GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀU - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.pdf) (30 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Điện - Điện tử

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀU

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (503.79 KB, 30 trang )

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀU Hiện nay trong công nghiệp có rất nhiều ứng dụng dùng điện áp một chiều do những ưu điểm vượt trội của nó. Điện áp một chiều được sử dụng trong các máy vận chuyển; trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt: ôtô chạy điện, xe rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ thuật điện hoá... Động cơ một chiều có mômen mở máy lớn, điều chỉnh trơn được tốc độ và rất đa dạng trong việc lựa chọn công suất. Tuy nhiên việc dùng động cơ điện một chiều có một số hạn chế là dòng điện một chiều không sử dụng rộng rãi, chế tạo phức tạp, cồng kềnh. Do đó để có được dòng điện một chiều ta phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều được dùng rộng rãi nhờ “Nguồn ổn áp một chiều”. Nguồn ổn áp một chiều là một máy điện biến dòng điện xoay chiều tần số 50Hz thành dòng điện một chiều có điện áp tuỳ ý dựa vào yêu cầu của phụ tải. Điện áp đầu ra có thể giữa cố định trong một khoảng điện áp nào đó nhờ vào tín hiệu xung điều khiển Tranzitor. Mạch ổn áp gồm 4 phần chính sau: + Biến áp: Biến đổi điện áp từ lưới điện 220V tần số 50Hz thành điện áp thấp phù hợp với đầu vào của bộ chỉnh lưu bán dẫn. + Chỉnh lưu: Là bộ biến đổi điện áp xoay chiều ở đầu vào thành điện áp một chiều ở đầu ra có độ nhấp nhô phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu. + Bộ lọc: là bộ để lọc bớt thành phần sóng hài bậc cao của điện áp chỉnh lưu nhằm mục đích san phẳng điện áp chỉnh lưu + Mạch ổn áp: là mạch để duy trì điện áp tải ở một khoảng nhất định khi phụ tải thay đổi đột ngột. CHƯƠNG 2 CÁC PHƯƠNG ÁN MẠCH CHỈNH LƯU Để điều chỉnh điện áp ra ta có thể sử dụng các phương án mạch như sau : Với yêu cầu của đề tài, mạch chỉnh lưu cần phải có chất lượng điện áp ra rất tốt với hệ số đập mạch rất nhỏ, vì vậy ở đây ta chỉ xét đến các sơ đồ cầu : chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng, không đối xứng ; chỉnh lưu điều kiển cầu ba pha đối xứng , không đối xứng và chỉnh lưu cầu không điều khiển 1 pha , 3 pha kết hợp với băm xung. 1. Chỉnh lưu điều khiển một pha sơ đồ cầu : 1.1.Sơ đồ đối xứng : - ta có sơ đồ mạch lực như hình vẽ sau : a. sơ đồ nguyên lý ( hình 1.a) IT1 IT4 b. đồ thị dòng áp (hình 1.b) αΠ udidi1 i4 i2 ωtωtωtωtωt2Π Id Id Id Id - Id Hình 1.b_đồ thị dòng áp _sơ đồ cầu điều khiển một pha đối xứng - điện áp vào tsinU2u22ω= (V) ω = 2πf , f = 50Hz Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ như sau : trong nửa chu kỳ đầu u2 > 0 T1 có khả năng mở, tại thời điểm t1 ta đưa xung mở thysistor T1 và T3 , chúng mở ngay và cho dòng chảy theo đường T1 - Tải - T3 - Nguồn , áp đặt lên tải ud = u2 và có chiều như hình vẽ .Tương tự trong nửa chu kỳ sau , tại t = t2 ta đưa xung vào mở thysistor T2 và T4, dòng sẽ chảy theo đường T2 - Tải - T4 - Nguồn . C . Hoạt động của sơ đồ: (khi không xét đến trùng dẫn) cầu gồm 6 thyristor chia thành 2 nhóm nhóm Catốt chung :T1,, T3, T5; nhóm Anốt chung : T2, T4, T6; điện áp các pha thứ cấp máy biến áp lần lượt là: Ua= 22sinUθ ; Ub= 22sin( 23U )πθ− ; Uc= 22sin( 43U )πθ− ; Góc mở α được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên( giao điểm của các nửa hình sin). Giả thiết T5 , T6 đang dẫn cho dòng chảy qua VF = Vc ; VG= Vb; * Khi θ= θ1 = 6π+α cho xung điều khiển mở T1 .thyristor này được mở vì Va>0 sự mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì Va> Vc . Lúc này T6 và T1 cho dòng chảy qua, và điện áp trên tải là: Ud=Uab=Va-Vb;  Khi θ= θ2 = 36π+α cho xung điều khiển mở T2 khi T2 mở nó làm cho T6 bị khóa lại tương tự trên .  Quá trình cứ tiếp tục như vậy, mỗi van được đưa xung vào mở sau 13T ;  Ta có biểu thức tính toán sau: điện áp trung bình trên tải : Ud=5626632sin cos2Udπαπα6θ θαππ++=∫ điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: Unmax=26U; dòng điện chảy qua các van là : IT = Id/ 3; 2. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 fa điều khiển : a. sơ đồ:( Hình 2a) Hình 2a_sơ đồ chỉnh điều khiển cầu 3 fa IT4 IT1 I6b. Đồ thị dòng áp mạch chỉnh lưu cầu 3 fa ĐK( Hình 2b ) d . hoạt động của sơ đồ: (khi không xét đến trùng dẫn) cầu gồm 6 thyristor chia thành 2 nhóm nhóm Catốt chung :T1,, T3, T5; nhóm Anốt chung : T2, T4, T6; điện áp các pha thứ cấp máy biến áp lần lượt là: Ua= 22sinUθ ; Ub= 22sin( 23UuAuB uC t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 0 ωtuf 2 Π Π)πθ− ; Ud I1 I6IdUngmax ωtωtωtωtωtiT1 iT6 uT1 ωtia 0 0 0 0 0 0 Uc= 22sin( 43U )πθ− ; Góc mở α được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên( giao điểm của các nửa hình sin). Giả thiết T5 , T6 đang dẫn cho dòng chảy qua VF = Vc ; VG= Vb; * Khi θ= θ1 = 6π+α cho xung điều khiển mở T1 .thyristor này được mở vì Va>0 sự mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì Va> Vc . Lúc này T6 và T1 cho dòng chảy qua, và điện áp trên tải là: Ud=Uab=Va-Vb;  Khi θ= θ2 = 36π+α cho xung điều khiển mở T2 khi T2 mở nó làm cho T6 bị khóa lại tương tự trên .  Quá trình cứ tiếp tục như vậy, mỗi van được đưa xung vào mở sau 13T ;  Ta có biểu thức tính toán sau: điện áp trung bình trên tải : Ud=5626632sin cos2Udπαπα6θ θαππ++=∫ điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: Unmax=26U; dòng điện chảy qua các van là : IT = Id/ 3;  nhận xét: sơ đồ chỉnh lưu cầu 3fa điều khiển có ưu điểm là có thể dễ dàng điều khiển các thyristor đóng mở thông qua góc mở α, và công suất của sơ đồ là khá lớn . Nhưng bên cạnh đó nó có những hạn chế nhất định như : chất lượng điện áp ra xấu phụ thuộc vào góc mở αvà hiện tượng trùng dẫn. Sơ đồ này chỉ nên dùng với yêu cầu công suất lớn mà không quan tâm đến chất lượng áp ra ! . 3. Bộ băm xung áp một chiều 1. Giới thiệu chung Bộ băm xung áp một chiều dùng để biến đổi điện áp một chiều E thành xung điện áp một chiều có trị số trung bình Utb có thể thay đổi được. Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ giảm áp trị số trung bình Utb của các xung điện áp đặt vào phụ tải có thể điều chỉnh từ trị số không đến trị số lớn nhất bằng điện áp một chiều E cung cấp cho bộ băm: 0 < Utb ≤ E. Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ tăng áp có thể điều chỉnh cho điện áp trung bình trên tải Utb đạt đến giá trị lớn hơn điện áp E đặt của nguồn điện: E < Utb <∝. Bộ băm xung áp một chiều được coi như là một công tắc tơ tĩnh đóng mở liên tục một cách chu kỳ. Nó được sử dụng rộng rãi trong các máy vận chuyển, trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt, ôtô chạy điện, xe rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ nghệ điện hoá... Thiết bị băm xung làm việc với hiệu suất cao tổn hao năng lượng ít hơn so với phương pháp điều chỉnh điện áp một chiều liên tục, ít nhạy cảm với môi trường vì tham số điều chỉnh là thời gian đóng mở để đặt hoặc cắt nguồn trên tải, kích thước nhỏ. Tuy nhiên bộ băm xung áp có nhược điểm là : phải dùng cùng với bộ lọc đầu ra do đó làm tăng quán tính của qúa trình điều khiển khi sử dụng các mạch điều khiển kín. Nếu tần số đóng mở lớn sẽ phát sinh ra nhiễu vô tuyến. 2. Nguyên tắc hoạt động của bộ băm xung áp một chiều làm việc ở chế độ giảm áp. Bộ băm xung áp một chiều là một khoá điện H làm bằng tranzito hay bằng tiristo được điều khiển đóng mở một cách chu kỳ. Khi làm việc ở chế độ giảm áp bộ băm xung áp một chiều H được đặt nối tiếp giữa nguồn điện áp một chiều E và phụ tải như trên hình vẽ. a) Trị số trung bình của điện áp trên tải Utb. Khi bộ băm H đóng điện thì điện áp đặt lên tải có trị số u = E. Còn khi H ngắt điện thì u = 0. Sơ đồ nguyên lý: Trị số trung bình của điện áp một chiều đặt lên phụ tải là: EETTEdtTudtTUdTTtbdα====∫∫0011 với Tđ là thời gian đóng của khoá H, hay độ rộng xung T là chu kì băm, hay chu kì xung α = TTdlà hệ số lấp đầy xung áp còn gọi là tỉ số chu kì: ta có α ≤ 1. Bằng cách biến đổi trị số của hệ số α ta nhận được các trị số khác nhau của điện áp trung bình của điện áp trung bình Utb trên phụ tải. Có thể cho α biến đổi bằng hai cách: 1 - Cố định chu kì băm T, thay đổi thời gian đóng điện Tđ của bộ băm, ta có bộ băm tần số cố định. 2 - Cố định thời gian đóng điện Tđ, biến đổi chu kì băm T, ta có bộ băm tần số biến thiên. HLRE U Nếu Tđ = 0 thì α = 0 ta có Utb = 0 lúc này bộ băm thường xuyên ngắt mạch. Khi Tđ = T, ta có α =1 và Utb = E, bộ băm thường xuyên đóng mạch điện. Bộ băm xung áp một chiều thường đóng điện và ngắt điện liên tục với tần số cao (200 ÷ 500Hz) nên thường là một khoá bán dẫn. b) Sơ đồ thực tế của bộ xung áp một chiều dùng transistor Bộ băm xung áp sử dụng tranzito có tần số băm lớn khoảng vài kilohert. Các tranzito không cần mạch để khoá lại như tiristo nên rất đơn giản và có thể làm việc với tần số tương đối lớn. Các bộ băm dùng tranzito công suất có thể đạt tới tần số băm từ 10 đến 100 kHz một cách dễ dàng. Khi dùng bộ băm xung áp có thể không cần dùng cuộn cảm san bằng hoặc chỉ cần cuộn cảm có điện cảm nhỏ nối tiếp với tải cũng đủ san bằng dòng điện trên tải thành dòng điện một chiều có trị số không đổi. Nhược điểm của bộ băm điện bằng Tranzito là có công suất nhỏ, chỉ đạt cỡ vài kilôoát đến vài chụ kilôoát là cùng. Sơ đồ của bộ băm xung áp một chiều dùng Tranzito. Tải Chỉnh lưu không điều khiển L2• • ••• • K D C1 Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung áp một chiều LdRd Trên sơ đồ thì bộ băm xung áp làm việc như một công tác tơ tĩnh (K) đóng mở liên tục 1 cách chu kì . Nhờ vậy mà biến đổi được điện áp một chiều không đổi E thành các xung điện áp một chiều Utb có trị số có thể điều chỉnh được. Điện áp Utb này đặt vào phần ứng động cơ sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ ô tô. Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ giảm áp thì 0<Utb<E. Khi bộ băm xung áp làm việc ở chế độ tăng áp thì E<Utb<0. Trong sơ đồ trên L,C là bộ phận lọc để san bằng và giữ cho điện áp tải thực tế là không đổi ,mục đích là giảm hệ số đập mạch nâng cao chất lượng điều chỉnh . Điện áp trên tải thu được phụ thuộc vào tần số đóng cắt khoá K.Trong khi đó các hạn chế về công nghệ và tổn hao của bộ biến đổi điện áp một chiều quyết định giới hạn tần số làm việc của bộ biến đổi .Để tránh các sóng không mong muốn và từ đấy tránh được Momen đập mạch thì tần số phải lớn hơn một mức nào đó .Tần số đóng cắt càng nhanh thì càng giảm được kích thước của bộ lọc ,nhưng nếu quá lớn sẽ sinh ra nhiễu vô tuyến .Vì vậy phải cân nhắc để lựa chọn được bộ biến đổi làm việc ở dải tần thích hợp( dưới 1KHz). Thực tế thường dùng tần số băm khoảng 400Hz ÷ 600Hz. Thực tế khoá K trên sơ đồ nguyên lý được thay bằng khoá điện tử cụ thể là Tiristor hoặc Transistor(Công suất hoặc MOS). Dùng Tiristor có ưu điểm là trị số giới hạn cao ,làm việc chắc chắn rẻ tiền,tổn hao khi dẫn nhỏ nhưng có nhược điểm là mở chậm nên chỉ sử dụng rộng rãi ở tần số đóng mở thấp (dưới 500Hz). Transistor MOS thích hợp với dải tần số chuyển mạch cao hơn 100KHz. Transistor công suất thích hợp với dải tần từ 10->100Khz,có giá thành rẻ hơn,tổn hao ít hơn MOS. Với hệ thống dùng Transistor thì yêu cầu làm mát không cao bằng Tiristor,nhưng Tiristor lại cho phép dễ bảo vệ chống lại các sự cố hơn Transistor 4.So sánh các phương án : từ các phân tích ở trên ta thấy khi dùng các phương pháp chỉnh lưu 1 pha hay 3 pha điều khển không đối xứng thì hệ số đập mạch của điện áp ra rất lớn nên ta sẽ không dùng các phương pháp này . với phương pháp dùng chỉnh lưu điều khiẻn hoàn toàn ta thấy vấn đề điều khiển các van Thysistor tương đối phức tạp và bộ điều khiển cồng kềnh đồng thời khi góc mở thay đổi thì chất lượng điện áp ra cũng thay đổi nhiều .Với bộ băm xung kết hợp với chỉnh lưu không điều khiển do ta có thể băm vơi tần số rất cao nên đặc tính lọc sẽ tốt hơn đồng thời việc điều khiển cũng dễ dàng hơn. Do yêu cầu của bộ ổn áp một chiều công suất nhỏ nên ta sẽ chọn phương án dùng chỉnh lưu không điều khiển kết hợp với bộ băm xung áp một chiều .Phương pháp này có ưu điểm là dùng các van Diode rẻ tiền hơn các van Thysistor đồng thời việc điều khiển dễ dàng hơn do ta không cần bộ đồng pha , dịch pha và ta chỉ điều khiển một van điều khiển hoàn toàn . CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN MẠCH LỰC Trong chương trước ta đã chọn được sơ đồ mạch lực cho bộ ổn áp như sau : Ta có sơ đồ mạch lực như sau : Máy biến áp Chỉnh lưu không điều khiển Bộ băm Bộ lọc UR = 24 VDC Bộ điều chỉnh dòng 220 V MBA 60VDC + C1 L 24VDC + T1 T2 DB0 C2 Trong mạch lực như trên T1 làm việc ở chế độ bão hoà như một khoá đóng cắt , T2 làm việc ở chế độ tuyến tính để ổn định áp ra 1. Tính toán các thông số điện áp, dòng điện và công suất máy biến áp Máy biến áp công suất cỡ vài kVA thuộc loại MBA công suất nhỏ, sụt áp trên điện trở tương đối lớn, khoảng 4% , sụt áp trên điện kháng ít hơn cỡ 1,5% . Điện áp sụt trên hai Diode nối tiếp khoảng 2 V do đó ta có điện áp chỉnh lưu lúc không tải sẽ là : Ud0 = 60.1,055 + 2 = 65,3 V Trị số hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp MBA : VUUd286302=π= Tỷ số biến áp : 12702202812,UUm === + Dòng điện các cuộn dây: - Dòng điện của cuộn thứ cấp: I2 = A,I.d663232= - Dòng điện của cuộn sơ cấp: I1 = m.I2 =4,15 A Công suất của MBA : S = 3.220.4,15 = 2740 W Ta tiến hành chọn máy biến áp với các thông số trên. 2. Tính toán mạch từ MBA Chọn mạch từ 3 trụ tiết diện mỗi trụ được tính theo công thức: fcSKQba××= Trong đó : k: Hệ số kinh nghiệm (thường lấy K=5,8÷6,4).Với MBA khô lấy K=6.

Tài liệu liên quan

Giới thiệu chung về nấm Linh Chi.
- 4
- 782
- 19
Giới thiệu chung về công nghệ mía đường
- 40
- 610
- 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU
- 3
- 572
- 6
Giới thiệu chung về phụ gia thực phẩm
- 7
- 554
- 0
Giới thiệu chung về Tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn - P7
- 8
- 471
- 0
Giới thiệu chung về tài liệu hướng dẫn sản xuất sạch hơn - P8
- 7
- 514
- 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀU
- 30
- 1
- 12
Giới thiệu chung về vi điều khiển
- 21
- 785
- 4
Tài liệu Động cơ đốt trong: Giới thiệu chung về AvtoVAZ doc
- 30
- 761
- 4
Tài liệu PHÂN TÍCH YÊU CẦU VÀ GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ NẠP ẮC QUI TỰ ĐỘNG pptx
- 39
- 664
- 0