Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ MẠCH

CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ MẠCH

Tải bản đầy đủ - 0trang

Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

thống, hệ số công suất thấp làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Ngoài ra việc

chọn các thiết bị khác cũng phải phản ánh được chế độ làm việc và đảm bảo các kỹ

năng kinh tế và kỹ thuật, tận dụng hết khả năng làm việc của các thiết bị.

4.2 Tính chọn mạch động lực:

Các thông số của động cơ điện 1 chiều như sau:

Uđm = 220 (V); Pđm = 0,27 (kW); I=1,2(A)

f= 50 (Hz); 2p= 4; n1 = 2000(v/p)

 Các thông số còn lại của động cơ:

- Dòng điện phần ứng định mức động cơ: Iưđm = 1,2(A)

η = 0,76

- Hiệu suất : đm



Điện trở mạch phần ứng động cơ:

U đm

Rư = 0,5.(1- η đm ). I đm = 0,5.(1- 0,75).220÷1,2=22(Ω).

- Điện cảm mạch phần ứng động cơ:



Lư=



γ.



60.U đm

2π . p.nđm .I đm = 0,1(H)



Trong đó: γ = 0,25 là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù



4.2.1 Tính tốn chọn van động lực

a. Tính chọn thyristor

Tính chọn Thyristor dựa và các yếu tố dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện tản

nhiệt, điện áp làm việc. Các thông số của van được tính như dưới đây:

= (1+Cosα)

=198,2(V) với α=

Dòng qua tải

Id =



U d − Ed

Rd



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

(với =0V)



Id =



U d − Ed 220 − 0

=

= 10( A)

Rd

22



Dòng trung bình qua van:



I TBT = I TBD



1

=





π



∫I



d



dθ =



0



Id

2



Dòng định mức:

I đm =



Pđm 270

=

= 1,23( A)

U đm 220



Dòng làm việc:



I lv = kkđ .I đm k kđ ≥ 1,6

I lv = 1,6.1,23 = 1,968( A)



kkđ : Hệ số dòng khởi động .



I chon = k I .I lv k I ≥ 2,5

Dòng chọn van:



I chon = 2,5.1,968 = 4,92( A)



kI : Hệ số dòng dự trữ

Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu là:

GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

U ng max T = U ngmãxD = 2U 2 = 2 .220 = 311,13(V )



Ud

2 2

Ungmax= Knvan. U2= Knvan. π =



220

2 2

2 . π = 345,6 (V)



Điện áp chọn van:



U chon = U ng max .ku = 311,13.1,7 = 528,9( A)

ku =1,7 : Hệ số dự trữ điện áp.

Trong đó:

Ud: điện áp tải

U2: điện áp thứ cấp máy biến áp

Chọn Thyristor loại BT151-650R có các thơng số như sau :

Ung max= 650V ; Iđm= 7,5A ; Ug = 1,5V : Ig max = 15mA

Tx= 100µs ; Sx = 0,1

Ton = 2ms ; Toff = 70ms.

b. Tính chọn diode công suất



Tương tự như thông số của Thyristor

Uchọn=Ungc max.ku=311,13.1,7=528,9(V)

Ichọn=kI.Klv=2,5.1,968=4,92(A)

Chọn diode công suất 1N5406 :

Chịu Ungcmax =600v, URMS=400V, Imax=10A

4.2.2 Bảo vệ quá nhiệt cho van



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên vanc ó sụt điện áp do đó có tổnt thất

cơng suất ∆P . Tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác các van bán

dẫn chỉ được làm việc dưới nhiệt độ cho phép T cp nào đó. Nếu quá nhiệt độ cho phép

thì các van sẽ bị phá hỏng. Để van bán dẫn làm việc an tồn khơng bị chọc thủng vì

nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý.



- Tổn hao công suất trên mỗi Thyristor là:

∆P = ∆Uv.Ilv = 0,7. 1,40= 0,98(W)



Diện tích bề mặt tỏa nhiệt là:



Sm =



∆P

K m .τ



Trong đó:

∆P : là tổn hao công suất trên van



τ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường.

Chọn nhiệt độ môi trường Tmt= 400C. Nhiệt độ làm việc cho phép T cp= 1250C,

chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt tỏa nhiệt Tlv= 800C.

Vậy: τ = Tlv - Tmt = 125 - 40 = 850C

Km hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. chọn Km= 8 (W/m2 oC)

−3



Sm = 2,72. 10 (m2)

4.2.3 Chọn cầu chì

Dùng cầu chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu,

dòng điện định mức của dây chảy nhóm 2CC là:

I2CC = 1,1.Id = 1,1.1,23 = 1,353 (A)

⇒ Chọn cầu chảy nhóm 2CC loại 2 (A)



4.2.4 Thiết kế cuộn kháng san bằng LD:

Cuộn kháng lọc LD được mắc nối tiếp vào mạch phần ứng động cơ làm giảm

dòng điện gián đoạn, làm giảm xung dòng điện 1 chiều đồng thời cải thiện dòng điện

GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

chuyển mạch của động cơ điện 1 chiều.

Với Uđm= 220 (V); Id= Iđm= 1,2(A); f= 50 (Hz)

Giá trị mong muốn của điện cảm lọc được tính theo cơng thức sau:

Ru

L= mđm . W1 .



(k



2

sb



− 1)



Trong đó: Rư là tổng trở của mạch phần ứng ; Rư=22(Ω)

mđm= 2: số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ đối với sơ đồ cầu

chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn.

W1= 2 π f1: tần số góc của điện áp xoay chiều



ksb=



k đmv 0,667

k đmr = 0,07 = 9,5



Trong đó:

kđmv= 0,667: hệ số đập mạch vào

kđmr= 0,07: hệ số đập mạch ra.

Suy ra: L= 0,33 (H)

4.3 Tính tốn mạch điều khiển:

 Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Thyristor:



• Điện áp điều khiển: Uđk= Ug= 1,5(V)

• Dòng điện điều khiển: Iđk= 15 (mA)

• Độ rộng xung iu khin tx= 100 ( àA )

Mc sụt biên độ xung: Sx= 0,1

• Độ mất đối xứng cho phép: ∆α = 40

• Điện áp nguồn ni mạch điều khiển: Unguồn= 15 (V)



4.3.1 Tính tốn các phần tử mạch điều khiển

- Xung răng cưa:



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

Ta có f = 50Hz => T = 1/f = 20ms

=>1 chu kì xung răng cưa : T1 = 10ms.

Sườn lên : 9.5 ms

Sườn xuống : 0.5ms

Chọn tụ răng cưa:

C10 có giá trị : 500pF - 1 µ F



Thời điểm phát xung:



tTr =



V11 .R9 .C10

Vref .K

Vref .K



Dòng nạp tụ:



I10 =



R9

Vref .K .t



Điện áp trên tụ:



V10 = R9 .C10



TCA 785 do hãng SIEMEN chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh

lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều.

Có thể điều chỉnh góc α từ 00 đến 1800 điện. Thơng số chủ yếu của TCA là:

-



Điện áp nguồn ni:

Dòng điện tiêu thụ:

Điện áp ra:

Điện áp răng cưa:



US= 15V

IS= 10mA

I= 50mA

URC max= (US- 2) V



Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9= (20 ÷ 500) kΩ

Điện áp điều khiển:



U11 = - 0,5 ÷ (US – 2) V



Dòng điện đồng bộ:



IS = 200 ( µ A)



Tụ điện:



C10 = 0,5 ( µ F)



Tần số xung ra:



f = (10 ÷ 500) Hz



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

Chọn giá trị ngồi thực tế:



C10=0,1(µF); C12 = 4,7nF ; R9 = 33kΩ.



Biến trở điều chỉnh xung răng cưa: VR1= 10kΩ.

Biến trở điều chỉnh chân 11(điện áp điều khiển):VR2 = 10kΩ.

Khâu đồng pha chọn R8 = 1MΩ.

4.3.2 Tính chọn khuếch đại cách ly.



Hình 4.3.2.Sơ đồ, câú tạo của cách ly quang



Chọn loại MOC 3020

Yêu cầu: đối với MOC 3020



- Input diode:

 Dòng điện vào (DC) là 50(mA)

 Năng lượng tổn hao ở 250 là : 100mW



- Output (max)

 Điện áp vào điều khiển : 250V

 Dòng vào điều khiển : 1,5A

 Dòng ra điều khiển (50Hz ≤ f ≤ 60Hz)



T = 250: I = 100mA

T = 700: I = 50mA Igt U

GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

 Tổn hao năng lượng (TA=250C): 300mW



Điện áp ra của TCA là Umax=Vcc=15V. Sụt áp tại diode lúc này điện áp còn

lại là:U=Vcc - 0.7= 15-(0.7*2)=13,6( V).

MOC3020 có dòng vào chân 1 là Igt=50mA, lúc này ta có điện trở cần trong

mạch là:

13,6



-3

Rin= = 50.10

=272 ( Ω ).



=> Chọn trở là R8=R9=220 Ω

Điện áp sụt tại đầu ra của MOC là Us=3V và dòng điện vào để điều khiển

BT151 dẫn là Igt=15mA, nên ta có:

U V - Us

220 - 3

-3

Igt

Rout=

= 15 *10 =14,466(k Ω ).



=> Chọn trở là R7=R11=10(k Ω ).

4.4 Chọn và tính tốn mạch nguồn.

u cầu : Điện áp một chiều ổn định, đáp ứng yêu cầu về dòng điện và điện áp

của mạch điều khiển.

Do yêu cầu điện áp nguồn nuôi của TCA785 là 15 (V), sử dụng IC 7815 ổn áp.



Hình 4.4.1. Mạch nguồn

GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

 Chọn máy biến áp:



Với chỉ tiêu đầu Ura =15V, và đặc tính kĩ thuật của IC 7815 thì điện áp vào IC

cần thỏa mãn từ +5V--> +24V.

Với điện áp lưới U=220V.

Chọn biến áp : 220VAC/15VAC

 Chọn chỉnh lưu: U1v=220V, điện áp đặt ngược nên diode chỉnh lưu



n1

n2



Ungmax=U2 2 = U1max



1

15



=220 2



= 20,5 V



Dòng điện qua diode: có I2=1(A)

Id =



I2

= 0.5( A)

2



Tần số của biến áp ra bộ chỉnh lưu :f= 100Hz

- Chọn loại diode: 1N4007

- Ổn áp chọn: IC 7815 để có điện áp ra Ura=15(V)

- Chọn tụ lọc: do điện áp lớn nhất là 20,5(V) nên chọn tụ lọc có điện áp



Umax= 25(V) hoặc cao hơn.

Chọn độ gợn sóng sau khối chỉnh lưu là K=5%= 0.05

1

Chu kỳ: T= f =0.01 s

T

Khi đó: CL= 3RK =0,0013F



Ta chọn tụ lọc C3 : 2200µF / 25V

Sử dụng một tụ khơng phân cực C4 mắc song song .(C4=0,1µF)

 Hiển thị: mắc led nối tiếp với R6 để báo hiệu mạch điều khiển có nguồn.



Với R6=1,2kΩ



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử

4.5 Thiết kế mạch

 Sơ đồ nguyên lý:



 Sơ đồ board



GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Trường ĐHSPKT Hưng Yên

Khoa Điện - Điện tử







Nguyên lí hoạt động của mạch là:

- IC TCA 785 (có tích hợp các khâu dồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung

,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151

( T1 và T2).

- Chân 11 của TCA là chân nhận điện đáp điều khiển ( từ 0 đến 11V) để thay

dổi góc kích mở của Thyristor từ 0 đến 180 độ.

- Mạch lực ta dùng mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển.

Giả sử ta đạt một điện áp diều khiển có thể thay đổi từ 0 đến 15V vào

chân 11 của IC TCA785, ở chân 14 và 15 của IC TCA785 sẽ xuất ra một

chuỗi xung có thể thay đổi góc mở từ 0 đến 180 độ.

- Nguyên lí hoạt động của mạch lực:

 Giả sử ở một bán kì ta có điện áp + đặt vào X2-1, điện áp âm là ở X2-2.



Lúc này ở mạch điều khiển sẽ tạo ra một xung (với góc anpha tuỳ vào điện

GVHD: Th. Đỗ Công Thắng



Trang



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG IV: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ MẠCH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×