z §å ¸n m«n häc §TCS ThÇy gi¸o híng dÉn : Đỗ Mạnh Cường  Đồ án: Thiết kế bộ chỉnh lưu chạy động cơ điện một chiều Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 1 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Mc lc Chng I: ng c in mt chiu 3 I.1. Cu to ca ng c in mt chiu .3 I.2.Gii thiu v ng c in mt chiu kớch t c lp 3 I.3.Phng trỡnh c tớnh c ca CMC kớch t c l. 4 I.4.Cỏc phng phỏp iu chnh tc ca ng c 4 I.5.La chn phng ỏn 6 Chng II: Thit k v tớnh toỏn mch ng lc. 7 II.1. S mch ng lc. 7 II.2. Tớnh toỏn mch ng lc . 9 II.2.1.Tớnh chn thyritor 9 II.2.2.Tớnh chn MBA chnh lu 11 II.2.3.Tớnh chn thit b bo v.13 Chng III: Thit k v tớnh toỏn mch IU KHIN 15 III.1. S mch iu khin.15 III.2.Tớnh toỏn mch iu khin 17 III.2.1.Tớnh chn khõu ng pha. 17 III.2.2.Tớnh chn khõu to in ỏp rng ca 17 III.2.3.Tớnh chn tng so sỏnh 18 III.2.4.Tớnhchn b to xung chựm 19 III.2.5.Tớnh chn tng KX . 19 KT LUN22 Li núi u Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 2 §å ¸n m«n häc §TCS ThÇy gi¸o híng dÉn : Đỗ Mạnh Cường Trong những năm gần đây cùng với việc phát triển ngày càng mạnh mẽ của các lĩnh vực khoa học, ứng dụng của chúng vào công nghiệp nói chung và công nghiệp điện tử nói riêng, các thiết bị điện tử có công suất lớn đã đươc chế tạo ngày càng nhiều, đặc biệt là ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống, làm cho yêu cầu về sự hiểu biết và thiết kế các loại thiết bị này là hết sức cần thiết đối với các kỹ sư ngành điện. Trong năm học vừa qua em đã được học môn Điện tử công suất , và được giao cho nhiệm vụ “ Thiết kế bộ chỉnh lưu chạy động cơ điện một chiều ” Qua đồ án này em nhận thấy kiến thức của mình đã nắm sâu hơn về môn , có thể tổng hợp các kiến thức của môn học khác . Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp trong đồ án còn nhiều sai sót mong các thầy cô tận tình chỉ bảo . Em xin cảm ơn thầy Đỗ Mạnh Cường đã tận tình giúp đỡ em trong quá trình làm đồ án . Em xin trân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày 20 tháng 8 năm 2009 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đình Thuỷ CHƯƠNG I: ĐộNG CƠ ĐIệN MộT CHIềU Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 3 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng i.1. Cu t O CA NG C IN MT CHIU. 1.Phn tnh (phn cm hay cũn gi l phn to ra t trng ). a.Cc t chớnh : Cú dõy qun kớch t lng vo lừi st cc t , lừi thộp cc t lm bng thộp k thut in mng, cỏc cun kớch t c qun bng dõy ng bc cỏch in v c ni ni tip vi nhau . b.Cc t ph : c t gia cỏc cc t chớnh v dựng ci thin i chiu , lừi thộp ca cc t ph thng lm bng thộp khi, trờn thõn cc t ph cú t dõy qun m cu to ging nh dõy qun cc t chớnh. c. V mỏy (gụng t ): Ngoi nhim v thụng thng nh nhng v mỏy khỏc v mỏy in mt chiu cũn tham gia vo vic dn t,vỡ vy nú phi lm t thộp dn t. 2. Phn quay ( phn ng quay xung quanh t thụng ). a. Lừi thộp roto: b. C gúp: Gm nhiu phim gúp bng ng ghộp cỏch in vi nhau, b mt c gúp c gia cụng vi tc búng thớch hp m bo tip xỳc tt gia chi than v c gúp. I.2.GII THIU V NG C IN MT CHIU KớCH T C LP Cho n nay ng c in mt chiu vn cũn dựng rt ph bin trong cỏc h thng truyn ng cht lng cao, di cụng sut ng c in mt chiu t vi W n hng MW, gin kt cu ca ng c in mt chiu kớch t c lp c th hin nh hỡnh v di õy, phn ng c biu din vũng trũn bờn trong cú sc in ng E , phn stato cú th cú vi dõy qun kớch t: Dõy qun kớch t c lp CKD, dõy qun kớch t ni tip CKN, dõy qun cc t ph CF, dõy qun bự CB. s ni dõy ca ng c mt chiu kớch t c lp Khi ngun in mt chiu cú cụng sut khụng ln thỡ mch in phn ng v mch kớch t mc vo hai ngun mt chiu c lp nhau, lỳc ny ng c c gi l ng c kớch t c lp. *Nguyờn lý lm vic ca ng c in mt chiu kớch t c lp. Khi úng ng c roto quay n tc n, t in ỏp Ukt no ú lờn dõy qun kớch t thỡ trong dõy qun kớch t cú dũng in ik v do ú mch t ca mỏy s cú t thụng , tip ú trong mch phn ng thỡ trong dõy quỏn phn ng s cú dũng in i chy qua tng tỏc vi dũng in phn ng. Tng t t dũng kớch t (bng cỏch thay i in tr Rkt) thỡ in ỏp hai u ng c s thay i theo quy lut sau: Ed = (1 2)Um I.3.Phng trỡnh c tớnh c ca ng c in mt Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 4 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng chiu kớch t c lp. thnh lp phng trỡnh c tớnh c ta xut phỏt t phng trỡnh cõn bng in ỏp ca ng c. U = E + (R + Rf)I = E + RI (1) Trong ú: U - in ỏp phn ng (V) E sc in ng phn ng (V) R - in tr ca mch phn ng () Rf - in tr ph trong mch phn ng () I dũng in mch phn ng (A) T phng trỡnh (1) E = U (R + Rf)I Chia c hai v cho k ta c: hay (2) =f(I): c tớnh c in M mụ men in t ca c in c xỏc nh bi:Mt = KI , suy ra I = Th vo (2) ta c , = f(M) c tớnh c theo mụ men Nu b qua tn tht c v tn tht thộp thỡ mụ men c trờn trc in c bng mụ men in t, ta kớ hiu l M. ngha l: Mt = Mc = M (3) Gi thit phn ng phn ng c bự , t thụng = const thỡ phng trỡnh c tớnh c in (2) v phng trỡnh c tớnh c l tuyn tớnh th ca chỳng c th hin nh hnh bn: I.4.Cỏc phng phỏp iu khin tc ng c , t ú a ra phng ỏn thit k ngun cung cp T phng trỡnh c tớnh c: Ta thy cú ba tham s nh hng n c tớnh c ú l: t thụng ng c , in ỏp phn ng U v in tr phn ng ng c. Cỏc phng phỏp iu khin ng c: 1. iu chnh in tr mch phn ng v mch kớch t. i vi phng phỏp ny (bin tr) ch to ra c nhng tc ng c thp hn tc ng c bn bng cỏch gim cng c tớnh c. Nú l phng phỏp iu chnh khụng trit , gii iu chnh ph thuc vo mụmen ti , chớnh xỏc duy trỡ tc khụng cao, tinh iu chnh kộm. 2. iu chnh in ỏp mch kớch t (iu chnh t thụng) i vi phng phỏp ny khi gim t thụng cng c tớnh c s gim theo biu thc: =(k)2/R cũn tc khụng ti lớ tng thỡ tng theo quan h =U/k do ú sai s tnh tng t l nghch vi t thụng Nh vy chớnh xỏc duy trỡ khụng cao . Phng phỏp ny cú ch tiờu kinh t cao khụng yờu cu nhiu thit b phc tp , cụng sut mch iu khin nh v tn tht nng lng khụng nhiu , cú kh nng t ng hoỏ h thng v to c nhng c tớnh tt. Tuy nhiờn gii iu chnh khụng rng , thụng thng D=1,5 cỏc ng c c bit khỏc cú D=48 nhng loi ny to v t . 3. iu chnh in ỏp ngun Phng phỏp ny l phng phỏp c ỏnh giỏ tt vỡ: Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 5 §å ¸n m«n häc §TCS ThÇy gi¸o híng dÉn : Đỗ Mạnh Cường - Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, có thể điều chỉnh tốc độ trong bất kì vùng tải nào, kể cả khi không tải lí tưởng. - Đặc tính cơ tuy mềm hơn đặc tính tự nhiên nhưng cứng hơn các đặc tính biến trở, phân mạch … - Đảm bảo sai số nhỏ, khả năng quá tải lớn, giải điều chỉnh rộng và tổn thất ít - Mạch điều chỉnh công suất nhỏ, thao tác nhẹ nhàng có khả năngcải thiện hệ thành tự động vòng kín.  Từ ba phương pháp trên ta thấy phương pháp (3) là phương pháp khả thi nhất trong việc điều khiển ĐCĐMC theo yêu cầu của đồ án. Cần có bộ biến đổi để cung cấp điện cho mạch phần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ. Có hai loại bộ biến đổi cho động cơ điện một chiều là bộ chỉnh lưu có điều khiển và bộ biến đổi xung áp một chiều (băm xung một chiều) Tuy nhiên bộ biến đổi xung áp một chiều cần có thêm bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu dòng xoay chiều nên bộ biến đổi này phức tạp giá thành cao . Trong yêu cằu của đồ án môn học ta không chọn sơ đồ này và sẽ sử dung sơ đồ chỉnh lưu tiristor - Động cơ để thiết kế nguồn cung cấp cho ĐCĐMC * Động cơ điện một chiều làm việc với điện áp nguồn cung cấp ở đây chỉ có dòng xoay chiều ba pha 380/220 V, vì thế để cung cấp điện cho động cơ ta phải tạo ra bộ chỉnh lưu có điều khiển ba pha. * Sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển ba pha có các loại sau : ã Chỉnh lưu tia ba pha ã Chỉnh lưu cầu ba pha ã Chỉnh lưu 6 pha hình tia ã Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng i.5.Lựa chọn phuơng án Từ các bốn loại chỉnh lưu như đã trình bày ở trên ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng. Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 6 §å ¸n m«n häc §TCS ThÇy gi¸o híng dÉn : Đỗ Mạnh Cường Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng - Giá trị điện áp trung bình chỉnh lưu : Ud0 = 2,34U2 cos - Dòng điện trung bình qua tải : Id = - Dòng điện trung bình qua van : IT = - Dòng thứ cấp MBA : I2 = 0,816 Id - Công suất MBA : S = 1,05 Pd - Hệ số đập mạch chỉnh lưu : kV = 0,057 - Khi Xa  0 sụt áp do trùng dẫn gây ra: U = Thời điểm mở 0 Van dẫn 60120 T1,T6 dẫn Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 7 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng 120180 T1,T2 dn 180240 T2,T3 dn 240300 T3,T4 dn 300360 T4,T5 dn 360420 T5,T6 dn * Phõn tớch u nhc im ca s : in ỏp chnh lu bng phng hn, cú h s s dng mỏy bin ỏp cao , cú kh nng lm vic ch nghch lu . Tuy nhiờn s lng van iu khin gp ụi so vi chnh lu 3 pha hỡnh tia v cu 3 pha khụng i xng. S m ng thi hai van theo ỳng th t pha gõy khú khn cho vic vn hnh v s cha. chng II: thit k v tớnh toỏn mch ng lc II.1. S mch ng lc a.S : Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 8 §å ¸n m«n häc §TCS ThÇy gi¸o híng dÉn : Đỗ Mạnh Cường b. Nguyên lý hoạt động của mạch động lực. hoạt động của sơ đồ ( khi không xét đến trùng dẫn ) Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng cầu gồm 6 tiristor chia thành 2 nhóm : Nhóm Catốt chung : T1,, T3, T5 Nhóm Anốt chung : T2, T4, T6 Dòng điện chạy qua tải là dòng điện chạy từ pha này sang pha kia ,do đó tại mỗi thời điểm cần mở tiristor ta phải cấp hai xung điều khiển đồng thời ( một xung ở nhóm NA ,một xung ở nhóm NK ) Ví dụ tại một thời điểm cần mở T1 của pha A ta cấp xung X1 đồng thời cấp xung X6 cho tiristor T6 của pha B các thời điểm tiếp theo cũng tương tự .Thứ tự cấp xung tuân theo đúng thứ tự pha . Dòng điện chạy từ pha có điện áp dương hơn sang pha có điện áp âm hơn Điện áp các pha thứ cấp máy biến áp lần lượt là: Ua= Ub= Uc= Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 9 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Gúc m c tớnh t im chuyn mch t nhiờn ( giao im ca cỏc na hỡnh sin). Gi thit T5 , T6 ang dn cho dũng chy qua VF = Vc ; VG= Vb. ó Khi = 1 = + cho xung iu khin m T1 : Tiristor ny c m vỡ Va> 0 s m ca T1 lm cho T5 b khoỏ li mt cỏch t nhiờn vỡ Va> Vc . Lỳc ny T6 v T1 cho dũng chy qua, v in ỏp trờn ti l: Ud=Uab=Va-Vb; ó Khi = 2 = 3 + cho xung iu khin m T2 khi T2 m nú lm cho T6 b khúa li tng t trờn . ó Quỏ trỡnh c tip tc nh vy, mi van c a xung vo m sau T . ó Ta cú biu thc tớnh toỏn sau: in ỏp trung bỡnh trờn ti : Ud= II.2.tớnh toỏn mch ng lc II.2.1.Tớnh chn tiristor Um = 220(V) Pdm = 7,5(KW), chn ng c H-145: Im = 46,5(A) , Ikt=1,1(A) ,n=1000vg/p Tớnh chn tiristor da vo cỏc yu t c bn l dũng ti, s ó chn, iu kin to nhit, in ỏp lm vic, cỏc thụng s c bn ca van c tớnh n nh sau -inỏp ngc ln nht m thyrito phi chu Do chn s chnh lu cn 3 pha iu khin i xng nờn -in ỏp ngc ca van cn chn -h s d tr in ỏp ,chn -Dũng in lm vic ca van c tớnh theo dũng hiu dng Trong s cu 3 pha, h s dũng in hiu dng Chn iu kin lm vic ca van l cú cỏnh to nhit v y din tớch to nhit :Khụng cú qut i lu khụng khớ, vi iu kin ú dũng in nh mc ca van cn chn : - h s d tr dũng in, chn T cỏc thụng s ta chn 6 tiristor loi chn 6 tiristor loi ST110S08P0V Ký hiu Unmax (V) Immax (A) Ipikmax (A) Igmax (A) Ugmax Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 10 [...].. .Đồ án môn học ĐTCS (V) (A) (A) Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Irmax Ihmax Tx (S) (V/s) T max (C) ST110S08P0V 500 90 800 110 2270 150m 3,0 3m 30m 1,52 10 m Trong ú Un- in ỏp ngn mch cc i Im- Dũng in lm vic... Ku- h s in ỏp ca s - Cụng sut ti a ca ti Pdmax=Ud0.Id=240.46,5=11160(w) - Cụng sut bin ỏp ngun c tớnh Sba=Ks.Pmax Sba- Cụng sut biu kin MBA (w) 11 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Ks- H s cụng sut theo s mch ng lc, Ks=1,05 Sba=1,05.11160=11718(W) - Dũng in hiu dng phớa th cp MBA I2=Khd.Id Kld-H s dũng in hiu dng, Khd= - Dũng in hiu... Kớch thc dõy cú k cỏch in ; S2cd=a2b2=3,05.4,7(mm*mm) *Tớnh li mt dũng in trong cun th cp II.2.3.Tớnh chn thit b bo v a Bo v quỏ dũng in cho van : 12 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng + Aptomat dựng úng ct mch ng lc, t ng bo v khi quỏ ti v ngn mch Tiristor, ngn mch u ra b bin i, ngn mch th cp mỏy bin ỏp + Chn 1 Aptomat cú : Im = 1,1.I1d... khụng b quỏ ỏp Theo kinh nghim chn R1 = (530) C1 = (0,254) F - Bo v xung in ỏp t li in Ta mc mch R,C nh hỡnh v, nh cú mch lc ny m nh xung gn nh nm 13 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng li hon ton trờn in tr ng dõy Tr s R,C chn theo kinh nghim R2 = 12,5, C2 = 4F CHNG Iii: Thit k v TớNH TOỏN Mch iu khin Iii.1 - S mch iu khin a Nguyờn tc... khin Tiristor trong s chnh lu hin nay thng gp l iu khin theo nguyờn tc thng ng tuyn tớnh Ni dung ca nguyờn tc ny cú th mụ t theo gin hỡnh di õy: 14 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Khi in ỏp xoay chiu hỡnh sin t vo anod ca Tiristor, cú th iu khin c gúc m ca Tiristor trong vựng in ỏp+anod, ta cn to mt in ỏp ta dng tam giỏc, ta thng... iu khin Xk Tiristor c m ti thi im cú xung iu khin (t1,t4) cho ti cui bỏn k (hoc ti khi dũng in bng 0) b S cu trỳc mch iu khin c.S mch iu khin 15 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng ó Nguyờn lý hot ng ca mch iu khin a in ỏp pha A : UA = 220 sin( t ) ca mỏy bin ỏp ng pha vo b chnh lu hai na chu k in ỏp ra b chnh lu l UCL, in ỏp ny c em... ( l gúc khi di iu chnh l ln nht ) Ti im A v B ta cú : (V) Vi Ud l in ỏp t = 0,93 (V) 15R2=0,93R3+0,93VR1 Ta c t s: VR1=14,07/0,93R2VR1=15,13R3 16 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng Vy ta chn VR1=20k v R2=1322() Khuch i thut toỏn dựng MA741 III.2.2 Tớnh chn khõu to in ỏp rng ca Khi ub > 0 Tranzitor T m bóo ho t C phúng in uC = ura =... to xung chựm: õy l mch rt thụng dng hin nay.OA c s dng nh b so sỏnh hai ca, t C c phúng-np lm cho OA o trng thỏi khi in ỏp trờn t t ti tr s ca b 17 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng chia in ỏp R8,R9 Chu kỡ dao ng : T = 2RC2(1+2R9/R8) (*) Mch to xung chựm cú tn s f = ( Khz) T = = 0,000334(s) = 334(s) T phng trỡnh (*) ta cú : + Chn R8... s cp : U1 = U.K = 3.2 = 6 (V) I1 = Ig/K = 0,15/2 = 0,075 (A) Ngun cụng sut phi cú tr s ln hn U1 bự li st ỏp trờn in tr Vỡ ta chn Ecs = 15 (V) 18 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng T giỏ tr Chn búng T3 cú cỏc tham s : Loi Icmax(A) BD135 1,5 Pcmax(A) 8 45 UCEmax(V) UCBmax(V) 45 40250 250 f(MHZ) + Tớnh iờn tr R12 : R12 > = 10 () Chn... (vũng) Q tit din lừi Chn Q = 27 mm2 = 27.10-6 (m2) ó S vũng dõy qun th cp: w2 = = 61,85 ( vũng ) th phỏt xung iu khin cho mt kờnh Tiristor T1 19 Sinh viên : Nguyễn Đình Thuỷ_TC06 - 4142 LP TH_ K46 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn : Mnh Cng KT LUN Trong quỏ trỡnh lm ỏn giỳp em thu thp c thờm rt nhiu kin thc b ớch v mụn hc in T Cụng Sut Qua ỏn ny giỳp em hiu hn v nhng kin thc lý thuyt c hc, . cầu của đồ án. Cần có bộ biến đổi để cung cấp điện cho mạch phần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ. Có hai loại bộ biến đổi cho động cơ điện một chiều là bộ chỉnh lưu có điều khiển và bộ biến. dÉn : Đỗ Mạnh Cường  Đồ án: Thiết kế bộ chỉnh lưu chạy động cơ điện một chiều Sinh viªn : NguyÔn §×nh Thuû_TC06 - 4142 LỚP TĐH_ K46 1 Đồ án môn học ĐTCS Thầy giáo hớng dẫn. áp một chiều (băm xung một chiều) Tuy nhiên bộ biến đổi xung áp một chiều cần có thêm bộ chỉnh lưu để chỉnh lưu dòng xoay chiều nên bộ biến đổi này phức tạp giá thành cao . Trong yêu cằu của đồ