Nghiên cứu, thiết kế hệ truyền động một chiều tiristor – động cơ cho hệ thống dịch cực lò quang luyện thiết với công suất của động cơ một chiều kích từ độc lập

LÔØI NOÙI ÑAÀU & Trong Thôøi ñaïi Ngaøy nay truyeàn ñoäng ñieän ñang ngaøy caøng ñöôïc öùng duïng roäng raõi trong moïi lónh vöïc cuûa ñôøi soáng nhôø nhöõng öu theá cuûa noù nhö keát caáu goïn nheï, ñoä beàn vaø ñoä tin caäy cao. Khoâng gaây aûnh höôûng xaáu ñeán moâi tröôøng (nhö : oâ nhieãm, nhieãu, gaây oàn). Beân caïnh ñoù truyeàn ñoäng ñieän coøn coù moät öu theá noåi baäc, ñaëc bieät ñoái vôùi truyeàn ñoäng ñieän moät chieàu laø khaû naêng ñieàu khieån deã daøng. Chính vì vaäy maø truyeàn ñoäng ñieän moät chieàu coùmoät vai troø quan troïng trong caùc daïng truyeàn ñoäng hieän nay ñang duøng. Nhaát laø trong lónh vöïc ñoøi hoûi khaû naêng ñieàu khieån cao nhö trong caùc maùy saûn xuaát. Tuy nhieân truyeàn ñoäng ñieän moät chieàu ñoøi hoûi phaûi coù nguoàn ñieän moät chieàu vôùi caùc caáp ñieän aùp khaùc nhau, vì vaäy vieäc taïo ra nhöõng boä nguoàn moät chieàu thích hôïp ñaõ vaø ñang laø nhöõng vaán ñeà ñaët ra. Trong moät soá tröôøng hôïp ngöôøi ta duøng caùc nguoàn ñieän hoùa nhö pin, aêc qui … nhöôïc ñieåm cuûa loaïi nguoàn naøy laø giaù thaønh khaù cao maø nguoàn coâng suaát laïi haïn cheá. Trong moät soá tröôøng hôïp khaùc, ngöôøi ta duøng nguoàn maùy phaùt moät chieàu coù khaû naêng cho coâng suaát lôùn nhöng giaù thaønh cuõng khaù cao vaø keát caáu laïi coàng keành. Ngaøy nay cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa ngaønh kyõ thuaät baùn daãn caùc boä nguoàn moät chieàu duøng chænh löu baùn daãn ngaøy caøng chieám öu theá nhôø coù keát caáu goïn nheï, hieäu suaát vaø ñoä tin caäy cao, giaù thaønh haï khoâng coù tieáng oàn … cuõng chính loaïi nguoàn naøy maø truyeàn ñoäng ñieän moät chieàu ngaøy caøng trôû neân tieän lôïi vaø öùng duïng roäng raõi hôn. Xuaát phaùt töø nhöõng vaán ñeà maø thöïc tieãn ñaët ra treân baûng ñoà aùn naøy seõ nghieân cöùu, thieác keá heä truyeàn ñoäng moät chieàu tiristor – ñoäng cô cho heä thoáng dòch cöïc loø quang luyeän thieát vôùi coâng suaát cuûa ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp laø : P = 2,7 kw – 1500 voøng/phuùt Noäi dung cuûa baûng ñoà aùn goàm 5 chöông Chöông 1 : toång quan veà coâng ngheä loø hoà quang, yeâu caàu cuûa truyeàn ñoäng dòch cöïc loø hoà quang luyeän thieác. Chöông 2 : Toång quan veà caùc phöông phaùp ñieàu toác ñoäng cô moät chieàu. Chöông 3 : Toång quan veà caùc sô ñoà chænh löu thyristor. Chöông 4 : Tính choïn sô ñoà ñoäng löïc. Chöông 5 : Thieát keá maïch ñieàu khieån heä kín vaø hôû. CHÖÔNG 1 : TOÅNG QUAN VEÀ COÂNG NGHEÄ LOØ HOÀ QUANG, YEÂU CAÀU CUÛA TRUYEÀN ÑOÄNG DÒCH CÖÏC LOØ HOÀ QUANG LUYEÄN THIEÁC. ß1 ÑAËC ÑIEÅM COÂNG NGHEÄ LOØ HOÀ QUANG Loø hoà quang laø loø lôïi duïng nhieät cuûa ngoïn löûa hoà quang giöõa caùc ñieän cöïc hoaëc giöõa ñieän cöïc vaø kim loaïi ñeå naáu chaûy kim loaïi. Loø ñieän hoà quang duøng ñeå naáu thieác hôïp kim chaát löôïng cao. Theo doøng ñieän söû duïng, hoà quang ñöôïc chia thaønh : - Loø hoà quang moät chieàu - Loø hoà quang xoay chieàu Theo caùch chaùy cuûa ngoïn löûa hoà quang ñöôïc chia thaønh hai loaïi : loø nung noùng giaùn tieáp vaø tröïc tieáp : + Loø nung noùng giaùn tieáp : Nhieät cuûa ngoïn löûa xaûy ra giöõa hai ñieän cöïc (graphit, than) ñöôïc duøng ñeå naáu chaûy kim loaïi. + Loø nung noùng tröïc tieáp : nhieät cuûa ngoïn löûa hoà quang xaûy ra giöõa ñieän cöïc vaø kim loaïi duøng ñeå naáu chaûy kim loaïi. loø nung giaùn tieáp loø nung tröïc tieáp 1. ñieän cöïc, 2. ngoïn löûa hoà quang, 3. kim loaïi, 4. voû loø nung 1.Theo ñaëc ñieåm chaát lieäu vaøo loø, loø hoà quang ñöôïc phaân thaønh loø chaát lieäu (lieäu raén, kim loaïi vuïn) beân xöôøn baèng phöông phaùp thuû coâng hay maùy moùc (maùy chaát lieäu, maùy truïc coù maùng) qua cöûa loø, loø chaát lieäu treân ñænh loø xuoáng nhôø gaàu chaát lieäu. Loaïi loø naøy coù cô caáu naâng vuøng noùc. * veà keát caáu, moät loø hoà quang baát kyø coù caùc boä phaän chính : 1. Noài loøcoù lôùp voû caùch nhieät vaø coù cöõa loø vaø mieäng roùt. 2. voøm noùc loø coù voû caùch nhieät. 3. Cô caáu giöõ vaø dòch chuyeån ñieän cöïc, truyeàn ñoäng baèng ñieän hay thuûy löïc. `4. Cô caáu nghieâng lo,ø truyeàn ñoäng baèng ñieän hay thuûy löïc. 5. Loø daãn ñieän töø maùy bieán aùp loø tôùi loø. Ngoaøi ra, ñoái vôùi loø hoà quang naïp lieäu töø treân cao, coøn coù cô caáu naâng, quay voøm loø, cô caáu roùt kim loaïi cuõng nhö gaàu naïp lieäu. Trong caùc loø hoàquang coù noài loø saâu, kim loaïi loûng ôû traïng thaùi tónh coù cheânh leäch nhieät ñoä theo ñoä cao (khoaûng 1000C/m). trong ñieàu kieän ñoù, ñeå taêng cöôøng phaûn öùng cuûa kim loaïi (vôùi xæ) vaø ñeå ñaûm baûo khaû naêng noùng kim loaïi tröôùc khi roùt, caàn phaûi khuaáy troän kim loaïi loûng. Ôû caùc loø dung löôïng nhoû (döôùi 6 taán) thì vieäc khuaáy troän thöïc hieän baèng tay qua cô caáu cô khí . vôùi loø dung löôïng trung bình (12 50 taán) vaø ñaëc bieät lôùn (100 taán vaø hôn) thì thöïc hieän baèng thieát bò khuaáy troän ñeå khoâng nhöõng giaûm lao ñoäng vaát vaû cuûa thôï naáu maø coøn naâng cao chaát löôïng cuûa kim loaïi naáu. Thieát bò khuaáy troän kim loaïi loûng thöôøng laø thieát bò ñieän töø coù nguyeân lyù laøm vieäc töông töï ñoäng cô khoâng ñoàng boä roâto ngaén maïch. Töø tröôøng chaïy taïo ra ôû loø coù ñaùy phi kim loaïi nhôø hai cuoän daây (stato) doøng xoay chieàu taàn soá 0,51 hz leäch pha nhau goùc 900 ñieän. Do töø tröôøng naøy maø kim loaïi coù löïc ñieän töø doïc truïc loø. Khi ñoåi noái doøng trong caùc cuoän daây, coù theå thay ñoåi höôùng chuyeån ñoäng cuûa kim loaïi trong noài theo höôùng ngöôïc laïi. * caùc thoâng soá quan troïng cuûa loø hoà quang laø : +Dung löôïng ñònh möùc cuûa loø: soá taám kimloaïi loûng trong moät meû naáu +Coâng suaát ñònh möùc cuûa bieán aùp loø : Aûnh höôûng quyeát ñònh tôùi thôøi gian naáu luyeän nghóa laø tôùi naêng suaát loø. -Theo möùc ñoä coâng suaát taùc duïng cuûa maùy bieán aùp, naáu chaûy moät taám kim loaïi loûng loø hoà quang coøn chia ra : loø coù coâng suaát bình thöôøng, cao vaø sieâu cao. Loø hoà quang coâng suaát cao vaø sieâu cao coøn coù heä thoáng laøm maùt. * Chu trình laøm vieäc cuûa loø hoà quang goàm 3 giai ñoaïn vôùi caùc ñaëc ñieåm coâng ngheä sau : *Giai ñoaïn 1 : giai ñoaïn nung noùng lieäu vaø naáu chaûy kim loaïi. Trong giai ñoaïn naøy, loø caàn coâng suaát nhieät lôùn nhaát, ñieän naêng tieâu thuï chieám khoaûng 6080% naêng löôïng toaøn meû naáu. Vaø thôøi gian cuûa noù chieám khoaûng 5060 % toaønboä thôøi gian moät chu trình. Ñeå ñaûm baûo coâng suaát naáu chaûy, ngoïn löûa hoà quang phaûi chaùy oån ñònh. Khi chaùy, ñieän cöïc bò aên moøn daàn, khoaûng caùch giöõa ñieän cöïc vaø kim loaïi taêng leân. Ñeå duyhoà quang, ñieän cöïc phaûi ñieàu chænh gaàn vaøo kim loaïi. Luùc ñoù, deã xaûy ra hieän töôïng ñieän cöïc chaïm vaøo kimloaïi – goïi laø quaù ñieàu chænh – vaø gaây ra ngaén maïch laøm vieäc. Ngaén maïch laøm vieäc tuy xaûy ra trong thôøi gian ngaén nhöng laïi hay xaûy ra neân caùc thieát bò ñieän trong maïch ñoäng löïc thöôøng phaûi laøm vieäc ôû ñieàu kieän naëng neà. Ñaây laø ñaëc ñieåm noåi baäc caàn löu yù khi tính toaùn vaø choïn thieát bò cho loø hoà quang. Ngaén maïch laøm vieäc cuõng coù theå gaây ra do suït lôû caùc thaønh cuûa hoá bao quanh ñaàu ñieän cöïc taïo ra ôû trong lieäu. Roài söï noùng chaûy cuûa caùc maãu lieäu cuõng coù theå phaù hoûng ngoïn löûa hoà quang do taêng chieàu daøi ngoïn löûa. Luùc ñoù phaûi tieán haønh moài laïi baèng caùch haï ñieän cöïc xuoáng cho chaïm kim loaïi roài naâng leân, taïo hoà quang. Trong giai ñoaïn naøy, soá laàn ngaén maïch laøm vieäc coù theå tôùi 100 laàn hoaëc hôn. Moãi laàn xaûy ra ngaén maïch laøm vieäc, coâng suaát höõu ích giaûm maïnh vaø coù khi baèng khoâng vôùi toån hao cöïc ñaïi. Thôøi gian cho pheùp cuûa moät laàn ngaén maïch laøm vieäc laø 23s. Toùm laïi, giai ñoaïn naáu chaûy laø giai ñoaïn hoà quang chaùy keùm oån ñònh nhaát, coâng suaát nhieät cuûa loø hoà quang dao ñoäng maïnh vaø ngoïn löûa hoà quang raát ngaén, thöôøng töø vaøi mm ñeán 1015 mm, do vaäy, trong giai ñoaïn naøy, ñieän aùp caáp vaø coâng suaát ra cuûa bieán aùp loø laø lôùn nhaát. *Giai ñoaïn 2 : giai ñoaïn Oxi hoùa vaø hoaøn nguyeân. Ñaây laø giai ñoaïn khöû cacbon cuûa kim loaïi ñeán moät giôùi haïn nhaát ñònh tuøy theo yeâu caàu coâng ngheä, khöû P vaø S, khöû khí trong gang roài tinh luyeän. Söï chaùy hoaøn toaøn cuûa cacbon gaây soâi maïnh kim loaïi. Ôû giai ñoaïn naøy, coâng suaát nhieät yeâu caàu veà cô baûn laø ñeå buø laïi caùc toån hao nhieät vaø noù baèng khoaûng 60% coâng suaát nhieät cuûa giai ñoaïn 1. hoà quang cuõng caàn duy trì oån ñònh. Tröôùc khi thieát ra loø phaûi qua giai ñoaïn hoaøn nguyeân laø giai ñoaïn khöû Oxi, khöû sunFua vaø hôïp kim hoùa kim loaïi. Coâng suaát yeâu caàu luùc naøy chæ côõ 30% so vôùi giai ñoaïn 1. cheáñoä naêng löôïng töông ñoái oån ñònh vaø chieàu daøi ngoïn löûa hoà quang khoaûng vaøi chuïc mm. *Giai ñoaïn 3 : Giai ñoaïn phuï, ñaây laø giai ñoaïn laáy saûn phaåm ñaõ naáu luyeän, tu söûa, laøm veä sinh vaø chaát lieäu vaøo loø. 0 10 2 1 Naáu chaûy oâxi hoaù 20 30 P(MW) Tu söûa laøm veä sinh 4 3 Tinh luyeän t(h) Ñoà thò coâng suaát höõu coâng tieâu thuï ôû loø hoà quang 100taán. ß1.2 SÔ ÑOÀ ÑIEÄN (THIEÁT BÒ CHÍNH MAÏCH LÖÏC) LOØ HOÀ QUANG Ñieän caáp cho loø laø hoà quang laáy töø traïm bieán aùp loø. Ñieän aùp vaøp laø 6; 10; 35 hay 110 KV laø tuøy theo coâng suaát loø. Sô ñoà coù caùc thieát bò chính sau : 3 ~ 6 - 10 kV CL 1MC 1TI 2MC 3MC 4MC BAL K A A A A V V V W KWh MN 2TI TU ÑKBV Sô ñoà ñieän loø hoà quang CL : caàu dao caùch ly duøng phaân caùch maïch ñoäng löïc cuûa loø vôùi löôùi khi caàn thieát, nhö luùc söûa chöõa. 1MC : maùy caét duøng ñeå baûo veä loø hoà quang khoûi ngaén maïch söï coá, vaø duøng ñoùng maïch löïc döôùi taûi. 2MC : môû ra ñeå cuoän khaùng K tham gia vaøo maïch, haïn cheá doøng ngaén maïch. 3MC, 4MC : laø maùycaét duøng ñeå ñoåi noái cuoän sô caáp thaønh D hay Y, vaø noái vôùi caùc ñieän cöïc cuûa loø qua maïch ngaén (MN) khoâng coù moái haøn . K : cuoän khaùng duøng haïn cheá doøng ñieän khi ngaén maïch laøm vieäc vaø oån ñònh söï chaùy hoà quang. BAL : bieán aùp loø duøng ñeå haï aùp vaø ñieàu chænh ñieän aùp. TI : bieán doøng ñieän TU : bieán ñieän aùp ÑKBV : ñieàu khieån baûo veä MN : maïch ngaén ÔÛ giai ñoaïn hoaøn nguyeân, coâng suaát loø yeâu caàu ít hôn thì 2MC laïi môû ra ñeå ñöa vaøo cuoän khaùng K vaøo maïch, laøm giaûm coâng suaát caáp cho loø. Vôùi nhöõng loø hoà quang coâng suaát lôùn hôn nhieàu thì khoâng coù cuoän khaùng K. vieäc oån ñònh hoà quang vaø haïn cheá doøng ngaén maïch laøm vieäc do caùc phaàn töû caûm khaùng cuûa sô ñoà loøñaûm nhieäm Bieán aùp loø BAL duøng ñeå haï aùp vaø ñieàu chænh ñieän aùp . Vieäc ñoåi noái cuoän sô caáp thaønh hình tam giaùc hay sao thöïc thieän nhôø caùc maùy caéc 3MCvaø4MC .Cuoän thöù caáp cuûabieán aùp loø noái vôùi caùc ñieän cöïc cuûa loø qua moät maïch ngaén (MN) khoâng phaân nhaùnh, khoâng coù moái haøn. Phía sô caáp BAL coù ñaëc rôle doøng ñieän cöïc ñaïi ñeå taùc ñoäng leân cuoän ngaét maùy caét 1MC. Rôle naøy coù duy tryø thôøi gian. Thôøi gian duy tryø naøy giaûm khi boäi soá quaù taùi doøng taêng. Nhôø vaäy ,1MC ngaét maïch löïc cuûa loø HQ chæ khi coù ngaén maïch söï coá vaø ngaén maïch laøm vieäc keùo daøi maø khoâng söû lyù ñöôïc. Vôùi ngaén maïch laøm vieäc trong moät thôøigian töông ñoái ngaén ,1MC khoâng caét maïch maø chi coù tín hieäu ñeøn vaø chuoâng. Phía sô caáp BAL coøn coù caùc duïng cuï ño löôøng ,kieåm tra : nhö vonkeá, ampe keá ,coâng taéctô ,pha keá…vv.phíathöù caáp noái caùc ampekeá ño doøng HQ, cuoän doøng ñieän cuûa boä ñieàu chænh töï ñoäng vaø rôle cöïc ñaïi. Doøng taùc ñoäng vaø thôøi gian duy tryø cuûa rôle ñöôïc choïn sao cho khi ngaén maïch thôøi gian ngaén ,boä ñieàu chænh laøm giaûm doøng ñieän cuûa loø chæ sau thôøi gian duy tryø cuûa rôle. Nhieàu khí cuï ñieàu khieån, kieåm tra vaø baûo veä khaùc(trong khoái ÑKBV) cuõng ñöôïc noái vôùi maùy bieán ñieän aùp TU vaø caùc maùy bieán doøng 1TI,2TI. *. Maùy bieán aùp lo ø(BAL). Maùy BAL duøng cho loø hoà quang phaûi laøm vieäc trong caùc ñieàu kieän ñaëc bieät naëng neà neân coù caùc ñaëc ñieåm sau: -Coâng suaát thöôøng raát lôùn (coù theå tôùi haøng chuïc MW) vaø doøng ñieän thöùcaáp raát lôùn (tôùi haøng traêm KA). -Ñieän aùp ngaén maïch lôùn ñeå haïn cheá doøng ngaén maïch döôùi (2,5 ¸ 4)Iñm coù ñoä beàn cô hoïc cao ñeå chòu ñöôïc caùc löïc ñieän töø phaùt sinh trong caùc cuoän daây , thanh daãn khi coù ngaén maïch. -Coù khaû naêng ñieàu chænh ñieän aùp sô caáp döôùi taûi trong moät giôùi haïn roäng. -Phaûi laøm maùt toát vì doøng lôùn , hay coù ngaén maïch vaø vì bieán aùp ñaët ôû nôi kín laïi gaàn loø. Coâng suaát BAL coù theå xaùc ñònh gaàn ñuùng töø ñieàu kieän nhieät trong giai ñoaïn naáu chaûy vì ôû caùc giai ñoaïn khaùc, loø ñoøi hoûi coâng suaát tieâu thuï ít hôn. Neáu coi raèng, trong giai ñoaïn naáu chaûy toån thaát naêng löôïng loø hoà quang trong BALvaø cuoän khaùng K ñöôïc buø tröø bôûi naêng löôïng cuûa phaàn öùng toûa nhieät thì coâng suaát BAL coù theå xaùc ñònh bôûi bieåu thöùc : (KVA) Trong ñoù : tnc – thôøi gian naáu chaûy (h). ksd – heä soá söû duïng coâng suaát BAL trong giai ñoaïn naáu chaûy. Cosj – heä soá coâng suaát cuûa thieát bò loø hoà quang. W – naêng löôïng höõu ích vaø toån hao nhieät trong thôøi gian naáu chaûy vaø döøng loø giöõa hai meû naáu (KW- h). W = w.G. Trong ñoù : G – khoái löôïng kim loaïi naáu (taán). w – suaát chi phí ñieän naêng ñeå naáu chaûy (KWh/taán). Suaát chi phí ñieän naêng giaûm ñoái vôùi loø coù dung löôïng lôùn, thöôøng w = (400 ¸ 600) (KWh/taán). + Thôøi gian naáu thöôøng töø (1¸ 3h) tuøy dung löôïng loø. + Heä soá söû duïng coâng suaát BAL thöôøng 0,8 ¸ 0,9. Hieän nay coâng suaát BAL ngaøy caøng coù xu höôùng taêng vì noù cho pheùp giaûm thôøi gian naáu chaûy, giaûm suaát chi phí naêng löôïng do haï toån hao nhieät. Cuoän daây thöù caáp BAL thöôøng noái D vì doøng ngaén maïch ñöôïc phaân ra hai pha vaø nhö vaäy ñieàu kieän laøm vieäc cuûa caùc cuoän daây seõ nhe hôn. BAL thöôøng phaûi laøm vieäc trong trình traïng ngaén maïch vaø phaûi coù khaû naêng quaù taûi neân thöôøng cheá taïo to , naëng hôn caùc maùy bieán aùp ñoäng löïc cuøng coâng suaát. *. Maïch ngaén(MN). Maïch ngaén hay daây daãn doøng thöù caáp coù doøng ñieän laøm vieäc raát lôùn , tôùi haøng chuïc vaø ngay caû haøng traêm nghìn ampe. Toån hao coâng suaát ôû maïch ngaén DPmn = I2mn.rrmn Do vaäy BAL phaûi ñaët gaàn loø ñeå giaûm bôùt toån hao.ngoaøi ra maïch ngaén coøn phaûi ñaûm baûo söï caân baèng rm vaø xm giöõa caùc pha ñe åco ùcaùc thoâng soá ñieän(coâng suaát , ñieän aùp, doøng) nhö nhau cuûa caùc hoà quang. Khi 3 pha maïch ngaén phaân boá ñoái xöùng thì hoå caûm giöa hai pha baát kyø seû baèng nhau vaø söùc ñieän ñoäng hoå caûm baèng khoâng. Tröôøng hôïp neáu khoaûng caùch giöõa caùc pha khoâng nhö nhau, hoå caûm giöõa caùc pha seû khaùc nhau. Trong moät pha naøo ñoù seû xuaát hieän söc ñieän ñoäng phuï ngöôïc chieàu doøng ñieän trong pha ñoù vaø taïo ra moät xuïp aùp phuï treân ñieän trôû thuaàn treân pha ñoù. Keát quaû laø pha naøy nhö theå taêng ñieän trôû taùc duïng, gaây ra moät toån hao coâng suaát phuï vaø coâng suaát hoà quang cuûa pha naøy seû giaûm so vôùi pha khaùc . Ñoàng thôøi , ôû moät pha khaùc sññ Phuï laïi cuøng chieàu vôùi doøng ñieän cuûa pha, ñieän trôû taùc duïng nhö bò giaûm vaø coâng suaát hoà quang pha naøy taêng leân. Hieän töôïng treân gaây ra söï maát ñoâùi xöùng vaø ñieän aùp giöaõ caùc hoà quang , söï phaân boá coâng suaát khoâng ñoàng ñeàu giöõa caùc pha , giaûm hieäu suaát loø vaø vôùi loø coâng suaát caøng lôùn thì söï maát ñoái xöùng ñieän töø ôû maïch ngaén seû caøng lôùn. Ñeå choáng hieän töôïng treân baèng caùch phaân boá ñoái xöùng veà maët hình hoïc vaø veà maïch ñieän töø cuûa maïch ngaén vaø caùc ñieän cöïc ñaëc ôû 3 ñænh moät tam giaùc ñeàu vôùi loø dung löôïng döôùi 10 taán thì maïch ngaén thöôøng ñöôïc noái theo sô ñoà D . loø dung löôïng lôùn , ngaén maïch thöôøng ñöôïc noái D ô ûcaùc ñieän cöïc. ß1.3 YEÂU CAÀU VÔÙI CAÙC SÔ ÑOÀ ÑIEÀU CHÆNH ÑIEÄN CÖÏC LOØ HOÀ QUANG Caùc loø hoà quang naáu luyeän kim loaïi ñeàu coù caùc boä ñeàu chænh töï ñoäng vieäc dòch ñieän cöïc . vì noù cho pheùp giaûm thôøi gian naáu luyeän , naâng cao naêng suaát loø , giaûm naêng suaát chi phí naêng löôïng , giaõm thaám caùc bon cho kim loaïi , naâng cao chaát löôïng thieát, giaûm lao ñoäng coâng suaát khi naáu chaûy, caûi thieän ñieàu kieän lao ñoäng…vv. Chaát löôïng thieát naáu luyeän phuï thuoäc vaøo coâng suaát vaø söï phaân boá nhieät hay nhieät ñoä trong noài loø. Ñieàu chænh coâng suaát loø hoà quang coù theå thöïc hieän baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp ra BAL hoaëc baèng söï dòch chuyeån ñieän cöïc ñeå thay ñoåi chieàu daøi ngoïn löûa hoà quang vaø nhö vaäy seû thay ñoåi ñieän aùp hoà quang , doøng ñieän hoà quang vaø coâng suaát taùc duïng cuûa hoà quang. Veà nguyeân taéc , vieäc duy trì coâng suaát loø hoà quang coù theå thoâng qua moät trong caùc thoâng soá sau: Doøng ñieän hoà quang Ihq ,ñieän aùp hoà quang Uhq, tæ soá giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp hoà quang, Boä ñieàu chænh naøy duy trì doøng hoà quang khoâng ñoåi (Ihq = const) seû khoâng moài hoà quang ñöôïc. Ngoaøi ra, khi doøng ñieän trong moät pha naøo ñoù seû thay ñoåi seû keùo theo doøng ñieän trong 2 pha coøn laïi thay ñoåi. Ví duï, khi hoà quang trong moät pha bò ñöùt thì loø hoà quang laøm vieäc nhö moät phuï taûi moät pha vôùi 2 pha coøn laïi noái tieáp vaøo ñieän aùp daây. Luùc ñoù caùc boä ñieàu chænh 2 pha coøn laïi seû tieán haønh haï ñieän cöïc maëc duø khoâng caàn vieäc ñoù. Caùc boä ñieàu chænh naøy chæ duøng cho loø hoà quang moät pha vaø chuû yeáu duøng trong loø hoà quang chaân khoâng. Boä ñieàu chænh duy trì ñieän aùp hoà quang khoâng ñoåi (Uhq = const) coù khoù khaên trong vieäc ño thoâng soá naøy . thöïc teá , cuoän daây ño ñöôïc noái giöõa thaân kim loaïi cuûa loø vaø thanh caùi thöù caáp BAL . Do vaäy , ñieän aùp ño phuï thuoäc doøng taûi vaø söï thay ñoåi doøng cuûa moät pha seû aûnh höôûng tôùi hai pha coøn laïi nhö ñaõ trình baøy ñoái vôùi boä ñieàu chænh giöõ Ihq = const Phöông phaùp toát nhaát laø duøng boä ñieàu chænh duy trì = const Thoâng qua hieäu soá caùctín hieäu doøng aùp: a.Ihq – b.Uhq = b.Ihq(Zohq -Zhq) trong ñoù: a,b - heä soá phuï thuoäc heä soá caùc bieán aùp ño löôøng (bieán doøng , bieán ñieän aùp) vaø ñieän trôû ñieàu chænh treân maïch (thay ñoåi baèng tay khi ñieàu chænh). Zohq, Zhq – gía trò ñaët vaø gía trò thöïc cuûa toång trôû hoà quang. Töø phuông trình treân suy ra : Nhö vaäy, vieäc ñieàu chænh thöïc hieän theo ñoä leäch cuûa toång trôû hoà quang so vôùi giaù trò ñaët (ñieàu chænh vi sai). Phöông phaùp naøy deã moài hoà quang, duy trì ñöôïc coâng suaát, ít chòu aûnh höôûng cuûa dao ñoäng ñieän aùp nguoàn cuõng nhö aûnh höôûng laãn nhau giöõa caùc pha. Moãi giai ñoaïn laøm vieäc cuûa loø hoà quang (naáu chaûy, Oxi hoùa, hoaøn nguyeân) ñoøi hoûi moät coâng suaát nhaát ñònh, maø coâng suaát naøy laïi phuï thuoäc chieàu daøi ngoïn löûa hoà quang. Nhö vaäy, ñieàu chænh dòch ñieän cöïc töùc laø ñieàu chænh chieàu daøi ngoïn löûa hoà quang, do ñoù ñieàu chænh ñöôïc coâng suaát loø hoà quang. Ñoù laø nhieäm vuï cô baûn cuûa caùc boä ñieàu chænh töï ñoäng caùc loø hoà quang. *.Caùc yeâu caàu chính ñeà ra cho moät boä ñieàu chænh coâng suaát loø hoà quang laø : 1.Ñuû nhaïy ñeå ñaûm baûo cheá ñoä laøm vieäc ñuû cho loø. Duy trì doøng ñieän hoà quang khoâng tuït quaù (45)% trò soá doøng ñieän laøm vieäc. Vuøng khoâng nhaïy cuûa boä ñieàu chænh khoâng quaù (2 4)% trong caùc giai ñoaïn khaùc. 2.Taùc ñoäng nhanh, ñaûm baûo khöû ngaén maïch hay ñöùt hoà quang trong thôøi gian 1,5 3 s. ñieàu ñoù seõ laøm giaûm soá laàn ngaét maùy caét chính, giaûm söï thaám C cuûa kim loaïi …vv. Caùc loø hoà quang hieän ñaïi khoâng cho pheùp ngaét maùy caét chính quaù 2 laàn trong giai ñoaïn naáu chaûy. Ñaûm baûo yeâu caàu naøy nhôø toác ñoä dòch cöïc nhanh, tôùi 2,5 3 m/ph trong giai ñoaïn naáu chaûy (khi duøng truyeàn ñoäng ñieän cô) vaø 5 6 m/ph (truyeàn ñoäng baèng thuûy löïc). Doøng ñieän hoà quang caøng leäch xa trò soá ñaët thì toác ñoä dòch cöïc caøng phaûi nhanh. 3. thôøi gian ñieàu chænh ngaén. 4. Haïn cheá toái thieåu söï dòch cöïc khoâng caàn thieát nhö khi cheá ñoä laøm vieäc bò phaù vôõ trong thôøi gian raát ngaén (vaøi phaàn giaây) hay trong cheá ñoä thay ñoåi tính ñoái xöùng. Yeâu caàu naøy caøng caàn ñoái vôùi loø 3 pha khoâng coù daây trung tính. Cheá ñoä hoà quang cuûa moät pha naøo ñoù bò phaù huûy seõ daãn theo phaù huûy cheá ñoä hoà quang cuûa caùc pha coøn laïi. Ñieän cöïc caùc pha coøn laïi ñang ôû vò trí chuû cuõng coù theå bò dòch chuyeån. Do vaäy moãi pha caàn coù heä ñieàu chænh ñoäc laäp ñeå söï laøm vieäc cuûa noù khoâng aûnh höôûng tôùi cheá ñoä laøm vieäc cuûa caùc pha khaùc. 5. Thay ñoåi coâng suaát loø baèng phaúng trong giôùi haïn 20 125 % trò soá ñònh möùc vôùi sai soá khoâng quaù 5%. 6. Coù theå chuyeån ñoåi nhanh töø cheá ñoä ñieàu khieån töï ñoäng sang cheá ñoä ñieàu khieån baèng tay do phaûi thöïc hieän thao taùc phuï naøo ñoù (chaúng haïn naâng ñieäu cöïc tröôùc khi chaát lieäu vaøo loø) vaø ngöôïc laïi, chuyeån nhanh cheá ñoä töï ñoäng. 7. töï ñoäng chaâm löûa hoà quang khi baét ñaàu laøm vieäc vaø sau khi hoà quang bò ñöùt. Khi ngaén maïch thì ñöôïc naâng ñieän cöïc leân khoâng laøm ñöùt hoà quang. 8. Döøng moïi ñieän cöïc khi maát löôùi ñieän. Cô caáu chaáp haønh (cô caáu dòch cöïc) coù theå truyeàn ñoäng baèng ñieän – cô hay thuûy löïc. Trong cô caáu ñieän – cô, ñoäng cô ñöôïc duøng phoå bieán laø ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp vì noù coù moâmen khôûi ñoäng lôùn, daûi ñieàu chænh roäng, baèng phaúng, deã ñieàu chænh vaø coù theå deã môû maùy, ñaûo chieàu, haõm. Ñoâi khi cuõng duøng ñoäng cô khoâng ñoàng boä coù moâmen quaùn tính cuûa roâto nhoû. ß1.4 YEÂU CAÀU ÑIEÀU CHÆNH 3 ÑIEÄN CÖÏC LOØ HOÀ QUANG DUØNG 3 ÑOÄNG CÔ MOÄT CHIEÀU TREÂN 3 ÑIEÄN CÖÏC. Trong quaù trình nung luyeän thieác, 3 ñieän cöïc bò aên moøn khoâng ñoàng ñeàu, cho neân ta naâng haï 3 ñieän cöïc naøy khoâng ñoàng boä vôùi nhau. Vì vaäy ta thöôøng ñieàu khieån töøng cöïc, trong quaù trình ñieàu khieån ñieän cöïc coù theå coù cöïc ñöôïc haï xuoáng saâu vì ñieän cöïc bò aên moøn. Ñeå ñieàu khieån 3 ñieän cöïc naøy ta duøng 3 ñoäng cô ñieän moät chieàu treân 3 ñieän cöïc (moãi ñieän cöïc gaén moät ñoäng cô). Laø ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp vì noù co moâmen khôûi ñoäng lôùn, daûi ñieàu chænh roäng, baèng phaúng, deã ñieàu chænh vaø coù theå deã môû maùy, ñaûo chieàu quay haõm. CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU. ß 2.1 ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ TRUYEÀN ÑOÄNG ÑIEÄN. Trong quaù trình laøm vieäc toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän thöôøng bò thay ñoåi do sö bieán thieân cuûa taûi, cuûa nguoàn vaø do ñoù gaây ra söï sai leäch veà toác ñoä thöïc so vôùi toác ñoä ñaët, hay toác ñoä mong muoán (toác ñoä laøm vieäc cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng ñieän do coâng ngheä yeâu caàu). Bôûi vaäy, vieäc ñieàu chænh toác ñoä laø moät trong nhöõng vaáùn ñeà quan troïng trong truyeàn ñoäng ñieän töï ñoäng. Moät yeâu caàu ñatê ra khi thieát keá heä truyeàn ñoâïng laø söï phuø hôïp giöõa ñaëc tính ñieàu chænh cuûa ñoäng cô ñieän vaø ñaëc tính cuûa taûi. Ngöôøi ta thöôøng choïn heä truyeàn ñoäng cuõng nhö phöông phaùp ñieàu chænh naøo cho ñaëc tính ñieàu chænh baùm saùt yeâu caàu cuûa taûi. Maëc khaùc , vaãn phaûi luoân ñaõm baûo ñöôïc tính oån ñònh coâng taùc trong cheá ñoä laøm vieäc xaùc laäp cuõng nhö quaù trình quaùñoä. Ñoái vôùi ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäng laäp, veà phöông dieän ñieàu chænh toác ñoä coù nhieàu öu vieäc do khaû naêng ñieàu chænh toác ñoä deã daøng, caáu truùc maïch laïc, maïch ñieàu khieån ñôn giaûn, chaát löôïng ñieàu chænh cao trong daûi ñieàu chænh toác ñoä roäng. Sau ñaây laø caùc phöông phaùp ñieàu chænh ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp. ß 2.2. CAÙC PHÖÔNG PHAÙP ÑIEÀU CHÆNH TOÁC ÑOÄ ÑOÁI VÔÙI ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU KÍCH TÖØ ÑOÄC LAÄP. Ñeå coù nhöõng phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä hôïp lyù thì ta phaûi xem xeùt ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp, noù bieåu thò quan heä giöõa toác ñoä quay vaø moâmen. n = f(M) vaø ñöôïc vieát döôùi daïng : (2-1) Vôùi nhöõng ñieàu kieän U = Cte, It = Cte, khi M (hoaëc Iö) thay ñoåi, töø thoâng cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu cuõng haàu nhö khoâng ñoåi vì thöïc ra aûnh höôûng laøm giaûm bôùt töø thoâng cuûa phaàn öùng ngang truïc raát nhoû cho neân bieåu thöùc (2 –1) coù theå vieát döôùi daïng : (2-2) Vaø ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän kích töø laø moät ñöôøng thaúng nhö hình veõ (hình 2 -1). n n o n ñm M ñm I öñm M(I ö ) Hình2-1.Ñaëc tính cô(vaø ñaëc tính toác ñoä) Ñöôøng ñaëc tính cô treân öùng vôùi tröôøng hôïp maïch cuûa phaàn öùng khoâng coù ñieän trôû phuï vaø ñöôïc goïi laø ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. Do Rö raát nhoû neân khi thay ñoåi töø thoâng ñeán ñònh möùc, toác ñoä giaûm raát ít (khoaûng 2 ¸ 8% toác ñoä ñònh möùc) cho neân ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp raát cöùng. 1. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi töø thoâng. Muoán thay ñoåi töø thoâng ñoäng cô, ta tieán haønh thay ñoåi doøng ñieän kích töø cuûa ñoäng cô qua moät ñieän trôû maéc noái tieáp ôû maïch kích töø (hình 2 – 2a). roõ raøng, phöông phaùp naøy chæ cho pheùp taêng ñieän trôû vaøo maïch kích töø nghóa laø chæ coù theå giaûm doøng ñieän kích töø (Ikt £ Iktñm) do ñoù chæ coù theå thay ñoåi veà phía giaûm töø thoâng. Khi giaûm töø thoâng, ñaëc tính doác hôn vaø coù toác ñoä khoâng taûi lôùn hôn. Hoï ñaëc tính cô khi giaûm töø thoâng nhö (hình 2- 2b) RKT E CKT IKT w w w w 02 01 0 Iö hình a. Mñm2 Mñm1 Mnm1 Mnm2 Mnm M 0 2 1 hình b. f f f Hình2-2.Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp baèng phöông phaùp thay ñoåi töø thoâng. Phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä baèng thay ñoåi töø thoâng coù ñaëc ñieåm : +Töø thoâng caøng daûm thì toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng cuûa ñaëc tính cô caøng taêng, toác ñoä ñoäng cô caøng lôùn. +Ñoä cöùng ñaëc tiùnh cô giaûm khi giaûm töø thoâng +Coù theå ñieàu chænh trôn trong daûi ñieàu chænh D » 3:1 +chæ thay ñoåi ñöôïc toác ñoä veà phía taêng theo phöông phaùp naøy. +Do ñoä doác ñaëc tiùnh cô taêng leân khi giaûm töø thoâng neân caùc ñaëc tính seõ caét nhau vaø do vaäy, vôùi taûi khoâng lôùn (Mñm1) thì toác ñoä taêng khi töø thoâng giaûm (hình2 – 2b), coøn ôû vuøng taûi lôùn (Mñm2) toác ñoä coù theå taêng hoaëc giaûm tuøy theo taûi. thöïc teá, phöông phaùp naøy chæ söû duïng ôû vuøng taûi khoâng quaù lôùn so vôùi ñònh möùc. Phöông phaùp naøy raát kinh teá vì vieäc ñieàu chænh toác ñoä thöïc hieän ôû maïch kích töø vôùi doøng kích töø laø (1 ¸ 10)% doøng ñònh möùc cuûa phaàn öùng. Toån hao ñieàu chænh thaáp. TN Inm w w w w 02 01 0 I f f f ñm 1 2 Hình 2-2c. Ñaëc tính cô. 2. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän trôû ôû maïch phaàn öùng. Sô ñoà nguyeân lyù noái daây nhö (hình 2 – 3a). khi taêng maïch phaàn öùng, ñaëc tính cô doác hôn nhöng vaãn giöõ nguyeân toác ñoä khoâng taûi lyù töôûng. Hoï ñaëc tính cô khi thay doåi ñieän trôû maïch phaàn öùng (hình 2 – 3b). Khi coù theâm ñieän troû phuï Rf vaøo maïch phaàn öùng thì bieåu thöùc (2 – 2) trôû thaønh : ÖÙng vôùi caùc trò soá khaùc nhau cuûa Rf thì coù caùc ñöôøng ñaëc tính cô khaùc nhau. Trong ñoù öùng vôùi Rf = 0 laø ñöôøng ñaëc tính cô töï nhieân. Ñieàu naøy theå hieän ôû (hình 2 – 3b) Ta thaáy raèng neáu Rf caøng lôùn ñaëc tính cô seõ coù ñoä doác caøng cao vaø do ñoù meàn hôn vaø ngöôïc laïi. Nghóa laø toác ñoä seõ thay ñoåi nhieàu khi taûi thay ñoåi. Cuõng nhö treân giao ñieåm cuûa nhöõng ñöôøng ñoù vôùi ñöôøng M0 =f(n) cho bieát trò soá toác ñoä xaùc laäp khi ñieàu chænh toác ñoä baèng thay ñoåi ñieän trôû phuï Rf. Hình 2-3. Ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp baèng phöông phaùp thay ñoåi ñieän trôû maïch phaàn öùng. 3. Ñieàu chænh toác ñoä baèng caùch thay ñoåi ñieän aùp : Phöông phaùp naøy chæ aùp duïng ñöôïc vôùi ñoäng cô ñieän 1 chieàu kích töø ñoäc laäp hoaëc ñoäng cô kích töø song song laøm vieäc ôû cheá ñoä kích töø ñoäc laäp. M I 1 Uñm n 2 3 4 n 01 n 02 n 03 n 04 Hình 2-4.Ñaëc tính cô (vaø ñaëc tinh toác ñoä) ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp ôû nhöõng ñieän aùp treân phaàn öùng khaùc nhau. Khi thay ñoåi U ta coù moät heä ñaëc tính cô coù cuøng ñoä doác ñöôøng 1 öùng vôùi Uñm , ñöôøng 2,3 öùng vôùi Uñm > U2 > U3 vaø ñöôøng 4 öùng vôùi U4 >Uñm. Nhöng khoâng cho pheùp vöôït quaù ñieän aùp ñònh möùc neân vieäc ñieàu chænh toác ñoä treân toác ñoä ñònh möùc khoâng ñöôïc aùp duïng hoaëc chæ ñöôïc thöïc hieän trong moät phaïm vi raát heïp. Phöông phaùp naøy luùc ñieàu chænh toác ñoä, moâmen khoâng ñoåi vì f vaø Iö ñieàu khoâng ñoåi. Iö khoâng ñoåi laø vì giaûm U, toác ñoä n giaûm laøm E cuõng giaûm neân : Phöông phaùp thay ñoåi ñieän aùp ñeå môû maùy vaø ñieàu chænh toác ñoä cuûa ñoäng cô ñieän 1 chieàu kích töø ñoäc laäp coøn coù theå thöïc hieän ñöôïc nhôø caùc boä bieát ñoåi tiristor noái theo sô ñoà (hình 2-5) hai boä bieán ñoåi A vaø B ñöôïc noái song song nguôïc, trong ñoù boä bieán ñoåi B ñöôïc duøng khi caàn thay ñoåi ñaáu cuûa ñieän aùp Uc ñeå ñoäng cô ñoåi chieàu quay. Tröôøng hôïp khoâng caàn ñoåi chieàu quay thì chæ caàn boä bieán ñoåi A. Ñieän aùp moät chieàu Uc ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô coù quan heä vôùi ñieän aùp xoay chieàu U theo bieåu thöùc : Uc = Uco . cosa Trong ñoù : Uco = 1,35 U ; 0 < a < 900 Khi môû maùy caàn ñieàu chænh goùc môû a lôùn ñeå coù Uc nhoû, ñuû ñeå khaéc phuïc ñieän aùp rôi treân ñieän trôû phaàn öùng vaø haïn cheá doøng ñieän môû maùy, sau ñoù giaûm daàn a ñeå taêng toác ñoä cuûa ñoäng cô ñeán giaù trò mong muoán. Ñeå ñieàu chænh toác ñoä caàn thay ñoåi caùc giaù trò cuûa a ñeå coù giaù trò Uc vaø ñaëc tính cô khaùc nhau nhö (hình 2-4). Hình 2 Boä bieán ñoåi A Boä bieán ñoåi B Hinh-5.Duønh boä bieán ñoåi tiristor thay ñoåi Uc ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu. * Ñieàuchænh toác ñoä ñoäng cô moät chieàu kích töø ñoäc laäp baèng bieän phaùp thay ñoåi ñieän aùp phaàn öùng coù caùc ñaëc ñieåm: - Ñieän aùp phaàn öùng caøng giaûm, toác ñoä ñoäng cô caøng nhoû. Ñieàu chænh trôn trong toaøn boä daûi ñieàu chænh . - Ñoä cöùng ñaëc tính cô giöõ khoâng ñoåi trong toaøn daûi ñieàu chænh. - Ñoä suït toác tuyeät ñoái treân toaøn daûi ñieàu ._.chænh öùng vôùi moät moâmen laø nhö nhau. Ñoä suït toác töông ñoái seõ lôùn nhaát taïi ñaëc tính cô thaáp nhaát cuûa daûi ñieàu chænh. Do vaäy, sai soá toác ñoä töông ñoái (sai soá tónh) cuûa ñaëc tính cô thaáp nhaát khoâng vöôït quaù sai soá cho pheùp cho toaøn daûi ñieàu chænh. - Daûi ñieàu chænh cuûa phöông phaùp naøy coù theå : D ~ 10 : 1 - Chæ thay ñoåi ñöôïc toác ñoä veà phía giaûm (vì chæ coù theå thay ñoåi vôùi Uö £ Uñm). - Phöông phaùp ñieàu chænh naøy caàn moät boä nguoàn coù theå thay ñoåi trôn ñieän aùp ra. CHÖÔNG 3 : TOÅNG QUAN VEÀ CAÙC SÔ ÑOÀ CHÆNH LÖU THYRISTOR. §3.1 CAÙC PHÖÔNG PHAÙP CHÆNH LÖU Ñeå caáp nguoàn cho taûi moät chieàu (ñoäng cô kích töø ñoäc laäp) chuùng ta caàn thieát keá caùc boä chænh löu vôùi muïc ñích bieán ñoåi naêng löôïng ñieän xoay chieàu thaønh moät chieàu. Caùc loaïi boä bieán ñoåi naøy coù theå laø chænh löu khoâng ñieàu khieån vaø chænh löu coù ñieàu khieån. Vôùi muïc ñích giaûm coâng suaát voâ coâng, ngöôøi ta thöôøng maéc song song ngöôïc vôùi taûi moät chieàu moät ñioât (loaïi sô ñoà naøy ñöôïc goïi laø sô ñoà ñioât ngöôïc). Trong caùc sô ñoà chænh löu coù ñioât ngöôïc. Khi coù vaø khoâng coù ñieàu khieån, naêng löôïng ñöôïc truyeàn töø phía xoay chieàu sang moät chieàu, nghóa laø caùc loaïi chænh löu ñoù chæ coù theå laøm vieäc ñöôïc ôû cheá ñoä chænh löu. Ñoái vôùi caùc boä chænh löu coù ñieàu khieån, khoâng ñioât ngöôïc coù theå trao ñoåi naêng löôïng theo caû hai chieàu. Khi naêng löôïng truyeàn töø löôùi xoay chieàu sang taûi moät chieàu, boä nguoàn laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu, coøn khi naêng löôïng truyeàn theo chieàu ngöôïc laïi (töø phía taûi moät chieàu veà phía löôùi xoay chieàu) thì boä nguoàn laøm vieäc ôû cheá ñoä chænh löu traû naêng löôïngveà löôùi. Theo daïng nguoàn caáp xoay chieàu chuùng ta coù theå chia chænh löu thaønh moät trong ba pha. Caùc thoâng soá quan troïng cuûa sô ñoà chænh löu laø : doøng ñieän vaø ñieän aùp taûi, doøng ñieän chaïy trong cuoän daây thöù caáp bieán aùp (neáu coù), soá laàn ñaäp maïch trong moät chu kyø. Soá laàn ñaäp maïch trong moät chu kyø laø quan heä cuûa taàn soá soùng haøi thaáp nhaát cuûa ñieän aùp chænh löu vôùi taàn soá ñieän aùp xoay chieàu. Theo hình daïng cuûa caùc sô ñoà chænh löu vôùi chuyeån maïch töï nhieân chuùng ta coù theå phaân loaïi chænh löu thaønh caùc loaïi sô ñoà sau: 1. CHÆNH LÖU MOÄT PHA NÖÛA CHU KYØ : * sô ñoà noái daây: id T Ud L R Ud ud 0 Õ 2P ω t =θ id 0 α Ud Id 0 id θ θ1 θ2 q4 q3 Hinh 3.1: sô ñoà noái daây vaø daïng soùng ra cuûa ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi. *Nguyeân lyù hoaït ñoäng: khi taûi R-L, goùc a laø goùc môû Tiristor, khoaûng daãn doøng cuûa Tiristor laø töø q1÷ q2 . u2 = U2sinw Töø 0÷q1 Tiristor khoùa do chöa phaùt xung ñieàu khieån, taïi q1 ta phaùt xung môû Tiristor vaø noù daãn doøng, ñaùng leõ Tiristor seõ bò khoùa taïi P nhöng do taûi mang tính chaát caûm khaùng neân khi doøng ñieän ñoåi chieàu thì Tiristor vaãn coøn daãn doøng do cuoän daây xaû naêng löôïng. Trong khoaûng töø P÷q2 cuoän daây xaû naêng löôïng neân tiristor vaån thoâng. Taïi q2 tiristor bò khoùa do cuoän daây xaõ heát naêng löôïng vaø ñieän aùp ñaët leân tiristor luùc naøy laø ñieän aùp ngöôïc, taïi 2P ñieän aùp baét ñaàu ñoåi daáu nhöng tiristor vaãn chöa daãn doøng do chöa phaùt xung ñieàu khieån. 2.CHÆNH LÖU CAÛ CHU KÌ VÔÙI BIEÁN AÙP COÙ TRUNG TÍNH. * Sô ñoà noái daây: U1 A B F E F ZZ T1 T2 U2 Ud I U t o t a1 a2 a3 a4 P 2P 3P 4P id t t iT1 iT2 o o o UAF UT1 Hình 3.2: sô ñoà noái daây vaø daïng soùng ra cuûa chænh löu caû chu kì vôùi bieán aùp coù trung tính * Nguyeân lyù hoaït ñoäng: vôùi hình veõ treân thì noù töông öùng vôùi taûi thuaàn trôû. Trong khoaûng töø 0¸P thì ñieän aùp UAF > 0, UBF 0 ta phaùt xung môû T2 vaø T2 daãn doøng töø a2 cho ñeán 2P vaø chu kì sau lai tieáp tuïc laäp laïi. Ñieän aùp trung bình treân taûi, khi taûi thuaàn trôû doøng ñieän giaùn ñoaïn ñöôïc tính: vôùi:- Udo laø ñieän aùp chænh löu khi khoâng ñieàu khieån vaø baèng Udo= 0,9.U2 - a goùc môû cuûa Tiristor. Khi taûi ñieän caûm lôùn doøng ñieän lieân tuïc hôn, ñieän aùp taûi lieân tuïc hôn, luùc naøy ñieän aùp moät chieàu ñöôïc tính: Trong caùc loai sô ñoà chænh löu thì sô ñoà naøy coù ñieän aùp ngöôïc cuûa van phaûi chòu laø lôùn nhaát: Moåi van daãn thoâng trong moät nöûa chu kyø do vaäy doøng ñieän maø van baùn daãn phaûi chòu toái ña baèng I/2 doøng ñieän taûi, trò hieäu duïng doøng chaïy qua van: Ihd=0,71Id. So vôùi chænh löu nöûa chu kyø thì loaïi chænh löu naøy coù chaát löôïng ñieä aùp toát hôn doøng ñieän chaïy qua van khoâng quaù lôùn, toång ñieän aùp rôi treân van nhoû. Ñoái vôùi sô ñoà chænh löu coù ñieàu khieån thì sô ñoà naøy töông ñoái ñôn giaûn. Tuy nhieân vieäc cheá taïo maùy bieán aùp vôùi hai cuoän daây thöù caáp coù caùc thoâng soá gioáng heät nhau hôi khoù khaên vaø hieäu suaát söû duïng maùy bieán aùp xaáu, cho neân sô ñoà naøy ít duøng trong thöïc teá. 3.CHÆNH LÖU ÑIEÀU KHIEÅN CAÀU MOÄT PHA: 1). Chænh löu ñieàu khieån ñoái xöùng: t t t o o o i i u a1 a2 a3 a4 3P 2P P 4P Hình3.3:sô ñoà noái daây vaø daïng soùng ñieän aùp vaø dong cuûa chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån ñoái xöùng. T4 T111112 T2 T3 A B Zd E F 1 *Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa sô ñoà: Trong nöûa baùn chu kì ñaàu ñieän aùp anod cuûa tiristor T1 döông, luùc naøy ñieän aùp catod cuûa T1 aâm, ta phaùt xung môû hai tiristor T1 vaø T2 ñoàng thôøi, thì caùc van naøy seõ ñöôïc môû thoâng, T1 vaø T2 daãn doøng töø a1¸P nhöng vì taûi coù tính caûm neân hai van naøy vaãn daãn doøng cho ñeán khi cuoän daây xaû heát naêng löôïng thì hai tiristor naøy baét ñaàu chuyeån traïng thaùi töø môû sang khoùa. Ñeán nöûa baùn chu kì sau ñieän aùp ñoåi daáu anod cuûa T3 döông, catod cuûa T4 mang daáu aâm, ta phaùt xung môû caû hai van naøy thì caùc van naøy seõ ñöôïc môû thoâng ñeå ñaët ñieän aùp moät chieàu leân taûi coù chieàu cuøng vôùi nöûa baùn chu kì tröôùc. Chænh löu caàu moät pha coù chaát löôïng ñieän aùp ra hoaøn toaøn gioáng nhö chænh löu caû chu kì vôùi bieán aùp coù trung tính. Doøng ñieän chaïy qua van gioáng nhö hình 3.2: Ihd = 0,7.Id Nhöng ñieän aùp ngöïôc cuûa van phaûi chòu nhoû hôn: Unv = U2 2). Chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng: T1 T2 D2 D1 R L U1 U2 b) D2 D1 T1 T2 R L U2 U1 a) U Ud t t t t t o o o o o o t id Id IT1 IT2 ID1 ID2 a1 a2 a3 P 2P 3P o o o o o o id U Ud t t t t t t Id IT1 IT2 ID1 ID2 P 2P 3P a1 a2 a3 i i i i i i i i Hình 3.4: daïng soùng ra cuûa chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng Chænh löu caàu moät pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng coù theå thöïc hieän baèng hai phöông aùn khaùc nhau, moåi sô ñoà goàm coù hai tiristor vaø hai diod, moåi laàn caáp xung ñieàu khieån chæ caàn moät xung, ñieän aùp moät chieàu treân taûi coù hình daïng vaø trò soá gioáng nhau, ñöôøng cong ñieän aùp taûi chæ coù phaàn ñieän aùp döông, sô ñoà khoâng laøm vieäc vôùi taûi coù nghòch löu traû naêng löôïng veà löôùi. Söï khaùc nhau cuûa hai sô ñoà chæ khaùc nhau ñöïôc theå hieän roõ reät khi laøm vieäc vôùi taûi coù ñieän caûm lôùn, luùc naøy doøng ñieän chaïy qua caùc van ñieàu khieån vaø khoâng ñieàu khieån seõ khaùc nhau. Treân hình a khi ñieän aùp anod T1 döông vaø catod D1 aâm seõ coù doøng ñieän taûi chaïy qua T1 vaø D1 ñeán khi ñieän aùp ñoåi daáu(vôùi anod T2 döông) maø chöa coù xung môû T2, naêng löôïng cuûa cuoän daây taûi L ñöïôc xaõ qua D2. Nhö vaäy vieäc chuyeån maïch cuûa caùc van khoâng ñieàu khieån D1,D2 xaûy ra khi ñieän aùp baét ñaàu ñoåi daáu. T1 seõ bò khoùa khi coù xung môû T2, keát quaû laø chuyeån maïch cuûa caùc van coù ñieàu khieån ñöïôc thöïc hieän baèng vieäc môû van keá tieáp. Ta thaáy raèng caùc van baùn daãn ñöôïc daãn thoâng trong moät nöõa chu kì (caùc diod daãn töø ñaàu ñeán cuoái chu kì ñieän aùp aâm catod, coøn caùc tiristor ñöôïc daãn thoâng taïi thôøi ñieåm coù xung môû vaø bò khoùa bôûi vieäc môû tiristor tieáp theo ôû chu kì keá tieáp). Trò soá cuûa doøng ñieän trung bình chaïy qua van: Itb = (1/2).Id Doøng hieäu duïng cuûa van: Ihd =0,71.Id Theo sô ñoà hình b ta thaáy khoaûng daãn doøng cuûa tiristor ngaén hôn khoaûng daãn cuûa diod vì caùc tiristor seõ khoùa khi ñieän aùp ñoåi daáu coøn diod vaãn daãn do cuoän daây xaõ naêng löôïng. Nhìn chung caùc loaïi chænh löu caàu moät pha coù chaát löôïng ñieän aùp töông ñöông nhö chænh löu caû chu kì vôùi bieán aùp coù trung tính, chaát löôïng ñieän aùp moät chieàu nhö nhau, doøng ñieän laøm vieäc cuûa van baèng nhau neân vieäc öùng duïng cuûa chuùng töông ñöông nhau. Nhöng ñieän aùp ngöôïc cuûa van trong chænh löu caàu moät pha coù ñieän aùp ngöôïc nhoû hôn, bieán aùp deã cheá taïo vaø coù hieäu suaát cao hôn. Theá nhöng chænh löu caàu moät pha coù soá löôïng van nhieàu gaáp hai laàn, laøm giaù thaønh cao hôn, suït aùp treân van gaáp hai laàn, chænh löu caàu ñieàu khieån ñoái xöùng thì vieäc ñieàu khieån phöùc taïp hôn do coù soá van nhieàu hôn. Caùc sô ñoà chænh löu moät pha cho ta ñieän aùp vôùi chaát löôïng chöa cao, bieân ñoä ñaäp maïch ñieän aùp lôùn, thaønh phaàn haøi baäc cao lôùn ñieàu naøy khoâng ñaùp öùng vôùi taûi ñoøi hoûi chaát löôïng ñieän aùp toát. Muoán vaäy ta phaûi söû duïng caùc sô ñoà coù soá pha nhieàu hôn. 4.CHÆNH LÖU TIA BA PHA COÙ ÑIEÀU KHIEÅN. U2a U2b U2c T1 T3 R L T2 *sô ñoà noái daây:] Trong sô ñoà naøy ta giaû söû taûi mang tính caûm khaùng. Ta noái daây maùy bieán aùp theo hình sao, treân moåi pha ta noái moät tiristor ba catod ñaáu chung cho ta ñieän aùp döông cho taûi, coøn daây trung tính seõ coù ñieän aùp aâm. Taïi moåi thôøi ñieåm chæ coù ñieän aùp cuûa moät pha döông hôn hai pha kia, cho neân taïi moåi thôøi ñieåm chæ coù moät tiristor daãn doøng. * nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa sô ñoà: Nguyeân taét môû thoâng vaø ñieàu khieån caùc van ôû ñaây laø khi adod cuûa van naøo döông hôn thì van ñoù ñöôïc kích môû.  UA UB UC a1 a2 a3 a4 a5 0 u P 2P P/3 2P/3 t t t t t 0 0 0 0 Id IT1 IT2 IT3 id iT1 iT2 iT3 Hình 3.5: sô ñoà noái daây vaø daïng soùng ra cuûa chænh löu tia ba pha coù ñieàu khieån Thôøi ñieåm hai ñieän aùp cuûa hai pha giao nhau ñöôïc coi laø goùc thoâng töï nhieân cuûa caùc van baùn daãn. Caùc tiristor chæ ñöôïc môû thoâng vôùi goùc môû nhoû nhaát taïi thôøi ñieåm goùc thoâng töï nhieân(nhö vaäy chænh löu ba pha goùc môû nhoû nhaát a=0o seõ dòch pha so vôùi ñieän aùp pha moät goùc laø 30o). Theo hình veõ treân thì ñieän aùp taûi lieân tuïc hôn nhö vaäy moåi van daãn thoâng trong 1/3 chu kì, neáu ñieän aùp taûi giaùn ñoïan thì thôøi gian daãn thoâng cuûa caùc van seõ nhoû hôn, tuy nhieân trong caû hai tröôøng hôïp thì doøng ñieän trung bình cuûa caùc van ñeàu baèng 1/3.Id. Ñieän aùp cuûa van phaûi chòu baèng ñieän aùp daây giöõa pha coù van khoùa vôùi pha coù van ñang daãn, ví duï nhö trong khoaûng a1¸a2 T1 ñang daãn T3 ñang khoùa cho neân T3 phaûi chòu aùp daây UCA. Khi taûi thuaàn trôû doøng ñieän vaø ñieän aùp taûi lieân tuïc hay giaùn ñoaïn phuï thuoäc vaøo goùc môû cuûa Tiristor. Neáu goùc môû cuûa tiristor nhoû hôn 300 caùc ñöôøng cong Ud ,Id lieân tuïc, khi goùc môû lôùn hôn 300 ñieän aùp vaø doøng ñieän taûi giaùn ñoaïn. Trò soá ñieän aùp trung bình cuûa taûi seõ ñöôïc tính: öùng vôùi ñieän aùp taûi lieân tuïc. Khi ñieän aùp taûi giaùn ñoaïn (taûi giaùn ñoaïn vaø goùc môû lôùn) ñieän aùp taûi ñöôïc tính: Trong ñoù: Udo=1,17U2f -ñieän aùp chænh löu tia ba pha khi van laø diod. U2f –ñieän aùp pha thöù caáp maùy bieán aùp. * ñaëc ñieåm cuûa chænh löu tia ba pha: * * * * Ld T1 T2 T3 a b c Rd T4 a* * * T5 b* T6 c* * So vôùi chænh löu moät pha thì chænh löu tia ba pha coù chaát löôïng ñieän aùp toát hôn, bieân ñoä ñieän aùp ñaäp maïch thaáp hôn, thaønh phaàn soùng haøi baäc cao beù hôn, vieäc ñieàu khieån caùc van baùn daån trong tröôøng hôïp naøy cuõng töông ñoái ñôn giaûn. Vôùi vieäc doøng ñieän moåi cuoän daây thöù caáp laø doøng moät chieàu nhôø coù ñieän aùp ba pha ba truï maø töø thoâng loõi theùp maùy bieán aùp laø töø thoâng xoay chieàu khoâng ñoái xöùng laøm cho coâng xuaát bieán aùp phaûi lôùn, khi cheá taïo maùy bieán aùp ñoäng löïc caùc cuoän daây thöù caáp phaûi ñöôïc ñaáu sao vôùi daây trung tính phaûi lôùn hôn daây pha vì theo sô ñoà treân thì daây trung tính phaûi chòu doøng taûi. 5. CHÆNH LÖU TIA SAÙU PHA COÙ CUOÄN KHAÙNG CAÂN BAÈNG. * sô ñoà noái daây: Sô ñoà chænh löu tia saùu pha ñöôïc caáu taïo bôûi saùu van baùn daãn noái tôùi maùy bieán aùp ba pha vôùi saùu cuoän daây thöù caáp, treân moåi truï bieán aùp coù hai cuoän gioáng nhau vaø ngöôïc nhau. Ñieän aùp caùc pha dòch nhau moät goùc laø 60o. Maùy bieán aùp coù caáu taïo Y/YY hoaëc D/YY Ôû ñaây ta coù hai heä thoáng ñieän aùp thöù caáp a,b,c vaø a, b,,c, coù soá voøng nhö nhau nhöng coù cöïc tính ngöôïc nhau. Nhö vaäy ñieän aùp taát caû saùu pha taïo thaønh heä thoáng ñieän aùp saùu pha . B* B C A C* A* U t 0 0 i Id(l=0) t t 0 Id(l=¥) t 0 i i t 0 IT1 IT2 t 0 IT3 t 0 i i i IT4 t 0 i IT5 t 0 i IT6 a=60 Hình 3.8: daïng soùng ñieän aùp vaø doøng taûi cuûa chænh löu tia saùu pha. ta ñaõ bieát sô ñoà chænh löu tia ba pha ôû treân coù chaát löôïng ñieän aùp taûi chöa thaät toát laém. Khi caàn chaát löôïng ñieän aùp toát hôn chuùng ta söû duïng sô ñoà nhieàu pha hôn. Moät trong nhöõng sô ñoà ñoù laø chænh löu tia 6 pha. Sô ñoà ñoäng löïc ñöôïc moâ taû nhö (hình 3-8a). trong tröôøng hôïp doøng ñieän lieân tuïc (taûi thuaàn trôû vôùi goùc môû a <, hoaëc taïi ñieän caûm) thì ñieän aùp taûi ñöôïc tính nhö sau : Ud = Udo.cosa Coøn trong tröôøng hôïp doøng ñieän giaùn ñoaïn (taûi thuaàn trôû a> ) thì ñieän aùp taûi ñöôïc tính : Ud = Udo [ 1+sin( - a)] Trong ñoù : Udo = 1,35U2f Theo daïng soùng ñieän aùp ra (hình 3-8b). chuùng ta thaáy raèng moãi van daãn thoâng trong 1/6 chu kyø.so vôùi caùc sô ñoà khaùc thì chænh löu tia 6 pha cho doøng ñieän chaïy qua van baùn daãn laø beù nhaát. Do ñoù sô ñoà chænh löu tia 6 pha raát coù yù nghóa khi doøng taûi lôùn (chæ caàn van nhoû coù theå cheá taïo boä nguoàn vôùi doøng taûi lôùn). 6.CHÆNH LÖU CAÀU 3 PHA : a).Chænh Löu Caàu Ba Pha Ñieàu Khieån Ñoái Xöùng: * sô ñoà noái daây: A B C Ua2 Ub2 Uc2 R L T1 T3 T5 T2 T4 T6 Ud Sô ñoà chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån ñoái xöùng coù theå coi nhö hai sô ñoà chænh löu tia ba pha maéc ngöôïc chieàu nhau, ba tiristor T1,T3,T5 taïo thaønh tia ba pha cho ñieän aùp döông töùc noù laø nhoùm anod, coøn T2,T4,T6 laø moät chænh löu tia cho ta ñieän aùp aâm taïo thaønh nhoùm catod. * nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa sô ñoà: Theo hoaït ñoäng cuûa chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån ñoái xöùng, doøng ñieän chaïy qua taûi laø doøng ñieän chaïy töø pha naøy veà pha kia, do ñoù taïi moãi thôøi ñieåm caàn môû tiristor chuùng ta caàn caáp hai xung ñieàu khieån ñoàng thôøi (moät xung ôû nhoùm anod , moät xung ôû nhoùm catod). Ví duï ta caáp xung môû tiristor T1 cuûa pha A phía anod laø a1 ñoàng thôøi taïi ñoù ta cuûng caáp xung a4 cho T4 cuûa pha B phía catod caùc thôøi ñieåm tieáp theo cuõng töông töï vaø thöù töï caáp xung ñieàu khieån cuõng tuaân theo ñuùng thöù töï pha. 0 U Uf Ud t t t t t t t t t U a1 a3 a2 a4 a5 a6 a7 a8 P 2P 3P i IT3 IT5 IT2 IT4 IT6 i i i i U Unv Hình 3.6: Daïng soùng ra cuûa chænh löu caàu ba pha dieàu khieån ñoái xöùng Khi goùc môû van nhoû hay taûi coù ñieän caûm lôùn, trong moåi khoaûng daãn cuûa moät van cuûa nhoùm naøy (anod hay catod) thì seõ coù hai van cuûa nhoùm kia ñoåi choã cho nhau. Ñieàu naøy coù theå thaáy roõ trong khoaûng a1¸a3, T1 nhoùm anod daãn nhöng trong nhoùm catod T4 daãn trong khoaûng a1¸a2 coøn T6 daãn tieáp trong khoaûng a2¸a3. Ñieän aùp ngöôïc caùc van phaûi chòu ôû chænh löu caàu ba pha baèng 0 khi van daãn vaø baèng ñieän aùp daây khi van khoùa. Khi ñieän aùp taûi lieân tuïc trò soá ñieän aùp taûi ñöôïc tính theo coâng thöùc: Khi goùc môû tiristor lôùn hôn goùc a > 600 vaø thaønh phaàn ñieän caûm cuûa taûi quaù nhoû thì ñieän aùp taûi seõ bò giaùn ñoaïn. Trong caùc tröôøng hôïp naøy doøng ñieän chaïy töø pha naøy veà pha kia laø do caùc van baùn daãn coù phaân cöïc thuaän theo ñieän aùp daây ñaët leân chuùng, cho tôùi khi ñieän aùp ñoåi daáu caùc van baùn daãn bò phaân cöïc thuaän vaø seõ töï khoùa. khia > P/3 *ñaëc ñieåm cuûa sô ñoà: söï phöùc taïp cuûa chænh löu caàu ba pha dieàu khieån ñoái xöùng laø phaûi ñoàng thôøi môû hai van theo duùng thöù töï pha, do ñoù gaây khoù khaên trong vieäc cheá taïo söõa chöõa. Ñeå ñôn giaõn hôn ngöôøi ta duøng chænh löu caàu ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng. b. Chænh löu caàu 3 pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng : * sô ñoà noái daây: A B C Ua2 Ub2 Uc2 R L T1 T2 T3 D3 D2 D1 Ud Loaïi chænh löu naøy ñöôïc caáu taïo töø moät nhoùm (anod hay catod) ñieàu khieån vaø moät nhoùm khoâng ñieàu khieån nhö ttreân hình veõ. * nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa sô ñoà: Caùc tiristor ñöôïc daãn thoâng töø thôøi ñieåm coù xung môû cho ñeán khi môû tiristor cuûa pha keá tieáp. Trong tröôøng hôïp ñieän aùp taûi giaùn ñoaïn tiristor ñöôïc daãn töø thôøi ñieåm coù xung môû ñeán khi ñieän aùp ñoåi daáu. Caùc diod töï ñoäng daãn thoâng khi ñieän aùp ñaët leân noù thuaän chieàu. Chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng coù doøng ñieän vaø ñieän aùp taûi lieân tuïc khi goùc môû van baùn daãn nhoû hôn 600, hay khi goùc môû taêng leân vaø thaønh phaàn ñieän caûm cuûa taûi nhoû thì ñieän aùp cuûa taûi seõ bò giaùn ñoaïn. Khi ñieän aùp taûi lieân tuïc: Theo daïng soùng ñieän aùp taûi ôû treân trò soá ñieän aùp trung bình treân taûi baèng 0 khi goùc môû ñaït tôùi 1800. Ñieän aùp trung bình treân taûi laø toång cuûa hai ñieän aùp chænh löu tia ba pha. Vieäc kích môû caùc van ñieàu khieån cuûa chænh löu caàu ba pha khoâng ñoái xöùng deã daøng hôn, nhöng caùc soùng ñieàu hoøa baäc cao cuûa taûi vaø cuûa nguoàn lôùn. U U t t Uf Ud 0 0 a1 2P P a2 a3 a4 a5 3P 4P 0 0 0 0 0 0 t t t t t t i i i i i i IT1 IT2 IT3 D1 D2 D3 Hình 3.7:daïng soùng ra cuûa chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån khoâng ñoái xöùng * nhaän xeùt: so vôùi chænh löu caàu ba pha ñieàu khieån ñoái xöùng thì trong sô ñoà naøy vieäc ñieàu khieån caùc van baùn daãn ñöôïc thöïc hieän deã daøng hôn. Ta coù theå coi maïch ñieàu khieån cuûa boä chænh löu naøy nhö moät chænh löu tia ba pha. Chænh löu caàu ba pha hieän nay laø sô ñoà coù chaát löôïng ñieän aùp toát nhaát, hieäu suaát söû duïng bieán aùp toát nhaát. Tuy vaäy noù cuõng laø sô ñoà phöùc taïp nhaát. ß3.2LÖÏA CHOÏN SÔ ÑOÀ MAÏCH ÑOÄNG LÖÏC Sau khi tìm hieåu veà caùc thoâng soá cô baûn, ñaëc ñieåm, hoaït ñoäng cuûa caùc sô ñoà chænh löu doøng ñieän xoay chieàu hieän nay, cuøng vôùi vieäc phaân tích öu, nhöôïc ñieåm cuûa töøng sô ñoà, caên cöù vaøo caùc yeâu caàu cuûa vieäc löu choïn sô ñoà thieát keù, chuùng ta coù theå tieán haønh löu choïn moät sô ñoà maïch ñoäng löïc hôïp lyù cho taûi cuûa ta laø ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp. Do daûi ñieàu khieån roäng, ñoä oån ñònh doøng ñieän vaø ñieän aùp, yeâu caàu veà chaát löôïng ñieän aùp moät chieàu cao. Maëc khaùc nguoàn ôû ñaây laø löôùi 3 pha coâng nghieäp, cho neân chuùng ta choïn caàu 3 pha. Coâng suaát cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu ôû ñaây khoâng quaù lôùn. Hôn nöõa yeâu caàu veà chaát löôïng ñieän moät chieàu, chæ caàn oån ñònh vaø khoáng cheá doøng hoà quang laøm vieäc toát, khoâng caàn ñaûo chieàu nhanh, neân ta coù theå choïn sô ñoà caàu 3 pha, maïch ñieàu khieån coù theå duøng rieâng bieät. Ñaëc bieät ñoäng cô ñieän moät chieàu cuûa ta laïi coù ñieän aùp moät chieàu ñònh möùc laø 400 v. bôõi vaäy, sô ñoà caàu 3 pha coù öu ñieåm hôn taát caû. Theo sô ñoà naøy khi chænh löu tröïc tieáp töø löôùi chuùng ta coù ñieän aùp moät chieàu laø : 220 . 2,34 =515 V. Ñeå coù ñieän aùp laø 400V duøng cho ñoäng cô ta coù theå cheá taïo maùy bieán aùp hoaëc ñieàu chænh goùc môû a . nhöng ôû ñaây ta ñieàu khieån chænh löu tröïc tieáp töø löôùi neân ta chæ caàn duøng ñieàu chænh goùc môû a laø ñuû. Maëc khaùc, choïn chænh löu caàu 3 pha thì vieäc ñieàu khieån ñôn giaûn hôn so vôùi caùc chænh löu nhieàu pha khaùc, ñöôøng cong ñieän aùp taûi ñeïp hôn, trôn hôn … CHÖÔNG 4 : TÍNH CHOÏN SÔ ÑOÀ ÑOÄNG LÖÏC 1.Tính choïn van ñoäng löïc : caùc van ñoäng löïc ñöôïc löïa choïn döïa vaøo caùc yeáu toá cô baûn laø : doøng taûi, sô ñoà ñaõ choïn, ñieàu kieän toûa nhieät vaø ñieän aùp laøm vieäc. Vôùi sô ñoà chænh löu caàu 3 pha trong ñoù : Ud = 400 V Ta coù : * ñieän aùp laøm vieäc cuûa van laø : Ulv = Knv . U2 (1) Vôùi Thay vaøo (1) ta ñöôïc trong ñoù : Ud - laø ñieän aùp taûi U2 - laø ñieän aùp xoay chieàu (nguoàn) Ulv – laø ñieän aùp laøm vieäc cuûa van Knv – heä soá ñieän aùp ngöôïc Ku - heä soá ñieän aùp taûi (tra baûng 1 – taøi lieäu höôùng daãn thíeât keá thieát bò ÑTCS cuûa Traàn Vaên Thònh) ñoái vôùi sô ñoà chænh löu caàu 3 pha thì : Knv = 2,45 Thay soá vaøo ta ñöôïc : Ñieän aùp, doøng ñieän laøm vieäc cuûa van laø : V vôùi laø heä soá doøng ñòeân hieäu duïng . (tra baûng 2 – taøi lieäu höôùng daãn TKÑTCS - traàn Vaên Thònh) thay vaøo ta ñöôïc : Ilv = Ihd = 0,58.9,64 =5,59A Vôùi : Ihd , Id : Doøng ñieän hieäu duïng cuûa van vaø doøng ñieän taûi. Khd : heä soá xaùc ñònh doøng ñieän hieäu duïng Ñeå coù theå choïn van theo ñieän aùp hôïp lyù, thì ñieän aùp ngöôïc cuûa van caàn choïn lôùn hôn ñieän aùp laøm vieäc cuûa van qua moät heä soá döõ tröõ: Unv = kdtu . Ulv Choïn Kdtu = (1,6 í 2). Ôû ñaây ta choïn Kdtu = 1,8 , Vaäy Unv = 1,8 . 418,667 = 753,60 v Iñm van = KI . Ilv (3) Vôùi caùc thoâng soá laøm vieäc ôû treân ta choïn ñieàu kieän laøm vieäc cuûa van coù caùnh taûn nhieät vôùi ñaày ñuû dieän tích toûa nhieät, khoâng coù quaït ñoái löu khoâng khí . Vôùi ñieàu kieän laøm vieäc treân Ilv = (10 í 30)% Iñm. Thöôøng choïn Ilv = (25 í28) % Iñm . Ôûñaây ta choïn : Ilv =28 %Iñm. Þ tra baûng thoâng soá caùc van, choïn caùc van vôùi thoâng soá ñieän aùp ngöôïc (Unv) , doøng ñieän ñònh möùc(Iñm) lôùn hôn hoaëc gaàn nhaát vôùi caùc thoâng soá ñaõ tính ñöôïc ôû treân ta ñöôïc: 6 triristor loaïi : C139N20M vôùi caùc thoâng soá ñònh möùc: -Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi van laø: Unvmax=800V. -Doøng ñieän laøm vieäc(ñònh möùc) cöïc ñaïi laø: Iñmv.=20A -Doøng ñieän ñænh cöïc ñaïi : Ipikmax.=200A -Doøng ñieän xung ñieàu khieån: Igmax=180mA. - Ñieän aùp xung ñieàu khieån: Ugmax= 3,0V. -Doøng ñieän töï giöõ : Ih = 150mA. -Doøng ñieän roø : Ir = 4mA. - Suït aùp treân thyristor ôû traïng thaùi daãn: Umax=4V -Ñaïo haøm ñieän aùp : -Thôøi gian chuyeån maïch (môû vaø khoùa) : tcm = 10ms - Nhieät ñoä laøm vieäc cöïc ñaïi : Tmax = 125 0C *. Choïn 6 ñioât loaïi 20ETS08FP caùc thoâng soá ñònh möùc: - Doøng ñieän chænh löu cöïc ñaïi : Imax = 20A - Ñieän aùp ngöôïc cuûa ñioât : Un = 800 v - Ñænh xung doøng ñieän : Ipik = 375A - Toån hao ñieän aùp ôû traïng thaùi môû cuûa ñioât : DU = 1,1 v -Doøng ñieän thöû cöïc daïi : Ith = 20A -Doøng ñieän roø ôû nhieät ñoä 250C : Ir=100A - Nhieät ñoä cho pheùp : Tcp =150oC 2. Tính toaùn cuoän khaùng loïc doøng ñieän ñaäp maïch : söï ñaäp maïch cuûa ñieän aùp chænh löu laøm cho doøng ñieän taûi cuõng ñaäp maïch theo, laøm xaáu ñi chaát löôïng doøng ñieän moät chieàu, vaø laøm xaáu ñi quaù trình chuyeån maïch coå goùp ñoäng cô, laøm taêng phaùt noùng cuûa taûi do caùc thaønh phaàn soùng haøi. Thöôøng chuùng ta ñaùnh giaù aûnh höôûng cuûa ñaäp maïch doøng ñieän theo trò hieäu duïng cuûa soùng haøi baäc nhaát, trò soá ñieän caûm cuûa cuoän khaùng loïc thaønh phaàn doøng ñieän ñaäp maïch ñöôïc tính theo bieåu thöùc sau : (4) Trong ñoù : LL : trò soá ñieän caûm loïc ñaäp maïch caàn thieát (Henry) Idñm = 9,64 A laø doøng ñieän ñònh möùc cuûa boä chænh löu w = 314 (1/s) taàn soá goùc K = 1, 2, 3, … boäi soá soùng haøi m = 6 laø soá laàn ñaäp maïch trong moät chu kyø Udn max : bieân ñoä thaønh phaànsoùng haøi cuûa ñieän aùp chænh löu I1*% : trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän soùng haøi cô baûn laáy tæ soá theo doøng ñieän ñònh möùc cuûa chænh löu I1*= 10%Idñm = 0,964A Quan heä giöõa tæ leä cuûa bieân ñoä soùng haøi theo trò trung bình ñieän aùp chænh löu svôùi k=1 cho sô ñoà caàu 3 pha. Hình 4 -1. Quan heä giöõa bieân ñoä soùng baäc nhaát vôùi goùc môû van baùn daån . Vôùi tra hình (4-1) treân vôùi a = 90oC; m =6 ta coù : = 0,18 Þ Udn max = 0,18. Udo goïi a = amin = 10o laø goùc döï tröõ khi coù suy giaûm ñieän aùp löôùi. Khi khoâng taûi : U do = Ud + DUv +DUdn DUv =DUv1 + DUv2 = 4+ 1,1 = 5,1V trong ñoù : DUv1 : suït aùp tiristor DUv2 : suït aùp ñioât DUdn 0 laø suït aùp treân daây noái ta coù phöông trình caân baèng ñieän aùp khi coù taûi Udo (cosamin) = Ud + DUv +DUdn Þ Udmax = 0,18.411,4 = 74,052 V töø Ud max ta thay vaøo (4)ta ñöôïc ñieän caûm yeâu caàu caàn thieát: Trò soá ñieän caûm cuoän khaùng loïc LCKL caàn maéc theâm ñeå loïc thaønh phaàn doøng ñieän ñaäp maïch ñöôïc tính : LCKL = LL – Ld (5) Trong ñoù : LCKL : ñieän caûm cuoän khaùng loïc caàn maéc theâm LL = 2,99 mH Ñieän caûm caàn thieát ñeå loïc thaønh phaàn soùng haøi doøng ñieän I1* %= 10% Idñm. Ld : ñieän caûm cuûa taûi Ñieän caûm phaàn öùng cuûa ñoäng cô moät chieàu ñöôïc tính gaàn ñuùng theo coâng thöùc sau : (6) Trong ñoù : Kd =0,1 ¸ 0,25 ñoái vôùi ñoäng cô coù cuoän buø nñm = 1500 v/p toác ñoä quay ñònh möùc cuûa ñoäng cô Uñm = 400 v Ñieän aùp ñònh möùc cuûa ñoäng cô Iñm = 9,64 A Doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñoäng cô P = 2 soá ñoâi cöïc Thay vaøo (5) ta coù ñieän caûm phaàn öùng cuûa ñoäng cô : Ta thaáy Ld =33mH >> LL = 2,99 mH Nhö vaäy ta khoâng caàn thieát keá (khoâng duøng) cuoän loïc phuï nöõa. 3. Nguyeân taéc cô baûn xaây döïng heä truyeàn ñoäng tiristor ñaûo chieàu quay. Trong quaù trình xaây döïng maïch ñieàu khieån cho heä truyeàn ñoäng tiristor cuûa ta thì moät yeâu caàu quan troïng ñaët ra laø phaûi ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô moät chieàu (ñeå daãn ñeán vieäc ñaûo chieàu quay cuûa truyeàn ñoäng chính). Do tiristor daãn doøng theo moät chieàu vaø chæ ñieàu khieån ñöôïc khi môû, coøn khoùa theo ñieän aùp löôùi. Cho neân vieäc truyeàn ñoäng van ñaûo chieàu khoù khaên vaø phöùc taïp hôn heä truyeàn ñoäng maùy phaùt – ñoäng cô. * coù hai nguyeân taéc cô baûn xaây döïng heä truyeàn ñoäng T-Ñ ñaûo chieàu. - Giöõ nguyeân chieàu doøng ñieän phaàn öùng vaø ñaûo chieàu doøng kích töø ñoâïng cô. - Giöõ nguyeän chieàu doøng kích töø vaø ñaûo chieàu doøng ñòeân phaàn öùng. Trong thöïc teá caùc sô ñoà truyeàn ñoäng (T – Ñ) ñaûo chieàu coù nhieàu, xong ñeàu ñöôïc thöïc hieän theo moät trong hai nguyeân taéc treân. 4. löïa choïn sô ñoà truyeàn ñoäng (T-Ñ) coù ñaûo chieàu thích hôïp. Töø nhöõng yeâu caàu veà coâng ngheä ñaõ tìm hieåu ôû chöông ñaàu, qua tìm hieåu veà taûi ñeán ñaây ta coù theå ñöa ra hai loaïi sô ñoà chính caàn löïa choïn. * sô ñoà truyeànñoäng duøng moâït boä bieán ñoåi caáp cho phaàn öùng ñoäng cô vaø ñaûo chieàu quay baèng coâng taéc tô chuyeån maïch ôû phaàn öùng. * Sô ñoà truyeàn ñoäng theo phöông phaùp ñieàu khieån rieâng baèng logíc ñieän töû. a. vôùi sô ñoàtruyeàn ñoäng duøng caùc coâng taéc tô chuyeån maïch. Theo sô ñoà naøy, ngöôøi ta duøng moït boä nguoàn chænh löu caáp cho phaàn öùng vaø coâng taéc tô thuaän nghòch chuyeån maïch ôû phaàn öùng cuûa ñoäng cô ñeå ñaûo chieàu quay. Ñieàu naøy ñöôïc theå hieän ôû hình döôùi. A B E F T 2 T 1 T 3 T1 T2 N1 N2 U D 2 D 1 D 3 i th i ng i icl Hình 4 – 2 . Sô ñoà truyeàn ñoäng ñaûo chieàu quay duøng coâng taéc tô chuyeån maïch Döïa vaøo sô ñoà treân ta thaáy, khi ñoäng cô chaïy thuaän, caùc coâng taéc tô N1,N2 môû (khoângcho doøng ñieän chaïy qua). Do ñoù doøng ñieän töø boä nguoàn chænh löu seõ chaïy qua coâng taéc tô thuaän T1 qua ñoäng cô vaø cuoái cuøng qua coâng taéc tô T2. treân hình veõ doøng ñieän ith seõ chaïy theo chieàu AEFB. Ngöôïc laïi khi ñaûo chieàu quay cuûa ñoäng cô (ñoäng cô chaïy ngöôïc). Caùc coâng taéc tô thuaän T1 vaø T2 seõ ñöôïc môû ra, coøn ôû coâng taéc tô ngöôïc N1,N2 ñoùng laïi cho doøng ñieän chaïy qua theo chieàu töø phía phaûi sang traùi. Treân hình veõ chieàu cuûa doøng ñieän öùng vôùi khi ñaûo chieàu laø AFEB. Khi söû duïng sô doà naøy ñoøi hoûi phaûi coù moät thôøi gian treã nhaát ñònh ñeå ñoùng caét coâng taéc tô. Maëc khaùc, vieäc ñoùng môû caùc coâng taéc tô ñöôïc thöïc hieän baèng tay neân khaû naêng töï ñoäng hoùa cuûa loaïi sô ñoà naøy khoâng cao. Maëc duø, veà nguyeân taéc loaïi sô ñoà naøyvaãn ñöôïc ñaûm baûo yeâu caàu veà coâng ngheä cuûa heä thoáng. Tuy nhieân, do caùc yeâu caàu töï ñoäng hoùa ngaøy caøng cao maø ta löïa choïn sô ñoà maïch coù tính lieân tuïc cao. b. Vôùi sô ñoà truyeàn ñoäng theo phöông phaùp ñieàu khieån rieâng baèng logíc ñieän töû. Veà nguyeân taéc ñieàu khieån coù theå chia laøm hai loaïi chính laø : Ñieàu khieån chung vaø ñieàu khieån rieâng. Ôû ñaây ta chæ xeùt phöông phaùp ñieàu khieån rieâng, vì yeâu caàu coâng ngheä laø haït lieäu thieát coù tính chaát ñoàng ñeàu, mòn khoâng gaây neân ngaén maïch taûi hoà quang khi suït lieäu, chæ caàn oån ñònh khoâng cheá doøng hoà quang laøm vieäc toát khoâng caàn ñaûo chieàu nhanh. * Truyeàn ñoäng T-Ñ ñaûo chieàu ñieàu khieån rieâng: khi ñieàu khieån rieâng hai boä chænh löu laøm vieäc rieâng reõ nhau, taïi moät thôøi ñieåm chæ phaùt xung ñieàu khieån vaøo moït boä chænh löu coøn boä kia bò khoùa do khoâng coù xung ñieàu khieån. Heä coù hai boä chænh löu laø: chænh löu 1 vaø chænh löu 2 vôùi caùc maïch phaùt xung ñieàu khieån töông öùng laø FX1 vaø FX2.khi ñieàu khieån laàn löôït töø nhoùm chænh löu naøy sang nhoùm chænh löu kia, caàn phaûi ñaûm baûo nhoùm tröôùc ngöøng laøm vieäc hoaøn toaøn môùi ñöôïc phaùt xung cho nhoùm sau laømvieäc. Thôøi gian naøy khoaûng vaøi (ms). Do vaäy maïch ñieàu khieån coù phöùc taïp hôn. Ta coù 2 boä chænh löu: chænh löu 1 vaø chænh löu 2. caùc maùy phaùt xung FX1 vaø FX2._.