Chng 5: Thiết kế cuộn kháng lọc - Lấy công suất cuộn kháng lọc S L = 5%P d =0,05.600.200 =6600VA - Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc: Q L =k Q )(74,48 50.2 6600 6 2 ' cm f S L Chọn Q L = 48(cm 2 ) Trong đó k Q : hệ số phụ thuộc ph-ơng thức làm mát, chọn k Q = 6 Để đáp ứng yêu cầu công nghệ ng-ời ta th-ờng chọn sao cho b L /a L =1,21,4 Do Q L =b L .a L =48 cm 2 nên ta chọn a L =6cm, b L = 8cm - Chọn chiều cao h L = 2,5.a L = 2,5.6 = 15(cm) - Chọn khoảng cách 2 trụ c L = 2a L = 2.6 = 12(cm) - Tổng chiều dài mạch từ L = 2.c L +2.a L = 2.12+2.6 = 36(cm) - Tổng chiều cao trụ H = h+a = 15+6 = 21 (cm) a L /2 b L c L h a L /2 Ch-ơng IV Thiết kế và tính toán mạch điều khiển I. Yêu cầu đối với mạch điều khiển - Mạch điều khiển là khâu quan trọng trong bộ biến đổi tiristor vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất l-ợng và độ tin cậy của bộ biến đổi . Yêu cầu của mạch điều khiển có thể tóm tắt trong 6 điểm chính sau: + yêu cầu về độ rộng của xung + Yêu về độ lớn của xung + Yêu cầu về độ dốc s-ờn tr-ớc của xung + Yêu cầu về sự đối xứng của xung + Yêu cầu về độ tin cậy - Điện trở kênh điều khiển phải nhỏ hơn để tiristor không tự mở khi dòng rò tăng - xung điều khiển ít phụ thuộc vào dao động nhiệt độ , dao động điện áp nguồn - cần khử đ-ợc nhiễu cảm ứng để tránh mở nhầm + Yêu cầu về lắp ráp vận hành - Thiết bị thay thế dễ lắp ráp và điều chỉnh Dễ lắp và mỗi khối có khả năng làm việc độc lập II. Nguyên lý chung của mạch điều khiển 1. Nhiệm vụ của mạch điều khiển: Nhiệm vụ của mạch điều khiển là tạo ra các xung vào ở những thời điểm mong muốn để mở các Tiristor của bộ chỉnh l-u trong mạch động lực. Tiristor chỉ mở cho dòng điện chảy qua khi có điện áp d-ơng đặt trên Anod và có xung áp d-ơng đặt vào cực điều khiển. Sau khi tiristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng gì nữa, dòng điện chảy qua tiristor do thông số của mạch động lực quyết định Mạch điều khiển có chức năng : - Điều chỉnh vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt trên Anod Catod của Tiristor - Tạo ra đ-ợc các xung đủ điều kiện mở tiristor độ rộng xung t x > 10 s Độ rộng xung đ-ợc xác định theo biểu thức: t x = dt di I dt / Trong đó I dt : dòng duy trì của Tiristor di/dt: tốc độ tăng tr-ởng của dòng tải Đối t-ợng cần điều khiển đ-ợc đặc tr-ng bởi góc 2. Cấu trúc của mạch điều khiển Tiristor Hiệu điện áp u đk -u rc đ-ợc đ-a vào khâu so sánh 1, làm việc nh- một trigơ Khi u đk -u rc = 0 thì trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận đ-ợc một chuỗi xung dạng sinus chữ nhật Khâu 2 là đa hài 1 trạng thái ổn định Khâu 3 là khâu khuyếch đại xung Khâu 4 là biến áp xung Bằng cách tác động vào u đk có thể điều chỉnh đ-ợc vị trí xung điều khiển, tức là điều chỉnh góc 3. Nguyên tắc điều khiển Trong thực tế ng-ời ta th-ờng dùng 2 nguyên tắc điều khiển: thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos để thực hiện việc điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kỳ d-ơng của điện áp đặt trên Tiristor SS 1 U đ - 1 2 3 4 T a. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Theo nguyên tắc này, ng-ời ta th-ờng dùng 2 điện áp: - Điện áp điều khiển U đk là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh đ-ợc biên độ - Điện áp đồng bộ U rc có dạng răng c-a,đồng bộ với điện áp Anod-Catod Tổng đại số của U rc + U đk đ-a đến đầu vào của một khâu so sánh. Bằng cách làm biến đổi U đk ta có thể điều chỉnh đ-ợc thời điểm xuất hiện xung ra tức là điều chỉnh đ-ợc góc . Khi U đk = 0 ta có = 0. Khi U đk < 0 ta có > 0. Quan hệ giữa và U đk nh- sau: max. . rc dk U U b. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos U AK U rc U đk + U rc t t 0 0 U đk U AK U đk U r U đk t 0 U rc Theo nguyên tắc này cũng có 2 điện áp: - Điện áp đồng bộ U rc v-ợt tr-ớc điện áp Anod-Catod Tiristor một góc bằng /2 ( Nếu U AK = Asinwt thì U r = Bcoswt) - Điện áp điều khiển U đk là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh đ-ợc theo 2 h-ớng Trên hình vẽ đ-ờng nét đứt là điện áp anốt catốt tiristor, từ điện áp này ng-ời ta tạo ra U rc . Tổng đại số U rc + U đk đ-ợc đ-a đến đầu vào của khâu so sánh . Khi U rc + U đk = 0 ta nhận đ-ợc một xung ở đầu ra của khâu so sánh : U đk + B.cos = 0 Do đó = arccos(-U đk /B) Th-ờng lấy B = U đk max Khi U đk = 0 thì =/2 Khi U đk = - U đk max thì = 0 Nh- vậy khi cho U đk biến thiên từ - U đk max đến + U đkmax thì biến thiên từ 0 đến . Nguyên tắc này đ-ợc sử dụng trong các thiết bị chỉnh l-u đòi hỏi chất l-ợng cao. Nhận xét: Theo yêu cầu thiết kế mạch điều khiển ta thấy nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính là phù hợp, ta chọn nguyên tắc điều khiển này. . Chng 5: Thiết kế cuộn kháng lọc - Lấy công suất cuộn kháng lọc S L = 5% P d =0, 05. 600.200 =6600VA - Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc: Q L =k Q )(74,48 50 .2 6600 6 2 ' cm f S L Chọn. cũng có 2 điện áp: - Điện áp đồng bộ U rc v-ợt tr-ớc điện áp Anod-Catod Tiristor một góc bằng /2 ( Nếu U AK = Asinwt thì U r = Bcoswt) - Điện áp điều khiển U đk là điện áp 1 chiều có thể. 2a L = 2.6 = 12(cm) - Tổng chiều dài mạch từ L = 2.c L +2.a L = 2.12+2.6 = 36(cm) - Tổng chiều cao trụ H = h+a = 15+ 6 = 21 (cm) a L /2 b L c L h a L /2 Ch-ơng IV Thiết kế và tính toán mạch điều