Đồ Án Thiết kế mạch ổn định điện áp máy phát điện xoay chiều không máy phụ

Lời nói đầu
Ngày nay, đất nước ta đang bước vào thời kỳ công nghiệp hóa, hiện đại hóa, lĩnh vực điện năng phát triển rất mạnh, điện lưới quốc gia có ở hầu hết các vùng trong cả nước. Tuy nhiên còn có nhiều trường hợp do yêu cầu riêng biệt mà phải dùng đến máy phát điện xoay chiều (đồng bộ) công suất nhỏ và trung bình.
Phụ tải máy phát điện luôn biến đổi làm cho điện áp đầu cực luôn bị dao động. Vì vậy việc tìm hiểu, nghiên cứu, thiết kế các bộ ổn định điện áp chất lượng cao là rất quan trọng và cần thiết.
Để ổn định điện áp máy phát đồng bộ. Có rất nhiều phương pháp, nhưng sau khi linh kiện bán dẫn công suất lớn ra đời, ta có thể chế tạo ra nhiều thiết bị công suất, với kết cấu gọn nhẹ hơn nhiều so với các thiết bị khác có cùng công dụng với nó. Ta có thể dùng nó cho việc thiết kế bộ ổn định điện áp máy phát điện xoay chiều với chất lượng ổn định rất cao.
Với nhiệm vụ được giao là thiết kế bộ ổn định điện áp máy phát điện xoay chiều không máy phụ, với P = 75 (kW), U = 220/380 (V), f = 50 (Hz)
Uktđm = 150 (V), Iktđm = 25 (A).
Trong thời gian thiết kế, với sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Thái Bảo, cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của bạn bè, bản đồ án đã hoàn thành đúng thời gian qui định, nhưng với trình độ có hạn và thời gian ngắn nên đồ án không thể tránh khỏi những sai sót.
Cuối cùng một lần nữa em xin chân thành cản ơn thầy giáo Nguyễn Thái Bảo, quý thầy cô trong bộ môn khoa điện, cùng toàn thể bạn bè đã tạo điều kiện giúp đở để có thể hoàn thành được quyển đồ án này trong thời gian được giao.

1. Đầu đề thiết kế:
“Thiết kế mạch ổn định điện áp máy phát điện xoay chiều không máy phụ”
2. Các số liệu ban đầu:
P=75(KW) ; U=220/380(V) ; f=50(Hz) ; UKT=150(V) ; IKT=20(A).
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Khái quát về máy phát điện xoay chiều.
- Các phương pháp ổn định điện áp máy phát.
- Chọn phương án.
- Thiết kế mạch động lực.
- Thiết kế mạch điều khiển.
4. Các bản vẽ đồ thị:
- 4 bản vẽ A0

MụC LụC
Lời nói đầu 1
CHƯƠNG I 6
KHáI QUáT Về MáY PHáT ĐIệN XOAY CHIềU
I.1 Sơ lược về máy phát điện 6
I.1.1 Phân loại 6
I.1.2. Kết cấu 8
I.2 Máy phát điện xoay chiều 10
I.2.1 Khái niệm 10
I.2.2. Đồ thị vectơ và các đặc tính máy phát điện đồng bộ 11
I.2.3. Các đặc tính của máy phát đồng bộ 15
I.2.4 Chế độ thuận nghịch của máy phát điện 20
I.3 Các sơ đồ kích từ của máy phát điện đồng bộ 20
I.3.1. Khái niệm chung 20
I.3.2. Phân loại và đặc điểm của các hệ thống kích từ 21
I.3.3. Một số sơ đồ kích từ của máy phát đồng bộ tự kích 26
I.3.4. Điều kiện tự kích của máy phát điện đồng bộ 28
CHƯƠNG II 29
CáC PHƯƠNG PHáP ổn định điện áp máy phát điện
II.1. Điều chỉnh bằng điện trở than 29
II.2 Điều khiển nguồn chỉnh lưu 30
CHƯƠNG III 32
chỌN PHƯƠNG ÁN
III.1. Chỉnh lưu một nữa chu kì 32
III.2. Chỉnh lưu cầu một pha 32
III.3. Chỉnh lưu tia ba pha 33
III.4. Chỉnh lưu tia sáu pha 34
III.5. Chỉnh lưu cầu ba pha 35
III.5.1 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng 35
III.5.2. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 37
CHƯƠNG iv 40
THIếT Kế MạCH Động lực
IV.1. Tính chọn van động lực 41
IV.1.1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng 42
IV.1.2. Xác định điện áp ngược trên van 42
IV.1.3. Dòng điện làm việc của van 42
IV.2. Tính toán máy biến áp 43
IV.2.1. Điện áp hỉnh lưu không tải 43
IV.2.2. Công suất tối đa của tải 44
IV.2.3. Công suất biến áp nguồn cấp 44
IV.2.4. Tính toán sơ bộ mạch từ 44
IV.2.5. Điện áp các cuộn dây 44
IV.2.6. Dòng điện các cuộn dây 45
IV.2.7. Số vòng dây mỗi cuộn 45
IV.2.8. Tiết diện dây quấn 45
IV.2.9. Các kích thước mạch từ 46
IV.2.10. Kết cấu dây quấn 47
IV.2.11. Khối lượng sắt sử dụng 49
IV.2.12. Khối lượng đồng sử dụng 49
IV.2.13. Lượng sụt áp bên trong máy biến áp 50
IV.2.14. Xác định góc mở để Ud = UKTđm = 150 ( V) 52
IV.2.15. Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp 52
IV.2.16. Điện áp ngắn mạch tác dụng phần trăm 52
IV.2.17. Điện áp ngắn mạch phản kháng phần trăm 52
IV.2.18. Điện áp ngắn mạch phần trăm 52
IV.2.19. Dòng điện ngắn mạch xác lập dây thứ cấp 52
IV.2.20. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại của dây thứ cấp 52
IV.3. Tính chọn điện trở phụ 53
IV.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ cho mạch động lực 53
IV.4.1. Sơ đồ mạch động lực khi có thiết bị bảo vệ 53
IV.4.2. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn 54
IV.4.3. Bảo vệ quá dòng cho van 56
IV.4.4. Bảo vệ quá điện áp cho van 57
CHƯƠNG V 59
Thiết kế mạch điều khiển
V.1. Thiết kế mạch điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng 59
V.1.1. Nguyên lý điều khiển 59
V.1.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 60
V.2. Chọn các khâu đồng pha trong mạch điều khiển 60
V.2.1. Chọn khâu đồng pha 60
V.2.2. Chọn khâu so sánh 61
V.2.3. Chọn khâu khuếch đại tạo xung 62
V.2.4. Chọn khâu phản hồi 64
V.3. Hoạt động của mạch điều khiển 65
V.4. Tính toán thông số mạch điều khiển 70
V.4.1. Tính biến áp xung 70
V.4.2. Tính tầng khuếch đại cuối cùng 72
V.4.3. Chọn khuếch đại thuật toán 74
V.4.4. Tính chọn khâu so sánh 74
V.4.5. Chọn khâu đồng pha 74
V.4.6. tính điện áp điều khiển lúc làm việc định mức 76
V.4.7. Tính khâu phản hồi áp và dòng 76
V.4.8. Tạo nguồn nuôI IC, nguồn nuôi biến áp xung, biến áp đồng pha 82
V.5. Kết luận: 84