thiết kế bộ kích từ cho động cơ đồng bộ 1850hp

P a g e | 1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỀ BÀI : Đề số 15
Thiết kế bộ kích từ cho động cơ đồng bộ
Yêu cầu công nghệ Thông số thiết kế
Thiết kế mạch chỉnh lưu có điều khiển Động cơ 1850HP
Kích từ : 125 VDC, 15 KW
Giáo viên hướng dẫn: Đoàn Văn Tuân
Sinh viên: Đinh Khắc Dương
Hải Phòng, năm 2012
1
P a g e | 2
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
Mục lục: …
Lời mở đầu: …
Chương 1: Tổng quan về công nghệ kích từ cho động cơ đồng bộ
1.1. Giới thiệu chung về công nghệ kích từ.
1.1.1. Nguyên tắc điều khiển mở máy.
1.1.2. Nguyên tắc điều chỉnh kích thích.
1.2. Giới thiệu chung về mạch điều khiển.
1.2.1. Chức năng của mạch điều khiển.
1.2.2. Các yêu cầu đối với mạch điều khiển.
1.3. Lựa chọn phương án thiết kế mạch điều khiển.
1.3.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển.
1.3.2. Khâu đồng pha.
1.3.3. Khâu tạo U
tựa

1.3.4. Khâu so sánh

.
1.3.5. Khâu phát xung chùm.

1.4. Yêu cầu của công nghệ.
1.5. Phạm vi ứng dụng.
Chương 2: Tính chọn mạch công suất
2.1. Giới thiệu về mạch lực.
2.1.1. Biến áp lực.
2.1.2. Chỉnh lưu điều khiển.
2.1.3. Khâu phản hồi điện áp.
2
P a g e | 3
2.1.4. Khâu phản hồi dòng.
2.2. Chọn phương án chỉnh lưu
2.2.1. Chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển.
2.2.2. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng.
2.2.3. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng.
2.3. Phân tích ưu, nhược điểm của các mạch công suất trên.
2.4. Chọn mạch công suất phù hợp.
2.5. Tính chọn các van bán dẫn công suất cho sơ đồ mạch.
2.6. Tính toán các thông số điện áp, dòng điện, công suất máy biến áp.
2.7. Tính chọn các phần tử bảo vệ ( Mạch bảo vệ Tiristor )
2.8. Tính toán mạch từ máy biến áp.
2.8.1. Tính toán chiều cao sơ bộ của trụ.
2.8.2. Tính trọng lượng của trụ.
2.8.3. Tính gông.
2.8.4. Tính số lá tôn.
Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển

3.1. Tính toán khâu đồng pha và nguyên lý hoạt động của mạch.
3.2. Giới thiệu các khâu điều khiển cần thiết.
3.2.1. Khâu tạo điện áp răng cưa.
3.2.2. Khâu so sánh.
3.2.3. Khâu phát xung chùm.
3.2.4. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung.
3.2.5. Khâu phản hồi.
3.3. Tính toán các khâu điều khiển trình bày ở trên.
3.4. Tính toán khối nguồn và máy biến áp đồng pha.
3
P a g e | 4
3.5. Ghép nối thành sơ đồ hoàn chỉnh ( có bản vẽ A3 )
Kết luận : …
Tài liệu tham khảo: …
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên:
Đoàn Văn Tuân Đinh Khắc Dương
4
P a g e | 5
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
5
P a g e | 6
Chương 1: Tổng quan về công nghệ kích từ cho động cơ đồng bộ
1.1. Giới thiệu chung về công nghệ kích từ.
Động cơ đồng bộ được dùng rộng rãi trong các hệ truyền động điện công suất
lớn, không cần điều chỉnh tốc độ, làm việc ở chế độ dài hạn. Ví dụ: Để truyền động
cho các máy bơm, quạt gió, máy nén khí và một số máy cán lớn. Ngày nay do sự
phát triển mạnh mẽ của công nghiệp điện tử, động cơ đồng bộ được nghiên cứu,
ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ở mọi loại dải công suất. Động cơ đồng bộ có
những nguyên tắc sau đây:
1.1.1. Nguyên tắc điều khiển mở máy

Quá trình mở máy chia làm 2 giai đoạn: Khởi động không đồng bộ và đưa vào
đồng bộ.
+) Trong giai đoạn thứ nhất, sau khi dây quấn stato được đưa vào lưới điện 3 pha,
từ trường quay được tạo ra sẽ tác động lên dây quấn khởi động( hay là lồng sóc
khởi động đạt trong roto của máy) gây nên momen quay đưa động cơ lên gần tốc
độ đồng bộ .
+) Trong giai đoạn thứ hai, dòng kích từ sẽ được đưa vào roto, động cơ sẽ tự kéo
vào đồng bộ và lồng sóc khởi động hết tác dụng.
Trong giai đoạn đầu, ở trong dây quấn kích thích cũng sẽ có sức điện động cảm
ứng lớn. Điều đó làm cho sơ đồ mạch roto thêm phức tạp. Điều khiển quá trình
khởi động là phải điều khiển cả hai giai đoạn đó trong mạch stato cũng như mạch
roto.
Để hạn chế dòng điện, có thể dùng cách giảm điện áp bằng biến áp tự ngẫu
hoặc dùng cuộn kháng. Người ta rất ít dùng điện trở phụ để hạn chế dòng điện vì
tổn thất năng lượng lớn và chỉ tiêu chất lượng khởi động không tốt. Với động cơ
6
P a g e | 7
công suất nhỏ và ở điện áp thấp thì có thể cho phép sử dụng điện trở phụ để hạn
chế dòng điện.
Trong giai đoạn khởi động không đồng bộ, dây quấn kích thích ở roto không
được hở mạch vì sức điện động cảm ứng tạo thành có thể chọc thủng cách điện.
Không phụ thuộc vào cách nối mạch stato, mạch điện roto có thể có 3 cách nối:
a/ Cách nối thứ nhất: Roto được nối trực tiếp vào máy kích thích ngay từ đầu. Sơ
đồ này được gọi là sơ đồ kích thích trực tiếp. Sơ đồ này đơn giản, làm việc chắc
chắn và kinh tế. Tuy vậy không phải bao giờ cũng áp dụng được.
b/ Cách nối thứ hai: Dây quấn kích thích được nối vào máy kích thích qua một
điện trở phụ.
Khi không thỏa mãn điều kiện t
kđ1
≤ t

kđ
, nghĩa là kích thích hình thành quá sớm ảnh
hưởng đến dòng điện stato làm khó khăn cho quá trình kéo vào đồng bộ. Để hạn
chế ảnh hưởng của dòng điện kích thích trong quá trình khởi động không đồng bộ
người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch kích thích của động cơ không đồng bộ.
Điều kiện để áp dụng sơ đồ này là:
M
c
≤ 40% M
dd
.
Ngược lại nếu kích thích hình thành quá chậm thì quá trình khởi động không đồng
bộ kéo dài sẽ gây quá tải ở dây quấn khởi động.
c/ Cách nối thứ ba: Dây quấn kích thích được nối vào điện trở phóng điện. Khi
đạt tốc độ vào đồng bộ thì loại bỏ điện trở phóng điện và đóng vào máy kích từ. Về
mặt khởi động và kéo vào đồng bộ thì đây là sơ đồ tốt nhất và được gọi là sơ đồ
gián tiếp. Khi không thỏa mãn các điều kiện: M
c
≤ 40% M
dd
và

t
kđ1
≤ t
kđ
thì ta phải
sử dụng sơ đồ này: Điện trở phóng điện ở sơ đồ này có những nhiệm vụ sau:
7
P a g e | 8

- Hạn chế điện áp trên dây quấn kích thích.
- Làm tốt đặc tính khởi động của động cơ.
- Tiêu tán nhanh năng lượng từ trường khi ngắn mạch phía stato hoặc khi cắt
động cơ khỏi lưới.
1.1.2. Nguyên tắc điều chỉnh kích thích.
Động cơ điện đồng bộ cũng được dùng để truyền động các máy sản xuất có
momen phụ tải biến đổi lớn ( ví dụ như các máy cán lớn, máy nâng ở hầm mỏ, …).
Lúc này nếu phụ tải tăng mà kích thích vẫn giữ không đổi thì sẽ dẫn đến làm giảm
công suất phản kháng phát vào lưới điện, tăng công suất tiêu thụ từ lưới điện, giảm
khả năng tải của động cơ. Hệ thống điều khiển có thế có bộ phận tự động điều
chỉnh kích thích.
Khi phụ tải tăng lên, dòng điện qua cuộn dòng điện của biến áp cũng tăng lên,
còn điện áp ở cuộn điện áp có thể giảm xuống. Kết quả điện áp ở cuộn ra của biến
áp cũng tăng lên, do đó điện áp một chiều sau cầu chỉnh lưu cũng tăng lên, kích
của động cơ được tăng lên.
Những thay đổi lớn của tải mà kích thích vẫn không được điều chỉnh theo có
thể gây nên dao động lớn về tốc độ và có khả năng đưa động cơ ra khỏi chế độ
đồng bộ. Lúc này phải cắt động cơ ra khỏi nguồn bằng rơle bảo vệ dòng cực đại.
1.2. Giới thiệu chung về mạch điều khiển.
Muốn Tiristor mở cho dòng điện chạy qua thì ta phải đặt lên Anot của Tiristor
điện áp dương, đồng thời đưa xung điều khiển vào cực điều khiển. Khi mà Tiristor
đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng và dòng điện chạy qua Tiristor do
tải quyết định.
1.2.1. Chức năng của mạch điều khiển.
8
P a g e | 9
- Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ riêng của
điện áp đặt trên Anot- Katot của Tiristor.
- Tạo được các xung đủ để điều khiển mở được Tiristor ( Độ lớn của xung đủ
lớn và độ rộng xung vừa đủ để mở -> Giảm công suất điều khiển ).

Cấu trúc mạch điều khiển một Tiristor được thể hiện ở hình dưới đây:
Đồng pha
TXRC
SS
Tạo dạng xung
KĐX & BAX
& BAX

Trong đó : - TXRC: Tạo xung răng cưa.
- SS: Khâu so sánh.
- KĐX & BAX: Khâu khuếch đại xung + Biến áp xung.
1.2.2. Các yêu cầu đối với mạch điều khiển.
Mạch điều khiển là một khâu quan trọng trong các bộ biến đổi vì nó quyết
định đến chất lượng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Do vậy để đạt được chất lượng
và độ tin cậy cao của bộ biến đổi, nó phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
• Yêu cầu về độ lớn của xung điều khiển:
- Mỗi Tiristor đều có một đặc tính là quan hệ giữa điện áp đặt trên cực điều
khiển và dòng điện chảy vào cực điều khiển. Quan hệ đó được biểu diển trên
hình vẽ sau:
9
P a g e | 10
- Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc làm cho Tiristor mặc
dù cùng loại cũng có đặc tính U
đk
= f(I
đk
) khác nhau.
- Với mỗi loại Tiristor các đặc tính này dao động giữa hai đặc tính (1) và (2)
về yêu cầu độ lớn của điện áp và dòng điện điều khiển.
t

x
=1000µs
t
x
=100µs
(2)
(1)
I
II
Đưng giới hạn công suất điều khiển
c«ng suÊt ®iÒu khiÓn
0
U
đk
I
đk
10
P a g e | 11
Có 3 yêu cầu chủ yếu sau về dòng điện và điện áp điều khiển:
- Các giá trị lớn nhất không vượt quá giá trị cho phép.
- Giá trị nhỏ nhất cũng phải đảm bảo cho tất cả các Tiristor cùng loại làm việc
được.
- Tổn hao công suât trung bình ở cực điều khiển nhỏ hơn giá trị cho phép.
Trên hình vẽ ta thấy yêu cầu đối với mạch điều khiển là phải tạo ra được tín hiệu
điều khiển nằm trong vùng (I).
• Yêu cầu về độ rung xung điều khiển :
Thông thường độ rung xung điều khiển lớn hơn 5µs ( t
x
= 5 ÷10 µs đối với
Tiristor làm việc ở tần số cao và t

x
= 50 ÷ 200 µs với Tiristor làm việc ở tần số thấp)
và tăng độ rung của xung điều khiển sẽ cho phép giảm nhỏ xung điều khiển ( như
hình vẽ ) . Khi mạch tải có điện cảm lớn thì dòng tải tăng chậm nên ta phải tăng độ
rung của xung điều khiển. Độ rộng của xung điều khiển được tính theo biểu thức:
dtdi
I
t
dt
x
/
=
Trong đó:
- I
dt
: Dòng duy trì của Tiristor.
- di / dt: Tốc độ tăng của dòng tải.
• Yêu cầu về độ dốc sườn trước của xung.
- Độ dốc sườn trước của xung càng cao thì việc mở Tiristor càng dễ. Thông
thường yêu cầu độ dốc sườn trước của xung điều khiển là:
1,0
≥
dt
dI
dk
A/ µs.
11
P a g e | 12
- Độ dốc sườn trước của xung càng tăng thì đốt nóng cục bộ Tiristor càng
giảm.

• Yêu cầu về tính đổi xứng của khung trong kênh điều khiển:
Trong các bộ biến đổi có nhiều pha, tính đối xứng của xung điều khiển rất quan
trọng. Nếu xung điều khiển mất đối xứng sẽ làm cho dòng Anot ở các pha có hình
dạng khác nhau và giá trị khác nhau làm mất cân bằng sức từ động của máy biến
áp. Do vậy giảm hiệu suất sử dụng của máy biến áp.
1.3. Lựa chọn phương án thiết kế mạch điều khiển.
1.3.1. Sơ đồ khối mạch điều khiển.
Từ mạch lực và yêu cầu của xung điều khiển ta đi đến thiết lập sơ đồ khối cho
mạch điều khiển. Ta phải lựa chọn các mạch phù hợp cho từng khâu trong khối sao
cho đạt được tín hiệu điều khiển cần thiết :
Đồng pha
U
tựa
So sánh
KĐX
BAX
Máy phát xung
U
đk
12
P a g e | 13
1.3.2. Khâu đồng pha.
Đây là khâu có nhiệm vụ xác định thời điểm mốc để tính góc mở α. Nó liên hệ
chặt chẽ về pha với điện áp lực. Bên cạnh đó nó còn để cách ly mạch điều khiển và
mạch lực ở đầu vào hệ điều khiển. Do vậy mà khối đồng pha có thể dung biến áp
để cách li hoặc dùng phần tử phototransistor.
- Trong khâu này ta chọn biến áp để cách li kết hợp với bộ khuếch đại thuật
toán và điôt chỉnh lưu để tạo ra xung đồng bộ.
Sơ đồ mạch :

D1
D2
R1
R2
OP1
E+
E-
Rx1
Udk1
- Sở dĩ ta chọn sơ đồ trên là vì khi thay đổi giá trị của U
đk1
ta sẽ thay đổi được
độ rộng của xung đồng bộ.

1.3.3. Khâu tạo U
tựa
Trong thực tế có rất nhiều mạch tạo ra U
tựa
. Ví dụ:
13
P a g e | 14
- Mạch chỉ dùng Điốt, tụ điện và điện trở ghép lại với nhau như hình 1.
- Mạch dùng transistor và các linh kiện điện tử khác như hình 2.
- Mạch dùng khuếch đại thuật toán như hình 3.
R1
R2
D1
D2
C
+Ung

-Ung
R
CUdp
Ecc
Hình 1. Hình 2.

Udp
Dz
C
E+
E-
Hình 3.
Ở sơ đồ hình 1 và hình 2 thì ta có một mạch tạo U
tựa
tương đối đơn giản, dễ
lắp đặt, rẻ tiền nhưng mạch hoạt động kém tin cậy. Còn ở sơ đồ hình 3 do
14
P a g e | 15
khuếch đại thuật toán hoạt động có độ tin cậy cao nên tín hiệu U
tựa
có chất
lượng tốt hơn -> Mạch hoạt động ổn định, độ tin cậy cao hơn.
1.3.4. Khâu so sánh.
Khâu này có nhiệm vụ tạo ra góc điều khiển α ( hay tín hiệu điều khiển dòng
và áp ở thời điểm yêu cầu ). Sơ đồ này ta cũng dùng khuếch đại thuật toán.
1.3.5. Khâu phát xung chùm.
Trong thực tế có rất nhiều mạch và vi mạch điện tử có thể dùng để tạo ra xung
chum. Ví dụ như vi mạch timer 555.
Ở đây ta chọn khuếch đại thuật toán kết hợp với các linh kiện khác tạo ra khối
phát xung chùm với dạng xung mong muốn mà giá rẻ và chất lượng cao.

1.4. Yêu cầu của công nghệ.
Mạch phải tự động cấp kích từ cho động cơ không đồng bộ, đảm bảo quá trình
khởi động cho động cơ theo chế độ không đồng bộ. Trong quá trình làm việc phải
cho phép chế độ quá kích thích trong thời gian đến vài chục giây để có thể điều
chỉnh được.
1.5. Phạm vi ứng dụng.
Nó có ứng dụng rất mạnh mẽ vào các ngành kinh tế quốc dân và trong đời sống
hằng ngày và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ.
Động cơ đồng bộ do có ưu điểm độ ổn định tốc độ cao, công suất và hiệu suất
lớn và vận hành có độ tin cậy cao, vì thế nó được sử dụng hầu hết trong mọi lĩnh
vực đời sống hằng ngày: từ những động cơ có công suất lớn ở trong các nhà máy xí
nghiệp cho đến những động cơ có công suất trung bình và nhỏ trong các hộ gia
đình.
15
P a g e | 16
Nhìn chung nó rất phổ biến và ngày càng phát triển hơn trong giai đoạn công
nghiệp hóa hiện đại hóa như hiện nay.

Chương 3: Thiết kế mạch điều khiển
3.1. Tính toán khâu đồng pha và nguyên lý hoạt động của mạch.
Sơ đồ :

a/ Nguyên lý hoạt động:
Khi sơ cấp của MBA đồng pha được nối vào lưới điện (hình trên chỉ vẽ 1 pha
của MBA đồng pha). Lúc này thứ cấp của MBA xuất hiện hai điện áp U
a0
và -U
a0
có độ lớn bằng nhau nhưng ngược dấu. Khi trong nửa chu kì đàu tiên điện áp đặt
lên D1 dương ( >0,7 V) và điện áp đặt trên D2 âm. Kết quả là D1 dẫn còn D2 khoá.

Trong nửa chu kì sau điện áp đổi cực tínhdo vậy mà lúc này D1 khoá còn D2 dẫn.
Các diode D1, D2 dẫn và khoá cùng với sự thay đổi của điện áp thứ cấp làm cho
điện áp cửa vào không đảocủa khuyéch đại thuật toán OP1 là nửa hình sin dương
16
P a g e | 17
trong cả chu kì. Điều chỉnh R
x1
để thay đổi điện áp U
ng1
vào cửa đảo của OP1. Nếu
điện áp vào cửa không đảo U
I
>U
ng1
thì U
D
=(U
I
-U
ng1
)>0. Suy ra điện áp ra của OP1
là U
II
>0 (U
II
=(E-2)V ) và ngược lại nếu U
D
=(U
I
-U

ng1
)< 0 thì U
II
=-( E-2) V. Vì vậy
mà điện áp ra có dạng xung chữ nhật như hình vẽ.


b/ Tính toán khối đồng pha
Vì f=50Hz nên: T=
50
1
= 0,02 s = 20 ms.
Do đó trong nửa chu kì của điện áp lưới ta phải tạo ra điện áp răng cưa sao cho :
t=t
p
+ t
n
=0,01 s
Trong đó :
+ t
p
:Thời gian phóng của tụ điện ;
+ t
n
:Thời gian nạp của tụ điện.
17
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
0.00

5.00
10.00
15.00
20.00
Dien ap dong pha sau chinh luu
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output vol tage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
P a g e | 18
Trong thực tế tính toán để có dải điều khiển lớn từ 0÷U
dđmax
thì t
n
<< t
p
hoặc là t
p
<<
t
n
.
-Trong khuôn khổ của đồ án ta chọn t
n
<< t
p

cụ thể là:
t
n
= 0,5 ms.
t
p
= 9,5 ms.
-Với t
n
=0,5 (ms) ta phải điều chỉnh R
x1
sao cho :

01 ang
UU
=
.
Trong đó

( )
tU
a
ω
sin212
0
=
→
( )
03
1

9sin212105,0502sin212 =×××=
−
π
ng
U

→
)(65,2
1
VU
ng
=
-Vì dòng yêu cầu vào OP1 nhỏ nên chọn R
1
=R
2
=10 (kΩ).
Chọn R
3
=1(kΩ).Ta có:

)(66,4
15
65,2
1
13
3
13
3
1

Ω=→
+
×
=
+
×
== kR
RR
R
RR
ER
U
x
xx
ng

Cuối cùng ta chọn :R
x1
=0÷10 (kΩ) và điều chỉnh để R
x1
=4,66 (kΩ).
+ Chọn D1,D2:
- Gọi I
d
là dòng chảy qua tải R
d
( chọn R
d
=56 Ω ).Ta có:

)(2,0
56
129,0
A
R
U
I
d
d
d
=
×
==

Chọn I
lv
=25%.I
đmv
(dòng làm việc của van bằng 25% dòng điện định mức
của van).
→ I
đmv
=4×I
lv
=4×0,2=0,8 (A).
18
P a g e | 19
- Điện áp ngược trên van :

34122222 =×=×=

abng
UU
(V).
Với hệ số dự trữ là k=2 thì U
ngmax
=34×2=68 (V).
Chọn D1và D2 là loại D-1001 với I=1 (A) và U
ngmax
=200 (V).
+ Tính dòng điện chạy ở thứ cấp của máy biến áp đồng pha:
I
3
=0,58×I
d
=0,116 (A).
3.2. Giới thiệu các điều khiển cần biết.
3.2.1. Khâu tạo điện áp răng cưa.
Sơ đồ :

a/ Nguyên lý hoạt động
Điện áp đồng pha U
II
được đưa vào cửa đảo của khâu tạo điện áp răng cưa. Do
điện áp ra của khuếch đại tuyến tính phụ thuộc vào quan hệ:
U
ra
= K
0
. (-U
II

+ U
+
)
Trong đó: U
+
là điện áp đặt ở cửa không đảo;
19
P a g e | 20
K
0
là hệ số khuếch đại của bản thân OP2 và K
0
là rất lớn.
Khi U
II
< 0 thì D3 thông dẫn đến U
D
= ( U
+
- U
II
) > 0
Suy ra U
III
> 0 và tụ C1 được nạp thông qua R5 và D3 về OP1 với dòng nạp:
I
C
= I′
2
- I

2
Trong đó: I
C
, I′
2
, I
2
, được kí hiệu như trên hình vẽ.

2424
2
15
xx
RRRR
E
I
+
=
+
=


55
3
'
2
5,13
0
RR
UU

I
DII
=
∆+−
=
;
Với: ∆U
D3
là điện áp rơi trên D3. Chọn bằng 0,5 V
U
dII
= (E- 2)= 13 V
Điện áp U
III
chính là điện áp trên tụ C1
U
r
= U
C
=
∫ ∫
+
−=
dt
RRRC
dtI
C
X
C
)

155,13
(.
1
.
1
24511
U
r
= U
C
=
1245
).
155,13
(
C
t
RRR
X
+
−
- Diot ổn áp D
Z
có nhiệm vụ không cho điện áp trên tụ nạp quá U
DZ
. Chọn loại
Diod có
U
DZ
= 10V

Nếu gọi t
n
là thời gian nạp của tụ thì ta có phương trình sau:
U
Z
=
1245
).
155,13
(
C
t
RRR
n
X
+
−
Khi U
II
>0 → D
3
khoá → U
ra
= 0 → tụ C sẽ phóng điện về âm nguồn của OP
2

Với dòng điện phóng I
p
=
24 X

RR
E
+
20
P a g e | 21
Điện áp trên tụ giảm dần theo hàm :
U
r
= U
Zp
=
DZ
X
DZ
X
U
CRR
t
Udt
CRR
∫
+
+
−
=+
+
−
124
1
24

).(
15
).(
15
Gọi t
p
là thời gian phóng của tụ điện ta có :
U
r
=
DZ
X
p
U
CRR
t
+
+
−
124
)(
15
(2)
với U
DZ
=10V và t
p
=9,5ms như đã chọn, từ (2) ta có:

DZ

X
p
U
CRR
t
=
+
124
)(
15
⇔
10
)(
10.5,9.15
124
3
=
+
−
CRR
X
⇒ (R
4
+ R
X2
)C
1
= 14,25.10
-3
(3)

từ (1) ta có:

1010.5,0).
)(
15
.
5,13
(
3
12415
=
+
−
−
CRRCR
X

thay (3) vào (1) ta có:

1010.5,0).
10.25,14
15
.
5,13
(
3
3
15
=−
−

−
CR
⇔
3
15
10.20
.
5,13
=
CR
⇔ R
5
C
1
= 0,675.10
-3
chọn C
7
= 0,47µF → R
5
= 1,43(KΩ) , chọn R
5
= 1,5(KΩ)
từ (3) chọn R
4
= 10(KΩ)
ta có: (10.10
3
+ R
X2

) = 30,3(KΩ) → R
X2
= 20,3(KΩ)
→ điều chỉnh biến trở để có R
X2
= 20,3(KΩ)
21
P a g e | 22
-Dòng qua Diod D
3
: I
2
’
=
66,8
10.5,1
5,135,13
3
5
==
R
(mA)
Chọn linh kiện :
OP
2
: µA741 có các thông số:
U
ng
= ±3÷22V; U
nF

= ±15 V; U
dF
= ±30 V; K
o
=5.10
6
; P
1
=100 mW;
[t]=55÷125
0
C; I
ra
=±25 mA; E
n
=±15 V; Z
ra
=60 Ω; Z
vào
=300 KΩ;

5,0
=
dt
du
V.
D
3
: D-1001 có các thông số :
I = 1A ; U

ng
= 200V ; ∆U = 0,5V
Đồ thị điện áp ở khâu tạo điện áp răng cưa:

22
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output vol tage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Tin hieu dong pha hcn
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output vol tage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Tin hieu dong pha hcn
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00

T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
P a g e | 23
3.2.2. Khâu so sánh.

Sơ đồ:

Yêu cầu của thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lưu 3 pha đối xứng.
Góc điều khiển
0
55
217
125
arccos ==
α
. Đây là giá trị mà động cơ làm việc ổn định .
Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở R
x3
để có U
ng2
thoả mãn yêu cầu trên.
• Nguyên lý hoạt động:
Điện áp răng cưa được đưa vào cửa đảo của OP3.
- Khi U
D
= (U
dk2
-U
III
) > 0 thì U
IV
= (E-2) (V)
- Khi U
D
=(U

dk2
-U
III
) < 0 thì U
IV
= - (E - 2) V
Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vuông liên
tiếp.
-U
ph
là tín hiệu lấy về từ chiết áp (được nối song song với điện trở và điện kháng
kích từ).nó có tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp
23
P a g e | 24
kích từ vào động cơ giảm dẫn đến U
ph
giảm làm cho U
ng2
tăng →
α
giảm →
cos(
α
) tăng → U
d
tăng và ngược lại. Và chọn U
ph
=2(V).
- Vì dòng vào khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R
7

= R
6
= 10 KΩ.
- Vì α=55
0
nên điện áp răng cưa ra là tuyến tính: U
rcmax
=10 V
Suy ra:

710
180
125
180
)55180(
max
0
00
2
=×=×
−
=
rcdk
UU
V
Với
38
8
2
)215(

7
x
dk
RR
R
U
+
−×
==
Chọn R
8
= 1 KΩ ta có:
7.10
3
+ 7. R
x3
= 13.10
3
→ R
x3
= 1KΩ
Điều chỉnh R
x3
= 1,1 KΩ với biến trở R
x3
= 0 ÷ 10 KΩ.
Đồ thị điện áp ra của khối so sánh được vẽ ở hình dưới đây.

24
T ime [s]

0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m
Output vol tage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Do thi dien ap so sanh
P a g e | 25
Chọn OP3 là khuyếch đại thuật toán µA741 có các thông số sau :
U
ng
= ±3÷22V; U
nF
= ±15 V; U
dF
= ±30 V; K
o
=5.10
6
; P
1
=100 mW;

[t]=55÷125
0
C; I
ra
=±25 mA; E
n
=±15 V; Z
ra
=60 Ω; Z
vào
=300 KΩ;

5,0=
dt
du
V.
3.2.3. Khâu phát xung chùm.
Sơ đồ:

a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm:
Tại thời điểm mà điện áp trên tụ U
C2
= 0 ta có U
d
= U
ph
-

U
C2

= 0 điện áp ra của
khuyếch đại thuật toán OP4 là U
V
=0 , ta tiến hành nạp cho tụ C
2
một điện áp
U
C2
<0. Khi đó U
d
= U
ph
-U
C2
>0 tín hiệu ra của OP4 là U
V
đạt tới trạng thái dương
25