Tính toán máy biến áp chỉnh lưu
Tính toán máy biến áp chỉnh lưu
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
T2
B
a
C
b
c
T1
T4
T3
T6
T5
¦
H×nh 8 -17: S¬ ®å nguyªn lÝ m¹ch ®éng lùc
Các thông số cơ bản còn lại của động cơ được tính .
P
Iưđm= η.U
dm
=79,41(A) .
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:
W
Rba=R2+R1. 2
W1
W
Lba=L2+L1. 2
W1
2
2
.
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 udm
400
Rư=0,5 .(1-η). I
(Ω)=0,5 .(1-0,85) . 79,41 =0,38 (Ω) .
udm
Lư là điện cảm mạch phần ứng động cơ được tính theo công thức
Umanxki_Lindvit:
U dm .60
400.60
=0,25
.
=0,0061 (H) =6,1 (mH)
2.π.980.79,41
dm .I dm
Lư =γ . 2.π. p.n
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:
Ud
Unmax=Knv.U2 =Knv . K =
u
Trong đó:
Knv =
6
π
3
.400 = 418,879 (V).
Ku=
3. 6
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:
Ilv = Ihd = Khd .Id =
Id
79,41
=
=45,847 (A)
3
3
(Do trong sơ đồ cầu 3 pha, hệ số dòng hiệu dụng: Khd =
1
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: ∆U = 1,6 (V)
Tốc độ biến thiên điện áp
:
Tốc độ biến thiên dòng điện :
dU
=200 (V/µs)
dt
dI
=180 (A/µs)
dt
Thời gian chuyển mạch
: tcm = 80 (µs)
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 ∆/Y làm mát bằng không
khí tự nhiên .
• Tính các thông số cơ bản:
1. Tính công suất biểu kiến của Máy biến áp:
p
S = Ks . Pd =Ks . η =1,05 .
27000
0,85
=33353 (VA)
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. ∆Uv +∆Udn + ∆Uba
Trong đó:
αmin =100 là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới
∆Uv =1,6 (V) là sụt áp trên Thyristor
∆Udn
≈ 0 là sụt áp trên dây nối
∆Uba = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp .
Chọn sơ bộ:
∆Uba =6% .Ud =6% .400 = 24 (V)
Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:
Ud0 =
U d + 2.∆U v + ∆U dn + 2.∆ ba 400 + 2.1,6 + 0 + 24
=
=433,79 (V)
cosα min
cos10 o
Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp:
Ud
U2= k =
u
433,79
3. 6
=185,45 (V)
4. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp:
I2 =
2
Id
3
2
79,41 =
3
=
64,84 (A)
5. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp:
U2
I1 = KbaI2 = U .I2 =
1
185,45
380
. 64,84 = 34,64 (A)
Tính sơ bộ mạch từ (Xác định kích thước bản mạch từ)
6. Tiết diện sơ bộ trụ.
S ba
m. j
QFe =kQ .
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 sè ta được:
33353
3.50
QFe=6 .
7. Đưòng kính trụ:
d=
4.QF e
π
=
4.89,469
π
= 10,67 (cm)
Chuẩn đoán đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 11 (cm)
8. Chọn loại thép ∃330 các lá thép có độ dày 0,5 mm
Chọn mật độ từ cảm trong trô Bt = (T)
h
9. Chọn tỷ số m= d = 2,3 , suy ra h = 2,3 . d = 2,3.11 = 25,3 (cm)
Ta chọn chiều cao trụ là 25 cm
Tính toán dây quấn .
10. Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp .
U1
W1= 4,44. f .Q .B =
Fe
T
380
4,44.50.89,469.10 −4.1,0
= 191,3 (vòng)
Lấy W1= 191 vòng
11. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
U2
185,45
W2 = U .W1=
.191 = 93,2 (vòng)
380
1
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.
I1
S1 = J =
1
31,64
2,75
= 11,5 (mm2)
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
I1
J1= S =
1
31,64
12,3
= 2,57 (A/mm2)
15. Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp
I2
S2 = J =
2
64,84
2,75
= 23,58 (mm2)
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
J2= S = 2,74 (A/mm2)
2
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
W11=
h − 2.hg
b1
. kc=
25 − 2.1,5
.0,95
0,69
= 30 (vòng)
Trong đó:
kc = 0,95 là hệ số Ðp chặt .
h
là chiều cao trô .
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:
W1
n11= W
11
=
191
30
= 6,3 (líp)
20. Chọn số lớp n11=7 lớp .Như vậy có 191 vòng chia thành 7 lớp, chọn 6 líp
đầu vào có 28 vòng, lớp thứ 7 có 191 – 6.28 = 23 (vòng)
21. Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
h1=
W11 .b
28.0,69
=
= 20,34 (cm)
0,95
kc
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 .
Dtb1=
D t1 +Dn1 13 + 15,674
=
= 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
2
W12= b kc =
2
20,34
0,95
0,74
= 26 (vòng)
34. Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp .
W2
93
n12= W =
= 3,6 (líp)
26
12
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
12
h2= k .b =
c
24
.0,74 =
0,95
18,69 (cm)
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 .
Dtb2=
Dt 2 + Dn2 17,674 + 20,378
=
= 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 .
Dt1 + Dn 2
13 + 20,378
=
=16,689 (cm)
2
2
D
⇒ r12= 12 = 8,344 (cm)
2
D12=
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
a01
5
4
3
.hg
2
1
W2
W1
Bd1
a.12
H×nh 8.18 C¸c bËc thang ghÐp thµnh trô
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 .
Bậc 1
n1 =
Bậc 2
n2 =
Bậc 3
n3 =
Bậc 4
16
.2
0,5
= 64
lá
= 44
lá
7
.2
0,5
= 28
lá
n4 =
6
.2
0,5
= 24
lá
Bậc 5
n5 =
4
.2
0,5
= 16
lá
Bậc 6
n6 =
7
.2
0,5
= 28 lá
11
.2
0,5
Bd2
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
Tiết diện gông
Qbg= a x b = 107,1 (cm2)
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 .
hg =
b
0,5
=
102
0,5
= 204 (lá)
52. Tính chính xác mật độ từ cảm trong trô
U1
BT = 4,44. f .W .Q =
1
T
380
4,44.50.191.81,89.10 −4
= 1,094 (T)
53. Mật độ từ cảm trong gông .
QT
81,89
Bg = BT. Q = 1,094. 101,7 = 0,88 (T)
g
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
l1
R1= ρ. S = 0,02133.
1
86,02
12,3
= 0,149 (Ω)
Trong đó ρ75 = 0,02133 (Ω)
66. Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C
l2
R2= ρ. S = 0,02133.
2
55,5597
23,6
= 0,0502 (Ω)
67. Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp
2
RBA = R2 +
W2
R1 W 1
2
= 0,0502 + 1,49
93
191
=0,085 (Ω)
68. Sụt áp trên điện trở máy biến áp
∆Ur = 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
3
qd
XBA= 8 .π2.(W)2. h
8,837
.0,01 + 1,337 +1.352
.314.10-7
3
= 8 .π2.932. 20,34
= 0,176 (Ω)
70. Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp
X BA
LBA =
ω
=
0,176
314
= 0,00056 (H) = 0,56 (mH)
71. Sụt áp trên điện kháng máy biến áp
3
3
∆Ux = π XBA.Id = π 0,176.79,41 = 13,35 (V)
3
Rdt = π .XBA = 0,168 (Ω)
72. Sụt áp trên máy biến áp
∆UBA=
2
∆U r + ∆U x
2
=
6,75 2 +12,67 2
= 13,45 (V)
73. Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin= 100
U= Ud0.Cosαmin - 2.∆UV - ∆UBA
= 433,79.cos100 – 2.1,6 – 19,46 =405 (V)
74. Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp
ZBA =
2
R BA + X BA
2
=
0,085 2 + 0,176 2
= 0,195 (Ω)
75. Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp
∆Pn = 3.RBA .I2 = 3.0,085.64,842 = 1072,1 (W)
∆P% =
∆Pn
1072,1
.100 =
.100 = 3,12 %
33353
S
76. Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phô .
P0 = 1,3.nf . (MT.BT2+Mg.Bg2) = 1,3.1,15.(48,21.1,0942+93,752.0,882)
Po = 194,8 (W)
∆P % =
Po
.100 = 0,58 %
S
77. Điện áp ngắn mạch tác dụng
Unr=
R BA .I 2
64,84.0,085
.100
=
.100 = 2,97 %
185,45
U2
S ¬ ® å k Õt c Ê u m ¸ y bi Õn ¸ p
H×nh 8.19: S¬ ®å kÕt cÊu m¸y biÕn ¸p
H× n h 1.3 0
78. Điện áp ngắn mạch phản kháng
Unx =
x BA .I 2
64,84.0,176
.100
=
.100 = 6,15 %
185,45
U2
79. Điện áp ngắn mạch phần trăm
Un=
2
U nr + U nx
=
2
2,97 2 + 6,15 2
= 6,83 (V)
80. Dòng điện ngắn mạch xác lập
U2
I2nm= Z =
BA
185,45
0,187
= 991,7 (A)
81. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại
Imax =
π.u nr
2 .I 2 m 1 +e u nx
=
π.0, 0297
2 .991,1.
1 +e 0, 0584
=1686,5 (A)
< 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.
2. LBA .
dic
= U23 – U2a =
dt
dic
dt
max
dic
dt
max
=
6 .U 2
2.L BA
=
6 .U 2 .Sin(θ −α)
6 .185,45
2.0,53.10 −3
= 0,43 (A/µs) <
dic
dt
cp
= 100 (A/µs)
Vậy máy biến áp thiết kÕ sử dụng tốt.
82. Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu .
η=
U d .I d
400.79,41
=
= 95 %
33353
S
8.9.4 Thiết kế cuộn kháng lọc
= 428545,2 (A/s)
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
nđm.
Khi góc mở lớn nhất α = αmax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất .
nmax =
Ud min = Udo . Cos αmax và tương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin
Ta có:
U d min
αmax = arcos U
do
U d min
= arcos 2,34.U
2
Trong đó Ud min được xác định như sau .
nmax
U ddm − I udm RuΣ
D= n = U
=
min
d min − I udm .RuΣ
Ud min =
Ud min =
1
.[U d min + ( D − 1).I udm .RuΣ ]
D
1
.[ 2,34.U 2 . cosαmin + ( D − 1).I udm .( Ru + R BA + R dt ) ]
D
=
1
3
.2,34.U2 . cosα min + ( 20 − 1).I udm . Ru + R BA + . X BA
20
π
1
3
Thay sè:
Ud min = 20 .2,34.185,45. cosα min + ( 20 − 1).79,412. 0,378 + 0,085 + π .0,176
Ud min = 64,8 (V)
Thay số vào (4.3) ta được:
U d min
αmax = arcos U
do
648
= arcos 2,34.185,45 = 80,90
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 .U2 .Cosθ − + α
6
Ud = Uab =
Với θ = Ω.t
Điện áp tức thời trên tải điện Ud không sin và tuần hoàn với chu kì
τ=
2π
P
=
2π
6
π
=
3
Trong đó P = 6 là số xung đập mạch trong mét chu kì điện áp lưới.
Khai triển chuỗi Furier của điện áp Ud:
∞
∞
Ud = ao + Σ ( an . cos 6.kθ + bn .sin 6.kθ ) = ao + Σ Unm.Sin(6.kθ + ϕk )
2 k =1
2 k =1
Trong đó
2τ
6τ
π
6U 2 . cos(θ − + α ). cos 6 kθdθ
∫
π0
6
∫U d . cos 6kθdθ =
a= τ
0
3. 6
an = π
.U 2 .
−2
2
(6 k ) −1
2τ
bn= τ
∫U d . cos 6kθdθ
Ta có
=
0
3. 6
= π
.2. sin
.U 2 .
12
2
(6 k ) −1
π
6
cosα =
3. 6
π
.U 2 .
−2
(6 k ) 2 − 1
6τ
π
6U 2 . cos(θ − + α ). cos 6 kθdθ
∫
π0
6
.2. sin
3π
3. 6
12 k
sin α =
.U 2 .
. cosα
6
π
(6 k ) 2 − 1
ao 3. 6
.U2 . cosα
=
π
2
Vậy ta có biên độ của điện áp:
Uk.n =
2
an + bn
Uk.n = 2.
Uk.n =
3. 6
π
3. 6
π
2
.U2 .
.U do .
. cosα
1
2
(6 k ) − 1
1
(6 k ) 2 − 1
cos 2 α + (6 k )2 Sin 2α
1 + (6 k ) 2 tg 2α
Ud
≈
3. 6
.Cosα + ΣU km .Sin(6θ − ϕ1 )
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
Ud+u~ = E+RuΣ.Id + RuΣ .i~ + L
di~
dt
Cân bằng hai vế
di
di
U = R.i~ +L. dt
vì R.i~ << L. dt
di
nên U = L. dt
Trong các thành phần xoay chiều bậc cao, thì thành phần sóng bậc k=1 có
mức độ lớn nhất gần đúng ta có:
U~ = U1m.Sin(6θ +ϕ) nên
I=
U1m
1
Cos(6θ + ϕ1 ) =
U ~ dt =
∫
ρ.2.π. f .L
L
Im.Cos(6θ+ϕ1)
U
1m
Vậy Im = 6.2.π. f .L ≤0,1 Iưđm
Suy ra
U1m
L ≥ 6.2.π. f .0,1.I
dm
ρ = 6 là số xung đập mạch trong mét chu kì điện áp .
Trong đó
U1m = 2.
U do cosα max
2
6 −1
1 + 6 2 tg 2α max
U1m = 2.
2,34.184,45. cos 80,9 0
36 − 1
1 + 36tg 2 80,9 o
= 146,95
Thay sè:
L=
147,78
6.2.50.π.0,1.79,41
= 0,00986 (H) = 9,8 (mH)
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
Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng
Biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1
Lk= 2,7 (nH)
Im = 79,41 (A)
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 .
Zk = Xk = 2.π.f.Lk = 2.π.6.50.2,70.10-3 = 5,09 (Ω)
2. Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc .
∆U = Z .
I1dm
7,94
= 5,09.
= 28,58 (V)
2
2
3. Công suất của cuộn kháng lọc .
S = ∆U.
I1dm
7,94
= 28,58 .
= 160,46 (VA)
2
2
4. Tiết diện cực từ chính của cuộn kháng lọc .
Q = kQ .
s
160,46
= 5.
f
6.50
= 3,656 (cm2)
KQ là hệ số phụ thuộc phương thức là mát, khi làm mát bằng không khí tự
nhiên kQ = 5 .
Chuẩn hoá tiÕt diện trụ theo kích thước có sẵn:
- Xem thêm -