Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 4

Tính chọn van bán dẫn Trong mạch điều áp xoay chiều ba pha dùng cho lò điện dưới đây ta sử dụng mạch điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ngược, tải thuần trở đấu sao. Các biểu thức thể hiện quan hệ giữa công suất ra tải P và góc điều khiển... Công suất định mức của lò điện là Pdm = 40 (kw) Tổn hao của lò điện P = 3 (kw) Trong thực tế, lò điện có thể coi là hộ tiêu dùng điện loại một, nghĩa là nguồn cung cấp cho lò điện...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Điều chỉnh và khống chế nhiệt độ lò điện trở, chương 4 Ch-¬ng 4 ThiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch lùc I - TÝnh chän van b¸n dÉn Trong m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha dïng cho lß ®iÖn d-íi ®©y ta sö dông m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha s¸u thyristor ®Êu song song ng-îc, t¶i thuÇn trë ®Êu sao. C¸c biÓu thøc thÓ hiÖn quan hÖ gi÷a c«ng suÊt ra t¶i P vµ gãc ®iÒu khiÓn  : Víi  = 0  60 o : 3U dm   sin 2 2 P= [   ] R 6 4 8 Víi  = 60  90o : 3U dm  3 2 3 P= [  sin 2  cos 2] R 12 16 16 Víi  = 90  150o : 3U dm 5  2 3 1 P= [   cos 2  sin 2] R 24 4 16 16 C«ng suÊt ®Þnh møc cña lß ®iÖn lµ Pdm = 40 (kw) Tæn hao cña lß ®iÖn P = 3 (kw) Trong thùc tÕ, lß ®iÖn cã thÓ coi lµ hé tiªu dïng ®iÖn lo¹i mét, nghÜa lµ nguån cung cÊp cho lß ®iÖn lµ æn ®Þnh. Tuy nhiªn, ®Ó ®¶m b¶o hiÖu qu¶ còng nh- sù an toµn trong ho¹t ®éng cña lß ®iÖn, ta sÏ chän mét l-îng c«ng suÊt dù tr÷ cho lß ®iÖn ®Ò phßng tr-êng hîp ®iÖn ¸p nguån v× mét lý do nµo ®ã bÞ sôt ¸p . Ngoµi ra, trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éngcua m×nh, lß ®iÖn còng chÞu thªm mét sè tæn thÊt kh¸c nh- tæn thÊt trªn c¸c van b¸n dÉn, tæn thÊt trªn ®-êng d©y... nh-ng do kh«ng ®¸ng kÓ so víi tæng tæn thÊt v× nhiÖt cña lß nªn ta cã thÓ bá qua. Khi  = 0 th× ®iÖn ¸p ra t¶i lµ h×nh sin hoµn toµn vµ ®ång thêi c«ng suÊt ra t¶i còng ®¹t c«ng suÊt lín nhÊt P = Pmax v× vËy ®Ó ®¶m b¶o ®ñ bï c¸c tæn hao ®· nãi ë trªn ta chän c«ng suÊt lín nhÊt cña lß øng víi khi gãc ®iÒu khiÓn  = 0 lµ : P = Pmax = 50 (kw) Dùa vµo c«ng thøc (1) ta tÝnh ®-îc c«ng suÊt ra t¶i khi  = 0 2 U dm Pmax  2R t 2 U dm 380 2  Rt   = 1,444 () 2Pmax 2.50.103 ta x¸c ®Þnh ®-îc d©y ®iÖn trë cña lß cã gi¸ trÞ lµ 1,444 (). Tõ ®©y, dùa vµo c«ng nghÖ chÕ t¹o ta cã thÓ tiÕn hµnh thiÕt kÕ chi tiÕt cho d©y ®iÖn trë ®Ó cã thÓ ®¶m b¶o ®-îc c¸c yªu cÇu kinh tÕ kÜ thuËt cña lß ®iÖn. TiÕp theo, ta tiÕn hµnh chän van th«ng qua c¸c th«ng sè kü thuËt cña van lµ ®iÖn ¸p ng-îc lín nhÊt, dßng trung b×nh qua van ... Nh- ®· nãi ë trªn, ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu còng t-¬ng tù nh- m¹ch chØnh l-u, cô thÓ lµ m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha s¸u thyristor ®Êu song song ng-îc cã nguyªn lý ho¹t ®éng trong mét chu kú còng gièng nh- nguyªn lý cña m¹ch chØnh l-u ba pha h×nh tia. V× vËy, ta cã thÓ hoµn toµn ¸p dông c¸c th«ng sè chän van cña m¹ch chØnh l-u ba pha h×nh tia cho m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha s¸u thyristor ®Êu song song ng-îc. Cô thÓ : §iÖn ¸p ng-îc lín nhÊt trªn van : U ng max  6U f  2U dm  U ng max  2.380  537 (V) NhËn xÐt : khi gãc ®iÒu khiÓn  = 0 ®iÖn ¸p ra t¶i lµ h×nh sin vµ nh- vËy, dßng trung b×nh qua van lóc nµy lµ lín nhÊt. Tõ ®©y ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc gi¸ trÞ dßng ®iÖn trung b×nh qua van. 1  I tb max   I max sin  2 0 (do t¶i thuÇn trë nªn i trïng pha víi u ) U f max  I tb max  [ cos   ( cos 0)] 2R 220. 2  I tb max  = 68,6 (A) .1,444 Khi chän van ta ph¶i chó ý ®Õn ®iÒu kiÖn lµm m¸t cho van v× khi ho¹t ®éng, van to¶ nhiÖt rÊt lín nªn ®iÒu kiÖn lµm m¸t cho van sÏ ¶nh h-ëng ®Õn hiÖu qu¶ còng nh- tuæi thä cña van. NÕu van ho¹t ®éng trong ®iÒu kiÖn ®-îc lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ nhê c¸nh t¶n nhiÖt th× van cã thÓ lµm viÖc tèt víi 25% dßng ®Þnh møc. NÕu van lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn lµm m¸t b»ng qu¹t giã c-ìng bøc th× van cã thÓ chÞu ®-îc ®Õn 30  60% dßng ®Þnh møc. NÕu lµm m¸t b»ng n-íc th× van cã thÓ chÞu ®-îc ®Õn 80% dßng ®Þnh møc. Th«ng th-êng trong c«ng nghiÖp th× van ph¶i ®-îc lµm m¸t tåi nhÊt lµ b»ng kh«ng khÝ cã qu¹t giã c-ìng bøc. Trong nhiÖm vô thiÕt kÕ lµ ®iÖn nµy th× dßng qua van kh«ng qu¸ lín nªn ta cã thÓ chän chÕ ®é lµm m¸t cho van b»ng kh«ng khÝ cã qu¹t giã c-ìng bøc. Ta chän c¸c ®iÒu kiÖn thÝch hîp ®Ó van cã thÓ chÞu dßng tíi 40% dßng ®Þnh møc cña van. Khi ®ã: I tb max 68,6 I tb = = 40% 40% = 172 ( A ) §Ó chän gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ng-îc lín nhÊt trªn van, ta sÏ chän thªm hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p k u = 1,6  2 ta chän : k u = 1,6 U ng = k u . U ng max = 1,6 . 537 = 860 (V) Tõ c¸c gi¸ trÞ cña I tb vµ U ng , tra trong sæ tay ta chän ®-îc van C358 do h·ng G.E cña Mü chÕ t¹o víi c¸c th«ng sè sau : U ng = 500  1200 ( V ) I tb = 225 ( A ) di  200 dt max ........ KÕt luËn, trong m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha dïng cho lß ®iÖn nµy ta cÇn dïng s¸u van thyristor C358 do h·ng G.E cña NhËt B¶n chÕ t¹o.