Đồ án Điện tử công suất

Luận Văn Đồ án: Điện tử công suất §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 1 1 Ch­¬ng 1 Giíi thiÖu chung vÒ ¾c-quy. ¡c-quy lµ lo¹i b×nh ®iÖn ho¸ häc dïng ®Ó tÝch tr÷ n¨ng l­îng ®iÖn vµ lµm nguån ®iÖn cung cÊp cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh­ ®éng c¬ ®iÖn, nh­ bãng ®Ìn, lµm nguån nu«i cho c¸c linh kiÖn ®iÖn tö.v.v C¸c tÝnh n¨ng c¬ b¶n cña ¨c-quy: .Søc ®iÖn ®éng lín ,Ýt thay ®æi khi phãng n¹p ®iÖn. .Sù tù fãng ®iÖn bÐ nhÊt. .N¨ng l­îng ®iÖn n¹p vµo bao giê còng bÐ h¬n n¨ng l­îng ®iÖn mµ ¨c-quy phãng ra . .§iÖn trë trong cña ¨c-quy nhá .Nã bao gåm ®iÖn trë cña c¸c b¶n cùc ,®iÖn trë dung dÞch ®iÖn f©ncã xÐt ®Ðn sù ng¨n c¸ch cña c¸c tÊm ng¨n gi÷a c¸c b¶n cùc .Th­êng trÞ sè ®iÖn trë trong cña ¨c-quy khi ®· n¹p ®iÖn ®Çy lµ 0.001 ®Õn 0.0015 vµ khi ¨c- quy fãng ®iÖn hoµn toµn lµ 0.02 ®Õn 0.025. Cã hai lo¹i ¨c-quy lµ: ¨c-quy a-xit (hay ¨c-quy ch×) vµ ¨c-quy kÏm (¨c-quy s¾t kÒn hay ¨c-quy cadimi-kÒn) .Trong ®ã ¨c-quy a-xit ®­îc dïng fæ biÕn vµ réng r·i h¬n. 1.CÊu t¹o cña ¨c-quy : C¸c bé fËn chñ yÕu cña ¨c-quy a-xit gåm: -C¸c l¸ cùc d­¬ng lµm b»ng 2PbO ®­îc ghÐp song song víi nhau thµnh mét bé chïm cùc d­¬ng. -C¸c l¸ cùc ©m lµm b»ng Pb ®­îc ghÐp song song víi nhau thµnh mét bé chïm cùc ©m. Bé chïm cùc ©m vµ chïm cùc d­¬ng ®Æt xen kÏ nhau theo kiÓu cµi r¨ng l­îc ,sao cho cø l¸ cùc ©m råi ®Õn mét l¸ cùc d­¬ng . -L¸ c¸ch ®Æt gi÷a c¸c l¸ cùc ©m vµ l¸ cùc d­¬ng ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng chËp m¹ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh¸c dÊu. -vá b×nh ®iÖn ¨c-quy th­êng lµm b»ng cao su cøng ( ªbonit ) ®óc thµnh hinh hép ,chÞu ®­îc khÝ nãng l¹nh ,va ch¹m m¹nh vµ chÞu a-xit.D­íi ®¸y b×nh cã c¸c ®Õ cao ®Ó d¾t c¸c l¸ cùc lªn ,khi mïn cña chÊt ho¹t ®éng rông xuèng th× ®äng d­íi r·nh ®Õ ,nh­ vËy tr¸nh ®­îc hiÖn t­îng chËp m¹ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc do mïn g©y ra.N¾p ®Ëy ¨c-quy còng lµm vá cao su cøng ,n¾p cã c¸c lç ®Ó ®æ ®iÖn dÞch vµo b×nh vµ ®Çu c­c luån qua . Nót ®Ëy ®Ó ®iÖn dÞch khái ®æ ra. -CÇu nèi b»ng ch× ®Ó nèi tiÕp c¸c ®Çu cùc ©m cña ng¨n ¨c-quy nµy víi cùc d­¬ng cña ng¨n ¨c-quy tiÕp theo. §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 2 2 2.Qu¸ tr×nh biÕn ®æi n¨ng l­îng cña ¨c-quy : ¡c-quy lµ nguån cã tÝnh chÊt thuËn nghÞch ,nã tÝch tr÷ vµ gi¶i fãng n¨ng l­îng d­íi d¹ng ®iÖn n¨ng .Qu¸ tr×nh ¨c-quy cung cÊp ®iÖn n¨ng cho m¹ch ngoµi gäi lµ qu¸ tr×nh fãng ®iÖn ,qu¸ tr×nh ¨c-quy ®­îc dù tr÷ n¨ng l­îng ®­îc gäi lµ qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn. Trªn thÞ tr­êng hiÖn nay dïng fæ biÕn lµ ¨c-quy a-xit.Lo¹i ¨c-quy nµy cã b¶n cùc d­¬ng lµ ®i-«-xÝt ch× ( 2PbO ) ,c¸c b¶n cùc ©m lµ ch× (Pb ), dung dÞch ®iÖn f©n lµ a-xit sunfuaric ( 42SOH ) . Ph¶n øng ho¸ häc biÓu diÔn qu¸ tr×nh chuyÓn ho¸ n¨ng l­îng cña ¨c-quy : 2PbO + Pb + 2 42SOH ( OH2 )  2 4PbSO + 4 OH2 a.Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cho ¨c-quy : Khi ®æ dung dÞch a-xit sunfuric vµo c¸c ng¨n cña b×nh th× trªn c¸c b¶n cùc sÏ sinh ra mét líp máng ch× sunfat 4PbSO : PbO + 42SOH  4PbSO + OH2 §em nèi nguån ®iÖn mét chiÒu vµo hai ®Çu cña ¨c-quy th× dßng mét chiÒu sÏ ®­îc khÐp kÝn qua m¹ch ¨c-quy vµ dßng ®ã ®i theo chiÒu: cùc d­¬ng nguån mét chiÒu ®Çu cùc 1 ¨c-quy chïm b¶n cùc 1qua dung dÞch ®iÖn f©nb¶n cùc 2®Çu cùc 2 cña ¨c-quy cùc ©m nguån mét chiÒu. Dßng ®iÖn sÏ lµm cho dung dÞch ®iÖn f©n f©n ly: 42SOH  H + 42SO  Cati«n H theo dßng ®iÖn ®i vÒ fÝa chïm b¶n cùc nèi víi ©m nguån ®iÖn vµ t¹o ra f¶n øng t¹i ®ã: 2 H + 4PbSO  42SOH + Pb C¸c ani«n 42SO  ch¹y vÒ fÝa chïm b¶n cùc nèi víi cùc ®iÖn­¬ng cña nguån ®iÖn t¹o ra f¶n øng t¹i ®ã : 4PbSO + 2 OH2 + cc  2 42SOH + 2PbO KÕt qu¶ lµ ë c¸c chïm b¶n cùc ®­îc nèi víi b¶n cùc d­¬ng cña nguån ®iÖn cã ch× ®i«-xit 2PbO , ë chïm b¶n cùc kia cã ch× Pb . Nh­ vËy , hai lo¹i chïm cùc ®· cã sù kh¸c nhau vÒ cùc tÝnh . Khi n¹p ¨c-quy ,lóc ®Çu ®iÖn thÕ t¨ng dÇn tõ 2V2,4V .NÕu vÉn tiÕp tôc n¹p gi¸ trÞ nµy nhanh chãng t¨ng lªn 2,7V vµ gi÷ nguyªn.Thêi gian nµy gäi lµ thêi gian n¹p no ,nã cã t¸c dông lµm cho f©n tö c¸c chÊt t¸c dông ë s©u bªn trong lßng b¶n cùc ®­îc biÕn ®æi hoµn toµn ,nhê ®ã sÏ lµm t¨ng thªm dung l­îng fãng ®iÖn cña ¨c-quy .Trong sö dông thêi gian n¹p no cña ¨c-quy §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 3 3 th­êng kÐo dµi kho¶ng 2h3h , trong kho¶ng thêi gian nµy hiÖu ®iÖn thÕ cña ¨c-quy vµ nång ®é dung dÞch ®iÖn f©n kh«ng thay dæi.Sau khi ng¾t m¹ch n¹p , ®iÖn ¸p ,søc ®iÖn ®éng , nång ®é dung dÞch ®iÖn f©n cña ¨c-quy gi¶m xuèng vµ æn ®Þnh, d©y gäi lµ thêi gian nghØ cña ¨c-quy sau khi n¹p . Cã thÓ n¹p ®iÖn cho ¨c-quy víi dßng ®iÖn cè ®Þnh hoÆc n¹p ë ®iÖn thÕ kh«ng ®æi . N¹p ë dßng ®iÖn cè ®Þnh sÏ nhanh nh­ng tèn n¨ng l­îng h¬n chÕ ®é n¹p ë ®iÖn thÕ kh«ng ®æi. b.Qu¸ tr×nh fãng ®iÖn ë ¨c-quy : Trong qu¸ tr×nh fãng ®iÖn cña ¨c-quy , x¶y ra c¸c f¶n øng ho¸ häc sau: T¹i cùc d­¬ng : 42SOH + 2PbO + 2 H + 2e  4PbSO + 2 OH2 T¹i cùc ©m: Pb + 42SO   4PbSO + 2e Nh­ vËy khi ¨c-quy fãng ®iÖn , ch× sunfat l¹i ®­îc h×nh thµnh ë hai chïm b¶n cùc , lµm cho c¸c b¶n cùc dÇn dÇn trë l¹i gièng nhau cßn dung dÞch a-xit bÞ f©n tÝch thµnh cati«n 2 H vµ ani«n 42SO  , ®ång thêi qu¸ tr×nh fãng ®iÖn còng t¹o ra n­íc trong dung dÞch , do ®ã nång ®é cña dung dÞch gi¶m dÇn vµ søc ®iÖn ®éng cña ¨c-quy gi¶m dÇn . Qu¸ tr×nh fãng ®iÖn cña ¨c-quy còng cã thÓ chia lµm hai giai ®o¹n :ë giai ®o¹n ®Çu ®iÖn ¸p ,søc ®iÖn ®éng , nång ®é dung dÞch ®iÖn f©n cña ¨c-quy gi¶m chËm,®©y gäi lµ giai ®o¹n fãng æn ®Þnh hay thêi gian fãng ®iÖn cho fÐp cña ¨c-quy .Trong giai ®o¹n tiÕp theo ,®iÖn ¸p ¨c-quy sÏ gi¶m rÊt nhanh . 3. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ¨c-quy : a.Søc ®iÖn ®éng cña ¨c-quy : Søc ®iÖn ®éng cña ¨c-quy ch× fô thuéc vµo nång ®é dung dÞch ®iÖn f©n Ng­êi ta th­êng sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm : Eo = 0.85 +  (V) Eo : søc ®iÖn ®éng tÜnh cña ¨c-quy ®¬n : nång ®é dung dÞch ®iÖn f©n ë 15 c0 )/( 3cmg . -Søc ®iÖn ®éng trong qu¸ tr×nh fãng ®iÖn cña ¨c-quy : Ep = Up + Ip.Rp Up lµ ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¨c-quy khi fãng ®iÖn. Rp lµ ®iÖn trë trong cña ¨c-quy . -Søc ®iÖn ®éng trong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cña ¨c-quy : En = Un – In.Rn Un lµ ®iÖn ¸p ®o trªn c¸c cùc cña ¨c-quy khi n¹p ®iÖn. Rn lµ ®iÖn trë trong cña ¨c-quy . b.Dung l­îng cña ¨c-quy ( C ): §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 4 4 Dung l­îng fãng lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng cung cÊp n¨ng l­îng cña ¨c-quy cho fô t¶i : Cp = Ip.Tp Tp lµ thêi gian fãng ®iÖn Dung l­îng n¹p lµ ®¹i l­îng ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng tÝch tr÷ n¨ng l­îng cña ¨c-quy : Cn = In.Tn Tn lµ thêi gian fãng ®iÖn . §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 5 5 Ch­¬ng 2 ThiÕt kÕ m¹ch chØnh l­u. Bé chØnh l­u ®­îc thiÕt kÕ nh»m biÕn ®æi n¨ng l­îng ®iÖn xoay chiÒu thµnh n¨ng l­îng ®iÖn mét chiÒu. Theo d¹ng nguån cÊp xoay chiÒu,chóng ta chia c¸c bé chØnh l­u thµnh mét pha , ba pha hay n pha . C¸c bé chØnh l­u nµy cã thÓ lµ chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn nÕu dïng van chØnh l­u lµ diode , chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn nÕu dïng van chØnh l­u lµ tiristo , vµ chØnh l­u b¸n ®iÒu khiÓn nÕu van chØnh l­u dïng c¶ diode lÉn tiristo . Víi c¸c sè liÖu cho tr­íc nh­ sau: . §iÖn ¸p ®Þnh møc cña ¨c-quy n»m trong kho¶ng 5V ®Õn 50V. . Dßng n¹p ®Þnh møc ¨c-quy lµ 50A . Dßng n¹p min cña ¨c-quy lµ 10A. C«ng suÊt nguån n¹p nhá h¬n 10kw nªn chän bé biÕn ®æi lµ bé chØnh l­u mét pha . Ta cã thÓ dïng c¸c s¬ ®å sau : . ChØnh l­u mét pha 2 nöa chu kú cã ®iÒu khiÓn. . ChØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn ®èi xøng. . ChØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng . A .C¸c ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ m¹ch chØnh l­u : 1. ChØnh l­u mét pha 2 nöa chu kú cã ®iÒu khiÓn: Trong s¬ ®å nµy ,m¸y biÕn ¸p f¶i cã hai cuén d©y thø cÊp víi th«ng sè gièng hÖt nhau ,ë mçi nöa chu kú khi cã xung tíi ®iÒu khiÓn më tiristo cã mét van dÉn cho dßng ®iÖn ch¹y qua . §iÖn ¸p ®Ëp m¹ch trong c¶ hai nöa chu kú víi tÇn sè ®Ëp m¹ch b»ng hai lÇn tÇn sè ®iÖn ¸p xoay chiÒu . H×nh d¸ng c¸c ®­êng cong ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t¶i (Ud,Id ) cho trªn h×nh vÏ . §iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i thuÇn trë ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : )cos(  1UdoUd 2 Víi Udo lµ ®iÖn ¸p chØnh l­u khi kh«ng ®iÒu khiÓn vµ b»ng 2U90Ud , T1 T2 RE t U ,I E Id Ud T1 T2 T1  §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 6 6  lµ gãc më cña c¸c tiristo. §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van : 22Un max 2U Mçi van d·n th«ng trong mét nöa chu kú , do vËy dßng ®iÖn mµ van b¸n dÉn f¶i chÞu tèi ®a lµ b»ng 1/2 dßng ®iÖn t¶i TrÞ hiÖu dông cña dßng ®iÖn ch¹y qua van 2 I I dhd  * NhËn xÐt : trong s¬ ®å nµy , dßng ®iÖn ch¹y qua van kh«ng qu¸ lín . Khi van dÉn ,®iÖn ¸p r¬i trªn van nhá.ViÖc ®iÒu khiÓn c¸c van b¸n dÉn ë ®©y t­¬ng ®èi ®¬n gi¶n .Tuy vËy ,viÖc chÕ t¹o biÕn ¸p cã hai cuén d©y thø cÊp gièng nhau , mµ mçi cuén chØ lµm viÖc trong nöa chu kú ,lµm cho viÖc chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p phøc t¹p h¬n vµ hiÖu suÊt sö dông biÕn ¸p xÊu h¬n , mÆt kh¸c ®iÖn ¸p ng­îc cña c¸c van b¸n dÉn f¶i chÞu cã trÞ sè rÊt lín. 2. ChØnh l­u cÇu mét fa cã ®iÒu khiÓn mét fa ®èi xøng: Trong nöa chu kú ®Çu , lóc U2 > E ®iÖn ¸p anod cña tiristo T1 d­¬ng lóc ®ã catod cña T2 ©m , nÕu cã xung ®iÒu khiÓn c¶ hai van T1 ,T2 ®ång thêi ,th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i , T1 , T2 sÏ dÉn ®Õn khi U2 < E. Trong nöa chu kú sau , khi U2 > E , ®iÖn ¸p anod cña tiristo T3 d­¬ng lóc ®ã catod cña T4 ©m , nÕu cã xung ®iÒu khiÓn c¶ hai van T3 ,T4 ®ång thêi ,th× c¸c van nµy sÏ ®­îc më th«ng ®Ó ®Æt ®iÖn ¸p l­íi lªn t¶i. §iÖn ¸p trung b×nh ®Æt lªn t¶i: )cos(  1UdoUd 2 víi 2U90Udo , Dßng trung b×nh ch¹y qua tiristo : Itb = Id/2 Dßng hiÖu dông ch¹y qua van : 2 I I dhd  §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van : 22UUn max * NhËn xÐt : So víi s¬ ®å trªn ,ë s¬ ®å nµy ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van chØ b»ng mét nöa,biÕn ¸p dÔ chÕ t¹o vµ cã hiÖu suÊt cao h¬n . Tuy nhiªn , s¬ ®å nµy t U ,I E Id Ud T1,T2 T3,T4 T1,T2  R E T 2 T3T1 T4 U 2 §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 7 7 nhiÒu khi gÆp khã kh¨n trong viÖc më c¸c van ®iÒu khiÓn , nhÊt lµ khi c«ng suÊt xung kh«ng ®ñ lín . 3 . ChØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng : ë nöa chu kú ®Çu , khi 2u > E , nÕu cã xung tíi më tiristo T1 , xuÊt hiÖn dßng ch¹y qua T1 , D1 .ë nöa chu kú sau , khi 2u > E , nÕu cã xung ®iÒu khiÎn më tiristo th× T2 vµ D2 th«ng, cho phÐp dßng qua t¶i §iÖn ¸p trung b×nh ®Æt lªn t¶i: )cos(  1UdoUd 2 víi 2U90Udo , Víi Udo lµ ®iÖn ¸p chØnh l­u khi kh«ng ®iÒu khiÓn §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van 2UUn 2max Dßng hiÖu dông qua tiristo :    2 II dT Dßng hiÖu dông qua diode :    2 II dD Dßng trung b×nh qua diode : dtbD I2 I    Dßng trung b×nh qua tiristo :    2 ItbT dI * NhËn xÐt : Ngoµi nh÷ng ­u ®iÓm cña s¬ ®å cÇu ®èi xøng th× ë s¬ ®å cÇu kh«ng ®èi xøng ,viÖc ®iÒu khiÓn më c¸c tiristo lµ ®¬n gi¶n h¬n . MÆt kh¸c , s¬ ®å nµy sö dông mét nöa sè van lµ diode vµ mét nöa sè van lµ tiristo nªn gi¸ thµnh cña van gi¶m . VËy ta dïng s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét fa cã ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng ®Ó thiÕt kÕ nguån n¹p cho ¨c-quy . E R T1 D1T2 D2 U2 t U ,I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1  §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 8 8 B . TÝnh to¸n m¹ch chØnh l­u : 1 . TÝnh to¸n chän van : -Dßng hiÖu dông qua tiristo    2 II dT -Dßng hiÖu dông qua diode    2 II dD Khi 6  : )(A108 6 11100ID  )(, A391 6 11100IT  - §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van 22UUn max - §iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh khi kh«ng t¶i )cos(    1 2U U 2do MÆt kh¸c UbaUvUU ddo  Trong ®ã : Uv lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn van khi van dÉn dU lµ ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i Uba = Ur + LU lµ sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p -TÝnh sôt ¸p trªn m¸y biÕn ¸p : M¸y biÕn ¸p c«ng suÊt c÷ chôc KVA thuéc lo¹i MBA c«ng suÊt nhá ,sôt ¸p trªn ®iÖn trë kho¶ng 4%Ud , sôt ¸p trªn cuén kh¸ng kho¶ng 1,5% Ud. VËy Uba = 4%Ud + 1,5%Ud = 5,5%Ud - Sôt ¸p trªn van khi van dÉn : lÊy sôt ¸p trªn mçi van kho¶ng 1,7V  Uv = 1,7.2 = 3,4V  doU dU + 5,5%Ud + 3,4V = 1,055 dU + 3,4 E R T1 D1T2 D2 U2 U ,I E Id Ud T1,D1 T2,D2 T1,D1  Id I T1 I T2 I D1 I D2       §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 9 9  )(,, )(, )cos( ),,( )cos( . max V5394284662UU V8466 21 43U0551 21 U U 2n ddo 2         * Chän van : hÖ sè dù tr÷ vÒ ¸p Ku = 1,6 HÖ sè dù tr÷ vÒ dßng Ki=1,8 . §iÖn ¸p ng­îc cña van cã tÝnh ®Õn hÖ sè dù tr÷ : )(,,.,.max V25151615394KuUU NN  Dßng ®Þnh møc qua diode : )(,,.,. A41948110881II DDm  Ta chän lo¹i diode 1N3976 cã c¸c th«ng sè nh­ sau : Imax = 250A ; Un = 200 V ; Uv = 0,6V .Dßng ®Þnh møc qua tiristo : A316481391ImT ,,.,  Víi ®iÒu kiÖn lµm m¸t tù nhiªn th× dßng lµm viÖc cña tiristo chØ b»ng mét fÇn ba dßng cho fÐp qua nã . Do ®ã , dßng cho fÐp qua tiristo lµ : 164,3.3 = 492,9A Ta chän lo¹i tiristo NLC510E cã c¸c th«ng sè nh­ sau : Imax = 550A ; Un = 500V ; Uv = 1,5V ; Igmax = 150mA ; Ugmax = 6,5V .  B¶o vÖ qu¸ ¸p cho tiristo : Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng van cã thÓ f¶i chÞu c¸c xung ®iÖn ¸p rÊt lín so víi ®iÖn ¸p mµ van cã thÓ chÞu ®­îc . C¸c xung ®iÖn ¸p ®ã cã thÓ lµ do c¸c nguyªn nh©n sau : - Xung ®iÖn ¸p do qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van - Xung ®iÖn ¸p tõ fÝa l­íi xoay chiÒu mµ nguyªn nh©n th­êng gÆp lµ do t¶i cã ®iÖn c¶m lín trªn ®­êng d©y - Xung ®iÖn ¸p do c¾t ®ét ngét m¸y biÕn ¸p non t¶i . §Ó b¶o vÖ van khái c¸c xung ®iÖn ¸p ta dïng m¹ch RC m¾c song song víi tiristo nh­ h×nh bªn . Khi cã xung ®iÖn ¸p trªn bÒ mÆt tiÕp gi¸p cña van , m¹ch RC m¾c song song víi van b¸n dÉn t¹o m¹ch vßng fãng ®iÖn tÝch tr¸nh sù qu¸ ¸p trªn van . Theo kinh nghiÖm ng­êi ta th­êng chän c¸c th«ng sè RC cã gi¸ trÞ : R = 10 ; C = 1F 2. TÝnh to¸n MBA cho m¹ch chØnh l­u : * TÝnh c«ng suÊt MBA : §iÖn ¸p chØnh l­u kh«ng t¶i : doU = dU + baUUv  = 2,1 +1,055 dU  doU = 2,1 + 1,055 . 50 = 54,95 (V)  doP = doU . dI = 54,95 . 100 = 5495 (W) H h e a c D b T R C §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 10 10  C«ng suÊt cña MBA :  baS = Ks . doP = 1,23 . 5,495 = 6,76 KVA Trong ®ã Ks lµ hÖ sè c«ng suÊt MBA . LÊy Ks= 1,23 ( S¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt ) * TÝnh th«ng sè ¸p dßng cña c¸c cuén d©y: - §iÖn ¸p cuén thø cÊp : - §iÖn ¸p cuén s¬ cÊp : U1 =220 V - Dßng ch¹y trong cuén thø cÊp : A391II T2 , -Dßng ch¹y trong cuén s¬ cÊp : A7302207661US1I ba ,/,/  * TÝnh to¸n d©y quÊn : -Sè vßng cuén s¬ cÊp : BQfef444 1U 1W ...,  trong ®ã : Qfe lµ tiÕt diÖn trô Qfe = 2cm349 502 67606 fm SbaKq , ..  víi : m lµ sè trô MBA Kq lµ hÖ sè fô thuéc f­¬ng thøc lµm m¸t Chän lo¹i t«n cã B = 1,5 T  134 105134950444 220 1W 4  .,.,.., vßng -Sè vßng cuén thø cÊp : 40 105134950444 465 2W 4  .,.,.., , vßng -TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp : chän J = 2,75A/mm 2 2mm211752730J1I1Scu ,,/,/  ®­êng kÝnh d©y s¬ cÊp : mm7731S41d ,/.  -TiÕt diÖn d©y thø cÊp : mm562S42d mm233391J2I2Scu 2 ,/. ,,/   * TÝnh kÝch th­íc m¹ch tõ : m¹ch tõ dïng t«n silic cã träng l­îng riªng 7,5kg/dm 3 - Chän trô h×nh ch÷ nhËt :diÖn tÝch Q=a.b=49,3cm 2 - Chän c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy lµ 0,4mm - Theo c¸c c«ng thøc kinh nghiÖm nh­ sau : b/a = 1,5 ; c/a =2 ; h/a = 2,5 ; e/a = 0,5 (S¸ch h­íng dÉn thiÕt kÕ thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt ) )(, )cos( ),,( )cos( . V465 21 22U0551 21 U U ddo2        §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 11 11  a = 5,7cm ; b = 8,6cm ; c = 11,5cm ; h = 14,3 cm ; e = 2,87 cm  D = 2a + c =22,96 cm ; H = h + 2e = 20cm * TÝnh kÕt cÊu d©y quÊn : -Sè vßng d©y cña mçi líp : víi s¬ cÊp : Wl1 = h/d1 = 143/3,77  38 vßng víi thø cÊp : Wl2 = h/d2 = 143/6,5 = 22 vßng VËy sè líp cuén d©y s¬ cÊp : N1 = W1/Wl1 =134/38  4 líp Sè líp cuén d©y thø cÊp : N2 = W2/Wl2 = 40/22 = 2líp -BÒ dµy mçi cuén d©y S¬ cÊp : B1 = d1.N1 + cd .N1 = 3,77.4 +0,1.4 = 15,48mm Thø cÊp : B2 = 6,5.2 + 0,1.2 = 13,2 mm Trong ®ã cd lµ chiÒu dµy líp c¸ch ®iÖn ( cd = 0,1mm ) - Tæng bÒ dµy c¸c cuén d©y : B = B1 + B2 + cd + cd n = 15,48 + 13,2 + 1 + 0,1 = 29,78mm Trong ®ã cd lµ chiÒu dµy c¸ch ®iÖn trong ( cd = 1mm) cd n lµ chiÒu dµy c¸ch ®iÖn ngoµi ( cd n=0,1mm) * TÝnh khèi l­îng ®ång vµ s¾t : . ;.mfeVfeMfe  3cm843673baD2bah2Vfe ,......  kg5271084367357Mfe 3 ,.,.,   . 3dmkg98mcumcuVcuMcu /,;.  2l2Scu1l1ScuVcu ..  1l Dtb1W .. ; Dtb=(Dt1 + Dn1)/2 Dt1 = cm4210106875cdba 22t 22 ,,,,  cm547122111341Dtb1W1l cm2112971142101Dtb cm97114010377042101Ncd1d1Dt1Dn ,,.... ,/),,( ,).,,(,).(    l1 lµ chiÒu dµi d©y qu¸n s¬ cÊp chiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp l2 ®­îc tÝnh nh­ sau: cm6513910811402Dtb2W2l cm08112741142102Dtb cm74112Ncd2dDt2Dn42102Dt ,,.... ,/),,( ,).(;,    trong ®ãDt,Dn lµ ®­êng kÝnh trong vµ ngoµi cña cuén d©y (s¬ vµ thø cÊp ) Dtb lµ ®­êng kÝnh trung b×nh cña cuén d©y (s¬ vµ thø cÊp ) 2l2Scu1l1ScuVcu ..  =11,2.47125 + 33,2.13916,5 = 0,99dm 3 VËy m cu = 0.99.8,9 = 8,9kg *TÝnh sôt ¸p bªn trong MBA : chän d©y s¬ cÊp cã ®­êng kÝnh d1 = 4,1mm vµ ®iÖn trë trªn mét ®¬n vÞ chiÒu dµi lµ ro = 0,00123/m. §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 12 12 D©y thø cÊp cã d2 = 6,5mm ; ro = 0,000811/m - §iÖn trë d©y qu¸n ë 75 Co lµ : S¬ cÊp : R1 = ( 1+ t)l1.ro = (1 + 0,004.75).47,125.0,00123 = 0,075 Thø cÊp : R2 = (1 + 0,004.75).13,9165.0,00811 = 0,015 - Sôt ¸p trªn ®iÖn trë cña MBA lµ : Ur = [R2 + R1.(W2/W2) 2 ].Id = 2,1V - Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng cña MBA lµ : U =  XId3 ; 0167010 3 2B1B cdohr2W8X 722 ,.])[/.(      trong ®ã cdo = 0,2mm lµ chiÒu dµy c¸ch ®iÖn c¸c cuén d©y s¬ vµ thø cÊp víi nhau  U = 0,0167.100/  = 0,53V VËy tæng sôt ¸p trªn MBA lµ : Uba = 0,53 + 2,1 = 2,63V §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 13 13 Ch­¬ng 3 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn A. Giíi thiÖu chung vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn : * M¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c chøc n¨ng sau : - §iÒu khiÓn ®­îc vÞ tri xung trong f¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn anod vµ catod cña tiristo . - T¹o ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc tiristo ( xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biiªn ®é tõ 2V dÕn 10V ,®é réng xung th­êng tõ 20s ®Õn 100s) §é réng xung ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau : dtdi I t dtx /  dtI lµ dßng duy tr× cña tiristo * CÊu tróc cña mét m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ sau : Trong ®ã : - §F : kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ång fa - Urc : ®iÖn ¸p r¨ng c­a - Uc : lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn - kh©u 1 : kh©u so s¸nh ®iÖn ¸p gi÷a Uc vµ Urc , khi Uc – Urc = 0 th× trig¬ lËt tr¹ng th¸i . - kh©u 2 : kh©u t¹o xung chïm - kh©u 3 : lµ kh©u khuyÕch ®¹i xung - kh©u 4 : kh©u biÕn ¸p xung . B»ng c¸ch ®iÒu chØnh Uc ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc  X S S 1 2 3 4 Uc §F Urc §å ¸n m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt 14 14 B. S¬ ®å nguyªn lý vµ ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn :  Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn : §iÖn ¸p h×nh sin sau khi qua MBA ®Ó t¹o ®iÖn ¸p ®ång fa , ®­îc ®­a vµo bé chØnh l­u cÇu mét fa vµ qua kh©u so s¸nh A1 ®Ó t¹o ®iÖn ¸p d¹ng xung h×nh ch÷ nhËt UI . Do cã sù fãng n¹p cña tô C1 , ë ®Çu ra cña A2 cã ®iÖn ¸p d¹ng r¨ng c­a UII . UII sau ®ã ®­îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k qua kh©u A4 t¹o ®iÖn ¸p xung ch÷ nhËt . §iÖn ¸p nµy qua diode D13 chØ cßn l¹i c¸c xung d­¬ng UIV. Thêi ®iÓm f¸t xung cña A4 ®­îc ®iÒu chØnh nhê thay ®æi ®iÖn ¸p U®k . Do ®ã gãc ®iÒu khiÓn  cã thÓ thay ®æi khi ®iÒu chØnh U®k Kh©u A3 vµ diode D2 t¹o xung chïm cã ®iÖn ¸p d­¬ng UIII . §é réng cña c¸c xung nµy tuú thuéc vµo gi¸ trÞ R4 vµ C2 ®­îc x¸c ®Þnh dùa trªn yªu cÇu cña tiristo cÇn ®iÒu khiÓn . C¸c ®iÖn ¸p UIV vµ UIII qua fÇn tö AND vµ ®­îc ®­a vµo kh©u khuyÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung ®Ó t¹o c¸c xung cã c«ng suÊt ®ñ lín ®Ó më c¸c tiristo . Khèi ph¶n håi dßng ®iÖn ( bao gåm c¸c kh©u A5 vµ A7 ) tù ®éng ®iÒu chØnh dßng ®iÖn æn ®Þnh khi nã thay ®æi trong qu¸ tr×nh n¹p ¨c-quy vµ t¹o g