ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế bộ CHỈNH lưu HÌNH TIA BA PHA để điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỜ ÁN ĐIÊN

TƯ CƠNG
ŚT
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA
BA PHA ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ
ĐỘC LẬP
GVHD
SVTH
LHP
MSV

Đà Nẵng, tháng 06 năm 2022


TIEU LUAN MOI download :


Trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật
Khoa Điện – Điện tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---o0o---

NHIỆM VỤ ĐỒỒ̀ ÁÁ́N MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤÁ́T
Họ và tên sinh viên: Ha Tiến Đat
Lớp: 19TDH2
GVHD: Võ Khánh Thoại
1.Tên đề tài:
Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích
từ độc lập.
2. Các số liệu ban đầu:
1. Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha 220/380V
2. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Pđm= ......
0,54… kgm2
3. Hệ số dự trữ điện áp:
Hệ số dự trữ dòng điện:
3. Nội dung
Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương
pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay
đổi điện áp phần ứng
Chương 2: Lý thuyếế́t về chỉnh lưu tia ba pha
Chương 3: Thiếế́t kếế́ và tính chọn các phần tử mạch động lực
Chương 4: Thiếế́t kếế́ và tính chọn các phần tử mạch điều khiển
Chương 5: Mạch bảo vệ và kếế́t luận
Chương 6: Mô phỏng mạch trên Matlab/Simulink
4. Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều

khiển và bảo vệ
5. Tài liệu tham khảo:
Các tài liệu môn học
Kiểm tra tiến độ đồ án
(Giáo viên HD ký mỗi lần SV đếế́n

gặp thông qua đồ án)

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng một vai trị rất quan trọng trong q
trình cơng nghiệp hoá đất nước. Sử dụng ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ
thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ
dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất.
Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử cơng suất đem lại hiệu suất cao.
Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thường
như: khuếế́ch đại từ, máy phát - động cơ... Và để đáp ứng được nhu cầu ngày càng khắc
khe của nền cơng nghiệp thì điện tử công suất luôn phải nghiên cứu, phát triển để ra
giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt trong cuộc cách mạng cơng nghệ 4.0 thì tự động hóa
trong cơng nghiệp có vai trị hếế́t sức quan trọng.
Do đó các nhà máy, phân xưởng cần phải có các thiếế́t bị tự động địi hỏi sự bền
bỉ, độ an tồn, chính xác cao. Đó là nhiệm vụ của điện tử cơng suất cần phải giải
quyếế́t. Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn được coi
là một loại máy điện rất quan trọng. Mặc dù động cơ điện xoay chiều có tính ưu việt
hơn như cấu tạo giản đơn, cơng suất lớn… Nhưng khơng thể hồn toàn thay thếế́ được
động cơ điện một chiều.
Đặc biệt là trong các thiếế́t bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi
rộng như máy cán thép, máy cơng cụ lớn đầu máy điện. Vì vậy việc điều khiển động
cơ điện một chiều một cách ổn định, chính xác là một trong những nhiệm vụ của điện
tử công suất. Ở đồ án này, em xin trình bày một trong những phương pháp điều khiển

động cơ điện một chiều. Đó là “Thiêt kê bơ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ
động cơ điện một chiều kích từ độc lập”

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

LỜỒ̀I CẢM ƠN
Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho mình những kiếế́n thức về điện
tử cơng suất là một điều cần thiếế́t. Đồ án môn học điện tử công suất là một công cụ
hữu hiệu để em bổ sung, mở rộng và tổng kếế́t kiếế́n thức căn bản về điện công suất.
Qua đồ án môn học Điện tử công suất với đề tài: "Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba
pha điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập", đã giúp em hiểu rõ hơn về:
động cơ điện một chiều, Thyristor, bộ chỉnh lưu hình tia ba pha, các khâu điều khiển,
vi mạch TCA780, mạch bảo vệ,…cũng như cách tính tốn các thơng số của các linh
kiện trong mạch.
Với sự hướng dẫn của thầy: “ThS.Võõ̃ Khánh Thoạạ̣i” em đã tiếế́n hành nghiên cứu
và thiếế́t kếế́ đề tài. Măc du vây, trong quá trình thực hiện đơ an chắc chắn khơng tránh
khỏi những thiếế́u sót. Nếế́u có sai sót kính mong thầy và các bạn góp ý để em hồn
thiện hơn và có cơ hội bổ sung vào vốn kiếế́n thức của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!!!

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

LỜỒ̀I CAM ĐOAN
Đề tài này là do sinh viên tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài
liệu và khơng sao chép tài liệu hay cơng trình đã có trước đó. Nếế́u có bất kỳ sự
lận nào tơi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình.
Sinh viên thực hiện

Hà Tiến Đạt

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

MUC LUC

LƠI MƠ ĐẦU............................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................... 2
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... 3
MỤC LỤC..................................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................................... 10

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC
LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦẦ̀N
ỨNG............................................................................................................................ 12
1.1. Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập
...................................................
1.2. Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều
...............................................................
1.3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ
.................................................................
1.3.1. Điều chỉnh R phần ứng bằng cách mắc điện trở phụ Rf
..............................................
1.3.2. Thay đổi điện áp phần ứng
.........................................................................................
1.3.3. Thay đổi từ thông
.......................................................................................................
1.4. Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng ..........................................
CHƯƠNG 2. LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU......................................................................................................................... 26
2.1. Tổng quan về chỉnh lưu tia ba pha
.................................................................................
2.2. Chỉnh lưu không điều khiển
...........................................................................................
2.2.1. Sơ đồ và dạng sóng
.....................................................................................................
2.2.2. Ngun ly hoat đơng
...................................................................................................
2.2.3. Thơng số
.....................................................................................................................
2.3. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

................................................................................
2.3.1. Sơ đồ và dạng sóng
.....................................................................................................


2.3.2. Hoạt động của sơ đồ khi tải thuần trở
.........................................................................
2.3.3. Thông số
.....................................................................................................................
2.4. Hoạt động của tải điện cảm
............................................................................................
2.4.1. Giới thiệu
....................................................................................................................
2.4.2. Thơng số
.....................................................................................................................
2.5. Chỉnh lưu có điều khiển khi có diode xả năng lượng.....................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

4

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦẦ̀N TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC...32
3.1. Sơ đồ mạch động lực
.....................................................................................................

3.2. Nguyên ly hoat đơng
......................................................................................................
3.3. Tính chọn thyristor
........................................................................................................
3.4. Tính tốn máy biếế́n áp chỉnh lưu
...................................................................................
3.4.1. Tính cơng suất biểu kiếế́n của máy biếế́n áp
..................................................................
3.4.2. Điện áp pha sơ cấp của máy biếế́n áp ...........................................................................
3.4.3. Điện áp pha thứ cấp của máy biếế́n áp
.........................................................................
3.4.4. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biếế́n áp
.............................................................
3.4.5. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biếế́n áp
.............................................................
3.5. Tính sơ bộ mạch từ
........................................................................................................
3.5.1. Tiếế́t diện sơ bộ trụ
.......................................................................................................
3.5.2. Đương kinh tru...........................................................................................................
3.5.3. Chọn loại thép .............................................................................................................
3.5.4. Chọn tỷ số
...................................................................................................................
3.6. Tính tốn dây quấn
........................................................................................................
3.6.1. Số vịng dây mỗi pha sơ cấp máy biếế́n áp
...................................................................
3.6.2. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biếế́n áp
.................................................................
3.6.3. Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biếế́n áp

........................................................
3.6.4. Tiếế́t diện dây dẫn sơ cấp máy biếế́n áp
.........................................................................
3.6.5. Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn sơ cấp
..............................................................
3.6.6. Tiếế́t diện dây dẫn thứ cấp máy biếế́n áp.......................................................................


3.6.7. Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn sơ cấp
..............................................................
3.7. Kết câu dây dân sơ câp ..................................................................................................
3.7.1. Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp
................................................
3.7.2. Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp
...............................................................................
3.7.3. Chọn số lớp
.................................................................................................................
3.7.4. Chiều cao thực tếế́ của cuộn sơ cấp
..............................................................................
3.7.5. Chọn ống cuốn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày
.........................................
3.7.6. Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp
......................................................................
3.7.7. Đường kính trong của ống cách điện
..........................................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

5

TIEU LUAN MOI download :

ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

3.7.8. Đường kính trong của cuộn dây sơ cấp
.......................................................................
3.7.9. Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp
...............................................................
3.7.10. Bề dày cuộn sơ cấp
...................................................................................................
3.7.11. Đường kính ngồi của cuộn sơ cấp ...........................................................................
3.7.12. Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp
...................................................................
3.7.13. Chiều dài dây quấn sơ cấp
........................................................................................
3.7.14. Chọn bề dày cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp
..........................................................
3.8. Kếế́t cấu dây dẫn thứ cấp .................................................................................................
3.8.1. Chiều cao thực tếế́ của cuộn thứ cấp ............................................................................
3.8.2. Tính sơ bộ số vịng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp
...............................................
3.8.3. Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn thứ cấp
..............................................................................
3.8.4. Chọn số lớp dây quấn thứ cấp
.....................................................................................
3.8.5. Chiều cao thực tếế́ của cuộn thứ cấp ............................................................................
3.8.6. Đường kính trong của cuộn dây thứ cấp chọn a12 = 1,0 (cm)
......................................

3.8.7. Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp
.............................................
3.8.8. Bề dày cuộn thứ cấp n12 = 6 (lớp)
..............................................................................
3.8.9. Đường kính ngồi của cuộn dây thứ cấp
.....................................................................
3.8.10. Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp
..................................................................
3.8.11. Chiều dài dây quấn thứ cấp.......................................................................................
3.8.12. Đường kính trung bình các cuộn dây
........................................................................
3.8.13. Chọn khoảng cách giữa hai cuộn thứ cấp
.................................................................
3.9. Tính kích thước mạch từ
................................................................................................


3.9.1. Với đường kính trụ d = 9 cm, ta có số bậc là 5 trong nửa tiếế́t diện trụ
........................
3.9.2. Toàn bộ tiếế́t diện bậc thang của trụ
.............................................................................
3.9.3. Tiếế́t diện hiệu quả của trụ
...........................................................................................
3.9.4. Tổng chiều dày các bậc thang của trụ
.........................................................................
3.9.5. Số lá thép dùng trong các bậc
.....................................................................................
3.9.6. Tiếế́t diện hiệu quả của gông (khq = 0,95)
.....................................................................
3.9.7. Số lá thép dùng trong một gông

..................................................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

6

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

3.9.8. Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ
......................................................................
3.9.9. Mật độ tự cảm trong gơng
...........................................................................................
3.9.10. Chiều rộng cửa sổ
.....................................................................................................
3.9.11. Tính khoảng cách giữa 2 tâm trục
.............................................................................
3.9.12. Chiều rộng mạch từ ..................................................................................................
3.9.13. Chiều cao của mạch từ
..............................................................................................
3.10. Tính khối lượng sắt và đồng
........................................................................................
3.10.1. Thể tích của trụ
.........................................................................................................
3.10.2. Thể tích của gơng
.....................................................................................................
3.10.3. Khối lượng của trụ

....................................................................................................
3.10.4. Khối lượng của gông................................................................................................
3.10.5. Khối lượng của sắt
....................................................................................................
3.10.6. Thể tích đồng ............................................................................................................
3.10.7. Khối lượng của đồng................................................................................................
3.11. Tính các thơng số máy biếế́n áp
....................................................................................
3.11.1. Điện trở cuộn sơ cấp của máy biếế́n áp ở 75ºC
..........................................................
3.11.2. Điện trở cuộn thứ cấp của máy biếế́n áp ở 75ºC
.........................................................
3.11.3. Điện trở của máy biếế́n áp qui đổi về thứ cấp
.............................................................
3.11.4. Sụt áp trên điện trở máy biếế́n áp
...............................................................................
3.11.5. Điện kháng máy biếế́n áp quy đổi về thứ cấp
.............................................................
3.11.6. Điện cảm máy biếế́n áp qui đổi về thứ cấp
.................................................................


3.11.7. Sụt áp trên điện kháng máy biếế́n áp
..........................................................................
3.11.8. Sụt áp trên máy biếế́n áp
............................................................................................
3.11.9. Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin = 10ºC
......................................................
3.11.10. Tổng trở ngắn mạch quy qui đổi về thứ cấp............................................................
3.11.11. Tổn hao ngắn mạch trong máy biếế́n áp...................................................................

3.11.12. Tổn hao có tải có kể đếế́n 15% tổn hao phụ
.............................................................
3.11.13. Điện áp ngắn mạch tác dụng
...................................................................................
3.11.14. Điện áp ngắn mạch phản kháng
..............................................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

7

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

3.11.15. Điện áp ngắn mạch phần trăm
................................................................................
3.11.16. Dòng điện ngắn mạch xác lập
.................................................................................
3.11.17. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại....................................................................
3.11.18. Kiểm tra máy biếế́n áp thiếế́t kếế́ có đủ điện kháng để hạn chếế́ tốc độ biếế́n thiên
của dòng điện chuyển mạch ..................................................................................................
3.11.19. Hiệu suất thiếế́t bị chỉnh lưu
.....................................................................................
3.12. Thiếế́t kếế́ cuộn kháng lọc
...............................................................................................
3.12.1. Xác định góc mở cực tiểu và cực đại
........................................................................

3.12.2. Xác định các thành phần sóng hài
.............................................................................
3.12.3. Xác định điện cảm cuộn kháng lọc ...........................................................................
3.12.4. Thiếế́t kếế́ kếế́t cấu cuộn kháng lọc
...............................................................................
CHƯƠNG 4. TÍNH TỐN CÁC THƠNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN..............50
4.1. Xác định yêu cầu cơ bản
................................................................................................
4.1.1. Nguyên tắc điều khiển................................................................................................
4.1.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos
....................................................................
4.2. Lựa chọn và thiếế́t kếế́ mạch điều khiển ...........................................................................
4.2.1. Vi mạch TCA 780.......................................................................................................
4.2.2. Khâu khuếế́ch đại xung................................................................................................
4.3. Phân tích hoạt động của mạch điều khiển
......................................................................
4.4. Tính chọn các thơng số của các phần tử mạch điều khiển
.............................................
4.4.1. Tính chọn các phần tử trong khâu khuếế́ch đại xung
....................................................
4.4.2. Chọn các phần tử bên ngồi TCA 780........................................................................
4.4.3. Tính tốn máy biếế́n áp đồng pha
.................................................................................
4.4.4. Tính chọn biếế́n áp xung
..............................................................................................


4.4.5. Sơ đồ cả hệ thống hoàn chỉnh
.....................................................................................
CHƯƠNG 5. MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN........................................................ 65

5.1. Tính chọn các thiếế́t bị bảo vệ mạch động lực
.................................................................
5.1.1. Giới thiệu
....................................................................................................................
5.1.2. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn
...................................................................
5.1.3. Bảo vệ quá dòng điện cho van
....................................................................................
5.1.4. Bảo vệ quá điện áp cho van
........................................................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

8

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

5.1. Sơ đồ mạch động lực có các thiếế́t bị bảo vệ
...................................................................
5.2. Kếế́t luận
.........................................................................................................................
CHƯƠNG 6. MƠ PHỎNG MẠCH TRÊN MATLAB/SIMULINK............................70
6.1. Mơ phỏng bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng THYRISTOR
...................................................
6.2. Mô phỏng động cơ DC ..................................................................................................
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................................... 75

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT


TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

DANH MUC HINH ẢNH
Hinh 1.1. Cấu tạo của động cơ điện một chiều............................................................
Hinh 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều.............................
Hinh 1.3. Sơ đô nôi dây cua đông cơ kich tư đôc lâp...................................................
Hinh 1.4. Sơ đô nôi dây đông cơ kich tư song song.....................................................
Hinh 1.5. Đường đặc tính.............................................................................................
Hinh 1.6. Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng............................
Hinh 1.7. Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập
bằng thay đổi điện áp mạch phần ứng..........................................................................
Hinh 1.8. Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ
thơng............................................................................................................................
Hinh 1.9. Sơ đồ khối và sơ đồ thay thếế́ ở chếế́ độ xác lập dùng bộ biếế́n đổi điều khiển
điện áp phần ứng..........................................................................................................
Hinh 1.10. Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp........................................
Hinh 1.11. Đặc tính cơ quá trình thay đổi điện áp........................................................
Hinh 2.1. Dang song ngo ra 26
Hinh 2.2. Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha.............................................................................
Hinh 2.3. Dạng sóng....................................................................................................
Hinh 2.4. Sơ dồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển.....................................................

Hinh 2.5. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải thuần trở...........................................
Hinh 2.6. Sơ đồ động lực chỉnh lưu tia ba pha điều khiển...........................................
Hinh 2.7. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải điện cảm...........................................
Hinh 2.8. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển khi có diode xả năng lượng...................
Hinh 3.1. Mạch động lực có các thiếế́t bị bảo vệ 32
Hinh 3.2. Bố trí cuộn dây biếế́n áp................................................................................
Hinh 3.3. Sơ đồ chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ.......................................................................
Hinh 3.4. Kếế́t cấu cuộn từ mạch kháng........................................................................
Hinh 3.5. Sơ đồ kếế́t cấu máy biếế́n áp...........................................................................
Hinh 3.6. Kếế́t cấu mạch từ cuộn kháng........................................................................
Hinh 4.1. Xác định góc thơng tự nhiên và khoảng dẫn của Thyristor trong chỉnh
lưu ba pha 50
Hinh 4.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyếế́n tính..............................................
Hinh 4.3. Sơ đồ khối điều khiển thyristor....................................................................
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

Hinh 4.4. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss.................................................... 52
Hinh 4.5. Sơ đồ nguyên lý TCA780............................................................................ 53
Hinh 4.6. Sơ đồ vi mạch TCA 780............................................................................... 53
Hinh 4.7. Ký hiệu chân TCA780................................................................................. 54
Hinh 4.8. Vi mạch TCA780......................................................................................... 55
Hinh 4.9. Sơ đồ 1 pha của khâu khuếế́ch đại xung........................................................ 55
Hinh 4.10. Sơ đồ 1 pha điều khiển Thyristor............................................................... 57

Hinh 4.11. Giản đồ đường cong mạch điều khiển........................................................ 57
Hinh 4.12. Đặc tính điều chỉnh Ud = f ( )................................................................... 64
Hình 5.1. Hình dáng và kích thước giới hạn cánh tỏa nhiệt một van bán dẫn 66
Hình 5.2. Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch........................................... 67
Hình 5.3. Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới................................................................. 68
Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý mạch động lực................................................................... 68
Hình 6.1. Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink 70
Hình 6.2. Dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink...............................71
Hình 6.3. Mơ hình đọng cua đọng co mọt chiêu kích tư đọc lạp vơi tư thơng kích tư
khơng đơi..................................................................................................................... 72
Hình 6.4. Chương trình mfile trên Matlab................................................................... 72
Hình 6.5. Chạy chương trình ta được kếế́t quả của mfile.............................................. 73
Hình 6.6. Mơ hình động cơ DC trên Simulink............................................................. 73
Hình 6.7. Mơ hình của đọng co mọt chiêu kích tư đọc lạp trên Simulink....................74
Hình 6.8. Kếế́t quả dạng sóng....................................................................................... 74

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ
ĐỘC LẬP - CÁÁ́C PHƯƠNG PHÁÁ́P ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ PHƯƠNG PHÁÁ́P ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁÁ́CH THAY
ĐỔI ĐIỆN ÁÁ́P PHẦỒ̀N ỨNG
1.1. Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập
 Giới thiệu động cơ điện 1 chiều

Khai niêm
+ Là loại máy điện quay sử dụng điện một chiều. Động cơ điện một chiều là thiếế́t
-

bị biếế́n đổi điện năng thành cơ năng. Máy điện một chiều làm việc ở chếế́ độ động cơ
khi E < U, lúc đó dịng điện Iư ngược chiều với E.
+ Động cơ 1 chiều được dùng phổ biếế́n trong công nghiệp, trong ngành giao

thông vận tải và những nơi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi
rộng. Trong phân tích các hệ thống truyền động, thường biếế́t trước đặc tính cơ Mc(ω)
của máy sản xuất. Đạt được trạng thái làm việc với những thơng số u cầu tốc độ, mơ
men, dịng điện động cơ,…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơ
tương ứng. Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức
và được sử dụng như loạt số liệu cho trước.
+ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viếế́t theo dạng thuận M =

f(ω) hay dạng ngược ω = f(M).
+ Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biếế́n trong công nghiệp, giao thơng

vận tải và nói chung trong các thiếế́t bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong một
phạm vi rộng. Máy điện một chiều có thể làm việc cả hai chếế́ độ máy phát và động cơ.
Khi máy làm việc ở chếế́ độ máy phát công suất đầu vào là cơng suất cơ cịn cơng suất
đầu ra là cơng suất điện. Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbine
gas, động cơ điesel hoặc là động cơ điện. Khi máy điện một chiều làm việc ở chếế́ độ
động cơ, công suất đầu vào là công suất điện cịn cơng suất đầu ra là cơng suất cơ. Cả
hai chếế́ độ làm việc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và có
dịng điện chạy qua.
- Mơmen điện từ tính theo cơng thức:
M = kMΦIư

-

Phương trình cân bằng điện áp của động cơ:
U = Eư + Rư*Iư

SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
-

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

SĐĐ phần ứng động cơ điện một chiều tính theo cơng thức:
Eư = kEΦn = kMΦω

1.2. Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều
 Cấu tạạ̣o
-

Phân tĩnh Stato là một phần đứng yên của máy.

Phần tĩĩ̃nh gồm các bộ phận tĩĩ̃nh sau:
+ Cực từ chính:
Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ
lồng ngồi lõi sắt cực từ. Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép
cácbon dày 0,5 đếế́n 1mm ép lại và tán chặt. Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thép
khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulơng. Dây quấn kích từ được quấn

bằng dây đồng cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối
và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các
cực từ này được nối nối tiếế́p với nhau.
+ Cực từ phụ:
Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi
thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dây
quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờ
những bulông.
+ Gông từ:
Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong
máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn
thường dùng thép đúc. Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
+ Các bộ phận khác gôm co:
+ Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây
quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện. Trong máy điện nhỏ và vừa, nắp
máy cịn có tác dụng làm giá đở ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằng
gang.
+ Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngồi.
+ Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lị xo tì
chặt lên cổ góp.
+ Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá.
+ Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chổ.
Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại.
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

Phần quay rotor:
Phần quay gồm có những bộ phận sau:
+ Lõi sắt phần ứng:
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỷ thuật điện
(thép hợp kim silic) dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm
hao tổn do dòng điện xốy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép
lại thì đặt dây quấn vào.
+ Dây quấn phần ứng:
Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dịng điện chạy qua. Dây
quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ
(công suất dưới vài kW) thường dùng dây có tiếế́t diện trịn. Trong máy điện vừa và
lớn, thường dùng dây tiếế́t diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với
rảnh của lõi thép.
+ Cổ góp: la (cịn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòng
điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Các bộ phận khác:
+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy.
+ Trục máy: Trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp cánh quạt và ổ bi.
+ Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt.
-

Hinh 1.1. Cấu tạạ̣o của động cơ điện một chiều
Ngun ly hoat đơng
+ Khi ta cho dịng điện một chiều đi vào chổi than thì do dịng điện chỉ đi vào
-

thanh dẫn dưới cực N và đi ra các thanh dẫn dưới cực S nên dưới tác dụng của từ
trường sẽ sinh ra 1 moment có chiều khơng đổi làm quay máy. Chiều của lực điện từ

được xác định theo qui tắc bàn tay trái.
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

+ Bộ phận chỉnh lưu (chổi than cổ góp) sẽ đảo chiều dòng điện sau nửa vòng

quay. Kếế́t quả là phần bên trái của cuộn dây thì dịng điện ln đi ra phía sau phần bên
phải cuộn dây thì dịng điện ln đi ra phía trước nên moment lực tạo ra luôn hướng về
một chiều quay.

Hinh 1.2. Sơ đồ nguyên lý hoạạ̣t động của Động cơ điện một chiều
+ Khi động cơ làm việc, các dây dẫn phần ứng chuyển động trong từ trường của

phần cảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra dòng cảm ứng
ngược chiều với dịng điện đưa vào phần ứng. Vì thếế́ sức điện động cảm ứng này còn
gọi là sức phản điện.
+ Dòng điện trong cuộn dây phần ứng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởng
đếế́n từ trường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản ứng phần ứng.
Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữa chổi than
và cổ góp cũng như các lá thép trong cổ góp. Cực từ phụ đặt xen giữa các cực từ chính
dùng để hạn chếế́ phản ứng phần ứng. Cuộn dây cực từ phụ mắc nối tiếế́p với cuộn dây
phần ứng.
+ Ở động cơ cơng suất trung bình và lớn, người ta cịn dùng biện pháp tăng khe
hở khơng khí giữa stato và roto và đặt thêm các rãnh ở cực từ chính một cuộn dây gọi

là cuộn bù. Cuộn bù cũng mắc nối tiếế́p với cuộn dây phần ứng.
+ Động cơ điện một chiều có 2 cực từ chính (hình 1.2) gọi là có 1 cặp cực (p =
1). Hình 1.2a là động cơ có 2 cặp cực (p = 2).
 Các trị số định mức

Chếế́ độ làm việc định mức của máy điện một chiều là chếế́ độ làm việc trong
những điều kiện mà xưởng chếế́ tạo đã quy định. Chếế́ độ đó đươc đặc trưng bằng những
đại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức. Trên nhãn máy
thường ghi những đại lượng sau:
Công suất định mức: Pđm (KW hay W);
Điện áp định mức: Uđm (V);
Dòng điện định mức: Iđm (A);
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :


ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

GVHD: ThS. VÕ KHÁNH THOẠI

Tốc độ định mức: nđm (vg/ph).
Ngồi ra cịn ghi kiểu máy, phương pháp kích từ, dịng điện kích từ và các số liệu
về điều kiện sử dụng.
 Đặc điêm
Ở động cơ điện một chiều kích từ độc lập, cuộn kích từ Khởi động từ được cấp

điện từ một nguồn điện tách biệt với nguồn điện cấp cho cuộn ứng. Ở động cơ điện
một chiều kích từ song song thì cuộn kích từ và cuộn ứng được cấp điện bởi cùng một
nguồn. Trường hợp này mà nguồn điện có cơng suất lớn hơn nhiều so với cơng suất cơ

thì tính chất động cơ sẽ tương tự động cơ kích từ độc lập.
Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dịng điện kích từ và từ thơng động cơ
khơng phụ thuộc dòng điện phần cứng. Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập với
nguồn điện mạch kích từ UKT riêng biệt so với nguồn điện mạch phần cứng Uư.
Khi nguồn điện một chiều có cơng suất vơ cùng lớn, điện trở trong nguồn coi
như bằng khơng thì điện áp nguồn sẽ là khơng đổi, khơng phụ thuộc dịng điện chạy
trong phần ứng động cơ. Khi đó, động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ
độc lập. Vì vậy, ở đây ta coi hai loại động cơ này như nhau.

Hinh 1.3. Sơ đô nôi dây cua đông cơ kich
tư đôc lâp

Hinh 1.4. Sơ đô nôi dây đơng cơ kich tư
song song

 Phương trình đặạ̣c tính.
-

Phương trình cân bằng điện áp.
Uư =Eư +(Rư +Rf).(Iư )

Trong đó:

Uư – Điện áp phần ứng (V).
Rư = rư + rcf + rcb + rct – Điện trở phần ứng động cơ (Ω).

Bao gồm:
rư : Điện trở cuộn dây phần ứng;
SVTH: HÀ TIẾN ĐẠT

TIEU LUAN MOI download :