ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU…………………………………………………………… 2
CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞ……………3
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN MẠCH LỰC……………………………… 5
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC………….…….16
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN…… 20
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 1
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
LỜI NÓI ĐẦU

Kỹ thuật sấy đóng vai trò vô cùng quan trọng trong công nghiệp và đời sống.
Trong quy trình công nghệ sản xuất của rất nhiều sản phẩm có công đoạn sấy
khô để bảo quản dài ngày. Công nghệ này ngày càng phát triển trong ngành hải
sản, rau quả và các thực phẩm khác. Các sản phẩm nông nghiệp dạng hạt như
lúa, ngô đậu sau khi thu hoạch cần sấy khô kịp thời, nếu không sản phẩm sẽ
giảm phẩm chất thậm chí còn hỏng dẫn đến tình trạng mất mùa sau thu hoạch.
Các nhu cầu sấy ngày càng đa dạng, có nhiều phương pháp và thiết bị sấy
nhưng thiết bị sấy bằng phương pháp điện trở được sử dụng rộng rãi nhất.
Phương pháp sấy bằng điện trở là phương pháp sử dụng trực tiếp năng lượng
điện năng tạo ra nguồn nhiệt năng theo định luật Joule-lence. Đối với từng loại
sản phẩm sấy khác nhau thì cần một nhiệt độ khác nhau. Do đó việc điều chỉnh
và ổn định nhiệt độ cho tủ sấy cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình sấy
vì thế trong tập đồ án này tìm hiểu về “Thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ
sấy bằng điện trở”. Nội dung của đồ án gồm 4 chương:
Chương I: Khái quát về tủ sấy bằng điện trở…….…………………….
Chương II: Lựa chọn sơ đồ mạch lực……………………………….
Chương III: Tính toán thiết kế mạch lực…………………………
Chương IV: Tính toán thiết kế mạch điều khiển…………………
Số liệu cho trước: P

sợi đốt
= 8 kW
U
nguồn
= 380/220 V
f = 50 (Hz)
t
0
MT
÷150
0
C
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ



CHƯƠNG I: KHÁI QUÁT VỀ TỦ SẤY BẰNG ĐIỆN TRỞ
Trong đời sống và sản xuất, yêu cầu về sử dụng nhiệt năng rất lớn.
Trong các ngành công nghiệp khác nhau, nhiệt năng dùng để nung, sấy nhiệt
luyện nấu chảy các chất, là một yêu cầu không thể thiếu. Nguồn năng lượng
nhiệt này được chuyển từ điện năng qua các lò điện là rất phổ biến thuận lợi.
Từ điện năng có thể thu được nhiệt năng bằng nhiều cách. Nhờ hiệu ứng
Joule (lò điện trở), nhờ phóng điện (lò hồ quang), nhờ tác dụng nhiệt của dòng
xoáy Foucault thông qua hiện tựơng cảm ứng điện từ (lò cảm ứng),
1.1. Khái niệm chung.
Lò điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt
(dây điện trở). Từ dây đốt qua bức xạ, đối lưu và truyền dẫn nhiệt, nhiệt năng
được truyền tới vật cần gia nhiệt. Lò điện trở thường dùng để nung sấy, nhiệt

luyện, nấu chảy kim loại màu và hợp kim màu
1.2. Khái niệm chung và phân loại thiết bị sấy.
1.2.1. Khái niệm chung về thiết bị sấy.
Thiết bị sấy là thiết bị nhằm thực hiện các quá trình làm khô các vật liệu, các
chi tiết hay sản phẩm nhất định, làm cho chúng khô và đạt đến một độ ẩm nhất
định theo yêu cầu. Trong các quá trình sấy, chất lỏng chứa trong vật liệu sấy
thường là nước. Tuy vậy, trong kỹ thuật sấy cũng thường gặp trường hợp sấy
các sản phẩm bị ẩm bởi các chất lỏng hữu cơ như sơn, các vật đánh xi
Phương pháp sấy chia ra hai loại lớn là sấy tự nhiên và sấy bằng thiết bị. Sấy
tự nhiên là quá trình phơi vật liệu ngoài trời. Phương pháp này sử dụng nguồn
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
bức xạ của mặt trời và ẩm bay ra được không khí mang đi (nhiều khi được hỗ
trợ bằng gió tự nhiên).
Phương pháp sấy tự nhiên có ưu điểm là đơn giản, vốn đầu tư ít, bềmặt trao
đổi lớn, dòng nhiệt bức xạ từ mặt trời tới vật có mật độ lớn (tới 1000 w/m
2
)
Tuy vậy sấy tự nhiên có các nhược điểm là: thực hiện cơ giới hoá khó, chi
phí lao động nhiều, cường độ sấy không cao, chất lượng sản phẩm không cao,
chiếm diện tích mặt bằng lớn
1.2.2. Các phương pháp sấy cơ bản.
Các phương pháp sấy nhân tạo được thực hiện trong thiết bị sấy. Có nhiều
phương pháp sấy nhân tạo khác nhau. Căn cứ vào phương pháp cung cấp nhiệt
có thể chia ra các loại sau:
- Phương pháp sấy đối lưu.
- Phương pháp sấy bức xạ.
- Phương pháp sấy tiếp xúc.
- Phương pháp sấy bằng điện trường dòng cao tầng.

- Phương pháp sấy thăng hoa.
Trong các phương pháp kể trên phương pháp sấy đối lưu, bức xạ và tiếp xúc
được dùng rộng rãi hơn cả, nhất là phương pháp sấy đối lưu.
Mỗi phương pháp sấy kể trên được thực hiện trong nhiều kiểu thiết bị khác
nhau. Ví dụ: sấy đối lưu được thực hiện trong nhiều thiết bị sấy như: thiết bị sấy
buồng, sấy hầm, sấy bằng băng tải, thiết bị sấy kiểu tháp, thiết bị sấy thùng
quay, thiết bị sấy tầng sôi, thiết bị sấy thổi kiểu khí động Phương pháp sấy
bức xạ có thể thực hiện trong thiết bị sấy bức xạ dùng nguyên liệu khí, dùng
dây điện trở Phương pháp sấy tiếp xúc có thể thực hiện trong các thiết bị như:
thiết bị sấy tiếp xúc với bề mặt nóng, thiết bị sấy tiếp xúc kiểu tay quay, thiết bị
sấy tiếp xúc chất lỏng
Mỗi loại vật liệu sấy thích hợp với một số phương pháp sấy và một số kiểu
thiết bị sấy nhất định. Vì vậy tuỳ theo vật liệu sấy mà ta chọn phương pháp sấy
và thiết bị sấy cho phù hợp để đạt được hiệu quảvà chất lượng sản phẩm cao.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN MẠCH LỰC

2.1. Sơ đồ điều khiển nhiệt độ dùng tiếp điểm.
Sơ đồ khống chế nhiệt độ bằng tiếp điểm (hình 2.1). Mạch lực có điện áp cấp
từ lưới 220/380 (v). Dòng điện cấp cho lò được đo bằng Ampekế thông qua
biến dòng.
Hình 2.1: Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò bằng tiếp điểm
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 5
N MễN HC TRNG I HC SAO
* Nguyờn lý lm vic ca s :
Khoỏ K dựng chuyn i ch iu khin: v trớ t ng (T) hoc bng
tay (T). ch khng ch nhit l t ng nh sau: khi nhit thp (lỳc

u cung cp in cho lũ) thỡ tip im 1 úng v c duy trỡ bi R
C
, cun dõy
rle R
T
cú in, ốn
2
sỏng v tip im R
T
úng li cung cp in cho cun
dõy cụng tc t K, cụng tc t K c cung cp in v cỏc tip im K úng
li cp in cho cỏc dõy in tr R
2
. Khi nhit tng n nhit cao (T
max
)
thỡ tip im 2 úng li cung cp in cho cun dõy rle R
C
lm tip im R
C
m ra, R
T
mt in v tip im 2 c duy trỡ bi im thng úng RT cun
dõy R
T
mt in lm cho K cng mt in lm ct cỏc dõy in tr R
2
ra khi
li in dn n nhit lũ gim xung dn khi n nhit T
min

thỡ tip im
1 li c úng li. S hot ng tr li nh trc. ốn
3
dựng bỏo hiu
Aptụmat ó c úng li. Tip im rle nhit R
1
dựng bo v khi tip
im 1 (R
C
) b dớnh khụng ngt c.
Ngoi s iu khin nhit bng tip im trờn cũn cú nhiu s
iu khin bng tip im khỏc.
2.2. Giới thiệu một vài sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều.
2.2.1. Khái niệm điện áp xoay chiều
Các bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều dùng để thay đổi trị hiệu dụng
của điện áp xoay chiều phía đầu ra
2.2.2.

ng dụng
- Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ công suất nhỏ bằng phng
pháp thay đổi điện áp nguồn cung cấp.
- Cung cấp cho cuộn thứ cấp của máy biến áp khi yêu cầu điều khiển
trơn điện áp đầu ra.
- Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều còn đợc sử dụng trong một số mục
đích khác nhau : Điều chỉnh nhiệt độ trong lò điện, điều chỉnh độ sáng
trong các thiết bị chiếu sáng.
ỏn nhúm 3 DDDT01-CK9
Page 6
a) b)
c) d)

N MễN HC TRNG I HC SAO
2.2.3. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều một pha
Bộ điều chỉnh dòng điện xoay chiều một pha gm hai tiristor giống nhau,
đấu song song ngc chiều nh hình 2.2a. Khi công suất yêu cầu của phụ
tải nhỏ có thể thay hai tiristor ngc bằng một triac duy nhất (hình 2.2b).
Nhằm đơn giản mạch điều khiển các tiristor ngi ta nối hai tiristor theo
sơ đồ katốt chung bằng cách thêm hau điốt nh hình 2.2c. Trên hình 6.1d
chỉ sử dụng một tiristor nhng dùng bốn điốt phối hợp để tạo bộ điều
chỉnh dòng điện xoay chiều.



Hình 2.2: Sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha
ỏn nhúm 3 DDDT01-CK9
Page 7
N MễN HC TRNG I HC SAO
a)
Trng
hợp tải R .
U
T1
i
1
i
1
T
1
U
t
i

t
U

U
T2
T
2
Hình 2.3. Sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha với tải thuần trở.
Khi T
1
mở thì một phần của nửa chu kỳ dơng điện áp nguồn điện đặt
lên mạch tải, còn khi T
2
mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của U đợc
đặt lên mạch tải.
Góc mở c tính từ điểm đi qua trị

của điện áp nguồn.
Dòng điện tải: i
t
= i
t
=
2.U
sin
R 2


+
Dòng điện tải không có dạng của một hình sin. Khai triển Fourier

của nó gồm thành phần sóng cơ bản và sóng hai bậc cao.
ỏn nhúm 3 DDDT01-CK9
Page 8
N MễN HC TRNG I HC SAO
Thành phần sóng cơ bản của dòng điện i
t
lệch chậm sau điện áp
nguồn U một góc (hình 2.4a)
Hình 2.4. a. Dòng và áp khi tải R. b. Dòng và áp khi tải R + L.
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trng hợp tải thuần trở, lới điện xoay
chiều vẫn phải cung cấp một lợng công suất phản kháng.
Các tiristo T
1
và T
2
sẽ đợc mở trong từng nửa chu kỳ khi có xung điều
khiển ứng với các thời điểm t
1
(mở T
1
) và t
2
( mở T
2
).
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
U
t
=
( )

2
1 2 2 sin 2
2Usin .d U.
2


+
=


Trị hiệu dụng của dòng tải: I
t
=
U 2 2 sin2
.
R 2
+

Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P
t
= U
t
.I
t
=
2
U 2 2 sin
R 2
+


ữ


Nh vậy bằng cách làm biến đổi góc từ 0 đến , ngi ta có thể
điều chỉnh c công suất tác dụng từ trị cực đại P =
2
U
R
đến

ỏn nhúm 3 DDDT01-CK9
Page 9
a)
b)
N MễN HC TRNG I HC SAO
b. Trng hợp tải R + L.
Khi = , Tiristor bắt đầu dẫn dòng, ta có phơng trình.
L .
t
t
di
R.i 2.U.sin( )
dt
+ = +
Nghiệm của phng trình này là:
i
t
=
( ) ( )

tg
2U
. sin sin e
Z




+



Trong đó:
Z =
( )

+ =
2
2
L
R L ; tg
R
Có thể coi i
t
là kết quả xếp chồng của hai dòng điện.
( )
1
1
t x qđ
x

i i i
2U
i .sin : Là dòng điện xác lập
Z
= +
= +
i
qd
= -
( )
tg
2U
.sin .e
Z




: là dòng điện quá độ, suy giảm theo
hàm mũ. Nếu = thì i
qđ
= 0.
Ngi ta có thể biểu diễn tách biệt hai dòng điện trên, rồi suy ra
dòng điện tải i
t
, hình 2.4b.
Trong các biểu thức trên, = 0 tại gốc toạ độ O' cách gốc O một
góc bằng . Tiristor T
1
phải c khoá lại trớc khi cấp xung mở T

2
, nếu
không, thì không thể mở c T
2
, cụ thể là .

ỏn nhúm 3 DDDT01-CK9
Page 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

1
i
U
T1
U
T2
2
T
U
t
R
L
i
t
U
∼
U
t
0
π

θ
2π
α
O'
ϕ
0
U
t
θ
2π
i
t
x1
i
i
q®
H×nh 2.5. S¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 1 pha víi t¶i R + L.
2.2.4 S¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu ba pha:

Hình 2.5a. Sơ đồ điện áp xoay chiều ba pha với tải R
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Hình 2.5b. Đồ thị điện áp
• Nguyên lý làm việc
• Ta xét đồ thị điện áp
-Tại thời điểm 0 đến 30
0
:Uc dương nhất,Ub âm.
T5,T6 phân cực thuận, cấp xung cho t5,t6→t5,t6 mở.

dđ:Uc→T5→R→R→T6→Ub.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 12
o
U
ᶿ
π
2π
30®
60®
90®
120®
150®
210®
240®
270®
300®
330®
T1
T6
T5
T4
T3
T2
Ua
Uc
Ub
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
-tại Thời điểm 30
0

đến 60
0
: U
A
> 0, T
1
được cấp xung điều khiển nên T
1
mở.
U
b
< 0, T
6
được cấp xung điều khiển nên T
6
mở.
U
c
> 0, T
5
được cấp xung điều khiển nên T
5
mở.
dđ:Uc→T5→R→R→T6→Ub.
dđ:Ua→T1→R→R→T6→Ub.
Tại thời điểm 60
0
đến 90
0
: U

A
> 0, T
1
được cấp xung điều khiển nên T
1
mở.
U
B
< 0, T
6
được cấp xung điều khiển nên T
6
mở.
dđ:Ua→T1→R→R→T6→Ub.
Tại thời điểm 90
0
đến 120
0
: U
A
> 0, T
1
được cấp xung điều khiển nên T
1
mở.
U
B
< 0, T
6
được cấp xung điều khiển nên T

6
mở.
U
c
< 0, T
2
được cấp xung điều khiển nên T
2
mở.
dđ:Ua→T1→R→R→T6→Ub.
dđ:Ua→T1→R→R→T2→Uc.
Tại thời điểm 120
0
đến 150
0
: U
A
> 0, T
1
được cấp xung điều khiển nên T
1
mở.
U
c
< 0, T
2
được cấp xung điều khiển nên T
2
mở.
dđ:Ua→T1→R→R→T2→Uc.

Tại thời điểm 150
0
đến π: U
A
> 0, T
1
được cấp xung điều khiển nên T
1
mở.
U
B
> 0, T
3
được cấp xung điều khiển nên T
3
mở.
U
c
< 0, T
2
được cấp xung điều khiển nên T
2
mở.
dđ:Ua→T1→R→R→T2→Uc.
dđ:Ub→T3→R→R→T2→Uc.
Tại thời điểm π đến 210̊:U
B
> 0, T
3
được cấp xung điều khiển nên T

3
mở.
U
c
< 0, T
2
được cấp xung điều khiển nên T
2
mở.
dđ:Ub→T3→R→R→T2→Uc.
Tại thời điểm 210
0
đến 240
0
: U
A
< 0, T
4
được cấp xung điều khiển nên T
4
mở.
U
B
> 0, T
3
được cấp xung điều khiển nên T
3
mở.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 13

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
U
c
< 0, T
2
được cấp xung điều khiển nên T
2
mở.
dđ:Ub→T3→R→R→T2→Uc.
dđ:Ub→T3→R→R→T4→Ua.
Tại thời điểm 240
0
đến 270
0
: U
A
< 0, T
4
được cấp xung điều khiển nên T
4
mở.
U
B
> 0, T
3
được cấp xung điều khiển nên T
3
mở.
dđ:Ub→T3→R→R→T4→Ua.
Tại thời điểm 270

0
đến 300
0
: U
A
< 0, T
4
được cấp xung điều khiển i
G4
nên T
4
mở.
U
c
> 0, T
5
được cấp xung điều khiển nên T
5
mở.
U
B
> 0, T
3
được cấp xung điều khiển nên T
3
mở.
dđ:Ub→T3→R→R→T4→Ua.
dđ:Uc→T5→R→R→T4→Ua.
Tại thời điểm 300
0

đến 330
0
: U
A
< 0, T
4
được cấp xung điều khiển nên T
4
mở.
U
c
> 0, T
5
được cấp xung điều khiển nên T
5
mở.
dđ:Uc→T5→R→R→T4→Ua.
Tại thời điểm 330
0
đến 2π: U
A
< 0, T
4
được cấp xung điều khiển nên T
4
mở.
U
c
> 0, T
5

được cấp xung điều khiển nên T
5
mở.
U
b
< 0, T
6
được cấp xung điều khiển nên T
5
mở.
dđ:Uc→T5→R→R→T4→Ua.
dđ:Uc→T5→R→R→T6→Ub.
Các chu kỳ sau tương tự chu kỳ trước
Trị số hiệu dụng của điện áp pha trên phụ tải được xác định theo biểu thức:

2 3 sin 2
' [ ( )
2 4 2
U U
π α
π
= −
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P
t
= U
t
.I
t
=

2
2 2 sin
2
U
R
π α α
π
− +
 
 ÷
 
Như vậy bằng cách làm biến đổi góc α từ 0 đến π, người ta có thể điều chỉnh
được công suất tác dụng từ trị cực đại P =
R
U
2
0
→
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Sau khi phân tích đánh giá các sơ đồ điều khiển điện áp xoay chiều, với tải là
dây đốt thuần trở, có công suất vừa phải nên ta chọn sơ đồ điều chỉnh điện áp
xoay chiều ba pha dùng Tiristor, tải đấu “∆” là hợp lý nhất.





Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9

Page 15
R
A
T5
T4
T3
T2
T6
B
C
T1
R
R
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH LỰC
3.1. Sơ đồ mạch lực.





Hình 3.1. Sơ đồ mạch lực
Do sai lệch về thông số chế tạo và các điều kiện làm việc như môi trường, quá
trình phát sóng và tản nhiệt trên van mà các Thyristor cũng có những đặc tính
khác nhau. Nhưng dù khác nhau chúng phải đáp ứng được yêu cầu về độ lớn
điện áp và dòng điện điều khiển
- Giá trị cho phép không vượt quá giá trị cho phép trong sổ tay
- Giá tri nhỏ cũng phải đảm bảo mở tất cả các Thyristor cùng loại ở mọi
điều kiện làm việc
- Tổn hao công suất trung bình trên cực điều khiển phải nhỏ hơn giá trị cho

phép
Thông thường khi tính chọn Thyristor ta tính chọn Thyristor làm việc ở chế độ
có điện áp và dòng điện là lớn nhất trong giới hạn cho phép.
3.1.1 Giới hạn về dòng điện
[ I
Ttb
] ≥ K
iT
.I
Ttbmax
.[I
Ttb
] ≥ K
iT
.I
Ttbmax
Trong đó:
[ I
Ttb
]: Giá trị dòng điện cho phép của Thyristor
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 16
C
R
A
T5
T4
T3
T2
T6

B
T1
R
R
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
I
tbmax:
Giá trị dòng điện trung bình lớn nhất đi qua Thyristor trong sơ đồ khi tải
là định mức
K
iT
: Hệ số dự trữ về dòng điện của Thyristor thường lấy K
iT
= 1,5÷4
Chọn K
iT
=2
Ta có P=3U
f
I => I=
220.3
10.8
3
=12.1(A)
=> I
Ttbmax
= I/3=4 (A)
-Giá trị trung bình dòng điện cho phép của Thyristor
[ I
Ttb

] ≥ K
iT
.I
Ttbmax
Chọn I
Ttb
= 8.1(A)
3.1.2 Giới hạn về điện áp
[ U
Tng
] ≥ K
uT
.U
Tngmax
Trong đó:
[ U
Tng
]: Giá trị điện áp ngược cho phép của Thyristor
U
ngmax:
Giá trị điện áp ngược lớn nhất trên Thyristor
K
uT
: Hệ số dự trữ về dòng điện của Thyristor thường lấy K
iT
= 1,5÷2,5
Chọn K
uT
=2


U
Tngmax
=
2
6U
=538.8 (V)
Chọn Thyristor
3.2 Chọn các thiết bị bảo vệ
3.2.1 Bảo vệ dòng điện
Bảo vệ ngắn mạch và quá tải về dòng điện dùng aptomat
Nguyên tăc chọn thiết bị này là theo dòng điện: I
bv
=(1,1÷1,3)I
lv
. Dòng bảo vệ
của Aptomat không được vượt quá dòng ngắn mạch của Aptomat không được
vượt quá dòng ngắn mạch của máy biến áp.
3.2.2. Bảo vệ quá nhiệt độ cho van Thyristor.
ΔP=ΔU.I
lv
=1,5.12.1=18,15 (W)
Trong đó ΔP: Tổn hao công suất
τ: Độc chênh lệch nhiệt so với môi trường.
Chọn nhiệt độ môi trường T
mt
= 40
0
C.
Nhiệt độ làm việc cho phép của van T
cp

0
= 125
0
C.
Chọn nhiệt độ trên cánh toả nhiệt T
lv
= 80
0
C.
τ = T
lv
- T
mt
= 80 - 40 = 40
0
C
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 17
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
K
M
: H số toả nhiệt đối lưu và bức xạ chọn K
M
= 8 [W/m
2

0
C]
Vậy S
M

=
τ
M
K
P
∆
=18,15/8=2,2 (m
2
)
Chọn loại cánh toả nhiệt có 20 cánh, kích thước mỗi cánh là:
a x b = 11 x 11 = 121 (cm
2
)
Tổng diện tích toả nhiệt của cánh là:
S = 20.2.11.11 = 4840 (cm
2
) = 0,484 (m
2
)
3.2.3. Bảo vệ quá áp cho van
Điện áp trên van quá lớn so với điện áp định mức của van ta gọi là quá điện áp
van. Để bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng, cắt các triac được thực hiện bằng
cách mắc R - C song song với thyristor. Khi có sự chuyển mạch, các điện tích
tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược gây ra sức
điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa hai đầu
nối của thyristor B1và B2. Khi có mạch R - C mắc song song với triac tạo ra
mạch vòng phóng điện tích trong quá trình chuyển mạch nên triac không bị quá
điện áp.

Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9

Page 18
T
R
C
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Hình 3.3. Mạch R - C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch.
Theo tài liệu chọn: R1= 5,1 (Ω), C1= 0,25 μF
- Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện, mắc mạch R-C như hình 2.24, nhờ có mạch
lọc này mà đỉnh xung gần như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây.

Hình 3.4. Mạch RC bảo vệ quá điện áp từ lưới
Trị số R, C được chọn theo tài liệu: R
2
= 12,5(Ω), C
2
= 4 μF (tài liệu thiết kế
điện tử công suất).
3.2.4 Tính chọn dây dẫn.
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng như sau:
K
1
.K
2
.I
cp

≥
I
tt
Trong đó

K
1
: Hệ số kể đến môi trường đặt cáp.
K
2
: Hệ số hiệu chỉnh theo số lượng cáp đặt trong rãnh.
I
cp
: Dòng điện cho phép của dây dẫn được chọn.
I
tt
: Dòng điện tính toán.
I
tt
=
15,12
380.3
8000
.3
==
U
P
(A)
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Tra bảng 4.7 – Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0,4 - 500kV, ta chọn
dây điện lõi đồng (dây cứng một lõi) cách điện PVC do CAVIDI chế tạo với
các thông số kỹ thuật như sau:
- Ruột dẫn điện có tiết diện F = 2,0mm

2
, đường kính sợi: (1,75
±
0,02) mm.
- Chiều dày cách điện PVC: 0,8mm. Đường kính tổng thể: 3,35mm.
- Điện trở dây dẫn ở 20
0
C: r
0
= 7,41
Ω
/km
- Dòng điện I
cp
= 20A.
Kiểm tra điều kiện phát nóng: K
1
.K
2
.I
cp
≥
I
tt
Chọn K
1
= 0,85
K
2
= 0,95

Vậy ta có K
1
.K
2
.I
cp
= 0,85.0,95.20 = 16,15 > I
tt
= 12,15 A. Vậy dây dẫn đã chọn
thỏa mãn điều kiện phát nóng.

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN.
4.1. Giới thiệu chung.
4.1.1 Các yêu cầu chung của mạch điều khiển.
Những yêu cầu cơ bản đối với mạch điều khiển:
- Cho phép bộ chỉnh lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải
yêu cầu như chế độ khởi động, chế độ nghịch lưu, các chế độ dòng điện liên tục
hay gián đoạn, chế độ hãm hay đảo chiều điện áp.
- Phát xung điều khiển đến các van lực theo đúng pha và với góc điều khiển cần
thiết.
- Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α
min
÷α
max
tương ứng với phạm vi
lưu làm việc bình thường với các chế độ khác nhau do tải yêu cầu như chế độ
khởi động, chế độ nghịch lưu, các chế độ dòng điện liên tục hay gián đoạn, chế
độ hãm hay đảo chiều điện áp.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 20

ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
- Có độ đối xứng xung điề khiển tốt, không vượt quá 1
0
÷ 3
0
điện, tức là góc
điều khiển với mọi van không được lệch quá giá trị trên.
- Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao
động cả về giá trị điện áp và tần số.
Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt.
- Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms.
- Thực hiện các yêu cầu về bảo vệ bộ chỉnh lưu từ phía điều khiển nếu cần như:
ngắt xung điều khiển khi sự cố, thông báo các hiện tượng không bình thường
của lưới và bản thân bộ chỉnh lưu.
- Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn các
van, có nghĩa là thỏa mãn các yêu cầu:
+ Đủ công suất (về điện áp và dòng điện điều khiển)
+ Có sườn xung dốc đứng để mở van chính xác vào thời điểm quy định.
+ Độ rộng xung điều khiển đủ cho dòng qua van kịp thời vượt trị số dòng điện
duy trì của nó, để khi ngắt xung van vẫn giữ trạng thái dẫn.
+ Có dạng phù hợp với sơ đồ chỉnh lưu và tính chất tải. Có 3 dạng xung điều
khiển phổ biến là xung đơn, xung rộng, xung chùm.
4.1.2. Lựa chọn cấu trúc mạch điều khiển.
Để thực hiện tốt được việc điều khiển Tiristor, triac thì mạch điều khiển bao
gồm các khâu cơ bản sau:

U
đk
Hình 4.1: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
- Khối đồng pha:Tạo tín hiệu điện áp đồng pha với điện áp đặt lên van công

suất đảm bảo dải điều chỉnh của góc α thỏa mãn 0 ≤ α ≤ 180
Khối đồng pha có 2 mục tiêu quan trọng là:
+ Chuyển đổi điện áp lực thường có giá trị cao sang giá trị phù hợp với
mạch điều khiển thường là điện áp thấp.
+ Cách ly hoàn toàn về điện giữa MĐK với mạch lực. Điều này đảm bảo
an toàn cho người sử dụng cũng như cho các linh kiện điều khiển
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 21
Đồng bộ
ĐB
Tạo điện
áp tựa
So sánh
+ Tạo xung
Khuếch
đại xung
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
- Khối tạo điện áp tựa: Tạo ra điện áp răng cưa từ điện áp đồng pha để đưa vào
khâu so sánh
- Khối so sánh và khâu tạo xung: So sánh giữa tín hiệu
tua
U
và
dk
U
để xác định
thời điểm phát xung điều khiển vào van công suất ( xác định góc α). Khi thay
đổi giá trị của
dk
U

ta có thể thay đổi giá trị của góc α mong muốn.
- Khâu khuếch đại và sửa xung:Tạo ra dạng xung chuẩn ( xung đơn, xung kép,
hoặc xung chùm). Đảm bảo đủ công suất để mở van một cách chắc chắn trong
mọi chế độ làm việc của van
4.2. Các khâu trong mạch điều khiển.
4.2.1 Mạch đồng bộ hóa và phát xung răng cưa
Hình 4.2a. Sơ đồ nguyên lý khâu tạo điện áp răng cưa.
- BA là máy biến áp đồng bộ để tạo ra tín hiệu đồng bộ hóa
- Điốt D, Transistor Tr, các điện trở R
1
, R
2
, R
3
, R
4
, tụ điện C là các phần tử của
mạch phát điện áp răng cưa
- Điện áp nguồn xoay chiều cấp cho sơ đồ chỉnh lưu U
1
, điện áp đồng bộ U
db
,
điện áp 1 chiều cung cấp cho sơ đồ tạo sóng răng cưa U
rc
, điện áp đầu ra của sơ
đồ U
rc
.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9

Page 22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Hình 4.2b. Đồ thị điện áp khâu tạo điện áp răng cưa
* Nguyên lý làm việc:
Ta giả thiết rằng: tại
0t
ω
=
thì
0
db
U =
và bắt đầu chuyển sang nửa chu kì
dương, tại
0t
ω
=
điện áp trên tụ C đang bằng 0
Sau thời điểm
0t
ω
=
thì
0
db
U >
, điện áp tại điểm a lớn hơn điện áp tại điểm o ,
D phân cực thuận, D sẽ mở cho dòng đi qua i:
2
BA R D→ →

, Tr đặt điện áp
ngược nên khóa, tụ C được nạp điện từ nguồn 1 chiều cung cấp cho sơ đồ có giá
trị ổn định là
Ucc
qua đầu điện trở R
3
đến C rồi về đất.
Đến
t
ω π
=
thì điện thế tại điểm a nhỏ hơn tại điểm o,
0
db
U =
bắt đầu chuyển
qua nửa chu kì âm, D bị phân cực ngược nên khóa lại, dưới tác động của nguồn
1 chiều qua R
1
và R
2
, tới khi điện áp phân áp
2
2
1 2
0.6
R cc
R
U U V
R R

= >
+
thì Tr mở.
Khi Tr mở tụ C ngừng nạp và bắt đầu phóng điện tụ C phóng theo chiều (+) tụ
→
Tr
→
R
4
→
(
−
) tụ ,tụ C phóng điện tới khi điện áp trên tụ bằng 0 và do Tr mở
nên điện áp trên tụ giữ gía trị bằng 0 cho đến thời điểm chuyển lên chu kì
dương. Sự là việc của sơ đồ lặp lại như chu kì vừa xét. Điện áp răng cưa đầu ra
cũng chính là điện áp trên tụ C và dạng điện áp ra
rc
U
như hình 4.2b
* Tính toán:
Giả tiết:
max
7
c
U V=
, E=12V, f =50Hz
Chọn D là loại D ổn áp Dz.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ

Điện áp của Dz: giá trị điện áp ổn áp thỏa mãn điều kiện:

max
1 12 7 1 4
Dz c
U E U V V
< − − = − − =
Vậy chọn loại BZX79
Điện trở
3
max
12 3
900
10.10
oa
oa
oa
E U
R
I
−
−
−
≥ = = Ω
Mặt khác:
3
min
12 3
9000
1.10

oa
oa
oa
E U
R
I
−
−
−
≥ = = Ω
Chọn
8
oa
R K
= Ω
Chọn tụ C=0.35µF
Tính
E
R
:

3
6
max
0,7
20.10 3 0.7
. 9,38
2 . 2 0,35.10 .7
oa
E

c
U
T
R K
C U
−
−
−
−
= = = Ω
(điện áp rơi trên D là 0,7V)
Transistor Tr chọn loại BC108 có
20
b
R K
= Ω
4.2.2. Khâu so sánh.
Khâu so sánh có nhiệm vụ so sánh các tín hiệu và phản ánh các sai lệch tín hiệu
ở đầu ra. Các thông số của khối so sánh là độ nhạy, điện trở vào, độ ổn định
ngưỡng so sánh và mức độ tác động nhanh của khối .
Để
dk
U
có độ dốc mong muốn ta sử dụng điốt ở cửa ra của khâu so sánh
Để điều khiển các bộ biến đổi dùng thyristor ngày nay người ta thường dùng
khuếch đại thuật toán.
Ở đầu ra của khâu so sánh ta nhận được một chuỗi hình chữ nhật dương và âm
kế tiếp nhau.
Sơ đồ nguyên lý khâu so sánh 2 cửa:


Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC TRƯỜNG ĐẠI HỌC SAO ĐỎ
Hình 4.3a. Sơ đồ nguyên lý khâu so sánh.

Hình 4.3b. Đồ thị điện áp khâu so sánh.
Đồ án nhóm 3 –DDDT01-CK9
Page 25