Đề tài Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy sản suất phân hóa học dap - Vinachem

chiÒu 3 pha th× ®iÖn ¸p ®-îc gi÷ æn ®Þnh. Sau khi qua m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn ¸p ®-îc kÝch lªn råi ®-a vµo bé chØnh l-u ®Ó cho ta mét ®iÖn ¸p mét chiÒu 80kV trªn cùc läc. Nh-ng trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña hÖ thèng th× l-îng bôi qua cùc läc biÕn thiªn, cã nghÜa lµ t¶i thay ®æi, ®ång thêi ®iÖn ¸p l-íi còng cã thÓ thay ®æi ( cho phÐp 10% ). §iÒu nµy dÉn ®Õn ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn cùc läc còng thay ®æi lµm cho viÖc läc bôi kÐm hiÖu qu¶ vµ kh«ng æn ®Þnh. §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p th× ta thùc hiÖn kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p ph¶n håi nµy mang th«ng tin vÒ sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p t¶i. Sù thay ®æi nµy th«ng qua m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ chuyÓn ®æi thµnh sù thay ®æi cña gãc ®iÒu khiÓn ®-a ®Õn c¸c Tiristor trong bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu lµm cho ®iÖn ¸p trªn t¶i läc lu«n ®-îc æn ®Þnh ë møc 80kV DC. Kh©u håi tiÕp dßng trong hÖ thèng ®-îc nèi víi kh©u chèng ng¾n m¹ch trong m¹ch ®iÒu khiÓn. Khi dßng håi tiÕp vÒ qu¸ mét møc cho phÐp th× kh©u chèng ng¾n m¹ch sÏ ho¹t ®éng ®Ó b¶o vÖ toµn bé hÖ thèng. B©y giê ta sÏ ph©n tÝch ho¹t ®éng cô thÓ cña tõng kh©u. 4.3.1. Khâu điều áp xoay chiều ba pha. Nh- ®· ph©n tÝch ë trªn th× nhiÖm vô cña kh©u ®iÒu ¸p lµ ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p lµm viÖc trªn cùc läc. Ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p b»ng c¸ch thay ®æi gãc ®iÒu khiÓn cña c¸c Tiristor. Ứng víi c¸c gãc ®iÒu khiÓn kh¸c nhau th× ta sÏ cã c¸c d¹ng ®iÖn ¸p kh¸c nhau. Ta sÏ lÇn l-ît xÐt c¸c vïng kh¸c nhau cña gãc ®iÒu khiÓn . Khi bé ®iÒu ¸p lµm viÖc th× cã thÓ x¶y ra: 41 Cã 3 van dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p pha. Cã 2 van dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng nöa ®iÖn ¸p d©y. Kh«ng cã van nµo dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng kh«ng. * Khi 0 60o. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®-îc gäi lµ kiÓu ho¹t ®éng 2/3 cã nghÜa lµ lóc nµo còng cã 2 ®Õn 3 van cïng dÉn. Khi cã 3 van dÉn th× ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i sÏ b»ng ®iÖn ¸p pha. Khi cã 2 van dÉn th× ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i sÏ b»ng nöa ®iÖn ¸p d©y. Ta cã ®å thÞ d¹ng ®-êng cong ®iÖn ¸p ra nh- sau: ( = 30o ) Hình 4.11: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 0 60o. * Khi 60o 90o. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®-îc gäi lµ kiÓu 2/2, cã nghÜa lµ lu«n cã hai van ë hai pha kh¸c nhau cïng dÉn. C¸c pha chøa van kh«ng dÉn th× cã ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i lµ b»ng kh«ng. Ta cã c¸c ®å thÞ sau: ( = 75o ) 42 Hình 4.12: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 60o 90o. * Khi 90o 1500. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®-îc gäi lµ kiÓu ho¹t ®éng 0/2 tøc lµ lu«n cã hai van dÉn hoÆc lµ ch¼ng cã van nµo dÉn c¶. Ta cã ®å thÞ d¹ng ®-êng cong ®iÖn ¸p ra nh- sau: ( = 120o ) Hình 4.13: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 90o 1500. 43 4.3.2. Máy biến áp. Sau bé ®iÒu ¸p th× ®iÖn ¸p cã d¹ng kh«ng ph¶i lµ h×nh sin nh-ng vÉn cã d¹ng ®èi xøng qua Ox. Sau khi ®em d¹ng ®iÖn ¸p ®ã ®i ph©n tÝch theo khai triÓn chuçi Furiª th× c¸c thµnh phÇn ®iÒu hßa bËc cao bÐ cã thÓ bá qua ®-îc. ChÝnh v× vËy mµ sau m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn ¸p vÉn ®-îc khuÕch ®¹i tíi ®iÖn ¸p thÝch hîp ®Ó sau khi qua m¹ch chØnh l-u th× ®¹t ®-îc ®iÖn ¸p lµm viÖc mong muèn cho thiÕt bÞ. 4.3.3. Mạch chỉnh lƣu. Sau khi ®iÖn ¸p ®-îc khuÕch ®¹i lªn nhiÒu lÇn th× ®iÖn ¸p ®-îc ®-a qua m¹ch chØnh l-u ®Ó ®¹t ®-îc ®iÖn ¸p mét chiÒu. Tuy d¹ng ®iÖn ¸p sau m¹ch chØnh l-u kh«ng b»ng ph¼ng nh-ng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nhê cã kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p ®-a vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p. Mçi khi ®iÖn ¸p t¨ng lªn th× m¹ch ®iÒu khiÓn l¹i ®iÒu chØnh lµm cho ®iÖn ¸p gi¶m xuèng vµ ng-îc l¹i. ChÝnh v× thÕ mµ ®iÖn ¸p lµm viÖc cña thiÕt bÞ lu«n ®-îc æn ®Þnh. 4.3.4. Mạch điều khiển. NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ ®Ó ph¸t xung më c¸c Tiristor t¹i c¸c thêi ®iÓm mµ ta mong muèn. §ång thêi m¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn ë ®©y ngoµi nhiÖm vô ®ã th× nã cßn nhËn th«ng tin vÒ sù thay ®æi ®iÖn ¸p ra tõ kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p ®Ó ®iÒu chØnh gãc më cña c¸c Tiristor. §ång thêi nã cßn lµm nhiÖm vô chèng ng¾n m¹ch b¶o vÖ hÖ thèng vµ tù ®éng kh«i phôc ®iÖn ¸p sau ng¾n m¹ch víi thêi gian håi phôc ®iÒu chØnh ®-îc. §Ó ®iÒu khiÓn Tiristor trong c¸c s¬ ®å ®iÒu ¸p hiÖn nay ng-êi ta cã thÓ sö dông ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh hoÆc ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn arccos. Tuy nhiªn ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn arccos chØ dïng trong c¸c m¹ch 44 ®iÒu khiÓn chÊt l-îng cao. Do ®ã ë ®©y ta lùa chän ®iÒu khiÓn theo ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin U®f ®Æt vµo Anod cña Tiristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®-îc gãc më cña Tiristor trong vïng ®iÖn ¸p d-¬ng anod, cÇn t¹o ra mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c ( th-êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa d¹ng r¨ng c-a Urc ). Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm ( t1 vµ t4 ) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ( Urc = U®k ), trong vïng ®iÖn ¸p d-¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn ( X®k ). Tiristor ®-îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn ( t1, t4 ) cho tíi cuèi b¸n kú ( hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng kh«ng ). Hình 4.14: S¬ ®ồ nguyên lý điều khiển thẳng đứng tuyến tính . S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn: §Ó thùc hiÖn ®-îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn ta cã s¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn nh- sau: 45 Hình 4.15: S¬ ®ồ khối mạch điều khiển. 4.3.4.1. Kh©u ®ång pha. Cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc ( th-êng gÆp lµ ®iÖn ¸p r¨ng c-a tuyÕn tÝnh ) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña Tiristor. Hình 4.16: S¬ ®ồ một số khâu đồng pha thường dùng. 46 Hình 4.17: S¬ ®ồ điện áp ra của khâu đồng pha a và khâu đồng pha b. S¬ ®å h×nh (a) ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn víi sè linh kiÖn Ýt nh-ng cã thÓ thÊy trªn ®å thÞ d¹ng ®-êng cong ®iÖn ¸p ®-îc m« pháng b»ng phÇn mÒm TINA th× chÊt l-îng ®iÖn ¸p tùa lµ kh«ng tèt. H¬n n÷a gãc më lín nhÊt cña van bÞ h¹n chÕ do ®iÖn ¸p tùa kh«ng biÕn thiªn hÕt 180o. S¬ ®å h×nh (b) lµ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng transistor. S¬ ®å nµy kh¾c phôc ®-îc nh-îc ®iÓm vÒ d¶i ®iÒu chØnh cña s¬ ®å dïng ®ièt. S¬ ®å h×nh (c) dïng bé ghÐp quang còng cho ta d¹ng ®iÖn ¸p tùa nh- cña h×nh (b) nh-ng ®iÖn ¸p tùa n»m trªn trôc hoµnh do transistor lµ lo¹i npn. ChÊt l-îng ®iÖn ¸p tùa cña hai s¬ ®å nµy lµ nh- nhau. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ kh«ng cÇn m¸y biÕn ¸p ®ång pha nªn dÔ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt h¬n. Tuy nhiªn c¶ ba s¬ ®å nµy ®Òu cã chung nh-îc ®iÓm lµ viÖc më, khãa cña Transistor trong vïng ®iÖn ¸p l©n cËn 0 lµ thiÕu chÝnh x¸c lµm cho viÖc n¹p vµ x¶ cña tô trong vïng ®iÖn ¸p ®ång pha l©n cËn 0 lµ kh«ng ®-îc nh- ý muèn. S¬ ®å h×nh (d) lµ s¬ ®å dïng vi m¹ch. C¸c vi m¹ch nµy ngµy nay ®-îc chÕ t¹o ngµy cµng nhiÒu, chÊt l-îng ngµy cµng cao, øng dông vµo thiÕt kÕ m¹ch ®ång pha cho chÊt l-îng ®iÖn ¸p tùa tèt. 47 Hình 4.18: S¬ ®ồ điện áp ra của khâu đồng pha c và khâu đồng pha d. * Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Khi UA >0 th× A1 lËt tr¹ng th¸i UB >0. Khi UA <0, A1 lËt tr¹ng th¸i UB <0. ( A1 lµ m¹ch so s¸nh ®iÖn ¸p ®ång pha UA víi ®Êt ). §iÖn ¸p t¹i B lµ xung vu«ng. Khi UB >0 th× ®ièt D th«ng, transistor khãa, tô C ®-îc n¹p ®iÖn víi h»ng sè thêi gian lµ R1C. Khi UB<0 D khãa, transistor më, tô C phãng ®iÖn qua transistor. M« pháng s¬ ®å h×nh (d) b»ng phÇn mÒm TINA ta ®-îc hai s¬ ®å trªn th× ta thÊy r»ng chÊt l-îng ®iÖn ¸p tùa cña nã tèt h¬n h¼n so víi ba s¬ ®å trªn. Do vËy ta sÏ lùa chän nã ®Ó thiÕt kÕ kh©u ®ång pha cho m¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn. 4.3.4.2. Kh©u so s¸nh. NhËn tÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c-a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, t×m thêi ®iÓm 2 ®iÖn ¸p b»ng nhau. T¹i thêi ®iÓm b»ng nhau ®ã th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuÕch ®¹i xung. Trong hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn sÏ lµ tæng cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chñ ®¹o Uc® , ®iÖn ¸p ph¶n håi Ua, ®iÖn ¸p chèng ng¾n m¹ch UI. Mét sè s¬ ®å so s¸nh chñ yÕu th-êng gÆp dïng transistor vµ K§TT: 48 Muèn x¸c ®Þnh ®-îc thêi ®iÓm më Tiristor tiÕn hµnh so s¸nh 2 tÝn hiÖu U®k vµ Urc. ViÖc so s¸nh c¸c tÝn hiÖu ®ã cã thÓ ®-îc thùc hiÖn b»ng Transistor nh- m¹ch (a). T¹i thêi ®iÓm U®k = Urc ë ®Çu vµo th× Transistor lËt tr¹ng th¸i tõ khãa sang më ( hoÆc ng-îc l¹i tõ më sang khãa ), lµm cho ®iÖn ¸p ra còng bÞ lËt tr¹ng th¸i, t¹i ®ã x¸c ®Þnh ®-îc thêi ®iÓm më Tiristor. Møc ®é b·o hßa cña Transistor phô thuéc vµo tæng ®¹i sè Urc U®k = Ub tæng ®¹i sè nµy cã mét vïng ®iÖn ¸p nhá hµng mV lµm cho Transistor kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh- mong muèn, do ®ã lµm thêi ®iÓm më Tiristor bÞ lÖch so víi thêi ®iÓm cÇn më t¹i U®k = Urc. Hình 4.19: S¬ ®ồ một số khâu so sánh thường dùng. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuÕch ®¹i v« cïng lín, chØ cÇn mét tÝn hiÖu vµo rÊt nhá ( cì V ) ë ®Çu vµo, ®Çu ra ®· cã ®iÖn ¸p nguån nu«i. ViÖc øng dông K§TT lµm kh©u so s¸nh lµ hîp lý. C¸c s¬ ®å so s¸nh dïng K§TT trªn h×nh 49 (b), (c) rÊt th-êng gÆp trong c¸c s¬ ®å m¹ch hiÖn nay. ¦u ®iÓm h¬n h¼n cña c¸c s¬ ®å K§TT lµ cã thÓ ph¸t xung ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c t¹i U®k = Urc. 4.3.4.3. Kh©u t¹o xung. Cã nhiÖm vô t¹o xung thÝch hîp ®Ó më Tiristor. Xung ®Ó më Tiristor cã yªu cÇu: s-ên tr-íc dèc th¼ng ®øng ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu më Tiristor tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn ( th-êng gÆp nhÊt lµ lo¹i xung kim vµ xung ch÷ nhËt ), ®ñ ®é réng ( víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña Tiristor ), ®ñ c«ng suÊt, c¸ch ly m¹ch lùc víi m¹ch ®iÒu khiÓn ( nÕu ®iÖn ¸p ®éng lùc qu¸ lín ). Hình 4.20: S¬ ®ồ xung kim và xung chữ nhật. §©y ®Òu lµ c¸c tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt kÕt hîp víi BAX ë ®Çu ra cã nhiÖm vô c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc ®ång thêi t¹o xung kim göi tíi cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. S¬ ®å h×nh (a) dïng mét tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng Transistor c«ng suÊt, ®ièt D ®Ó b¶o vÖ Transistor vµ cuén d©y s¬ cÊp BAX khi Transistor bÞ khãa ®ét ngét. MÆc dï víi -u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n nh-ng s¬ ®å nµy ®-îc dïng kh«ng réng r·i bëi lÏ hÖ sè khuÕch ®¹i cña Transistor lo¹i nµy nhiÒu khi kh«ng ®ñ lín ®Ó khuÕch ®¹i ®-îc tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®-a sang. 50 Hình 4.21: Một số sơ đồ khâu khuếch đại được dùng phổ biến. TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng b»ng s¬ ®å Darlington nh- trªn s¬ ®å (b) th-êng hay ®-îc sö dông trong thùc tÕ. S¬ ®å nµy hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®-îc yªu cÇu vÒ khuÕch ®¹i c«ng suÊt, khi hÖ sè khuÕch ®¹i ®-îc nh©n lªn theo th«ng sè cña c¸c Transistor. Trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng bÐ ( 10 200 s ) mµ thêi gian më cña c¸c Transistor c«ng suÊt dµi ( tèi ®a tíi mét nöa chu kú 10 ms ) lµm cho c«ng suÊt táa nhiÖt d- cña Transistor qu¸ lín vµ kÝch thÝch d©y quÊn s¬ cÊp BAX d- lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt táa nhiÖt Transistor vµ kÝch thÝch d©y s¬ cÊp BAX cã thÓ thªm tô nèi tÇng nh- h×nh (c), theo s¬ ®å nµy th× Transistor cho më dßng ®iÖn ch¹y qua trong thêi gian n¹p tô, nªn dßng hiÖu dông cña chóng bÐ h¬n nhiÒu lÇn. 51 4.3.4.4. T¹o xung chïm ®iÒu khiÓn. §èi víi mét sè m¹ch, ®Ó gi¶m c«ng suÊt cho tÇng khuÕch ®¹i, t¨ng sè l-îng xung kÝch më ( nh»m ®¶m b¶o cho Tiristor më mét c¸ch ch¾c ch¾n khi Tiristor chÊt l-îng xÊu ) vµ ®Öm xung ®iÒu khiÓn cña ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha, ta hay ph¸t xung chïm cho c¸c Tiristor. Nguyªn t¾c ph¸t xung chïm lµ tr-íc khi vµo tÇng khuÕch ®¹i, ta chÌn thªm mét cæng And 2 ®Çu vµo, trong ®ã mét ®Çu vµo nhËn tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh cßn ®Çu kia nhËn tÝn hiÖu tõ kh©u ph¸t chïm xung ®iÒu khiÓn. Hình 4.22: Sơ đồ khối cổng And. Ta cã s¬ ®å dao ®éng ®a hµi cã møc ®é ®¬n gi¶n vµ cã chÊt l-îng t¹o xung tèt. Hình 4.23: Sơ đồ cổng And. 52 4.3.4.5. Kh©u chèng ng¾n m¹ch ®iÖn ¸p. Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng do l-îng bôi t¨ng lín lµm cho mËt ®é ®iÖn tÝch gi÷a hai b¶n cùc t¨ng cao ®Õn mét ng-ìng nµo ®ã sÏ x¶y ra ng¾n m¹ch g©y ph¸ hñy thiÕt bÞ. NhiÖm vô cña kh©u chèng ng¾n m¹ch lµ khi dßng ®iÖn håi tiÕp vÒ t¨ng qu¸ mét ng-ìng cho phÐp th× nã b¾t ®Çu t¸c ®éng ®Ó gi¶m ®iÖn ¸p xuèng theo ®-êng ®Æc tÝnh sau. 53 Hình 4.24: Sơ đồ khâu chống ngắn mạch điện áp. Ho¹t ®éng cña kh©u chèng ng¾n m¹ch: Dßng ®iÖn ®-îc lÊy håi tiÕp vÒ tõ l-íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha th«ng qua m¸y biÕn dßng ®-îc m¾c nh- trªn s¬ ®å. Dßng ®iÖn ë cùc läc sÏ tû lÖ víi dßng ®iÖn qua m¸y biÕn dßng vµ tû lÖ víi ®iÖn ¸p r¬i trªn biÕn trë ®Ó ®Æt vµo R30. Khi dßng ®iÖn håi tiÕp vÒ lín th× sÏ lµm cho ®iÖn ¸p còng lín theo vµ khi nã v-ît qu¸ ®iÖn ¸p ng-ìng th× IC7 lËt tr¹ng th¸i. Sau IC7 ta ®-îc cã xung vu«ng ©m. §ièt D8 chØ cho xung ©m ®i qua nªn tô C ®-îc n¹p ®iÖn. Nhê ®ièt Zener nªn ®iÖn ¸p trªn hai b¶n tô ®-îc gi÷ kh«ng ®æi vµ b»ng UDZ1. §iÖn ¸p sau IC8 d-¬ng nªn qua ®-îc ®ièt D9 tíi bé so s¸nh ®¶o víi ®Êt. §iÖn ¸p sau IC9 lµ ©m vµ lu«n b»ng UDZ2 nªn qua ®-îc ®ièt D10. §iÖn ¸p nµy sÏ ®-îc ®-a vÒ so s¸nh cïng víi U®k. Do trÞ tuyÖt ®èi cña ®iÖn ¸p nµy lín h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lóc lµm viÖc b×nh th-êng nªn nã lµm gi¶m U®k dÉn ®Õn lµm gãc ®iÒu khiÓn vÒ kh«ng nªn ®iÖn ¸p lµm viÖc gi¶m dÇn vÒ kh«ng. Do ®ã nã chèng ®-îc ng¾n m¹ch. Khi x¶y ra ng¾n m¹ch th× ®iÖn ¸p biÕn trë sÏ vÒ kh«ng dÉn ®Õn IC7 sÏ lËt tr¹ng th¸i. Sau IC7 ta cã xung vu«ng d-¬ng nªn nã kh«ng thÓ ®i qua ®ièt D8. Tô C b¾t ®Çu phãng ®iÖn víi h»ng sè thêi gian lµ VR4.C vµ lµm ®iÖn ¸p sau IC8 bít d-¬ng dÇn. Lóc nµy kh©u chèng ng¾n m¹ch vÉn lµm viÖc. Khi tô C phãng hÕt ®iÖn th× lµm ®iÖn ¸p sau IC8 vÒ kh«ng nªn IC9 lËt tr¹ng th¸i. Sau IC4 ta ®-îc xung ©m nªn kh«ng qua ®-îc ®ièt D9. §iÖn ¸p sau IC4 lµ xung vu«ng d-¬ng nªn 54 kh«ng qua ®-îc ®ièt D10. KÓ tõ lóc nµy kh©u chèng ng¾n m¹ch kh«ng cßn t¸c ®éng ®Õn kh©u so s¸nh cña m¹ch ®iÒu khiÓn n÷a. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chñ ®¹o lóc nµy sÏ t¹o ra gãc më phï hîp ®Ó cã ®-îc ®iÖn ¸p lµm viÖc trªn cùc läc. Nh- vËy lµ ®iÖn ¸p lµm viÖc ®· ®-îc kh«i phôc. Thêi gian ®Ó kh«i phôc ®iÖn ¸p lµm viÖc kÓ tõ lóc ng¾n m¹ch lµ VR4.C lµ hoµn toµn cã thÓ ®iÒu chØnh ®-îc nhê thay ®æi gi¸ trÞ biÕn trë VR4. 4.3.4.6. Kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p. Ta cã s¬ ®å cña kh©u ®ã nh- sau: Hình 4.25: Sơ đồ khâu phản hồi điện áp. Do ®iÖn ¸p ë cùc läc rÊt lín 80kV DC, nªn ta ph¶i dïng ph©n ¸p ®Ó ®-a ®iÖn ¸p ph¶n håi xuèng thÊp ®Ó phï hîp víi m¹ch ®iÒu khiÓn. C¸c ®iÖn trë ph©n ¸p cã gi¸ trÞ rÊt lín cì M nªn dßng qua chóng nhá. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ tiªu t¸n n¨ng l-îng trªn ®iÖn trë ph©n ¸p lµ nhá. 4.3.4.7. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha. Ở ®©y, chóng ta sÏ sö dông ph-¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. VÒ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha kiÓu 2 Tiristor ®Êu song song 55 ng-îc rÊt gièng víi ®iÒu khiÓn chØnh l-u cÇu 3 pha ®èi xøng. Do ®ã ta cã thÓ thùc hiÖn ®iÒu khiÓn b»ng: Xung ®¬n nh-ng ph¶i ®Öm xung ®iÒu khiÓn. Xung ®iÒu khiÓn cÊp b»ng chïm xung. Thùc hiÖn ®iÒu khiÓn theo kiÓu nµo cßn tïy thuéc vµo tÝnh chÊt t¶i. Thùc hiÖn ®iÒu khiÓn theo xung ®¬n cã -u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ thÝch hîp víi c¸c t¶i thuÇn trë nh-: sîi ®èt c¸c lß ®iÖn, chiÕu s¸ng Víi c¸c thµnh phÇn t¶i cã thµnh phÇn ®iÖn c¶m nh­ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, m¸y biÕn ¸p( ®Æc tr­ng cña lo¹i t¶i nµy lµ cã trÔ gi÷a ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ). Muèn ®¶m b¶o c¸c van b¸n dÉn më c¶ hai chiÒu ®iÖn ¸p, khi gãc më nhá h¬n gãc trÔ gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t¶i ( < ), sÏ ph¶i t¨ng ®é réng xung ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch t¹o xung chïm. Ở m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha, ®iÒu khiÓn van b¸n dÉn b»ng c¸ch chïm xung ngoµi viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò dÉn ®Òu c¸c van khi gãc lín cßn cã thÓ gi¶i quyÕt lu«n bµi to¸n vÒ ®Öm xung ®iÒu khiÓn. Hai bµi to¸n nµy cã thÓ ®-îc gi¶i thÝch nh- sau: Hình 4.26: Sơ đồ tạo xung điều khiển cho điều áp xoay chiều 3 pha. 56 Hình 4.27: Sơ đồ tạo xung điều khiển cho các thyristor. NÕu dïng xung ®¬n th× ®Ó cã ®iÖn ¸p t¶i pha A, t¹i thêi ®iÓm ®ãng ®iÖn chóng ta ph¶i ®Öm xung më T1 cho T4 b»ng xung X1-4. Khi thùc hiÖn ®iÒu khiÓn b»ng xung chïm th× viÖc ®Öm xung lµ kh«ng cÇn thiÕt. Tõ h×nh trªn ta thÊy r»ng t¹i thêi ®iÓm = /6 ph¸t xung ®iÒu khiÓn T1, lóc nµy chïm xung cña T4 ®ang ph¸t chê s½n, h¬n n÷a T4 cßn ®ang ®-îc më chê s½n do T5 vµ T4 ®· cã chïm xung ®iÒu khiÓn tõ 0. Do ®ã khi cã xung ®iÒu khiÓn T1 th× T1 ®-îc më cho dßng ®iÖn ch¹y qua pha A ngay, mµ kh«ng cÇn göi xung ®Öm. 57 Trong ®ã: UV : lµ ®iÖn ¸p cung cÊp tõ l-íi. URC: lµ ®iÖn ¸p r¨ng c-a sau kh©u ®ång pha. UD : lµ ®iÖn ¸p sau kh©u so s¸nh. CX : lµ ®iÖn ¸p t¹o ra sau kh©u t¹o chïm xung. V1 : lµ xung ®iÒu khiÓn Tiristor T1. V2 : lµ xung ®iÒu khiÓn Tiristor T4. 58 CHƢƠNG 5. THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 5.1. THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 5.1.1. Tính toán máy biến áp lực. * Ta chän m¸y biÕn ¸p ba pha ba trô cã s¬ ®å ®Êu d©y Y/Y lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ tù nhiªn ( lµm m¸t kh« ). * TÝnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n: - §iÖn ¸p pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: )(381 3 660 1 V V U - §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: Ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i: badnvddo UUUUU .2cos min Trong ®ã: min = 10 0 lµ gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p l-íi. UV – sôt ¸p trªn van. Udn – sôt ¸p trªn d©y nèi, Udn = ( .l/S).Id Uba = Ur + Ux – sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p, nh÷ng ®¹i l-îng nµy khi chän s¬ bé vµo kho¶ng 5 – 10%. Chän s¬ bé: Uba = 6%Ud. 59 Ta cã thÓ thÊy râ r»ng: ®iÖn ¸p ra t¶i lµ rÊt lín nªn cã thÓ bá qua sôt ¸p trªn van vµ trªn d©y nèi. VËy tõ ph-¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i ta cã: )(108,8686108 10cos 10.80.06,1 cos )06,01( cos 3 minmin kVV UUU U o dbad do §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: )(798,36 34,2 108,86 2 kV k U U U do f - Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp m¸y biÕn ¸p: )(264,34.16.8,0.16.8,0. 3 2 2 AIII dd - Dßng hiÖu dông s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: )(24,315264,3 381 36789 . 1 2 2 21 AI U U IKI ba - C«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p: C«ng suÊt tèi ®a trªn t¶i: Pmax = 3.UdoId = 3.86108.4 = 1033296 (W) = 1033 (kW) C«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p: S = KS.Pmax = 1,05.1033296 = 1084961(VA)= 1085 (kVA) *TÝnh s¬ bé m¹ch tõ: ( x¸c ®Þnh kÝch th-íc c¬ b¶n cña m¹ch tõ ) - TiÕt diÖn s¬ bé trô: 60 fm S kQ baQFe . trong ®ã: kQ – hÖ sè phô thuéc ph-¬ng thøc lµm m¸t, chän kQ = 6. M – sè trô cña m¸y biÕn ¸p. f – tÇn sè xoay chiÒu, ë ®©y f = 50Hz Thay sè ta ®-îc: )(294,510 50.3 10.1085 6 2 3 cmQFe - §-êng kÝnh trô: )(94,25 294,510.4.4 cm Q d Fe ChuÈn hãa ®-êng kÝnh trô theo tiªu chuÈn d = 26cm. - Chän lo¹i thÐp 330, c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,35mm. Chän mËt ®é tõ c¶m cña trô BT = 1T. - Chän tû sè cmdh d h m 8,5926.3,23,23,2 , vËy ta chän chiÒu cao cña trô lµ 60cm. * TÝnh to¸n d©y quÊn. - Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: 6,33 1.10.294,510.50.44,4 381 ..44,4 4 1 1 TFe BQf U W vßng 61 LÊy trßn W1 = 34 vßng. - Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 8,328334 381 36789 1 1 2 2 W U U W vßng LÊy trßn W2 = 3284 vßng. - Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p: Víi d©y dÉn b»ng ®ång, m¸y biÕn ¸p kh«, chän: J1 = J2 = 2,75(A/mm 2) - TiÕt diÖn d©y dÉn m¸y biÕn ¸p: )(6,114 75,2 24,315 2 1 1 1 mm J I S Chän d©y dÉn h×nh ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B. ChuÈn hãa tiÕt diÖn d©y theo tiÒu chuÈn S1 = 116,7mm 2. KÝch th-íc d©y dÉn khi có kÓ c¸ch ®iÖn: S1c® = a1 b1 = 7 16,9(mm mm) - TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén s¬ cÊp: 2 1 1 1 /7,2 7,116 24,315 mmA S I J - TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 2 2 2 2 19,1 75,2 264,3 mm J I S 62 Chän d©y dÉn tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B. ChuÈn hãa tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S2 = 1,72mm 2. KÝch th-íc d©y dÉn khi cã kÓ c¸ch ®iÖn: S2c® = a2 b2 = 0,8 2,1 (mm mm) - TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 2 2 2 2 /9,1 72,1 264,3 mmA S I J * KÕt cÊu d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: -Thùc hiÖn d©y quÊn kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trôc. - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp: c g k b hh W 1 11 2 Trong ®ã: kc = 0,95 lµ hÖ sè Ðp chÆt h – chiÒu cao cña trô hg – kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp. Chän s¬ bé kho¶ng c¸ch ®iÖn c¸ch ®iÖn g«ng lµ 4 cm. 291,2995,0 69,1 4.260 11W (vßng) - TÝnh s¬ bé sè líp d©y ë cuén s¬ cÊp: 17,1 29 34 11 1 11 W W n (vßng) 63 - Chän sè líp n11 = 2 líp. Nh- vËy 34 vßng chia lµm 2 líp, mçi líp 17 vßng. - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp: cm k bW h c 48,60 95,0 69,1.34111 1 - Chän èng cuén d©ylµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dµy S01 = 0,1 cm. - Kho¶ng c¸ch tõ trô ®Õn cuén d©y s¬ cÊp chän cd01 = 1 cm. - §-êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn: cmScddD Fet 8,271,0.21.22622 0101 - §-êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp. cmSDD tt 281,0.28,272 011 - Chän bÒ dµy gi÷a hai líp d©y ë cuén s¬ cÊp cd01 = 0,1mm. - BÒ dÇy cuén s¬ cÊp. cmncdaBd 6,12)1,07,0()( 111111 - §-êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp. cmBDD dtn 2,316,1.2282 111 - §-êng kÝnh trung b×nh cña cuén s¬ cÊp. cm DD D nttb 6,29 2 2,3128 2 11 1 64 - ChiÒu dµi cña cuén s¬ cÊp. mcmDWl tb 62,317,31616,29..34..11 - Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a hai cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp: cd12 = 2 cm. Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo của gông . * KÕt cÊu d©y cuèn thø cÊp. - Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp. cmhh 48,6012 - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mçi líp. 2746,27395,0 74,0 48,60 2 2 12 ck b h W (vßng) - TÝnh s¬ bé sè líp d©y cuén thø cÊp. 99,11 274 3284 12 2 12 W W n líp 65 - Chän sè líp d©y cuén thø cÊp n12 = 12 líp. Chän 11 líp ®Çu cã 274 vßng, líp thø 12 cã 270 vßng. - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp. cmb k W h C 57,6021,0 95,0 274 2 12 2 - §-êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp. cmcdDD nt 2,352.22,312 1212 - Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp. mmcd 1,02 - BÒ dÇy cuén thø cÊp. cmncdaBd 08,112).01,008,0()( 12222 - §-êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp. cmBDD dtn 36,3708,1.22,352 222 - §-êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp. cm DD D nttb 28,36 2 36,372,35 2 22 2 - ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp. mcmDWl tb 374337430028,36.3284... 222 - §-êng kÝnh trung b×nh c¸c cuén d©y. 66 cm D r cm DD D nt 34,16 2 68,32 2 68,32 2 36,3728 2 12 12 21 12 - Chän kho¶ng c¸ch gi÷a hai cuén thø cÊp: cd22 = 2 cm. * TÝnh kÝch th-íc m¹ch tõ. - Víi ®-êng kÝnh trô d = 26 cm ta cã sè bËc thang lµ 8 bËc trong nöa tiÕt diÖn h×nh trô. Hình 5.2: Sơ đồ cấu tạo của trụ. Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô. Qbt=2(3,5.25 +2,5.23+1,3.21,5+1,3.19,5+1.17,5+0,8.15,5+0,9.12 + 0,6.10,5) = 490,6 cm2. §èi víi m¹ch tõ dïng ®ai Ðp – kh«ng cã s¾t Ðp trô. - TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô. 207,4666,490.95,0. cmQkQ bthqT 67 - Tæng chiÒu dµy cña bËc thang trô. dT = 2( 3,5 + 2,5 + 1,3 + 1,3 +1 +0,8 + 0,9 + 0,6 ) = 23,8 cm Sè l¸ thÐp trong c¸c bËc: BËc 1: 1402 5,0 35 1n l¸ BËc 2: 1002 5,0 25 2n l¸ BËc 3: 522 5,0 13 3n l¸ BËc 4: 522 5,0 13 4n l¸ BËc 5: 402 5,0 10 5n l¸ BËc 6: 322 5,0 8 6n l¸ BËc 7: 362 5,0 9 7n l¸ BËc 8: 242 5,0 6 8n l¸ * §Ó ®¬n gi¶n trong viÖc chÕ t¹o g«ng tõ: ta chän g«ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cã c¸c kÝch th-íc sau: ChiÒu dµy cña g«ng b»ng chiÒu dµy cña trô: b = dT = 23,8 cm. ChiÒu cao cña g«ng b»ng chiÒu réng tËp l¸ thÐp thø nhÊt cña trô a = 25 cm. TiÕt diÖn g«ng 25958,23.25 cmbaQbg - TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña g«ng. 225,565595.95,0. cmQkQ bghqg - Sè l-îng l¸ thÐp dïng trong mét g«ng. 476 5,0 238 5,0 b hg l¸ - TÝnh chÝnh x¸c mËt ®é tõ c¶m trong trô. 68 T QWf U B T T 083,1 10.07,466.34.50.44,4 81,3 ...44,4 41 1 -MËt ®é tõ c¶m trong g«ng. T Q Q BB g T Tg 89,0 25,565 07,466 .083,1 - ChiÒu réng cña cöa sæ. cmcdBcdBcdc dd 36,132)08,126,11(2)(2 22212101 - Kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m trôc. c' = c + d = 13,36 + 26 = 39,36 cm - ChiÒu réng m¹ch tõ. C = 2c + 3d = 2.13,36 + 3.26 = 104,72 cm - ChiÒu cao cña m¹ch tõ. H = h + 2dFe = 60 + 2.25 = 110 cm * TÝnh khèi l-îng cña s¾t vµ ®ång. - ThÓ tÝch cña trô. VT = 3.QT.h = 3.466,07.60 = 83892,6 cm 3 - ThÓ tÝch cña g«ng. 396.11838572,104.25,565.22 cmLQV gg - Khèi l-îng cña trô. MT = VT.mFe = 83892,6.10 -3.7,85 = 658,56 Kg - Khèi l-îng cña g«ng. KgmVM Fegg 33,92985,7.386,118. 69 - Khèi l-îng cña s¾t. KgMMM gTFe 89,158733,92956,658 - ThÓ tÝch ®ång. 344 2211 384,30)10.3743.10.72,110.62,31.10.7,116(3)(3 dmLSLSVCu - Khèi l-îng ®ång. KgmVM CuCuCu 418,2709,8.384,30. * TÝnh c¸c th«ng sè m¸y biÕn ¸p. - §iÖn trë cña cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 75oC. 0058,0 7,116 62,31 .02133,0. 1 1 1 S l R trong ®ã 75 = 0,02133 .mm 2/m. - §iÖn trë cña cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p ë 75oC. 418,46 72,1 3743 .02133,0. 2 2 2 S l R - §iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. 0108,0) 3284 34 .(418,460058,0).( 22 2 1 21 W W RRRBA - Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p. VIRU BAr 405,324,315.0108,0. 1 - §iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. 721 12 2 1 2 10.). 3 .(...8 ddBA BB a hqd r WX 70 Trong ®ã: r – b¸n kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp (m). qdh - ChiÒu cao cña lâi thÐp (m). a12 – BÒ dÇy c¸c c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c cuén d©y víi nhau. 01266,010.10.314). 3 08,16,1 1( 60 14 .34.8 2722BAX - §iÖn c¶m m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ s¬ cÊp. mHH X L BABA 0403,010.03,4 314 01266,0 5 - Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p. VIXU BAx 81,324,315.01266,0 3 .. 3 1 012,010.266,1 3 . 3 2 BAdt XR - Sôt ¸p trªn m¸y biÕn ¸p. VUUU xrBA 11,581,3405,3 2222 - Tæng trë ng¾n m¹ch m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. 0166,001266,00108,0 22 22 BABABA XRZ - Tæn hao ng¾n m¹ch trong m¸y biÕn ¸p. %368,0100 10.1085 8,3129 100% 8,312924,315.0108,0.3.3 3 22 1 S P P WIRP n BAn - Tæn hao cã t¶i cã kÓ ®Õn 15% tæn hao phô t¶i. 71 WBMBMnP ggTTf 3,2255)89,0.33,929083,1.56,658.(15,1.3,1)....(.3,1 2222 0 %208,0%100 10.1085 3,2255 %100. 3 0 S P P - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông. %893,0%100 3/660 24,315.0108,0 %100. . 1 1 U IR U BAnr - §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng. %05,1%100 3/660 24,315.01266,0 %100. . 1 1 U IX U BAnx - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch phÇn tr¨m. %378,105,1893,0 22 22 nxnrn UUU - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp. A Z U I BA nm 22955 0166,0 3/6601 1 - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch tøc thêi cùc ®¹i. AeeII nx nr U U nm 34707)1(22955.2)1(2 0105,0 00893,0 1max 5.1.2. Tính chọn Điốt: * §iÖn ¸p ng-îc ®Æt lªn van: u d nvnv k U kU Trong ®ã: Ud – ®iÖn ¸p t¶i ( cao ¸p läc ) (kV) 72 Ulv – ®iÖn ¸p ng-îc cña van (kV) Knv – hÖ sè ®iÖn ¸p ng-îc. Ku – hÖ sè ®iÖn ¸p t¶i. Do s¬ ®å chØnh l-u ®· chän lµ s¬ ®å cÇu ba pha nªn 34,2 63 45,26 u nv k k §iÖn ¸p lµm viÖc cña van: )(172.90)(9017210.108,86 363 10.108,86 6 3 3 kVVU lv Dßng trung b×nh qua van: ID = Id/3 = 4/3 = 1,333(A) Víi th«ng sè lµm viÖc cña van nh- trªn ta chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh t¶n nhiÖt cã ®Çy ®ñ diÖn tÝch t¶n nhiÖt, kh«ng cã qu¹t giã. VËy th«ng sè cÇn cã cña van ®éng lùc lµ: )(344.180172.90.2. kVUkU lvdtUngvan Ttrong ®ã: Ungvan – ®iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i ®Æt lªn van. KdtU – hÖ sè d÷ tr÷ ®iÖn ¸p cña van ( chän kdtU = 2 ) Víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc nh- trªn th× van cã thÓ lµm viÖc ®-îc tíi 25% dßng ®Þnh møc. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ: 73 I®mv = ki.Ilv = 4.1,333 = 5,332(A) Trong ®ã: I®mv – dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua van. Ki – hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn ( ki = 4, øng víi ®iÒu kiÖn lµm m¸t ®· chän ë trªn ). Ilv – dßng ®iÖn lµm viÖc cña van = dßng trung b×nh qua van. Tõ c¸c th«ng sè trªn vÒ van ®éng lùc nh- trªn ta chän §ièt: DSF11060SG60 cã c¸c th«ng sè sau: Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®mv = 400A §iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i ®Æt lªn van: Ungvan = 6000V §é sôt ¸p trªn van: U = 3,8V Dßng ®iÖn rß: IR = 3mA NhiÖt ®é cho phÐp: T0cp = 1350C. Do ®iÖn ¸p lín nªn ta cÇn ph¶i ghÐp song song nhiÒu van l¹i víi nhau ®Ó chia bít ®iÖn ¸p ng-îc lªn mçi van. Víi van ®· chän ë trªn th× sè van cÇn ph¶i ghÐp song song víi nhau lµ: Vann 3106,30 6000 180344 VËy cÇn ghÐp 31 van. Tæng sè §ièt lo¹i DSF1060SG60 lµ 31 6 = 186 van. 74 Tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn cña §ièt lµ: P = 5,332 3,8 = 20,3W<100W Do vËy ta chän chÕ ®é lµm m¸t cho van lµ dïng c¸nh t¶n nhiÖt cã ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt t¶n nhiÖt, kh«ng cã qu¹t giã ®èi l-u kh«ng khÝ lµ hoµn toµn hîp lý. 5.1.3. Tính chọn Thyristor: * §iÖn ¸p lµm viÖc cùc ®¹i cña van lµ: VUUU dflv 933660.226 Ttrong ®ã: Ulv – ®iÖn ¸p lµm viÖc cùc ®¹i cña van. Ud – ®iÖn ¸p d©y cña l-íi ®iÖn. §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: kV k U U U do f 798,36 34,2 108,86 2 HÖ sè m¸y biÕn ¸p: 6,96 660 3.36798 3/1 2 U U Kba Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: AIkI d 264,34.816,022 Dßng ®iªn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: 75 AIKI ba 3,315264,3.6,96. 21 Dßng lµm viÖc cña van: AII lv 7,1572/3,3152/1 Chän chÕ ®é lµm viÖc cña van lµ dïng c¸nh t¶n nhiÖt cã ®ñ bÒ mÆt ®Ó táa nhiÖt, cã qu¹t giã ®èi l-u kh«ng khÝ. Víi ®iÒu kiÖn lµm m¸t nh- vËy th× dßng lµm viÖc cña van cã thÓ ®¹t tíi 60% dßng ®Þnh møc. AII dmv 8,2627,157 60 100 60 100 1 Chän KdtU = 2. Ungmax =2.Ulv = 2.933 = 1866V Víi c¸c gi¸ trÞ trªn cña I®mv vµ Ungmax ta chän van ST2600C20R0 do h·ng International Rectifier s¶n xuÊt cã c¸c th«ng sè sau: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i ®Æt lªn van Ungmax = 2000V Dßng ®iÖn hiÖu dông ch¶y qua van I(RMS) = 4800A Dßng ®iÖn trung b×nh qua van IT(tb) = 2220A NhiÖt ®é cho phÐp T0cp = 1250C. Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Ønh mµ van cã thÓ chÞu ®-îc ( trong kho¶ng thêi gian ng¾n mµ sau ®ã ph¶i ng¾t ngay dßng ®iÖn nµy ) øng víi tÇn sè f = 50Hz: IT ( ®Ønh ) = 36800A 76 Tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p sV dt dU /500 Tèc ®é t¨ng tr-ëng dßng ®iÖn: sA dt di /150 Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn I®k = 400 mA Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k = 4V Sôt ¸p trªn van trong tr¹ng th¸i dÉn U = 1,45V §iÖn trë nhiÖt Rth(J-C) = 0,0115 0C/W Lo¹i vá: A-36(R-Puk) Thêi gian chuyÓn m¹ch Tcm = 80 s 5.1.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực. 5.1.4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc víi ®Çy ®ñ c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®-îc m« t¶ trªn h×nh sau: 77 T¶i läc T1 T4 T3 R2 C2 R2 C2 R2 C2 T6 T5 T2 AP CD C1 R1 R1 C1 C1 R1 1cc 1cc 1cc R3 C3 R3 C3R3 C3 D2 D4 D6 D1 D3 D5 3cc 2cc R C 3cc 2cc R C R R C C R C CR 2cc 2cc 2cc 2cc M¸y biÕn ¸p Luíi ®iÖn ba pha Hình 5.3: Sơ đồ mạch động lực. 78 5.1.4.2. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn. Khi van b¸n dÉn lµm viÖc, cã dßng ®iÖn ch¹y qua, trªn van cã sôt ¸p U, do ®ã cã tæn hao c«ng suÊt P _ ®©y gäi lµ tæn hao c«ng suÊt cña van trong tr¹ng th¸i dÉn. Trong tr¹ng th¸i ph©n cùc ng-îc, th× trªn van cã dßng rß ch¶y qua dÉn ®Õn trªn van cã tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i ph©n cùc ng-îc. Trong kho¶ng thêi gian chuyÓn m¹ch th× do van kh«ng lý t-ëng nªn còng g©y tæn hao c«ng suÊt. Tæn hao c«ng suÊt nµy gäi lµ tæn hao c«ng suÊt chuyÓn m¹ch. Ngoµi ra trªn van cßn cã tæn hao c«ng suÊt trªn cùc ®iÒu khiÓn ( ®èi víi c¸c lo¹i van ®iÒu khiÓn ®-îc ). Tuy nhiªn trong sè bèn lo¹i tæn hao c«ng suÊt nãi trªn th× lo¹i tæn hao trong tr¹ng th¸i dÉn lµ cã trÞ sè lín nhÊt. Ba lo¹i tæn hao cßn l¹i th× cã trÞ sè kh«ng ®¸ng kÓ nªn cã thÓ bá qua. V× thÕ ë ®©y ta chØ xÐt ®Õn tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn. Tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn P nµy biÓu hiÖn ra bªn ngoµi b»ng hiÖn t-îng táa nhiÖt, ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c, do van b¸n dÉn chØ cã thÓ lµm viÖc d-íi mét nhiÖt ®é cho phÐp do nhµ s¶n xuÊt ®-a ra. NÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp ®ã th× van b¸n dÉn sÏ bÞ háng hay cßn gäi lµ hiÖn t-îng ®¸nh thñng do nhiÖt. §Ó van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn kh«ng bÞ ®¸nh thñng do nhiÖt thØ nhÊt thiÕt ph¶i lùa chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t cho van mét c¸ch hîp lý. * TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt cho Tiristo. C¸c th«ng sè cÇn cã: Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét Tiristo. WIUP lv 3818,262.45,1. DiÖn tÝch táa nhiÖt. m TN k P S 79 Trong ®ã: - ®é chªnh nhiÖt ®é so víi m«i tr-êng. Víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu ë ViÖt Nam, ta chän nhiÖt ®é m«i tr-êng: TMT = 40 oC. NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp lµ: Tocp = 125oC. Ta chän nhiÖt ®é lµm viÖc trªn c¸nh t¶n nhiÖt Tlv = 110 oC. = Tlv – TMT = 110 – 40 = 70 oC km – hÖ sè táa nhiÖt ®èi l-u vµ bøc x¹. Chän km = 10W/m 2.oC VËy: 25443,0 70.10 381 mSTN Chän lo¹i c¸nh t¶n nhiÖt cã 20 c¸nh kÝch th-íc mçi c¸nh: a b = 12 12 (cm cm) Tæng diÖn tÝch t¶n nhiÖt cña c¸nh lµ: STN = 20.2.12.12 = 5760 cm 2 = 0,576 m2 * TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt cho §ièt. C¸c th«ng sè cÇn cã: Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét §ièt. WIUP lv 26,20332,5.8,3. DiÖn tÝch táa nhiÖt. NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña van lµ: Tocp = 135oC. Chän nhiÖt ®é m«i tr-êng lµ: 40oC. Chän nhiÖt ®é lµm viÖc trªn vá cña van lµ 80oC. = Tlv – TMT = 80 – 40 = 40C Chän hÖ sè táa nhiÖt ®èi l-u vµ bøc x¹ km = 8W/m 2oC VËy diÖn tÝch táa nhiÖt cña van lµ: 80 2063,0 40.8 26,20 mSTN Chän c¸nh t¶n nhiÖt cã 10 c¸nh, kÝch th-íc mçi c¸nh lµ: a b = 6 6 (cm cm) VËy diÖn tÝch t¶n nhiÖt cña c¸nh lµ: STN = 10.2.6.6 = 720 cm 2 = 0,072 m2 5.1.4.3. B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho van b¸n dÉn. Aptomat dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng ng¾t m¹ch khi qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch Tiristo, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi ( ng¾n m¹ch s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ). * Chän Aptomat. Dßng ®iÖn lµm viÖc qua Aptomat: Ilv = I1 = 315,24A. Dßng ®iÖn Aptomat cÇn chän: I®m = 1,2Ilv = 1,2.315,24 = 378,3A Cã ba tiÕp ®iÓm chÝnh, cã thÓ ®ãng c¾t b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn. ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch. Inm = 2,5.Ilv = 2,5.315,24 = 788,1A Dßng qu¸ t¶i. AII lvqt 86,47224,315.5,15,1 VËy chän Aptomat lo¹i NS400N do Merlin Gerin ( Ph¸p ) chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: U®m = 690V 81 I®m = 400A Chän cÇu dao cã dßng ®Þnh møc: ICD®m = 1,1.Ilv = 1,1.315,24 = 346,76A CÇu dao dïng ®Ó t¹o khe hë an toµn khi söa ch÷a hÖ thèng läc bôi. Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c §ièt, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé chØnh l-u vµ ng¾n m¹ch ®Çu vµo cña bé chØnh l-u. Hình 5.4: Bảo vệ quá dòng cho van. Nhãm 1cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 1cc. I1CC = 1,1.I2 = 1,1.3,264 = 3,59A Nhãm 2cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 2cc. I2CC = 1,1.Ihd = 1,1.2,32 = 2,552A Nhãm 3cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 3cc. I3CC = 1,1.Id = 1,1.4 = 4,4A VËy chän cÇu ch¶y cho c¶ 3 nhãm 1cc, 2cc vµ 3cc lµ lo¹i cÇu ch¶y 57 do Liªn X« chÕ t¹o cã dßng ®Þnh møc: IDC = 25A. 5.1.4.4. B¶o vÖ qu¸ ¸p cho van. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho qu¸ tr×nh ®ãng c¾t Tiristo ®-îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c song song mét m¹ch RC víi Tiristo. 82 Hình 5.5: Bảo vệ quá áp cho van. Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o thµnh dßng ®iÖn ng-îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng-îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ¸p gi÷a Anod vµ Catod cña Tiristo. Khi cã m¹ch R2, C2 m¾c song song víi Tiristo t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristo kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p. Theo kinh nghiÖm th× th-êng lÊy R1 = 5 30 ; C1 = 0,25 4 F. VËy ta chän R1 = 5,1 , C1 = 0,25 F. B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l-íi ®iÖn, ta m¾c m¹ch R - C nh- sau: Hình 5.6: Bảo vệ điện áp lưới. Nhê cã m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh- n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë cña d©y. Chän R2 = 12,5 ; C2 = 4 F. 83 5.2. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. M¹ch ®iÒu khiÓn ®-îc xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristor. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn: §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn: U®k = 4V Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn:I®k = 0,4A Thêi gian më Tiristor: tm = 80 s §é réng xung ®iÒu khiÓn: tx = 2tm = 167 s t-¬ng ®-¬ng kho¶ng 3 o ®iÖn. TÇn sè xung ®iÒu khiÓn: fx = 1/2tx = 3kHz §é mÊt ®èi xøng cho phÐp: = 4o §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn:U = 12V Møc xôt biªn ®é xung:sx = 0,15 5.2.1. Tính biến áp xung. - Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa cã B = 0,3T, H = 30A/m, kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. - Tû sè biÕn ¸p xung: chän m = 2. - §iÖn ¸p cuén thø cÊp biÕn ¸p xung: U2 = U®k = 4V. - §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung: U1 = mU2 = 2.4 = 8V. - Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = I®k = 0,4A. - Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2/m = 0,4/2 = 0,2A. - §é tõ thÈm trung b×nh t-¬ng ®èi cña lâi s¾t: 8000 30.10.25,1 3,0 6 0 H B tb trong ®ã: 0 = 1,25.10 -6 (H/m) lµ Đé tõ thÈm cña kh«ng khÝ. 84 - ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: 2 220 B IUst QlV xxtb Ttrong ®ã: Q – tiÕt diÖn lâi. l – chiÒu dµi trung b×nh ®-êng søc tõ. 336 2 66 267,410.267,4 3,0 4,0.4.15,0.10.160.10.25,1.8000 cmmV Chän m¹ch tõ OA – 25/40 – 6,5 cã thÓ tÝch V = 0,49.10,2 = 4,998 cm3. Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th-íc m¹ch tõ nh- sau: a = 6 mm, b = 8 mm, d = 25mm, Hình 5.7: Sơ đồ kích thước trụ của biến áp xung. D = 40 mm, Q = 0,49sm2, Qcs = 4,9 cm 2. ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ: l = 10,2 cm - Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung: Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: xt B QW dt dB QWU 111 85 Lấy trßn W1 = 87 vßng. 1,8710.49,0.3,0 10.160.8 . 4 6 1 1 QB tU W x - Sè vßng d©y thứ s¬ cÊp biÕn ¸p xung: 5,43 2 871 2 m W W (vßng) LÊy trßn W1 = 44 vßng. - TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp: 2 1 1 1 033,0 6 2,0 mm J I S Chän mËt ®é dßng ®iÖn: J1 = 6 (A/mm) - §-êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: mm S d 205,0 14,3 033,0.4.4 1 1 Chän d©y quÊn cã ®-êng kÝnh d1 = 0,21 mm S1 = 0,03464 mm 2. - TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: 2 2 2 2 1,0 4 4,0 mm J I S Ở ®©y chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 A/mm 2. - §-êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: mm S d 357,0 14,3 1,0.44 2 2 LÊy theo tiªu chuÈn: d2 = 0,38 mm S2 = 0,1134 mm 2. 86 - KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: 0163,0 10.9,4 44.1134,087.03464,0 2 2211 CS ld Q WSWS K Nh- vËy, cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. 5.2.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng. Chän Transistor c«ng suÊt lo¹i 2SC911 cña Mü s¶n xuÊt lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè sau: Transistor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Silic. §iÖn ¸p gi÷a colect¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCBo = 40V. §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colect¬: UEBo = 4V. Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ Colect¬ cã thÓ chÞu ®-îc: ICmax=500mA C«ng suÊt tiªu t¸n trªn Colect¬: PC = 1,7W. NhiÖt ®é lín nhÊt trªn mÆt tiÕp gi¸p: TCP = 175 oC. HÖ sè khuÕch ®¹i: = 50. Dßng lµm viÖc cña Colect¬: IC3 = I1 = 0,2A = 200mA. Dßng lµm viÖc cña Baz¬: IB3 = IC3/ = 200/50 = 4mA Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ: U®k = 4V vµ I®k = 0,4A nªn dßng colect¬ - Baz¬ cña Transistor Tr3 lµ kh¸ bÐ nªn trong tr-êng hîp nµy kh«ng cÇn thiÕt ph¶i cã Transistor Tr3 mµ Tr2 vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®Ó ®iÒu khiÓn Tiristor. Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung E = +12V ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R15 nèi tiÕp víi cùc emit¬ cña Transistor 2, ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung lµ 8V. 87 20 2,0 812 1 1 15 I UE R Chän ®iÖn trë R15 = 22 vµ cã c«ng suÊt lµ 1W C«ng suÊt tiªu t¸n trªn ®iÖn trë lµ: P0 = R15I1 2 = 22.0,22 = 0,88W. Hình 5.8: Sơ đồ tầng khuếch đại cuối cùng. TÊt c¶ c¸c diode dïng trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng läai 1N4009 cã c¸c th«ng sè: Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 10A. §iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i: UNG max =25V. §iÖn ¸p ®Ó cho diode më th«ng: Um = 1V. 5.2.3. Cổng AND. Toµn bé m¹ch ®iÖn ph¶i dïng 9 cæng AND nªn ta chän dïng 3 IC 4081 hä CMOS. Mçi IC 4081 cã 4 cæng AND cã c¸c th«ng sè sau: 88 Nguån nu«i IC: VCC = 3 18V. ta chän VCC = 12V NhiÖt ®é lµm viÖc: -40oC 80oC. §iÖn ¸p øng víi møc logic “1”: 2 4,5V. Dßng ®iÖn lµm viÖc nhá h¬n: 1mA C«ng suÊt tiªu thô: P = 2,5mW/1 cæng. 5.2.4 Chọn điện trở R14. §iÖn trë R14 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®-a vµo Baz¬ cña Transistor Tr2. Chän R14 tháa m·n ®iÒu kiÖn: 889 10.4 5,4 3 3 3 14 B B I U R chän R14 = 910 Hình 5.9: Sơ đồ chân IC 4081. 5.2.5. Tính chọn bộ tạo xung chùm. Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng tÊt c¶ 5 khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ 1 khuÕch ®¹i thuËt to¸n cho bé t¹o xung chïm, nªn sè khuÕch ®¹i thuËt to¸n ph¶i dïng lµ 89 16. VËy ta chän 4 IC lo¹i TL084 do h·ng Texas Instruments chÕ t¹o, mçi IC cã chøa 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n bªn trong lµ rÊt phï hîp. Bảng 5.1: Th«ng sè cña IC TL084. §iÖn ¸p nguån nu«i VCC = 18V chän VCC = 12V HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo 30V NhiÖt ®é lµm viÖc T = - 25 85oC C«ng suÊt tiªu thô P = 680mW = 0,68W Tæng trë ®Çu vµo Rin = 10 6M Dßng ®iÖn ®Çu ra Ira = 30pA Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp sV dt du /13 M¹ch t¹o xung chïm cã tÇn sè fX = 1/2tX = 3kHz hay chu kú cña xung chïm: T = 1/fX = 1/3000 = 333 s. Ta cã T = 2R20C2ln(1+2R21/R22) Chän R21 = R22 = 33k T = 2,2R20C2 = 333( s) R20C2 = 333/2,2 = 151,4 s Chän C2 = 100nF cã ®iÖn ¸p U = 16V R20 = 1514 . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch ta chän R20 lµ mét biÕn trë 2k . 90 5.2.6. Tính chọn tầng so sánh: KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lµ lo¹i TL084. Chän R8 = R10 = R11 = R12 > UV/IV = 12/10 -3 = 12k Trong ®ã nguån nu«i VCC = 12V th× ®iÖn ¸p vµo IC 3 lµ UV 12V. Dßng ®iÖn vµo ®-îc giíi h¹n ®Ó ILV < 1mA. Do ®ã ta chän R8 = R10 = R11 = R12 =15k . Khi ®ã dßng vµo IC3 lµ mAIV 8,0 10.15 12 3max Hình 5.10: Sơ đồ tầng so sánh. 5.2.7. Tính chọn khâu đồng pha: Trong lóc UB b·o hßa d-¬ng, th× Diode D3 më vµ tô C1 ®-îc n¹p ®iÖn. MÆt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p tô cã trong mét nöa chu kú ®iÖn ¸p l-íi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p trong mét nöa chu kú T/2 = 10ms, ta cÇn chän R4, C1 sao cho thêi gian n¹p ®iÖn ¸p ©m t¹i ®Çu ra IC2 tõ 0 - 9V lµ kho¶ng 9 ms. 91 Hình 5.11: Sơ đồmạch khâu đồng pha. Hình 5.12: Sơ đồ điện áp qua các phần tử. 92 Ph-¬ng tr×nh ®iÖn ¸p trªn hai b¶n tô lµ: )0( 1 1 14 1 CBC UdtU CR U Ta cã UB = E = 12V, UC1 (0) = 0V t CR U C 14 1 12 Chän Transistor Tr1 lµ lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè: Bảng 5.2: Th«ng sè cña Transistor A564. Transistor lo¹i pnp lµm b»ng Silic §iÖn ¸p gi÷a Colect¬ vµ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCBo = 25V §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colect¬ UEBo = 7V Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colect¬ chÞu ®-îc ICmax = 100mA NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p ToCP = 150 oC HÖ sè khuÕch ®¹i = 250 Dßng ®iÖn cùc ®¹i cña Baz¬ IB = IC/ = 0,4mA T-¬ng øng víi gãc më = 30o th× ta cã t = 10/3ms = 3,333ms Khi UC1 = - 9V th× t = 8ms - 9 = 3 14 10.8 12 CR R4C1 = 0,01067. Chän C1 = 100nF. R4 = 106,7k . Chän R4 = 110k . T¹i gãc më = 30o th× VU C 75,310 3 10 01067,0 12 3 1 93 §Ó bé ®iÒu ¸p ho¹t ®éng b×nh th-êng øng víi gãc më = 30o th× ta cÇn chän U®k = 3V, ®iÖn ¸p lÊy tõ ph©n ¸p håi tiÕp vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn lµ UPA = 0,75V. Trong mçi nöa chu kú chän thêi gian phãng cña tô lµ 1ms. Ph-¬ng tr×nh phãng ®iÖn cña tô lµ: )( 1 11 16 ttUt CR U CC Víi t = t1 lµ thêi ®iÓm phãng cña tô C1. Lóc ®ã th× UC1 = 9V. R6C1 = 1,11.10 -4 R6 = 1111 . VËy chän gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R6 lµ 1,2k . Dßng ®iÖn Baz¬ cùc ®¹i cña Transistor t¹i chÕ ®é lµm viÖc lµ: mAI B 3,0 250.82 6 chän kR 30 10.4,0 12 35 Chän R5 = 30k . Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha lµ 9V do ®ã ta cã: ngU ®Æt vµo IC1 lµ: VU ng 33,16sin69 Ng-ìng lËt cña IC1 lµ khi UV = UR2 = ngU = 1,33V. VËy ta chän R3 vµ R2 sao cho ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R2 lµ UR2 = 1,33V, ta dïng mét biÕn trë R2var nèi víi nguån E = 12V. B©y giê chän R2 sao cho dßng ®iÖn ®i qua IC kh«ng lín h¬n 1 mA. VRmA R U I ng V 13301 2 2 VËy chän R2 = 1,5k vµ ta chän R3 = 10k . 94 Cßn ®èi víi IC4 vµ IC5 th× chóng kh«ng thuéc kh©u ®ång pha nh-ng nã cã t¸c dông t¹o thêi ®iÓm më T1 vµ T4 lµ kh¸c nhau. Cô thÓ lµ ta thiÕt kÕ chóng më lÖch nhau 180o. Chän c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë: R1 = R18 = R19 = 10k sao cho dßng vµo IC lµ kh«ng v-ît qu¸ 1mA. Ta cã 21 20 R R U U EF Do UE = 12V nªn ®Ó dßng vµo IC kh«ng v-ît qu¸ 1mA th× cÇn chän c¸c ®iÖn trë cã gi¸ trÞ tháa m·n ®iÒu kiÖn: kRR 12 10 12 32022 Chän R22 = R21 = R20 = 15k . 5.2.8. Tính toán khâu hồi tiếp dòng dùng máy biến dòng. S¬ ®å m¾c m¸y biÕn dßng nh- ®-îc tr×nh bµy trong ch-¬ng 4. Ta chän m¸y biÕn dßng lo¹i BD13 do c«ng ty cæ phÇn thiÕt bÞ chÕ t¹o ®iÖn chÕ t¹o. Bảng 5.5: Th«ng sè cña m¸y biÕn dßng lo¹i BD13. §iÖn ¸p s¬ cÊp ®Þnh møc U®m = 660 – 380V Dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Þnh møc I1 = 500A Dßng ®iÖn thø cÊp ®Þnh møc I2 = 5 A CÊp chÝnh x¸c 0,5 95 Ta chän dßng lµm viÖc b»ng 5 A th× kh©u chèng ng¾n m¹ch b¾t ®Çu t¸c ®éng. Khi ®ã dßng s¬ cÊp m¸y biÕn dßng b»ng: I1 = 0,816.Id.Kba = 0,816.5.97 = 396A Ta cã tû sè m¸y biÕn dßng lµ: 100 5 500 2 1 I I Kbd §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë R0 lµ: U2 = U1/Kbd = 381/100 = 3,81V Do ®ã ®iÖn trë R0 cÇn ph¶i chän lµ lo¹i ®iÖn trë c«ng suÊt cã gi¸ trÞ tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: 762,0 5 81,3 2 2 0 I U R Chän R0 = 1 vµ cã c«ng suÊt lµ 17W Khi cã sù cè th× dßng s¬ cÊp m¸y biÕn dßng lµ I1 = 396A nªn dßng thø cÊp m¸y biÕn dßng lµ I2 = 396/100 = 3,96A Khi ®ã ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë R0 lµ U2 = R0I2 = 1.3,96 = 3,96V C«ng suÊt tiªu thô trªn ®iÖn trë R0 lµ P0 = R0I2 2 = 1.3,962= 15,68W Chän tô läc lµ tô hãa cã gi¸ trÞ C = 470 F. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn biÕn trë lµ VUU d 27,996,3.34,2.34,2 2 Chän gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng-ìng lµ 5V. Chän biÕn trë VR = 10k. Dßng qua diode lµ I2 /2 = 3,96/2 = 1,98A 96 §iÖn ¸p ng-îc r¬i trªn diode lµ: maxngU = 9,27.2,45/2,34=9,71V §iÖn ¸p ng-îc lín nhÊt cña Diode maxngU =9,71.5 = 48,55V Dßng ®iÖn lµm viÖc cña Diode Ilv = 1,98.10 = 19,8A VËy chän Diode lo¹i KYZ70 do Mü chÕ t¹o. Bảng 5.6: Th«ng sè cña Diode lo¹i KYZ70. Dßng ®iÖn ®Þnh møc Imax = 20A §iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i Un = 50V Dßng ®Ønh cùc ®¹i AI pik 300 Sôt ¸p trªn van U = 1,1V NhiÖt ®é cho phÐp Tocp = 150oC 5.2.9. Tính toán khâu chống ngắn mạch. §Ó dßng vµo c¸c IC kh«ng v-ît qu¸ 1mA chän c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë R30, R31, R33, R34, R35 tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: kR 12 10.1 12 3 97 Hình 5.13: Sơ đồ khâu chống ngắn mạch. Chän gi¸ trÞ ®iÖn trë lµ 15k . Chän biÕn trë VR3 lµ 10k t¹o ra ®iÖn ¸p ng-ìng lµ 5V. Do dßng ®iÖn ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n chØ lµ 30pA nªn ta chän c¸c Diode sö dông trong m¹ch lµ lo¹i Diode BAL74. Bảng 5.7: Th«ng sè cña Diode lo¹i BAL74. Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 100mA §iÖn ¸p ng-îc cùc ®¹i Un = 50V Chän Diode Zener 1 lµ lo¹i 1N757 do Motorola s¶n xuÊt. Bảng 5.8: Th«ng sè cña Diode Zener lo¹i 1N757. §iÖn ¸p æn ¸p cña Diode U = 9,1V C«ng suÊt tiªu thô cña Diode P = 500mW Chän Diode Zener 2 lµ lo¹i 1N759 do Motorola s¶n xuÊt. 98 Bảng 5.9: Th«ng sè cña Diode Zener lo¹i 1N759. §iÖn ¸p æn ¸p cña Diode U = 12V C«ng suÊt tiªu thô cña Diode P = 500mW Ph-¬ng tr×nh n¹p ®iÖn cña tô lµ: T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu t = 0 th× UC5 = 0V vµ UIC8 = - E = -12V Ta chän tr-íc gi¸ trÞ cña tô C5 = 100nF. Ta sÏ x¸c ®Þnh ®-îc gi¸ trÞ cña ®iÖn trë VR14 vµ gi¸ trÞ cña R32. Ta cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña Diode Zener lµ UDz1 = 9,1V. Gi¶ sö r»ng tô ®iÖn n¹p ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña Diode Zener 1 trong kho¶ng thêi gian lµ: 1ms. Khi ®ã ta cã: S VRR 5 432 10.58,7 11 Ph-¬ng tr×nh phãng ®iÖn cña tô lµ: )( 0 15 54 5 5 5 4 ttUt CVR E U dt dU C VR E CC C T¹i thêi ®iÓm phãng ®iÖn cña tô lµ t = t1 th× UC5 = 9,1V. Tô sÏ phãng ®iÖn cho ®Õn khi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn tô vÒ kh«ng, khi ®ã Diode Zener 1 sÏ lµm ng¾n m¹ch tô. Gi¶ sö ta cho tô phãng trong kho¶ng thêi gian lµ 8ms. 99 kVR VR 105 1,910.8 10. 12 0 4 3 7 4 Chän VR4 lµ biÕn trë c«ng suÊt 0,5W, sai sè chÕ t¹o lµ 10% lo¹i tinh chØnh cã gi¸ trÞ lµ VR4 = 200k . Ta cã gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R32 = 11,7k . VËy ta chän gi¸ trÞ ®iÖn trë R32 lµ 11,8k cã cÊp chÝnh x¸c lµ 0,1%. 5.2.10. Tính toán khâu phản hồi điện áp. §iÖn ¸p lµm viÖc lµ 80kV – DC nªn ta cã thÓ xem nh- dßng qua kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p lµ rÊt nhá. Ta chän dßng qua kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p lµ 1mA. Ta cã: )(8010.80 10 10.80 6 3 3 MRVR papa Ta chän gi¸ trÞ c¸c ®iÖn trë nh- sau: 8 ®iÖn trë cã gi¸ trÞ 10M m¾c nèi tiÕp víi nhau vµ m¾c nèi tiÕp víi mét biÕn trë cã gi¸ trÞ lµ 2M2. HÖ thèng lµm viÖc b×nh th-êng víi gãc më cña Thyristor lµ = 30o t-êng øng víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ 3,75V. Ta cã U®k =3V nªn cÇn ph¶i chØnh biÕn trë VRpa sao cho Ua = 0,75V. 100 KẾT LUẬN Thời gian làm đồ án tốt nghiệp chỉ có 3 tháng song đã giúp em hệ thống lại kiến thức của mình, đồng thời có thêm nhiều kiến thức quý báu, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công việc trong tương lai. Nhưng do nhiều hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế, lên đồ án của em chắc chắn chưa thể hoàn chỉnh. Tuy nhiên, đồ án của em cũng đã nêu ra được một số nội dung chủ yếu: - Giới thiệu chung về nhà máy DAP – VINACHEM cũng như công nghệ sản xuất của nhà máy - Giới thiệu chung về hệ thống lọc bụi tĩnh điện. - Đưa ra đề suất phương án và tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy. Đồ án của em hoàn thành được thì ngoài nỗ lực của bản thân còn có sự giúp đỡ, tạo điều kiện của ban lãnh đạo, các cán bộ, công nhân kỹ sư của nhà máy DAP – VINACHEM và sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo Th.S Nguyễn Đoàn Phong đã trực tiếp hướng dẫn đề tài cho em. Vì thế em xin lời cảm ơn sâu sắc tới cán bộ, công nhân viên nhà máy DAP - VINACHEM và đặc biệt cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này! Em xin chân thành cảm ơn! 101 TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1] Kü thuËt läc bôi c«ng nghiÖp - D-¬ng §øc Hång , Phạm Văn Trí. NXB khoa học kỹ thuật 1989 [2] Lọc Bụi Tĩnh Điện – Trần Hồng Lam. [3] §iÖn Tö C«ng SuÊt - Vâ Minh ChÝnh ( chñ biªn ), Ph¹m Quèc H¶i, TrÇn Träng Minh. NXB Giáo dục - 2003 [4] §iÖn Tö C«ng SuÊt - NguyÔn BÝnh. NXB khoa học và kỹ thuật – 2000 [5] Ph©n tÝch vµ gi¶i m¹ch ®iÖn tö c«ng suÊt - Ph¹m Quèc H¶i, Dương Văn Nghi. NXB khoa học và kỹ thuật [6] Tµi liÖu h-íng dÉn thiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt - Ph¹m Quèc H¶i. [7] Tµi liÖu h-íng dÉn thiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt - TrÇn V¨n ThÞnh. [8] Thiết kế máy biến áp - Phạm Văn Bình , Lê Văn Doanh. NXB Khoa học kỹ thuật 2003