Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án tốt nghiệp Tiến sĩ ĐẶNG VIỆT HÙNG ĐH Điện Lực Điện áp định mức 0,4 kV, máy biến áp phân phối 100,4 kV. Dòng cắt ngắn mạch của máy cắt đầu nguồn là 10 kA. Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4000 h. Giá thành tổn thất điện năng là đ kWh. Tổn hao điện áp cho phép trong mạng điện %. Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng sửa chữa cơ khí. Hệ số công suất yêu cầu . Phân xưởng có dạng hình chữ nhật với kích thước 20m x 40m. Phân xưởng được coi là hộ phụ tải loại 3. Nội dung thuyết minh và tính toán: Xác định phụ tải tính toán của phân xưởng. Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng. Thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng. Lựa chọn dây dẫn và tính toán kiểm tra ngắn mạch. Tính toán bù công suất phán kháng. Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng.
21 19 10 11 15 16 17 18 33 22 29 12 13 35 20 26 34 32 25 14 31 28 24 39 30 27 23 38 40 36 37 Phòng SH Kho 44 42 41 43 Kích thước phân xưởng 20x40m Bảng Bảng phụ tải phân xưởng sửa chữa khí STT Tên thiết bị Kí hiệu mặt Công suất đặt (kW) Hệ số sử dụng cos 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Máy cưa kiểu đai Khoan bàn Máy mài thô Máy khoan đứng Máy bào ngang Máy xọc Máy mài tròn vạn Máy phay Máy phay vạn Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Cầu trục 35% Máy khoan bàn Bể dầu có tăng nhiệt 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 3,5 1,3 5,5 6,6 3,6 6,5 7,5 9,8 7,5 12 40 0,3 0,27 0,45 0,4 0,4 0,4 0,47 0,25 0,3 0,53 0,53 0,53 0,3 0,53 0,53 0,4 0,32 0,27 0,3 0,62 0,6 0,7 0,63 0,62 0,62 0,63 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,68 0,75 0,6 1 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Máy cạo Máy mài thô Máy nén cắt liên hợp Máy mài phá Quạt lò rèn Máy khoan đứng Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử thiết bị điện Chỉnh lưu sê-lê-nium Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện khuôn Lò điện để nấu chảy babít Lò điện để mạ thiếc Quạt lò đúc đồng Máy khoan bàn Máy uốn mỏng Máy mài phá 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 Máy hàn điểm 25% 3,5 5,5 3,5 4,5 3,8 6,5 10 4,5 6,5 7,5 3,5 6,5 4,5 8,5 12 10 8,8 2,5 30 0,3 0,45 0,47 0,42 0,65 0,4 0,35 0,32 0,6 0,6 0,3 0,36 0,27 0,45 0,53 0,25 0,47 0,35 0.32 0,26 0,4 0,27 0,25 0,42 0,32 PHẦN I CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Yêu cầu kĩ thuật: - Điện áp định mức 0,4 kV, máy biến áp phân phối 10/0,4 kV - Dòng cắt ngắn mạch máy cắt đầu nguồn 10 kA - Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4000 h - Giá thành tổn thất điện C 1200 đ/ kWh - Tổn hao điện áp cho phép mạng điện U cp 2,5 % - Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng sửa chữa khí Hệ số công suất yêu cầu cos 0,98 Phân xưởng có dạng hình chữ nhật với kích thước 20m x 40m Phân xưởng coi hộ phụ tải loại 0,65 0,65 0,68 0,6 0,63 0,63 1 0,8 0,8 1 0,63 0,7 0,65 0,6 0,86 0.9 0,82 0,7 0,6 0,63 0,6 0,57 Nội dung thuyết minh tính toán: - Xác định phụ tải tính toán phân xưởng - Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng - Thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng - Lựa chọn dây dẫn tính toán kiểm tra ngắn mạch - Tính toán bù công suất phán kháng - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng PHẦN : CHUYÊN ĐỀ PHẦN I CUNG CẤP ĐIỆN CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ Hình : Mặt phân xưởng sửa chữa khí Nhóm Nhóm Nhóm Nhóm Kích thước phân xưởng 20x40m Bảng Bảng phụ tải phân xưởng sửa chữa khí Công Kí hiệu STT Tên thiết bị suất đặt mặt (kW) Máy cưa kiểu đai 3,5 Khoan bàn 1,3 Máy mài thô 3 Máy khoan đứng 5,5 Máy bào ngang 6 Máy xọc 6,6 Máy mài tròn vạn 3,6 Máy phay Máy phay vạn 6,5 10 Máy tiện ren 10 7,5 11 Máy tiện ren 11 9,8 Hệ số sử cos dụng 0,3 0,27 0,45 0,4 0,4 0,4 0,47 0,25 0,3 0,53 0,53 0,62 0,6 0,7 0,63 0,62 0,62 0,63 0,6 0,6 0,6 0,6 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy tiện ren Máy khoan đứng Cầu trục 35% Máy khoan bàn Bể dầu có tăng nhiệt Máy cạo Máy mài thô Máy nén cắt liên hợp Máy mài phá Quạt lò rèn Máy khoan đứng Bể ngâm dung dịch kiềm Bể ngâm nước nóng Máy cuộn dây Máy cuộn dây Bể ngâm có tăng nhiệt Tủ sấy Máy khoan bàn Máy mài thô Bàn thử thiết bị điện Chỉnh lưu sê-lê-nium Bể khử dầu mỡ Lò điện để luyện khuôn Lò điện để nấu chảy babít Lò điện để mạ thiếc Quạt lò đúc đồng Máy khoan bàn Máy uốn mỏng Máy mài phá 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 7,5 12 40 3,5 5,5 3,5 4,5 3,8 0,53 0,3 0,53 0,53 0,4 0,32 0,27 0,3 0,3 0,45 0,47 0,42 0,65 0,4 0,6 0,6 0,6 0,6 0,68 0,75 0,6 0,65 0,65 0,68 0,6 0,63 0,63 26 6,5 0,35 27 28 29 10 4,5 0,32 0,6 0,6 0,8 0,8 30 6,5 0,3 31 32 33 34 35 36 7,5 3,5 6,5 4,5 0,36 0,27 0,45 0,53 0,25 0,47 0,63 0,7 0,65 0,6 37 8,5 0,35 0,86 38 12 0.32 0.9 39 40 41 10 8,8 2,5 0,26 0,4 0,27 0,82 0,7 0,6 42 0,25 0,63 43 0,42 0,6 44 30 0,32 Máy hàn điểm 25% 44 Yêu cầu kĩ thuật: - Điện áp định mức 0,4 kV, máy biến áp phân phối 10/0,4 kV - Dòng cắt ngắn mạch máy cắt đầu nguồn 10 kA - Thời gian sử dụng công suất cực đại Tmax = 4000 h - Giá thành tổn thất điện C 1200 đ/ kWh - Tổn hao điện áp cho phép mạng điện U cp 2,5 % - Độ rọi yêu cầu cho phân xưởng sửa chữa khí - Hệ số công suất yêu cầu cos 0,98 - Phân xưởng có dạng hình chữ nhật với kích thước 20m x 40m - Phân xưởng coi hộ phụ tải loại Nội dung thuyết minh tính toán: - Xác định phụ tải tính toán phân xưởng - Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng - Thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng - Lựa chọn dây dẫn tính toán kiểm tra ngắn mạch - Tính toán bù công suất phán kháng - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng 0,57 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 1.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế chiếu sáng Trong nhà máy, xí nghiệp hệ thống chiếu sáng có vai trò quan trọng sản xuất đảm bảo chất lượng sản phẩm, nâng cao suất lao động, an toàn sản xuất sức khỏe người lao động Nếu ánh sáng không đủ, người lao động làm việc trạng thái căng thẳng, hại mắt, ảnh hưởng tới sức khỏe dẫn đến hàng loạt sản phẩm không đạt tiêu chuẩn ký thuật, suất lao động thấp, chí có khả bị tai nạn lao động Chính hệ thống chiếu sáng phải đảm bảo yêu cầu: - Không bị chói mắt - Không bị lóa phản xạ - Không tạo khoảng tối vật bị che khuất - Phải có độ rọi đồng - Phải tạo ánh sáng gần với ánh sáng tự nhiên tốt Để thiết kế chiếu sáng nội thất thỏa mãn yêu cầu kĩ thuật độ rọi, độ chói, độ tương phản… yếu tố hiệu kinh tế, thẩm mĩ tiết kiệm điện phải thực bước khảo sát đối tượng, thiết kế chiếu sáng sơ kiểm tra thiết kế 1.1.1 Khảo sát đối tượng cần thiết kế chiếu sáng Khảo sát đo đạc kích thước hình học đối tượng chiều cao, chiều dài, chiều rộng đối tượng Đánh giá khảo sát số phản xạ ( 1, , 3, ) trog hệ số phản xạ trần, cố trần, tường mặt làm việc - Đối với trần mà dung thạch cao sơn trắng hệ số phản xạ từ 0,80,9 - Tường tương đối nhẵn hệ số phản xạ 0,7 - Tường quét ve nhạt hệ số phản xạ 0,5 - Tường quét ve đậm, màu sắc sặc sỡ hệ số phản xạ 0,3 - Tường kính hệ số phản xa băng 0,1 1.1.2 Lựa chọn độ rọi yêu cầu Tùy thuộc vào không gian đối tượng thiết kế hoạt động công nghệ mà lựa chọn độ rọi cho phù hợp Độ rọi yêu cầu thấp đối tượng quan sát có hệ số phản xạ cao độ tương phản cao, hoạt động công nghệ không yêu cầu độ xác, suất cao, không gian làm việc không thường xuyên Độ rọi yêu cầu cao đối tương quan sát có hệ số phản xạ thấp độ tương phản thấp, hoạt động công nghệ yêu cầu xác cao, thị lực người quan sát tốt hay khả tận dụng ánh sáng tự nhiên không tốt Tùy thuộc vào độ rọi mà người ta chia cấp: - Cấp A: Yêu cầu độ rọi cao - Cấp B: Yêu cầu độ rọi cao - Cấp C: Yêu cầu độ rọi trung bình - Cấp D: Yêu cầu độ rọi thấp - Cấp E: Yêu cầu độ rọi thấp Độ rọi yêu cầu công trình xây dựng đưa quy chuẩn chung, tùy thuộc vào điều kiện địa lý, khí hậu quốc gia mà yêu cầu độ rọi nước có điểm khác Việt Nam xây dựng TCVN 7114 quy định độ rọi yêu cầu công trình Bảng 1.1 Yêu cầu độ rọi số đối tượng theo TCVN 7114 đối tượng độ rọi yêu cầu ( lx ) Đối tượng Độ rọi yêu cầu (lx) Phòng học Xưởng lắp ráp đầu máy, thân xe cộ Phân xưởng cưa gỗ Phân xưởng hàn Phòng sinh hoạt, giải lao Nhà kho để dụng cụ, vật liệu 300-500 300-750 150-300 200-500 30-75 30-75 1.1.3 Lựa chọn hình thức chiếu sáng Các hệ thống chiếu sáng sử dụng nhà máy, phân xưởng bao gồm - Chiếu sáng chung hình thức chiếu sáng tạo nên độ rọi đồng toàn diện tích sản xuất phân xưởng, với hình thức chiếu sáng đèn treo cao tầm theo quy định để có lợi Chiếu sáng chung dung phân xưởng có yêu cầu độ rọi chỗ gần sử dụng nơi mà không đòi hỏi mắt phải làm việc căng thẳng - Chiếu sáng cục hình thức chiếu sáng nơi cần quan sát xác, tỉ mỉ phân biệt rõ chi tiết, với hình thức đèn chiếu phải đặt gần vào nơi quan sát Chiếu sáng cục dung để chiếu sáng chi tiết gia cồn máy công cụ, phận kiểm tra, lắp máy - Chiếu sáng hỗn hợp dung nơi có công việc thuộc cấp I,II,III dùng cần phân biệt màu sắc, độ lồi lõm hướng xếp chi tiết 1.1.4 Chọn loại đèn Để chọn loại đèn phù hợp ta dựa vào tiêu nguồn sáng bao gồm có hiệu suất, tuổi thọ, nhiệt độ màu số hoàn màu Hiện ta thường dùng phổ biến loại bóng dây đèn huỳnh quang Đèn huỳnh quang loại đèn ứng dụng tượng phóng điện chất khí áp suất thấp Ưu điểm hiệu suất quang lớn, tuổi thọ cao Tuy nhiên chế tạo phức tập hơn, tổn hao công suất lớn hệ số công suất thấp, quang thông thay đổi nên hay làm cho mỏi mắt khó chịu 1.2.5 Tính toán chiếu sáng theo hệ số sử dụng Với nhà xưởng sản xuất công nghiệp thường sử dụng chiếu sáng chung, cần tăng cường ánh sáng điểm làm việc có chiếu sáng cục Phương pháp thiết kế chiếu sáng theo hệ số sử dụng thường áp dụng cho phân xưởng sản xuất có yêu cầu xác độ rọi mặt bàn làm việc Trình tự tính toán theo phương pháp sau: Xác định độ cao treo đèn: H= h- h1 h2 (1.1) Trong : h – độ cao nhà xưởng h1 – khoảng cách từ trần tới bó ng đèn h2 – độ cao mặt bàn làm việc Xác định khoảng cách hai đèn kề ( L ) theo tỉ số hợp lý L/H tra theo bảng Bảng 1.2 Tỉ số L/H hợp lý cho đối tượng chiếu sáng L/H bố trí L/H bố trí dãy Loại đèn nơi sử nhiều dãy dụng Tốt Max Tốt Max cho cho phép phép Chiếu sáng nhà 2,3 3,2 1,9 2,5 xưởng dụng chao mờ sắt tráng men Chiếu sáng nhà 1,8 2,5 1,8 2,0 xưởng dung chao vạn Chiếu sáng 1,6 1,8 1,5 1,8 quan văn phòng Xác định hệ số phản xạ tường, trần tu , tr Giới hạn nhà xưởng bố trí dãy 1,3H 1,2H 1,0H Xác định số phòng: a.b H (a b) Xác định hệ số sử dụng: Từ thông số tu , tr , tra bảng để tìm hệ số sử dụng k sd Xác định quang thông đèn F K E.S Z n.K sd 10 N1-3 4,28 0,09 0,009 0,01 N1-4 8,73 0,09 0,247 0,27 N1-5 9,67 0,09 0,0319 0,03 N1-6 11,1 0,09 0,0132 0,014 N1-7 5,71 0,09 0,007 8,123 N1-41 4,16 0,09 0,00576 N1-42 6,35 0,09 10 0,0223 0,25 N1-43 10 0,09 16 0,088 3,74 N1-44 26,31 0,07 17 0,163 5,7 1,172 0,1422 Bảng 6.2: Bảng tính toán tổn thất nhóm R0 X0 S l ∆P (kVA) (m) (kW) (Ω/km) (Ω/km) ∆Q (kVAr) Tổng Phân đoạn 0,00648 10 3 TTP-N2 146,9 0,193 0,04 31 0,692 0,00143 N2-8 10 0,09 0,00692 0,124 N2-9 10,8 0,09 0,024 0,437 N2-10 12,5 0,09 10 0,054 0,97 N2-11 16,3 3,33 0,09 11 0,067 1,824 N2-12 15 3,33 0,09 0,00103 0,028 N2-13 12,5 0,09 0,00216 0,38 N2-14 16,3 0,07 0,029 1,035 N2-15 15 3,33 0,09 10 0,051 1,402 N2-16 4,4 0,09 11 0,118 1,327 N2-17 31,6 0,09 10 0,357 6,2 1,402 0,156 Tổng 61 Phân đoạn S (kVA) Bảng 6.3: Bảng tính toán tổn thất nhóm R0 X0 l ∆P (m) (kW) (Ω/km) (Ω/km) TPP-N3 N3-18 N3-19 N3-20 N3-21 N3-22 N3-23 N3-24 N3-25 N3-26 N3-27 N3-28 68,04 3,33 9,5 5,38 8,46 5,38 7,5 3,17 6,03 6,5 10 8,18 0,4 8 8 8 8 8 Tổng 0,06 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 5 6 7 0,051 0,00 59 0,025 0,0103 0,035 0,00731 0,0367 0,0049 0,00839 0,014 0,038 0,062 0,298 Phân đoạn Bảng 6.4: Bảng tính toán tổn thất nhóm R0 X0 S l ∆P (kVA) (m) (kW) (Ω/km) (Ω/km) ∆Q (kVAr) 10 3 1,6.10 3 0,0063 0,028 5,038 0,014 1,0032 0,41 0,05 0,94 0,157 0,43 0,69 0,00916 ∆Q (kVAr) 10 3 TPP-N4 66,52 0,4 0,06 0,017 0,16 N4-29 5,62 0,09 0,0028 0,286 N4-30 6,5 0,09 0,00468 0,052 N4-31 7,5 0,09 0,0124 0,14 N4-32 9,72 0,09 0,0056 0,1 N4-33 7,14 0,09 0,016 0,18 N4-34 10,83 0,09 0,0239 0,43 62 N4-35 7,5 0,09 0,00574 6,46 N4-36 0,09 0,00022 2,49 N4-37 9,88 0,09 0,019 0,217 N4-38 13,33 3,33 0,09 0,083 2,247 N4-39 12,2 0,09 0,07 1,26 N4-40 12,57 0,09 0,0238 0,42 0,281 9,94 Tổng 6.2.2 Tổn thất máy biến áp Tổn thất công suất máy biến áp là: S 200,6 P P P ( ) 0,64 4,1( ) 3,279(kW ) MBA N S 250 dm S Q Q Q ( MBA N S )2 dm U % N S 250 12,5kVAr N dmB 100 100 i % 1,7 Q S 250 4,25kVAr 100 dmB 100 200,6 Q 4,25 12,5( ) 12,29( kVAr ) MBA 250 S P Q 3,297 j12,29( kVA) MBA Q Tổn thất công suất tác dụng toàn mạng điện: P P1 P2 P3 P4 PMBA 1,172 1,402 0,928 0,281 3,297 7,08( kW ) Tổn thất công suất phản kháng toàn mạng điện: 0,1422 0,156 0,916 9,94.10 - 1,228( kVAr ) Q Q Q Q Q Q MBA Tổn thất công suất mạng điện: ∆S=∆P+j∆Q=7,08+j1,228 (kVA) 6.3 Tổn thất điện Tổn thất điện máy biến áp: 63 S 200,6 A P t P ( ) 0,41.8760 4,1( ) 2405,2 9940,76(kWh) MBA k S 250 dm Tổn thất điện toàn mạng điện: 7087,98 9940,76 17028,74(kWh ) A A A N1 MBA i 1 CHƯƠNG TÍNH TOÁN BÙ, NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 7.1 Mục đích bù công suất phản kháng 7.1.1 Hiệu kinh tế Việc nâng cao hệ số công suất đem lại ưu điểm kỹ thuật kinh tế, giảm tiền điện Giải tốt toán quản lý tiêu thụ công suất phản kháng mang lại nhiều hiệu kinh tế Các nhận xét tính toán dựa chủ yếu vào qui tác toán tiền điện thực tế áp dụng châu ÂU sở khuyến khích người dùng điện giảm tối đa việc tiêu thụ lượng phản kháng Việc lắp đặt tụ điện để điều chỉnh hệ số công suất mạng điện cho phép hộ tiêu thụ giảm tiền điện nhờ giữ mức tiêu thụ công suất phản kháng giá trị thỏa thuận với công ty cung cấp điện hay luật ban hành nhà nước Theo luật định dịch vụ cung cấp điện nhà phân phối điện cung cấp công suất phản kháng miễn phí nếu: - Năng lượng phản kháng dừng lại mức 40% lượng tác dụng ứng với tan = 0,4 thời gian tối đa 16h ngày suốt thời mang tải lớn ( 6h đến 22h) - Không hạn chế thời gian tải thấp Trong giai đoạn sử dụng điện có giới hạn theo quy định, việc tiêu thụ lượng phản kháng vượt 40% ( tan > 0,4) người sử dụng lượng phản kháng phải trả tiền hàng tháng theo giá hành 7.2.2 Hiệu mặt kỹ thuật 64 Công suất phản kháng gây sụt áp đường dây tổn thất công suất đường truyền - Vì vậy, ta cần có biện pháp bù công suất phản kháng Q để hạn chế ảnh hưởng Cũng tức ta nâng cao hệ số cos - Lợi ích nâng cao hệ số công suất cos : + Giảm tổn thất công suất phần tủ hệ thống cung cấp điện ( máy biến áp, đường dây…) + Giảm tốt thất điện áp đường truyền tải + Tăng khả truyền tải điện đường dây máy biến áp 7.3 Tính toán công suất phản kháng Dung lượng bù cần thiết cho phân xưởng xác định theo công thức sau: Q bù = Ptt( tan φ1- tan φ2) Trong đó: - Ptt: Công suất tác dụng tính toán - tan φ1: Chỉ số tan góc ứng với hệ số công suất trước bù - tan φ2: Chỉ số tan góc ứng với hệ số công suất sau bù Với cos φ2= 0,9 nên tan φ2 =0,484 Áp dụng với phân xưởng ta có: Q bù = 182,75 ( 0,85-0,484)=66,88 (kVA) Chọn Qbù = 75 (kVAr), mã hiệu DLE-4D75K5S, Udm=400 (V), số pha 3, Idm=98,4 (A) 65 PHẦN MÔ PHỎNG HỆ TRUYỀN ĐỘNG BIẾN TẦN – BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG (PWM) 1.1 Bộ nghịch lưu điều chế độ rộng xung hình sin (PWM) Hình 7.1: Cấu trúc biến tần nghịch lưu PWM - Đầu nghịch lưu điện áp (dòng điện) có dạng khác xa hình sin, tạo nhiều sóng hài bậc cao dòng điện động cơ, dẫn tới momen biến động lớn ảnh hưởng tới tính ổn định làm việc động cơ, đặc biệt nghiêm trọng tốc độ thấp Vì thiết bị biến tần linh kiện điện tử công suất dạng tiristor đáp ứng yêu cầu hệ thống điều tốc biến tần đâị Sự xuất 66 linh kiện điện tử công suất điều khiển hoàn toàn ( GTO, IGBT…) với phát triển kỹ thuật vi điện tử tạo điều kiện tốt để giải vấn đề Năm 1964 A.Schonung đồng nghiệp người Đức ý tưởng biến tần điều chế độ rộng xung, họ ứng dụng kỹ thuật điều chế hệ thống thông tin vào việc điều chế điện áp đầu biến tần Bộ biến tần PWM ứng dụng kỹ thuật giả vấn đề tồn biến tần thông thường dung tiristor, tạo điều kiện cho phát triển lĩnh vực hệ thống điều tốc dòng xoay chiều cận đại Hình 7.1 giới thiệu cấu trúc biến tần PWM, biến tần biến tần gián tiếp có khâu trung gian chiều, khác khâu chỉnh lưu cần chỉnh lưu không điều khiển, đện áp sau qua lọc C L-C cho điện áp chiều có trị số không đổi dung để cấp cho khâu nghịch lưu, linh kiện đóng mở công suất khâu nghịch lưu phần tử điều khiển hoàn toàn điều khiển đóng cắt với tần số cao, tạo nên đầu loạt xung hình chữ nhật với độ rộng xung khác nhau, phương pháp điều khiển quy luật phân bố thời gian trình tự thao tác đóng – cắt (mở-khóa) phương pháp điều chế độ rộng xung Ở thông qua việc thay đổi độ rộng xung hình chữ nhật điều chế giá trị biên độ điện áp sóng đầu nghịch lưu, đáp ứng yêu cầu phối hợp điều khiển tần số điện áp hệ điều tốc biến tần Đặc điển chủ yếu mạch điện hình 7.1 là: - Mạch điện có khâu công suất điều khiển đơn giản hóa cấu trúc, hệ số công suất mạng điện không liên quan tới biên độ điện áp đầu nghịch lưu tiến gần đến - Bộ nghịch lưu thực đồng thời điều tần điều áp, không liên quan đến tham số linh kiện khâu trung gian chiều, làm tăng độ tác động nhanh trạng thái động hệ thống - Có thể nhận đồ thị điện áp đầu tốt, hạn chế loại bỏ sóng hài bậc thấp, làm cho động làm việc với điện áp biến 67 thiên gần hình sin, biến động momen nhỏ, mở rộng lớn phạm vị điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động 1.2 Nguyên lý làm việc nghịch lưu PWM 1.2.1 Nguyên lý làm việc Hình 7.2 mạch điện biến tần PWM, hình VT1 VT6 van công suất điều khiển hoàn toàn có ốt song song ngược khối nghịch lưu (ở IGBT), khối nghịch lưu cung cấp điện áp chiều lấy từ đầu khối chỉnh lưu ốt mắc theo sơ đồ cầu pha lọc tụ Mạch điều khiển nó, nhóm tín hiệu điện áp tham khảo hình sin ( gọi sóng điều sóng – Modulating wave) ba pha đối xứng u ma, u mb, u mc phát tín hiệu điều chế cung cấp, tần số xác định tần số sóng đầu nghịch lưu ( f1 ), cần phải điều khiển phạm vi tần số đầu yêu cầu Giá trị biên độ tín hiệu điều chế thay đổi phạm vi định, nhằm xác định độ lớn điện áp đầu Tín hiệu sóng tải ut ( sóng mang- carrier wave) dạng tam giác cân mạch phát sóng tải tạo dung chung cho kênh điều khiển Sóng điều chế kênh đưa vào so sánh với sóng tải, đầu mạch so sánh chuỗi xung SPWM u dka, u dkb, u dkc dung làm tín hiệu điều khiển van bán dẫn công suất ba pha khối nghịch lưu 68 Hình 7.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điện nghịch lưu PWM Phương thức điều khiển cấp, hai cấp Lúc sử dụng điều cấp nửa chu kỳ hình sin pha có công tắc đóng – cắt (mở- khóa), ví dụ, nửa chu kỳ dương u ma có VT1 pha A đóng cắt, VT4 không làm việc, hình 7.3 biểu diễn trạng thái điều chế trường hợp Lúc điện áp tham khảo u ma cao điện sóng tam giác u t điện áp đầu u dka so sánh tương ứng “ dương”, ngược lại “0” Khi giá trị cực đại sóng điều chế hình sin thấp biên độ sóng tam giác, kết qur điều chế từ hình 7.3 hình thành sóng điều chế độ rộng xung u dka = f(t) SPWM Nửa chu kỳ âm dùng phương pháp tương tự sau điều chế nghịc đảo mà thành Hình 7.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung đồ thị với trường hợp điều chế cấp sóng mang tam giác sóng điều chế hình sin Trong mạch điện (mạch lực) 7.2, hai giá trị “dương” “0” u dka đầu so sánh tương ứng với hai trạng thái mở khóa VT1 , tương ứng với trạng thái đóng cắt công tắc Do VT1 liên tục đóng cắt nửa chu kỳ dương, đầu bọ nghịch lưu nhận điện áp pha u Ao f (t ) SPWM tái hình dạng u dka , với biên độ xung Ud/2 độ 69 rộng xung biến đổi theo quy luật hình sin tuong ứng, xem hình 7.4 Đồng thời với nó, tất yếu phải xuất nửa chu kỳ âm pha B va C ( VT6 VT2 mở) Hình 7.4: Đồ thị xung điện áp đầu SPWM điều khiển cực Biên độ xung u B u C –Ud/2 Nửa chu kỳ âm u A0 f (t ) tạo nên nhờ việc mở khóa VT4 Còn hai pha khác tương tự khác góc pha lệch 120 độ Hình 7.5 biểu diễn đồ thị điện áp đầu khối nghịch lưu SPWM làm việc theo phương thực điều khiển hai cực Phương pháp điều chế nói giống cực, tần số độ lớn sóng điện áp đầu thay đổi theo tần số biên độ tín hiệu điều chế hình sin, khác trang thái đóng mở công tắc bán dẫn công suất khác 70 Hình 7.5: Đồ thị sóng đầu pha khối nghịch lưu SPWM kiểu hai cực a) Sóng điều chế pha sóng tải tam giác; b) u A0 f (t ) ; c) u B f (t ) ; d) u C =f(t); e) điện áp dây u AB f (t ) Như hình 7.5b, u A0 f (t ) chuỗi xung hai cực tính, dao động +Ud/2 –Ud/2, u ma u t ,VT1 mở, u A0 U d / ; u ma u t , T4 mở, u A0 U d / Cũng tương tụ vậy, hai van VT3 VT6 luân piên thay việc tạo u B , hai vân VT5 VT2 luân phiên làm việc tạo u Co (hình 7.5d) Đồ thị điện áp dây hai pha A B ( u AB f (t ) ) đầu 71 nghịch lưu hiệu số u A0 u B ( hình 7.5e), dao động hai giá trị +Ud –Ud 2.1 Mô điều chế độ rộng xung hình sin (SPWM) phần mềm Psim Hình 7.6 Sơ đồ điều khiển động dị lồng sóc Thông số động (IM4): Động dị lồng sóc Rs (stator) =0,294 (Ω) Ls (Stator) = 0,00139 (H) Rr (rotor) = 0,156 (Ω) Lr (rotor) = 0,00074 (H) M = 0,4 (N/m) 72 2.1.2 Sơ đồ mạch lực Mạch lực gồm phần sau - Phần chỉnh lưu - Phần lọc - Phần nghịch lưu Phần chỉnh lưu bao gồm nguồn chỉnh lưu không điều khiển - chỉnh lưu diode (BD31) Thông số điện áp vào: + Nguồn ( VSIN33) sử dụng điện pha + Điện áp 556 (V) + Tần số 60 Hz Sơ đồ cầu có ưu điểm cho điện áp chiều chỉnh lưu chất lượng cao khả cho điện áp lớn dung loại van chỉnh lưu khác Phần mạch lọc: Mạch lọc ta dung hai tụ hóa có điện dung điện áp lớn Mục đích dùng hai tụ để có nguồn áp gần lý tưởng có điểm trung tính giả, thuận lợi cho việc tính toán nghịch lưu sau Phần mạch nghịch lưu: Mạch nghịch lưu ta dùng sơ đồ nghịch lưu cầu pha sử dụng phần tử đóng cắt IGBT công suất Sơ đồ gồm transistor IGBT: T1, T2, T3,T4, T5,T6 mắc theo sơ đồ cầu Do transistor khả chịu điện áp am nên ta dung diode mắc song song với transistor để bảo vệ transistor khỏi điện áp ngược khép kín công suất phản kháng Mỗi transistor dẫn 1200 Nhóm transistor mắc chung 73 colecto tạo nửa chu kỳ điện áp dương Nhóm transistor mắc chung emito tạo nửa chu kỳ điện áp âm 2.1.3 Mô điện áp điều khiển transistor Vì biến tần gián tiếp PWM dùng transistor IGBT nên điện áp tải lặp lại điện áp điều khiển cực cửa transistor Do muốn mô biến tần gián tiếp PMW dùng transistor IGBT để tạo điện áp tải có dạng xung hình chữ nhật mong muốn trước hết ta phải mô tín hiệu điện áp điều khiển transistor nghịch lưu biến tần Để tạo điện áp điều khiển transistor IGBT có dạng xung PWM Hình 7.7 Điện áp điều khiển transistor IGBT biến tần PWM Nhận xét : Để tạo điện áp điều khiển transistor IGBT có dạng xung PWM Ta đưa vào so sánh điện áp mang dạng tam giác tần số f điện áp điều biên có dạng hình sin Kết mô cho ta thấy chuỗi xung hình chữ nhật 74 Hình 7.8: Đặc tính tốc độ mô men hệ thống Nhận xét: Từ kết mô ta thấy khoảng thời gian từ đến 0,3 tốc độ động ổn định Giá trị mô men động chế độ ổn định có giá trị biến đổi Ở chế độ mô men trung bình có giá trị không đổi giá trị tức mô men bị dao động Nguyên nhân dao động mô men điện áp dòng nạp động dạng hình sin, tham gia mô men sóng bậc cao làm mô men dao động Kết luận: Khối nghịch lưu PWM, sơ đồ biến đổi điện áp mootjc chiều thành xoay chiều điện áp đầu ea gần hình sin 75 [...]... cậy cung cấp điện của đường trục chính kép cao hơn.Các sơ đồ đường trục chính được dùng rộng rãi để cung cấp điện cho các trạm phân phối, các trạm biến áp giảm áp hoặc cung cấp điện cho một vài trạm biến áp trng gian của cùng một xí nghiệp theo hình thức dẫn sâu, đưa điện cao áp vào sát chân phụ tải Sơ đồ này còn được dùng trong lưới điện hạ áp phân xưởng dưới hình thức kết cấu thanh dẫn để cung cấp điện. .. bàn thử thiết bị 14 Số lượng 1 7 6 2 2 2 6 3 CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN PHỤ TẢI ĐIỆN 2.1 Cơ sở lý thuyết Phụ tải điện có thể xem như dữ kiện quan trọng của bài toán thiết kế cung cấp điện Việc xác định chính xác giá trị phụ tải cho phép lựa chọn đúng thiết bị và sơ đồ cung cấp điện, đảm bảo tính kinh tế - kỹ thuật của hệ thống cung cấp điện Phụ tải điện là đại lượng đặc trưng cho quá trình tiêu thụ điện năng... được chế tạo với điện áp khác nhau: 400V, 440V, 500V, 600V, 690V các điều kiện để chọn aptomat [1]: U dmA U dmL I I dmA dmA I I tt (3.21) N 3.7 Tính toán lựa chọn sơ đồ cấp điện cho phân xưởng 3.7.1 Tính toán lựa chọn dây dẫn cho phụ tải động lực Để cấp điện cho toàn bộ phân xưởng ta đặt một tủ phân phối trung gian ngay gần trạm biến áp cấp điện cho 4 tủ phân phối động lực và một tủ phân phối chiếu... tới từng phụ tải Các đường dây hoàn toàn độc lập với nhau và có hướng đi khác nhau so với nguồn cấp Các đường dây hình tia có thể cung cấp cho phụ tải cùng cấp điện áp hoặc cung cấp cho các phụ tải có hai cấp điện áp.Để tăng cường độ tin cậy cung cấp điện, các đường dây hình tia có thể thực hiện cung cấp điện có dự phòng Ưu điểm của sơ đồ này là các đường dây độc lập với nhau nên khi có sự cố đường... của phân xưởng Tính toán phụ tải điện là công việc bắt buộc và đầu tiên trong mọi công trình cung cấp điện Việc này sẽ cung cấp các số liệu phục vụ cho việc thiết kế lưới điện về sau của người kĩ sư Phụ tải tính toán có giá trị tương đương với phụ tải thực tế về mặt hiệu ứng nhiệt, do đó việc chọn dây dẫn hay thiết bị bảo vệ cho nó sẽ đươc đảm bảo Dưới đây là các nhóm phụ tải động lực của phân xưởng. .. dạng sơ đồ kết hợp cả đường dây hình tia và đường dây trục chính để cung cấp điện cho các phụ tải Sơ đồ này thường dùng cho lưới điện đô thị, nông thôn và các xí nghiệp lớn có các nhóm thiết bị tiêu thụ điện khác nhau về công suất khác nhau về yêu cầu độ tin cậy cung cấp điện * Sơ đồ liên hệ mạch vòng: - Sơ đồ mạch vòng giữa các đoạn đường dây được cấp nguồn từ hai phía cần thiết cho cả lưới điện trung... CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN PHÂN XƯỞNG Chia nhóm các thiết bị trong phân xưởng 17 Trong quá trình thiết kế đã cho ta biết các thông tin chính xác về mặt bằng bố trí thiết bị máy móc, công suất và quá trình công nghệ của từng thiết vị trong phân xưởng Do đó ta có thể chia phụ tải cho từng nhóm sau đó ta xác định phụ tải tổng của toàn phân xưởng sửa chữa cơ khí Nguyên tắc chia nhóm + Các thiết bị cùng chế độ... thuận tiện cho việc lựa chọn phương thức cung cấp điện cho nhóm + Các thiết bị đặt gần nhau để giảm chiều dài đường dây hạ áp nhờ vậy có thể tiết kiệm được vốn đầu tư và tổn thất trên các đường dây hạ áp trong phân xưởng + Trong một phân xưởng thường có nhiều thiết bị có công suất và chế độ làm việc khác nhau, muốn xác định phụ tải tính toán được chính xác cần phải phân nhóm thiết bị điện Việc phân nhóm... phụ tải sẽ cho phép lựa chọn sơ đồ cung cấp điện phù hợp, đảm bảo cho các thiết bị làm việc tin cậy và hiệu quả Dưới góc độ tin cậy cung cấp điện, phụ tải có thể được chia thành ba loại như sau: Phụ tải loại I là những phụ tải mà khi có sự cố ngừng cung cấp điện sẽ dẫn đến nguy hiểm cho tính mạng con người, phá hỏng các thiết bị đắt tiền, phá vỡ quy trình công nghệ sản xuất, gây thiệt hại lớn cho nền... Trạm biến áp là một trong những phần tử quan trọng nhất của hệ thống cung cấp điện Trạm biến áp dùng để biến đổi điện năng từ cấp điện áp này sang cấp điện áp khác và phân phối cho các mạng điện tương ứng Các trạm biến áp, trạm phân phối, đường dây tải điện cùng với các nhà máy phát điện làm thành một hệ thống phát và truyền tải điện năng thống nhất Dung lượng của các máy biến áp, vị trí, số lượng ... phương án cấp điện cho phân xưởng - Thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng - Lựa chọn dây dẫn tính toán kiểm tra ngắn mạch - Tính toán bù công suất phán kháng - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho. .. công suất phán kháng - Thiết kế hệ thống chiếu sáng chung cho toàn phân xưởng 0,57 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHO PHÂN XƯỞNG SỬA CHỮA CƠ KHÍ 1.1 Cơ sở lý thuyết thiết kế chiếu sáng Trong... tính toán: - Xác định phụ tải tính toán phân xưởng - Lựa chọn phương án cấp điện cho phân xưởng - Thiết kế trạm biến áp cho phân xưởng - Lựa chọn dây dẫn tính toán kiểm tra ngắn mạch - Tính toán