Tài liệu hướng dẫn thiết bị điện tử công suất-Phần 3

Chia sẻ: Phan Thi Ngoc Giau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

123
lượt xem 46
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu một chiều cấp điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập . Thông số động cơ: Uđm=400 (V) ;nđm=980 (vòng/phút) ;P=27(Kw); η=0,85 ;số đôi cực p=2.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Tài liệu hướng dẫn thiết bị điện tử công suất-Phần 3

8.9 Ví dụ tính toán bộ nguồn chỉnh lưu . Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu một chiều cấp điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập . Thông số động cơ: Uđm=400 (V) ;nđm=980 (vòng/phút) ;P=27(Kw); η=0,85 ;số đôi cực p=2. 8.9.1 Lựa chọn sơ đồ thiết kế . Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lưu, từ các ưu nhược điểm của các sơ đồ chỉnh lưu, với tải và động cơ điện một chiều với công suất vừa phải như trên thì sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lí hơn cả, bởi lẽ ở công suất này để tránh lệch tải biến áp, không thể thiết kế theo sơ đồ một pha, sơ đồ tia 3 pha sẽ làm mất đối xứng điện áp nguồn .Nên sơ đồ thiết kế ta chọn là sơ đồ cầu 3 pha có điều khiển đối xứng . Sơ đồ được biểu diễn trên hình 8 -17 dưới đây: A B C T2 T1 a b c T4 T3 T6 T5 ¦ Hình 8 -17: Sơ đồ nguyên lí mạch động lực Các thông số cơ bản còn lại của động cơ được tính .
P Iưđm= =79,41(A) . η.U dm U2a ;U2b ;U2c - Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn . E - Sức điện động của động cơ . R, L - Điện trở và điện cảm trong mạch . R= 2.Rba+Rư+Rk+Rdt . L= 2.Lba+Lư+Lk . Rk,Lk là điện trở và điện kháng của máy biến áp qui đổi về thứ cấp: 2 ⎡W ⎤ Rba=R2+R1. ⎢ 2 ⎥ ⎣W ⎦ 1 2 ⎡W ⎤ Lba=L2+L1. ⎢ 2 ⎥ . ⎣W ⎦ 1 Rk, Lk là điện trở và điện kháng cuộn lọc . Rdt điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau: U 400 Rư=0,5 .(1-η). udm (Ω)=0,5 .(1-0,85) . =0,38 (Ω) . I udm 79,41 Lư là điện cảm mạch phần ứng động cơ được tính theo công thức Umanxki_Lindvit: U dm .60 400.60 Lư =γ . =0,25 . =0,0061 (H) =6,1 (mH) 2.π .980.79,41 2.π . p.ndm .I dm Trong đó γ=0,25 là hệ số lấy cho động cơ có cuộn bù . 8.9.2 Tính chọn Thyristor: Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van được tính như sau: +)Điện áp ngược lớn nhất mà Thyristor phải chịu: Uπ Unmax=Knv.U2 =Knv . d = .400 = 418,879 (V). Ku 3 3. 6 Trong đó: Knv = 6 Ku= π
Điện áp ngược của van cần chọn: Unv = KdtU . Un max =1,8 . 418,879 = 753,98 Lấy bằng 754 (V) Trong đó: KdtU - hệ số dự trữ điện áp, chọn KdtU =1,8 . +) Dòng làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng: I 79,41 Ilv = Ihd = Khd .Id = d = =45,847 (A) 3 3 1 (Do trong sơ đồ cầu 3 pha, hệ số dòng hiệu dụng: Khd = ). 3 Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ diện tích toả nhiệt ; Không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng định mức của van cần chọn: Iđm =Ki . Ilv =3,2 . 45,847 = 147 (A) (Ki là hệ số dự trữ dòng điện và chọn Ki =3,2) từ các thông số Unv, Iđmv ta chọn 6 Thysistor loại SCI50C80 do Mỹ sản xuất có các thông số sau: Điện áp ngược cực đại của van: Un = 800 (V) Dòng điện định mức của van : Iđm =150 (A) Đỉnh xung dòng điện : Ipik =2800 (A) Dòng điện của xung điều khiển: Iđk =0,1 (A) Điện áp của xung điều khiển : Uđk =3,0 (V) Dòng điện rò : Ir =15 (mA) Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là: ΔU = 1,6 (V) dU =200 (V/μs) Tốc độ biến thiên điện áp : dt dI =180 (A/μs) Tốc độ biến thiên dòng điện : dt : tcm = 80 (μs) Thời gian chuyển mạch Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax=125 oC 8.9.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu.
• Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây Δ/Y làm mát bằng không khí tự nhiên . • Tính các thông số cơ bản: 1. Tính công suất biểu kiến của Máy biến áp: 27000 p S = Ks . Pd =Ks . =1,05 . =33353 (VA) η 0,85 2. Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: Up =380 (V) 3. Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp Phương trình cân bằng điện áp khi có tải: Udo .cos αmin =Ud +2. ΔUv +ΔUdn + ΔUba Trong đó: αmin =100 là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới ΔUv =1,6 (V) là sụt áp trên Thyristor ΔUdn ≈ 0 là sụt áp trên dây nối ΔUba = ΔUr + ΔUx là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp . Chọn sơ bộ: ΔUba =6% .Ud =6% .400 = 24 (V) Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có: U + 2.ΔU v + ΔU dn + 2.Δ ba 400 + 2.1,6 + 0 + 24 Ud0 = d = =433,79 (V) cosα min cos10 o Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp: U 433,79 U2= d = =185,45 (V) ku 3. 6 4. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp:
2 2 I2 = I d = 79,41 = 64,84 (A) 3 3 5. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp: U 185,45 I1 = KbaI2 = 2 .I2 = . 64,84 = 34,64 (A) U1 380 Tính sơ bộ mạch từ (Xác định kích thước bản mạch từ) 6. Tiết diện sơ bộ trụ. Sba QFe =kQ . m. j Trong đó: kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6 m là số trụ của máy biến áp f là tần số xoay chiều, ở đây f = 50 (Hz) Thay số ta được: 33353 QFe=6 . 3.50 7. Đưòng kính trụ: 4.QF e 4.89,469 d= = = 10,67 (cm) π π Chuẩn đoán đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 11 (cm) ∃330 các lá thép có độ dày 0,5 mm 8. Chọn loại thép Chọn mật độ từ cảm trong trụ Bt = (T) h 9. Chọn tỷ số m= = 2,3 , suy ra h = 2,3 . d = 2,3.11 = 25,3 (cm) d Ta chọn chiều cao trụ là 25 cm Tính toán dây quấn . 10. Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp .
U1 380 W1= = = 191,3 (vòng) 4,44. f .QFe .BT 4,44.50.89,469.10 − 4.1,0 Lấy W1= 191 vòng 11. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: U 185,45 W2 = 2 .W1= .191 = 93,2 (vòng) U1 380 Lấy W2= 93 vòng 12. Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp. Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J1= J2= 2,75 (A/mm2) 13. Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp. I 31,64 = 11,5 (mm2) S1 = 1 = J 1 2,75 Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 12,30 (mm2) Kích thước dây dẫn có kể cách điện S1cđ = a1.b1= 1,81.6,9 =(mm x mm) 14. Tính lại mật độ dòng điệnk trong cuộn sơ cấp I 31,64 = 2,57 (A/mm2) J1= 1 = S1 12,3 15. Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp I 64,84 = 23,58 (mm2) S2 = 2 = J 2 2,75 Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B . Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S2= 23,6 (mm2) Kích thước dây dẫn có kể cách điện: S2cđ = a2.b2 = 3,28.7,4 (mm x mm) 16. Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp I2 = 2,74 (A/mm2) J2= S2
Kết cấu dây dẫn sơ cấp: Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục 18. Tính sơ bộ số vòng dây tren một lớp của cuộn sơ cấp h − 2.hg 25 − 2.1,5 W11= . kc= .0,95 = 30 (vòng) b1 0,69 Trong đó: kc = 0,95 là hệ số ép chặt . h là chiều cao trụ . hg là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5 cm 19. Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp: W 191 n11= 1 = = 6,3 (lớp) W 30 11 20. Chọn số lớp n11=7 lớp .Như vậy có 191 vòng chia thành 7 lớp, chọn 6 lớp đầu vào có 28 vòng, lớp thứ 7 có 191 – 6.28 = 23 (vòng) 21. Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp: W .b 28.0,69 h1= 11 = = 20,34 (cm) kc 0,95 22. Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy: S01= 0,1 cm. 23. Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp a01= 1,0 cm. 24. Đường kính trong của ống cách điện . Dt= dFe + 2.a01- 2.S01 =11+ 2.1 – 2.0,1 = 12,8 (cm) 25. Đường kính trong của cuộn sơ cấp. Dt1= Dt + 2.S01=12,8 + 2.0,1= 13 (cm)
26. Chọn bề dầy giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd11= 0,1 mm 27. Bề dầy cuộn sơ cấp Bd1= (a1+cd11).n11= (1,81 + 0,1).7 = 1,337 (cm) 28. Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp . Dn1= Dt1+2.Bd1=13 + 2.1,337= 15,467 (cm) 29. Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp . D +D 13 + 15,674 Dtb1= t1 n1 = = 14,337 (cm) 2 2 30. Chiều dài dây quấn sơ cấp . l1 = W1.π.Dtb= π.191.14,337 = 86,02 (m) 31. Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd01= 1,0 cm Kết cấu dây quấn thứ cấp . 32. Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp . h1= h2 = 20,34 (cm) 33. Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp . h 20,34 W12= 2 kc = 0,95 = 26 (vòng) b2 0,74 34. Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp . W 93 n12= 2 = = 3,6 (lớp) W 2 26 1 35. Chọn số lớp dây quấn thứ cấp n12= 4 lớp .Chọn 6 lớp đầu có 24 vòng, lớp thứ 4 có 93 – 4.24 = 21 (vòng) 36. Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp
W 24 h2= .b = .0,74 = 18,69 (cm) 12 kc 0,95 37. Đường kính trong của cuộn thứ cấp. Dt2 = Dn1+ 2.a12 = 15,674 + 2.1 = 17,674 (cm) 38. Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp: cd22= 0,1 (mm) 39. Bề dầy cuộn sơ cấp . Bd2 = (a2+cd22).n12 = (0,328 + 0,01).4= 1,352 (cm) 40. Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp . Dn2= Dt2+ 2.Bd2= 17,674 + 2.1,352 = 20,378 (cm) 41. Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp . D + Dn 2 17,674 + 20,378 Dtb2= t 2 = = 19,026 (cm) 2 2 42. Chiều dài dây quấn thứ cấp . l2 = π.W2.Dtb2 = π.93.19,026 = 55,5597 (m) 43. Đường kính trung bình các cuộn dây . D + D n 2 13 + 20,378 D12= t1 = =16,689 (cm) 2 2 D ⇒ r12= 12 = 8,344 (cm) 2 44. Chọn khoảng cách giữa hai cuộn thứ cấp: a22= 2 (cm) Tính kích thước mạch từ . 45. Với đường kính trụ d= 11 cm, ta có số bậc là 6 trong nửa tiết diện trụ
6 a 01 .g h 5 4 3 2 1 W1 W2 a .12 Bd 1 Bd 2 H× 8.18 C¸ c b Ëc tha ng g hÐp thµ nh trô nh 46. Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ Qbt= 2.(1,6.10,5+1,1.9,5+0,7.8,5+0,6.7,5+0,4.6,5+0,7.4) = 86,2 (cm2) 47. Tiết diện hiệu quả của trụ QT= khq.Qbt = 0,95.86,2 = 81,89 (cm2) 48. Tổng chiều dày các bậc thang của trụ. dt = 2.(1,6+1,1+0,7+0,6+0,4+0,7)= 10,2 (cm) 49. Số lá thép dùng trong các bậc . 16 Bậc 1 n1 = .2 = 64 lá 0,5 11 Bậc 2 n2= .2 = 44 lá 0,5 7 Bậc 3 n3 = .2 = 28 lá 0,5 6 Bậc 4 n4 = .2 = 24 lá 0,5 4 Bậc 5 n5 = .2 = 16 lá 0,5
7 Bậc 6 n6 = .2 = 28 lá 0,5 Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ, ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau: Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ: b = dt = 10,2 cm Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ: a = 10,5 cm Qbg= a x b = 107,1 (cm2) Tiết diện gông 50. Tiết diện hiệu quả của gông Qg= khq.Qbg = 0,95 .107,1 = 101,7 (cm2) 51. Số lá thép dùng trong một gông . b 102 hg = = = 204 (lá) 0,5 0,5 52. Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ U1 380 BT = = = 1,094 (T) 4,44.50.191.81,89.10 − 4 4,44. f .W .QT 1 53. Mật độ từ cảm trong gông . 81,89 Q Bg = BT. T = 1,094. = 0,88 (T) Qg 101,7 54. Chiều rộng cửa sổ c= 2.(a01+Bd1+a12+Bd2) + a22 = 2.(1+1,337+1+1,352) + 2 = 11,378 (cm) 55. Tính khoảng cách giữa hai tâm trục . c’ = c+d = 11,378 + 11 = 22,378 (cm) 56. Chiều rộng mạch từ . L= 2.c +3.d = 2.11,378 + 3.11 = 55,756 (cm) 57. Chiều cao mạch từ . H = h + 2.a = 25 + 2.10,5 = 46 (cm)
Tính khối lượng của sắt và đồng 58. Thể tích của trụ . VT = 3.QT.h = 3.81,89.25 = 6141,75 (cm3) 59. Thể tích của gông Vg = 2.Qg.L = 2.107,1.55,756 = 11942,94 (cm3) 60. Khối lượng của trụ MT= VT . mFe = 6,412 . 7,85 = 48,21 (Kg) 61. Khối lượng của gông Mg = Vg . mFe = 11,94294.7,85 = 93,752 (Kg) 62. Khối lượng của sắt MFe= MT+Mg = 48,21 + 93,752 = 141,962 (Kg) 63. Thể tích đồng VCu = 3.(S1.L1 + S2.L2) = 3.(12,3.10-4.86,02.10+ 23,6.10-4.55,5597.10) = 7,1077 (dm3) 64. Khối lượng của đồng MCu = VCu . mCu = 7,1077.8,9 =63,26 (Kg) Tính các thông số của máy biến áp 65. Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C l 86,02 R1= ρ. 1 = 0,02133. = 0,149 (Ω) S1 12,3 Trong đó ρ75 = 0,02133 (Ω) 66. Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C l 55,5597 R2= ρ. 2 = 0,02133. = 0,0502 (Ω) S2 23,6
67. Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp 2 2 ⎛ 93 ⎞ ⎛ ⎞ RBA = R2 + R1 ⎜ W2 ⎟ = 0,0502 + 1,49 ⎜ ⎟ =0,085 (Ω) ⎜W ⎟ ⎝ 191 ⎠ ⎝ 1⎠ 68. Sụt áp trên điện trở máy biến áp ΔUr = RBA.Id = 0,085 . 79,41 = 6,75 (V) 69. Điện kháng máy biến áp qui đổi về thứ cấp . ⎛r ⎞⎛ ⎟.⎜ a12 + Bd1 + Bd 2 ⎞ .ω.10-7 XBA= 8 .π2.(W)2. ⎜ ⎟ ⎜h ⎟⎝ ⎠ 3 ⎝ qd ⎠ ⎛ 8,837 ⎞ ⎛ ⎟.⎜ 0,01 + 1,337 + 1.352 ⎞ .314.10-7 = 8 .π2.932. ⎜ ⎟ ⎜ 20,34 ⎟ ⎝ ⎠ 3 ⎝ ⎠ = 0,176 (Ω) 70. Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp XBA 0,176 LBA = = = 0,00056 (H) = 0,56 (mH) ω 314 71. Sụt áp trên điện kháng máy biến áp 3 3 ΔUx = XBA.Id = 0,176.79,41 = 13,35 (V) π π 3 Rdt = .XBA = 0,168 (Ω) π 72. Sụt áp trên máy biến áp ΔUBA= ΔU r + ΔU x = 6,75 2 + 12,67 2 = 13,45 (V) 2 2 73. Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin= 100 U= Ud0.Cosαmin - 2.ΔUV - ΔUBA = 433,79.cos100 – 2.1,6 – 19,46 =405 (V)
74. Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp RBA2 + XBA2 = 0,085 2 + 0,176 2 = 0,195 (Ω) ZBA = 75. Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp ΔPn = 3.RBA .I2 = 3.0,085.64,842 = 1072,1 (W) ΔPn 1072,1 ΔP% = .100 = .100 = 3,12 % S 33353 76. Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ . P0 = 1,3.nf . (MT.BT2+Mg.Bg2) = 1,3.1,15.(48,21.1,0942+93,752.0,882) Po = 194,8 (W) Po ΔP % = .100 = 0,58 % S 77. Điện áp ngắn mạch tác dụng R .I 64,84.0,085 Unr= BA 2 .100 = .100 = 2,97 % U2 185,45
Hình 8.19: Sơ đồ kết cấu máy biến áp
78. Điện áp ngắn mạch phản kháng x .I 64,84.0,176 Unx = BA 2 .100 = .100 = 6,15 % U2 185,45 79. Điện áp ngắn mạch phần trăm Un= U nr + U nx = 2,97 2 + 6,15 2 = 6,83 (V) 2 2 80. Dòng điện ngắn mạch xác lập U 185,45 I2nm= 2 = = 991,7 (A) ZBA 0,187 81. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại π .u nr ⎞ ⎛ π .0, 0297 ⎞ ⎛ ⎜ u nx ⎟ ⎜ 1 + e 0, 0584 ⎟ =1686,5 (A) Imax = 2 .I 2 m ⎜ 1 + e ⎟ = 2 .991,1.⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ ⎠ < Ipik = 2800 (A) Ipik: Đỉnh xung max của Thyristor 81. Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng chuyển mạch. Giả sử chuyển từ mạch T1 sang T3 ta có phương trình. dic = U23 – U2a = 6 .U2 .Sin(θ − α ) 2. LBA . dt dic 6 .U 2 6 .185,45 max= = = 428545,2 (A/s) 2.0,53.10 − 3 dt 2.LBA dic dic = 0,43 (A/μs) < = 100 (A/μs) max cp dt dt Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt. 82. Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu .
U d .I d 400.79,41 η= = = 95 % S 33353 8.9.4 Thiết kế cuộn kháng lọc I. Xác định góc mở cực tiểu và cực đại Chọn góc mở cực tiểu αmin= 10o . Với góc mở αmin là dự trữ ta có thể bù được sự giảm điện áp lưới. Khi góc mở nhỏ nhất α = αmin thì điện áp trên tải là lớn nhất. Ud max = Udo . Cos αmin = Ud đm và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất nmax = nđm. Khi góc mở lớn nhất α = αmax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất . Ud min = Udo . Cos αmax và tương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin Ta có: U d min U αmax = arcos = arcos d min U do 2,34.U 2 Trong đó Ud min được xác định như sau . − I udm RuΣ U n D = max = ddm = nmin U d min − I udm .RuΣ .[U d min + (D − 1).I udm .RuΣ ] 1 Ud min = D .[2,34.U 2 . cosα min + (D − 1).I udm .(Ru + RBA + Rdt )] 1 Ud min = D 1⎡ ⎞⎤ ⎛ .⎢2,34.U 2 . cosα min + (20 − 1).I udm .⎜ Ru + RBA + . XBA ⎟⎥ 3 = π ⎝ ⎠⎦ 20 ⎣ Thay số: 1⎡ ⎞⎤ ⎛ .⎢2,34.185,45. cosα min + (20 − 1).79,412.⎜ 0,378 + 0,085 + .0,176 ⎟⎥ 3 Ud min = π ⎝ ⎠⎦ 20 ⎣ Ud min = 64,8 (V) Thay số vào (4.3) ta được:
U d min 648 = 80,90 αmax = arcos = arcos U do 2,34.185,45 II. Xác định các thành phần sóng hài Để thuận tiện cho việc khai triển chuỗi Furier ta chuyển gốc toạ độ sang điểm θ1(Hình 1.1 b), khi đó điện áp tức thời trên tải khi Thyristor T1 và T4 dẫn π ⎛ ⎞ 6 .U 2 .Cos ⎜θ − + α ⎟ Với θ = Ω.t Ud = Uab = ⎝ ⎠ 6 Điện áp tức thời trên tải điện Ud không sin và tuần hoàn với chu kì 2π 2π π τ= = = P 6 3 Trong đó P = 6 là số xung đập mạch trong một chu kì điện áp lưới. Khai triển chuỗi Furier của điện áp Ud: ∞ ∞ + Σ (a n . cos 6.kθ + bn . sin 6.kθ ) = + Σ Unm.Sin(6.kθ + ϕk) ao ao Ud = 2 k =1 2 k =1 Trong đó 2τ 6τ π ∫ U d . cos 6kθdθ = π ∫ 6U2 . cos(θ − 6 + α ). cos 6kθdθ a= τ 0 0 π −2 −2 3. 6 3. 6 cosα = . cosα an = .U 2 . .U 2 . .2. sin π π ( 6 k) 2 − 1 (6 k) 2 − 1 6 2τ 6τ π U . cos 6kθdθ ∫ 6U2 . cos(θ − 6 + α ). cos 6kθdθ τ∫ d bn= = π 0 0 3π 12k 3. 6 12 3. 6 sin α = . cosα = .U 2 . .U 2 . .2. sin π π (6 k) 2 − 1 ( 6 k) 2 − 1 6 ao 3. 6 .U2 . cosα Ta có = π 2
Vậy ta có biên độ của điện áp: a n 2 + bn 2 Uk.n = 3. 6 1 cos 2 α + (6 k) 2 Sin2α Uk.n = 2. .U2 . π ( 6 k) − 1 2 3. 6 1 1 + (6 k) 2 tg 2α Uk.n = .U do . π (6 k) − 1 2 3. 6 .Cos α + Σ U km .Sin(6θ − ϕ1 ) Ud ≈ π n III. Xác định điện cảm cuộn kháng lọc Từ phân tích trên ta thấy rằng khi góc mở càng tăng thì biên độ thành phần sóng hài bậc cao càng lớn, có nghĩa là đập mạch của điện áp, dòng điện càng tăng lên. Sự đập mạch này làm xấu chế độ chuyển mạch của vành góp, đồng thời gây ra tổn hao phụ dưới dạng nhiệt trong động cơ. Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối tiếp với động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để Im ≤ 0,1.Iư đm . Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọc còn có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn . Điện kháng lọc còn được tính khi góc mở α =αmax Ta có di~ Ud+u~ = E+RuΣ.Id + RuΣ .i~ + L dt Cân bằng hai vế di di di U = R.i~ +L. vì R.i~
U1 m 1 Cos (6θ + ϕ 1 ) = Im.Cos(6θ+ϕ1) ∫ U ~ dt = I= ρ .2.π . f .L L U 1m ≤ 0,1 Iưđm Vậy Im = 6.2.π . f .L Suy ra U1m L≥ 6.2.π . f .0,1.I dm ρ = 6 là số xung đập mạch trong một chu kì điện áp . Trong đó U cosα U1m = 2. do 2 max 1 + 6 2 tg 2α max 6 −1 2,34.184,45. cos 80,9 0 1 + 36tg 2 80,9 o = 146,95 U1m = 2. 36 − 1 Thay số: 147,78 L= = 0,00986 (H) = 9,8 (mH) 6.2.50.π .0,1.79,41 Điện cảm mạch phần ứng đã có: Lưc = Lư+ 2.LBA = 6,1 + 2.0,53 = 7,16 (mH) Điện cảm cuộn kháng lọc . Lk = L – Lưc = 9,86 – 7,16 = 2,70 (mH) IV. Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc Các thông số ban đầu: Điện cảm yêu cầu của cuộn kháng lọc Lk= 2,7 (nH) Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng Im = 79,41 (A) Biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1 I1m = 10% Iđm= 7,94 (A) Các bước tính toán: 1. Do dòng điện cuộn kháng lớn và điện trở bé do đó ta có thể coi tổng trở của cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng .