Thiết Kế Mạch Chỉnh Lưu Hình Tia 3 Pha Có điều Khiển - Tài Liệu Text

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (29 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Điện - Điện tử

Thiết kế mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (626.94 KB, 29 trang )

Mục lục1Lời mở đầuViệt Nam là một quốc gia đang trong thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóamạnh mẽ để phát triển. Để đáp ứng cho chu trình đó, không thể không phát triểncác thiết bị điện, điện tử phục vụ cho hầu hết các ngành công nghiệp. Hiểu đượccơ chế hoạt động và cách vận hành, sửa chữa thiết bị là đòi hỏi tối thiểu với mọikỹ sư điện.Điện – điện tử là một chuyên ngành phức tạp, bao gồm rất nhiều vấn đề,quy tắc nghiêm ngặt cần nhớ và tuân theo. Nếu không khả năng làm hư hỏngthiệt bị, thậm chí thiệt hại về con người là rất cao.Chỉnh lưu là vấn đề cơ bản củacác hệ thống điện tự động. Chính vì lý do này em đã chọn đề tài: “ Thiết kếmạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển” để cùng mọi người hiểu rõ hơn vềchỉnh lưu nói chung, và mạch chỉnh lưu hình tia nói riêng.Nội dung của tài liệu gồm 3 chương:-Chương 1: Khái quát các vấn đề về chỉnh lưuChương 2: Tính toán chọn van mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiểnChương 3: Mô phỏng mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển2CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CÁC VẤN ĐỀ CHUNG VỀCHỈNH LƯU1.1. Các vấn đề cơ bản về chỉnh lưu1.1.1. Cấu trúc mạch chỉnh lưuChỉnh lưu là một thiết bị điện tử công suất được sử dụng để biến đổi nănglượng dòng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều. Ta có sơ đồ cấutrúc thường gặp:Hình 1.1. Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưuChức năng của các khối:Khối biến áp: dùng để điều chỉnh điện áp từ lưới thành điệnáp phù hợp cấp cho tải. Và biến đổi số pha của lười nguồi sang số phatheo yêu cầu của mạch van. Đồng thời còn có chức năng bảo vệ tải khi cóbất kì sự thay đổi ở lưới cũng không ảnh hưởng đến tải.b)Mạch van là các van bán dẫn được mắc với nhau theo cáchnào đó để có thể tiến hành quá trình chỉnh lưu.c)Lọc san phẳng nhằm đảm bảo điện áp hay dòng điện mộtchiều cấp ra tải là bằng phẳng theo yêu cầu.d)Mạch điều khiển (MĐK) . Khi mạch van sử dụng van điềukhiển được sẽ có mạch này để điều khiển van dẫn dòng nhằm khống chếnăng lượng ra tải.e)Khâu hỗ trợ (KHT) gồm các mạch theo dõi và đảm bảo mạchchỉnh lưu hoạt động bình thường. Thường là các thiết bị phản hồi giúpngười vận hành biết mạch chỉnh lưu đang hoạt động thế nào để điềuchỉnh.a)1.1.2. Phân loạiChỉnh lưu được phân loại theo một số cách sau:1. Theo số pha nguồn cấp cho mạch van: 1 pha , 2 pha , 3 pha, 6 pha , v.v.2. Theo loại van bán dẫn:3• Mạch toàn điôt là chỉnh lưu không điều khiển.• Mạch toàn tiristo là chỉnh lưu có điều khiển.• Mạch gồm cả điôt và tiristo là chỉnh lưu bán điều khiển.3. Phân loại theo sơ đồ mắc van:• Sơ đồ hình tia : thì số van bằng số pha nguồn cấp• Sơ đồ hình cầu: thì số van bằng 2 lần số pha nguồn cấp1.1.3. Các tham số cơ bản của mạch chỉnh lưu.1. Về phía tải.– giá trị trung bình của điện áp nhận được ngay sau mạch van chỉnh lưu:1.1.1– giá trị trung bình của dòng điện từ mạch van cấp ra:1.1.2– là công suất một chiều mà tải nhận được từ mạch chỉnh lưu.2. Về phía van.- là giá trị trung bình của dòng điện chảy qua 1 van của mạch van.– điện áp ngược cực đại mà van phải chịu được khi làm việc.Đây là 2 tham số giúp ta chọn van cho mạch van3. Về phía nguồn.Xét về máy biến ápTa có công suất biểu kiến của biến áp:1.1.3Trong đó:Các giá trị tính theo giá trị hiệu dụng.Ta còn 1 tham số đánh giá sự bằng phẳng của điện áp 1 chiều nhận được,gọi là hệ số đập mạch :1.1.4Trong đó:4là biên độ sóng hài bậc 1 theo khai triển Fourier của điện áp chỉnh lưu vàlà thành phần cơ bản cũng theo khai triển này , cũng chính là giá trị trung bìnhcủa điện áp chỉnh lưu, .Hiệu suất của bộ chỉnh lưu :- công suất nhận được phía 1 chiều, côngsuất tiêu thụ lấy từ nguồn xoay chiều.1.1.4. Luật dẫn của vana)Nhóm van đấu catot chung:Van có khả năng dẫn là van có thế a nốt là dương nhất trong số cac van cócatot chung và chỉ dẫn khi thế a nốt dương hơn thế ở catot chung.b)Nhóm van đấu a nốt chung:Van có khả năng dẫn là van có thế ở catot là âm nhất trong số các van có anốt chung và chỉ dẫn khi thế ở catot âm hơn thế ở a nốt chung1.2. Các mạch chỉnh lưuTải thực hiện là tải RL và coi nguồn có thành phần điện cảm . Khi có thànhphần điện cảm L thì dạng dòng điện sẽ khác với điện áp ra do tính chất của điệncảm L chống lại sự biến thiên của nguồn sinh ra nó. Nên dòng điện I sẽ biếnthiên chậm pha hơn so với điện áp nguồn 1 góc:1.1.5Sụt áp do điện cảm của nguồn xoay chiều :1.1.6– dòng điện qua tải– thành phần điện cảm của nguồn xoay chiềum – số pha nguồn cấp cho mạch van.Góc trùng dẫn γ (tại đó thì có hiên tượng cả 2 van cùng dẫn):1.1.7m – số pha– giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cung cấp1.2.1. Tia 2 pha1. Sơ đồ mạch van:5Hình 1.2.1 Sơ đồ mạch van tia 2 pha tải RL2. Biểu thức điện áp nguồn:3. Đồ thị:Hình 1.2.2 Đồ thị điện áp nguồn, sau chỉnh lưu và dòng điện sau chỉnh lưuTheo sơ đồ mạch van và đồ thị ta có:Trong khảng từ α÷γ: thì T1 được phát xung dẫn với điện áp , T2 đang dẫnvới điện áp => xảy ra hiện tượng trùng dẫn.Trong khoảng từ γ÷π: T1 dẫn với điện áp6Trong khoảng từ π÷(π+α): T2 được phát xung dẫn với điện áp, T1 đangdẫn với điện áp => xảy ra hiện tượng trùng dẫn.Trong khảng từ (π+α+γ)÷2π: T2 dẫn với điện ápa.Chế độ dòng liên tụcĐiện áp sau chỉnh lưu được tính theo biểu thức:Với (là giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cấp cho mạch van)Tuy nhiên do có sụt áp do điện cảm , ta có:VớiGóc trùng dẫn γ:Vậy:1.1.8Quy luật dòng diện:1.1.9Dòng trung bình qua tải:1.1.10b.Chế độ dòng gián đoạnĐiện áp sau chỉnh lưu :1.1.12Với λ được tính theo biểu thức:1.1.13Với:Quy luật dòng điện trong khoảng 1 van dẫn:1.1.14Dòng trung bình qua van:c.Chế độ dòng giới hạn:7Là chế độ mà dòng điện qua 1 van vừa giảm về 0 thì van tiếp được phátxung mở van. Các biểu thức tính giống như biểu thức .Từ đó ta có góc điềukhiển giới hạn:1.1.15Nếu α> ta có chế độ dòng gián đoạnNếu α< ta có chế độ dòng liên tụcĐiện cảm giới hạn:ứng với 1 tải và góc điều khiển xác địnhGiá trị điện áp ngược cực đại:1.1.16Dòng trung bình qua van1.1.171.2.2. Cầu 1 pha1. Sơ đồ mạch van:Hình 1.2.3 Sơ đồ mạch van cầu 1 pha tải RL2. Biểu thức điện áp nguồn:3. Đồ thị:8Hình 1.2.4 đồ thị điện áp nguồn và sau chỉnh lưu, dòng điện sau chỉnh lưuVề quy luật điều chỉnh ta có:Trong khảng từ α÷γ: thì T1,T2 được phát xung dẫn với điện áp(+ , T3,T4đang dẫn với điện áp => xảy ra hiện tượng trùng dẫn.Trong khoảng từ γ÷π: T1,T2 dẫn với điện áp (+Trong khoảng từ π÷(π+α): T3,T4 được phát xung dẫn với điện áp , T1,T2đang dẫn với điện áp (+ => xảy ra hiện tượng trùng dẫn.Trong khảng từ (π+α+γ)÷2π: T3,T4 dẫn với điện ápCác biểu thức tính cũng tương tự như mạch chỉnh lưu hình tia 2 pha ta có:a.Chế độ dòng liên tụcĐiện áp sau chỉnh lưu được tính theo biểu thức:Với (là giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn cấp cho mạch van)Tuy nhiên do có sụt áp do điện cảm , ta có:VớiGóc trùng dẫn γ :91.1.18Vậy:1.1.19Quy luật dòng diện:1.1.20Dòng trung bình qua tải:1.1.21b.Chế độ dòng gián đoạnĐiện áp sau chỉnh lưu:1.1.22Với λ được tính theo biểu thức:1.1.23Với:Quy luật dòng điện tron khoảng 1 van dẫn:1.1.24Dòng trung bình qua vanc.Chế độ dòng giới hạn:Là chế độ mà dòng điện qua 1 van vừa giảm về 0 thì van tiếp được phátxung mở van. Từ đó ta có góc điều khiển giới hạn:1.1.25Nếu α> ta có chế độ dòng gián đoạnNếu α< ta có chế độ dòng liên tụcĐiện cảm giới hạn:ứng với 1 tải và góc điều khiển xác địnhGiá trị điện áp ngược cực đại:1.1.26Dòng trung bình qua van1.1.271.2.3. Tia 3 pha1. Sơ đồ mạch van:10Hình 1.2.5 Sơ đồ mạch van tia 3 pha tải RL2. Biểu thức điện áp nguồn:Mạch này bắt buộc phải sử dung biến áp để có điểm trung tính đưa ra tải.Điểm tính góc điều khiển không còn là điểm 0 của điện áp nguồn mà chậm phahơn 30° điện tương tự điểm giao nhau giữa các điển áp pha nguồn theo chiềudương. Xung điều khiển các van lệch nhau 120° điện.3. Đồ thị:11Hình 1.2.6 đồ thị điện áp nguồn và sau chỉnh lưu, dòng điện sau chỉnh lưuGóc điều khiển giới hạn:1.2.1Với :;Ở đấy ta phụ thuộc vào góc điều khiển giới hạn để biết quy luật dẫn củamạch.Nếu α < ta có chế độ dòng liên tục. Nghĩa là khi dòng qua van này chưa về0 thì van được phát xung dẫn ngay. Có ảnh hưởng của điện cảm phía nguồnxoay chiều nên xảy ra hiện tượng trung dẫn trong khoảng γ.Nếu α > ta có chế độ dòng gián đoạn. Nghĩa là dòng có những đoạn bằngkhông. Điện áp cũng có những khoảng gián đoạn nên không có trung dẫnNếu α = ta có chế độ dòng giới hạn. Nghĩa là khi dòng quan van này vừavề 0 thì van kia được phát xung dẫn ngay. Có ảnh hưởng của điện cảm phíanguồn xoay chiều nên xảy ra hiện tượng trung dẫn trong khoảng γ.Giá trị trung bình :1.2.212Trong đó:: sụt áp trên tải (nếu có)Dòng trung bình qua tảiDòng trung bình qua van:Điện áp ngược max:1.2.3Góc trùng dẫn :1.2.41.2.4. Cầu 3 pha1. Sơ đồ mạch van:Hình 1.2.7 Sơ đồ mạch van cầu 3 pha tải RL2. Biểu thức điện áp nguồn:Mạch này không cần sử dụng biến áp mà có thể đấu trục tiếp vào lưới điện3 pha. Điểm mốc để tính góc điều khiển là điểm giao nhau của các điện áp phanguồn khi chúng ở nửa chu kỳ dương và nửa chu kỳ âm.3. Đồ thị:13Hình 1.2.8 đồ thị điện áp nguồn và sau chỉnh lưu, dòng điện sau chỉnh lưuCó thể coi quy luật dẫn của mạch chỉnh lưu cầu giống với chỉnh lưu hìnhtia 3 pha chỉ khác lúc này ta có 2 mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha dẫn cho mỗi nửachu kỳ của điện áp nguồn. Sụt áp gấp đôi so mới chỉnh lưu hình tia do có 2 vancùng tham gia dẫn dòng ra tải.Góc điểu khiển giới hạn:1.2.5Với :;Giá trị trung bình :1.2.6Trong đó:: sụt áp trên tảiDòng trung bình qua tảiDòng trung bình qua van:Điện áp ngược max:1.2.714Góc trùng dẫn:1.2.81.2.5. Chỉnh lưu bán điều khiểna)Cầu 1 pha:1. chỉnh lưu cầu bán điều khiển với tiristo mắc catot chungHình 1.2.9 sơ đồ mạch van bán điều khiển với tiristo mắc catot chung, tảiRL15Hình 1.2.10 đồ thị dòng điện và điện ápBiểu thức điện áp nguồn:Theo sơ đồ mạch van ta thấy mở khi bắt đầu âm, mở khi bắt đầu dương.Ta có quá trình dẫn van như sau:• Trong khoảng α ÷ π : dẫn• Trong khoảng π + (π+α) : dẫn, ở π là điểm mở tự nhiên của làmkhóa ngay => bị ngắn mạch tải.• Trong khoảng π+α ÷ 2π: dẫn, dẫn thì khóa ngay.• Trong khoảng 2π ÷ 2π+α: dẫn, dẫn thì làm cho khóa ngay =>ngắn mạch tảiNhư vậy thì dòng vẫn liên tục, dòng bị đứt đoạn do dòng tải chảy quẩnqua 2 van thẳng hàng, không về nguồn => có lợi về mặt năng lượng vì nănglượng không bị trả về nguồn.Dạng điện áp giống chỉnh lưu chỉnh lưu điều khiển với tải thuần trở:161.2.9Dòng trung bình qua tải:1.2.10Do mỗi van đều dẫn trong 1 khoảng π, do đó dòng trung bình qua van1.2.112. Chỉnh lưu bán điều khiển mắc tiriso thẳng hàngHình 1.2.11 sơ đồ mạch van bán điều khiển mắc tiriso thẳng hàng tải RLHình 1.2.12 đồ thị dòng điện và điện áp17Theo sơ đồ mạch van ta thấy mở khi bắt đầu âm, mở khi bắt đầu dương.Tuy nhiên dẫn thì khóa và ngược lại, dẫn thì khóa và ngược lại. Ta có quy luậtdẫn van như sau:• Trong khoảng α ÷ π : dẫn• Trong khoảng π + (π+α) : dẫn, ở π là điểm mở tự nhiên của làmkhóa ngay, chưa mở nên chưa khóa => bị ngắn mạch tải.• Trong khoảng π+α ÷ 2π: dẫn, dẫn thì khóa ngay.• Trong khoảng 2π ÷ 2π+α: dẫn, dẫn thì làm cho khóa ngay, chưamở nên chưa khóa => ngắn mạch tải.Ta vẫn có những đoạn nên ta có biểu thức giống như trên:1.2.12Dòng trung bình qua tải:1.2.13Tuy nhiên van dẫn không đều nhau ta có:Tirsistor dẫn trong khoảng (π - α)Điot dẫn trong khoảng (π + α)Do đó ta có dòng trung bình qua van:1.2.141.2.15b)Cầu 3 pha:1. Sơ đồ mạch van:18Hình 1.2.13 sơ đồ mạch van bán điều khiển cầu 3 phaHình 1.2.14 đồ thị điện áp và dòng điện2. Biểu thức điện áp nguồn:19Khi làm việc các điot chuyển mạch tự nhiên còn tirsistor chuyển mạch tạigóc điều khiển α. Khi α < 60°, điện áp luôn lớn hơn 0. Nhưng khi α > 60° sẽxuất hiện các giai đoạn hai van mắc thẳng hàng dẫn đồng thời:: dẫn: dẫn: dẫnDo vậy trong các đoạn này điện áp , dòng qua tải chảy quẩn qua 2 vanthẳng hàng, không về nguồn => có lợi về mặt năng lượng vì năng lượng khôngbị trả về nguồn.Quy luật điện áp có thể suy ra từ lý luận mạch cầu tương đương với 2mạch chỉnh lưu hình tia nối tiếp:Chỉnh lưu hình tia 3 pha điều khiển:Chỉnh lưu hình tia 3 pha không điều khiển:Vậy=1.2.16Vì chỉnh lưu cầu có vậy biến đổi biểu thức trên ta có:1.2.1720CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN CHỌN LỰA MẠCH VANTính toán thông số cơ bản và tính chọn van mạch lựcYêu cầu: thiết kế bộ chỉnh lưu hình tia ba pha tải RL, với U d=110VDC,Pd=7,5kW.2.1. Tính toán thông số cơ bảna) dòng điện tảicó công thức :b) giá trị điện trở Rc) góc điều khiển thyristorđiện áp công nghiệp thường rơi vào khoảng 220/380V, tần số lưới 5060Hz. Theo yêu cầu thiết kế ta có:Với ( U2 là giá trị hiệu dụng của điện áp nguồn )- Nếu điện áp nguồn U2 = 380V:- Nếu điện áp nguồn 3 pha U2 = 220V:d) Điện áp ngược trên van:2.2. Tính chọn van mạch lựca) Dòng điện lớn nhất chảy qua van:21Theo yêu cầu thiết kế, dòng điện trung bình qua van:Vậy dong qua van sẽ được tính theo biểu thức:KIv : hệ số dự trữ về dòng điện cho van, ở đây ta chọn KIv = 2b) Điện áp đặt lên vanTa có điện áp lớn nhất đặt lên van theo sơ đồ tia 3 pha:KUv : hệ số dự trữ về điện áp cho van, ở đây ta chọn KUv = 2- Nếu điện áp lưới xoay chiều là 220 ÷ 240 V:- Nếu điện áp lưới xoay chiều là 380 ÷ 440 V:2.3. Van được chọn cho mạch lực22CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH CHỈNH LƯU TIA 3 PHA CÓĐIỀU KHIỂN3.1. Mô phỏng233.2. Mạch lực3.3. Khối hiển thị2425

Tài liệu liên quan

Thiết kế và thi công mạch kích Thyristor chỉnh lưu hình tia 1 pha
- 19
- 2
- 9
thiết kế mạch chỉnh lưu cầu 3 pha động cơ một chiều
- 66
- 4
- 19
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 2 pot
- 6
- 797
- 3
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 3 pot
- 6
- 768
- 7
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 4 pptx
- 5
- 580
- 4
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 5 pptx
- 6
- 596
- 2
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 7 pptx
- 5
- 508
- 1
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 8 potx
- 8
- 469
- 1
Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động cơ điện một chiều, chương 1 pot
- 6
- 440
- 1
Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba pha điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập
- 47
- 2
- 3