Đang tải... (xem toàn văn)
Tính chọn Thyristor cho bộ chỉnh lưu điều khiển
Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 Đề bài: + Chỉnh lưu đảo chiều điều khiển riêng + Cho đồ thị răng cưa + Cho động cơ một chiều kích từ độc lập: P đm = 2,8 [kW] U đm = 220 [V] I đm = 17 [A] n đm = 1500 [v/ph] R ư = 1,2 [Ω] L ư = 0,025 [H] J = 0,12 [kg.m 2 ] 1 U đk [V] 4,5 - 4,5 0 π/2 π 2π 3π ω e .t α 1 α 2 FX 1 FX 2 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 2 Đ Chỉnh lưu 1 BAN I 2 I d U 2 U d Chỉnh lưu 2 + - U 1 Phát xung 1 Phát xung 2 U đk Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 1. Chọn sơ bộ máy biến áp nguồn: 1.1. Các thông số của máy biến áp: + Điện áp trên cuộn dây sơ cấp: U 1đm = 380 [V] + Phương trình cân bằng điện áp: E d = U d + ΔU v + ΔU BA Với: U d : điện áp định mức của động cơ (U d = U đm = 220 V) ΔU v : độ sụt áp trung bình trên các Thyristor Chọn ΔU v = 2.2 = 4 [V] {sụt áp trên một van là: 2V} ΔU BA : độ sụt áp trên máy biến áp (chọn ΔU BA = 5%.U d ) ΔU BA = 5%.220 = 11 [V] Do vậy: E d = 220 + 4 + 11 = 235 [V] + Công suất của tải: P d = E d .I d Trong đó: I d = I đm = 17 [A] Do đó: P d = 235.17 ≈ 4000 [W] + Công suất của máy biến áp nguồn: S BA = 1,05.P d = 1,05. 4000 => S BA = 4200 [VA] = 4,2 [kVA] + Điện áp ở cuộn dây thứ cấp: ][43,100 34,2 235 2 V k E U u d đm === k u : hệ số điện áp của mạch chỉnh lưu điều khiển cầu 3 pha (k u = 2,34) Từ đó: ta có hệ số máy biến áp K BA 3 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 78,3 43,100 380 2 1 === đm đm BA U U K + Dòng điện ở cuộn dây thứ cấp: I 2đm = k sđ .I d = 0,816.I đm = 0,816.17 => I 2đm = 13.87 [A] k sđ : hệ số dòng điện của sơ đồ cầu 3 pha (k sđ = 0,816) + Dòng điện ở cuộn dây sơ cấp: ][67,3 78,3 87,13 2 1 A K I I BA đm đm === Vậy ta cần dùng máy biến áp có các thông số: Công suất của máy biến áp: S BA = 4,2 [kVA] Hệ số máy biến áp: K BA = 3,78 Điện áp định mức ở sơ cấp: U 1đm = 380 [V] Điện áp định mức ở thứ cấp: U 2đm = 100,43 [V] Dòng điện định mức ở sơ cấp: I 1đm = 3,67 [A] Dòng điện định mức ở thứ cấp: I 2đm = 13,87 [A] 1.2. Tính thiết kế máy biến áp: Chọn máy biến áp ba pha ba trụ 6.1. Thiết diện của trụ: fm S KQ BA QFe . . = Với: Q Fe : thiết diện của trụ máy biến áp K Q : hệ số (K Q = 5,6 ÷ 6,4). Chọn K Q = 6 m: số pha của máy biến áp (m = 3) f: tần số lưới điện (f = 50 Hz) S BA : công suất biểu kiến máy biến áp (S BA = 4,2 kVA = 4200 VA) Từ đó, ta được: )(75,31 50.3 4200 .6 2 cmQ Fe == 4 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 6.2. Đường kính của trụ: )(36,6 14,3 75,31.4 .4 cm Q d Fe === π Chọn đường kính trụ theo tiêu chuẩn: d = 7 (cm) Chọn loại thép kỹ thuất điên: ∃330 có độ dày 0.5 (mm) Chọn mật độ từ cảm trong trụ: B = 1 [T] 6.3. Tính toán số vòng dây của dây quấn: Từ công thức: U 1 = 4,44.f.w 1 . φ m Và: φ m = B.Q Fe Ta được: 4 1 1 10.75,31.1.50.44,4 380 .44,4 − == Fe QBf U w => w 1 ≈ 539 [vòng] 1 2 1 2 U U w w = => 380 43,100 .539. 1 2 12 == U U ww => w 2 ≈ 142 [vòng] 6.4. Tính toán đường kính dây của dây quấn: Chọn dây dẫn làm bằng đồng có tiết diện tròn có mật độ dòng điện sơ bộ: J = (2,5 ÷ 3,5) [A/mm 2 ]. Chọn J = 3 [A/mm 2 ] Tiết diện dây dẫn ở cuộn sơ cấp: ][22,1 3 67,3 2 1 1 mm J I S === Đường kính dây dẫn sơ cấp: 25,1 14,3 22,1.4 .4 1 1 === π S d => Chọn d 1 = 1,25 [mm] => S 1 = 1,23 [mm 2 ] Đường kính dây dẫn sơ cấp kể cả cách điện: d’ 1 = 1,35 [mm] Tính lại mật độ dòng điện trong dây dẫn sơ cấp: 5 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 ][98,2 23,1 67,3 2 1 1 1 mm S I J === Tiết diện dây dẫn ở cuộn thứ cấp: ][62,4 3 87,13 2 2 2 mm J I S === Đường kính dây dẫn thứ cấp: ][43,2 14,3 62,4.4 .4 2 2 mm S d === π => Chọn d 2 = 2,50 [mm] => S 2 = 4,91 [mm 2 ] Đường kính dây dẫn thứ cấp kể cả cách điên: d’ 2 = 2,60 [mm] Tính lại mật độ dòng điện trong dây dẫn sơ cấp: ][82,2 91,4 87,13 2 2 2 2 mm S I J === 6.5. Tính chiều dài của các cuộn dây quấn: Đường kính trong của cuộn dây sơ cấp: D 1 = d + d 1 = 7 + 1,25 => D 1 = 8,25 [cm] Chiều dài của cuộn dây sơ cấp là: L 1 = w 1 .(π.D 1 ) = 539.3,14.8,25 => L 1 = 13962.795 [cm] = 139,63 [m] Đường kính trong của cuộn dây thứ cấp: D 2 = d + d 1 + d 2 = 7 + 1,25 + 2,50 => D 2 = 10,75 [cm] Chiều dài của cuộn dây sơ cấp là: L 2 = w 2 .(π.D 2 ) = 142.3,14.10,75 => L 1 = 4793,21 [cm] = 47,93 [m] 6.6. Tính điện trở của các cuộn dây quấn: Từ công thức tính điện trở: S L R . ρ = Trong đó: ρ : điện trở suất dây quấn (với dây đồng: ρ = 0,02133 [Ω.mm 2 /m]) Điện trở của dây quấn sơ cấp: 6 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 23,1 63,139 .02133,0. 1 1 1 == S L R ρ => R 1 = 2,42 [Ω] Điện trở của dây quấn sơ cấp: 91,4 93,47 .02133,0. 2 2 2 == S L R ρ => R 2 = 0,21 [Ω] Điện trở của máy biến áp đã quy đổi về thứ cấp: 2 2 1 2 12 539 142 .42,221,0. += += w w RRR BA => R BA = 0,38 [Ω] 6.7. Tính điện cảm của các cuộn dây quấn: + Kết cấu dây quấn sơ cấp: thực hiện theo cách quấn đồng tâm Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp: 1 11 'd hh w g − = Trong đó: h: chiều cao của trụ. Chọn h = 30 [cm] h g : khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp. Chọn h g = 1 [cm] d’ 1 : đường kính dây quấn sơ cấp kể cả lớp cách điện do đó: ][215 10.35,1 130 1 11 vgw ≈ − = − Số lớp dây ở cuộn sơ cấp là: 5,2 215 539 11 1 11 === w w n Lấy n 11 = 3 [lớp]. Trong đó: 2 lớp có 215 vòng dây và 1 lớp có 109 vòng. Chiều cao của cuộn dây sơ cấp: h 11 = w 11 .d’ 1 = 215.1,35.10 -1 => h 11 = 29,03 [cm] Bề dày cuộn sơ cấp: B 1 = d’ 1 .n 11 = 1,35.10 -1 .3 => B 1 = 0,41 [cm] 7 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 + Kết cấu dây quấn thứ cấp: thực hiện theo cách quấn đồng tâm Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp: 2 22 'd hh w g − = Trong đó: h: chiều cao của trụ. Chọn h = 30 [cm] h g : khoảng cách từ gông đến cuộn dây thứ cấp. Chọn h g = 1 [cm] d’ 2 : đường kính dây quấn thứ cấp kể cả lớp cách điện do đó: ][112 10.60,2 130 1 22 vgw ≈ − = − Số lớp dây ở cuộn thứ cấp là: 27,1 112 142 22 2 22 === w w n Lấy n 22 = 2 [lớp]. Trong đó: 1 lớp có 112 vòng dây và 1 lớp có 30 vòng. Chiều cao của cuộn dây thứ cấp: h 22 = w 22 .d’ 2 = 112.2,60.10 -1 => h 22 = 29,12 [cm] Bề dày cuộn thứ cấp: B 2 = d’ 2 .n 22 = 2,60.10 -1 .2 => B 2 = 0,52 [cm] + Điện kháng của máy biến áp quy đổi về thứ cấp là: 7 21 12 2 2 2 10.). 3 ).(.()(.8 − + += ωπ BB a h r wX ba Trong đó: r: bán kính trong của cuộn dây thứ cấp (r = 6,36/2 = 3,18 cm) ω: tần số góc của lưới điện (ω = 314 [rad/s]) h: là chiều cao của trụ 722 10.314). 3 52,041,0 01,0).( 30 18,3 .()142(14,3.8 − + += ba X => X ba = 1,69 [Ω] Từ đó, ta được điện cảm của máy biến áp quy đổi về thứ cấp: 8 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 314 69,1 == ω ba ba X L => L ba = 5.10 -3 [H] = 5 [mH] 2. Tính chọn mạch lực: 2.1. Tính chọn Thyristor cho bộ chỉnh lưu điều khiển: Để tính chọn Thyristor ta cần dựa vào các yếu tố: dòng tải, điện áp ngược của các Thyristor. Các thông số của Thyristor được tính như sau: + Điện áp ngược của Thyristor: Điện áp làm việc của van: 9 Website: http://www.docs.vn Email : lienhe@docs.vn Tel : 0918.775.368 u d nvnvlv k U kUkU 2 == trong đó: k nv : hệ số điện áp ngược của van (k nv = 6 = 2,45) k u : hệ số điện áp tải (k u = 2,34) Do đó: 34,2 220 .45,2 = lv U => U lv = 230,34 [V] Điện áp ngược mà van phải thỏa mãn: U v ≥ k dt .U lv Trong đó: k dt : hệ số dự trữ điện áp (Chọn k dt = 1,9) U v ≥ 1,9.230,34 = 437,65 [V] + Dòng điện trung bình của Thyristor: 3 17 33 === đmd tbv II I => I tbv = 5,67 [A] Do vậy, Thyristor được chọn sao cho: I v ≥ k lv .I tbv = 2 .5,67 => I v ≥ 8,05 [A] Dựa vào bảng tra cứu ta chọn Thyristor có ký hiệu: BT152 - 600R có các thông số như sau: + I tbmax = 13 [A] + U ngmax = 600 [V] + U đk = 1 [V] + I đk = 32 [mA] 2.2. Tính chọn bộ bảo vệ cho Thyristor: Để bảo vệ cho các Thyristor ta dùng mạch bảo vệ RC (mạch gồm điện trở R mắc song song với tụ điện C) mắc song song với mỗi Thyristor. Mạch này sẽ bảo vệ cho Thyristor khi tốc độ tăng áp và tăng dòng trên van trong quá trình chuyển trạng thái của van. Ngoài ra, nó còn giúp cho Thyristor hoạt động ổn định khi điện áp trên van có tốc độ tăng trưởng 10 R C K T A