §èi t­îng cÇn ®iÒu khiÓn ®­îc ®Æc tr­ng bëi gãc a 2. CÊu tróc cña m¹ch ®iÒu khiÓn Tiristor SS 1 U®k - 1 2 3 4 T HiÖu ®iÖn ¸p u®k-urc ®­îc ®­a vµo kh©u so s¸nh 1, lµm viÖc nh­ mét trig¬ Khi u®k-urc = 0 th× trig¬ lËt tr¹ng th¸i, ë ®Çu ra cña nã ta nhËn ®­îc mét chuçi xung d¹ng ²sinus ch÷ nhËt ” Kh©u 2 lµ ®a hµi 1 tr¹ng th¸i æn ®Þnh Kh©u 3 lµ kh©u khuyÕch ®¹i xung Kh©u 4 lµ biÕn ¸p xung B»ng c¸ch t¸c ®éng vµo u®k cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn, tøc lµ ®iÒu chØnh gãc a 3. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng dïng 2 nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn: th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh vµ th¼ng ®øng “arccos” ®Ó thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn Tiristor a. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh UAK a a a Urc U®k + Urc wt wt 0 0 U®k Theo nguyªn t¾c nµy, ng­êi ta th­êng dïng 2 ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é §iÖn ¸p ®ång bé Urc cã d¹ng r¨ng c­a,®ång bé víi ®iÖn ¸p Anod-Catod Tæng ®¹i sè cña Urc + U®k ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh. B»ng c¸ch lµm biÕn ®æi U®k ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a. Khi U®k = 0 ta cã a = 0. Khi U®k 0. Quan hÖ gi÷a a vµ U®k nh­ sau: b. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng “arccos” UAK U®k Ur U®k U®k+Urc wt a 0 Urc Theo nguyªn t¾c nµy còng cã 2 ®iÖn ¸p: §iÖn ¸p ®ång bé Urc v­ît tr­íc ®iÖn ¸p Anod-Catod Tiristor mét gãc b»ng p/2 ( NÕu UAK = Asinwt th× Ur = Bcoswt) §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc theo 2 h­íng Trªn h×nh vÏ ®­êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p anèt – catèt tiristor, tõ ®iÖn ¸p nµy ng­êi ta t¹o ra Urc . Tæng ®¹i sè Urc + U®k ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh . Khi Urc + U®k = 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh : U®k + B.cosa = 0 Do ®ã a = arccos(-U®k/B) Th­êng lÊy B = U®k max Khi U®k = 0 th× a =p/2 Khi U®k = - U®k max th× a= 0 Nh­ vËy khi cho U®k biÕn thiªn tõ - U®k max ®Õn + U®kmax th× a biÕn thiªn tõ 0 ®Õn p. Nguyªn t¾c nµy ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u ®ßi hái chÊt l­îng cao. NhËn xÐt: Theo yªu cÇu thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ta thÊy nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh lµ phï hîp, ta chän nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn nµy. 4.Giíi thiÖu c¸c kh©u KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n V1 Ud Vsat Vsat ChÕ ®é lµm viÖc ChÕ ®é tuyÕn tÝnh V2 = A.ud; A = 104¸105 lµ hÖ sè khuÕch ®¹i ®iÖn ¸p. §Ó thùc hiÖn chÕ ®é nµy ph¶i cã ú udú £ ChÕ ®é b·o hoµ: ú udú > ; V2 = Vsat ú udú < ; V2 = -Vsat øng dông: OA ®­îc sö dông réng r·i trong kü thuËt ®iÒu khiÓn tù ®éng: t¹o hµm sè, t¹o c¸c bé ®iÒu chØnh P, PI, PID, t¹o c¸c ®a hµi, c¸c trig¬, c¸c kh©u so s¸nh, v.v.. Kh©u so s¸nh: §Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm më Thyristor ta cÇn so s¸nh 2 tÝn hiÖu lµ U®k vµ Utùa. ViÖc so s¸nh 2 tÝn hiÖu nµy th­êng ®­îc thùc hiÖn b»ng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Utùa U®k +E -E USS Utùa U®k +E -E USS So s¸nh 2 cöa So s¸nh 1 cöa *So s¸nh 2 cöa: thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i lµ lóc Utùa=U®k Lóc Utùa > U®k th× DU = Utùa – U®k > 0 Þ Uss = +Ubh Lóc Utùa < U®k th× DU < 0 Þ Uss = -Ubh Udk Uss Urc q q *So s¸nh 1 cöa: thêi ®iÓm lËt tr¹ng th¸i lµ lóc U- =0 Ta cã: U- =0 TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn C¸c th«ng sè ®­a vµo cùc §iÒu khiÓn cña Thyristor FT800DL6 §iÖn ¸p §iÒu khiÓn : UG = 2,5V Dßng ®iÖn §iÒu khiÓn : IG = 250mA Thêi gian më bãng : Ton= 125 TÝnh to¸n kh©u ®ång pha S¬ ®å nguyªn lý Kh©u nµy cã nhiÖm vô t¹o tÝn hiÖu ®ång pha víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn van ®Ó ®­a vµo kh©u t¹o xung r¨ng c­a tiÕp theo Nguyªn lý ho¹t ®éng cña khèi ®ång pha §iÖn ¸p ®ång pha lÊy tõ m¸y biÕn ¸p ®­îc chØnh l­u qua 2 ®ièt D1, D2 ta ®­îc ®iÖn ¸p chØnh l­u U1. §iÖn ¸p U1 ®­îc ®­a vµo cöa d­¬ng cña bé so hai cöa so s¸nh víi ®iÖn ¸p 1 chiÒu Uo -Khi U1 > U0 th× U2 = +Ubh -Khi U1 < U0 th× U2 = -Ubh D¹ng ®iÖn ¸p nh­ h×nh vÏ. TÝnh to¸n. Chän gãc =3o U1 = 12sin(wt) Khi ®ã Uo = 12sin(3o) = 0.89(V) Mµ = => ==> =-1 §å thÞ d¹ng ®iÖn ¸p kh©u ®ång pha Chän R5 = 20K khi ®ã R6=R5/(-1)= 20: (-1) =1.6K Chän R6=1.5k Chän R3 = 10k TÝnh Kh©u t¹o xung r¨ng c­a S¬ ®å nguyªn lý Nguyªn lý häat ®éng -Khi U2 = -Ubh <0 th× D3 dÉn , tô C1 n¹p theo chiÒu qua C1-R4_D3 ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ®Þnh cña ®ièt æn ¸p Dz : uRC = uC1 = Khi U2 = +Ubh >0 th× D3 khãa , tô C1 phãng ®iÖn , dßng ®iÖn phãng lóc nµy ng­îc chiÒu víi chiÒu n¹p: uRC = uC1 =uDZ - Nh­ vËy xung r¨ng c­a cña ta cã d¹ng dèc xuèng. D¹ng xung cña kh©u t¹o xung r¨ng c­a TÝnh to¸n Chän ®ièt æn ¸p lo¹i 1N5346B cã ®iÖn ¸p æn ®Þnh UDZ =9.1V Chän gi¸ trÞ tô C1 = 0.47 Víi =3o th× thêi gian n¹p tô C1 t­¬ng øng víi 60 ®iÖn tøc lµ: tn¹p = = 0.33ms tn¹p + tphãng =T/2 víi T=20ms lµ tÇn sè luíi Khi ®ã thêi gian phãng cña tô C1 lµ tphãng =10-0.33 =9.67ms Khi n¹p, tô n¹p tõ 0V ®Õn gi¸ trÞ UDZ =9.1 V. Thêi gian n¹p ®Õn gi¸ trÞ UDZ nhá h¬n tn¹p . Ta chän thêi gian n¹p tô tõ gi¸ trÞ 0V ®Õn UDZ =9.1 V lµ tn¹p . Khi ®ã uC1(t)= uC1(t=tn¹p) =UDZ = 9.1V => R4 = Chän R4=910 Khi tô phãng, gi¸ trÞ ®iÖn ¸p phãng cña tô gi¶m tõ UDZ ®Õn 0V trong thêi gian phãng tphãng : uC1(t) =uDZ - T¹i t = tphãng: uC1(t=tphãng) = 0V = UDZ = VR1+R2= Chän VR1=20k R2=10k TÝnh Kh©u so s¸nh S¬ ®å nguyªn lý vµ d¹ng xung Nguyªn lý ho¹t ®éng §iÖn ¸p r¨ng c­a URC vµ ®iÖn ¸p §iÒu khiÓn U®k ®­îc ®­a vµo bé so s¸nh 2 cöa. -Khi URC > U®k th× U®k -URC <0 nªn U3 = -Ubh -Khi URC 0 nªn U3 = +Ubh Chän c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë R21=R22=10k TÝnh kh©u ph¸t xung chïm THIUE DANG XUNG Uo = UR27 = Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu Ura = Ubh =+E Khi ®ã Uo= Tô C3 n¹p : uC3 (t) = E.(1 - e-t/RC ) Khi tô C n¹p ®Õn gi¸ trÞ Uo: UC3 = Uo th× U+ - U- <0 nªn Ura = -Ubh=-E =>Uo= - Tô C3 sau ®ã l¹i phãng ®iÖn ®Õn khi UC3 = - th× U+ - U- >0 nªn Ura = +Ubh=+E Qu¸ tr×nh trªn cø lÆp ®i lÆp l¹i nh­ trªn. Chu k× cña bé ph¸t xung : T =2ln() =R24.C3 TÇn sè cña bé t¹o xung chän f = 10 kHz Chu k× : T= Chän R26 = R27 =10k C3=0.01F Khi ®ã T=2ln3 R24= Chän R24 = 4k7 TÝnh chän kh©u ph¶n håi S¬ ®å nguyªn lý Chøc n¨ng LÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi cña bé chØnh l­u th«ng qua m¹ch ph©n ¸p gåm R8 vµ VR3,v× ®iÖn ¸p nµy nhá nªn ta cho qua mét bé khuyÕch ®¹i ®Ó ®­îc ®iÖn ¸p cã ®é lín thÝch hîp tr­íc khi cho vµo kh©u PI. Ta chän ®iÖn ¸p ph¶n håi(®Çu ra cña kh©u khuyÕch ®¹i trªn) vµo kho¶ng vµi von th× hÖ sè khuyÕch ®¹i cña OA vµo kho¶ng mét vµi tr¨m lÇn tuú theo gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p lÊy ra tõ m¹ch ph©n ¸p. TiÕp theo ®iÖn ¸p ph¶n håi ®­îc ®­a vµo bé céng (®¶o) víi ®iÖn ¸p mµ ta ®Æt cho bé chØnh l­u lµm viÖc ,®iÖn ¸p nµy ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®Æt U®. Sau ®ã tÝn hiÖu ra cña kh©u céng nµy ®­îc ®­a qua kh©u PI ®Ó lo¹i bá c¸c sãng nhiÔu cã tÇn sè cao lµm cho m¹ch t¨ng tÝnh æn ®Þnh.§iÖn ¸p ra khái khèi PI ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p §iÒu khiÓn U®k ®­îc so s¸nh víi URC ®Ó t¹o ra gãc §iÒu khiÓn ®­a tíi më c¸c van. Nhê cã kh©u ph¶n håi mµ ®iÖn ¸p ra cña bé ChØnh L­u lu«n æn ®Þnh. ThËt vËy: Gi¶ sö v× mét lý do nµo ®ã mµ ®iÖn ¸p ra trªn t¶i bÞ gi¶m,khi ®ã ®iÖn ¸p trªn m¹ch ph©n ¸p còng gi¶m theo tøc Uph gi¶m mµ U®k =U®-Uph nªn U®k t¨ng lµm gãc më gi¶m --> ®iÖn ¸p trªn t¶i t¨ng lªn. Ng­îc l¹i ,®iÖn ¸p ra trªn t¶i t¨ng,khi ®ã ®iÖn ¸p trªn m¹ch ph©n ¸p còng t¨ng theo tøc Uph t¨ng mµ U®k =U®-Uph nªn U®k gi¶m lµm gãc më t¨ng --> ®iÖn ¸p trªn t¶i gi¶m xuèng. Nh­ vËy ®iÖn ¸p lu«n ®­îc gi÷ ë møc æn ®Þnh. TÝnh chän kh©u ph©n kªnh S¬ ®å nguyªn lý vµ biÓu ®å xung Chøc n¨ng. §iÖn ¸p ®ång pha ®­îc ®­a vµo kh©u so s¸nh . Khi ua > 0 th× U6 = +Ubh ua < 0 th× U6 = -Ubh Khi ua’ > 0 th× U7 = +Ubh ua’ < 0 th× U7 = -Ubh Hai ®iÖn ¸p ph©n kªnh U6, U7 nµy sÏ ®­îc tr«n víi Uxc vµ ®iÖn ¸p U3 t¹o ra sau kh©u so s¸nh URC vµ U®k ®Ó t¹o thµnh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn hai van thuéc cïng 1 pha. TÝnh tãan Chän R1=R12 =10k TÝnh chän m¹ch AND TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U3 t¹o ra sau khi so s¸nh URC , U®k vµ ®iÖn ¸p ph©n kªnh, ®iÖn ¸p cña kh©u t¹o xung chïm Uxc ®­îc trén víi nhau qua cæng AND tr­íc khi ®­a vµo BAX ®Ó t¹o ra xung ®iÒu khiÓn dang chïm nh»m gi¶m bít ®­îc kÝch th­íc cña BAX Chän cæng AND lµ IC 4073 cã 3 AND 3 ®Çu vµo tÝch hîp trªn 1 IC . S¬ ®å ch©n IC 4073 TÝnh to¸n BAX S¬ ®å nguyªn lý Chøc n¨ng - BAX dÔ truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn - T¹o ra ®­îc biªn ®é xung theo yªu cÇu - C¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn - DÔ thay ®æi cùc tÝnh xung ra - DÔ ph©n bè c¸c xung ®i c¸c kªnh ®iÒu khiÓn TÝnh to¸n C¸c th«ng sè ®­a vµo cùc §iÒu khiÓn cña Thyristor FT800DL6 §iÖn ¸p §iÒu khiÓn : UG = 2,5V Dßng ®iÖn §iÒu khiÓn : IG = 250mA Thêi gian më bãng : Ton= 125 §iÖn ¸p thø cÊp M¸y BAX: U2= UG =2,5V Dßng ®iÖn thø cÊp BAX : I2 =IG =250mA Chän tØ sè BAX : k=3 §iÖn ¸p s¬ cÊp BAX : U1 = k.U2 =3.2,5 =7,5V Dßng ®iÖn s¬ cÊp cña BAX lµ: mA ThÓ tÝch lâi thÐp cÇn: V= Trong ®ã : tx : §é r«ng xung truyÒn chän tx =250 U=0,1V: §é sôt ¸p cho phÐp 0,1-0,2V B,H: §é biÕn thiªn c­êng ®é tõ tr­êng vµ mËt ®é tõ c¶m B=0,3T H = 30A/m Thay sè V= Chän diÖn tÝch cöa sæ S=1cm2 ChiÒu dµi m¹ch tõ : l= Sè vßng cuén s¬ cÊp W1 = vßng Sè vßng cuén thø cÊp W2 = vßng Chän W2 =18 vßng Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 =J2 =4 A/mm2 TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp : S1= §­êng kÝnh d©y s¬ cÊp d1= TiÕt diÖn d©y thø cÊp : S1= §­êng kÝnh d©y s¬ cÊp d1= TÝnh to¸n K§X Chän bãng T2 lo¹i H1061 cã c¸c th«ng sè UEC = 35V IEC =2A TÝnh R31 R31= Chän R31=180 ,c«ng suÊt tiªu thô max Pmax =2W Chän bãng T1 lo¹i C828 cã c¸c th«ng sè UEC = 35V IEC =100mA M¹ch b¶o vÖ qu¸ ¸p TÝnh to¸n khèi nguån nu«i