bài tập lớn tỏng hợp điện cơ

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (944.03 KB, 47 trang )

Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, động cơ điện được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của đời
sống xã hội, đặc biệt là trong các ngành công nghiệp sản xuất hiện đại, và trong
nhiều lĩnh vực đời sống không thể thiếu các động cơ điện, vì vậy các loại động
cơ điện được chế tạo ngày càng hoàn thiện hơn, trong đó động cơ điện không
đồng bộ 3 pha chiếm tỉ lệ lớn trong các ngành công nghiệp do động cơ không
đồng bộ 3 pha có nhiều ưu điểm như việc khởi động dễ dàng, giá thành rẻ, vận
hành êm, kích thước nhỏ gọn, làm việc chắc chắn, đặc tính làm việc tố, bảo quản
đơn giản, chi phí vận hành và bảo trì thấp. Tuy vậy nó có nhược điểm đặc tính cơ
phi tuyến mạnh nên trước đây, với các phương pháp điều khiển còn đơn giản,
loại động cơ này phải nhường chỗ cho động cơ điện một chiều và không được
ứng dụng nhiều. Tuy nhiên với sự phát triển mạnh của ngành khoa học kĩ thuật
ngày nay như ngành kĩ thuật vi xử lý, điện tử công suất cộng các lý thuyết điều
khiển, truyền động thì việc ứng dụng động cơ không đồng bộ 3 pha là được ứng
dụng rộng rải trong hệ thống truyền động điều chỉnh tốc độ của các máy sản
xuất, thay thế dần động cơ một chiều.
Với tầm quan trọng của động cơ 3 pha không đồng bộ, nhóm chúng em đã chọn đề
tài điều chỉnh tự động tốc độ cho hệ TĐĐ điều áp xoay chiều 3 pha động cơ không
đồng bộ.
Chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo NGUYỄN ĐĂNG
KHANG người đã trực tiếp giảng dạy và cho chúng em kiến thức để hoàn thành đồ
án môn học này. Do kiến thức có hạn củng như chưa có kinh nghiệm thực tế nên
bản đồ án này của chúng em không tránh khỏi những thiếu sót, em kính mong thầy
giáo xem xét và góp ý để chúng em hoàn thành đồ án này được tốt hơn sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo!
1
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ T Đ Đ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
KHÔNG ĐỒNG BỘ
I ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ

1.1 Cấu tạo

1: Lõi thép stato 6: Hộp dầu cực
2: Dây quấn stato 7: Lõi thép rôto
3: Nắp máy 8: Thân máy
4:  bi 9: Quạt gió làm mát
5:Trục máy 10: Hộp quạt
1.1.1–Lõi thép
Lõi thép stator có dạng hình trụ,làm bằng các lá thép kỹ thuật điện ,được
dập rãnh bên trong rồi ghép lại với nhau tạo thành các ranh theo hướng
trục.Lõi thép ép vào trong vỏ máy.
1.1.2- Dây quấn stato
-Thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện và đặt trong các rãnh của lõi
thép.Dòng điện xoay chiều 3 pha chạy trong dây quấn ba pha stator sẽ tạo ra từ
trường quay.
1.1.3. Vỏ máy .
- Vỏ máy gồm có thân và nắp,thường làm bằng gang.
1.2.Mô tả chung
động cơ KĐB

U
1f
: Gía trị hiệu
2
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
dụng của điện áp pha stato
I
µ
,I
1

, I’
2
: Các dòng điện từ hóa ,stato và dòng điện roto quy đổi về stato
X
µ
, X
1
σ
,X’
2
σ
: Điện kháng mạch tù hóa , điện kháng tản stato và điện kháng tản
roto đã quy đổi về roto.
R
µ
, R
1
,R’
2
: Các điện trở tác dụng của mạch từ hóa của cuộn dây stato và roto đã
quy đổi về stato
S : Hệ số trượt của động cơ :S =
1
1
ω
ωω
−
1
ω
: Tốc độ góc của từ trường quay

1
ω
=
p
f
1
2
π
Từ sơ đồ thay thế ta tính được dòng điện stato
I
1
=U
f1
[
22
1
µµ
XR +
+
nm
X
s
R
R
22
'
2
1
)(
1

++
] (X
nm
= X
1
σ
+ X’
2
σ
điện kháng ngắn
mạch)
Khi
ω
=0 ,s =1 thì I
1
= I
1nm
Khi
1
ω
=
ω
, s = 0 ta có : I
1
= U
f1
[
22
1
µµ

XR +
] =I
µ
Dòng điện roto quy đổi về stator :
I’
2
=
nm
f
X
s
R
R
U
22
'
2
1
1
)( ++
Khi
1
ω
=
ω
,s =0 thì I’
2
=0
Khi
ω

=0 , s =1 thì I’
2
= I
2nm
=
nm
f
XRR
U
22'
21
1
)( ++
Công suất điện từ chuyển từ stato sang roto
P
12
= M
đt
.
1
ω
(M
đt
: là moomen điện từ của động cơ )
Nếu bỏ bỏ qua các tổn thất phụ thì M
đt
= M
cơ
=M
Công suất đó chia làm 2 phần

P
cơ
: Công suất cơ đưa ra trên trục động cơ
∆
P
2
:Công suất tổn hao đồng trên roto
P
12
= P
cơ
+
∆
P
2
hay M.
1
ω
=M.
ω
+
∆
P
2
Do đó
∆
P
2
= M(
1

ω
-
ω
) = M
1
ω
.s măt khác
∆
P
2
= 3I’
2
2
R’
2
,
3
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
Nên M =
1
'
2
2
2
'
/3
ω
sRI
Thay giá trị I’
2

vào phương trình trên ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ
KĐB
M =
sX
s
R
R
RU
nm
f
])[(
3
22
'
2
11
'
2
2
1
'
++
ω

Độ trượt tới hạn S
th
= ±
22
1
'

2
nm
XR
R
+
M tới hạn M
th
= ±
22
110
2
1
(2
nm
f
XRR
U
+±
ω
1.3 Mô tả động cơ trong điều khiển
.ĐC là máy điện có nhiều dây quấn trên cả roto và stato
.Phương trình cân bằng điện áp trên mỗi day U
k
=R
k
i
k
+
dt
d

k
ψ
với k là chỉ số
tên dây quấn pha
. Từ thông móc vòng
k
ψ
=∑ L
kj
.i
j
Vơi j là tên dây quấn pha . J = K thì thì là
điện cảm tự cảm , J≠ k thì là điện cảm tương hỗ
.K,j = a,b,c :A,B,C : dây quấn stato: roto
.Momen điện từ ĐC : M =
∑
2
1
ik
dt
k
ψ
∂
.Goi v là góc lệch trục dây quấn pha roto và stato thì tốc độ quay roto là

ω
= dv/dt.
.Để tiện ta viết các đại lượng ở dạng vecto
.L
s1

,L
r1
: điện cảm tự cảm cuộn dây
. M
s
ψ
,M
r
: hỗ cảm cuộn dây

ψ
s











c
b
a
ψ
ψ
ψ

, i
s
=










c
b
a
i
i
i
,
s
u
=











c
b
a
u
u
u
:
ψ
r











C
B
A
ψ
ψ
ψ
, i

r
=










C
B
A
i
i
i
,
r
u
=











C
B
A
u
u
u
:
4
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
R
s
=










S
S
S
R
R
R

00
00
00
; R
r =










r
r
r
R
R
R
00
00
00
;
L
s
=











−−
−−
−−
1
1
1
sss
sss
sss
LMM
MLM
MML
L
r
=











−−
−−
−−
1
1
1
rrr
rrr
rrr
LMM
MLM
MML
; L
m
(v) =










−+
+−

−+
vvv
vvv
vvv
cos)3/2cos()3/2cos(
)3/2cos(cos)3/2cos(
)3/2cos()3/2cos(cos
ππ
ππ
ππ







r
s
U
U
=
[ ]






r

T
m
ms
LvL
vLL
)(
)(






r
s
i
i
;






r
s
U
U
=
( )

[ ]
















+
+
r
s
rr
T
m
mss
i
i
dt
d
LRvL

dt
d
vL
dt
d
dt
d
LR
)(
;
.Ta viết lại M =
})({)(
rms
ivL
dv
d
ti
. Nhằm mục đích loại trừ các hệ số phụ thuộc góc quay v thường dùng cách
chuyển các giá trị tức thời của đáp (dòng điện thành vecto không gian
. Vecto không gian của roto
3
2
2
);.(
3
2
π
j
cbas
eaiaiaii =++=

)(
3
3
)2(
2
1
}Im{}Re{
cbcbasssss
iiiiiiiiii −+−−=+=+=
βα

Gọi hệ trục tọa độ mới là
ω
(u,v,o) thì vị trí góc của vận tốc là vk = vok+
ω
k.t
3
2
;
)]
3
2
sin()
3
2
sin(sin.[
)]
3

2
cos()
3
2
cos(cos.[
==







+−−+−=
++−+=
KqKd
viviviKqi
viviviKdi
kckbkasv
kckbkasu
ππ
ππ
.

Vecto không
gian của dòng trong hệ tọa độ
ω
là: is
ω
= ise-j

ω
k các thành phần của vecto này:

)(
.
vvj
rr
k
eii
−−
=
ω
5
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ




+=
+=



+=
+=
svmsvrrv
sumrurru
rvmsvssv
rumsussu
iLiL

iLiL
iLiL
iLiL

ψ
ψ
ψ
ψ

(**)
.Thay vào phương trình trước ta được:
;
)(()]([
)()(












−++−−

+++
=






rw
sw
krrkm
kmkss
rw
sw
i
i
jpLRjpL
jpLjpLR
U
U
ωωωω
ωω
(*)

.

Momen
M=(3/2)Im{ is
ω
. ir

ω
}
1.4.Mô hình dòng điện
.

Dạng mô hình này đc xác định từ (**) bằng cách tách hệ ptrình này ra thành
các phương trình chiếu trên các trục u,v

























+−−
−−+−−
+
−−+
=












rv
ru
sv
su
rrrkmmk
rkrrmkm
mmksssk
mkmskss
rv
ru
sv
su

i
i
i
i
pLRLpLL
LpLRLpL
pLLpLRL
LpLLpLR
U
U
U
U
)()(
)()(
ωωωω
ωωωω
ωω
ωω

.M=(3/2)Lm.(iru – isv – isu.irv)
1.5Mô hình từ thông theo phương trình trạng thái













−+
+
+












=






rw
sw
k
r
s

s
s
rw
sw
jp
jp
i
i
R
R
U
U
ψ
ψ
ωω
ω
ω
ω
)(0
0
. Nếu rút dòng điện từ pt (*) rồi thay
vào pt (**) ta thu được mô hình mới có dạng
6
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
. Từ 2 phương trình của mô hình trước ta có thể tính ra d điện stato và roto rồi
thay vào chính nó ta thu đc phương trình trạng thái mới

























−−−
−
−−
−
=













0
0
)(0
0
0
0
sv
su
rksr
krsr
rssk
rsks
rv
ru
sv
su
u
u
aka
aka
kaa
kaa
p

ωω
ωω
ω
ω
ψ
ψ
ψ
ψ

Trong đó:
m
r
s
M
sr
m
sr
m
m
r
m
r
s
m
s
međr
r
r
međs

s
s
LM
N
N
L
LL
L
LL
L
k
L
L
k
L
L
k
SL
R
a
L
R
a
2
3
1;;
;;
2
==
−===

===
σ
σ
ωωσ

ω
eđm: tần số góc định mức của dòng điện :
σ
: Hệ số tản từ
.Nếu quá trình quá độ điện từ rất nhỏ so với quá trình quá độ điện cơ thì có
thể bỏ qua quá trình quá độ điện từ khi khảo sát ĐK
.Trong từng trường hợp cụ thể momen là hàm của ít nhất 2 biến là biến tốc
độ ra và 1 biến vào nào đó gọi là biến y: M = M(y,
ω
)
.ĐK có đặc tính phi tuyến mạnh nên thường dùng p2 tuyến tính hóa quanh
điểm làm việc
7
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
M = MB +
∆
M; y = y0 +
∆
y
Mc = Mcb+
∆
M;
ω
=

ω
b +
ω
ω
ω
ω
∆
∂
∂
=∆∆
∂
∂
+∆
∂
∂
=∆
c
c
M
M
M
y
y
M
M ;

.Gia số momen
1.5 Mô hình động cơ khi bỏ qua quá trình quá độ điện từ
.Sơ đồ cấu trúc
l.e

.Hàm truyền của ĐC : Fp =
( )
( )
pY
p
∆
∆
ω
=
pT
K
m
my
+1

với Tm là hằng số điện cơ :Tm=
ωω
∂
∂
+
∂
∂
M
M
J
c
Kmy là hệ số khuếch đại động cở với biến vào y
Kmy =
ωω
∂

∂
−
∂
∂
∂
∂
M
M
y
M
c
1.6 Các đặc tính của động cơ không đồng bộ

.Ở chế độ xác lập ta có các phương trình mô tả quan hệ giữa các thông số











.
.
r
s
U

U
=






+
+
rsrms
mksks
LjRLj
LjLjR
ωω
ωω








.
.
r
s
I
I

Trong đó
ωωω
−=
es
gọi là tốc độ trượt
L
s
= L
m
+L
s
σ
;
L
r
= L
m
+L
r
σ
.Biên độ dòng điện roto: I
r
=
)( sF
LU
m
e
s
ωω

)( sF
ω
=
22








++








−
s
sr
e
ss
rs
es
rs
LRLR

LL
RR
ωωωω
σ
8
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ

.Biên độ từ thông stato:
e
ψ
=
( )
sF
L
R
LU
r
s
r
e
ss
ω
ω
ω
σ
2
2
+










.Biên độ từ thông động cơ :
ψ
=
( )
sF
L
R
LU
r
s
r
e
ms
ω
ω
ω
σ
2
2
+









2
2
2
2
)(
1
.
.
sF
RLU
M
s
rm
e
s
ωωω
=
.Momen điện từ của động cơ :
r
s
r
s
sr
e
rs

srs
đ
jL
R
LRLR
jLLRR
z
+
++−
=
ω
ωω
ω
σ
)(
. Tổng trở vào của động cơ :

2
.
)1(
s
sth
sth
s
I
L
M
ω
ω
ω

ω
σ
+
−
=

. Momen điện từ của động cơ thông qua dòng stato:

. Momen điện từ của động cơ qua dòng roto M=
2
r
r
I
R
ω
. Hệ số tản từ :

. Hệ số tản từ
σ
=
rsm
LLL /1
2
−
. Tốc độ trượt tới hạn
σ
ω
rrsth
LR /=
II.BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA

1. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều gọi tắt là điều áp xoay chiều thực hiện biến
đổi điện áp xoay chiều về độ lớn và dạng sóng nhưng tần số f không đổi.
9
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
Điều áp xoay chiều thường ứng dụng trong điều khiển chiếu sáng và đốt
nóng,trong khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ quạt gió máy bơm…
2.Để điều chỉnh điện áp 3 pha có thể dùng 3 sơ đồ:
-Điều áp 3 pha với 6 thyristor nối thành nhóm thyristor song song và ngược nhau
liên hệ giữa nguồn và tải
-Nối tam giác 3 bộ điều áp 1 pha.
-Nối hỗn hợp 3 thyristor và 3 điốt.
Bộ điều áp 3 pha được tạo nên từ 3 nhóm,mỗi nhóm gồm 2 thyristor song song
ngược :T
A,
T
A
’, T
B,
T
B
’, T
C,
T
C
’.Gọi v
A
,v
B
,v
C

là các điện áp pha hình sin.
v
A
= vm sin θ ; v
B
= vm sin(θ −
3
2
π
) ; v
C
= vm sin(θ+
3
2
π
)
Trong các pha của tải có dòng i
A
,i
B
,i
C
và v
A
’
,v
B
,v
C
’

là điện áp trên các pha của tải và
v
THA ,
v
THB
,v
THC
là các điện áp trên cực các Thyristor.
Các Thyristor được mồi ở các khoảng thời gian bằng nhau và bằng 1/6 chu kỳ
theo thứ tự TA TC’ ; TB , TA’ ; TC , TB’ với các
góc mở
ψ
nghĩa là thyristor T
A
được điều khiển với
θ =
ψ
(hình 1). Để vẽ dạng sóng điện áp ta chỉ cần
nghiên cứu một phần sáu chu kì.Vì các dòng điện
pha đều giống nhau và lệch pha
3
2
π
do vậy biết i
A
ta có thể suy ra i
B
,i
C
i

A
( θ +
3
π
) =-i
B
(θ)
i
A
( θ +
3
2
π
) =i
C
(θ )
i
A
( θ +
3
π
)=-i
A
(θ)
i
A
( θ +
3
π
) =i

B
(θ)
i
A
( θ +
3
π
) =-i
C
(θ)

Cũng vậy ta có quan hệ giữa các điện áp v
A
’
, v
B
’

, v
C
’
trên tải và v
THA ,
v
THB
,v
THC
trên các cực của thyristor.
10
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ

1.Trường hợp tải thuần trở
Nếu tải gồm 3 điện trở bằng nhau,khi góc mồi
ψ
tăng từ 0 đến
6
5
π
có thể xảy ra 3
chế độ hoạt động như(hinh 1.a, b,c) đơn giản hạn chế về v
A
’
, v
B
, v
C
’
với
ψ
< θ <
ψ
+
3
π
cho phép xác định điện áp trên tải của các pha A làv
A
’ trong cả chu ki và
v
THA
khi thyristor T
A

bị khóa.Ta không cần vẽ đường cong dòng điện vì hoàn toàn
đồng dang với v
A
’.
.Chế độ 1:0 <
ψ
<
3
π
:2 hay 3 thyristor dẫn
-Khi
ψ
<
3
π
:góc kết thúc của T
C
lớn hơn
ψ
,khi thì
3 thyristor dẫn khi thì 2 thyristor dẫn:

v
A
’
=Ri
A
= v
A
v

B
’= R.i
B
= v
B
v
C
’
= R.i
C
= v
C
v
THA
= v
THB
= v
THC
= 0
-Khi
3
π
< θ <
ψ
+
3
π
: Th
A
và Th

B
dẫn,do
đó
V
A
’=-v
B
’=
2
1
(v
A
-v
B
)
I
A
=-i
B
= v
A
’/R
V
C
’=i
C
=0,v
ThC
=
2

3
v
C
<0
Khi
ψ
đạt tới
3
π
sẽ ngừng dẫn vì Th
C
bị khóa
trước khi Th
A
được mở mồi.
. Chế độ 2:
3
π
<
ψ
<
2
π
: luôn có 2 thyristor dẫn
Khi
ψ
biến thiên từ
3
π
đến

2
π
: khoảng dẫn thyristor không đổi và bằng 1/3 chu
ki nhưng dẫn lệch pha.
Khi
ψ
< θ<
ψ
+
3
π
:các thyristor Th
A
và Th
B
’ dẫn
v
A
’= v
B
=
2
1
(v
B
-v
C
)
11
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ

v
C
’=R.i
C
=0
v
ThA
= v
ThB
=0;v
ThC
=
2
3
v
C
<0
Khi
ψ
=
2
π
,chế độ này sẽ ngừng dẫn,khi
góc cuối của Th
B
’ =
ψ
+
3
π

Vượt quá
6
5
π
khi v
A
-v
B
Và i
A
= i
B
triệt tiêu khi mồi v
ThC
’
. Chế độ 3:

2
π
<
ψ

<
6
5
π
: có 2
Hoặc k thyristor nào dẫn Tồn tại khoảng dẫn
sau các khoảng tất cả dòng triệt tiêu cần mở

2 thyristor bằng các tín hiệu rộng lớn hơn
3
π

-Gửi các xung điều khẳng định .Khi gửi tín
hiệu mở 1 thyristor để đầu dẫn ,phải gửi 1
xung liên cực điều khiển của thyristor vừa
bị khóa.Như vậy Th
A
nhận xung điều khiển
đầu tiên ở θ =
ψ
và xung khẳng định ở

θ =
ψ
+
3
π

Khi
ψ

< 0 <
6
5
π
Các thyristor Th
A
và Th

B
dẫn:
v
A
’ = v
B
=
2
1
(v
A
-v
B
)
i
A
=-i
B
= v
A
’/R
v
C
’=i
C
=0; v
ThA
=v
ThB
=0; v

ThC
=
2
3
v
C

Khi
6
5
π
< θ <
ψ
+
3
π
:không có thyristor nào dẫn: v
A
’
= v
B
’

= v
C
’
=0; i
A
=i
B

=i
C
=0;
v
ThA
-v
ThB
= v
A
-v
C

Để phân bố điện áp trên các cực thyristor khi chúng bị khóa ,cần nối vào các
cực của 3 khối thyristor các điện trở lớn có trị số bằng nhau,do vậy:
v
ThA
=v
A
; v
ThB
=v
B
; v
ThC
=v
C
;
12
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
Khi

ψ

<
6
5
π
mồi đồng thời Th
A
và Th
C
’, khi θ =
ψ
+
3
π
sẽ tạo nên điện áp
âm v
A
-v
C
.Các thyristor không thể dẫn được và bộ điều áp làm việc như một khóa
chuyển mạch luôn hở mạch
2.Trường hợp tải R-L
Tải R-L được dặc trưng bởi tổng trở Z=
w2L2+ R2
và góc pha tg
ϕ
= .
R
wL

=QDòng điện bắt đầu giảm khi
ψ
>
ϕ
.
Vì điện cảm L các dòng điện i
A
,i
B
,i
C
không còn bị gián đoạn nữa ,do đó không
xảy ra chế độ 2.
Thyristor Th
\A
đưa vào dẫn khi khi θ =
ψ
không gây khóa Th
C
do dòng i
C
bị
tắt đột ngột, bởi vì dòng điện này không bị gián đoạn.
Νếu θ =
ψ
,nhờ Th
C
vàTh
B

’ dòng i
C
tồn tại,việc mở Th
A
là cho Th
A
, Th
C
và
Th
B
’ mở đồng thời và bắt đầu khoảng cả thyristor dẫn ở chế độ 1.
Nếu i
C
=0 thì khi mở Th
A
làm cho i
A
, i
B
, i
C
bằng không trước khi θ =
ψ
,sơ đồ
làm việc như ở chế độ 3
Việc chuyển từ chế độ 1 sang chế độ 3 được thực hiện đối với giá trị giới hạn
ψ
1 theo phương trình: 1-2e
Q3

π
−

sin(
ψ
1
− Κ−
3
4
π
) =

sin(
ψ
1
−
ϕ
)
góc
giới hạn
ψ
1 = 11007.
ψ
=
3
π
tương úng với chế độ 1,
ψ
=
3

2
π
hoạt động ở
chế độ 3.
3.Đặc tính
-Điện áp trên tải vA’,vB’, vC’ có trị số hiệu dụng V’ biến thiên từ V đến 0 khi
góc

mở
ψ
đi từ đến
6
5
π

-Khai triển thành chuỗi ngoài sóng cơ bản chỉ có các điều hòa hòa lẻ. Hơn nữa
13
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
tổng giá trị tức thời vA’ + vB’ + vC’ =0
Có mặt các điều hòa : w,5w,7w, 11w …. Tổng quát nw =(6K+1)w
Các điều hòa được tính theo biểu thức: In=
22
1 QnR
Vn
+
-Bộ điều áp xoay chiều tiêu thụ công suất phản kháng 3V.I
1
sin
ϕ
,do mồi trễ

ψ
,các điện áp cơ bản trên tải v
A
’ ,v
B
’ ,v
C
’ lệch pha với điện áp v
A
,v
B
, v
C
tương ứng.
Mặt khác tải R-L nên dòng lệch pha với điện áp tải
4.Phương án các thyristor nối tam giác
Ta có thể thay đổi các thyristor nối hình sao thành hình tam giác như ở
hình 1.5
Nếu các pha của tải có cùng góc lệch pha và modun gấp 3 lần ,với cùng góc mở
ψ
thì dòng điện trên dây và điện áp trên các cực của thyristor không thay đổi.
Dòng điện trong tam giác gồm các thyristor jA, jB, jC có dạng sóng khác nhau
với các dạng sóng dòng điện dây tương ứng iA, iB , iC. Cũng vậy dạng sóng điện
14
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
áp uA’ , uB’, uC’ , trên các pha nối hình tam giác khác với dạng sóng uA’ ,
uB’,uC’ khi nối sao.Lý do là khi iA, iB,iC chuyển thành jA ,jB, jC các thành phần
tạo nên hệ thống tự thuận lệch pha nhau π /6 theo chiều thuận ,trong khi đó các
thành phần thứ tự ngược (điều hòa 5,7,11,…) lệch pha nhau theo chiều ngược.
Tuy nhiên các biểu thức sau luôn đúng

U’=
3
V’ ; I=
3
J
U
1
’=
3
V
1
’ ; I
1
=
3
J
1
; U
n
’=
3
V
n
’ ; I
n
=
3
J
n
So sánh sơ đồ ở hình 1.5 với sơ đồ hình 1.1 ta thấy ,ở 1 tải đã cho, các dòng điện

trong các pha và điện áp trên các cực của chúng có cùng giá trị và hình dangsn
nhưng dòng điện trong thyristor giảm đi và do vậy điều kiện tín hiệu cũng dễ dàng
hơn.
Ta nhận thấy sự dẫn của Th
A
, Th
B
’
,
xác định cách nối giữa các cực A’,B’,C’ như
khi khi Th
AB
,Th
BC
’ dẫn v
A
’= v
A
; v
B
’= v
B
; v
C
’= v
C
;i
A
>0 ;i
B

>0
Sự dẫn điện của Th
A
, Th
B
’ cùng ảnh hưởng như Th
AB

15
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
v
A
= v
A
’=
2
vv
BA
−
; i
A
=-i
B
>0 ;v
C
’ =i
C
=0
Với cùng các giá trị
ψ

đã
ϕ
và cho, các đại lượng liên quan đến nguồn ,tải,các
dòng i
A
, i
B,
i
C
và điện áp v
A
’ , v
B
’ ,v
C
’ giống nhau . Chỉ có các thyristor nối tam giác
là có các ưu điểm sau:
-Với chế độ 1: chỉ có 1 hay 2 thyristor dẫn
-Với chế độ 2: chỉ có 1 thyristor dẫn
-Với chế độ 3: chỉ có 1 hay 2 thyristor hoặc không có
Ưu điểm thứ 2 của việc nối tam giác các thyristor làm đơn giản hóa tín hiệu điều
khiển. Không cần thiết xung điều khiển rộng hoặc xung khẳng định để đảm bảo sơ
đồ hoạt động . Chỉ cần 1 xung đơn là đủ . Tuy nhiên nếu các thyristor nối tam giác
sẽ có điện áp ngược cực đại phải chịu là từ 1.5V
m
đến
3
V
m
.Đây là nhược điểm

của sơ đồ các thyristor nối tam giác
16
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
Hình 1.5 : sơ đồ các thyristor nối tam giác
III.NHÓM TAM GIÁC TỪ BA BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 1 PHA
Có một phương án khác tạo nên bộ điều áp 3 pha bao gồm ba bộ điều áp 1 pha
nối tam giác như sơ đồ hình 1.6 .Cách nối này cho phép loại trừ các điều hòa bậc 3
bội ba trong dòng điện .
Để có thể sử dụng trực tiếp các kết quả của bộ điều áp 1 pha ta sử dụng các kí
hiệu của 1 pha và thêm chỉ số A, B, C .
Điện áp do nguồn cung cấp:
v
A
= V
m
sin
θ
,v
B
= V
m
sin(
θ
-
3
2
π
) ; v
C
= V

m
sin(
θ
-
3
4
π
)
Các phần thyristor được mồi ở 1/6/ chu kì theo thứ tự sau:
Th
A
,Th
C
’ ,Th
B
’ Th
A
’ ,Th
B
’.Thyristor Th
A
nhận xung điều khiển tại
ψ
=
ϕ
.Các điện
áp v
A
’ ,v
B

’ ,v
C
’ là điện áp trên các pha của tải,còn v
ThA
, v
ThB
, v
ThC
là điện áp trên các
17
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
nhóm của thyristor.Các dòng i
A
,i
B
,i
C
giống nhau ở 1/3 hoặc 2/3 chu kì.
Nhóm tam giác từ ba bộ điều áp một pha đảm bảo triệt tiêu điều hòa bậc ba và
bội ba trong các dòng điện do nguồn cung cấp. Các điều hòa này trùng pha trong
ba dòng i
A
,i
B
,i
C
. Dòng điện dây i
A1
= i
A

–i
C
,i
B1
= i
B
-i
A,
i
C1
= i
C
- i
B.
hình 1.6
Dòng điện trong sơ đồ có dạng sóng khác với dòng điện các pha của tải và tỉ số
điều hòa giảm đi.Hình 1.6 trình bày dạng sóng dòng điện khi góc mồi
3
π
, tải thuần
trở .
Các điều hòa dòng điện dây:I
1L
=
3
I
1,
I
5L
=

3
I
5
, I
7L
=
3
I
7
…nhưng I
3L
=I
9L
=0
18
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
hình 1.6a dạng sóng của dòng điện theo sơ đồ 1.6
III. BỘ ĐIỀU ÁP BA PHA HỖN HƠP
Trên sơ đồ hình 1.7 ta nhận thấy mỗi pha có 1
thyristor được thay thế bằng 1 điốt.Không có dây trung
tính làm cho giá trị trung bình của tổng dòng điện pha của
tải và điện áp trên cực của nó luôn bằng 0.
19
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
hình
3.7
1. Sự hoạt động của sơ đồ
Nếu ta ký hiệu v
A
,v

B
,v
C
là điện áp nguồn
v
A
= V
m
sin
θ
,v
B
= V
m
sin(
θ
-
3
2
π
) ; v
C
= V
m
sin(
θ
-
3
4
π

)
Thyristor Th
A
được mồi ở
ψ
=
ϕ
, còn Th
B
ở
ψ
=
ϕ
+
3
2
π
vàTh
C
ψ
=
ϕ

+
3
4
π

Ba dòng điện i

A,
i
B
,i
C
giống nhau ở 1/3 chu kì nhưng ở nửa chu kì âm khác với
nửa chu kì dương,do vậy điện áp v’
A
,v’
B
,v’
C
và các thyristor v
ThA
, v
ThB
,

v
ThC
vì
có điốt nên không có giá trị âm
-Nếu tải thuần trở , có ba chế độ làm việc liên tiếp sau đây khi
ψ

từ 0 đến
6
7
π

Khi 0 <

ψ
<
2
π

: ba hoặc hai linh kiện dẫn
Khi
2
π
<

ψ
<
2
3
π

: ba , hai hoặc không có linh kiện nào dẫn
Khi
2
3
π
<

ψ
<
6
7

π

: ba hoặc không có linh kiện nào dẫn
-Nếu tải R-L có modun Z và góc
ϕ
, để làm thay đổi giá trị hiệu dụng của dòng
điện i
A,
i
B
,i
C
từ cực đại V/Z đén không thì góc mồi
ψ
phải tăng từ
ϕ
đén
6
7
π
khi
ϕ
tăng,sự biiens thiên của
ψ
theo chế độ giảm đi .Khi
ϕ
= 31
o
6 ,chế đọ này biến mất
2. Các đặc tính

Các điện áp v’
A
,v’
B ,
v’
C
ngoài thành phần cơ bản còn có cả các điều hòa bậc chẵn
và lẻ, trừ điều hòa bậc ba và bôi ba.
Trên hình 1.8 Trình bày đặc tính điện áp hiệu dụng của các điều hòa theo góc mồi
20
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
ứng với 2 trường hợp tải thuần trở

ϕ
= 0 và tải R-L
ϕ
=
4
π

hình
1.8
Ta nhấn mạnh điều hòa bậc ba có ảnh hưởng quan trọng.
Sơ đồ tiêu thụ công suất phản kháng ngay cả khi tảo thuần trở.
Công suất biểu khiến :S= 3VI
Công suất biến dạng :D= 3V.
2
1
2
II −

Công suất tác
dụng :P= 3VI
1
cos
ϕ
3.So sánh các bộ điều áp ba pha
Cũng như bộ chỉnh lưu,độ điều áp làm thay đổi lưới điện xoay chiều cung cấp
cho nó, tạo nên các điều hòa dòng điện và tiêu thụ công suất phản kháng.
Mặc dù khó so sánh vì chế độ sử dụng của chúng khác nhau ,nhưng bộ điều áp ba
pha có 6 thyristor không gây ảnh hưởng tới lưới bằng cầu chỉnh lưu ba pha bán
điều khiển.
Đối với ba loại điều áp 3 pha ,ta đã đưa ra các đặc tính đối với các điều điện áp
nhưng không đưa ra đặc tính dòng điện ,bởi vì khi tải R-L các điều hòa quá bé
không tiện biểu diễn cùng tỉ lệ xích với điều hòa cơ bản .Khi tải R-L, ta có ta có
thể tìm được biểu thức các dòng điện điều hòa theo điện áp:
I
1
=
2
'
1
1 QR
V
+
I
n
=
22
'
1 QnR

V
n
+
với Q= wL/R
21
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
Do đó tỉ số:

''
1
1
/
/
n
n
VV
II
=
22
2
1
1
Qn
Q
+
+
4.Lựa chọn bộ điều áp xoay chiều
Đối với các thiết bị có công suất trung bình và lớn, các dòng điện điều hòa có vai
trò quan trọng trong việc lựa chọn bộ điều áp. Việc lựa chọn giới hạn bởi hai sơ đồ
6 thyristor.

- Bộ điều áp ba pha
- Ba bộ điều áp một pha ghép tam giác.
Sơ đồ ba bộ điều áp một pha nối tam giác không tốt đối với dòng điện tải so với
bộ điều áp ba pha, nhưng đối với dòng điện lƣới lại tốt hơn. Sơ đồ ba bộ điều áp
nối tam giác một pha nối tam giác làm cho dòng điện pha có điều hòa ba và bội ba
nhưng trong dòng điện dây chúng bị triệt tiêu. Do vậy ta có thể đi đến kết luận :
- Khi việc giảm các điều hòa dòng điện lưới đóng vai trò quan trọng thì thường
chọn các sơ đồ ba bộ điều áp một pha nối tam giác
22
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
- Khi chất lượng điện áp trên tải quan trọng thì thƣờng chọ bộ điều áp ba pha.
Đó là trường hợp cung cấp cho các máy điện quay, bởi vì các may điện quay sẽ là
việc xấu khi điện áp bậc ba hoặc bội ba. Các điện áp này tạo nên hệ thống thứ tự
không.
Khi công suất giảm đi, cần giảm chi phí dối với các thyristor và mạch điều khiển,
khi đó bộ điều áp ba pha có nhiều khả năng ;
- Đặt giữa lưới và tải, cho phép thay đổi pha khi chuyển từ tam giác sang hình
sao mà không cần thay đổi điện áp.
- Đặt sau tải cho phép nối hình tam giác ba nhóm thyristor, làm giảm dòng và
cho phép giảm kích cỡ của thyristor
- Đặt sau tải và có một cực chung cho tất cả các thyristor, điều này làm cho việc
điều khiển dễ dàng, nhất là khi thay thế 6 thyristor bằng 3 triac.
Khi vấn đề các điều hòa dòng điện không không quan trọng thì bộ điều áp ba
pha và các phƣơng án của nó có lợi hơn phƣơng án nối tam giác.ba bộ điều áp một
pha.
- Bộ điều áp ba pha hỗn hợp chỉ được sử dụng trong các sơ đồ công suất nhỏ vì
ảnh hưởng quan trọng của các điều hòa. Điều hòa bậc cao sẽ tạo nên momen phản
kháng lớn đối với máy điện quay.
5.Lưu ý về bộ bù tĩnh
Bộ bù tĩnh là một ứng dụng của bộ điều áp ba pha. Để tạo nên một nguồn công suất

phản kháng biến thiên liên tục, người ta mắc song song các tụ để tạo nên dung
kháng cực đại cần thiết với một điện kháng ba pha điều khiển bằng bộ điều áp.
Bộ điều áp này cho phép biến đổi công suất phản kháng của cuộn điện kháng, do
đó làm thay đổi công suất phản kháng của bộ tụ điện – điện kháng.
Trong thiết bị này tụ điện đóng vai trò tạo nên dung kháng và đồng thời có dung
kháng nhỏ với dòng điện điều hòa bậc cao, do vậy nó lọc cac điều hòa dòng điện
lấy từ lưới.
Một số nhà chế tạo mong muốn tạo nên thiết bị điều chỉnh công suất phản kháng
bằng bộ điều áp bằng cách thay đổi giá trị điện dung của tụ điện. Họ sử dụng các
Thyristor làm việc ở chế độ đóng mở, cho phép loại trừ các điểm dòng điện tăng
23
Đ N MÔN TNG HP H THNG ĐIN CƠ
đột ngột bằng cách bù dòng điện có tính chất điện dung tại thời điêm bất lợi này.
Đôi khi ngƣời ta sử dụng bộ điều áp để cung cấp điện áp biến thiên cho máy biến
áp mà điện áp thứ cấp đƣợc chỉnh lưu có điện áp biến thiên liên tục từ cực đại đến
không
Sơ đồ này dùng để tạo nên dòng chỉnh lưu rất lớn ở điện áp rất thấp hoặc tạo nên
điện áp rất cao.
Khi công suất của lưới lớn hơn công suất bộ điều áp rất nhiều, do đó ảnh hƣờng
của bộ điều áp xoay chiều đến lƣới không đáng kể, đôi khi ngƣời ta sử dụng bộ
điều áp nối tam giác hở hay còn gọi là “ bộ điều áp tiết kiệm”, trong đó một trong
ba nhóm thyristor được thay bằng nối trực tiếp.

CHƯƠNG III : XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU CHỈNH TỰ
ĐỘNG TỐC ĐỘ HỆ T Đ Đ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA ĐỘNG CƠ
KHÔNG ĐỒNG BỘ
Chọn động cơ với các thông số :
P
đm
=18(kw) R

s
= 0.25Ω
Y-380 R
’
r
= 0.75 Ω
f
đm
= 50Hz X
1
=1.45Ω
η
đm
= 0.85 X
2
’
= 1.05Ω
n
đm
= 1420v/p ` X
µ
= 40Ω
cos
ϕ
đm
= 0.81 bỏ qua R
µ
2p = 6
Chọn điểm làm việc : khi động cơ có tải động cơ quay với tốc độ 900v/p