Đề tài " Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 pha điều kiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập " Chương 4 ppt

TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Chương IV
TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN
4.1.1. Sơ đồ nguyên lý:
ĐIỆN ÁP TỰA

ĐP
T

Uc

KĐ XUNG

SS

Hình 4-1: Sơ đồ khối điều khiển thyristor.
4.2. Nguyên tắc điều khiển:
Trong thực tế người ta thường dùng hai nguyên tắc điều khiển sau: “
Thẳng đứng tuyến tính và thẳng đứng arccos ” , để thực hiện vị trí xung
trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt trên thyristor .
4.2.1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính:
Theo nguyên tắc này người ta thường dùng hai điện áp:
- Điện áp đồng bộ ( Us ) , đồng bộ với điện áp đặt trên anôt – catôt
của thyristor , thường đặt vào đầu đảo của khâu so sánh .
- Điện áp điều khiển ( Ucm ) , là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh
được biên độ . Thường đặt vào đầu không đảo của khâu so sánh.
Do vậy hiệu điện thế đầu vào của khâu so sánh là:
Ud = Ucm – Us ;
Khi Us = Ucm thì khâu so sánh lật trạng thái, ta nhận được sường
xuống của điện áp đầu ra của khâu so sánh . Sườn xuống này thông qua

đa hài một trạng thái bền ổn định tạo ra xung điều khiển.
Us
Ucm
Us

-Usm
Ucm
ωt

α

π
α

2π

Hình 4-2 : Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính :
Như vậy bằng cách làm biến đổi Ucm , ta có thể điều chỉnh được thời
điểm xuất hiện xung ra , tức là điều chỉnh góc α .
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Giữa α và Ucm có quan hệ sau :
U

cm
α = π .U
; Người ta lấy Ucmmax = Usmax ;
s max
4.2.2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos :
Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp :
- Điện áp đồng bộ Us , vượt trước UAK = Um Sinωt của thyristor một

góc

π
2

Us = Um Cosωt .
- Điện áp điều khiển Ucm là điện áp một chiều , có thể điều chỉnh
được biên độ theo hai chiều dương và âm .
Nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng khơng đảo của khâu so
sánh thì :
Khi Us = Ucm , ta sẽ nhận được một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu
so sánh khi khâu này lật trạng thái .
Um Cosα = Ucm ;
(31)
U cm

Do đó α = arccos( U ) ;
m
(3-2)
Khi Ucm = Um thì α = 0 ;
Khi Ucm = 0 thì α =

π
;
2

Khi Ucm = - Um thì α = π ;
Us
UAK
Um

UAK
Ucm

0

π

Us
ωt

2π
α
Hình 4-3 : Nguyên tắcmđiều khiển thẳng đứng arcoss
-U

Như vậy , khi điều chỉnh Ucm từ trị Ucm = +Um , đến trị Ucm = -Um ta
có thể điều chỉnh được góc α từ 0 đến α .
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arcos” được sử dụng trong các thiết bị
chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao .
4.3. Các khâu cơ bản của mạch điều khiển :
4.3.1. Khâu đồng pha :

Sơ đồ ở hình 4–4a là sơ đồ đơn giản , dể thực hiện với số linh kiện ít
nhưng chất lượng điện áp tựa không tốt . Độ dài của phần biến thiên tuyến
tính của điện áp tựa khơng phủ hết 1800 . Do đó , góc mở van lớn nhất bị
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

giới hạn . Hay nói cách khác , nếu theo sơ đồ này điện áp tải không điều
khiển được từ 0 tới cực đại mà từ một trị số khác đến trị số cực đại .
Để khắc phục nhược điểm trên về dãi điều chỉnh của sơ đồ ở hình 4–
4a người ta sử dụng sơ đồ tạo điện áp tựa bằng sơ đồ trên hình 4-4b . Theo
sơ đồ này , điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ
điện áp . Do vậy khi cần điều khiển điện áp từ không tới cực đại là hồn
tồn có thể đáp ứng được .
Dưới đây ta gới thiệu một số khâu đồng pha cơ bản và ta chọn hình d;
-E

A
u1

D1

R2

R2

B D2

R1

-E

C

Tr

A R1

C
u1

ura

u2

C

D1

Hình -a

ura

Hình-b
+E

R1
uv

Ghép quang
D

R2
ura

C

Hình-c
R2
A
u1

R1

-12

_
A
+ 1

B

Tr
C

D1 A

P

-12
_
A
+2

+12

+12

C
Ura

Hình-d

Hình 4-4 : Một số khâu đồng pha điển hình .
Với sự ra đời của các linh kiện ghép quang , ta có thể sử dụng sơ đồ
tạo điện áp tựa bằng bộ ghép quang như hình 4-4c . Nguyên lý và chất
lượng của hai sơ đồ trên hình 4-4b và 4-4c tương đối giống nhau . Ưu
điểm của sơ đồ trên hình 4-4c ở chổ khơng cần biến áp đồng pha , do đó
có thể đơn giản hơn trong việc chế tạo và lắp đặt .
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Các sơ đồ trên đều có chung nhược điểm là việc mở , khoá các
tranzitor trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác , làm cho việc nạp
, xã tụ trong vùng điện áp lưới gần 0 không được như ý muốn .
Ngày nay các vi mạch được chế tạo ngày càng nhiều , chất lượng
ngày càng cao , kích thước ngày càng gọn , ứng dụng các vi mạch vào
thiết kế mạch đồng pha có thể cho ta chất lượng điện áp tựa tốt . Trên sơ
đồ 4-4d mô tả việc taọ điện áp tựa dùng khếch đại thuật tốn .

UA

UA
ωt
π

3π

2π

4π

UB
ωt

UC

α

Urc

ωt

α

Uđk

Hình 4-5 : Giản đồ của khâu đồng pha từ hình 4-4d là .
4.3.2. Khâu so sánh :
Một số sơ đồ khâu so sánh thường gặp như sau ta chọn hình 3-6b .
-E
R3

urc
tốn ;

R1

urc

R2
R

udk
u

1

_
A3
+

-12

rc

Ura

Hình 4-6 : Các khâu so sánh thường gặp .
R2
A+12
3
udk
a) R
Bằng tranzitor ; b) Bằng một cổng đảo của khếch đại thuật
1

Hình - b

c) R2 cổng khếch đại Ura tốn ;
Hai
thuật
Hình - c
Để xác định được thời điểm cần mở thyristor , cần so sánh hai tín
hiệu Udk và Urc, việc so sánh hai tín hiệu đó có thể được thực hiện bằng
tranzitor (Tr) như trên
udk

Hình - a
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG

Ura


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

hình 4-6a . Tại thời điểm Udk = Urc đầu vào Tr lật trạng thái khoá sang mở
( hay ngược lại từ mở sang khoá ) , làm cho điện áp ra cũng bị lật trạng
thái , tại đó ta đánh dấu được thời điểm cần mở thyristor .
Với mức độ mở bảo hoà của Tr phụ thuộc vào hiệu Udk ± Urc = Ub ,
hiệu này có một vùng điện áp nhỏ hàng vài mV , làm cho Tr khơng làm
việc ở chế độ đóng cắt như mong muốn , do đó nhiều khi làm thời điểm
mở thyristor bị lệch khá xa so với điểm cần mở tại Udk = Urc .
Khếch đại thuật tốn có hệ số khếch đại vô cùng lớn , chỉ cần một tín
hiệu rất nhỏ (cỡ µV) ở đầu vào , đầu ra đã có điện áp nguồn ni , nên
việc ứng dụng khếch đại thuộc toán làm khâu so sánh là hợp lý . Các sơ đồ
so sánh dùng khếch đại thuật tốn như hình 4-6b, c rất thường gặp trong
các sơ đồ hiện nay . Ưu điểm hơn hẳn của các sơ đồ này là có thể phát
UU
xung điều khiển chính xác tại Udk = rc rc .
U
Udk
0
+Vsat

θ

θ

-Vsat

Hình 4-7 : Sơ đồ so sánh hai tín hiệu khác dấu .
4.3.3. Khâu khếch đại :
Với nhiện vụ tạo xung phù hợp để mở thyristor tầng khếch đại cuối cùng
thường được thiết kế bằng tranzitor cơng suất , như hình 4-8a . Để có xung
dạng kim gửi tới thyristor ta dùng biến áp xung , để có khếch đại cơng suất
ta dùng Tr , điot D bảo vệ Tr và cuộn dây sơ cấp biến áp xung khi Tr khoá
đột ngột . Mặt dù với ưu điểm đơn giản , nhưng sơ đồ này không được
dùng rộng rãi , bởi lẽ hệ số khếch đại của Tranzitor loai này nhiều khi
không đủ lớn , để khếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang .
Tầng khếch đại cuối cùng bằng sơ đồ Darlington như hình 4-8b ,
Thường hay được dùng trong thực tế . Sơ đồ này hồn tồn có thể đáp ứng
được yêu cầu về khếch đại công suất , khi hệ số khếch đại được nhân lên
theo thông số của các Tranzitor .
Trong thực tế xung điều khiển chỉ cần có độ rộng bé ( cỡ khoảng 10
đến 200 µs ), mà thời gian mở thơng các Tranzitor công suất dài tối đa
một nửa chu kỳ cỡ 0,01s , làm cho công suất toả nhiệt dư của Tr quá lớn
và kích thước dây quấn sơ cấp biến áp dư lớn . Để giảm nhỏ công suất toả
nhiệt Tr và kích thước dây quấn sơ cấp máy biến áp xung , ta có thể thêm
tụ nối tầng như hình 4-8c . Theo sơ đồ này , Tr chỉ mở cho dịng điện chạy
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

qua trong khoảng thời gian nạp tụ , nên dòng điện hiệu dụng của chúng bé

hơn nhiều lần .
.
+E

+E
BAX

BAX

D

D

Tr

R

Tr1

R

uv

Tr

uv
a)

b)
+E

BAX
D
C

Tr1

R

uv

Tr

D
c)

Hình 4-8 : Sơ đồ các khâu khếch đại và phân phối xung :
a)Bằng tranzitor công suất , b) Bằng sơ đồ Darlington , c) Sơ đồ có tụ
nối tầng ;
4.3.4. Khâu tạo xung chùm :
Đối với sơ một đồ mạch , để giảm dịng cơng suất cho tầng khếch đại
và tăng số lượng cho xung kích mở , nhằm đảm bảo cho thyristor mở một
cách chắc chắn , người ta hay phát xung chùm cho các thyristor . Nguyên
tắc phát xung chùm là trước khi vào tầng khếch đại , ta đưa chèn thêm một
cổng AND ( & ) với tín hiệu vào nhận từ tầng so sánh và từ bộ phát xung
chùm như hình 4-9.
Từ so sánh
Từ chùm xung

AND

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

Tới khếch đại

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Hình 4-9 : Sơ đồ phối hợp tạo xung chùm .
Vi mạch 555 tạo xung đồng hồ ( hình 4-10 ) cho ta chất lượng xung
khá tốt và sơ đồ cũng đơn giản . Sơ đồ này thường hay gặp trong các mạch
tạo xung .
+U
8

R1

4

7

555

R2
C1

2
a)

R3
C

+12

_

R4

A1

A

+

-12
C

C2

1

R3

Uc

3 +Urc

A2

a)
R2

R2
R1

R1

c)

b)

Hình 4-10 : a ) :Sơ đồ tạo xung chùm dùng vi mạch 555 .
b ) Sơ đồ tạo xung chùm đa hài bằng khếch đại thuật
toán .
c ) Sơ đồ tạo xung chùm tạo bằng mạch khếch đại thuật
toán .
.
Ura

T1

Vsat

T2

kVsat
uc
0

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC
-kVsat
0’

t
SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG
Ura

T1

Vsat

T2

kVsat
uc
t

0

-kVsat

0’
-Vsat

Hình 4-11 : Đồ thị dạng sóng của khâu tạo xung chùm .

Trong thiết kế mạch điều khiển , thường hay sử dụng khếch đại thuật
toán . Do đó để đồng dạng về linh kiện , khâu tạo xung chùm cũng có thể
sử dụng khếch đại thuật tốn như các sơ đồ trên hình 4-11b,c . Tuy nhiên
ở đây sơ đồ dao động đa hài (hình 4-11b) có ưu điểm hơn về mức độ đơn
giản do đó được sử dụng khá rộng rãi trong các mạch tạo xung chữ nhật ,
ta chọn hình 4-11b .
4.4. Sơ đồ mạch điều khiển và nguyên lý hoạt động .
Từ các khâu đã giớ thiệu ở trên ta chọn được sơ đồ điều khiển một
kênh như hình 4-12 .
Hoạt động của mạch điều khiển ở hình 4-12 được giải thích như sau:
Điện áp vào tại điểm A (UA) có dạng hình sin , trùng pha với anôt của
thyristor , qua khếch đại thuật toán A1 cho ta chuổi xung chữ nhật đối
xứng UB . Phần điện áp dương của điện áp chữ nhật UB qua điơt D1 tới A2
tích phân thành điện áp tựa Urc . Phần áp âm của điện áp UB làm mở thông
Tranzitor Tr1 , kết quả là A2 bị ngắn mạch
( Với Urc = 0 ) trong vùng UB âm . Trên đầu ra của A2 ta có chuổi điện áp
răng cưa Urc gián đoạn .
Điện áp Urc được so sánh với điện áp điều khiển Udk tại đầu vào của
A3 . Tổng đại số Urc + Udk quyết định dấu điện áp đầu ra của khếch đại
thuật toán A3. Trong khoảng thời gian từ 0 → t1 với Udk > Urc , điện áp UD
âm . Trong khoảng t1 → t2 , điện áp Udk và Urc đổi ngược lại , làm cho UD
lật lên dương . Các khoảng thời gian tiếp theo giải thích điện áp UD tương
tự .
Mạch đa hài tạo xung chùm A4 cho ta chuổi xung tần số cao , với
điện áp UE trên hình 4-12 . Dao động đa hài có tần số hàng chục kHz , ở
đây chỉ mô tả định tính .
Hai tín hiệu UD và UE cùng được đưa tới khâu “AND ” hai cổng vào .
Khi đồng thời có cả hai tín hiệu dương UD , UE ( Trong các khoảng t1 →
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

t2 , t4 → t5 ) ta sẽ có xung UF làm mở thơng các Tranzitor, kết quả là ta
nhận được chuổi xung nhọn Xdk trên biến áp xung , để đưa tới mở thyristor
T.
Điện áp Ud sẽ suất hiện trên tải từ thời điểm có xung điều khiển đầu
tiên , tai các thời điểm t2 , t4 trong chuổi xung điều khiển , của mổi chu kỳ
điện áp nguồn cấp , cho tới cuối bán kỳ điện áp dương anơt .
Hiện nay đã có nhiều hãng chế tạo các vi xử lý chuyên dụng để điều
khiển các thyristor rất tiện lợi . Tuy nhiên những linh kiện loại này chưa
được phổ biến trên thị trường .

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

u1

A
MBA

R1

_
+

A
1

B

R2
D1

R
3

Tr1

_

2

C2

A
+

Udk

C2

rc

u
C

R8

7

A

R
R6

+

_

+

_

R4

A3
R5

E

D

AND

Hình 4-12 : Sơ đồ nguyên lý một kênh điều khiển

F

C3 R
9
D2

Tr2

D3

+E

BAX

Tr3

T
D4 R 1
0

D5

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

UA

UA
ωt
π

3π

2π

4π

UB
ωt
UC1

ωt
Udk1
α1

α1

Urc1

UD

ωt

UC2

ωt
Urc2

UE

Udk2

α2

α2
ωt

UF

ωt

Xdk

ωt
VT

VT

ωt
t1

t2

t3

t4

t5

t6

Hình 4-13 : Giản đồ các đường cong mạch điều khiển .
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

4.5.Tính tốn các thơng số mạch điều khiển :
Sơ đồ một kênh điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha được thiết kế theo sơ đồ
hình 3-13 . Tính toán mạch điều khiển thường được tiến hành từ tầng
khếch đại ngược trở lên .
Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở thyristor .
Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển :
+ Điện áp điều khiển thyristor :
Udk = 1,4 V ;
+ Dòng điện điều khiển thyristor :
Idk = 150 mA :
+ Thời gian mở thyristor :

tm = 180 µs ;
+ Độ rộng xung điều khiển :
tx = 360 µs ;
+ Tần số xung điều khiển :

fx =

1
1
=
= 1,389 KHz ;
2.t x 2.360.10−6

+ Độ mất đối xứng cho phép :
∆α = 40 ;
+ Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển : U = ± 12 V ;
+ Mức sụt biên độ xung :
Sx = 0,15 :
4.5.1. Tính biến áp xung :
- Chọn vật liệu làm lõi sắt ferit HM . Lõi có dạng hình xuyến làm việc
trên một phần của đặc tính từ hố có : ∆B = 0,3 T ; ∆H = 30 A/m , khơng
có khe hở khơng khí .
- Tỷ số biến áp xung : thường m = 2 ÷ 3 ta chọn m = 3 ;
- Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung U2 = Udk = 1,4 V ;
- Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung :
U1 = m . U2 = 3 . 1,4 = 4,2 V ;
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung :
I2 = Idk = 150 mA ;
- Dòng điện sơ cấp máy biến áp xung :
I1 =

I 2 150
=
= 50(mA) = 0, 05( A) ;
m
3

- Độ từ thẩm trung bình của lõi sắt :
∆B

0,3

µtb = µ .∆H = 1,25.10 −6.30 = 8.103 ;
0
Trong đó : µ0 = 1,25.10-6 H/m là độ từ thẩm của không khí .
- Thể tích của lõi thép cần có :

µ tb .µ 0 .t x .S x .U 1 .I 1
∆B 2
8.103.1, 25.10 −6.360.10 −6.0,15.4, 2.0, 05
= 1, 26−6 ( m3 ) = 1, 26 ( cm3 )
Thay số ta có : V =
2
0,3

V = Q.l =

;
Theo bảng tài liệu ĐIỀU KHIỂN SỐ MÁY ĐIỆN-LÊ VĂN DOANH. Ta
chọn mạch từ có thể tích V=1,4(cm3)

Ta có: V =0,645 cm3, a= 4,5mm;
b= 6mm; d= 12mm;
D =21mm;l= 5,2cm;
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Q= 0,27cm2=27mm2 ;
Hình 4 –14 Lỏi máy biến áp
xung
+ Số vòng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung:
Theo định luât cảm ứng điện tử:
U1 = W1.Q.
⇒ W1 =

dB
∆B
= W1.Q.
dt
tx

t x .U1
360.10−6.4, 2
=
= 187(vong )
Q.∆B 0, 27.0,3.10−6

+ Số vòng dây thứ cấp:
W2 =

W1 187
=
= 62(vong )
m
3

+ Tiết diện dây quấn thứ cấp:
S1 =

I1 50.10−3
=
= 0, 0083 mm 2
J1
6

(

)

Chọn mật độ dòng điện: J1 = 6 A / mm 2 .
+ đường kính dây quấn sơ cấp:
d1 =

4.S1
4.0, 0083
=

= 0,1(mm)
π
π

+ tiết diện dây quấ tứ cấp
S2 =

I 2 150.10−3
=
= 0, 0375(mm 2 )
J2
4

Chọn mật độ dòng điện: J 2 = 4 A / mm 2 .
+ Đường kính dây quấn thứ cấp:
d2 =

4.S 2
4.0, 0375
=
= 0, 2(mm)
π
π

+ Kiểm tra hệ số lấp đầy:
K ld =

S1.W 1 +S2 .W2 d12 .W 1 + d 2 2 .W 2 0,12.187 + 0, 22.62
=
=

= 0, 03
d
122

d2 
π + ÷
4 


Như vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết.
4.5.2. Tính tầng khếch đại cuối cùng :
Chọn Tranzitor công suất Tr3 loại 2SC9111 làm việc ở chế độ xung ,
có cá thơng số sau :
Tranzitor loại N-P-N , vật liệu bán dẫn là silic .
Điện áp giữa colectơ và bazơ khi hở mạch emitơ là : UCBO = 40 V ;
Điện áp giữa emitơ và bazơ khi hở mạch colectơ là : UEBO = 4 V;
Dịng điện lớn nhất ở colectơ có thể chịu đựng :
ICmax = 500
mA ;
Công suất tiêu tán ở colectơ :
PC = 1,7 W ;
Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp :
T1 = 1750C ;
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Dòng làm việc của colectơ :

IC3 = I1 = 50

Dòng làm việc của bazơ :

C3
IB3 = β = 50 = 1

mA ;
I

50

mA ;
Ta thấy rằng với loại thyristor đã chọn có cơng suất điều khiển khá bé
:
Udk = 1,4 (V), Idk = 150 mA = 0,15 A , nên dòng colectơ – bazơ của
tranzitor Tr3 khá bé , trong trường hợp này ta có thể khơng cần tranzitor Tr2
mà vẫn có cùng cơng suất điều khiển tranzitor .
Chọn nguồn cấp cho máy biến áp xung : E = +12 V . Với nguồn E =
12 V ta phải mắc thêm điện trở R10 nối tiếp với cực emitơ của Tr3 .
R10 =

E − U1 12 − 4, 2
=
= 156 Ω ;
I1
50.10−3

Tất cả các điôt trong mạch điều khiển dùng loại 1N4009 , có các
tham số :
- Dịng điện định mức :
Idm = 10 mA ;
- Điện áp ngược lớn nhất :
UN = 25 V ;
- Điện áp để cho điốt mở thông :
Um = 1 V ;
4.5.3. Chọn cổng AND :
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 12 cổng AND nên ta chọn hai IC
4081 họ CMOS . Mổi IC 4081 có 4 cổng AND . Các thơng số của cổng
AND là :
- Nguồn nuôi IC :
Vcc = 3 ÷ 9 V , ta chọn Vcc =
12 V ;
- Nhiệt độ làm việc :
tlv = - 400C ÷ 800C ;
- Điện áp ứng với mức logic “1” : 2 ÷ 4,5 V ;
- Dịng điện :
I < 1 mA ;
- Công suất tiêu thụ :
P = 2,5 nW/1 cổng ;
14
+Vcc 13

12

11

10

9

AND

1

AND

AND

8

AND

2

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

3

4

5

7

6

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Hình 4-15 : Sơ đồ chân của IC 4081 .
4.5.4. Chọn tụ C3 và R9 :
Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào bazơ của tranzitor Tr3
U

4,5

R9 ≥ I = 0,5.10−3 = 9 ( k Ω ) ;
r3

. Chon R9 thoả mãn điều kiện :
Ta chọn R9 = 9 kΩ ;

tx

Chọn C3.R9 = tx = 360 µs , suy ra C3 = R ;
9
C=

360.10−6
= 0, 04 ( µ F ) , chọn C3 = 0,04 µF .
9.103

4.5.5. Tính chọn bộ tạo xung chùm :
Mổi kênh điều khiển phải dùng bốn khếch đại thuật toán , do đó ta

chọn IC loại TL 084 do hãng Texas Intruments chế tạo các IC này có
khếch đại tốn .
Các thông số của TL 084 :
- Điện áp nguồn nuôi :
Vcc = ± 12 V ;
- Hiệu điện thế giữa hai đầu vào :
U = ± 30 V ;
- Nhiệt độ làm việc :
t = - 25 ÷ 850C ;
- Công suất tiêu thụ :
P = 680 mW = 0,68
W;
- Tổng trở đầu vào :
Rin = 106 MΩ ;
- Dòng điện đầu ra :
Ira = 30 pA ;
- Tốc độ biến thiên điện áp cho phép:
14

13

12

11

du
= 13 V/µs;
dt

10

9

_
+

1

6

7

_
+

_
+

8

_
+

2

3 4
5
Ucc

Hình 4-16 :Sơ đồ chân IC TL084 .

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG
1

Mạch tạo xung chùm có tần số f = 2.t = 1,389 kHz , hay chu kỳ
x
của xung chùm :
1

T = f = 719 µs ;
Ta có :

R6

T = 2R8.C2.Ln( 1 + 2. R ) ;
7

Chọn R6 = R7 = 33 kΩ , thì T =2,2. R8.C2 = 719 µs ;
Vậy ta có : R8.C2 = 327µs ;
Chọn tụ C2 = 0,1 µF , có điện áp U = 16 V suy ra R8 = 3,27 Ω ;
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch , ta chọn R8 là biến
trở 4kΩ.
4.5.6. Tính chọn khâu so sánh :
Khếch đại thuật toán đã chọn loại TL 084 .

UV

12

Chọn R4 = R5 > I = 2.10 −3 = 6 kΩ ;
V
Trong đó nếu nguồn ni Vcc = ± 12 V thì điện áp vào A3 là UV ≈
12 V . Dòng điện vào được hạn chế để Ilv < 1 mA .
Do đó ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ , khi đó dịng điện vào A3 là :
Ivmax =

12
= 0,8 mA ;
15.10 3

4.4.7. Tính chọn khâu đồng pha :
Điện áp tựa được hình thành do sự nạp của tụ C1 . Mặt khác để bảo
đảm điện áp tựa có trong nữa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số
thời gian tụ nạp được .
Tr = R3.C1 = 0,005 s .
Tr

0,005

Chọn tụ C1 = 0,1 µF , thì điện trở R3 = C = 0,1.10 −6 = 50.103 Ω ;
1
Vậy R3 = 50 kΩ ;
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp ráp mạch , R3 thường chọn
là biến trở lớn hơn 50 kΩ . Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có các thơng số
sau :

- Tranzitor loại P-N-P , làm bằng silic .
- Điện áp giữa colectơ và bazơ khi hở mạch emitơ là : UCBO = 25 V ;
- Điện áp giữa emitơ và bazơ khi hở mạch colectơ là : UEBO = 7 V;
- Dịng điện lớn nhất ở colectơ có thể chịu đựng : ICmax = 100 mA ;
- Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp :
Tcp = 1500C ;
- Hệ số khếch đại :
β = 250 ;
IC

100

- Dòng điện làm việc cực đại của bazơ : IB3 = β = 250 = 0,4 mA ;
Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào bazơ của tranzitor Tr1 , và
được chọn như sau :
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Chọn R2 sao cho R2 ≥

U N . max
12
=
= 30 kΩ ;
IB

0,4.10 −3

Chọn R2 = 30 kΩ ;
Chọn điện áp xoay chiều đồng pha : UA = 9 V ;
Điện trở R1 để hạn chế dòng điện đi vào khếch đại thuật toán A1 ,
thường chọn R1 sao cho dịng vào khếch đại thuật tốn IV < 1 mA .
UA

9

Do đó : R1 ≥ I = 1.10 −3 = 9 kΩ ;
V
Chọn R1 = 10 kΩ ;
4.5.8. Tính nguồn nuôi .
Ta cần tạo ra nguồn điện áp U ± 12 V để cấp cho máy biến áp xung
nuôi IC, các bộ điều chỉnh dòng điện , tốc độ và điện áp đặt tốc độ .
Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng 12 con
điôt để tạo ra điện áp – 12 V , và + 12 V như hình 3-16 .
Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là :
12

U2 = 2,34 = 5,1 V , ta chọn U2 = 9 V ;
Việc xây dựng nguồn ổn áp một chiều bằng thyristor có nhược điểm
là chọn và tính tốn phức tạp địi hỏi phải có kỹ thuật chun mơn cao . Sự
ra đời của các vi mạch ổn áp họ 7812 và 7912 cho phép đơn giản hố q
trình này , vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong thực tế .
Vi mạch IC 7812 thường có ba chân , chân đầu vào , chân đầu ra và
chân nối đất.

220

V

Do có nhiều hãng sản xuất ra loại IC này do đó hình dáng bên ngồi và
thứ tự của các chân có khác nhau .
Vì vậy để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi , ta dùng hai vi mạch ổn
áp là 7812 và 7912 , các thông số chung của vi mạch này như sau :
B
Điện áp đầu vào : UV = 7 A 35 V ; C
÷
Điện áp ra : Với IC 7812 thì Ura = + 12 V ;
Với IC 7912 thì Ura = - 12 V ;
Dịng điện đầu ra : Ira = 0 ÷ 1 A ;
Tụ điện C4 , C5 , C6 , C7 dùng để lọc thành phần sóng hài bật cao .
* V
Chọn C4 = C5 = C6 = C7 = 470 µF ; U = 35 * .*
*a *b *c

a b c

C5

C4
470 µF

C7
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

C6
SVTH: LÊ XN TRUNG

470 µF

-12 V

7812

7912

470 µF

470 µF

0

+12 V


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Hình 4-17 : Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn ni ± 12 V .
4.5.9. Tính tốn máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha .
- Ta thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và
tạo nguồn nuôi . Chọn kiểu máy biến áp ba pha ba trụ , trên mổi trụ có ba
cuộn dây , một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp .
- Điện áp lấy ra ở thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha , và làm
điện áp của nguồn nuôi .
U2 = U2đph = UN = 9 V ;
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha .
I2đph = 1 mA ;

- Công suất nguồn nuôi cấp cho máy biến áp xung .
Pđph = 6.U2đph.I2đph = 6.9.1.10-3 = 0,054 W ;
- Công suất tiêu thụ ở 6 IC TL 084 sử dụng làm khếch đại thuật toán ,
ta chọn hai IC TL 084 để tạo 6 cổng AND .
P8IC = 8.PIC = 8.0,65 = 5,12 W ;
- Công suất máy biến áp xung cấp cho cực điều khiển thyristor .
Px = 6.Udk.Idk = 6.1,4.0,15 = 1,26 W ;
- Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi .
PN = Pđph + P8IC + Px
PN = 0,054 + 5,12 + 1,26 = 6,434 W ;
- Cơng suất của máy biến áp có kể đến 5% tổn thất trong máy .
S = 1,05(Pđph + PN) = 1,05(0,054 + 6,434) = 6,812 VA ;
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp .
S

6,812

S

6,812

I2 = 6.U = 6.9 = 0,126 A ;
2
- Dòng điện sơ cấp máy biến áp .
I1 = 3.U = 3.220 = 0, 01 A ;
1
Tiết diện trụ của máy biến áp được tính theo cơng thức kinh
nghiệm;
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG
S
6,812
= 6.
=1, 29cm 2
m. f
3.50
Trong đó: KQ = 6 là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát.
QT = K Q .

m= 3 là số trụ của máy biến áp;
f= 50 tần số của điện áp lưới.
Chuẩn hóa tiết diện trụ theo tài lieu:”ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ
ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ (LÊ VĂN DOANH DỊCH): QT = 1, 63cm 2 .
Kích thước mạch lá thép dày: δ = 0,5mm .
Số lượng lá thép là 68 lá; a=12mm.b=16mm;h=30mm.
Hệ số ép chặt Ke=0,85
- Chọn mật độ tự cảm B=1 T ở trong trụ, ta có số vịng dây sơ cấp:
W1 =

U1
220
=
= 6080 vòng
4, 44. f .B.QT 4, 44.50.1.1, 63.10 −4

- Chọn mật đọ dòng điện : J1 = J 2 = 2, 75 A / mm 2 .
S

6,812

3
Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1 = 3.U .J = 3.220.2, 75 = 0, 0038mm
1

Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 =

4.S1
4.0, 0038
=
= 0, 07 mm .
π
π

Chọn d1= 0,1 mm để đảm bảo độ bề cơ. Đường kính kể cả cách điện
là : d1cd = 0,12mm .
U

9

2
- Số vòng dây thứ cấp: W2 = W1. U = 6080. 220 = 249 vòng.
1

S

6,812

2
- Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = 6.U .J = 6.9.2, 75 = 0, 05mm .
2 2

- Đường kính dây quấn thứ cấp: d 2 =

4.S 2
4.0, 05
=
= 0, 252mm .
π
π

Dường kính kể cả cách điện là: d2cd=0,31mm
- Chọn hệ số lấp đây Klđ=0,7.
π
. d 2 .W + d 2 .W
Với: k = 4 ( 1cd 1 2cd 2 )
ld
c.h

- Chiều rộng cửa sổ:

π
π
2. . d1cd 2 .W1 + d 2 cd 2 .W2
2. 0,12 2.6080 + 0,312.249
c= 4

= 4
= 8,3mm .
kld .h
0, 7.30

(

)

(

)

Chọn c= 12mm.
- Chiều dài mạch từ: L = 2c + 3a = 2.12 + 3.12 = 60mm .
- Chiều cao mạch từ: H = h + 2a = 30 + 2.12 = 54mm
4.5.10. Tính chọn điơt cho bộ chỉnh lưu nguồn ni .
- Dịng điện hiệu dụng qua điôt .
IDhd =

I 2 0,126
=
= 0, 089 A ;
2
2

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG

TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

- Điện áp ngược lớn nhất mà điốt phải chịu .
UNmax = 6.U 2 = 6.9 = 22 V ;
- Chọn điơt có dịng định mức .
Idm ≥ KI.IDdm = 10.0,1 = 1 A ;
- Chọn điơt có điện áp ngược lớn nhất .
Un = Ku.UNmax = 2.22 = 44 V ;
Vậy chọn điơt loại KIT 208A có các thơng số sau :
+ Dịng điện định mức :
Idm = 1,5 A ;
+ Điện áp ngược cực đại của điôt : UN = 100 V ;
4.6.BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC.
4.6.1. Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ.

Hình 4-18 Mạch lực có các thiết bị bảo vệ
4.6.2 Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn.
Khi làm việc với dịng điện chạy qua trên van có sụt áp, do đó có tổn
hao cơng suất ∆P , tổn hoa này sinh ra nhiệt độ đốt nóng van bán dẫn. Mặt
khác van bán dẩn chỉ được làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp nào đó,
nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẩn sẻ bị phá hỏng. Để van bán
dân làm việc an tồn, khơng bị chọc thủng ta phải thiết kế hệ thống tản
nhiệt hợp lý.
• Tính tốn cánh tản nhiệt:
+ Tổn thất cơng suất trên một tyristor:
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG
∆P = ∆U .I lv = 1,8.36,373 = 65, 47(w)

+ Diện tích bề mặt tỏa nhiệt :
Sm =

∆P
65, 47
=
= 0, 205
K m .∆T
8.40

Trong đó: + ∆P - Tồn hao công suất (W).
+ ∆T = Tlv − Tmt = 80 − 40 = 400 C .- độ chênh lệch nhiệt độ
so với môi trường. Chọn nhệt độ môi trường là Tmt =40 0C. Nhiệt độ làm
việc cho phép của thyristor là Tcp = 125 0C. chọn nhiệt độ trên cánh tản
nhiệt Tlv = 80 0C.
+ Km- hế số toản nhiệt bằng đối lưu bức xạ. chọn Km=
0
8W/m2. C.
Chọn cánh tản nhiệt có 12 cánh, kích thước mỗi cánh a.b =10.10(cm.cm).
tổng diện tích tản nhiệt của cánh:
S= 12.2.10.10=2400(cm2) =0,24m2
• Bảo vệ q dịng điện cho van:
Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động, bảo vệ khi
quá tải và ngắn mạch thyristor, nghắn mạch đầu ra bộ biến đổi, ngắn

mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu.
+ Chọn aptomat có:
I dm = 1,1.I l1 = 1,1. 3.13,916 = 26,514 = 27( A)

Có ba tiếp điểm chính, có thể đóng cắt bằng tay hoạc bằng nam châm
điện.
Chỉ định dòng ngắn mạch:
I nm = 2,5.I1d = 2,5. 3.13,916 = 60, 26( A)

Dòng quá tải:
I qt = 1,5.I ld = 1,5. 3.13,916 = 36,155( A)

+ Chọn cầu dao có dịng điện định mức:
I qt = 1,1.Il1 = 1,1. 3.13,916 = 26,514 = 27( A)

Cầu dao dùng để tạo khe hở an tào khi sửa chửa hệ truyền động.
+ Dùng dây dẩn chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các
thyristor, ngắn mach đầu ra của bộ chỉnh lưu.:
Nhóm 1CC:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 1CC:
I1cc = 1,1I 2 = 1,1.51, 44 = 56,584( A)

Nhóm 2CC:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 2CC:

I 2CC = 1,1.I hd = 1,1.36,373 = 40( A)

Nhóm 3CC:
Dịng điện định mức dây chảy nhóm 3CC:
I 3CC = 1,1.I d = 1,1.63 = 69,3( A)

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Vậy cầu chảy nhóm:
1CC loai 60A, 2CC loại 40A, 3CC loại 70A.
• Bảo vệ quá điện áp cho van.
Bảo vệ q điện áp cho q trình đóng ngắt thyristor được thực hiệ
bằng cách mắc R-C song song với thyristor. Khi có sự chuyển mạch,
các điện tích tích tu trong lớp ban dẩn phóng ra ngồi tạo dịng điện
ngược trong khoảng thời gian ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của
dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng cực lớn trong các điện
cảm làm cho quá điện áp giửa anot và catot của thyristor, tạo ra mạch
vịng phóng điện tích trong q trình chuyển mạch nên thyristor khơng
bị quá điện áp.

Hình 3– 4 Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch
Theo kinh nghiệm R1= (5÷30)Ω; C1=(0,25÷4) µ F
 Chọn R1 = 5,1 ( Ω ), C1 = 0,25 ( µF )
+ Bảo vệ sung điện áp từ lưới điện, ta mắc mạch R-C nhờ có mạch này
mà đỉnh xung gần như nằm hoàn toàn trên điện trờ đường dây.

Hình 3–5 Mạch RC bảo vệ quá điện áp từ lưới
+ Để bảo vệ van do cắt đột ngột khi khi máy biến áp non tải, người ta
thường mắc mạch R-C ở đầu ra cảu mạch chỉnh lưu cầu 3 pha phụ

bằng các diot công suất bé.
Thông thường giỏ tr t chn trong khong 10ữ200 à F
Chn R2 = 12,5 ( Ω ), C1 = 4 ( µF )
4.6.3 Thiết kế cuộn kháng lọc.
4.6.3.1. Xác định góc mở cự tiểu và cự đại.
Chọn góc mở cực tiểu α min = 100. Với góc mở α min là dự trử ta có thể bù
đụơc sự giảm điện áp lưới.
Khi góc mở nhỏ nhất α = α min điện áp trên tải lớn nhất.
U d .max = U d 0 .cos α min = U d .dm và tương ứng với tốc độ động cơ sẻ lớn nhất
nmax = ndm .
Khi góc mở lớn nhất α = α max , thì điện áp trên tải là nhỏ nhất:
U d .min = U d 0 .cos α max và tương ứng với tốc độ động cơ sẻ nhỏ nhất nmin .
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

U 
 U

α max = ar cos  d min ÷ = ar cos  d min ÷
 2,34.U 2 
 Ud0 

Ta có:

(3a)

Trong đó Udmin được xác định như sau:
D=

nmax U d .dm − I udm .RuΣ
=
nmin U d .min − I udm .RuΣ

1
U d .dm + ( D − 1) I udm .RuΣ 

D
1 
3


=
 2,34.U 2 .cos α min + (20 − 1).60.  Ru + RBA + π . X BA ÷
20 



U d .min =
U d .min

U d .min =

1 
3



0
 2,34.102, 796.cos10 + (20 − 1).60.  0,3 + 0, 079 + π .0,107 ÷
20 



U d .min = 39,3(V )

Thay số vào (3a) ta được:

U 
39,3


0
α max = arc cos  d min ÷ = arccos 
÷ ≈ 80,6
 2,34.102,796 
 Ud 0 
4.6.3.2 Xác địn các thành phần song hài.
Để thuận tiện cho việc khai triển chuổi Fourier, ta chuyển gốc tọa độ
sang điểm θ1 , khi đó điện áp tức thời trên tải khi thyristor T1 ,T4 dẩn:
 π

U d = U ab = 6.U 2 cos  θ − + α ÷ với θ = Ω.t
6


Điện áp tưc thời trên tải Ud khơng sin và tuần hồn với chu kỳ:

2π 2π π
τ=
=
=
p
6 3
Trong đó p=6 là số xung đập mạch trong một chu kỳ điện áp lưới.
Khai triển chuổi Fourier của điện áp Ud :
Ud =

a0 ∞ 
2π
2π

+ ∑  an .cos
.kθ + bn .sin
.kθ ÷
2 k =1 
τ
τ


Ud =

a0 ∞
+ ∑ ( an .cos 6.kθ + bn .sin 6.kθ )
2 k =1

Hay:

a0 ∞
U d = + ∑U nm sin ( 6.kθ + ϕ k )
2 k =1

Trong đó:

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG
*an =
an =

τ

τ

2
6
π


∫ U d 0 cos 6kθ dθ = π ∫ 6U 2 cos. θ − 6 + α ÷cos 6kθ dθ
τ 0


0

( −2 ) .2sin π .cos α = 3 6 U . ( −2 ) .cos α
3 6
U2.
2
2
2
π
6
π
( 6k ) − 1
( 6k ) − 1
τ

τ

2
6
π


*bn = ∫ U d 0 cos 6kθ dθ = ∫ 6U 2 cos.  θ − + α ÷cos 6kθ dθ
τ 0
π0
6


bn =

Ta có:

( 12 ) .2sin π .sin α = 3 6 U . ( −2 ) sin α
3 6
U2.
2
2
2
π
6
π
( 6k ) − 1
( 6k ) − 1

a0 3 6
=
.U 2 .cos α .
2
π

Vậy ta có biên độ của điện áp:
U k .n = an 2 + bn 2
U k .n =

3 6
1
2
.U 2
cos 2 α + ( 6k ) sin 2 α
2
π

( 6k ) − 1

U k .n = 2.
Ud ≈

Ud0

( 6k )

2

1 + ( 6k ) tg 2α
2

−1

3 6
cos α + ∑U k .n .sin ( 6θ − ϕ1 ) .
π
n

4.6.3.3 Xác định điện cảm của cuộn kháng lọc.
Từ phân tích trên ta thấy rằng, khi góc mở càng tăng thì biên độ thành
phần song dài bậc cao càng lớn, có nghĩa đập mạch của điện áp, dòng điện
tăng lên. Sự đập mạch này làm sấu chế độ chuyển mạch của vành góp,
đồng thời gây ra tổn hao phụ dưới dạng nhiệt trong động cơ. Để hạn chế
sự đập mạch này, ta phải mắc nối tiếp động cơ với một cuộn khang lọc đủ
lớn để I m ≤ 0,1I dm .
Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng loc
cịn có tác dụng hạn chế dòng điện gián đoạn.

Điện kháng lọc được tính với góc mở α = α max .Ta có:
di
U d + u: = E + RuΣ .I d + RuΣ .i: + L :
dt
di
di
Cân bằng hai vế: U : = R.i: + L.
vì : R.i: << L.
dt
dt
di
U : = L.
dt
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG


TRƯỜNG ĐHBK-ĐÀ NẴNG

Trong các thành phần xoay chiều bậc cao, thành phần song bậc k =1
có mức độ lớn nhất, gần đúng ta có:

U : = U1m .sin ( 6θ − ϕ1 )

Nên:
i=

U1

1
∫ U : dt = ρ 2πmfL cos ( 6θ + ϕ1 ) = I m cos ( 6θ + ϕ1 )
L

Vậy:
U1m
≤ 0,1I dm
6.2π f .L
U1m
⇒L ≥
6.2π f .0,1I dm
Im =

ρ = 6 - là số xung đập mạch trong một chu kỳ điện áp lưới.
U .cos α max
U1m = 2 d 0 2
1 + 62 tg 2α max
6 −1
2,34.102, 796.cos ( 80, 60 )
U1m = 2.
1 + 62 tg 2 (80, 60 ) = 81, 4
36 − 1

Thay số:

L=

81, 4
= 6,855.10− 3 ( H ) = 6,855(mH )
6.2.50π .0,1.63

- Điện cảm phần ứng của động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập:
Lu = kd .

U dm .30
30.220
= 0, 25.
= 2, 78.10 −3 Ω = 2, 78mΩ .
π .I dm .ndm . p
π .63.1000.3

+ chọn kd =0,25 đối với động cơ có cuộn kháng bù
60. f 60.50
=
=3 .
ndm
1000
= 1000vong / phut

+ số đôi cực từ: p =
+ ndm

⇒ Điện cảm mạch cuộn kháng lọc;

Lk = L − 2 LBA − Lu = 6,855 − 2.0,35 − 2,78 = 3,375(mH )

• Thiết kế kết cấu của cuộn kháng lọc.
- Các thông số ban đầu:
+ Điện cảm yêu cầu của cuộn kháng lọc: Lk = 3,375(mH).
+ Dòng điện đinh mức của cuộn kháng: Im = 63(A)

+biên độ dòng điện xoay chiều bậc 1: I1.m = 10 0 0 I dm = 10 0 0 .63 = 6,3 A
- Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé ta có thể coi tổng trỏ
cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng:
Z K = X K = 2.π . f ' .LK = 2.π .6.50.3,375.10 −3 = 6,36Ω

Với : f ' = m. f

- Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc:
∆U = K Z .

I1.m
6,3
= 6,36.
= 28,33V
2
2

GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH
-11D1CLC

SVTH: LÊ XUÂN TRUNG