Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
I. Thiết kế mạch động lực

I. Thiết kế mạch động lực

Tải bản đầy đủ - 0trang

§å ¸n tèt nghiƯp



- Các Thysistor T1, T2, T3 dùng để biến điện áp xoay chiều 3 pha bên thứ

cấp máy biến áp BA là Ua, Ub, Uc thành điện áp 1 chiều trên tải Ud.

- M là động cơ 1 chiều kích từ động lập

- CKT là kích từ cho động cơ.

- CK là cuộn kháng san bằng

- iA, iB, iC là dòng cáp pha cuộn dây sơ cấp của BA

- ia, ib, ic là dòng cáp pha cuộn dây thứ cấp của BA

- iT1, iT2, iT3 là dòng các van chỉnh lưu.

- id là dòng điện chỉnh lưu

* Nguyên lý làm việc

ở đây ta chỉ xét một trường hợp là khi giả thiết L d = ∞ , cho sơ đồ làm việc

bằng một góc điều khiển α và cũng giả thiết là sơ đồ đã làm việc xác lập trước

thời điểm bắt đầu xét ωt =0

Giả thiết trước thời điểm ω t=ν 1 = α

ω t=ν 1 = α thì trong sơ đồ van T 3 đang dẫn dòng, các van khác ở trạng thái khố,



khi đó trên van T1 sẽ có điện áp thuận.

Tại ω t=ν 1 = α thì T1 có tín hiệu điều khiển, T 1 có đủ hai tín hiệu để mở

nên T1 mở và UT1 giảm về bằng 0.

Do UT1 = 0 nên Ud = Ua

iT1 = id = Id; iT2 = 0; iT3 = 0

UT1 = 0, UT2 = UK - Ua = Uba ; UT3 = Uc - Ua = Uca.



5

6



Đến ω t= π thì Ua = Ub, đây là thời điểm mở tự nhiên đối với T 2, nhưng

vì chưa có tín hiệu điều khiển, do Ua vẫn dương kết hợp với tác dụng cùng chiều

của sức điện động tự cảm trong Ld mà T1 vẫn tiếp tục dẫn dòng.

Đến ω t= π thì Ua = 0 và sau đó chuyển sang âm nhưng T 2 còn chưa mở

nên T1 tiếp tục dẫn dòng nhờ sức điện động tự cm ca Ld (vi



> 300)



27



Đồ án tốt nghiệp



Ti t=ν 2 = 5 π /6 + α thì T2 có tín hiệu điều khiển và do đang có điện áp

thuận nên T2 mở, T2 mở thì UT2 giảm về bằng 0 nên Ud = Ub và UT1 = Uab mà tại

ν 2 thì Uab < 0 tức là T 1 bị đặt điện áp ngược nên khoá lại. Do vậy, từ ν 2 chỉ có T2



dẫn dòng.

Ud = Ub.

IT1 = 0; iT2 = id = Id; iT3 = 0.

UT1 = Uab; UT2 = 0; UT3 = Ucb.

T2 dẫn dòng từ ω t=ν 2 đến ω t=ν 3 .

Tại ω t=ν 3 thì T3 dẫn dòng.

Ud = Uc.

IT1 = 0; iT2 = 0; id = Id; iT3 = id = Id.

UT1 = Uab; UT2 = Ubc; UT3 = 0.

Tại



ω t= γ4



, T1 lại có tín hiệu điều khiển, T1 lại mở và sơ đồ lặp lại trạng



thái làm việc giống như ω t=ν 1

Trong mạch tải có dòng điện id thực tế là dòng điện liên tục; Id = id; góc

mở α được tính từ giao điểm của 2 điện áp pha (phần giá trị dương)

* Giá trị trung bình của điện áp tải là:

Ud = Ud0cosα = 3 6 U 2 cosα





* Các biểu thức tính tốn khác.

ITTB =



Id I = Id

T

3 ; UT thmax = UT thumax =

3 ;



6



U2



Dòng điện hiệu dụng của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp:

I2 = IT =



Id

Id

; I1 = K . 3

3

ba



Công suất tính tốn của máy biến áp:

S1 = 3U1I1 = 2 .



U d Id

3 3

28



Đồ án tốt nghiệp



S2 = 3U2I2 = 2 π .

Stt BA =



Ud Id

3 2



S1 + S 2 π

=

6 ( 3 + 2 )U d .I d

2

3



Số lần đập mạch n = 3

Sụt áp trên van dẫn ∆U γ =



3 X a .I d





* Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu:

Hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.

Chỉnh lưu cầu 3 pha gồm 6 Thysistor chia làm nhóm:

- Nhóm Katot chung: T1, T3, T5

- Nhóm Anot chung: T2, T4, T6

T1



T3



T5



ba



m



T4



T6



T2



ckt



ck



H.2.7: Sơ đồ nguyên lý cầu 3 pha

Điện áp các pha thứ cấp MBA:

Ua = 2U 2 sin(θ −





)

3



Uc = 2U 2 sin(θ



4

)

3



(+) Nguyờn lý lm vic:



29



Đồ án tốt nghiệp



Gi s T5 và T6 đang cho dòng chảy.

UF = Uc.UG = Ub

Khi θ = θ1 =



π

+ α do xung điều khiển mở T1 Thysistor này mở vì Ua > 0.

6



Sự mở của T1 làm cho T3 khoá lại một cách tự nhiên. Vì Ua > Ub lúc này T6 và T1

cho dòng chảy qua.

Điện áp trên tải: Ud = Uab = Ua - Ub

Khi θ = θ1 =





+ α cho xung điều khiển mở T2 , làm cho Thysistor này mở

6



khi T6 dẫn dòng nó đặt Ub lên Anot T2

Khi θ = θ1 thì Ub > Uc. Sự mở của T 2 làm cho T6 khố một cách tự

nhiênvì Ub > Uc. Các xung điều khiển lệch nhau một góc



π

được lần lượt đưa

3



tới cực điều khiển của các Thysistor theo thứ tự T1, T2...T6, T1.

Đã trình bày ở trên, khi điện áp và cơng suất chỉnh lưu như nhau thì sơ đồ

hình tia đơn giản hơn. Sơ đồ hình tia có sụt áp và tổn thất công suất chỉ tiêu thụ

trên một van nên ít hơn hình cầu, tổn thất do trung dẫn (chuyển mạch các van)

cũng ít hơn so với sơ đồ hình cầu. Bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha điện áp ra có giá

trị trung bình lớn hơn, chất lượng điện áp ra tốt hơn so với sơ đồ cầu 3 pha. Sơ

đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha động cơ làm việc tốt hơn, an toàn hơn.

Sơ đồ hình cầu cho ta dạng điện áp và dòng điện chỉnh lưu với độ nhấp

nhô nhỏ hơn. Tuy nhiên, việc điều khiển đóng mở các van trong sơ đồ hình cầu

phức tạp hơn nhiều sơ đồ chỉnh lưu hình tia.

Căn cứ vào các yêu cầu về điện áp và công suất động cơ, ta chọn bộ chỉnh

lưu hình tia 3 pha mắc song song ngược để cung cấp điện áp 1 chiều cho động

cơ truyền động.

b. Lựa chọn phương án o chiu.



30



Đồ án tốt nghiệp



m bo cho ng c điện một chiều có 2 hướng là đảo chiều dòng

kích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.

* Đảo chiều dòng kích từ:

Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ thì

ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu khơng đặt áp đặt vào phần

ứng động cơ vì nếu khơng động cơ có nguy cơ ngắn bị mạch. Ta biết rằng:

Iu =



U u − E U u − kφϖ

=

Ru

Ru



Trong mỗi nhóm khi 1 Thysistor mở thì sẽ khố ngay Thysistor dẫn dòng

trước nó.



Ta sẽ có bảng tóm tắt sau:

Thời điểm



Mở



Khố



θ1 =



T1



T5



T2



T6



T3



T1



T4



T2



T5



T3



T6



T4



π



6



θ2 =



6



θ3 =



6



θ4 =



6



θ5 =



6

11π

θ6 =



6



Giá trị trung bình của điện áp tải là:

Ud =



3 6U u

cosα ;

π



ITB =



Id

3



Số lần đập mạch n = 6.

Sụt áp trên van ∆U γ =



3 X a .I d

π



31



§å ¸n tèt nghiƯp



c. Nhận xét.

Với sự chỉnh lưu hình tia 3 pha và hình cầu như đã trình bày ở trên, khi

điện áp và công suất chỉnh lưu như nhau thì sơ đồ hình tia đơn giản hơn. Sơ đồ

hình tia có sụt áp và tổn thất cơng suất chỉ tiêu thụ trên một van nên ít hơn hình

cầu, tổn thất do trung dẫn (chuyển mạch các van) cũng ít hơn do với sơ đồ hình

cầu. Bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha điện áp ra có giá trị trung bình lớn hơn. chất

lượng điện áp ra tốt hơn so với sơ đồ cầu 3 pha. Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

động cơ làm việc tốt hơn, an tồn hơn.

Sơ đồ hình cầu cho ta dạng điện áp và dòng điện chỉnh lưu với độ nhấp

nhơ nhỏ hơn. Tuy nhiên, việc điều khiển đóng mở các van trong sơ đồ hình cầu

phức tạp hơn nhiều sơ đồ hình tia.

Căn cứ vào các yêu cầu về điện áp và cơng suất động cơ ta chọn bộ chỉnh

lưu hình tia 3 pha mắc song song ngược để cung cấp điện áp 1 chiều cho động

cơ truyền động.

b. Lựa chọn phương án đảo chiều.

Để đảo chiều cho động cơ điện một chiều có hướng là đảo chiều dòng

kích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ.

* Đảo chiều dòng kích từ.

Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ thì

ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu khơng động cơ có nguy cơ

bị ngắn mạch. Ta biết rằng:

Iu =



U u − E U u − kφϖ

=

Ru

Ru



Khi đảo chiều tức là Uư giữa các giá trị dương, E đổi dấu chuyển sang âm

(U - E) chuyển thành một tổng của 2 thành phần cùng dấu nên rất lớn làm cho

dòng kích từ Iư rất lớn. Đồng thời khi φ = 0 (Rư rất nhỏ) thì Iư càng tăng có nguy

cơ phá hỏng động cơ. Như vậy, thì thời gian đảo chiều lớn làm giảm năng suất

của hệ thống. Mặt khác. ở phương pháp này hệ thống có c tớnh c xu.

32



Đồ án tốt nghiệp



b. o chiu in áp đặt vào phần ứng động cơ.

Phương pháp này có thể dùng:

- Cầu tiếp điểm của khối động cơ.

-Dùng 2 bộ biến đổi có đảo dòng bằng 2 sơ đồ chỉnh lưu mắc song song

ngược hoặc dấu chéo.

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việc

thường xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng HQ một chiều làm mòn tiếp

điểm. Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn gây giảm

q trình hãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:

Iư =



− U u − E − (U u + E )

=

Ru

Ru



Dòng điện này có giá trị lớn.

Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến

áp phải có 2 cuộn dây thứ cấp.

Khi dùng 2 BBĐ mắc song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết những

nhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa phương pháp này là phù hợp hơn

cả.

c. Lựa chọn phương án điều khiển 2 bộ chỉnh lưu.

Để điều khiển 2 bộ biến đổi làm việc song song ngược có 2 phương pháp.

- Điều khiển độc lập (điều khiển riêng)

- Điều khiển phối hợp (điều khiển chung)

* Điều khiển độc lập

ở phương pháp này có 2 bộ biến đổi làm việc đọc lập với nhau. Khi phát

cho bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược khơng được phát xung sẽ

khóa lại và ngược lại. Phương pháp này có ưu điểm là khơng phát sinh dòng cân

bằng song nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn. Vì để đảm bảo cho sơ

đồ làm việc an tồn thì u cầu phải có thời gian ngng dũng cho cỏc van ca



33



Đồ án tốt nghiệp



b biến đổi làm việc ở giai đoạn trước phục hồi lại có tính chất điều khiển và

như vậy làm giảm độ tác động nhanh của hệ thống.

Tuy vậy, vẫn có thể tăng tốc độ tác động nhanh của hệ thống bằng cách

giảm thời gian ngừng dòng xuống cực tiểu nhờ mạch kiểm tra tác động nhanh.

* Điều khiển chung.

Trong phương pháp này gồm có:

- Điều khiển phối hợp tuyến tính

- Điều khiển phối hợp phi tuyến.

(+). Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính

ở phương pháp này người ta đồng thời phát xung tới mở cho cả 2 bọ biến

đổi, với quan hệ góc mở: α1 + α 2 = 1800 Khi hệ thống làm việc luôn tồn tại một

BBĐ làm việc ở chế độ chỉnh lưu ( α >900)

Phương pháp này có ưu điểm là đảo chiều nhanh, quan hệ giữa điện áp

trung bình ra và Uđk là đơn trị. Song nhược điểm của nó là làm phát sinh dòng

cân bằng gây tổn thất trong bộ biến đổi dẫn đến phải tăng cơng suất tính tốn

của các phần tử. Tuy nhiên điều này có thể khắc phục bằng cách mắc thêm các

cuộn kháng cân bằng.

(+) Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến.

ở phương pháp này người ta cho 2 BBĐ làm việc với quan hệ góc mở

α1 + α 2 = 1800 + 2θ



Phương pháp này có ưu điểm là giảm dược dòng cân bằng song nhược

điểm của nó là tạo ra một khoảng mà với cùng một góc điều khiển sẽ có 2 giá trị

điện áp ra khác nhau, thời gian ngừng dòng khi đảo chiều lớn làm xấu các chỉ

tiêu chất lượng động khi tải có sức điện động lớn và tải có điện cảm lớn.

* Nhn xột.



34



Đồ án tốt nghiệp



T nhng phõn tớch trờn ta thấy phương pháp điều khiển phối hợp tuyến

tính có thể áp ứng yêu cầu truyền động dịch cực lò HQ nên chọn phương pháp

này là phương pháp điều khiển 2 bộ chỉnh lưu.

2. Sơ đồ mạch động lực.

a. Sơ đồ:

Sơ đồ nguyên lý mạch động lực được trình bày ở hình 2.8

b. Chức năng của các phần tử trong sơ đồ

- AB là Aptomat dùng để đóng các mạch động lực, có tác dụng bảo vệ quá

tải, ngắn mạch.

- BAĐL là máy biến áp động lực, cung cấp điện áp cho bộ biến đổi.

- M là động cơ 1 chiều kích từ độc lập dùng để nâng hạ điện cực lò HQ.

a



c



b



ab

*



*



*



ba ®l

0

*

T1

c



*



*



T4



r



C



m



ck t



T5



T2



n



c



r



r



C



R



R

cb 1



m



T6



T3

C



c



r



cb 2



a

ck



H.2.8: Sơ đồ ngun lý mch ng

lc



35



Đồ án tốt nghiệp



- CK l cun khỏng có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch, tốc độ tăng

dòng qua Anot của các van đồng thời hạn chế sự ảnh hưởng của lưới điện tới hệ

thống.

- CB1, CB2 là các cuộn kháng cân bằng hạn chế dòng cân bằng phát sinh

gây tổn thất trong bộ biến đổi, giảm cơng suất tính tốn cho các cơng trình.

- CKT: Cuộn kích từ cho động cơ.

- T1 ÷ T6 : bộ chỉnh lưu điện áp có đảo chiều gồm 2 bộ chỉnh lưu hình tia 3

pha (T1, T2, T3) và (T4,T5,T6) đấu song song ngược có tác dụng biến điện áp xoay

chiều thành điện áp một chiều điều khiển được và có đảo chiều.

- R-C: Các phần tử bảo vệ cho Thyistor. Do Thysistor rất nhạy với điện áp

quá lớn so với điện áp định mức (quá áp) dễ gây nên phá hỏng Thyistor. Nguyên

nhân của hiện tượng quá áp thì có nhiều loại gồm ngun nhân phát sinh mang

tính ngẫu nhiên ở bên ngoài và các nguyên nhân do quá trình làm việc của bộ

biến đổi gây nên, có thể không lặp lại hoặc lặp lại theo chu kỳ. Một nguyên nhân

khác đáng chú ý là do quá trình chuyển mạch qua các van. Hiện tượng quá áp ta

sử dụng mạch R-C mắc song song với các van.

c. Nguyên lí làm việc của mạch động lực.

Mỗi bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hay nghịch lưu. Bộ

điều khiển phải tạo ra góc điều khiển theo quan hệ: α1 + β1 = π , α2 + β 2 = π ,

α2 + α1 = π , với α1, β1 và α2, β2 là góc mở và góc thơng của 2 bộ biến đổi.

Giả sử cho động cơ quay thuận (α1 <900) thì bộ biến đổi thứ nhất làm

việc ở chế độ chỉnh lưu tạo ra sức điện động là Ed 1 còn bộ biến đổi 2 làm việc ở

chế độ chờ nghịch lưu (α1 > 900) với sức điện động là Ed2.

Giá trị của Ed1 và Ed2 c tớnh:

Ed1 = Ed0 . cos1.



36



Đồ án tốt nghiệp



Ed2 = Ed0 . cosα2.

Ed1/Ed0



Ed2/Ed0



α

-U®k



π

2



+U®k



O



π/2



α1



π



α2

αmin

H.2.9.a: Quan hệ α1 và α2



αmax



H.2.9.b: Đặc tính điều

chỉnh



Để chuẩn bị khởi động cho động cơ cần Ed 1 = Ed2 = 0 tức là α1 = α2 =

Π /2. Quan hệ giữa α1 và α2 và đặc tính điều khiển của bộ biến đổi được biểu

diễn như hình vẽ 2.9:

Giả sử muốn giảm tốc độ động cơ ta giảm nhỏ U đk . Khi đó α1 tăng và α2

= π - α1 giảm đi. Lúc này do quán tính nên sức điện động của động cơ là E sẽ

giảm chậm hơn | E | > | Ed 1|, | E | > | Ed 2|. Bộ biến đổi ứng với Ed 1 khố còn bộ

biến đổi ứng với Ed2 sẽ tham gia vào nghịch lưu. Tốc độ động cơ giảm xuống

đến khi E < Ed1thì động cơ làm việc ổn định ở tốc độ mới. Nếu tiếp tục giảm U đk

= 0 thì α1 + α2 = π /2 ⇒ Ed1 =Ed2 = 0 thì động cơ dừng lại.

Nếu Uđk < 0 thì α1 > π /2 và α2 < π /2. Khi đó bộ biến đổi ứng với Ed 2 làm

việc ở chế độ chỉnh lưu còn bộ biến đổi Ed 1 làm việc ở chế độ nghịch lưu. Động

cơ có chiều quay ngược lại. Sự phối hợp α1 và α2 theo quan hệ α1 và α2 theo

quan hệ α1 + α2 = π được gọi là phối hợp tuyến tính. Nhược điểm của sơ đồ làm

việc đảo chiều theo kiểu phối hợp tuyến tính là có dòng điện cân bằng tưcs thời

do hiệu số các giá trị tức thời giữa điện áp chỉnh lưu và nghịch lưu sinh ra. Dòng

cân bằng chạy từ quẩn trong các bộ biến đổi mà không qua tải . Nó khơng sinh



37



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

I. Thiết kế mạch động lực

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×