›
›

Đồ án Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy sản suất phân hóa học DAP-VINACHEM

pdf 101 trang huongle 1690
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy sản suất phân hóa học DAP-VINACHEM", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfdo_an_thiet_ke_he_thong_loc_bui_tinh_dien_cho_nha_may_san_su.pdf

Nội dung text: Đồ án Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy sản suất phân hóa học DAP-VINACHEM

  1. LỜI NÓI ĐẦU Chóng ta ®ang sèng trong nh÷ng n¨m mµ ®Êt n•íc ®ang ®i theo con ®•êng công nghiệp hóa, hiện đại hóa, ph¸t triÓn toµn diÖn, nhanh mạnh và bền vững. Vì vậy những năm gần đây nước ta có những bước phát triển vượt bậc về khoa học kỹ thuật và công nghiệp. Các khu công nghiệp hiện đại và có quy mô lớn mọc lên ngày càng nhiều. Từng bước đưa nước ta thành nước có nền công nghiệp phát triển. Tuy nhiên muốn phát triển bền vững thì cïng víi sù ph¸t triÓn cña c¸c ngµnh c«ng nghiÖp th× ngµnh m«i tr•êng còng ®ßi hái ph¶i ®i tr•íc mét b•íc. Để đảm bảo cùng với sự phát triển của nghành công nghiệp thì chúng ta vẫn có một môi trường không ô nhiễm, không gây hại đến sức khỏe của con người. Tuy nhiên trong rÊt nhiÒu nh÷ng ngµnh c«ng nghiÖp nÆng vµ c«ng nghiÖp nhÑ th× hÇu hÕt ®Òu th¶i ra ngoµi kh«ng khÝ mét l•îng khói bôi ®¸ng kÓ, thËm chÝ trong mét sè ngµnh nÕu khÝ th¶i kh«ng ®•îc läc bôi th× l•îng bôi thải ra thËt lµ kinh khñng. VÝ dô nh• trong c¸c nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn, nÕu bôi ®èt lß h¬i th¶i th¼ng lªn trêi kh«ng th«ng qua bé läc th× sÏ ®•a bôi than bay phát tán khắp các vùng xung quanh. Hay nh• trong nhµ m¸y s¶n xuÊt xi m¨ng mµ kh«ng sö dông c¸c bé läc bôi th× bôi xi m¨ng lÉn trong khÝ th¶i lµ cì kho¶ng 9 tÊn/1h L­îng bôi khñng khiÕp ®ã nÕu th¶i ra ngoµi sÏ ph¸ háng m«i tr•êng sinh th¸i xung quanh, ®e däa trùc tiÕp cuéc sèng cña con ng•êi, kh«ng nh÷ng cña c«ng nh©n s¶n xuÊt mµ cßn c¶ nh÷ng ng•êi d©n sinh sèng xung quanh trong vïng. Như vËy lµ mét ®iÒu cÊp thiÕt lµ cÇn ph¶i cã mét hệ thống läc bôi thÝch hîp ë trong c¸c nhµ m¸y ®Ó b¶o vÖ m«i tr•êng. Trong thùc tÕ, cã rÊt nhiÒu ph•¬ng ph¸p läc bôi kh¸c nhau. Tuy nhiªn, cã mét ph•¬ng ph¸p läc bôi hiÖu qu¶ nhất. Ph•¬ng ph¸p nµy cho phÐp läc ®•îc nh÷ng h¹t bôi r¾n cã kÝch cì rÊt nhá. 1
  2. Do vËy nã ®•îc sö dông rÊt nhiÒu trong thùc tÕ ë hÇu kh¾p c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp nh­: xi m¨ng, nhiÖt ®iÖn, thÐp Đó là phương pháp lọc bụi tĩnh điện. Ph•¬ng ph¸p läc bôi nµy cã nguyªn lý ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn vµ rÊt hiÖu qu¶. HiÖn t¹i th× ph•¬ng ph¸p läc bôi nµy được sử dụng rất thông dụng. Nã ®· ®•îc nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn ë nhiÒu n•íc ph¸t triÓn trªn thÕ giíi nh•: Mü, Anh, Ph¸p, Nga vµ thùc tÕ lµ ë ViÖt Nam th× nã còng ®­îc sö dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp nh•: nhµ m¸y nhiÖt ®iÖn Ph¶ L¹i, xi m¨ng Hoµng Th¹ch Trong khuân khổ đề tài đồ án tốt nghiệp của em là: “ Thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy sản suất phân hóa học DAP- VINACHEM ”. B¶n thiÕt kÕ nµy tr×nh bµy nh÷ng hiÓu biÕt cña em vÒ hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn còng nh• nh÷ng kiÕn thøc tổng hợp em có được sau bốn năm hoc. §Ó cã thÓ hoµn thµnh ®•îc b¶n ®å ¸n nµy, ngoµi sù nç lùc cña b¶n th©n, tham kh¶o c¸c tµi liÖu, em ®· nhËn ®•îc nh÷ng lêi h•íng dÉn quý b¸u cña các thÇy, cô gi¸o trong khoa và đặc biệt là thầy giáo trực tiếp hướng dẫn em làm đồ án này là: Thạc sĩ Nguyễn Đoàn Phong. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Do thêi gian cã h¹n, kiÕn thøc cña em cßn h¹n chÕ nªn b¶n thiÕt kÕ ®å ¸n nµy ch¾c ch¾n sÏ kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu xãt, sai lÇm. Em rÊt mong nhËn ®•îc nh÷ng ý kiÕn phª b×nh tõ phÝa c¸c thÇy c« trong bé m«n ®Ó kiÕn thøc cña em ngµy cµng ®•îc n©ng cao. Hải phòng, ngày 10 tháng 7 năm 2011 Sinh viên Lê Thị Hải Nguyện 2
  3. CHƢƠNG 1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NHÀ MÁY DAP-VINACHEM. 1.1. LỜI NÓI ĐẦU. Tæng C«ng ty Ho¸ chÊt ViÖt Nam (Vinachem) tiÕn hµnh x©y dùng Nhµ m¸y s¶n xuÊt ph©n diamon photphat (DAP). Nhµ m¸y sÏ ®•îc x©y dùng trong Khu kinh tÕ §×nh Vò, Thµnh phố H¶i Phßng, ViÖt Nam. Nhµ m¸y bao gåm 3 x•ëng s¶n xuÊt chÝnh vµ phô trî, dÞch vô kü thuËt vµ h¹ tÇng c¬ së ®Ó vËn hµnh ®ång bé Nhµ m¸y. Nhµ m¸y ph©n DAP chiÕm diÖn tÝch 71,875 ha (trong ®ã: khu vùc s¶n xuÊt chÝnh 30 ha, khu vùc c¶ng vµ hµnh lang b¨ng t¶i 1,9646 ha; 2 b·i th¶i gips: b·i th¶i t¹m thêi 11,9243 ha vµ b·i th¶i l©u dµi 30 ha) cña Khu kinh tÕ §×nh Vò, Thµnh phè H¶i Phßng. Nhµ m¸y c¸ch trung t©m Thµnh phè H¶i Phßng 7 km vµ nèi liÒn víi ®•êng cao tèc sè 5 Hµ Néi - H¶i Phßng. 1.2. CÁC SẢN PHẨM CỦA NHÀ MÁY. 1.2.1. S¶n phÈm chÝnh. S¶n phÈm chÝnh cña Nhµ m¸y lµ ph©n diam«n photphat (DAP): * ChÊt l•îng: N: 16% khèi l•îng P2O5: 48% khèi l•îng §é Èm: 2% khèi l•îng KÝch th•íc: 2-4 mm * §ãng gãi: Bao hai líp b»ng polyethlen vµ polypropylen - Khèi l•îng: 50kg/bao 3
  4. * S¶n l•îng hµng n¨m: 330.000 T/n¨m 1.2.2. S¶n phÈm trung gian: Axit sunphuric: ChÊt l•îng: H2SO4: 98,5% khèi l•îng ± 0,2% §¹t tiªu chuÈn kü thuËt (tiªu chuÈn TCVN) S¶n l•îng hµng n¨m: 400.000 T/n¨m (qui 100% H2SO4) Axit photphoric: ChÊt l•îng: H3PO4 ®¹t tiªu chuÈn kü thuËt: 48% khèi l•îng P2O5 S¶n l•îng hµng n¨m: 150.000 T/n¨m (qui 100% P2O5) C¸c s¶n phÈm phô: Gip: ChÊt l•îng (dù kiÕn trªn c¬ së kh«) CaO: 30% khèi l•îng SO3: 42% khèi l•îng F: 0,4% khèi l•îng SiO2: 5.4% khèi l•îng P2O5: 0,9% khèi l•îng S¶n l•îng hµng n¨m: 712.000 T/n¨m. 4
  5. Trong giai ®o¹n ®Çu gip ®•îc chøa vµo b·i th¶i, sau ®ã sÏ nghiªn cøu sö dông cho c¸c môc ®Ých kh¸c. Natri floruasilixic: ChÊt l•îng: Na2SiF6: 93,5-99,8% axit d• (H2SO4): <=0,1% §é Èm: <= 1,0% Bao gãi: Bao 2 líp (PE +PP) S¶n l•îng hµng n¨m: 3600 T/n¨m 1.3. THÀNH PHẦN NHÀ MÁY. Tõ khi nguyªn liÖu vµo Nhµ m¸y, l•u kho cho ®Õn khi hoµn thµnh viÖc ®ãng bao s¶n phÈm. C¸c x•ëng chÝnh: 1. X•ëng axit sunphuric 2. X•ëng axit photphoric 3. X•ëng DAP 4. X•ëng Na2SiF6 5. Tr¹m ph¸t ®iÖn * §•îc C«ng ty CECO cña ViÖt Nam thiÕt kÕ 5
  6. 1.4 ĐỊA ĐIỂM NHÀ MÁY. §Þa ®iÓm dù ¸n n»m ë l« ®Êt GI-7, gÇn cuèi b¸n ®¶o §×nh Vò vµ h¹ l•u s«ng B¹ch §»ng tõ H¶i Phßng ra biÓn. §Þa ®iÓm nµy c¸ch trung t©m thµnh phè H¶i Phßng 7 km, c¸ch c¶ng H¶i Phßng 5 km vµ c¸ch s©n bay C¸t Bi 3 km. B¸n ®¶o §×nh Vò ®•îc nèi víi ®•êng cao tèc sè 5 H¶i Phßng - Hµ Néi. §•îc phÐp cña ChÝnh phñ ViÖt Nam, b¸n ®¶o §×nh vò ®•îc x©y dùng thµnh Khu kinh tÕ tæng hîp (Khu kinh tÕ §×nh Vò) nh»m tËn dông ®Þa ®iÓm vµ c¸c ®iÒu kiÖn vÒ kinh tÕ, v¨n ho¸ vµ du lÞch. Còng cã kÕ ho¹ch x©y dùng mét c¶ng biÓn quèc tÕ ë ®©y. Tæng diÖn tÝch dù ¸n: 71,8750 ha DiÖn tÝch Nhµ m¸y: 27,9862 ha Hµnh lang b¨ng t¶i tíi c¶ng vµ diÖn tÝch c¶ng: 1,9646 ha DiÖn tÝch b·i th¶i gip t¹m thêi: 11,9243 ha DiÖn tÝch b¶i th¶i gip l©u dµi: 30 ha 1.5. NGUYÊN LIỆU CHÍNH. 1.5.1. L•u huúnh r¾n. ChÊt l•îng: S: 99,5-99,8% §é Èm: 2% Hµm l•îng axit (H2SO4) 0,005% C¸c chÊt bÈn h÷u c¬: 0,04-0,08% C¸c chÊt bÈn chøa arsen: kh«ng Lµ d¹ng bét hoÆc d¹ng h¹t. 6
  7. Yªu cÇu tiªu thô hµng n¨m: 132.970 T Nguån cung cÊp: §•îc nhËp khÈu vµ vËn t¶i b»ng ®•êng biÓn. 1.5.2. Apatit. QuÆng tuyÓn photphat (theo khèi l•îng) ChÊt l•îng: P2O5: 32-33% CaO: 42-44% F: 2,6-2,7% CO2: 0,8-1,0% Al2O3: 2,5-3,0% Fe2O3: 1,5-1,7% MgO: 0,98-1,1% SiO2: 12-14% MnO: 0,4-0,5% SO4: 0,15% §é Èm: 15% KÝch th•íc : 0,076mm Lµ d¹ng h¹t Møc tiªu thô hµng n¨m: 581,142T (quÆng phèt ph¸t 15% H2O) Nguån cung cÊp: C«ng ty Apatit Lµo Cai, vËn t¶i b»ng ®•êng s¾t. 1.5.3. Amoniac NH3. ChÊt l•îng: D¹ng láng Hµm l•îng NH3: 99,8% khèi l•îng Hµm l•îng dÇu 0,2% khèi l•îng Møc tiªu thô hµng n¨m: 66.000 T 7
  8. Nguån cung cÊp: NhËp khÈu hoÆc mua tõ c¸c nhµ m¸y ph©n urea trong n•íc, vËn chuyÓn b»ng ®•êng biÓn. 1.5.4. Muèi natri lo¹i kü thuËt. ChÊt l•îng: NaCl: 92-95% §é Èm: 5% Møc tiªu thô hµng n¨m: 3826 T Nguån cung cÊp: Khu vùc muèi Ninh B×nh vµ NghÖ An, vËn t¶i b»ng ®•êng biÓn. 1.5.5. Than antracit. ChÊt l•îng: Than c¸m lo¹i 5: TCVN 1790-1999 NhiÖt l•îng: Q=5500 Kcal/kg Møc tiªu thô hµng n¨m: 40.000 T Nguån cung cÊp: Qu¶ng Ninh, vËn t¶i b»ng ®•êng biÓn. 1.5.6. DÇu nhiªn liÖu. ChÊt l•îng: Tro: A = 0,1% NhiÖt l•îng: 9000-9500 Kcal/kg 8
  9. §iÓm kÝch ch¸y: 120-140oC §iÓm tù ch¸y: 530-580 oC Møc tiªu thô hµng n¨m: 4620 T 1.5.7. Ho¸ chÊt. - NaOH, NaCl ®•îc vËn chuyÓn tõ C«ng ty Ho¸ chÊt ViÖt Tr× tíi nhµ m¸y b»ng « t« t¶i. - V«i ®•îc cung cÊp tõ c¸c nhµ s¶n xuÊt gÇn Nhµ m¸y. - Diesel ®•îc cung cÊp tõ c¸c h·ng x¨ng dÇu gÇn Nhµ m¸y. 9
  10. CHƢƠNG 2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI. 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI. Nền khoa học công nghiệp ngày càng phát triển vượt bậc, kéo theo là sự phát triển không ngừng của các nhà máy xí nghiệp dần đáp ứng được nhu cầu của con người về mọi mặt. Nhưng mặt trái của nó là kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Ở Việt Nam tại những vùng tập trung nhiều khu công nghiệp tình trạng khói bụi, khí độc hại thải ra môi trường gây ô nhiễm là rất đáng lo ngại. Do đó việc trang bị các hệ thống xử lý bụi cho các nhà máy xí nghiệp là thực sự cần thiết và có vai trò ngày càng quan trọng. Khi thiết kế hệ thống lọc bụi vấn đề đặt ra đối với các nhà máy là chọn hệ thống lọc bụi nào cho phù hợp với nhà máy của mình, trong số rất nhiều phương pháp lọc bụi hiện nay. Các phương pháp lọc bụi thường được xử dụng hiện nay là: Lọc bụi xử dụng buồng lắng bụi. Lọc bụi kiểu ly tâm-xiclon. Lọc bụi kiểu quán tính. Lọc bụi bằng lưới lọc, vải,thép, giấy, Lọc bụi tĩnh điện. Trong đó phương pháp lọc bụi tĩnh điện là phương pháp tương đối hiệu quả đối với các nhà máy công nghiệp có một lượng bụi lớn như nhà máy xi măng, nhà máy sản xuất phân bón hóa học, công nghiệp gốm, Nó có các ưu 10
  11. điểm cơ bản như: hiệu suất thu bụi cao, chi phí năng lượng thấp, có thể làm việc với áp xuất chân không hoặc áp suất cao và đặc biệt là nó có thể điều khiển và tự động hóa hoàn toàn. 2.2. PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ YÊU CẦU CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ LỌC BỤI TĨNH BIỆN. Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống lọc bụi tĩnh điện. Khí thải cần lọc bụi được thổi qua một hệ thống hai điện cực. Điện cực nối đất gọi là điện cực lắng vì bụi được lắng chủ yếu ở trên điện cực này. Điện cực thứ hai được gọi là điện cực quầng sáng. Điện cực này được cung cấp dòng đện một chiều có điện thế cao, do điện thế cao nên cường độ điện trường xung quanh có giá trị lớn và gây ra sự va đập ion mãnh liệt. Biểu hiện bên ngoài của sự ion hóa khí mãnh liệt là nhìn thấy một quầng sáng bao phủ xung quanh điện cực này. Sự phóng điện quầng sáng xảy ra sát bề mặt điện cực quầng sáng. Sự phóng điện quầng sáng không lan rộng giữa hai điện cực mà yếu đi và tắt dần theo phương tới điện cực lắng. Vì đi từ điện cực quầng sáng tới điện cực lắng thì 11
  12. cường độ điện trường yếu dần đi (điện trường giữa hai điện cực là điện trường không điều). Các ion khí được tạo ra chủ yếu trong vùng quầng sáng. Dưới tác dụng của lực điện trường các ion sẽ chuyển động về phía các điện cực trái dấu với chúng. Các ion dương chuyển dịch về phía điện cực âm (điện cực quầng sáng). Các ion âm chuyển dịch về phía điện cực dương ( điện cực lắng). Sự chuyển dịch dòng các ion về phía các điện cực trái dấu tạo ra dòng điện. Dòng điện này được gọi là dòng điện quầng sáng. Khi thổi khí thải cố chứa bụi bẩn qua không gian giữa hai điện cực thì các ion sẽ bám dính trên bề mặt của các hạt bụi và các hạt bụi trở lên mang điện tích. Khi đến các điện cực các hạt bụi bị hút và lắng lại trên bề mặt các điện cực. Lượng bụi được lắng chủ yếu trên bề mặt các điện cực lắng. Trên bề mặt điện cực quầng sáng cũng có bụi lắng lại nhưng lượng bụi này nhỏ không đáng kể so với lượng bụi lắng lại ở điện cực lắng. Theo mức độ tích tụ bụi trên bề mặt điện cực người ta định kỳ rung lắc điện cực hoặc xối nước rửa điện cực và thu lấy bụi. Áp dụng nguyên lý cơ bản này ta sẽ thiết kế một mạch điều khiển cho hai bản cực đáp ứng các yêu cầu đặt ra. Với công nghệ lọc bụi này khi thiết kế ta gặp phải một số ván đề sau: Thứ nhất là điện áp trên cao áp lọc rất cao vào cỡ khoảng 70kV đến 100kV.Với điện áp cao này ta sẽ rất khó chọn van dẫn đến giá thành của hệ thống sẽ rất cao. Thứ hai là trong quá trình lọc do lượng khí giữa hai bản cực khi ion hóa tạo thành dòng điện lên hệ thống rất hay bị ngắn mạch. Vì vậy ta phải thiết kế một hệ thống chống ngắn mạch và tự động đóng mạch vào điện áp làm việc sau 12
  13. khi kết thúc phóng điện. Điện áp của thiết bị lọc bụi phải được tăng dần ổn định để đảm bảo cho lượng bụi được hút ổn định và tránh sự phóng điện không kiểm soát được giữa các bản cực. 2.3. CẤU TẠO CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN. Phụ thuộc vào các điều kiện bảo quản, thành phần, nhiệt độ, áp suất, độ ẩm không khí, các tính chất vật lý, hóa học của bụi, yêu cầu và mức độ làm sạch mà cấu tạo thiết bị lọc bụi có các kiểu khác nhau. Nhưng cấu tạo của chúng đều có những bộ phận cấu trúc cơ bản sau: Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo của hệ thống lọc bụi tĩnh điện. 13
  14. 2.3.1. Vỏ thiết bị lọc bụi. Thường có dạng hình hộp hoặc hình trụ. Vỏ được chế tạo bằng thép lá, bê tông gạch, các tấm trì hoặc vật liệu khác. Chọn vật liệu phải căn cứ vào nhiệt độ của khí thải và tính ăn mòn hóa học của khí thải. Phía trong vỏ là hệ thống khung của thiết bị. Phía dưới vỏ là các bunke chứa bụi. Vỏ phải có cấu trúc thuận lợi cho việc lắp đặt và sửa chữa thiết bị. Phía ngoài vỏ được bọc cách nhiệt. 2.3.2. Cơ cấu phân phối điều khí vào thiết bị. Vấn đề phân bố điều khí trên bề mặt cắt ngang dòng chảy là một yêu cầu quan trọng trong khi thiết kế và vận hành thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Để phân phối khí đồng đều trên toàn bộ tiết diện cắt ngang dòng chảy và ngăn chặn dòng khó lọt qua vùng không có tác dụng thu bụi. Người ta lắp đặt cơ cấu phân phối khí được đặt trước vùng thu bụi. Cơ cấu phân phối khí là hệ thống lưới hoặc tấm có đục lỗ. Tổng tiết diện của các lỗ cho khi đi qua chiếm 35% ~ 45% tiết diện của tấm. Phía trước lưới là các cánh chỉnh hướng dòng khí. Để thuận tiện cho việc sửa chữa và vận hành thì mỗi điện trường sẽ có một bunke chứa bụi. Cấu trúc của bunke được chọn theo tính bám dính của bụi. Tính bám dính của bụi được thay đổi đáng kể theo thời gian lưu bụi trong bunke. Sau một thời gian làm việc lượng bụi bám dính lớn do đó phải định kì tháo bụi khỏi bunke. Tuy nhiên khi tháo bunke không tránh được việc không khí chứa bụi qua bunke và thiết bị làm giảm hiệu suất lọc bụi. Tính lưu động của bụi còn phụ thuộc vào nhiệt độ của bụi. Khi nhiệt độ giảm thì độ ẩm của khí tăng lên và bụi trở lên dính nhớt. Để bụi không dính kết và không đóng tảng, người ta cách nhiệt cho các bunke. Trong một số trường hợp bunke còn được nung nóng phía dưới Khi bụi bám dính còn có thể được bố trí các thanh rung trong bunke. Việc bố trí này còn được tiến hành theo chu kỳ. Chú ý rằng: các thanh rung cần được đặt tại vùng bụi chuyển 14
  15. động có hiệu quả và máy rung chỉ được phép rung khi cửa thải bụi của bunke mở. Vì nếu bụi không chuyển động được mà máy rung cứ làm việc thì bụi sẽ bị nén chặt. 2.3.3. Điện cực lắng. Chúng thường có dạng ống trụ tròn có đường kính 200mm ~ 300 mm, Chiều dài từ 3m ~ 5m. Đôi khi sử dụng các ống sáu có tiết diện vuông, sáu cạnh. Các điện cực lắng là các tấm phẳng nhẵn đôi khi chỉ xử dụng trong các thiết bị lọc ướt vì nếu dùng trong các thiết bị lọc khô khi rung cơ học để rũ bụi thì khó tránh khỏi bụi quấn theo khí ra ngoài. Do đó người ta thường gắn thêm vào các điện cực lắng các túi chứa hoặc máng chứa bụi. 2.3.4. Điện cực quầng sáng. Phải có cấu trúc thích hợp để tạo ra sự phóng điện quầng sáng đều và có cường độ lớn. Điện cực quầng sáng phải bền cơ học, phải cứng vững, chụi được tác dụng của cơ cấu rung lắc, phải chống được sự ăn mòn và bền ở nhiệt độ cao. Trong thiết bị thu bụi có năng suất cao thì tổng chiều dài các điện cực quầng sáng trong một thiết bị đạt tới vài kilomet, bởi vậy điện cực quầng sáng phải đơn giản về chế tạo và giá thành thấp. Ta có thể phân điện cực quầng sáng thành hai loại chính: - Các điện cực quầng sáng không có các điểm định vị phóng điện trên điện cực mà sự phóng điện phân bố đều theo chiều dài điện cực. - Các điện cực quầng sáng có các điểm phóng điện cố định phân bố dọc theo chiều dài của điện cực. Các điện cực trong nhóm hai cho phép ta có thể tính 15
  16. toán được cuồng sáng theo ý muốn tùy thuộc sự thay đổi số lượng và bước bố trí các điểm phóng điện. Nó tùy thuộc chiều cao của các mũi kim phóng điện. 2.3.5. Thiết bị tạo điện áp cao. Hiệu suất của thiết bị lọc bụi phụ thuộc chủ yếu vào điên áp giữa các điện cực phóng điện tích điện âm và các điện cực góp nối đất. Thông thường hiệu suất gần tới giá trị tối ưu ( khi lọc để đạt được hiệu suất cao cần phải xác định sao cho khoảng cách giữa các điện cực khoảng 50mm ~ 70mm và hiệu điện thế đặt vào giữa các điện cực khoảng 60kV ~ 80kV ). Khi làm việc điện áp cần được giữ ngay dưới giới hạn phóng điện đánh thủng. Giá trị của điện áp phóng điện đánh thủng phụ thuộc vào các điều kiện vật lý và hóa học của các khí và mật độ bụi. Vì không thể đo được điện áp đánh thủng tức thời, nó chỉ có thể được xác định bởi sự đạt tới phóng điện đánh thủng. Bộ điều khiển điện áp cao làm tăng điện áp lọc bụi tới sự phóng điện đánh thủng. Sau khi xảy ra đánh thủng điện áp bị ngắt trong một thời gian ngắn và điện áp phụ thuộc vào dãy đánh thủng và vào mật độ đánh thủng đã lựa chọn. Nếu điện áp phóng điện đánh thủng nằm ở trên điện áp có thể đạt được thì sự đánh thủng không thể xảy ra. 2.3.6. Phân bố điện áp cao. Mỗi trường hợp có riêng chuyển mạch 3/5 điểm . Khóa này có hể thao tác từ bên ngoài rào bảo vệ của buồng điện áp cao. Nó dùng để nối thiết bị phát điện áp cao với trường nào đó, hoặc để nối trường điện nào đó với đất. 2.3.7. Khóa nối đất. Tất cả các phần chịu điện áp cao của lọc bụi tĩnh điện sẽ lập tức được nối đất nhờ khóa nối đất khi có nguy hiểm về nổ. Khi khóa đóng tương ứng hệ thống 16
  17. phóng điện đã được nối đất và không có hiệu ứng vầng quang hoặc vác hồ quang xảy ra trong lọc bụi. Do đó ngăn ngừa được sự nổ của các hỗn hợp khí. Nếu thiết bị không làm việc khóa nối đất ở vị trí đóng và hệ thống phóng điện là nối đất. 2.3.8. Thiết bị nối đất. Trước khi đi vào bên trong bộ lọc bụi, tất cả các bộ phận chịu điện áp cao cần được nối đất bằng tay ở ngay cửa kiểm tra. Điều này là rất quan trọng để bảo vệ người, chống lại việc đóng vào điện áp cao do sai lầm nào đó. Thiết bị nối đất bao gồm cáp nối đất, gậy nối đất, các chốt nối đất, ở các của kiểm tra và các chốt nối đất ở các khung và điện cực phóng điện. 2.3.9. Hệ thống cài đặt cơ khí. Các cửa kiểm tra của thiết bị lọc bụi được khóa bởi một hệ thống cài đặt cơ khí để chống lại sự mở không được phép. Chúng chỉ được mở sau khi cắt điện áp cao và các phần chịu điện áp cao đã được nối đất. Ngược lại điện áp cao không thể đóng vào trừng nào các cửa kiểm tra còn mở và các phần điện áp cao còn được nối đất. 17
  18. CHƢƠNG 3. CÁC THÔNG SỐ ĐẦU TIÊN CỦA HỆ THỐNG. 3.1. CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU. Lưu lượng khí: 73800 (m3/giờ) Nhiệt độ khí: 100°C. Nồng độ bụi vào: 50g/Nm3. Nồng độ bụi ra ≤ 50 mg/Nm3. Độ ẩm: 60%. Kích thước hạt bụi nhỏ nhất: 0,1 µm. 3.2. HIỆU SUẤT TỐI THIỂU CẦN CÓ CỦA HỆ THỐNG. Hiệu suất tối thiểu cần có của lọc bụi tĩnh điện: B B V R BV Trong đó: 3 BV: Nồng độ bụi vào ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm ). 3 BR: Nồng độ bụi ra ở điều kiện tiêu chuẩn (mg/Nm ). ' P 273 t BV BV . . PL 273 20 Trong đó: ’ 3 3 B V = 50 (mg/m ) = 0.05 (g/m )_ Nồng độ bụi vào ở điều kiện vận hành. P = 1,013.105 (N/m2) _ Áp suất khí quyển tiêu chuẩn. 5 2 PL = 1,013.10 – 2000 = 99300 (N/m ) _ Áp suất trong lọc bụi tĩnh điện. 18
  19. t = 100°C _ Nhiệt độ dòng khí. 101300 273 100 B 50. . 64,93(mg / Nm3 ) V 99300 273 20 Hiệu suất cần có của lọc bụi tĩnh điện để đảm bảo yêu cầu nồng bụi ra: 64,93 0,05 99,923 % 64,93 3.3. KÍCH THƢỚC CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ. Ta có: Vlv VS . 1 Trong đó: 3 Vlv: Là thể tích làm việc của thiết bị (m ). 3 VS : Năng suất của thiết bị (m /s). 73800 V 20,5(m3 / s) S 3600 1 10,14 20,28(s) : Là thời gian lưu của hạt bụi trong thiết bị (s) Chọn 19(s) 3 Thay vào công thức trên ta được: Vlv= 20,5.19 = 389,5 (m ) Q Diện tích ngang của thiết bị lọc bụi tĩnh điện: f v Trong đó: Q = 73800 (m3/giờ) là lưu lượng khói thải. 19
  20. v : Vận tốc dòng khí đi trong thiết bị (m/s). .L. Trong khi đó theo công thức Deutch: 1 e a.v Hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện được quyết định bởi các kích thước hữu ích của nó, cụ thể là: v: là vận tốc dòng khí. L là tổng chiều dài trường tĩnh điện. Vận tốc của dòng khí trong lọc bụi tĩnh điện do tiết diện của lọc bụi tĩnh điện quyết định. Tiết diện càng lớn vận tốc càng nhỏ và ngược lại. Vận tốc dòng khí trong thực tế là yếu tố quyết định hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện vì nếu vận tốc lớn hơn mức cần thiết dù có thể được bù lại bằng các tăng chiều dài trường nhưng cũng không thể không chế được hiện tượng “ Bụi lần thứ hai”- là hiện tượng bụi bị cuốn đi sau khi tích tụ trên các điện cực. Lọc bụi tĩnh điện hiện đại, để đáp ứng tiêu chuẩn môi trường về khí thải đều có hiệu suất trên 90% nên thường có vận tốc dòng khí nhỏ hơn 0.6 m/s Hình 3.1: Biểu đồ hiệu suất lọc bụi và hiệu suất dòng khí. 20
  21. Vì vậy để thỏa mãn yêu cầu nồng độ khí thải nhỏ hơn 50 mg/Nm3, hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện phải thỏa mãn 99,923%, vận tốc dòng khí trong lọc bụi tĩnh điện là 0,55m/s. Thay vào công thức trên ta thu được trị số sau: 73800 f 37,3(m2 ) 3600 .0,55 Chọn: Chiều cao làm việc của thiết bị: H = 9 m Chiều rộng làm việc của thiết bị: B = 4,2 m Chiều dài của thiết bị: L 1.v 19.0,55 10,45m Ta lấy chẵn cho tổng chiều dài của ba trường (chiều dài thực tế của thiết bị) L = 10,5 (m) Thể tích thực tế của thiết bị: 3 Vlv = L.B.H = 10,5.9.4,2 = 396,9 (m ) Vận tốc thực tế của dòng khí: V 20,5 v S 0,542(m/ s) H.B 9.4,2 3.4. SỐ LƢỢNG CÁC ĐIỆN CỰC. * Điện cực lắng (dãy tấm): a Ta có: n 1 t 2y 21
  22. Trong đó: nt : số lượng dãy cực lắng trong 1 trường a: chiều ngang của 1 trường (khoảng cách giữa 2 điện cực lắng ở 2 cạnh ngoài của cùng 1 trường) a = B – R2 = 4200 – 200 = 4000 mm y: khoảng cách từ điện cực lắng đến điện cực phóng (mm) chọn y = 200 mm để phù hợp với nhà máy 4000 n 1 11 t 2.200 ta chọn nt = 11 dãy điện cực Vậy số lượng bộ điện cực lắng trong toàn bộ thiết bị là 11.3 = 33 bộ điện cực Chiều rộng của 1 tấm điện cực lắng lớn nhất trong 1 trường là: 3500 mm, được ghép bằng nhiều tấm nhỏ có bề rộng 250 mm * Điện cực phóng: b Ta có: n n 1 . f t z Trong đó: nf: số điện cực phóng trong 1 trường nt: số điện cực lắng trong 1 trường b: chiều dài của điện cực lắng cần bố trí trên điện cực phóng 22
  23. L 10500 b 500 500 3000(mm) 3 3 z: là khoảng cách giữa 2 điện cực phóng theo hướng của hiều dài thiết bị z = 250 mm 3000 n (11 1). 120(điện cực) f 250 Số điện cực phóng trong toàn bộ thiết bị là: 120.3 = 360 điện cực Diện tích bề mặt lắng của lọc bụi tĩnh điện đã chọn: 2 F = 2.nt.L.H = 2.11.10,5.9 = 2079 m * Các thông số kỹ thuật của thiết bị: Lưu lượng khí qua thiết bị: Q = 73800m3/h. Hiệu suất thu bụi yêu cầu: = 99,923%. Số trường điện: 3. Vận tốc dòng khí trong thiết bị: = 0.542 m/s. Kích thước làm việc của thiết bị: B.H.L= 4m.9m.10,5m. m m m Kích thước làm việc của một trường: B.H.L1 = 4 .9 .3,5 . m m Điện cực lắng dạng tấm (tổng số): nt = 33 tấm ( H.B = 9 .3,45 ). m m Điện cực lắng dạng tấm (một trường): nt = 11 tấm (H.B = 9 .3,45 ). 23
  24. Điện cực phóng (tổng số): nd = 258 cây (d= 20mm) có hàn gai. Điện cực phóng (một trường): nd = 86 cây (d= 20mm). 3.5. HỆ THỐNG BÚA GÕ CÁC ĐIỆN CỰC. Sử dụng hệ thống búa gõ điện tử DKZ Trong m«i tr•êng ®iÖn ¸p c¸c b¶n cùc cao th× c¸c bôi sÏ b¸m l¹i rÊt nhiÒu trªn c¸c b¶n cùc. ViÖc c¸c bôi b¸m nhiÒu trªn c¸c b¶n cùc g©y rÊt nhiÒu khã kh¨n cho c«ng viÖc lọc bôi khi mµ c¸c h¹t bôi b¸m nhiÒu trªn b¶n cùc lµm cho tõ tr•êng gi÷a c¸c b¶n cùc gi¶m vµ bÒ mÆt c¸c b¶n cùc kh«ng hót ®•îc c¸c h¹t bôi kh¸c. H¬n hÕt c¸c b¶n cùc rÊt dÔ phãng ®iÖn khi mµ c¸c bÒ mÆt b¶n cùc cã nhiÒu bôi. ChÝnh v× thÕ mµ viÖc gâ rung c¸c b¶n cùc rÊt cÇn thiÕt vµ quan träng. ViÖc thiÕt kÕ ch•¬ng tr×nh cho bé bòa gâ b¶n cùc nµy rÊt phøc t¹p vµ ph¶i ®¶m b¶o an toµn t•¬ng ®èi cao vi trong buång khö bôi kh«ng cã ¸nh s¸ng vµ kh«ng thÓ lóc nµo còng më ra ®Ó kÓm tra vµ söa ch÷a. ChÝnh v× thÕ mµ bé bóa gâ ®· ®•îc thiÕt kÕ rÊt hiÖn ®¹i cã m¹ch dù phßng nãng. Tøc lµ khi b¶n m¹ch chÝnh gÆp sù cè th× nã lËp tøc chuyÓn ch•¬ng tr×nh ®ang ho¹t ®éng sang m¹ch dù phßng vµ m¹ch dù phßng ho¹t ®éng tiÕp ch•¬ng tr×nh mµ m¹ch chÝnh chuyÓn sang. HÖ thèng bóa gâ thiÕt kÕ cho mét bé khö bôi ®iÒu khiÓn 63 bóa gâ trong ba tr•êng b»ng c¸ch cÊp ®iÖn ¸p cho c¸c cuén d©y hót lâi thÐp lªn cao hoÆc xuèng thÊp. C¸c b¶n cùc ®•îc l¾p trªn c¸c gi¸ ®ì. Khi gâ th× c¸c lâi thÐp sÏ gi¸ng lªn c¸c gi¸ ®ì c¸c b¶n cùc lµm cho bôi r¬i xuèng phÔu kh«ng b¸m vµo c¸c b¶n cùc. Khi cÇn gâ c¸c nhãm b¶n cùc nµo th× hÖ thèng bóa gâ sÏ ®•a ra lÖnh ®iÒu khiÓn ®ãng c¸c cuén d©y cho hót c¸c lâi thÐp hay nh¶ c¸c lâi thÐp ra vµ nh• thÕ c¸c lâi thÐp sÏ gi¸ng lªn c¸c gi¸ ®ì cña c¸c b¶n cùc. HÖ thèng bóa gâ nµy cã thÓ thay ®æi ®•îc chiÒu cao bóa gâ b»ng c¸ch thay ®æi dßng ®iÖn cÊp cho c¸c cuén hót lµm cho lùc hót t¨ng hay gi¶m tuú thuéc vµo l•îng tro b¸m trªn c¸c b¶n cùc. HÖ thèng nµy cßn cã thÓ tù 24
  25. ®éng thay ®æi thêi gian ( chu kú ) gâ cña c¸c bóa phô thuéc vµo l•îng bôi b¸m nhiÒu hay Ýt vµo c¸c b¶n cùc. 3.6. HỆ THỐNG RUNG PHỄU XẢ TRO. Chọn hệ thống tự động rung phễu xả tro MPC-24A HÖ thèng tù ®éng nµy ho¹t ®éng theo mét yªu cÇu c«ng nghÖ chung cña bé lọc bôi vµ nguyªn lý ®iÒu khiÓn cña chóng lµ gièng nhau tøc lµ dïng vi ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña c¸c hÖ thèng. Lµ mét trong những hÖ thèng tù ®éng cña bé lọc bôi nhµ m¸y ®iÖn ®Ó n©ng cao hiÖu suÊt cña bé lọc bôi tÜnh ®iÖn, thiÕt kÕ l¾p ®Æt ë bé lọc bôi tÜnh ®iÖn mét hÖ thèng tù ®éng rung phÔu x¶ tro gåm 6 bé x¶ tro vµ 6 ®éng c¬ rung thµnh phÔu. Nh÷ng ®éng c¬ nµy ®•îc ph©n bè ®Òu trªn 3 tr•êng I. II. III. Mçi tr•êng cã 2 ®éng c¬ rung phÔu, 2 ®éng c¬ x¶ tro. §Ó ®iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ nµy ng•êi ta ®· l¾p ®Æt bé ®iÒu khiÓn MPC - 24A lµ hÖ thèng tù ®éng khèng chÕ rung phÔu vµ x¶ tro dïng vi ®iÒu khiÓn 8031 thÕ hÖ MCS - 51 lµm b¶n m¹ch ®iÒu khiÓn chÝnh ®iÒu khiÓn c¸c kªnh vµo ra cña c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn gâ rung vµ m¹ch ®iÒu khiÓn x¶ - dÉn tro vµ c¸c chÕ ®é hiÓn thÞ ®Ìn led ®¬n chØ b¸o vµ ®Ìn led 7 v¹ch ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ c¸c chÕ ®é vµ c¸c th«ng sè cña c¸c ®éng c¬. M¹ch chÝnh cßn cã chøc n¨ng kÕt nèi ®iÒu khiÓn m¸y tÝnh c«ng nghiÖp th«ng qua chuÈn truyÒn th«ng RS - 485 cã thÓ tiÕn hµnh kÕt nèi th•êng xuyªn liªn tôc víi m¸y tÝnh cÊp trªn ®Ó b¸o vÒ c¸c th«ng sè vËn hµnh vµ cã thÓ nhËn c¸c lÖnh ®iÒu khiÓn tõ m¸y tÝnh cÊp trªn tæ hîp thµnh hÖ thèng IPC khèng chÕ th«ng minh. Khi c¸c kªnh ra ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh gâ rung vµ c¸c c¸c kªnh ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh x¶ - dÉn tro cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, th× c¸c kªnh nµy ®iÒu khiÓn viÖc cÊp ®iÖn cho c¸c ®éng c¬ ho¹t ®éng b»ng c¸ch ®iÒu khiÓn ®ãng ®iÖn cho c¸c cuén hót cña c«ng t¾c t¬ cho phÐp c¸c ®éng c¬ gâ rung vµ x¶ - dÉn ho¹t ®éng. Khi c¸c kªnh ra ®iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ gâ rung vµ x¶ tro kh«ng cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn th× c¸c cuén hót cña c«ng t¾c t¬ 25
  26. mÊt ®iÖn th× c¸c ®éng c¬ mÊt ®iÖn vµ c¸c ®éng c¬ ngõng c¸c c«ng viÖc gâ rung vµ x¶ tro. HÖ thèng tù ®éng khèng chÕ vi m¹ch MPC. 24A lµ mét hÖ thèng tù ®éng khèng chÕ thêi gian tr×nh tù LogÝc cña nhiÒu kªnh ®iÒu khiÓn tù ®éng vµo ra thuéc lo¹i tiªn tiÕn do tËp ®oµn xÝ nghiÖp Long TÞnh - Phóc KiÕn - Trung Quèc chÕ t¹o. ý nghÜa ký hiÖu cña hÖ thèng tù ®éng rung phÔu x¶ tro MPC-24A : M - M¸y tÝnh P - Tr×nh tù xÕp ®Æt C - Bé khèng chÕ 24 - Sè kªnh ®iÒu khiÓn khèng chÕ tèi ®a A - Sè thø tù thiÕt kÕ HÖ thèng tù ®éng khèng chÕ tæng sè cã 24 ®•êng tù ®éng khèng chÕ hÑn giê thÝch hîp nhÊt. Dïng vµo viÖc khèng chÕ tù ®éng rung gâ thµnh phÔu x¶ tro, dÉn tro cña läc bôi tÜnh ®iÖn vµ còng cã thÓ dïng réng r·i trong nÒn C«ng nghiÖp hãa - hiÖn ®¹i hãa. MPC-24A - Bé khèng chÕ cã h×nh thøc l¾p ®Æt tÊm mÆt cã tÝnh n¨ng •u viÖt, cã nhiÒu kªnh tÝn hiÖu tù ®éng ®iÒu khiÓn vµ khèng chÕ. Khèng chÕ m¹ch vµo ra ®Çy ®ñ, ph•¬ng thøc khèng chÕ linh ho¹t, ®a d¹ng, tr×nh tù, tù ®éng hãa cao. Dïng bé tù ®éng ®iÒu khiÓn vµ khèng chÕ nµy vµo hÖ thèng khèng chÕ thÊp ¸p cña bé läc bôi tÜnh ®iÖn cã tr×nh tù hîp lý cho thø tù thêi gian, rung gâ- x¶ dÇn tro cña c¸c tr•êng n©ng cao hiÖu suÊt cña bé khö bôi tÜnh ®iÖn. Trong viÖc khèng chÕ x¶ tro rung phÔu cã nªu rÊt nhiÒu ph•¬ng thøc vËn hµnh khèng chÕ ®Ó cho c¸c nhµ m¸y cã thÓ ¸p dông cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn nhµ m¸y cña m×nh ®Ó ®¹t hiÖu xuÊt cao trong qu¸ tr×nh øng dông nh•: 26
  27. - Tù ®éng x¶ tro vµ gâ rung theo thêi gian ®Æt tr•íc vµ cã thÓ thay ®æi ®•îc thêi gian cho phï hîp víi c«ng nghÖ kh¸c nhau. - HÑn giê ho¹t ®éng vµ ngõng ho¹t ®éng theo yªu cÇu. - HoÆc tù ®éng ®iÒu khiÓn vµ khèng chÕ theo møc liÖu tro cao thÊp cao thÊp tïy ý. HÖ thèng tù ®éng rung phÔu x¶ tro MPC-24A cã - 12 kªnh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tù ®éng khèng chÕ 12 ®éng c¬ gâ rung thµnh phÔu - 10 kªnh tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn tù ®éng khèng chÕ 10 ®éng c¬ x¶ tro HÖ thèng tù ®éng rung phÔu x¶ tro MPC-24A dïng vi ®iÒu khiÓn 8031 phèi ghÐp víi c¸c IC ®iÒu khiÓn c¸c ®éng c¬ vµ cã thÓ truyÒn vÒ m¸y tÝnh cÊp trªn th«ng qua chuÈn truyÒn th«ng RS - 485 27
  28. CHƢƠNG 4. ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH CÁC SƠ ĐỒ ĐỂ LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN TỔNG THỂ CHO HỆ THỐNG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN. Nh• ®· ph©n tÝch vÒ c«ng nghÖ läc bôi tÜnh ®iÖn trong ch•¬ng 2, th× ®iÖn ¸p vµo hÖ thèng läc bôi lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu ba pha 660V, ®iÖn ¸p ra cña hÖ thèng ®Æt vµo cùc läc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu 80kV. Do ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p vµo nªn trong hÖ thèng ph¶i cã mét m¸y biÕn ¸p ®Ó lµm t¨ng ®iÖn ¸p. §iÖn ¸p vµo lµ xoay chiÒu trong khi ®ã ®iÖn ¸p ra l¹i lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu nªn trong hÖ thèng cÇn ph¶i cã mét bé chØnh l•u. §Çu tiªn, chóng ta cÇn ph¶i lùa chän s¬ ®å chØnh l•u. 4.1. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CHỈNH LƢU. Do hÖ thèng lµm viÖc víi ®iÖn ¸p l•íi 3 pha nªn ta cã hai s¬ ®å chØnh l•u ba pha chñ yÕu lµ: ChØnh l•u ba pha cã ®iÓm trung tÝnh ( hay chØnh l•u h×nh tia ba pha) vµ ChØnh l•u cÇu ba pha. 4.1.1. ChØnh l•u ba pha cã ®iÓm trung tÝnh. Ta cã c¸c th«ng sè cña m¹ch chØnh l•u nµy nh• sau: 1 2 1 5 / 6 3 6 U d . ud ( ).d . 2.U 2 .sin .d .U 2 1,17.U 2 2 0 2 /3 / 6 2 víi ®iÖn ¸p l•íi: ua 2U2 sin 2 u 2U sin( ) b 2 3 4 u 2U sin( ) c 2 3 28
  29. Hình 4.1: Chỉnh lưu 3 pha có điểm trung tính và dạng điện áp ra. §iÖn ¸p ng•îc ®Æt lªn van: Ung max Uday max 3 2U2 6U2 2,45U2 HÖ sè ®Ëp m¹ch cña m¹ch chØnh l•u: K®m = 0,25 4.1.2. ChØnh l•u cÇu ba pha. Ta cã th«ng sè m¹ch chØnh l•u nh• sau: 2 / 2 / 2 1 1 3 0 U d . ud ( ).d . (ua ub ).d . [U 2m sin U 2m sin( 120 )].d 2 0 2 / 6 / 6 / 6 3 6 U d .U 2 2,34.U 2 Víi ®iÖn ¸p l•íi: ua 2.U2.sin 2 ub 2.U 2 sin( ) 3 4 u 2U sin( ) c 2 3 29
  30. Hình 4.2: Chỉnh lưu cầu 3 pha và dạng điện áp ra. §iÖn ¸p ng•îc ®Æt lªn van: Ung max 6.U2 2,45.U2 HÖ sè ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l•u: K®m = 0,057. 4.1.3. NhËn xÐt. Nh• ®· biÕt th× ®iÖn ¸p mét chiÒu sau chØnh l•u ®•îc ®Æt lªn cùc läc, do yªu cÇu cña ®iÖn ¸p trªn cùc läc ph¶i æn ®Þnh. ChÝnh v× thÕ nªn trong hai s¬ ®å chØnh l•u ®· tr×nh bµy ë trªn th× s¬ ®å cÇu cã hÖ sè ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh 30
  31. l•u lµ nhá nhÊt ( K®m = 0,057 ), ®iÖn ¸p chØnh l•u cã chÊt l•îng tèt nhÊt vµ cã gi¸ trÞ trung b×nh lín nhÊt ( Ud = 2,34U2 ) Tõ c¸c nhËn xÐt trªn th× ta sÏ chän m¹ch chØnh l•u cÇu ba pha lµm m¹ch chØnh l•u cho thiÕt bÞ Läc Bôi TÜnh §iÖn. 4.2. ĐỀ XUẤT, PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÁC PHƢƠNG ÁN. 4.2.1. §Ò xuÊt c¸c ph•¬ng ¸n. Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña nhµ m¸y th× l•îng bôi th¶i ra t¹i mçi thêi ®iÓm lµ kh¸c nhau. Do ®ã c¸c luång khÝ ®•îc qu¹t giã thæi vµo cùc läc cã nång ®é biÕn thiªn. Tïy theo c«ng suÊt ho¹t ®éng cña nhµ m¸y th× l•îng bôi th¶i ra cã thÓ nhiÒu hay Ýt. Khi nång ®é bôi trong kh«ng khÝ nhiÒu th× bé läc ph¶i t¨ng ®iÖn ¸p trªn cùc läc ®Ó thu bôi nhiÒu h¬n vµ ng•îc l¹i. Do ®ã mét hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng thay ®æi c¸c møc ®iÖn ¸p. Cã nh• vËy th× hÖ thèng läc bôi míi ho¹t ®éng tèi •u nhÊt. XuÊt ph¸t tõ yªu cÇu ®ã ta cã thÓ dÔ dµng cã hai ph•¬ng ¸n ®Ó thiÕt kÕ mét hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn cã c¸c tÝnh n¨ng nh• trªn: Ph•¬ng ¸n 1: §iÖn ¸p tõ l•íi ®iÖn 3 pha ®•îc ®•a vµo bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha råi ®•îc ®•a vµo m¸y biÕn ¸p. Bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®•îc nèi víi bé chØnh l•u kh«ng ®iÒu khiÓn dïng §ièt. Ph•¬ng ¸n 2: §iÖn ¸p tõ l•íi ®iÖn ba pha ®•îc ®•a trùc tiÕp vµo s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p 3 pha lo¹i tù ngÉu. Bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®•îc nèi víi bé chØnh l•u ®iÒu khiÓn dïng Tiristo. 4.2.1. Ph©n tÝch ph•¬ng ¸n 1. Ta cã s¬ ®å khèi cña ph•¬ng ¸n: 31
  32. Hình 4.3: Sơ đồ khối của phương án 1. * Lùa chän bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha. Th«ng th•êng ta hay dïng c¸c bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha sau: Hình 4.4: Sơ đồ các phương án bộ điều áp xoay chiều 3 pha. - Ph©n tÝch c¸c s¬ ®å. S¬ ®å b: lµ s¬ ®å cã t¶i ®Êu sao cã trung tÝnh. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ nã gièng hÖt ba m¹ch ®iÒu ¸p mét pha ®iÒu khiÓn dÞch pha theo ®iÖn ¸p l•íi. Do ®ã 32
  33. ®iÖn ¸p trªn c¸c van b¸n dÉn nhá h¬n do ®iÖn ¸p ®Æt lªn nã lµ ®iÖn ¸p pha. Nh•îc ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ trªn d©y trung tÝnh cã tån t¹i c¸c dßng ®iÒu hßa bËc cao. Khi gãc më c¸c van kh¸c kh«ng cã dßng t¶i gi¸n ®o¹n vµ lo¹i s¬ ®å nµy chØ thÝch hîp víi t¶i ba pha cã 4 ®Çu d©y ra. Nh• ph©n tÝch trªn th× ®Çu ra cña bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu ®•îc nèi víi s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p ba pha, nªn s¬ ®å nµy kh«ng phï hîp. S¬ ®å c: S¬ ®å nµy cã t¶i nèi tam gi¸c kh«ng thÝch hîp cho thiÕt bÞ cÇn dïng, v× t¶i cña bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu lµ m¸y biÕn ¸p ba pha. S¬ ®å a: §©y lµ s¬ ®å th«ng dông nhÊt gåm 6 Tiristo ®Êu song song ng•îc tõng ®«i mét. MÆc dï nhiÒu Tiristo, cång kÒnh vµ ®iÒu khiÓn h¬i phøc t¹p v× cïng mét lóc ph¶i cÊp xung ®iÒu khiÓn cho hai Tiristo ë hai pha kh¸c nhau. Tuy nhiªn nã ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ra vµ thÝch hîp cho thiÕt bÞ sau bé ®iÒu ¸p lµ m¸y biÕn ¸p ba pha. Do ®ã ta sÏ chän s¬ ®å m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha ë h×nh a. Vµ ta cã s¬ ®å tæng thÓ cña ph•¬ng ¸n nµy nh• sau: Hình 4.5: Sơ đồ mạch điện của phương án 1. 33
  34. * Phân tích tổng thể: Do sau bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu th× ®iÖn ¸p kh«ng ph¶i lµ h×nh sin mµ lµ tõng m¶nh cña h×nh sin ghÐp l¹i. Tuy nhiªn d¹ng ®iÖn ¸p vÉn ®èi xøng qua trôc tung nªn cã thÓ cho qua m¸y biÕn ¸p. §em d¹ng ®iÖn ¸p ®ã ph©n tÝch theo khai triÓn chuçi Furiª ta ®•îc mét sãng ®iÒu hßa c¬ b¶n vµ c¸c thµnh phÇn ®iÒu hßa bËc cao: 3, 5, 7 . Tuy nhiªn do c¸c sãng ®iÒu hßa bËc cao: 5, 7, cã biªn ®é rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua. Do ®ã ta chØ cÇn quan t©m ®Õn thµnh phÇn sãng ®iÒu hßa bËc ba mµ th«i. Do tÝnh chÊt cña m¸y biÕn ¸p lµ dï m¸y biÕn ¸p cã m¾c theo bÊt cø tæ nèi d©y nµo ( Y/Y, Y/ , /Y, / ) th× sau khi qua m¸y biÕn ¸p th× tõ th«ng t¹o bëi thµnh phÇn ®iÒu hßa bËc cao lµ kh«ng bÞ ¶nh h•ëng. ChÝnh v× vËy mµ ta chØ cÇn quan t©m ®Õn thµnh phÇn ®iÒu hßa c¬ b¶n ( sãng bËc mét ) khi qua m¸y biÕn ¸p. Víi gi¶ thiÕt lµ gãc ®iÒu khiÓn c¸c Tiristo lµ = 300 vµ ®iÖn ¸p lµm viÖc cña hÖ thèng lµ æn ®Þnh nªn ta xem lµ kh«ng ®æi. Mçi khi l•îng khÝ qua thiÕt bÞ thay ®æi th× t¶i läc thay ®æi vµ khi ®ã dßng ®iÖn thay ®æi tuyÕn tÝnh. B©y giê ta vÏ d¹ng ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn qua tõng kh©u cña ph•¬ng ¸n: Trong ®ã: Ul•íi – ®iÖn ¸p cung cÊp cho hÖ thèng tõ l•íi ®iÖn ba pha. UA – ®iÖn ¸p pha A khi qua kh©u ®iÒu ¸p xoay chiÒu. Ub1 – ®iÖn ¸p bËc 1 cña c¶ ba pha sau ph©n tÝch theo khai triÓn chuçi FURI£. UMBA – ®iÖn ¸p bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p. Ud – ®iÖn ¸p mét chiÒu sau khi qua bé chØnh l•u. 34
  35. Hình 4.6: Dạng điện áp và dòng điện qua từng khâu của phương án 1. 35
  36. * Ph©n tÝch •u nh•îc ®iÓm. - ¦u ®iÓm: Do ®iÖn ¸p vµo bé ®iÒu ¸p nhá 660V nªn ®iªn ¸p ng•îc ®Æt lªn Tiristo còng nhá nªn dÔ chän van. Do yªu cÇu dßng t¶i nhá nªn dßng qua ®ièt còng nhá rÊt thuËn tiÖn vµ dÔ dµng chän ®ièt. Tuy sau kh©u ®iÒu ¸p th× ®iÖn ¸p lµ kh«ng sin nh•ng nhê m¸y biÕn ¸p cã tÝnh chÊt läc c¸c ®iÒu hßa bËc cao. Do vËy mµ sau khi qua kh©u ®iÒu ¸p vµ m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn ¸p lµm viÖc æn ®Þnh tèt cho hÖ thèng cùc läc. Do bªn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p cã ®iÖn ¸p cao nªn sè l•îng ®ièt trong bé chØnh l•u lµ nhiÒu. Râ rµng so víi ph•¬ng ¸n 2 dïng chØnh l•u ®iÒu khiÓn dïng Tiristo th× rÊt lîi vÒ mÆt kinh tÕ do gi¸ thµnh Tiristo ®¾t h¬n so víi §ièt. - Nh•îc ®iÓm: Do dïng c¶ hai kh©u ®iÒu ¸p vµ chØnh l•u nªn cÇn dïng nhiÒu van. VÊn ®Ò ®iÒu khiÓn Tiristo trong kh©u ®iÒu ¸p lµ phøc t¹p v× cïng mét lóc ph¶i kÝch më hai Tiristo ë hai pha kh¸c nhau. 4.2.2 Ph©n tÝch ph•¬ng ¸n 2: Trong ph•¬ng ¸n nµy th× s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ®•îc ®Êu trùc tiÕp vµo l•íi ®iÖn ba pha. Bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p sÏ cho mét ®iÖn ¸p cao vµ cïng tÇn sè víi ®iÖn ¸p vµo. 36
  37. Hình 4.7: Sơ đồ khối của phương án 2. Gi¶ sö gãc ®iÒu khiÓn c¸c Tiristo lµ = 300, coi t¶i läc lµ thuÇn trë. §ång thêi trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th× ®iÖn ¸p trªn cùc läc ®•îc gi÷ æn ®Þnh. Khi ®ã trong qu¸ tr×nh lµm viÖc th× t¶i läc thay ®æi do l•îng bôi qua thiÕt bÞ ë c¸c thêi ®iÓm lµ kh¸c nhau lµm cho dßng ®iÖn lµm viÖc cña thiÕt bÞ sÏ biÕn thiªn tuyÕn tÝnh ( cã lóc t¨ng, cã lóc gi¶m ). Do vËy ta cã s¬ ®å tæng thÓ vµ c¸c ®å th× qua tõng kh©u cña ph•¬ng ¸n nµy nh• sau: Hình 4.8: Sơ đồ mạch điện của phương án 2. 37
  38. Hình 4.9: Dạng điện áp và dòng điện qua từng khâu của phương án 2. * Ph©n tÝch •u, nh•îc ®iÓm cña ph•¬ng ¸n. ¦u ®iÓm: 1. So víi ph•¬ng ¸n 1 th× gi¶m bít kh©u ®iÒu ¸p xoay chiÒu hÖ thèng bít cång kÒnh. 2. Do yªu cÇu dßng t¶i nhá nªn dßng qua van còng nhá nªn dÔ chän van. Nh•îc ®iÓm: 1. Bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã ®iÖn ¸p cao nªn b¾t buéc ph¶i nèi nèi tiÕp nhiÒu Tiristo l¹i ®Ó chia ¸p ng•îc ®Æt lªn van. Do ®ã thiÖt h¹i vÒ kinh tÕ so víi ph•¬ng ¸n 1 lµ chØnh l•u dïng §ièt. 38
  39. 2. §iÒu khiÓn c¸c Tiristo gÆp rÊt nhiÒu khã kh¨n v× ph¶i kÝch më ®ång thêi nhiÒu van cïng mét lóc, l¾p ®Æt vµ thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ rÊt phøc t¹p. Khi ®ã m¹ch sÏ rÊt rèi r¾m, phøc t¹p vµ khã æn ®Þnh ®iÖn ¸p lµm viÖc cho thiÕt bÞ. §©y lµ nh•îc ®iÓm lín nhÊt cña ph•¬ng ¸n. KÕt luËn: tõ c¸c ph©n tÝch cô thÓ trªn th× ta thÊy mçi ph•¬ng ¸n ®Òu cã nh÷ng •u nh•îc ®iÓm riªng. Tuy nhiªn nÕu xÐt mét c¸ch tæng thÓ th× ph•¬ng ¸n 1 lµ hîp lý h¬n c¶ v×: m¹ch chØnh l•u dïng §ièt lµ rÎ h¬n rÊt nhiÒu so víi dïng Tiristo cïng nhiÒu lý do kh¸c nh• ph©n tÝch ë trªn. 4.3. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ THUYẾT MINH SỰ HOẠT ĐỘNG CỦA SƠ ĐỒ. Ta cã s¬ ®å khèi cña toµn bé hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn. Hình 4.10: S¬ ®å khèi cña toµn bé hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn. 39
  40. Qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña toµn bé hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn. Khi cung cÊp ®iÖn ¸p 3 pha 660V tõ l•íi ®iÖn cho hÖ thèng th× sau khi qua bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha th× ®iÖn ¸p ®•îc gi÷ æn ®Þnh. Sau khi qua m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn ¸p ®•îc kÝch lªn råi ®•a vµo bé chØnh l•u ®Ó cho ta mét ®iÖn ¸p mét chiÒu 80kV trªn cùc läc. Nh•ng trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña hÖ thèng th× l•îng bôi qua cùc läc biÕn thiªn, cã nghÜa lµ t¶i thay ®æi, ®ång thêi ®iÖn ¸p l•íi còng cã thÓ thay ®æi ( cho phÐp 10% ). §iÒu nµy dÉn ®Õn ®iÖn ¸p mét chiÒu trªn cùc läc còng thay ®æi lµm cho viÖc läc bôi kÐm hiÖu qu¶ vµ kh«ng æn ®Þnh. §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p th× ta thùc hiÖn kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p ph¶n håi nµy mang th«ng tin vÒ sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p t¶i. Sù thay ®æi nµy th«ng qua m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ chuyÓn ®æi thµnh sù thay ®æi cña gãc ®iÒu khiÓn ®•a ®Õn c¸c Tiristor trong bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu lµm cho ®iÖn ¸p trªn t¶i läc lu«n ®•îc æn ®Þnh ë møc 80kV DC. Kh©u håi tiÕp dßng trong hÖ thèng ®•îc nèi víi kh©u chèng ng¾n m¹ch trong m¹ch ®iÒu khiÓn. Khi dßng håi tiÕp vÒ qu¸ mét møc cho phÐp th× kh©u chèng ng¾n m¹ch sÏ ho¹t ®éng ®Ó b¶o vÖ toµn bé hÖ thèng. B©y giê ta sÏ ph©n tÝch ho¹t ®éng cô thÓ cña tõng kh©u. 4.3.1. Khâu điều áp xoay chiều ba pha. Nh• ®· ph©n tÝch ë trªn th× nhiÖm vô cña kh©u ®iÒu ¸p lµ ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p lµm viÖc trªn cùc läc. Ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p b»ng c¸ch thay ®æi gãc ®iÒu khiÓn cña c¸c Tiristor. Ứng víi c¸c gãc ®iÒu khiÓn kh¸c nhau th× ta sÏ cã c¸c d¹ng ®iÖn ¸p kh¸c nhau. Ta sÏ lÇn l•ît xÐt c¸c vïng kh¸c nhau cña gãc ®iÒu khiÓn . Khi bé ®iÒu ¸p lµm viÖc th× cã thÓ x¶y ra: 40
  41. Cã 3 van dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng ®iÖn ¸p pha. Cã 2 van dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng nöa ®iÖn ¸p d©y. Kh«ng cã van nµo dÉn: §iÖn ¸p ra b»ng kh«ng. * Khi 0 60o. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®•îc gäi lµ kiÓu ho¹t ®éng 2/3 cã nghÜa lµ lóc nµo còng cã 2 ®Õn 3 van cïng dÉn. Khi cã 3 van dÉn th× ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i sÏ b»ng ®iÖn ¸p pha. Khi cã 2 van dÉn th× ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i sÏ b»ng nöa ®iÖn ¸p d©y. Ta cã ®å thÞ d¹ng ®•êng cong ®iÖn ¸p ra nh• sau: ( = 30o ) Hình 4.11: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 0 60o. * Khi 60o 90o. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®•îc gäi lµ kiÓu 2/2, cã nghÜa lµ lu«n cã hai van ë hai pha kh¸c nhau cïng dÉn. C¸c pha chøa van kh«ng dÉn th× cã ®iÖn ¸p ra tøc thêi tíi t¶i lµ b»ng kh«ng. Ta cã c¸c ®å thÞ sau: ( = 75o ) 41
  42. Hình 4.12: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 60o 90o. * Khi 90o 1500. KiÓu ho¹t ®éng nµy cßn ®•îc gäi lµ kiÓu ho¹t ®éng 0/2 tøc lµ lu«n cã hai van dÉn hoÆc lµ ch¼ng cã van nµo dÉn c¶. Ta cã ®å thÞ d¹ng ®•êng cong ®iÖn ¸p ra nh• sau: ( = 120o ) Hình 4.13: S¬ ®ồ điện áp ra của bộ điều áp xoay chiều 3 pha khi 90o 1500. 42
  43. 4.3.2. Máy biến áp. Sau bé ®iÒu ¸p th× ®iÖn ¸p cã d¹ng kh«ng ph¶i lµ h×nh sin nh•ng vÉn cã d¹ng ®èi xøng qua Ox. Sau khi ®em d¹ng ®iÖn ¸p ®ã ®i ph©n tÝch theo khai triÓn chuçi Furiª th× c¸c thµnh phÇn ®iÒu hßa bËc cao bÐ cã thÓ bá qua ®•îc. ChÝnh v× vËy mµ sau m¸y biÕn ¸p th× ®iÖn ¸p vÉn ®•îc khuÕch ®¹i tíi ®iÖn ¸p thÝch hîp ®Ó sau khi qua m¹ch chØnh l•u th× ®¹t ®•îc ®iÖn ¸p lµm viÖc mong muèn cho thiÕt bÞ. 4.3.3. Mạch chỉnh lƣu. Sau khi ®iÖn ¸p ®•îc khuÕch ®¹i lªn nhiÒu lÇn th× ®iÖn ¸p ®•îc ®•a qua m¹ch chØnh l•u ®Ó ®¹t ®•îc ®iÖn ¸p mét chiÒu. Tuy d¹ng ®iÖn ¸p sau m¹ch chØnh l•u kh«ng b»ng ph¼ng nh•ng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc nhê cã kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p ®•a vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn ®Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p. Mçi khi ®iÖn ¸p t¨ng lªn th× m¹ch ®iÒu khiÓn l¹i ®iÒu chØnh lµm cho ®iÖn ¸p gi¶m xuèng vµ ng•îc l¹i. ChÝnh v× thÕ mµ ®iÖn ¸p lµm viÖc cña thiÕt bÞ lu«n ®•îc æn ®Þnh. 4.3.4. Mạch điều khiển. NhiÖm vô cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ ®Ó ph¸t xung më c¸c Tiristor t¹i c¸c thêi ®iÓm mµ ta mong muèn. §ång thêi m¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn ë ®©y ngoµi nhiÖm vô ®ã th× nã cßn nhËn th«ng tin vÒ sù thay ®æi ®iÖn ¸p ra tõ kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p ®Ó ®iÒu chØnh gãc më cña c¸c Tiristor. §ång thêi nã cßn lµm nhiÖm vô chèng ng¾n m¹ch b¶o vÖ hÖ thèng vµ tù ®éng kh«i phôc ®iÖn ¸p sau ng¾n m¹ch víi thêi gian håi phôc ®iÒu chØnh ®•îc. §Ó ®iÒu khiÓn Tiristor trong c¸c s¬ ®å ®iÒu ¸p hiÖn nay ng•êi ta cã thÓ sö dông ph•¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh hoÆc ph•¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn arccos. Tuy nhiªn ph•¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn arccos chØ dïng trong c¸c m¹ch 43
  44. ®iÒu khiÓn chÊt l•îng cao. Do ®ã ë ®©y ta lùa chän ®iÒu khiÓn theo ph•¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn: Khi ®iÖn ¸p xoay chiÒu h×nh sin U®f ®Æt vµo Anod cña Tiristor, ®Ó cã thÓ ®iÒu khiÓn ®•îc gãc më cña Tiristor trong vïng ®iÖn ¸p d•¬ng anod, cÇn t¹o ra mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c ( th•êng gäi lµ ®iÖn ¸p tùa d¹ng r¨ng c•a Urc ). Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U®k so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm ( t1 vµ t4 ) ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ( Urc = U®k ), trong vïng ®iÖn ¸p d•¬ng anod, th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn ( X®k ). Tiristor ®•îc më tõ thêi ®iÓm cã xung ®iÒu khiÓn ( t1, t4 ) cho tíi cuèi b¸n kú ( hoÆc tíi khi dßng ®iÖn b»ng kh«ng ). Hình 4.14: S¬ ®ồ nguyên lý điều khiển thẳng đứng tuyến tính . S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn: §Ó thùc hiÖn ®•îc ý ®å ®· nªu trong phÇn nguyªn lý ®iÒu khiÓn ë trªn ta cã s¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn nh• sau: 44
  45. Hình 4.15: S¬ ®ồ khối mạch điều khiển. 4.3.4.1. Kh©u ®ång pha. Cã nhiÖm vô t¹o ®iÖn ¸p tùa Urc ( th•êng gÆp lµ ®iÖn ¸p r¨ng c•a tuyÕn tÝnh ) trïng pha víi ®iÖn ¸p anod cña Tiristor. Hình 4.16: S¬ ®ồ một số khâu đồng pha thường dùng. 45
  46. Hình 4.17: S¬ ®ồ điện áp ra của khâu đồng pha a và khâu đồng pha b. S¬ ®å h×nh (a) ®¬n gi¶n, dÔ thùc hiÖn víi sè linh kiÖn Ýt nh•ng cã thÓ thÊy trªn ®å thÞ d¹ng ®•êng cong ®iÖn ¸p ®•îc m« pháng b»ng phÇn mÒm TINA th× chÊt l•îng ®iÖn ¸p tùa lµ kh«ng tèt. H¬n n÷a gãc më lín nhÊt cña van bÞ h¹n chÕ do ®iÖn ¸p tùa kh«ng biÕn thiªn hÕt 180o. S¬ ®å h×nh (b) lµ s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p tùa dïng transistor. S¬ ®å nµy kh¾c phôc ®•îc nh•îc ®iÓm vÒ d¶i ®iÒu chØnh cña s¬ ®å dïng ®ièt. S¬ ®å h×nh (c) dïng bé ghÐp quang còng cho ta d¹ng ®iÖn ¸p tùa nh• cña h×nh (b) nh•ng ®iÖn ¸p tùa n»m trªn trôc hoµnh do transistor lµ lo¹i npn. ChÊt l•îng ®iÖn ¸p tùa cña hai s¬ ®å nµy lµ nh• nhau. ¦u ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ kh«ng cÇn m¸y biÕn ¸p ®ång pha nªn dÔ chÕ t¹o vµ l¾p ®Æt h¬n. Tuy nhiªn c¶ ba s¬ ®å nµy ®Òu cã chung nh•îc ®iÓm lµ viÖc më, khãa cña Transistor trong vïng ®iÖn ¸p l©n cËn 0 lµ thiÕu chÝnh x¸c lµm cho viÖc n¹p vµ x¶ cña tô trong vïng ®iÖn ¸p ®ång pha l©n cËn 0 lµ kh«ng ®•îc nh• ý muèn. S¬ ®å h×nh (d) lµ s¬ ®å dïng vi m¹ch. C¸c vi m¹ch nµy ngµy nay ®•îc chÕ t¹o ngµy cµng nhiÒu, chÊt l•îng ngµy cµng cao, øng dông vµo thiÕt kÕ m¹ch ®ång pha cho chÊt l•îng ®iÖn ¸p tùa tèt. 46
  47. Hình 4.18: S¬ ®ồ điện áp ra của khâu đồng pha c và khâu đồng pha d. * Ho¹t ®éng cña s¬ ®å: Khi UA >0 th× A1 lËt tr¹ng th¸i UB >0. Khi UA 0 th× ®ièt D th«ng, transistor khãa, tô C ®•îc n¹p ®iÖn víi h»ng sè thêi gian lµ R1C. Khi UB<0 D khãa, transistor më, tô C phãng ®iÖn qua transistor. M« pháng s¬ ®å h×nh (d) b»ng phÇn mÒm TINA ta ®•îc hai s¬ ®å trªn th× ta thÊy r»ng chÊt l•îng ®iÖn ¸p tùa cña nã tèt h¬n h¼n so víi ba s¬ ®å trªn. Do vËy ta sÏ lùa chän nã ®Ó thiÕt kÕ kh©u ®ång pha cho m¹ch ®iÒu khiÓn cña hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn. 4.3.4.2. Kh©u so s¸nh. NhËn tÝn hiÖu ®iÖn ¸p r¨ng c•a vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, t×m thêi ®iÓm 2 ®iÖn ¸p b»ng nhau. T¹i thêi ®iÓm b»ng nhau ®ã th× ph¸t xung ë ®Çu ra ®Ó göi sang tÇng khuÕch ®¹i xung. Trong hÖ thèng läc bôi tÜnh ®iÖn th× ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn sÏ lµ tæng cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chñ ®¹o Uc® , ®iÖn ¸p ph¶n håi Ua, ®iÖn ¸p chèng ng¾n m¹ch UI. Mét sè s¬ ®å so s¸nh chñ yÕu th•êng gÆp dïng transistor vµ K§TT: 47
  48. Muèn x¸c ®Þnh ®•îc thêi ®iÓm më Tiristor tiÕn hµnh so s¸nh 2 tÝn hiÖu U®k vµ Urc. ViÖc so s¸nh c¸c tÝn hiÖu ®ã cã thÓ ®•îc thùc hiÖn b»ng Transistor nh• m¹ch (a). T¹i thêi ®iÓm U®k = Urc ë ®Çu vµo th× Transistor lËt tr¹ng th¸i tõ khãa sang më ( hoÆc ng•îc l¹i tõ më sang khãa ), lµm cho ®iÖn ¸p ra còng bÞ lËt tr¹ng th¸i, t¹i ®ã x¸c ®Þnh ®•îc thêi ®iÓm më Tiristor. Møc ®é b·o hßa cña Transistor phô thuéc vµo tæng ®¹i sè Urc U®k = Ub tæng ®¹i sè nµy cã mét vïng ®iÖn ¸p nhá hµng mV lµm cho Transistor kh«ng lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng c¾t nh• mong muèn, do ®ã lµm thêi ®iÓm më Tiristor bÞ lÖch so víi thêi ®iÓm cÇn më t¹i U®k = Urc. Hình 4.19: S¬ ®ồ một số khâu so sánh thường dùng. KhuÕch ®¹i thuËt to¸n cã hÖ sè khuÕch ®¹i v« cïng lín, chØ cÇn mét tÝn hiÖu vµo rÊt nhá ( cì V ) ë ®Çu vµo, ®Çu ra ®· cã ®iÖn ¸p nguån nu«i. ViÖc øng dông K§TT lµm kh©u so s¸nh lµ hîp lý. C¸c s¬ ®å so s¸nh dïng K§TT trªn h×nh 48
  49. (b), (c) rÊt th•êng gÆp trong c¸c s¬ ®å m¹ch hiÖn nay. ¦u ®iÓm h¬n h¼n cña c¸c s¬ ®å K§TT lµ cã thÓ ph¸t xung ®iÒu khiÓn chÝnh x¸c t¹i U®k = Urc. 4.3.4.3. Kh©u t¹o xung. Cã nhiÖm vô t¹o xung thÝch hîp ®Ó më Tiristor. Xung ®Ó më Tiristor cã yªu cÇu: s•ên tr•íc dèc th¼ng ®øng ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu më Tiristor tøc thêi khi cã xung ®iÒu khiÓn ( th•êng gÆp nhÊt lµ lo¹i xung kim vµ xung ch÷ nhËt ), ®ñ ®é réng ( víi ®é réng xung lín h¬n thêi gian më cña Tiristor ), ®ñ c«ng suÊt, c¸ch ly m¹ch lùc víi m¹ch ®iÒu khiÓn ( nÕu ®iÖn ¸p ®éng lùc qu¸ lín ). Hình 4.20: S¬ ®ồ xung kim và xung chữ nhật. §©y ®Òu lµ c¸c tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt kÕt hîp víi BAX ë ®Çu ra cã nhiÖm vô c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc ®ång thêi t¹o xung kim göi tíi cùc ®iÒu khiÓn cña Tiristor. S¬ ®å h×nh (a) dïng mét tÇng khuÕch ®¹i c«ng suÊt dïng Transistor c«ng suÊt, ®ièt D ®Ó b¶o vÖ Transistor vµ cuén d©y s¬ cÊp BAX khi Transistor bÞ khãa ®ét ngét. MÆc dï víi •u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n nh•ng s¬ ®å nµy ®•îc dïng kh«ng réng r·i bëi lÏ hÖ sè khuÕch ®¹i cña Transistor lo¹i nµy nhiÒu khi kh«ng ®ñ lín ®Ó khuÕch ®¹i ®•îc tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®•a sang. 49
  50. Hình 4.21: Một số sơ đồ khâu khuếch đại được dùng phổ biến. TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng b»ng s¬ ®å Darlington nh• trªn s¬ ®å (b) th•êng hay ®•îc sö dông trong thùc tÕ. S¬ ®å nµy hoµn toµn cã thÓ ®¸p øng ®•îc yªu cÇu vÒ khuÕch ®¹i c«ng suÊt, khi hÖ sè khuÕch ®¹i ®•îc nh©n lªn theo th«ng sè cña c¸c Transistor. Trong thùc tÕ xung ®iÒu khiÓn chØ cÇn cã ®é réng bÐ ( 10 200 s ) mµ thêi gian më cña c¸c Transistor c«ng suÊt dµi ( tèi ®a tíi mét nöa chu kú 10 ms ) lµm cho c«ng suÊt táa nhiÖt d• cña Transistor qu¸ lín vµ kÝch thÝch d©y quÊn s¬ cÊp BAX d• lín. §Ó gi¶m nhá c«ng suÊt táa nhiÖt Transistor vµ kÝch thÝch d©y s¬ cÊp BAX cã thÓ thªm tô nèi tÇng nh• h×nh (c), theo s¬ ®å nµy th× Transistor cho më dßng ®iÖn ch¹y qua trong thêi gian n¹p tô, nªn dßng hiÖu dông cña chóng bÐ h¬n nhiÒu lÇn. 50
  51. 4.3.4.4. T¹o xung chïm ®iÒu khiÓn. §èi víi mét sè m¹ch, ®Ó gi¶m c«ng suÊt cho tÇng khuÕch ®¹i, t¨ng sè l•îng xung kÝch më ( nh»m ®¶m b¶o cho Tiristor më mét c¸ch ch¾c ch¾n khi Tiristor chÊt l•îng xÊu ) vµ ®Öm xung ®iÒu khiÓn cña ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha, ta hay ph¸t xung chïm cho c¸c Tiristor. Nguyªn t¾c ph¸t xung chïm lµ tr•íc khi vµo tÇng khuÕch ®¹i, ta chÌn thªm mét cæng And 2 ®Çu vµo, trong ®ã mét ®Çu vµo nhËn tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh cßn ®Çu kia nhËn tÝn hiÖu tõ kh©u ph¸t chïm xung ®iÒu khiÓn. Hình 4.22: Sơ đồ khối cổng And. Ta cã s¬ ®å dao ®éng ®a hµi cã møc ®é ®¬n gi¶n vµ cã chÊt l•îng t¹o xung tèt. Hình 4.23: Sơ đồ cổng And. 51
  52. 4.3.4.5. Kh©u chèng ng¾n m¹ch ®iÖn ¸p. Trong qu¸ tr×nh ho¹t ®éng do l•îng bôi t¨ng lín lµm cho mËt ®é ®iÖn tÝch gi÷a hai b¶n cùc t¨ng cao ®Õn mét ng•ìng nµo ®ã sÏ x¶y ra ng¾n m¹ch g©y ph¸ hñy thiÕt bÞ. NhiÖm vô cña kh©u chèng ng¾n m¹ch lµ khi dßng ®iÖn håi tiÕp vÒ t¨ng qu¸ mét ng•ìng cho phÐp th× nã b¾t ®Çu t¸c ®éng ®Ó gi¶m ®iÖn ¸p xuèng theo ®•êng ®Æc tÝnh sau. 52
  53. Hình 4.24: Sơ đồ khâu chống ngắn mạch điện áp. Ho¹t ®éng cña kh©u chèng ng¾n m¹ch: Dßng ®iÖn ®•îc lÊy håi tiÕp vÒ tõ l•íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha th«ng qua m¸y biÕn dßng ®•îc m¾c nh• trªn s¬ ®å. Dßng ®iÖn ë cùc läc sÏ tû lÖ víi dßng ®iÖn qua m¸y biÕn dßng vµ tû lÖ víi ®iÖn ¸p r¬i trªn biÕn trë ®Ó ®Æt vµo R30. Khi dßng ®iÖn håi tiÕp vÒ lín th× sÏ lµm cho ®iÖn ¸p còng lín theo vµ khi nã v•ît qu¸ ®iÖn ¸p ng•ìng th× IC7 lËt tr¹ng th¸i. Sau IC7 ta ®•îc cã xung vu«ng ©m. §ièt D8 chØ cho xung ©m ®i qua nªn tô C ®•îc n¹p ®iÖn. Nhê ®ièt Zener nªn ®iÖn ¸p trªn hai b¶n tô ®•îc gi÷ kh«ng ®æi vµ b»ng UDZ1. §iÖn ¸p sau IC8 d•¬ng nªn qua ®•îc ®ièt D9 tíi bé so s¸nh ®¶o víi ®Êt. §iÖn ¸p sau IC9 lµ ©m vµ lu«n b»ng UDZ2 nªn qua ®•îc ®ièt D10. §iÖn ¸p nµy sÏ ®•îc ®•a vÒ so s¸nh cïng víi U®k. Do trÞ tuyÖt ®èi cña ®iÖn ¸p nµy lín h¬n ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lóc lµm viÖc b×nh th•êng nªn nã lµm gi¶m U®k dÉn ®Õn lµm gãc ®iÒu khiÓn vÒ kh«ng nªn ®iÖn ¸p lµm viÖc gi¶m dÇn vÒ kh«ng. Do ®ã nã chèng ®•îc ng¾n m¹ch. Khi x¶y ra ng¾n m¹ch th× ®iÖn ¸p biÕn trë sÏ vÒ kh«ng dÉn ®Õn IC7 sÏ lËt tr¹ng th¸i. Sau IC7 ta cã xung vu«ng d•¬ng nªn nã kh«ng thÓ ®i qua ®ièt D8. Tô C b¾t ®Çu phãng ®iÖn víi h»ng sè thêi gian lµ VR4.C vµ lµm ®iÖn ¸p sau IC8 bít d•¬ng dÇn. Lóc nµy kh©u chèng ng¾n m¹ch vÉn lµm viÖc. Khi tô C phãng hÕt ®iÖn th× lµm ®iÖn ¸p sau IC8 vÒ kh«ng nªn IC9 lËt tr¹ng th¸i. Sau IC4 ta ®•îc xung ©m nªn kh«ng qua ®•îc ®ièt D9. §iÖn ¸p sau IC4 lµ xung vu«ng d•¬ng nªn 53
  54. kh«ng qua ®•îc ®ièt D10. KÓ tõ lóc nµy kh©u chèng ng¾n m¹ch kh«ng cßn t¸c ®éng ®Õn kh©u so s¸nh cña m¹ch ®iÒu khiÓn n÷a. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn chñ ®¹o lóc nµy sÏ t¹o ra gãc më phï hîp ®Ó cã ®•îc ®iÖn ¸p lµm viÖc trªn cùc läc. Nh• vËy lµ ®iÖn ¸p lµm viÖc ®· ®•îc kh«i phôc. Thêi gian ®Ó kh«i phôc ®iÖn ¸p lµm viÖc kÓ tõ lóc ng¾n m¹ch lµ VR4.C lµ hoµn toµn cã thÓ ®iÒu chØnh ®•îc nhê thay ®æi gi¸ trÞ biÕn trë VR4. 4.3.4.6. Kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p. Ta cã s¬ ®å cña kh©u ®ã nh• sau: Hình 4.25: Sơ đồ khâu phản hồi điện áp. Do ®iÖn ¸p ë cùc läc rÊt lín 80kV DC, nªn ta ph¶i dïng ph©n ¸p ®Ó ®•a ®iÖn ¸p ph¶n håi xuèng thÊp ®Ó phï hîp víi m¹ch ®iÒu khiÓn. C¸c ®iÖn trë ph©n ¸p cã gi¸ trÞ rÊt lín cì M nªn dßng qua chóng nhá. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ tiªu t¸n n¨ng l•îng trªn ®iÖn trë ph©n ¸p lµ nhá. 4.3.4.7. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha. Ở ®©y, chóng ta sÏ sö dông ph•¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. VÒ nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha kiÓu 2 Tiristor ®Êu song song 54
  55. ng•îc rÊt gièng víi ®iÒu khiÓn chØnh l•u cÇu 3 pha ®èi xøng. Do ®ã ta cã thÓ thùc hiÖn ®iÒu khiÓn b»ng: Xung ®¬n nh•ng ph¶i ®Öm xung ®iÒu khiÓn. Xung ®iÒu khiÓn cÊp b»ng chïm xung. Thùc hiÖn ®iÒu khiÓn theo kiÓu nµo cßn tïy thuéc vµo tÝnh chÊt t¶i. Thùc hiÖn ®iÒu khiÓn theo xung ®¬n cã •u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ thÝch hîp víi c¸c t¶i thuÇn trë nh•: sîi ®èt c¸c lß ®iÖn, chiÕu s¸ng Víi c¸c thµnh phÇn t¶i cã thµnh phÇn ®iÖn c¶m nh­ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, m¸y biÕn ¸p ( ®Æc tr­ng cña lo¹i t¶i nµy lµ cã trÔ gi÷a ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ). Muèn ®¶m b¶o c¸c van b¸n dÉn më c¶ hai chiÒu ®iÖn ¸p, khi gãc më nhá h¬n gãc trÔ gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p t¶i ( < ), sÏ ph¶i t¨ng ®é réng xung ®iÒu khiÓn b»ng c¸ch t¹o xung chïm. Ở m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha, ®iÒu khiÓn van b¸n dÉn b»ng c¸ch chïm xung ngoµi viÖc gi¶i quyÕt vÊn ®Ò dÉn ®Òu c¸c van khi gãc lín cßn cã thÓ gi¶i quyÕt lu«n bµi to¸n vÒ ®Öm xung ®iÒu khiÓn. Hai bµi to¸n nµy cã thÓ ®•îc gi¶i thÝch nh• sau: Hình 4.26: Sơ đồ tạo xung điều khiển cho điều áp xoay chiều 3 pha. 55
  56. Hình 4.27: Sơ đồ tạo xung điều khiển cho các thyristor. NÕu dïng xung ®¬n th× ®Ó cã ®iÖn ¸p t¶i pha A, t¹i thêi ®iÓm ®ãng ®iÖn chóng ta ph¶i ®Öm xung më T1 cho T4 b»ng xung X1-4. Khi thùc hiÖn ®iÒu khiÓn b»ng xung chïm th× viÖc ®Öm xung lµ kh«ng cÇn thiÕt. Tõ h×nh trªn ta thÊy r»ng t¹i thêi ®iÓm = /6 ph¸t xung ®iÒu khiÓn T1, lóc nµy chïm xung cña T4 ®ang ph¸t chê s½n, h¬n n÷a T4 cßn ®ang ®•îc më chê s½n do T5 vµ T4 ®· cã chïm xung ®iÒu khiÓn tõ 0. Do ®ã khi cã xung ®iÒu khiÓn T1 th× T1 ®•îc më cho dßng ®iÖn ch¹y qua pha A ngay, mµ kh«ng cÇn göi xung ®Öm. 56
  57. Trong ®ã: UV : lµ ®iÖn ¸p cung cÊp tõ l•íi. URC: lµ ®iÖn ¸p r¨ng c•a sau kh©u ®ång pha. UD : lµ ®iÖn ¸p sau kh©u so s¸nh. CX : lµ ®iÖn ¸p t¹o ra sau kh©u t¹o chïm xung. V1 : lµ xung ®iÒu khiÓn Tiristor T1. V2 : lµ xung ®iÒu khiÓn Tiristor T4. 57
  58. CHƢƠNG 5. THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 5.1. THIẾT KẾ MẠCH LỰC. 5.1.1. Tính toán máy biến áp lực. * Ta chän m¸y biÕn ¸p ba pha ba trô cã s¬ ®å ®Êu d©y Y/Y lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ tù nhiªn ( lµm m¸t kh« ). * TÝnh c¸c th«ng sè c¬ b¶n: - §iÖn ¸p pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: 660V U1 381(V ) 3 - §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: Ph•¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i: U do cos min U d 2. U v U dn U ba 0 Trong ®ã: min = 10 lµ gãc dù tr÷ khi cã suy gi¶m ®iÖn ¸p l•íi. UV – sôt ¸p trªn van. Udn – sôt ¸p trªn d©y nèi, Udn = ( .l/S).Id Uba = Ur + Ux – sôt ¸p trªn ®iÖn trë vµ ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p, nh÷ng ®¹i l•îng nµy khi chän s¬ bé vµo kho¶ng 5 – 10%. Chän s¬ bé: Uba = 6%Ud. 58
  59. Ta cã thÓ thÊy râ r»ng: ®iÖn ¸p ra t¶i lµ rÊt lín nªn cã thÓ bá qua sôt ¸p trªn van vµ trªn d©y nèi. VËy tõ ph•¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p khi cã t¶i ta cã: 3 U d Uba (1 0,06)U d 1,06.80.10 U do o 86108V 86,108(kV) cos min cos min cos10 §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: U do 86,108 U 2 f 36,798 (kV) kU 2,34 - Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp m¸y biÕn ¸p: 2 I .I 0,8.16.I 0,8.16.4 3,264 (A) 2 3 d d - Dßng hiÖu dông s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: U 36789 I K I 2 .I 3,264 315,24(A) 1 ba 2 U1 2 381 - C«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p: C«ng suÊt tèi ®a trªn t¶i: Pmax = 3.UdoId = 3.86108.4 = 1033296 (W) = 1033 (kW) C«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p: S = KS.Pmax = 1,05.1033296 = 1084961(VA)= 1085 (kVA) *TÝnh s¬ bé m¹ch tõ: ( x¸c ®Þnh kÝch th•íc c¬ b¶n cña m¹ch tõ ) - TiÕt diÖn s¬ bé trô: 59
  60. S Q k ba Fe Q m. f trong ®ã: kQ – hÖ sè phô thuéc ph•¬ng thøc lµm m¸t, chän kQ = 6. M – sè trô cña m¸y biÕn ¸p. f – tÇn sè xoay chiÒu, ë ®©y f = 50Hz Thay sè ta ®•îc: 1085.103 Q 6 510,294(cm2 ) Fe 3.50 - §•êng kÝnh trô: 4.Q 4.510 ,294 d Fe 25,94(cm) ChuÈn hãa ®•êng kÝnh trô theo tiªu chuÈn d = 26cm. - Chän lo¹i thÐp 330, c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,35mm. Chän mËt ®é tõ c¶m cña trô BT = 1T. h - Chän tû sè m 2,3 h 2,3d 2,3.26 59,8cm , vËy ta chän chiÒu cao d cña trô lµ 60cm. * TÝnh to¸n d©y quÊn. - Sè vßng d©y mçi pha s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: U1 381 W1 4 33,6 vßng 4,44. f .QFe BT 4,44.50.510 ,294 .10 .1 60
  61. LÊy trßn W1 = 34 vßng. - Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: U 2 36789 W2 W1 34 3283 ,8 vßng U1 381 LÊy trßn W2 = 3284 vßng. - Chän s¬ bé mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p: 2 Víi d©y dÉn b»ng ®ång, m¸y biÕn ¸p kh«, chän: J1 = J2 = 2,75(A/mm ) - TiÕt diÖn d©y dÉn m¸y biÕn ¸p: I1 315,24 2 S1 114,6(mm ) J1 2,75 Chän d©y dÉn h×nh ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B. 2 ChuÈn hãa tiÕt diÖn d©y theo tiÒu chuÈn S1 = 116,7mm . KÝch th•íc d©y dÉn khi có kÓ c¸ch ®iÖn: S1c® = a1 b1 = 7 16,9(mm mm) - TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén s¬ cÊp: I1 315 ,24 2 J1 2,7A / mm S1 116 ,7 - TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I 2 3,264 2 S 2 1,19 mm J 2 2,75 61
  62. Chän d©y dÉn tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt, c¸ch ®iÖn cÊp B. 2 ChuÈn hãa tiÕt diÖn theo tiªu chuÈn: S2 = 1,72mm . KÝch th•íc d©y dÉn khi cã kÓ c¸ch ®iÖn: S2c® = a2 b2 = 0,8 2,1 (mm mm) - TÝnh l¹i mËt ®é dßng ®iÖn trong cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I 2 3,264 2 J 2 1,9A/ mm S 2 1,72 * KÕt cÊu d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: -Thùc hiÖn d©y quÊn kiÓu ®ång t©m bè trÝ theo chiÒu däc trôc. - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mét líp cña cuén s¬ cÊp: h 2hg W11 kc b1 Trong ®ã: kc = 0,95 lµ hÖ sè Ðp chÆt h – chiÒu cao cña trô hg – kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén d©y s¬ cÊp. Chän s¬ bé kho¶ng c¸ch ®iÖn c¸ch ®iÖn g«ng lµ 4 cm. 60 2.4 W 0,95 29,1 29 (vßng) 11 1,69 - TÝnh s¬ bé sè líp d©y ë cuén s¬ cÊp: W1 34 n11 1,17 (vßng) W11 29 62
  63. - Chän sè líp n11 = 2 líp. Nh• vËy 34 vßng chia lµm 2 líp, mçi líp 17 vßng. - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén s¬ cÊp: W11b1 34.1,69 h1 60,48 cm kc 0,95 - Chän èng cuén d©ylµm b»ng vËt liÖu c¸ch ®iÖn cã bÒ dµy S01 = 0,1 cm. - Kho¶ng c¸ch tõ trô ®Õn cuén d©y s¬ cÊp chän cd01 = 1 cm. - §•êng kÝnh trong cña èng c¸ch ®iÖn: Dt d Fe 2cd01 2S01 26 2.1 2.0,1 27,8cm - §•êng kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp. Dt1 Dt 2S01 27,8 2.0,1 28 cm - Chän bÒ dµy gi÷a hai líp d©y ë cuén s¬ cÊp cd01 = 0,1mm. - BÒ dÇy cuén s¬ cÊp. Bd1 (a1 cd11 )n11 (0,7 0,1)2 1,6cm - §•êng kÝnh ngoµi cña cuén s¬ cÊp. Dn1 Dt1 2Bd1 28 2.1,6 31,2cm - §•êng kÝnh trung b×nh cña cuén s¬ cÊp. D D 28 31,2 D t1 n1 29,6cm tb1 2 2 63
  64. - ChiÒu dµi cña cuén s¬ cÊp. l1 W1. .Dtb 34. .29,6 3161 ,7cm 31,62 m - Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a hai cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp: cd12 = 2 cm. Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo của gông . * KÕt cÊu d©y cuèn thø cÊp. - Chän s¬ bé chiÒu cao cuén thø cÊp. h2 h1 60,48 cm - TÝnh s¬ bé sè vßng d©y trªn mçi líp. h2 60,48 W12 kc 0,95 273,6 274 (vßng) b2 0,74 - TÝnh s¬ bé sè líp d©y cuén thø cÊp. W2 3284 n12 11,99 líp W12 274 64
  65. - Chän sè líp d©y cuén thø cÊp n12 = 12 líp. Chän 11 líp ®Çu cã 274 vßng, líp thø 12 cã 270 vßng. - ChiÒu cao thùc tÕ cña cuén thø cÊp. W12 274 h2 b2 0,21 60,57 cm kC 0,95 - §•êng kÝnh trong cña cuén thø cÊp. Dt 2 Dn1 2cd12 31,2 2.2 35,2cm - Chän bÒ dÇy c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y ë cuén thø cÊp. cd 2 0,1mm - BÒ dÇy cuén thø cÊp. Bd 2 (a2 cd 2 )n12 (0,08 0,01).12 1,08 cm - §•êng kÝnh ngoµi cña cuén thø cÊp. Dn2 Dt 2 2Bd 2 35,2 2.1,08 37,36 cm - §•êng kÝnh trung b×nh cña cuén thø cÊp. D D 35,2 37,36 D t2 n2 36,28cm tb 2 2 2 - ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp. l2 .W2 .Dtb 2 .3284 .36,28 374300 cm 3743 m - §•êng kÝnh trung b×nh c¸c cuén d©y. 65
  66. D D 28 37,36 D t1 n2 32,68cm 12 2 2 D 32,68 r 12 16,34cm 12 2 2 - Chän kho¶ng c¸ch gi÷a hai cuén thø cÊp: cd22 = 2 cm. * TÝnh kÝch th•íc m¹ch tõ. - Víi ®•êng kÝnh trô d = 26 cm ta cã sè bËc thang lµ 8 bËc trong nöa tiÕt diÖn h×nh trô. Hình 5.2: Sơ đồ cấu tạo của trụ. Toµn bé tiÕt diÖn bËc thang cña trô. Qbt=2(3,5.25 +2,5.23+1,3.21,5+1,3.19,5+1.17,5+0,8.15,5+0,9.12 + 0,6.10,5) = 490,6 cm2. §èi víi m¹ch tõ dïng ®ai Ðp – kh«ng cã s¾t Ðp trô. - TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô. 2 QT khq .Qbt 0,95.490,6 466,07cm 66
  67. - Tæng chiÒu dµy cña bËc thang trô. dT = 2( 3,5 + 2,5 + 1,3 + 1,3 +1 +0,8 + 0,9 + 0,6 ) = 23,8 cm Sè l¸ thÐp trong c¸c bËc: 35 25 BËc 1: n 2 140 l¸ BËc 2: n 2 100 l¸ 1 0,5 2 0,5 13 13 BËc 3: n 2 52 l¸ BËc 4: n 2 52 l¸ 3 0,5 4 0,5 10 8 BËc 5: n 2 40 l¸ BËc 6: n 2 32 l¸ 5 0,5 6 0,5 9 6 BËc 7: n 2 36 l¸ BËc 8: n 2 24 l¸ 7 0,5 8 0,5 * §Ó ®¬n gi¶n trong viÖc chÕ t¹o g«ng tõ: ta chän g«ng cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cã c¸c kÝch th•íc sau: ChiÒu dµy cña g«ng b»ng chiÒu dµy cña trô: b = dT = 23,8 cm. ChiÒu cao cña g«ng b»ng chiÒu réng tËp l¸ thÐp thø nhÊt cña trô a = 25 cm. 2 TiÕt diÖn g«ng Qbg a b 25.23,8 595cm - TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña g«ng. 2 Qg khq .Qbg 0,95.595 565,25cm - Sè l•îng l¸ thÐp dïng trong mét g«ng. b 238 h 476 l¸ g 0,5 0,5 - TÝnh chÝnh x¸c mËt ®é tõ c¶m trong trô. 67
  68. U1 3,81 BT 4 1,083T 4,44. f .W1.QT 4,44.50.34.466 ,07.10 -MËt ®é tõ c¶m trong g«ng. QT 466,07 Bg BT 1,083. 0,89T Qg 565,25 - ChiÒu réng cña cöa sæ. c 2(cd01 Bd1 cd12 Bd 2 ) cd 22 2(1 1,6 2 1,08) 2 13,36 cm - Kho¶ng c¸ch gi÷a hai t©m trôc. c' = c + d = 13,36 + 26 = 39,36 cm - ChiÒu réng m¹ch tõ. C = 2c + 3d = 2.13,36 + 3.26 = 104,72 cm - ChiÒu cao cña m¹ch tõ. H = h + 2dFe = 60 + 2.25 = 110 cm * TÝnh khèi l•îng cña s¾t vµ ®ång. - ThÓ tÝch cña trô. 3 VT = 3.QT.h = 3.466,07.60 = 83892,6 cm - ThÓ tÝch cña g«ng. 3 Vg 2Qg L 2.565,25.104,72 118385.96cm - Khèi l•îng cña trô. -3 MT = VT.mFe = 83892,6.10 .7,85 = 658,56 Kg - Khèi l•îng cña g«ng. M g Vg .mFe 118 ,386 .7,85 929 ,33 Kg 68
  69. - Khèi l•îng cña s¾t. M Fe M T M g 658 ,56 929 ,33 1587 ,89 Kg - ThÓ tÝch ®ång. 4 4 3 VCu 3(S1L1 S2 L2 ) 3(116 ,7.10 .31,62.10 1,72.10 .3743 .10) 30,384 dm - Khèi l•îng ®ång. M Cu VCu .mCu 30,384 .8,9 270 ,418 Kg * TÝnh c¸c th«ng sè m¸y biÕn ¸p. - §iÖn trë cña cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 75oC. l1 31,62 R1 . 0,02133 . 0,0058 S1 116,7 2 trong ®ã 75 = 0,02133 .mm /m. - §iÖn trë cña cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p ë 75oC. l2 3743 R2 . 0,02133. 46,418 S2 1,72 - §iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. W1 2 34 2 RBA R1 R2 .( ) 0,0058 46,418.( ) 0,0108 W2 3284 - Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p. U r RBA.I1 0,0108 .315,24 3,405V - §iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. r B B X 8. 2 .W 2 . .(a d1 d 2 ). .10 7 BA 1 hqd 12 3 69
  70. Trong ®ã: r – b¸n kÝnh trong cña cuén s¬ cÊp (m). hqd - ChiÒu cao cña lâi thÐp (m). a12 – BÒ dÇy c¸c c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c cuén d©y víi nhau. 14 1,6 1,08 X 8 2 .342. (1 ).314.10 7.10 2 0,01266 BA 60 3 - §iÖn c¶m m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ s¬ cÊp. X 0,01266 L BA 4,03.10 5 H 0,0403mH BA 314 - Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p. 3 3 U x .X BA.I1 0,01266.315,24 3,81V 3 3 2 Rdt .X BA 1,266.10 0,012 - Sôt ¸p trªn m¸y biÕn ¸p. 2 2 2 2 U BA U r U x 3,405 3,81 5,11V - Tæng trë ng¾n m¹ch m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ phÝa s¬ cÊp. 2 2 2 2 Z BA RBA X BA 0,0108 0,01266 0,0166 - Tæn hao ng¾n m¹ch trong m¸y biÕn ¸p. 2 2 Pn 3RBA.I1 3.0,0108.315,24 3129,8W P 3129,8 P% n 100 100 0,368% S 1085.103 - Tæn hao cã t¶i cã kÓ ®Õn 15% tæn hao phô t¶i. 70
  71. 2 2 2 2 P0 1,3.n f .(MT BT M g .Bg ) 1,3.1,15.(658,56.1,083 929,33.0,89 ) 2255,3W P 2255,3 P 0 .100% 100% 0,208% S 1085.103 - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông. RBA .I1 0,0108 .315,24 U nr .100% 100% 0,893% U 1 660 / 3 - §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng. X BA.I1 0,01266 .315,24 U nx .100% 100% 1,05% U1 660 / 3 - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch phÇn tr¨m. 2 2 2 2 U n U nr U nx 0,893 1,05 1,378% - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch x¸c lËp. U1 660/ 3 I1nm 22955A Z BA 0,0166 - Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch tøc thêi cùc ®¹i. Unr 0,00893 Unx 0,0105 Imax 2I1nm (1 e ) 2.22955(1 e ) 34707A 5.1.2. Tính chọn Điốt: * §iÖn ¸p ng•îc ®Æt lªn van: U d U nv k nv ku Trong ®ã: Ud – ®iÖn ¸p t¶i ( cao ¸p läc ) (kV) 71
  72. Ulv – ®iÖn ¸p ng•îc cña van (kV) Knv – hÖ sè ®iÖn ¸p ng•îc. Ku – hÖ sè ®iÖn ¸p t¶i. Do s¬ ®å chØnh l•u ®· chän lµ s¬ ®å cÇu ba pha nªn knv 6 2,45 3 6 ku 2,34 §iÖn ¸p lµm viÖc cña van: 3 86,108.10 3 U lv 6 86,108.10 90172 (V ) 90.172(kV) 3 6 3 Dßng trung b×nh qua van: ID = Id/3 = 4/3 = 1,333(A) Víi th«ng sè lµm viÖc cña van nh• trªn ta chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh t¶n nhiÖt cã ®Çy ®ñ diÖn tÝch t¶n nhiÖt, kh«ng cã qu¹t giã. VËy th«ng sè cÇn cã cña van ®éng lùc lµ: U ngvan kdtU .U lv 2.90.172 180 .344 (kV) Ttrong ®ã: Ungvan – ®iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i ®Æt lªn van. KdtU – hÖ sè d÷ tr÷ ®iÖn ¸p cña van ( chän kdtU = 2 ) Víi ®iÒu kiÖn lµm viÖc nh• trªn th× van cã thÓ lµm viÖc ®•îc tíi 25% dßng ®Þnh møc. §iÒu ®ã cã nghÜa lµ: 72
  73. I®mv = ki.Ilv = 4.1,333 = 5,332(A) Trong ®ã: I®mv – dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua van. Ki – hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn ( ki = 4, øng víi ®iÒu kiÖn lµm m¸t ®· chän ë trªn ). Ilv – dßng ®iÖn lµm viÖc cña van = dßng trung b×nh qua van. Tõ c¸c th«ng sè trªn vÒ van ®éng lùc nh• trªn ta chän §ièt: DSF11060SG60 cã c¸c th«ng sè sau: Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®mv = 400A §iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i ®Æt lªn van: Ungvan = 6000V §é sôt ¸p trªn van: U = 3,8V Dßng ®iÖn rß: IR = 3mA NhiÖt ®é cho phÐp: T0cp = 1350C. Do ®iÖn ¸p lín nªn ta cÇn ph¶i ghÐp song song nhiÒu van l¹i víi nhau ®Ó chia bít ®iÖn ¸p ng•îc lªn mçi van. Víi van ®· chän ë trªn th× sè van cÇn ph¶i ghÐp song song víi nhau lµ: 180344 n 30,06 31Van 6000 VËy cÇn ghÐp 31 van. Tæng sè §ièt lo¹i DSF1060SG60 lµ 31 6 = 186 van. 73
  74. Tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn cña §ièt lµ: P = 5,332 3,8 = 20,3W<100W Do vËy ta chän chÕ ®é lµm m¸t cho van lµ dïng c¸nh t¶n nhiÖt cã ®ñ diÖn tÝch bÒ mÆt t¶n nhiÖt, kh«ng cã qu¹t giã ®èi l•u kh«ng khÝ lµ hoµn toµn hîp lý. 5.1.3. Tính chọn Thyristor: * §iÖn ¸p lµm viÖc cùc ®¹i cña van lµ: Ulv 6U f 2Ud 2.660 933V Ttrong ®ã: Ulv – ®iÖn ¸p lµm viÖc cùc ®¹i cña van. Ud – ®iÖn ¸p d©y cña l•íi ®iÖn. §iÖn ¸p pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p: U do 86,108 U 2 f 36,798 kV kU 2,34 HÖ sè m¸y biÕn ¸p: U 2 36798. 3 Kba 96,6 U1 / 3 660 Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: I 2 k2 I d 0,816 .4 3,264 A Dßng ®iªn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: 74
  75. I1 Kba .I 2 96,6.3,264 315,3A Dßng lµm viÖc cña van: I lv I1 / 2 315,3/ 2 157,7A Chän chÕ ®é lµm viÖc cña van lµ dïng c¸nh t¶n nhiÖt cã ®ñ bÒ mÆt ®Ó táa nhiÖt, cã qu¹t giã ®èi l•u kh«ng khÝ. Víi ®iÒu kiÖn lµm m¸t nh• vËy th× dßng lµm viÖc cña van cã thÓ ®¹t tíi 60% dßng ®Þnh møc. 100 100 I I 157,7 262,8A dmv 60 1 60 Chän KdtU = 2. Ungmax =2.Ulv = 2.933 = 1866V Víi c¸c gi¸ trÞ trªn cña I®mv vµ Ungmax ta chän van ST2600C20R0 do h·ng International Rectifier s¶n xuÊt cã c¸c th«ng sè sau: Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i ®Æt lªn van Ungmax = 2000V Dßng ®iÖn hiÖu dông ch¶y qua van I(RMS) = 4800A Dßng ®iÖn trung b×nh qua van IT(tb) = 2220A NhiÖt ®é cho phÐp T0cp = 1250C. Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Ønh mµ van cã thÓ chÞu ®•îc ( trong kho¶ng thêi gian ng¾n mµ sau ®ã ph¶i ng¾t ngay dßng ®iÖn nµy ) øng víi tÇn sè f = 50Hz: IT ( ®Ønh ) = 36800A 75
  76. dU Tèc ®é t¨ng ®iÖn ¸p 500V / s dt di Tèc ®é t¨ng tr•ëng dßng ®iÖn: 150 A/ s dt Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn I®k = 400 mA Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k = 4V Sôt ¸p trªn van trong tr¹ng th¸i dÉn U = 1,45V 0 §iÖn trë nhiÖt Rth(J-C) = 0,0115 C/W Lo¹i vá: A-36(R-Puk) Thêi gian chuyÓn m¹ch Tcm = 80 s 5.1.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực. 5.1.4.1. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ. S¬ ®å m¹ch ®éng lùc víi ®Çy ®ñ c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®•îc m« t¶ trªn h×nh sau: 76
  77. Luíi ®iÖn ba pha AP CD C1 R1 R1 C1 R1 C1 T1 R2 T4 R2 T6 R2 T2 C2 T3 C2 T5 C2 M¸y biÕn ¸p 1cc 1cc 1cc R3 C3 R3 C3 R C R C R3 C3 2cc D2 D1 2cc R C R C 2cc D4 D3 2cc R C R C 2cc D6 D5 2cc 3cc 3cc T¶i läc Hình 5.3: Sơ đồ mạch động lực. 77
  78. 5.1.4.2. B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn. Khi van b¸n dÉn lµm viÖc, cã dßng ®iÖn ch¹y qua, trªn van cã sôt ¸p U, do ®ã cã tæn hao c«ng suÊt P _ ®©y gäi lµ tæn hao c«ng suÊt cña van trong tr¹ng th¸i dÉn. Trong tr¹ng th¸i ph©n cùc ng•îc, th× trªn van cã dßng rß ch¶y qua dÉn ®Õn trªn van cã tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i ph©n cùc ng•îc. Trong kho¶ng thêi gian chuyÓn m¹ch th× do van kh«ng lý t•ëng nªn còng g©y tæn hao c«ng suÊt. Tæn hao c«ng suÊt nµy gäi lµ tæn hao c«ng suÊt chuyÓn m¹ch. Ngoµi ra trªn van cßn cã tæn hao c«ng suÊt trªn cùc ®iÒu khiÓn ( ®èi víi c¸c lo¹i van ®iÒu khiÓn ®•îc ). Tuy nhiªn trong sè bèn lo¹i tæn hao c«ng suÊt nãi trªn th× lo¹i tæn hao trong tr¹ng th¸i dÉn lµ cã trÞ sè lín nhÊt. Ba lo¹i tæn hao cßn l¹i th× cã trÞ sè kh«ng ®¸ng kÓ nªn cã thÓ bá qua. V× thÕ ë ®©y ta chØ xÐt ®Õn tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn. Tæn hao c«ng suÊt trong tr¹ng th¸i dÉn P nµy biÓu hiÖn ra bªn ngoµi b»ng hiÖn t•îng táa nhiÖt, ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c, do van b¸n dÉn chØ cã thÓ lµm viÖc d•íi mét nhiÖt ®é cho phÐp do nhµ s¶n xuÊt ®•a ra. NÕu qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp ®ã th× van b¸n dÉn sÏ bÞ háng hay cßn gäi lµ hiÖn t•îng ®¸nh thñng do nhiÖt. §Ó van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn kh«ng bÞ ®¸nh thñng do nhiÖt thØ nhÊt thiÕt ph¶i lùa chän vµ thiÕt kÕ hÖ thèng lµm m¸t cho van mét c¸ch hîp lý. * TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt cho Tiristo. C¸c th«ng sè cÇn cã: Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét Tiristo. P U.I lv 1,45.262,8 381W DiÖn tÝch táa nhiÖt. P STN km 78
  79. Trong ®ã: - ®é chªnh nhiÖt ®é so víi m«i tr•êng. o Víi ®iÒu kiÖn khÝ hËu ë ViÖt Nam, ta chän nhiÖt ®é m«i tr•êng: TMT = 40 C. NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp lµ: Tocp = 125oC. Ta chän nhiÖt ®é lµm viÖc trªn c¸nh o t¶n nhiÖt Tlv = 110 C. o = Tlv – TMT = 110 – 40 = 70 C 2 o km – hÖ sè táa nhiÖt ®èi l•u vµ bøc x¹. Chän km = 10W/m . C 381 VËy: S 0,5443m2 TN 10.70 Chän lo¹i c¸nh t¶n nhiÖt cã 20 c¸nh kÝch th•íc mçi c¸nh: a b = 12 12 (cm cm) Tæng diÖn tÝch t¶n nhiÖt cña c¸nh lµ: 2 2 STN = 20.2.12.12 = 5760 cm = 0,576 m * TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt cho §ièt. C¸c th«ng sè cÇn cã: Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét §ièt. P U.I lv 3,8.5,332 20,26W DiÖn tÝch táa nhiÖt. NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña van lµ: Tocp = 135oC. Chän nhiÖt ®é m«i tr•êng lµ: 40oC. Chän nhiÖt ®é lµm viÖc trªn vá cña van lµ 80oC. = Tlv – TMT = 80 – 40 = 40C 2o Chän hÖ sè táa nhiÖt ®èi l•u vµ bøc x¹ km = 8W/m C VËy diÖn tÝch táa nhiÖt cña van lµ: 79
  80. 20,26 S 0,063m2 TN 8.40 Chän c¸nh t¶n nhiÖt cã 10 c¸nh, kÝch th•íc mçi c¸nh lµ: a b = 6 6 (cm cm) VËy diÖn tÝch t¶n nhiÖt cña c¸nh lµ: 2 2 STN = 10.2.6.6 = 720 cm = 0,072 m 5.1.4.3. B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho van b¸n dÉn. Aptomat dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng ng¾t m¹ch khi qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch Tiristo, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi ( ng¾n m¹ch s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ). * Chän Aptomat. Dßng ®iÖn lµm viÖc qua Aptomat: Ilv = I1 = 315,24A. Dßng ®iÖn Aptomat cÇn chän: I®m = 1,2Ilv = 1,2.315,24 = 378,3A Cã ba tiÕp ®iÓm chÝnh, cã thÓ ®ãng c¾t b»ng tay hoÆc b»ng nam ch©m ®iÖn. ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch. Inm = 2,5.Ilv = 2,5.315,24 = 788,1A Dßng qu¸ t¶i. I qt 1,5I lv 1,5.315 ,24 472 ,86 A VËy chän Aptomat lo¹i NS400N do Merlin Gerin ( Ph¸p ) chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: U®m = 690V 80
  81. I®m = 400A Chän cÇu dao cã dßng ®Þnh møc: ICD®m = 1,1.Ilv = 1,1.315,24 = 346,76A CÇu dao dïng ®Ó t¹o khe hë an toµn khi söa ch÷a hÖ thèng läc bôi. Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c §ièt, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé chØnh l•u vµ ng¾n m¹ch ®Çu vµo cña bé chØnh l•u. Hình 5.4: Bảo vệ quá dòng cho van. Nhãm 1cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 1cc. I1CC = 1,1.I2 = 1,1.3,264 = 3,59A Nhãm 2cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 2cc. I2CC = 1,1.Ihd = 1,1.2,32 = 2,552A Nhãm 3cc: Dßng ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 3cc. I3CC = 1,1.Id = 1,1.4 = 4,4A VËy chän cÇu ch¶y cho c¶ 3 nhãm 1cc, 2cc vµ 3cc lµ lo¹i cÇu ch¶y 57 do Liªn X« chÕ t¹o cã dßng ®Þnh møc: IDC = 25A. 5.1.4.4. B¶o vÖ qu¸ ¸p cho van. B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho qu¸ tr×nh ®ãng c¾t Tiristo ®•îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c song song mét m¹ch RC víi Tiristo. 81
  82. Hình 5.5: Bảo vệ quá áp cho van. Khi cã sù chuyÓn m¹ch c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o thµnh dßng ®iÖn ng•îc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng•îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ¸p gi÷a Anod vµ Catod cña Tiristo. Khi cã m¹ch R2, C2 m¾c song song víi Tiristo t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Tiristo kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p. Theo kinh nghiÖm th× th•êng lÊy R1 = 5 30 ; C1 = 0,25 4 F. VËy ta chän R1 = 5,1 , C1 = 0,25 F. B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ l•íi ®iÖn, ta m¾c m¹ch R - C nh• sau: Hình 5.6: Bảo vệ điện áp lưới. Nhê cã m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh• n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë cña d©y. Chän R2 = 12,5 ; C2 = 4 F. 82
  83. 5.2. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN. M¹ch ®iÒu khiÓn ®•îc xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristor. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn: §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn: U®k = 4V Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn:I®k = 0,4A Thêi gian më Tiristor: tm = 80 s o §é réng xung ®iÒu khiÓn: tx = 2tm = 167 s t•¬ng ®•¬ng kho¶ng 3 ®iÖn. TÇn sè xung ®iÒu khiÓn: fx = 1/2tx = 3kHz §é mÊt ®èi xøng cho phÐp: = 4o §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn:U = 12V Møc xôt biªn ®é xung:sx = 0,15 5.2.1. Tính biến áp xung. - Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ hãa cã B = 0,3T, H = 30A/m, kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. - Tû sè biÕn ¸p xung: chän m = 2. - §iÖn ¸p cuén thø cÊp biÕn ¸p xung: U2 = U®k = 4V. - §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung: U1 = mU2 = 2.4 = 8V. - Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = I®k = 0,4A. - Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2/m = 0,4/2 = 0,2A. - §é tõ thÈm trung b×nh t•¬ng ®èi cña lâi s¾t: B 0,3 -6 tb 6 8000 trong ®ã: 0 = 1,25.10 (H/m) 0 H 1,25.10 .30 lµ Đé tõ thÈm cña kh«ng khÝ. 83
  84. t s U I - ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: V Ql tb 0 x x 2 2 B 2 Ttrong ®ã: Q – tiÕt diÖn lâi. l – chiÒu dµi trung b×nh ®•êng søc tõ. 8000 .1,25.10 6.160 .10 6.0,15.4.0,4 V 4,267 .10 6 m3 4,267 cm3 0,32 Chän m¹ch tõ OA – 25/40 – 6,5 cã thÓ tÝch V = 0,49.10,2 = 4,998 cm3. Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th•íc m¹ch tõ nh• sau: a = 6 mm, b = 8 mm, d = 25mm, Hình 5.7: Sơ đồ kích thước trụ của biến áp xung. D = 40 mm, Q = 0,49sm2, 2 Qcs = 4,9 cm . ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ: l = 10,2 cm - Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung: dB B Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: U1 W1Q W1Q dt t x 84
  85. 6 U1t x 8.160.10 Lấy trßn W = 87 vßng. W1 87,1 1 B.Q 0,3.0,49.10 4 - Sè vßng d©y thứ s¬ cÊp biÕn ¸p xung: W 87 W 1 43,5 (vßng) 2 m 2 LÊy trßn W1 = 44 vßng. - TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp: I1 0,2 2 S1 0,033 mm J1 6 Chän mËt ®é dßng ®iÖn: J1 = 6 (A/mm) - §•êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: 4.S 4.0,033 d 1 0,205 mm 1 3,14 2 Chän d©y quÊn cã ®•êng kÝnh d1 = 0,21 mm S1 = 0,03464 mm . - TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: I 2 0,4 2 S 2 0,1mm J 2 4 2 Ở ®©y chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 A/mm . - §•êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: 4S 4.0,1 d 2 0,357mm 2 3,14 2 LÊy theo tiªu chuÈn: d2 = 0,38 mm S2 = 0,1134 mm . 85
  86. - KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: S1W1 S 2W2 0,03464 .87 0,1134 .44 K ld 2 0,0163 QCS 4,9.10 Nh• vËy, cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. 5.2.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng. Chän Transistor c«ng suÊt lo¹i 2SC911 cña Mü s¶n xuÊt lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè sau: Transistor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Silic. §iÖn ¸p gi÷a colect¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCBo = 40V. §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colect¬: UEBo = 4V. Dßng ®iÖn lín nhÊt mµ Colect¬ cã thÓ chÞu ®•îc: ICmax=500mA C«ng suÊt tiªu t¸n trªn Colect¬: PC = 1,7W. o NhiÖt ®é lín nhÊt trªn mÆt tiÕp gi¸p: TCP = 175 C. HÖ sè khuÕch ®¹i: = 50. Dßng lµm viÖc cña Colect¬: IC3 = I1 = 0,2A = 200mA. Dßng lµm viÖc cña Baz¬: IB3 = IC3/ = 200/50 = 4mA Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ: U®k = 4V vµ I®k = 0,4A nªn dßng colect¬ - Baz¬ cña Transistor Tr3 lµ kh¸ bÐ nªn trong tr•êng hîp nµy kh«ng cÇn thiÕt ph¶i cã Transistor Tr3 mµ Tr2 vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®Ó ®iÒu khiÓn Tiristor. Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung E = +12V ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R15 nèi tiÕp víi cùc emit¬ cña Transistor 2, ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp biÕn ¸p xung lµ 8V. 86
  87. E U1 12 8 R15 20 I1 0,2 Chän ®iÖn trë R15 = 22 vµ cã c«ng suÊt lµ 1W 2 2 C«ng suÊt tiªu t¸n trªn ®iÖn trë lµ: P0 = R15I1 = 22.0,2 = 0,88W. Hình 5.8: Sơ đồ tầng khuếch đại cuối cùng. TÊt c¶ c¸c diode dïng trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng läai 1N4009 cã c¸c th«ng sè: Dßng ®iÖn ®Þnh møc: I®m = 10A. §iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i: UNG max =25V. §iÖn ¸p ®Ó cho diode më th«ng: Um = 1V. 5.2.3. Cổng AND. Toµn bé m¹ch ®iÖn ph¶i dïng 9 cæng AND nªn ta chän dïng 3 IC 4081 hä CMOS. Mçi IC 4081 cã 4 cæng AND cã c¸c th«ng sè sau: 87
  88. Nguån nu«i IC: VCC = 3 18V. ta chän VCC = 12V NhiÖt ®é lµm viÖc: -40oC 80oC. §iÖn ¸p øng víi møc logic “1”: 2 4,5V. Dßng ®iÖn lµm viÖc nhá h¬n: 1mA C«ng suÊt tiªu thô: P = 2,5mW/1 cæng. 5.2.4 Chọn điện trở R14. §iÖn trë R14 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®•a vµo Baz¬ cña Transistor Tr2. Chän R14 tháa m·n ®iÒu kiÖn: U B3 4,5 R14 3 889 chän R14 = 910 I B3 4.10 Hình 5.9: Sơ đồ chân IC 4081. 5.2.5. Tính chọn bộ tạo xung chùm. Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng tÊt c¶ 5 khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ 1 khuÕch ®¹i thuËt to¸n cho bé t¹o xung chïm, nªn sè khuÕch ®¹i thuËt to¸n ph¶i dïng lµ 88
  89. 16. VËy ta chän 4 IC lo¹i TL084 do h·ng Texas Instruments chÕ t¹o, mçi IC cã chøa 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n bªn trong lµ rÊt phï hîp. Bảng 5.1: Th«ng sè cña IC TL084. §iÖn ¸p nguån nu«i VCC = 18V chän VCC = 12V HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo 30V NhiÖt ®é lµm viÖc T = - 25 85oC C«ng suÊt tiªu thô P = 680mW = 0,68W 6 Tæng trë ®Çu vµo Rin = 10 M Dßng ®iÖn ®Çu ra Ira = 30pA Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp du 13V / s dt M¹ch t¹o xung chïm cã tÇn sè fX = 1/2tX = 3kHz hay chu kú cña xung chïm: T = 1/fX = 1/3000 = 333 s. Ta cã T = 2R20C2ln(1+2R21/R22) Chän R21 = R22 = 33k T = 2,2R20C2 = 333( s) R20C2 = 333/2,2 = 151,4 s Chän C2 = 100nF cã ®iÖn ¸p U = 16V R20 = 1514 . §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch ta chän R20 lµ mét biÕn trë 2k . 89
  90. 5.2.6. Tính chọn tầng so sánh: KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lµ lo¹i TL084. -3 Chän R8 = R10 = R11 = R12 > UV/IV = 12/10 = 12k Trong ®ã nguån nu«i VCC = 12V th× ®iÖn ¸p vµo IC 3 lµ UV 12V. Dßng ®iÖn vµo ®•îc giíi h¹n ®Ó ILV < 1mA. Do ®ã ta chän R8 = R10 = R11 = R12 =15k . Khi ®ã dßng vµo IC3 lµ 12 I 0,8mA V max 15.10 3 Hình 5.10: Sơ đồ tầng so sánh. 5.2.7. Tính chọn khâu đồng pha: Trong lóc UB b·o hßa d•¬ng, th× Diode D3 më vµ tô C1 ®•îc n¹p ®iÖn. MÆt kh¸c ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p tô cã trong mét nöa chu kú ®iÖn ¸p l•íi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p trong mét nöa chu kú T/2 = 10ms, ta cÇn chän R4, C1 sao cho thêi gian n¹p ®iÖn ¸p ©m t¹i ®Çu ra IC2 tõ 0 - 9V lµ kho¶ng 9 ms. 90
  91. Hình 5.11: Sơ đồmạch khâu đồng pha. Hình 5.12: Sơ đồ điện áp qua các phần tử. 91
  92. Ph•¬ng tr×nh ®iÖn ¸p trªn hai b¶n tô lµ: 1 U C1 U B dt U C1 (0) R4C1 Ta cã UB = E = 12V, UC1 (0) = 0V 12 U C1 t R4C1 Chän Transistor Tr1 lµ lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè: Bảng 5.2: Th«ng sè cña Transistor A564. Transistor lo¹i pnp lµm b»ng Silic §iÖn ¸p gi÷a Colect¬ vµ baz¬ khi hë m¹ch Emit¬ UCBo = 25V §iÖn ¸p gi÷a Emit¬ vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colect¬ UEBo = 7V Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colect¬ chÞu ®•îc ICmax = 100mA o o NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p T CP = 150 C HÖ sè khuÕch ®¹i = 250 Dßng ®iÖn cùc ®¹i cña Baz¬ IB = IC/ = 0,4mA T•¬ng øng víi gãc më = 30o th× ta cã t = 10/3ms = 3,333ms 12 3 Khi UC1 = - 9V th× t = 8ms - 9 = 8.10 R4C1 R4C1 = 0,01067. Chän C1 = 100nF. R4 = 106,7k . Chän R4 = 110k . 12 10 o 3 T¹i gãc më = 30 th× U C1 10 3,75V 0,01067 3 92
  93. §Ó bé ®iÒu ¸p ho¹t ®éng b×nh th•êng øng víi gãc më = 30o th× ta cÇn chän U®k = 3V, ®iÖn ¸p lÊy tõ ph©n ¸p håi tiÕp vÒ m¹ch ®iÒu khiÓn lµ UPA = 0,75V. Trong mçi nöa chu kú chän thêi gian phãng cña tô lµ 1ms. Ph•¬ng tr×nh phãng ®iÖn cña tô lµ: 1 U C t U C1 (t t1 ) R6C1 Víi t = t1 lµ thêi ®iÓm phãng cña tô C1. Lóc ®ã th× UC1 = 9V. -4 R6C1 = 1,11.10 R6 = 1111 . VËy chän gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R6 lµ 1,2k . Dßng ®iÖn Baz¬ cùc ®¹i cña Transistor t¹i chÕ ®é lµm viÖc lµ: 6 12 I B 0,3mA chän R5 30 k Chän R5 = 30k . 82.250 0,4.10 3 Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha lµ 9V do ®ã ta cã: U ng ®Æt vµo IC1 lµ: 9 6 sin 6 U ng 1,33V Ng•ìng lËt cña IC1 lµ khi UV = UR2 = = 1,33V. VËy ta chän R3 vµ R2 sao cho ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R2 lµ UR2 = 1,33V, ta dïng mét biÕn trë R2var nèi víi nguån E = 12V. B©y giê chän R2 sao cho dßng ®iÖn ®i qua IC kh«ng lín h¬n 1 mA. U ng I V 1mA R2 1330V R2 VËy chän R2 = 1,5k vµ ta chän R3 = 10k . 93
  94. Cßn ®èi víi IC4 vµ IC5 th× chóng kh«ng thuéc kh©u ®ång pha nh•ng nã cã t¸c dông t¹o thêi ®iÓm më T1 vµ T4 lµ kh¸c nhau. Cô thÓ lµ ta thiÕt kÕ chóng më lÖch nhau 180o. Chän c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë: R1 = R18 = R19 = 10k sao cho dßng vµo IC lµ kh«ng v•ît qu¸ 1mA. U E Ta cã U F R21 R20 Do UE = 12V nªn ®Ó dßng vµo IC kh«ng v•ît qu¸ 1mA th× cÇn chän c¸c ®iÖn trë cã gi¸ trÞ tháa m·n ®iÒu kiÖn: 12 R R 12k 22 20 10 3 Chän R22 = R21 = R20 = 15k . 5.2.8. Tính toán khâu hồi tiếp dòng dùng máy biến dòng. S¬ ®å m¾c m¸y biÕn dßng nh• ®•îc tr×nh bµy trong ch•¬ng 4. Ta chän m¸y biÕn dßng lo¹i BD13 do c«ng ty cæ phÇn thiÕt bÞ chÕ t¹o ®iÖn chÕ t¹o. Bảng 5.5: Th«ng sè cña m¸y biÕn dßng lo¹i BD13. §iÖn ¸p s¬ cÊp ®Þnh møc U®m = 660 – 380V Dßng ®iÖn s¬ cÊp ®Þnh møc I1 = 500A Dßng ®iÖn thø cÊp ®Þnh møc I2 = 5 A CÊp chÝnh x¸c 0,5 94
  95. Ta chän dßng lµm viÖc b»ng 5 A th× kh©u chèng ng¾n m¹ch b¾t ®Çu t¸c ®éng. Khi ®ã dßng s¬ cÊp m¸y biÕn dßng b»ng: I1 = 0,816.Id.Kba = 0,816.5.97 = 396A Ta cã tû sè m¸y biÕn dßng lµ: I1 500 K bd 100 I 2 5 §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë R0 lµ: U2 = U1/Kbd = 381/100 = 3,81V Do ®ã ®iÖn trë R0 cÇn ph¶i chän lµ lo¹i ®iÖn trë c«ng suÊt cã gi¸ trÞ tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: U 2 3,81 R0 0,762 I 2 5 Chän R0 = 1 vµ cã c«ng suÊt lµ 17W Khi cã sù cè th× dßng s¬ cÊp m¸y biÕn dßng lµ I1 = 396A nªn dßng thø cÊp m¸y biÕn dßng lµ I2 = 396/100 = 3,96A Khi ®ã ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë R0 lµ U2 = R0I2 = 1.3,96 = 3,96V 2 2 C«ng suÊt tiªu thô trªn ®iÖn trë R0 lµ P0 = R0I2 = 1.3,96 = 15,68W Chän tô läc lµ tô hãa cã gi¸ trÞ C = 470 F. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn biÕn trë lµ U d 2,34.U 2 2,34.3,96 9,27V Chän gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng•ìng lµ 5V. Chän biÕn trë VR = 10k. Dßng qua diode lµ I2 /2 = 3,96/2 = 1,98A 95
  96. §iÖn ¸p ng•îc r¬i trªn diode lµ: U ng max = 9,27.2,45/2,34=9,71V §iÖn ¸p ng•îc lín nhÊt cña Diode =9,71.5 = 48,55V Dßng ®iÖn lµm viÖc cña Diode Ilv = 1,98.10 = 19,8A VËy chän Diode lo¹i KYZ70 do Mü chÕ t¹o. Bảng 5.6: Th«ng sè cña Diode lo¹i KYZ70. Dßng ®iÖn ®Þnh møc Imax = 20A §iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i Un = 50V Dßng ®Ønh cùc ®¹i I pik 300 A Sôt ¸p trªn van U = 1,1V NhiÖt ®é cho phÐp Tocp = 150oC 5.2.9. Tính toán khâu chống ngắn mạch. §Ó dßng vµo c¸c IC kh«ng v•ît qu¸ 1mA chän c¸c gi¸ trÞ ®iÖn trë R30, R31, R33, R34, R35 tháa m·n ®iÒu kiÖn sau: 12 R 12k 1.10 3 96
  97. Hình 5.13: Sơ đồ khâu chống ngắn mạch. Chän gi¸ trÞ ®iÖn trë lµ 15k . Chän biÕn trë VR3 lµ 10k t¹o ra ®iÖn ¸p ng•ìng lµ 5V. Do dßng ®iÖn ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n chØ lµ 30pA nªn ta chän c¸c Diode sö dông trong m¹ch lµ lo¹i Diode BAL74. Bảng 5.7: Th«ng sè cña Diode lo¹i BAL74. Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 100mA §iÖn ¸p ng•îc cùc ®¹i Un = 50V Chän Diode Zener 1 lµ lo¹i 1N757 do Motorola s¶n xuÊt. Bảng 5.8: Th«ng sè cña Diode Zener lo¹i 1N757. §iÖn ¸p æn ¸p cña Diode U = 9,1V C«ng suÊt tiªu thô cña Diode P = 500mW Chän Diode Zener 2 lµ lo¹i 1N759 do Motorola s¶n xuÊt. 97
  98. Bảng 5.9: Th«ng sè cña Diode Zener lo¹i 1N759. §iÖn ¸p æn ¸p cña Diode U = 12V C«ng suÊt tiªu thô cña Diode P = 500mW Ph•¬ng tr×nh n¹p ®iÖn cña tô lµ: T¹i thêi ®iÓm ban ®Çu t = 0 th× UC5 = 0V vµ UIC8 = - E = -12V Ta chän tr•íc gi¸ trÞ cña tô C5 = 100nF. Ta sÏ x¸c ®Þnh ®•îc gi¸ trÞ cña ®iÖn trë VR14 vµ gi¸ trÞ cña R32. Ta cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña Diode Zener lµ UDz1 = 9,1V. Gi¶ sö r»ng tô ®iÖn n¹p ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña Diode Zener 1 trong kho¶ng thêi gian lµ: 1ms. Khi ®ã ta cã: 1 1 7,58.10 5 S R32 VR4 Ph•¬ng tr×nh phãng ®iÖn cña tô lµ: E dU C C5 0 VR 5 dt 4 E U C5 t U C5 (t t1 ) VR4C5 T¹i thêi ®iÓm phãng ®iÖn cña tô lµ t = t1 th× UC5 = 9,1V. Tô sÏ phãng ®iÖn cho ®Õn khi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn tô vÒ kh«ng, khi ®ã Diode Zener 1 sÏ lµm ng¾n m¹ch tô. Gi¶ sö ta cho tô phãng trong kho¶ng thêi gian lµ 8ms. 98
  99. 12 3 0 7 8.10 9,1 VR4 .10 VR4 105k Chän VR4 lµ biÕn trë c«ng suÊt 0,5W, sai sè chÕ t¹o lµ 10% lo¹i tinh chØnh cã gi¸ trÞ lµ VR4 = 200k . Ta cã gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R32 = 11,7k . VËy ta chän gi¸ trÞ ®iÖn trë R32 lµ 11,8k cã cÊp chÝnh x¸c lµ 0,1%. 5.2.10. Tính toán khâu phản hồi điện áp. §iÖn ¸p lµm viÖc lµ 80kV – DC nªn ta cã thÓ xem nh• dßng qua kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p lµ rÊt nhá. Ta chän dßng qua kh©u ph¶n håi ®iÖn ¸p lµ 1mA. Ta cã: 80.10 3 VR R 80.10 6 80(M ) pa pa 10 3 Ta chän gi¸ trÞ c¸c ®iÖn trë nh• sau: 8 ®iÖn trë cã gi¸ trÞ 10M m¾c nèi tiÕp víi nhau vµ m¾c nèi tiÕp víi mét biÕn trë cã gi¸ trÞ lµ 2M2. HÖ thèng lµm viÖc b×nh th•êng víi gãc më cña Thyristor lµ = 30o t•êng øng víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn lµ 3,75V. Ta cã U®k =3V nªn cÇn ph¶i chØnh biÕn trë VRpa sao cho Ua = 0,75V. 99
  100. KẾT LUẬN Thời gian làm đồ án tốt nghiệp chỉ có 3 tháng song đã giúp em hệ thống lại kiến thức của mình, đồng thời có thêm nhiều kiến thức quý báu, chắc chắn sẽ giúp ích cho em rất nhiều trong công việc trong tương lai. Nhưng do nhiều hạn chế về thời gian, kiến thức cũng như kinh nghiệm thực tế, lên đồ án của em chắc chắn chưa thể hoàn chỉnh. Tuy nhiên, đồ án của em cũng đã nêu ra được một số nội dung chủ yếu: - Giới thiệu chung về nhà máy DAP – VINACHEM cũng như công nghệ sản xuất của nhà máy - Giới thiệu chung về hệ thống lọc bụi tĩnh điện. - Đưa ra đề suất phương án và tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện cho nhà máy. Đồ án của em hoàn thành được thì ngoài nỗ lực của bản thân còn có sự giúp đỡ, tạo điều kiện của ban lãnh đạo, các cán bộ, công nhân kỹ sư của nhà máy DAP – VINACHEM và sự hướng dẫn, chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy giáo Th.S Nguyễn Đoàn Phong đã trực tiếp hướng dẫn đề tài cho em. Vì thế em xin lời cảm ơn sâu sắc tới cán bộ, công nhân viên nhà máy DAP - VINACHEM và đặc biệt cảm ơn các thầy cô đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này! Em xin chân thành cảm ơn! 100
  101. TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1] Kü thuËt läc bôi c«ng nghiÖp - D•¬ng §øc Hång , Phạm Văn Trí. NXB khoa học kỹ thuật 1989 [2] Lọc Bụi Tĩnh Điện – Trần Hồng Lam. [3] §iÖn Tö C«ng SuÊt - Vâ Minh ChÝnh ( chñ biªn ), Ph¹m Quèc H¶i, TrÇn Träng Minh. NXB Giáo dục - 2003 [4] §iÖn Tö C«ng SuÊt - NguyÔn BÝnh. NXB khoa học và kỹ thuật – 2000 [5] Ph©n tÝch vµ gi¶i m¹ch ®iÖn tö c«ng suÊt - Ph¹m Quèc H¶i, Dương Văn Nghi. NXB khoa học và kỹ thuật [6] Tµi liÖu h•íng dÉn thiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt - Ph¹m Quèc H¶i. [7] Tµi liÖu h•íng dÉn thiÕt kÕ ®iÖn tö c«ng suÊt - TrÇn V¨n ThÞnh. [8] Thiết kế máy biến áp - Phạm Văn Bình , Lê Văn Doanh. NXB Khoa học kỹ thuật 2003 101