Hướng dẫn đồ án điện tử P4

9.6 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 9.6.1 Trình tự thiết kế Khi thiết kế một bộ điều áp xoay chiều nên tiến hành theo trình tự sau: 1. Phân tích chế độ làm việc của tải, tìm hiểu các căn cứ thiết kế. 2. Lựa chọn sơ đồ. 3. Tính toán thông số mạch động lực 4. Thiết kế mạch điều khiển a-Thiết kế mạch nguyên lý b-Tính chọn linh kiện Căn cứ thiết kế Các yếu tố sau có ảnh hưởng nhiều nhất tới việc thiết kế một bộ điều áp xoay chiều. Khi thiết kế cần...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Hướng dẫn đồ án điện tử P4 9.6 THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 9.6.1 Trình tự thiết kế Khi thiết kế một bộ điều áp xoay chiều nên tiến hành theo trình tự sau: 1. Phân tích chế độ làm việc của tải, tìm hiểu các căn cứ thiết kế. 2. Lựa chọn sơ đồ. 3. Tính toán thông số mạch động lực 4. Thiết kế mạch điều khiển a-Thiết kế mạch nguyên lý b-Tính chọn linh kiện Căn cứ thiết kế Các yếu tố sau có ảnh hưởng nhiều nhất tới việc thiết kế một bộ điều áp xoay chiều. Khi thiết kế cần xét: - Đặc điểm của tải : +Công suất tải +Điện áp và dòng điện bằng hay khác điện áp nguồn lưới. +Chế độ làm việc: dài hạn, ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại +Dải điều khiển công suất +Nguồn cấp - Điều kiện môi trường làm việc +Nhiệt độ +Độ ẩm +Các điều kiện khác - Khả năng cung cấp linh kiện - Khả năng về tài chính - Trình độ và khả năng người thiết kế, vận hành. Việc thiết kế một bộ điều áp xoay chiều một pha và ba pha có một số đặc điểm, cách làm hơi khác nhau, vì vậy cần phân biệt rõ hai loại điều áp này. 1 9.6.2 Thiết kế bộ điều áp một pha. 1. Lựa chọn sơ đồ a-Chọn sơ đồ mạch động lực Mạch động lực bộ điều áp xoay chiều nói chung có một số sơ đồ kinh điển. Trên hình 9. 26 a là điều áp xoay chiều điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ (tổng trở phụ ) biến thiên. Sơ đồ mạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện. Zf TBB§ U1 U1 U2 i Z i U2 U1 U2 a b C Hình 9.26 Các phương án điều áp một pha Tuy nhiên điều chỉnh kinh điển này hiện nay ít được dùng, do hiệu suất thấp (nếu Zf là điện trở ) hay cosϕ thấp (nếu Zf là điện cảm ). Người ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 như trên hình 9.26 b. Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có ưu điểm là có thể điều chỉnh điện áp U2 từ 0 đến trị số bất kỳ, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào. Nếu cần điện áp ra có điều chỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng biến áp là tất yếu. Tuy nhiên sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh khó thực hiện khi dòng tải lớn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổi than khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến áp. Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 9.26 a,b có chung ưu điểm là điện áp hình sin, đơn giản. Có chung nhược điểm là quán tính điều chỉnh chậm và không điều chỉnh liên tục khi dòng tải lớn. Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, có thể khắc phục được những nhược điểm vừa nêu. Các sơ đồ bán dẫn điều áp xoay chiều trên hình 9.1 được sử dụng. Lựa chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khả năng cung cấp các linh kiện bán dẫn. Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ hình 9.1 như sau: 2 Sơ đồ kinh điển hình 9.1.a thường được sử dụng nhiều hơn, do có thể điều khiển được với mọi dòng tải. Hiện nay Tiristo được chế tạo có dòng điện đến 7000A, thì việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ này là hoàn toàn đáp ứng được. Sơ đồ kinh điển đã được dùng khá lâu rồi (từ những năm 60 của thế kỷ trước) nên nó trở nên quá quen thuộc đối với nhiều tác giả. Tuy nhiên việc điều khiển hai Tiristo song song ngược đôi khi có chất lượng điều khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi cung cấp cho tải, mà tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng, chẳng hạn như biến áp hay động cơ xoay chiều. Khả năng mất đối xứng điện áp khi điều khiển là do linh kiện mạch điều khiển Tiristo gây nên sai số. Điện áp tải thu được gây mất đối xứng như so sánh trên hình 9.27. U U U T¶i U T¶i α t t α a a U U U T¶i U T¶i α2 t t α1 b b Hình 9.27 Hình dạng đường cong điện áp điều khiển a-Mong muốn b-Không mong muốn Điện áp và dòng điện không đối xứng như hình 9.27.b cung cấp cho tải, sẽ làm cho tải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà, phát nóng và bị cháy. Vì vậy việc định kỳ kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên làm đối với sơ đồ mạch này. Tuy vậy đối với dòng điện tải lớn thì đây là sơ đồ tối ưu hơn cả cho việc lựa chọn. Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai Tiristo song song ngược, Triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 9.1.b. Sơ đồ này có ưu điểm là, các đường cong điện áp ra gần như mong muốn như hình 9.27.a, nó còn có ưu điểm hơn về việc lắp ráp. Ở đây chỉ có một van bán dẫn. Sơ đồ 3 mạch này hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên Triac hiện nay được chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên với những dòng điện tải lớn cần phải ghép song song các Triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắp ráp và điều khiển song song. Những tải có dòng điện trên 400A thì sơ đồ hình 9.1 b ít dùng. Một trong những yếu tố làm cho Triac chưa áp đảo ...