tiểu luận thiết kế biến tần ba pha dùng thyristor

Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Mục Lục
1
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2

Ti u Lu nể ậ
Thi t k bi n t n ba phaế ế ế ầ
dùng thyristor

Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
1
M c L cụ ụ 1
Ch ng 1: T ng quan v công ngh bi n t n ươ ổ ề ệ ế ầ 5
1.1. Công ngh bi n t nệ ế ầ 5
1.1.1 Khái ni m chungệ 5
1.1.2 Ch nh l uỉ ư 8
1.1.3 Ngh ch l uị ư 8
1.2 ng c không ng b ba phaĐộ ơ đồ ộ 9
1.2.1 Khái ni m chung ệ 9
1.2.2 C u t oấ ạ 10
1.2.3 Nguyên lý ho t ngạ độ 12
1.2.4 nh h ng c a t n s l i i n f1 c p cho ng cẢ ưở ủ ầ ố ướ đ ệ ấ độ ơ 12
1.2.5 Ph ng trình c tính cươ đặ ơ 14
1.2.6 nh h ng các thông s n c tính c Ả ưở ố đế đặ ơ 15
1.3 Máy bi n áp ế 17
1.3.1 Khái ni m chungệ 17
1.3.2 Nguyên t c ho t ngắ ạ độ 18
1.4 Gi i thi u v thyristor v iôtớ ệ ề à đ 19
1.4.1 Thyristor 19
1.4.2 iôt công su tĐ ấ 20
1.4.3 ng d ng c a thyristorỨ ụ ủ 21

2
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Lời giới thiệu
Trong thời đại công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước,ngành công nghiệp có một
vai trò hết sức quan trọng nhằm thúc đẩy sự phát triển nền kinh tế.Yêu cầu trước
hết là phải đưa kĩ thuật công nghệ để ứng dụng vào thực tế sản xuất.Tự động hóa
ngày càng có vai trò quan trọng,bởi hiệu quả làm việc,tính an toàn và tiện dụng của
nó.Các dây truyền sản xuất hiện đại mang lại hiệu quả cao được ứng dụng ngày
càng rộng rãi.Sự ra đời của động cơ điện vào cuối thế kỷ XIX đã tạo nền tảng quan
trọng cho sự phát triển của của ngành điện sau này.Ngày nay,động cơ điện đã được
ứng dụng rộng rãi,có vai trò không thể thiếu trong công nghiệp và trong đời sống
sinh hoạt.So với tất cả các động cơ điện dùng trong công nghiệp động cơ không
đồng bộ được dùng nhiều hơn cả,với kiểu dáng gọn nhẹ,có thể chế tạo với nhiều
công suất khác nhau,sử dụng đơn giản,giá thành rẻ đã dần thay thế các loại máy
điện một chiều.Để đáp ứng được nhu cầu của sản xuất công nghiệp,người ta đã
nghĩ ra các thiết bị điện nhằm phục vụ cho hoạt động của động cơ ở những chế độ
làm việc khác nhau.Bộ biến tần ra đời giúp thay đổi tần số của mạng điện cấp cho
động cơ.Nhờ đó mà động cơ có thể làm việc dễ dàng làm việc mà không phải thay
đổi tần số làm việc của nó.Nội dung các phần trong bài thiết kế như sau :
Chương 1 : Tổng quan về công nghệ biến
Giới thiệu về động cơ không đồng bộ và các hệ thống biến tần.
Chương 2 : Tính toán và thiết kế mạch công suất
Mạch động lực, đi sâu vào nguyên lí làm việc của hệ thống thiết bị cũng như các
phương pháp tính chọn mạch và bảo vệ mạch.
Chương 3 : Thiết kế mạch điều khiển
Ứng dụng của kĩ thuật xung số để điều khiển hoạt động của mạch
3
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân

Chương 4 : Kết luận
Em xin chân thành cảm ơn thầy Đoàn Văn Tuân ,cùng các thầy cô giáo khoa
Điện- Điện tử tàu biển,những người đã tận tình giúp đỡ em trong suốt thời gian
vừa qua để em có thể hoàn thành bài thiết kế này.Trong quá trình thiết kế còn tồn
tại những sai sót ,mong các thầy cô giáo góp ý để bài thiết kế của em hoàn thiện
hơn.Em xin chân thành cảm ơn!
4
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Chương 1: Tổng quan về công nghệ biến tần
1.1. Công nghệ biến tần
1.1.1 Khái niệm chung
a/ Khái niệm và công dụng của bộ biến đổi tần số:hay còn gọi là các bộ biến tần
là thiết bị biến đổi dòng xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều có tần
số khác mà có thể thay đổi được
Đối với bộ biến tần dùng cho việc điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều thì ngoài
việc thay đổi tần số chúng ta còn có thể thay đổi cả điện áp ra khác với điện áp lưới
cấp vào bộ biến tần.
b/Phân loại
-Biến tần quay
Là máy phát điện xoay chiều, khi thay đổi điện áp kích từ, tốc độ quay máy phát
thay đổi nên tần số thay đổi.
5
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
U
KT
c)
220/ 380V; 50 Hz
I
KT

Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
π
ω
==
2
p.
fhay,
60
p.n
f
Trong ®ã:
f – tÇn sè ®iÖn ¸p tÝnh b»ng hec Hz;
n – tèc ®é quay tÝnh theo vßng/phót;
ω
- tèc ®é quay tÝnh theo radian/gi©y;
p – sè ®«i cùc m¸y ®iÖn.
-Biến tần tĩnh

H1.2 Bộ biến tần trực tiếp
-Bộ biến tần trực tiếp là thiết bị biến đổi tần số vào sang tần số ra một cách trực
tiếp mà không cần có sự can thiệp của một khâu trung gian nào. Bộ biến tần trực
tiếp hay còn gọi là bộ biến tần phụ thuộc thường gồm các nhóm chỉnh lưu điều
khiển mắc song song cho xung lần lượt 2 nhóm chỉnh lưu trên ta được dòng xoay
chiều trên tải. Như vậy điện áp xoay chiều U
1
(f
1
) chỉ cần qua 1 van là chuyển ngay
ra tải với U
2

(f
2
). Tuy nhiên đây là loại biến tần có cấu trúc van rất phức tạp chỉ sử
dụng cho truyền động điện có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp vì sự thay đổi f
2

khó khăn và phụ thuộc vào f
1
.
- Bộ biến tần gián tiếp
Bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu túc tổng thể như sau:
6
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Thiết bị biến tần gián tiếp gồm có 3 khâu:
-Khâu chỉnh lưu: biến đổi nguốn xoay chiều sang nguốn một chiều
-Khâu trung gian: giữ cho điện áp ra của khâu chỉnh lưu là hằng, hay dòng ra của
khâu chỉnh lưu là hằng.
-Khâu nghịch lưu: là một bộ phận rất quan trong bộ biến tần nó biến đổi dòng một
chiều được cung cấp từ bộ chỉnh lưu thành dòng xoay chiều có tần số f
2
Từ sơ đồ cấu trúc ta thấy điện áp xoay chiều có các thông số (U
1
,f
1
) được chuyển
thành một chiều nhờ mạch chỉnh lưu, qua một bộ lọc rồi biến trở lại điện áp xoay
chiều với điện áp U
2
tần số f

2
. Việc biến đổi năng lượng 2 lần làm giảm hiệu suất
biến tần. song bù lại loại biến tần này cho phép thay đổi dễ dàng tần sồ f
2
không
phụ thuộc vào f
1
trong dải rộng cả trên và dưới f
1
vì tần số ra chỉ phụ thuộc vào
mạch điều khiển. Có 2 loại biến tần gián tiếp đó là sử dụng nghịch lưu áp và
nghịch lưu dòng.
+Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng
+Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp
- Phạm vi ứng dụng của công nghệ: Người ta thường dùng thiết bị biến tần để điều
chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều: động cơ không đồng bộ và động cơ đồng
bộ.Có nhiều kích cỡ công suất khác nhau phù hợp với từng loại công suất động cơ.
c/Điều khiển theo luật U/f
+Thay đổi tần số để thay đổi tốc độ động cơ
+Tuy nhiên khi tần số f thay đổi thì điện áp cũng thay đổi theo tương ứng để tránh
tăng mật độ từ thông gây ra tăng dòng từ hoá
7
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
1.1.2 Chỉnh lưu
a/Chỉnh lưu là sử dụng mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để
biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều gọi là mạch chỉnh lưu.
Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một
chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô
tuyến.

b/Phân loại:
-Chỉnh lưu không điều khiển dùng điôt
-Chỉnh lưu bán điều khiển dùng điôt và thyristor
-Chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor
c/ Ứng dụng
• Cấp nguồn cho các thiết bị điện tử
• Cấp điện cho các thiết bị điện cơ sử dụng năng lượng DC: động cơ DC, cuộn coil
DC cho relay, contactor, nam châm điện DC…
• Truyền động thay đổi tốc độ động cơ DC bằng chỉnh lưu có điệu khiển.
• Biến đổi năng lượng AC thành DC để giảm giá thành truyền tải điện.
1.1.3 Nghịch lưu
a/Nghịch lưu điện một là bộ biến đổi chiều ra xoay chiều với điện áp và tần số đầu
ra có thể thay đổi cung cấp cho các tải xoay chiều:
•Đầu ra tần số công nghiệp (nhỏ hơn 400 Hz) không đổi: UPS, các bộ đổi tần cho
các thiết bị đặc biệt.
•Đầu ra tần số công nghiệp thay đổi: điều khiển tốc độ động cơ AC
•Đầu ra trung tần hay cao tần: lò nhiệt cao tần, biến áp cao tần.
Các sơ đồ nghịch lưu hoạt động rất khác nhau, có thể có cùng mạch động lực
nhưng điều khiển khác nhau cũng tạo thành các tính chất khác nhau
b/Phân loại
8
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
•Nghịch lưu song song và nối tiếp
+ Sử dụng SCR đóng ngắt và có tụ điện để tắt SCR.
+ Bao gồm nghịch lưu nối tiếp và nghịch lưu song song sơ đồ cầu và
sơ đồ biến áp có điểm giữa
•Nghịch lưu nguồn dòng và nguồn áp
+ Nghịch lưu nguồn dòng (1 pha & ba pha)
+ Nghịch lưu nguồn áp (1 pha & ba pha)

c/Ứng dụng của nghịch lưu
- Biến tần công nghiệp điều khiển tốc độ động cơ
- Các bộ nguồn tần số cao
- Bộ nguồn xung có sử dụng nghịch lưu
- Bộ nguồn xoay chiều không gián đoạn
1.2 Động cơ không đồng bộ ba pha
1.2.1 Khái niệm chung
-Động cơ không đồng bộ ba pha là máy điện xoay chiều,làm việc theo nguyên lý
cảm ứng điện từ.Có tốc độ của roto khác với tốc độ của từ trường quay trong máy.
- Động cơ không đồng bộ ba pha được dùng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì
chế tạo đơn giản,giá rẻ,độ tin cậy cao,vận hành đơn giản,hiệu suất cao,dải công
9
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
suất rất rộng từ vài wat tới 10000 hp.Các động cơ từ 5hp trở lên hầu hết là 3
pha,còn nhỏ hơn 1hp thường là 1 pha (1hp= 0,736 kW )
1.2.2 Cấu tạo
Cũng như các máy điện quay khác,động cơ không đồng bộ ba pha cũng gồm các
bộ phận chính sau:
-Phần tĩnh(stator)
-Phần quay(rotor)
a/Stator
Gồm có vỏ,lõi thép,dây quấn
-Vỏ máy:Làm nhiệm vụ bảo vệ mạch từ và giữ chặt lõi thép stator,vỏ có dạng
trụ rỗng,có chân để cố định máy trên bệ và có hai nắp máy ở hai đầu để đỡ trục
máy và bảo vệ phần đầu dây quấn.Các máy có công suất bé thì thường là vỏ bằng
nhôm,còn các máy có công suất trung bình và lớn thường làm bằng gang.
-Lõi thép:Làm nhiệm vụ dẫn từ và được ghép từ các lá thép kĩ thuật điện với
nhau(nhằm chống dòng điện xoáy) theo một hình trụ rỗng.Mặt trong của các lá
thép được dập thành các rãnh để đặt cuộn dây stator

10
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
-Dây quấn stator:Được quấn thành từng các mô bin,mà các cạnh của mô bin đó
được đặt vào lõi thép stator.Các mô bin được cách điện nhau và cách điện với lõi
thép
b/Rotor
Gồm có lõi thép,trục máy và dây quấn
-Lõi thép roto cũng được dập từ các lá thép kĩ thuật điện có dạng hình tròn và mặt
ngoài của các lá thép đó được dập thành các rãnh để đặt cuộn dây,còn ở giữa được
dập lỗ tròn để lồng trục máy.Các lá thép nói trên được ghép lại với nhau thành một
trụ tròn mà ở giữa là lồng trục máy,mặt ngoài của trụ là cá rãnh để đặt dây quấn
rotor.Thường các lá thép rotor được tận dụng phần bên trong các lá thép của stator
-Trục máy làm bằng thép tốt và được lồng cứng với lõi thép rotor.Trục được đỡ bởi
hai ổ bi trên hai nắp máy.
-Dây quấn rotor có hai loại:loại rotor kiểu lồng sóc và rotor kiểu dây quấn
+Loại rotor kiểu lồng sóc:Dây quấn rotor là các thanh dẫn bằng đồng thau hoặc
nhôm được đặt trong rãnh và bị ngắn mạch bằng hai vành ngắn mạch ở hai
đầu.Với động cơ nhỏ dây quấn rotor được đúc nguyên khối gồm thanh dẫn,vành
ngắn mạch,cánh tản hiệt và cánh quạt làm mát.Các động cơ trên 100kw thanh dẫn
làm bằng đồng và được đặt vào các rãnh rotor và được gắn chặt vào vành ngắn
mạch.
11
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
+Loại rotor dây quấn:cũng được quấn thành từng các mô bin như dây quấn
stator và có cùng số cực từ dây quấn stator.Dây quấn kiểu này luôn đấu hình sao và
có ba đấu ra đấu vào ba vành trượt gắn vào trục quay rotor và cách điện với trục.Ba
chổi than cố định và luôn tỳ lên vành trượt này để dẫn điện và một biến trở cũng
nối sao nằm ngoài động cơ để khởi động hoặc điều chỉnh tốc độ.

1.2.3 Nguyên lý hoạt động
-Khi có dòng ba pha chạy trong dây quấn stator thì trong khe hở không khí xuất
hiện từ trường quy với tốc độ n1=60f/p(f là tần số lưới điện,p là số cặp cực).Từ
trường quay này sẽ quét lên dây quấn,nhiều pha tự ngắn mạch nên trong dây quấn
stator xuất hiện dòng I2 chạy qua.Từ thông do dòng điện này sinh ra hợp với từ
thông của stator tạo thành từ thông tổng ở khe hở.Dòng điện trong dây quấn rotor
tác dụng với từ thông tổng khe khí tạo ra momen quay làm quay rotor.
1.2.4 Ảnh hưởng của tần số lưới điện f1 cấp cho
động cơ
+Thay đổi bằng cách sử dụng bộ biến tần dùng cho cả động cơ
dây quấn và lồng sóc
Xuất phát từ biểu thức:ω
1
=
P
f
1
.
2
π
. ta thay đổi tần số f1 làm cho tốc độ từ
trường quay thay đổi  tốc độ động cơ thay đổi theo.
Khi f1>f1đm ta có :
↓ S
th
=
( )
↑
+
f

LL
P
f
R
1
'
21
1
'
2
1
.
2
π

12
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Hình1.Sơ đồ nguyên lý hoạt động
của động cơ không đồng bộ
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
X
1
= ω
1
L
1
; X
2
’= ω
1

L
2
’

+Mô men tới hạn sẽ giảm theo quy luật :
↓ M
th
=
( )
↑
+
f
LL
P
f
U
2
1
'
21
2
2
1
1
.
2
1
2
8
π

+Thực tế khi f1 tăng để đảm bảo đủ Mnm cho động cơ và tốc độ làm việc của động
cơ không vượt quá giá trị cự đại cho phép.
ω
max
bị hạn chế bởi độ bền cơ khí của động cơ
+Khi f1<f1đm tức là khi f1 giảm ta có
Khi f1 giảm ω
t
giảm Sth tăngMth tăngXnm giảm thì Mth giữ ở không
đổi.
+Khi f1>f1đm thì Mth tỉ lệ nghịch với bình phương tần số.
H1.2 Đặc tính cơ khithay
đổi tần số lưới điệnf1
cấp cho động cơ
Khi tăng giảm tần số f1 cấp cho động cơ chủ yếu để điều chỉnh tốc độ động cơ
trường hợp mở máy rất ít dùng hoặc có dùng thì dùng trong trường hợp khi
nguônnf cấp cho động cơ giảm dẫn đến tổng trở của mạch giảm(vì tổng trở của
mạch tỉ lệ thuận theo tần số) Điện áp giữ không đổi thì dòng điện khởi động tăng
rất nhanh,do vậy khi giảm tần số cần giảm điện áp theo một quy luật nhất định để
giữ cho momen theo chế độ với giá trị định mức.
13
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Qua đồ thị đặc tính cơ ta thấy rằng:
+Khi f
1
< f
1đm
với điều kiện
f

U
1
1
= const thì Mth giữ không đổi
+Khi f1>f1đm thì Mth tỉ lệ nghịch với bình phương tần số
Khi tăng giảm tần số f1 cấp cho động cơ chủ yếu để điều chỉnh tốc độ động cơ
trường hợp mở máy rất ít dùng hoặc có dùng thì dùng riêng.
1.2.5 Phương trình đặc tính cơ
Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta sử dụng sơ đồ thay thế :


Ta có dòng điện stator
Ta có dòng điện stator


:
:
Trong đó :
Trong đó :
X
X
nm
nm
= X
= X
1d
1d
+ X’
+ X’
2d

2d




điện kháng
điện kháng
ngắn mạch
ngắn mạch




U
U
1f
1f




trị hiệu dụng của điện áp pha stator
trị hiệu dụng của điện áp pha stator
+Phương trình đặc tính của động cơ :
+Phương trình đặc tính của động cơ :
Đường đặc tính của động cơ như hình h1-2
14
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Hình 1-1
Hình 1-2

Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Với
S
th
là hệ số trượt tới hạn cửa động cơ
1.2.6 Ảnh hưởng các thông số đến đặc tính cơ


a) Ảnh hưởng cửa sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ
a) Ảnh hưởng cửa sự suy giảm điện áp lưới cấp cho động cơ
khi điện áp lưới suy giảm thì theo (1-4) mômen tới hạn Mth của động cơ sẽ giảm
khi điện áp lưới suy giảm thì theo (1-4) mômen tới hạn Mth của động cơ sẽ giảm
bình phương lần biên độ suy giảm của điện áp, còn Sth vẫn không đổi
bình phương lần biên độ suy giảm của điện áp, còn Sth vẫn không đổi

b) Ảnh hưởng của điện trở điện kháng mạch stator
b) Ảnh hưởng của điện trở điện kháng mạch stator
Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thì theo (1-3) và (1-4) cả
Khi nối thêm điện trở hoặc điện kháng vào mạch stator thì theo (1-3) và (1-4) cả
Sth và Mth đều giảm
Sth và Mth đều giảm
15
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Hình 1-3
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân

c) Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor
c) Ảnh hưởng của điện trở mạch rotor
đối với động cơ không đồng bộ người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch rotor để
đối với động cơ không đồng bộ người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch rotor để

hạn chế dòng khởi động thì S
hạn chế dòng khởi động thì S
th
th
= val và M
= val và M
th
th
=const
=const

d) Ảnh hưởng của tần số

Xuất phát từ biểu thức trên ta thấy nếu tần số thay đổi sẽ làm thay đổi tốc độ của
từ trường quay và từ thay đổi tốc độ động cơ
Từ (1-3) và (1-4) ta thấy : Nếu
Từ (1-3) và (1-4) ta thấy : Nếu X
nm
=
ω
1
1
L
L cho nên khi thay đổi tần số
S
th,
M
th
=const
16

ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Hình 1-5
Hình 1-4
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Hình 1-6
e) Ảnh hưởng của số đôi cực p
e) Ảnh hưởng của số đôi cực p
để thay đổi cực ở stator người ta thường thay đổi cách đấu dây vì
để thay đổi cực ở stator người ta thường thay đổi cách đấu dây vì

Vì vậy khi thay đổi số đôi cực p thì tốc độ từ trường quay
ω
1
thay đổi dẫn đến tốc
ω
thay đổi theo
1.3 Máy biến áp
1.3.1 Khái niệm chung
a/Khái niệm
Máy biến thế hay máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay 1
cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường. Cấu tạo cơ bản của máy
biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1
lõi sắt hay sắ từ ferit
Máy biến thế có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra
cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến thế đóng vai trò rất
quan trọng trong truyền tải điện năng.
b/Phân loại
17
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân

Có nhiều cách phân loại máy biến áp, nhưng theo công dụng, máy biến áp được
chia thành những loại chính sau:
 Máy biến áp điện lực (còn gọi là máy biến áp công suất: dùng để truyền tải và
phân phối công suất trong hệ thống điện lực.
 M.b.a chuyên dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu; máy biến áp
hàn điện;
 M.b.a tự ngẫu biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắm dùng để mở máy
các động cơ điện xoay chiều.
 M.b.a thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao (thí nghiệm cao áp)
Máy biến áp có rất nhiều loại, song thực chất các hiện tượng xảy ra trong chúng
đều giống nhau. Dưới đây chủ yếu xét đến máy biến áp điện lực một pha và ba
pha.
1.3.2 Nguyên tắc hoạt động
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí:
 Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)
 Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng
điện)
Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1
từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện
thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được
18
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh
qua số vòng quấn trên lõi sắt.
Khi N
P
, U
P
, I

P
, Φ
P
và N
S
, U
S
, I
S
, Φ
S
là số vòng quấn, hiệu điện thế, dòng điện và từ
thông trong mạch điện sơ cấp và thứ cấp (primary và secondary) thì theo Định luật
Faraday ta có:
và
Nếu Φ
S
= Φ
P
thì
Ngoài ra :
Như vậy :
(máy biến thế lí tưởng).
1.4 Giới thiệu về thyristor và điôt
1.4.1 Thyristor
a/Thyristor là phần tử bán dẫn cấu tạo từ bốn lớp bán dẫn,ví dụ như P-N-P-N, tạo
ra ba lớp tiếp giáp P-N: J1,J2,J3.
Thyristor có ba cực: anode (A), catode (K) và cực điều khiển (G) như được biểu
diễn trong hình vẽ.
19

ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
b/Đặc tính Volt-Ampere của một thyristor gồm hai phần. Phần thứ nhất nằm
trong góc phần tư thứ I của đồ thị Descartes, ứng với trường hợp điện áp Uak > 0,
phần thứ hai nằm trong góc phần tư thứ III, gọi là đặc tính ngược, tương ứng với
trường hợp Uak <0.
1.4.2 Điôt công suất
a/Cấu trúc và kí hiệu của điốt:
Cấu trúc của điốt:điốt gồm 2 điện cực, điện cực được nối với bán dẫn loại P được
gọi là anốt (A), điện cực được nối với miền N được gọi là katốt (k).
b/Đặc tính vôn-ampe của điốt
20
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2
N
P
J
A
K
A
K
Cấu trúc và kí hiệu
của điốt
Thiết kế bộ biến tần ba pha dùng thyristor GV hướng dẫn: ĐoànVănTuân
Đặc tính V-A của điốt gồm 2 nhánh. Nhánh thuận (1) và nhánh ngược (2).

1.4.3 Ứng dụng của thyristor
Sử dụng trong các bộ điều khiển chỉnh lưu,nghịch lưu,các cơ cấu chuyể mạch,khóa
cưỡng bức,cơ cấu bảo vệ và các chế độ điều khiển khác,…
21
ĐặngTiếnThành_K49_ĐTĐ49ĐH2