Tính toán thiết kế bộ biến tần nguồn áp điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha Roto lồng sóc

 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
6
I HC À NNG
TRNG I HC BÁCH KHOA
KHOA N
@&?
 TÀI:
TÍNH TOÁN THIT K B BIN TN NGUN ÁP
U KHIN NG C KHÔNG NG B BA PHA
RÔTO LNG SÓC.
( Dùng vi u khin – Chíp AT89c51)
Giáo Viên Hng Dn : PGS.TS oàn Quang Vinh
H Tên Sinh Viên :Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
Lp : 04LT
Ngành :  THUT N
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
7
KHOA N
 ÁN TT NGHIP
H và Tên sinh viên :Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
Lp : 04LT
Khoa : n
Ngành :  Thut n
 Tài
:

TÍNH TOÁN THIT K B BIN TN NGUN ÁP
U KHIN NG C KHÔNG NG B BA PHA RÔTO
NG SÓC.
S liu ban u :Thông sng c không ng b Rôto lng sóc :
P
m
= 0,.75 Kw
f
m
= 50 Hz
n
m
= 1410 v/phút
U
m
= 380/220 (V)
I
m
= 2/3,5 (A)
i dung thit k :
Chng I : Tng quan vng c không ng b.
Chng II : Gii thiu chung v b bin tn .
Chng III : Tng quan v k thut vi s lý
Chng IV : Thit k b bin tn ngun áp ba pha u khin ng c không
ng b .
Chng V : Thit k  mch u khin.
Chng VI : Mch bo v.
Chng VII: Lp ráp mch
Giáo viên hng dn : PGS.TS OÀN QUANG VINH
Giáo viên duy t :

Ngày giao bài thi : 12/02/2006
Ngày np bài thi : 28/5/2006
I HC À NNG
TRNG I HC BÁCH KHOA
KHOA N
NG HÒA XÃ HI CH NGHA VIT NAM
c Lp - T Do - Hnh Phúc
-----0 O 0----
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
8
t qum ánh giá
Ngày tháng nm2006
Cán b hng dn
(ký và ghi rõ h tên)
Trng b môn
(Ký và ghi rõ h tên)
Ngày tháng nm 2006
Cán b duyt
(ký và ghi rõ h tên)
Thông qua khoa
Ngày tháng nm 2006
Ch nhim khoa
(ký và ghi rõ h tên)
Ngày tháng nm 2006
Ch tch hi ng
(ký và ghi rõ h tên)
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
9

I NÓI U
So vi tt c các loi ng c hin dùng trong công nghip thì ng c không ng b
ba pha c dùng rng rãi nht t công sut nhn công sut trung bình và chúng
ang c thay th ngày mt nhiu cho các ng cn mt chiu . S d nh vy là
do ng có không ng b có kt cu n giãn , d ch to vn hành an toàn , s dng
trc tip t li n xoay chiu ba pha .
Trong các loi ng c không ng b , thì ng có không ng b ba pha Roto
ng sóc la chim u th , chng hn nh trong các nhà máy ximng thì chúng c
dùng cho các máy nghin , máy khuy , bng ln vn ti . Trong xng cán luyn thì
dùng cho các bng ln vn ti có truyn ng n và truyn ng nhóm .
Bên cnh nhng u m ca ng c không ng b ba pha nó còn có nhng
nhc m nh là : Momen ti hn Momen khi ng s gim xung rt nhiu khi
n á li tt xung , d phát sinh tình trng nóng quá mc i vi Stato nht là khi
n áp li tng và i vi Roto khi n áp li gim , khe h không khí nh cng
phn nào làm gim bt  tin cy ca chúng .
Trong thi gian gn ây do s phát trin ca nn công nghip ch to bán dn công
sut và k thut n t , tin hc nên các t m ca ng c không ng bã c
khai thác trit  , nó c u khin bng các b bin tn bán dn và ang ngày c
hoàn thin hn do ó có kh nng cnh tranh vi các h truyn ng mt chiu nht là
 vùng công sut truyn ln và tc  làm vic cao.
Trong công nghip thng s dng bn b truyn ng u chnh tc ng có
không ng bó là :
+ u chnh n áp cp cho ng c dùng b bin i Thyristor .
+ u chnh n tr Roto bng b bin i xung Thyristor.
+ u chnh công sut trt .
+ u chnh tn s ngun cung cp cho ng c bng b bin i tn s .
Trong  án tt nghip này em s kho xác và thit k b bin tn ngun áp u
khin tc ng c không ng b Roto lng sóc công sut 0,75K W .
Sau thi gian làm  án di s hng dn tn tình ca thy oàn Quang Vinh và
các thy cô khác em ã hoàn thành  án . Tuy nhiên do kin thc có hn nên càng

nhiu thiu sót , em rt mong s góp ý ca thy cô v nhng thiu sót ó nhm góp
phn  cho  án ca em c hoàn thin . Em xin chân thành cm n …
à nng ngày 25 tháng 5 nm 2006
Sinh viên thc hin
Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
10
C LC
Trang
Chng I : Tng quan vng c không ng b
I.1: Gii thiu vng c không ng b ………………………………. ….6
I.1.1: c tính c ………………………………………………… .… 6
I.1.2: nh hng ca các thông sn c tính c……………… ….….7
I.2 : Các phng pháp u chnh tc ng c không ng b…….……9
I.2.1: Phng pháp u chnh n áp li……………………...….......9
I.2.2: Phng pháp u chnh n tr mch rôto………………....… 10
I.2.3: Phng pháp u chnh tn s ngun cung cp cho ng c không ng
 ba pha ..........................................................................................11
Chng II : Gii thiu chung v b bin tn..
II.1 : Gii thiu chung .................................................................................16
II.2 : Phân loi bin tn ...............................................................................16
II.2.1 : Bin tn trc tip ..........................................................................16
II.2.2 : Bin tn gián tip .........................................................................16
II.3 : Các khi trong bin tn gián tip ........................................................18
II.3.1 : Khi chnh lu .............................................................................18
II.3.2 : Khi lc ........................................................................................20
II.3.3 : Khi nghch lu ...........................................................................22

II.3.4 : u bin  rng xung ( khi bm )............................................26
Chng III : Tng quan v k thut vi s lý
III.1 : Lch s phát trin ca vi s lý ...........................................................30
III.2 : Cu to vi s lý h MSC -51..............................................................30
III.2.1 : Gii thiu cu trúc phn cng MSC-51(89c51) ..........................30
III.2.2 : Kho sát s chân 89c51 và chc nng ca tng chân............31
III.2.3 : Cu trúc bên trong vi u khin ................................................33
III.3 : Tóm tc tp lnh ca chíp 89c51 .....................................................43
III.3.1 : Các mode nh v .........................................................................43
III.3.2 : Các kiu lnh ( Instruction types).................................................47
III.4 : Chng trình ngôn ng Assembly ca chíp 89c51.........................53
III.4.1 : Gii thiu .....................................................................................53
III.4.2 : Hot ng ca trình biên dch ......................................................53
III.4.3 : S sp c ca chng trình ngôn ng Assembly .......................54
III.4.4 : S tính toán biu thc ca Assembly timer..................................57
III.4.5 : Các ch th biên dch ....................................................................58
Chng IV : Thit k bin tn ngun áp 3 pha u khin ng c không ng
 ba pha roto lng sóc
IV.1 : Chn các phng án cho mch ng lc..........................................62
IV.1.1: Mch chnh lu ...........................................................................62
IV.1.2: Chc nng ca máy bin áp lc ................................................63
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
11
IV.1.3: Mch nghch lu .......................................................................63
IV.2 : Tính chn các linh kin cho mch ng lc .....................................65
IV.2.1 : Tính chn máy bin áp ng lc ................................................65
IV.2.2 : Tính chn các linh kin mch chnh lu ....................................67
IV.2.3 : Tính chn linh kin bm n áp ...............................................67
IV.2.4 : Tính chn linh kin mch nghch lu .......................................67

IV.2.5 : Tính chn mch lc ...................................................................68
Chng V : Thit k mch u khin
V.1 : H thng u khin tn s ..............................................................69
V.1.1 : Chc nng ca h thng u khin .........................................69
V. 2 : Phân tích mch thit k ....................................................................69
V.2.1 : Khi to xung và phân phi xung..............................................69
V.2.2 : Tính chn khâu khuch i xung ..............................................71
V.3 : Giãn  thi gian ...............................................................................73
V.3.1 : ng c chy thun...................................................................73
V.3.2 : ng c chy ngc..................................................................74
V.4 : S thut toán chng trình u khin .......................................75
V.5 : Chng trình u khin Assembly .................................................77
Chng VI : Bo v
VI.1 : Gii thiu s c ...............................................................................86
VI.1.1 : Bo v chng quá áp và chng tng nhanh n áp .................86
VI.1.2 : Bo v quá dòng n ..............................................................87
VI.2 : Bo v ngn mch dùng dây chy ....................................................88
VI.2.1 : Bo v mch chnh lu ............................................................88
VI.2.2 : Dùng cu chì bo v quá dòng trc ng c ........................89
VI.3 : Bo v chng quá n áp .................................................................90
VI.3.1 : Bo v quá áp cho các iot chnh lu ...................................90
VI.3.2 : Bo v quá áp cho máy bin áp ..............................................90
VI.3.3 : Bo v quá áp cho Transistor  mch nghch lu .................91
Chng VII : Thi công lp ráp
VI.1) Lp ráp b chnh lu và nghch lu, qun MBA lc ...........................94
VI.2 Lp ráp mch u khin gm các linh kin sau....................................95
VI.3 ) S nguyên lý toàn mch : ..............................................................96
VI.4 ) Mô hình lp ráp, thc t ......................................................................97
Kt lun ..............................................................................98
Tài liu tham kho ..............................................................99

 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
12
CHNG I
NG QUAN VNG C KHÔNG NG B (K)
ng c không ng b ba pha c s dng rng rãi trong công nghip t
công sut nhn công sut ln hn và chim t l ln so vi các ng c khác. Do
t cu n gin d ch to , vn hành an toàn và s dung ngun cung cp trc tip t
i n xoay chiu ba pha .Trong công nghip thng s dng ng c không ng
 làm ngun ng lc cho máy cán thép loi va và nh, ng lc cho các máy công
 các nhà máy công nghip nh .v .v . Trong nông nghip ng cK c dùng
làm máy bm hay máy gia công nông sn.Trong i sng hng ngày ng cK cng
chim mt v trí ht sc quan trng,vì nó c s dng trong các thit b sinh hot
ng ngày nh : máy bm , qut gió , ng c trong t lnh.
Tuy nhiên trc ây các hng ng cK có u chnh tc  li vô cùng
him hoi , chim t l rt nh là do u chnh tc ông cK có khó khn hn các
loi ng c khác. Trong thi gian gn ây do s phát trin ca ngành công nghip ch
o bán dn công sut k thut n t và tin hc, mà ng cK mi khai thác c
u m ca mình. Nó ã tr thành h truyn ng cnh tranh có hiu qu vi các h
truyn ng khác
Khác vi ng cn mt chiu , ng cK c cu to phn cm và phn
ng không tách bit. T thông ca ng c cng nh mô men ca ng c sinh ra ph
thuc vào nhiu tham s . Do vy hu chnh tng truyn ng n cho ng c
K là hu chnh nhiu tham s có tính phi tuyn mnh
Trong nh hng xây dng h truyn ng n ng cK ngi ta có xu
ng vi các t tính u chnh ca h truyn ng n ng c mt chiu
Hin nay trong công nghip thng s dng h truyn ng u khin tc 
ng cK
1. u chnh n áp cp cho ng c bng b bin i tiristor
2. u chnh n tr bng b bin i xung tiristor

3. u chnh công sut trc
4. u chnh tn s ngun cung cp cho ông c bng các b bin i tn
 (B bin tn) dùng tiristor hay transistor
I.1) Gii thiu vng cK
 K là mt loi máy n xoay chiu làm vic theo nguyên lý cm ng n t.
I.1.1)Phng trình t tính c
  thành lp phng trình t tính c ta dùng s thay th nh hình v (HI_1)
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
13
Ta có dòng n stato :
I
1
=














+







+
+
+
nm
f
X
S
R
R
XR
U
2
2
2
1
22
1
'
11
ε
µµ
(I-1)
Trong ó : X
nm
=X

1d
+ X’
2d
n kháng ngn mch
U
1f
: tr hiu dng ca n áp pha stato
Phng trình t tính ca ng cK :
M=








+






+
∑
n
f
X
S

R
RS
RU
2
2
2
10
2
1
2
'
.
.'.3
ε
ε
ω
hay M=
( )
th
th
S2
S1.2
a
S
S
S
S
aM
th
th

th
++
+
(I-2)
ng t tính ca ng c nh hình (H I-2)
i : S
th
=
nm
XR
R
2
2
1
2
'
+
∑
(I-3) S
th
là h s trc ti hn ca ng c
( )
22
111
2
.2
.3
nm
f
th

XRR
U
M
+±
±=
ω
(I_4)
I.1.2) nh hng các thng sn t tính c:
 phng trình t tính c K ta thy các thông snh hng n t tính c bao
m:
a. nh hng ca s suy gim n áp li cp cho ông cK
Khi iên áp li suy gim thì theo (I-4) mômen M
th
ti hn ca ng c s gim bình
phng ln biên  suy gim ca n áp,theo (I-3) thì S
th
vn không i .
M
t
M
dm

0

th

0
Hình I-2Hình I-1
X
µ

X’
2d
X
1
U
1f
I’
2
R
µ
I
µ
R’
2/s
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
14
Hình I_3
b. nh hng ca n trn kháng mch stator
Khi ni thêm din tr hoc n kháng vào mch stator thì theo (I-3) và (I-4) c
S
th
và M
th
u gim
H ình I_4
c.nh hng ca n tr mch roto
 i vi ng c không ng b ngi ta mc thêm n tr ph vào mch roto
 hn ch dòng khi ng thì theo (I-3) , (I-4) thì S
th

thay i còn M
th
= const
S
th
=
nm
XR
R
2
2
1
2
'
+
∑
M
th2
M
th
M
th1
ω
1
ω
0
ω
2

S

th
ω
dm
S
U
L2
U
dm
U
L1
U
L1
<U
dm
U
L2
<U
L1

1
0

2
S
th1
M
th2
M
th1
M

th
M
c
M
S

dm
S
th
S
th2

0
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
15
Hình I_5
d.nh hng ca tn s

1
=
p
f
1
2π
Xut phát t biu thc trên ta thy nu tn s thay i s làm thay i tc  ca
 trng quay và tó thay i tc ng c
 (I-3) và (I-4) ta thy : Nu X
nm
=

1.
L cho nên khi thay i tn s thì S
th
và M
th
s
thay i
Hình I_6
e.nh hng ca sôi cc p
 thay i sôi cc  stato ngi ta thng thay i cách u dây vì :

1
=
p
f
1
2π
(I-5)

1
(1-s) (I-6)
Vì vy khi thay i sôi cc p thì tc  t trng quay 
1
thay i dn n tc 
thay i theo
I.2)CÁC PHNG PHÁP U CHNH TC NG CK
I.2.1)Phng pháp u chnh n áp li
M
th2
M

th1
M
th

2
S
th2
S
th1
S
th

0

dm

1

1

dm

2
0
M
M
th
M
c
S

th2
S
th1
ω
0
S
th
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
16
Mômen ng cK t l vi bình phng n áp stato nên có th u chnh
c momen tc ng c bng cách u chnh giá trn áp stato trong khi gi
nguyên tn s.
 u khin c tc  ng c K phi dùng b bin i n áp xoay chiu
AXC)
u coi (AXC) là ngun áp lý tng (Z=0) thì cn c vào biu thc moment ti hn
ta có quan h sau :
2








=
dm
b
th

thU
U
U
M
M
hay M
thU
*
= U
b
*
(I-7)
Hình I_8 c tính diu chnh n áp
Trong ó :U
m
:n áp nh mc ca ng c
U
b
: n áp u ra ca bu áp xung
M
th
Mômen ti hn khi n áp là U
m
M
thU
moment ti hn khi n áp là U
b
Phng pháp này c dùng u chnh n áp cho ng cK roto lng sóc.Khi
thc hin u chnh n áp cho ng cK roto dây qun cn phi ni thêm n tr
ph vào mch roto , khi ta thay i n tr ph vào mch roto s m rng dãi u chnh

c  và M.Và nh vy thì tn tht u chnh s rt ln .
u m : ca phng pháp này là ch thích hp vi truyn ng và momen ti là hàm
ng theo tc 
*Nhc m : Do tính cht phc tp ca moment ,n áp ,tc  nên trong tính toán
ngi ta thng dùng các phng pháp  th dng các t tính u chnh ,công vic
này khá phc tp .

dm
MM
th2
M
th
M
th1

0
S
th

2

1
S
K
AXC
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
17
I.2.2)Phng pháp u chnh n tr mch roto
S nguyên lý và t tính c nh hình v (Hình I-10)

Hình I_10
Phng trình c tính u chnh :S
th
=
nm
f
XR
RR
2
2
1
22
''
+
+
(I-8)
u chnh tc ng cK ngi ta mc thêm n tr ph vào mch roto , khi
thay i n tr ph R
f
thì S
th
thay i còn M
th
= const dn n thay i c tc 
ng c khi thay i R
2f
ta có hc tính c có cùng M
th
nhng khác S
th

*.u m: n gin r tin ,có khã nng hin i hoá bng bán dn.
*.Nhc m : Tn hao công sut khi u chnh , hiu sut thp , phm vi u chnh
p , u chnh không trit 
I.2.3) u chnh tn s ngun cung cp cho ng cK
a.c m làm vic khi thay i tn s
Nh ta ã bit, tn s ca li n quyt nh giá tr tc  góc ca t trng
quay trong máy n ,do ó bng cách thay i tn s dòng n stato ta có thu
chnh c tc ng c
 thc hin phng pháp u chnh này ta dùng b bin tn cung cp cho ng
 Hình I-11:
Hình I_11
Vì máy n làm vic  tn snh mc cho nên khi thay i tn s, ch làm vic
a nó s b thay i . S d nh vy là vì tn snh hng trc tip n t thông ca
máy n

2

1
S
th2
S
th1
S
th

0

dm
M
M

c
M
th
K
U
1
f
1
U
2
f
2
K
BIN
N
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
18
Quan h này có thc phân tích nh phng trình cân bng n áp i vi mch
stato ca máy n E
1
= K..f
1
(I_9)
E1 : sc n ng cm ng trong cun dây stato
: T thông móc vòng qua cun dây stato
K : Hng s t l
U
1
= U

b
:n áp t vào stato ca ng c
F
1
= f
b
: Tn s dòng n stato
u b qua st áp trên tng tr ca cun dây stato thì t (I-10) ta có :
1
1
Kf
U
=φ (Z
1
= 0) ; (I-10)
Nu n áp t vào stato không i (U
1
= const) thì (I-10) cho thy khi tn s
ng hn giá trnh mc f
1
> f
m
thì t thông máy s gim do ó moment trong máy
 gim theo : M = K.f.I
Nu moment ti không i hoc là hàm theo tc  thì lúc này dòng n ca ng
 thì lúc này dòng n ca ng c phi tng lên  cân bng vi moment ph ti
c
MM ≈ (M
c
là moment ph ti hay moment cn)

Kt qu là cun dây stato b quá ti v dòng gây phát nóng cun dây , gim tui th
ng c
Nu n áp t vào stato không i (U
1
= const) thì theo (hình I-11) Khi tn s
gim nh hn so vi nh mc f
1
< f
m
thì t thông ca máy s tng dn n mch t b
o hoà hay quá ti mch t .Hin tng này làm tng dòng t hoá ngha là tng tn tht
thép và t nóng máy n
Nh vy khi u chnh tc  bng cách thay i tn s nu gi nguyên n áp
stato không i thì kh nng mang ti ca máy s gim và các ch tiêu cht lng u
thp .Do ó khi thay i tn s phi kt hp thay i n áp trên dây qun stato
b.Quy lut u chnh n áp
Ngi ta chng minh c rng khi thay i tn s. Nu ng thi u chnh n
áp sao cho h s quá ti
c
th
M
M
=λ không i thì ch làm vic ca máy luôn luôn c
duy trì  mc ti u khi làm vic  các thông snh mc ,khi ó hiu sut cos ca
máy n trong toàn dãi hu nh không i
T nhn xét trên ta có th tìm ra quy lut thay i n áp theo tn s ,  cho n
gin ta s dng các gi thit t ra khi tìm phng trình t tính c ca máy n không
ng b ( Hình I-12).
Trong ó U
f

: tr s hiu dng n áp pha  stato (V) I

,I'
1
,I'
2
các dòng n t hoá
,stato,roto quy i v stato (A)
I
1
Lµ
R

L
1
L’
2
I

I
2
S
r
2
'
S
r
f2
'
U

 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
19
Hình I_12
r

,r
1
,r
2
các n tr tác dng ca mch t hoá , cun dây stato, roto ã quy i v
stato ().
R'
f
: n tr ph (nu có) mc thêm vào mi pha roto
S : h s trc ca ng c S = 06,002.0
÷
 n gin ta s dng các gi thit ã t ra khi tìm phng trình c tính c ca
máy n không ng b ,ngha là s kho sát vn  này da vào vào s thay th
hình  . khi b qua n tr cun dây stato ,biu thc moment s là :
2
21
2
1
12110
2
1
)'(
4
3

''(2
3
fXX
P
U
fXfX
U
M
th
+
=
+
=
π
ω
(Hình I-11)
Thay 
0
=
p
f
1
2π
 s quá ti ca ng cc xác nh da vào (I-11) và quan h M
C
= f()
)(.
)(.).'(
4
3

)(
2
1
2
1
2
121
2
1
ω
ω
π
ω
λ
c
c
c
th
Mf
U
A
MfXX
P
U
M
M
=
+
=≈
(I-12)

Tip theo ta thay M
C
) = M
m
. 
2
=
xx
x
cdm
Bff
P
M
11
2
)2(
=
π
Khi ó (I-12) c vit li :
Biu thc này th hin trong trng hp làm vic  các thông snh mc U
m
,f
m
và
trng hp  U
1
,f
1
bt k gi nguyên u kin  =const ta c :
ó rút ra quy lut n áp :

x
dm
x
dm
f
f
U
U
+
+
=
2
1
2
1
1
1
Hoc U
1
*
=
)2*(
1
x
f
+
vi và
dm
U
U

U
1
1
*
1
= và
dm
f
f
f
1
1
*
1
=
Nh vy n áp stato phi thay i ph thuc vào tn s và c tính ph ti . cho nhng
giá trkhác nhau ,ta s tìm ra nhng quy lut bin i n áp vi tng trng hp ph
i v bng sau:
Bng I_1
Loi ti x Quy lut u chinh n áp
Kiu máy tin -1
*
1
f
Kiu máy nâng 0 f
1
*
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
20

Ma sát nht 1
3*
1
f
Máy bm, qut gió 2
2*
1
f
Trong thc t có nhiu loi máy sn xut khác nhau , t tính c cng có nhiu
ng khác nhau.Tuy vy c tính c ca máy sn xut thng gp :
M
C
= M
C0
+ (M
m
+ M
C0
)(
cdm
c
ω
ω
)
x
(I_13)
Trong ó :
M
C
:Moment cn là moment là moment trên trc máy ng vi tc  ?c nào y

M
C0
: Moment cn ca máy sn sut khi không quay
M
m
:Moment cn nh mc, là moment trên trc ca máy sn xut ng vi tc 
góc nh nh mc 
cdm
x : Nhng s t nhiên c trng cho tng dng c tính c ca máy sn xut
1) ng vi x = 0, Mc = const : Kiu máy nâng,cu trc , thang máy
U
1
/f
1
= const
Hình I_13
2) ng vi x =1, Mc t l bc nht vi tc ,(kiu máy bào )
const
f
U
=
2/3
1
1
Hình I-14
3) ng vi x = -1,Mc t l nghch vi tc 
Kiu máy (M
C
= 1/)
Máy tin,máy doa máy mài


0

1

2


2c

âm
f
11
f
1dm
f
12

1c
M
m
M

1

0

2
f
11

f
1dm
f
12
M
m
M
Cth
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
21
const
f
U
=
2/1
1
1
Hình I_15
4) ng vi x = 2, M
C
t l nghch vi tc  :
const
f
U
=
2
1
1
Kiu máy bm ,bng ti qut gió;

Hình I_16
Vì quy lut
)2*(
1
*
1
x
fU
+
= c rút ra vi u kin công nhn nhng giá tr gi thit
ã nhc trên nên nó ch là gn úng .Nó c gi là quy lut c bn hoc là quy lut
n úng có th s dng khi u chnh trong dãi không rng.Nu di diu chnh ln
n n sai sô áng k vùng tn s thp.

1

0

2
M
C
M
th
f
11
f
1dm
f
12
M

f
1dm
M
th

1

0

2

f
12
f
11
M
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
22
CHNG II
GII THIU CHUNG V B BIN TN
II.1) Gii thiu chung
B bin tn là mt thit b bin i nng lng n xoay chiu t tn s f1 sang
ngun n có tn s khác f
2
Tn s ca li n quyt nh tc  góc ca t trng quay trng máy n do
ó bng cách thay i tn s dòng n stato ta có thu chnh c tc ng c.
 thc hin c vn  này ta dùng b bin tn cung cp tn s phù hp vi ng c
u chnh tc .
  b bin tn làm ngun cung cp cho ng cK ,yêu cu b này có kh nng

bin i tn s và n áp sao cho t s :
const
f
U
=
II.2) Phân loi các b bin tn
c phân chia thành hai loi :
_ Bin tn trc tip
_ Bin tn gián tip
Các loi bin tn dùng van c ng dng rng rãi nh các u m sau :
_ Kích thc nh nên din tích lp t không ln
_ Trng lng nh
_ H s khuch i công sut ln
_ Có quán tính nh
II.2.1) Bin tn trc tip (Hình II-1)
Hình II_1
Là b bin i mà tn s mà tn sc to ra bng cách óng ct thích hp tng
n thích hp mt dòng n xoay chiu có tn s cao hn .Tn áp xoay chiu U
1
có tn s f
1
,ch cn qua mt mch van là chuyn ngay ra ti vi tn s khác f
2
.
Trong b bin tn trc tip chc nng chnh lu và nghch lu nm trên cùng mt
 bin i , không s dng t chuyn mch và ch chuyn i mt ln nên hiu sut
cao .Nhng thc t mch van khá phc tp s lng van ln , nht là i vi mch ba
pha .Vic thay i tn s f
2
khó khn và ph thuc vào f

1
.Bin tn c s dng vi
phm vi u chnh f
2
< f
1
.
II.2.1)Bin tn gián tip (Hình II_2)
CH VAN
U
1
~
f
1
U
2
~
f
2
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
23
U
1,
f
1
Hình II_2 : S khi bin tn gián tip
Trong loi bin tn này n áp xoay chiu u tiên bin thành mt chiu nh b
chnh lu ,sau ó qua b lc ri mi tr li áp xoay chiu vi tn s f
2

nh nghch lu
áp c lp .
Vic bin i nng lng hai ln làm gim hiu sut ca b b bin tn song vic
thay i f
2
li không ph thuc vào f
1
trong mt dãy rng c trên và di f
1
.Hn na
i sng dng ca hu khin s nh k thut vi x lý và van lc nên phát huy
i a u m ca bin tn loi này ,nên c s dng rng rãi.
Do tính cht ca b lc nên bin tn loi này còn c phân chia làm hai loi:
Bin tn dùng nghch lu áp
Bin tn dùng b nghch lu dòng
II.2.2.1) Bin tn s dng nghch lu áp (Hình II_3)
Hình II_3
Ta xét bin tn s dng nghch lu áp
 lc s dng t C ln u vào ca b nghch lu nên n áp t vào b nghch lu
xem nh ngun áp ,cùng vi n cm L t C làm phng n áp chnh lu
-Ngoài ra t C còn to u kin trao i công sut phn kháng Q ga ti vi b nghch
u và mch mt chiu ,bng cách cho phép s thay i nhng trong thi gian ngn
dòng vào b nghch lu mà không ph thuc vào b chnh lu.
-Khi s dng b bm n áp hay phng pháp u biên  rng xung thì có th s
ng b chnh lu không u khin (chnh lu diod).
-Do tác dng ca diod ngc nên u vào ca b nghch lu luôn luôn dng .
i vi loi này yêu cu ca b bin tn là nng lng c truyn hai chiu tc là
ng c thc hin hãm tái sinh thì b chnh lu làm vic c  c bn góc phn t
U
BC

Chnh Lu
c
c
Nghch Lu
m
U
AB
U
C
U
B
U
A
T
2
T
6
T
4

2

6

4
T
5
T
3
T

1

5

3

1
C
0
L
+E
0
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
24
-Vi yêu cu ca  tài chn ng c công sut nh (P=750w) nên vic hãm tái sinh
ng c tr nng lng v ngun là không cn thit nên ta s dng bin tn ngch lu
áp vi b chnh lu không u khin dùng diod và s dng phng pháp u bin 
ng xung u khin áp t vào ng c.
II.2.2.2) Bin tn dùng nghch lu dòng (Hình II_4)
B lc có cun san bng có cm kháng ln có tác dng nh ngun dòng cp cho
 nghch lu.Dòng n trong mch mt chiu c san bng bi L dòng n này
không tho chiu
Ngoài ra cun san bng L còn có tác dng o chiu công sut phn kháng ca ti
trong mch mt chiu, cun kháng này cho phép o chiu n áp t vào b nghch
u mà không ph thuc vào b chnh lu, do vy rt phù hp vi vic hãm tái sinh
ng c. Tuy nhiên chu chnh c dòng và áp ca ti theo phng pháp biên 
nên chnh lu phi s dng linh kin bán dn có u khin.
II.3 Các khi trong bin tn gián tip
II.3.1)Khi chnh lu:

i vi n áp ba pha có 2 cách mc chnh lu:
 hình tia ba pha S hình tia mt pha (chnh lu ½ sóng)
 hình cu ba pha S hình cu mt pha
 nh hình (Hình II_5), (Hình II_6), (Hình II_7), (Hình II_8)
U
d
Hình II_5
U
d
U
f
~
U
f
~
U
d
Hình II_6
U
d
Hình II_7
Hình II_4
T
2
T
6
T
4

2


6

4

5

3

1
T
5
T
3
T
1
T
2
T
6
T
4
T
5
T
3
T
1
L
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
25
Tu thuc vào mc  yêu cu v cht lng n áp DC mà ta chn s nào
cho phù hp.
Dng sóng n áp ra nh hai s  hình (Hình II_9), (Hình II_10), (Hình
II_11) và (Hình II_12)
i n áp xoay chiu t lên b chnh lu là U
1
còn n áp DC là U
d
ta có s so
sánh gia các s :
II.3.1.1 ) i vi chnh lu mt pha
a) Chnh lu mt pha 1/2 chu k
U
d
=
f
U
π
2
, I
d
=
f
U
Rπ
2
Hình II_8
U

d
=
f
U
π
22
U
d
=
f
U
π
2
t t
t
U
d
=1,17U
U
A
U
B
U
C
0
U
d
U
A
U

B
U
C
U
d
=2,34U
0
t
U
d
Hình II_9 Hình II_10
Hình
II_11
Hình
II_12
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
26
I
2
=
R
U
2
2
, U
2
=
d
U

2
π
I
1
= 1,21m.I
d
; U
1
= U
2
/m
Cui cùng tính ra ta c công sut máy bin áp
S =3,09U
d
I
d
= 3,09P
d
Nhn xét :máy bin áp s dng ti
S chnh lu mt pha bán sóng n gin.Mun có dòng ti ít nhp nhô cn
có b lc tt
b ) Chnh lu cu mt pha :
U
d
=
f
U
π
22
; I

1
=
22
..
d
Imπ
, U
1
= U
2
/m ;
S
2
= U
2
I
2
=1,74U
d
I
d
; S
1
= U
1
I
1
= 1,23U
d
I

d
2
21
SS
S
+
= = 1,48P
d
Ta thy i vi chnh lu mt pha thì chnh lu cu s dung công sut ca máy bin áp
trit  hn, kinh t hn , so vi chnh lu bán sóng
II.3.1.2 )i vi chnh lu ba pha
a ) S hình tia n gin hn ,s pha ít hn nên st áp bé hn và tn tht bé
n,phù hp vi s không òi hi n áp ra U
d
bng phng .Giá tr trung bình n
áp ra ca s hình tia bé hn
U
d
=
f
UÌ
f
UdUdU
2
3
3
2
2
63
)cos(2

2
3
.2
3
2
1
π
θθ
π
θ
π
θ
θ
π
π
==
∫∫
−
S = 1,345P
d
b) S chnh lu ba pha hình cu cho n áp và dòng chnh lu tt hn so
i ba pha hình tia ,máy bin áp c s dng trit  hn,máy bin áp không b t hoá
ng bc bi dòng mt chiu .Vi cùng mt giá tr P
d
thì công suát ca máy bin áp 
 cu nh hn so vi s hình tia áng k .
Giá tri trung bình ca n áp ra i vi s hình cu nh sau:
U
d
=

ff
UdU
2
6
6
2
63
)cos(6
2
6
π
θθ
π
π
π
=
∫
−
S =1,047P
d
II.3.2 ) Khi lc
Chc nng ca b lc là làm cho dòng n nào ó có tn s nào ó i qua mà
biên  không b suy gim ng thi làm suy gim mnh dòng n  tn s khác
+Khi lc t C thng s dng vi ti công sut bé
+Khi lc có t C và cun kháng thng s dng vi ti công sut ln
-Trong mch chnh lu (CL) n áp hay dòng n ta ti có cc tính không i nhng
giá tr ca chúng thay i theo thi gian mt cách có chu k (Hin tng p mch) to
ra các thành phn sóng hài gây nên s tiêu phí nng lng mt cách vô ích và gây ra s
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây

27
nhiu lon cho s làm vic ca ti .Vn c t ra là ta phi lc bt các thành phn
sóng hài có c thành phn mt chiêu chiu có h sp mch cho phép.
Ngi ta nh ngha h sp mch nh sau:
K
p
có giá tr càng nh thì cht lng b lc càng cao
Các phng pháp lc :có ba phng pháp
II.3.2.1).c bng t C: Thng dùng vi công sut bé S hình (Hình II_13)
Hình II_13
Do s phóng n ca t C theo quy lut hàm m và do các sóng hài bc cao
c r qua t C,còn li thành phn mt chiu vi s ít sóng hài bt thp i qua ti.
H sp mch
1
..
2
'
Rc
K
p
ω
=
II.3.2.2 ) .B lc dùng cun dây L:
 c dùng vi ti có công sut ln hn Hình II_14
Hình II_14
Vì cun dây L mc ni tip vi ti nên khi dòng n ra ti bin thiên p mch
,trong cun dây L xut hin dòng n t cm làm gim các sóng hài bc cao.
H sp mch :
L
R

K
L
p
..3ω
=
Khi tính chn L nên chn giá tr L không quá ln vì nh vy s gây ra hin tng st
áp DC trên nó ln làm cho hiu sut chnh lu gim.
II.3.2.3 ) Lc dùng c t C và cun kháng L :
S d này s dng u m ca c hai s trên Hình II_15
-
+
±
R
C
t
U
k
P
=
Giá tr trung bình ca U
d
(I
d
)
Biên  sóng hài ln
L
+
-
t
U

R
C
Hình II_15
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
28
Do s dng tng hp c hai loi trên nên biên  sóng hài càng b gim nh và
n áp ra ti ít bp mch hn.Vì vy b lc LC thng thng c s dng nhièu
nht .
Vì nhng u m trên trong  tài này ta dùng b lc LC
II.3.3 ) Khi nghch lu
II.3.3.1)  nghch lu n áp (NLA) mt pha
B nghch lu n áp ba pha thng dùng s cu,s cu ba pha c to
ra bng cách mc thêm mt nhánh vào s cu mt pha,do ó trc khi kho
sát s cu ba pha ta xem xét s cu mt pha
a) S mch nghch lu áp mt pha (Hình II_16)
Hình II_16
Ngun n cp cho nghch lu n áp (NLA) phi là ngun sc n ng ni
tr nh.Nu s dng chnh lu làm ngun cp cho NLA thì ta mc thêm tn C
0

u nghch lu  mt phn m bo n áp ngun ít b thay i mt khác  trao i
ng lng cm kháng vi n cm ti (vi ti là R_L hay ng cn ).
b) Nguyên lý hot ng
Các van t T
1
n T
4
c u khin theo tng cp T
1

, T
3
và T
2
, T
4
lch pha nhau
180
0
.  na chu k u tiên u khin m T
1
, T
3
vi cc tính c xác nh du
không có trong ngoc ) ta có U
t
= E
n
.Dòng n chy t dng ngun qua T
1
,Z
t
, T
3
 âm ngun .
n thi m T/2 (hoc
π ) ta o trng thái u khin cho T
2
, T
4

dn .Nhng do ti
có tính cm kháng nên dòng n không o chiu ngay ,nng lng tích ly n
m s duy trì dòng n theo chiu c, lúc này dòng n buc phi thoát qua các diod
D
2
,D
4
 v ngun theo ng D
2
cc dng E
n
qua ngun E
n
xung cc âm v D
4
(mt phn chy qua T
2
, T
4
theo chiu ngc ).Nh vy do D
2
D
4
và T
2
T
4
dn n áp
ra ti o cc tính ngay (du trong ngoc ) ta có U
t

= -E
n
nhng dòng n ti vn duy
trì theo chiu c cho n thi m t
2
mi o chiu .n m li i trng thái ,quá
T
3
T
2
-
u
t
T
4
E
n

1

4

2

3
T
1
Z
t
C

0
+
-
+
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
29
trình din ra tng t : dòng n s duy trì theo chiu c mt n bng t1 nh các
van D
1
, D
3
, T
1
, T
3
ri mi o chiu .
-Qua mt chu k ti nhn c n áp và dòng n là xoay chiu ,ây chính là
nguyên lý nghch lu.
II.3.3.2. nghch lu áp ba pha :
a).S mch hình (Hình II_17) Bng cách mc thêm mt nhánh vào cu nghch
u mt pha ta c cu nghch lu ba pha ti R,L u sao .
Hình II_ 17
b)Nguyên lý làm vic :
Các transistor làm vic vi góc dn
θ
= 180
0
theo biu u khin hình (Hình
II_21), các transistor m ln lc t T

1
÷T
6
vi góc lch pha gia hai transistor là 60
0
.Nh vy  bt k thi m nào cng có ba transistor dn (hai ca nhóm này và mt
a nhóm kia ) cho dòng chy qua .
  mi thi m su có mt pha mc ni tip vi hai pha u song song
do vy n áp trên ti ch có hai giá tr hoc E
d
/3 ( khi pha ó u song song vi mt
pha khác ) hoc 2E
d
/3 ( khi nó u ni tip vi hai pha khác u song song ).Gi thit
i i xng Z
A
= Z
B
= Z
C
theo dng n áp ra ta có tr hiu dng ca nó :
3
2
3
2
3
2
1
2
1

3
0
3
2
3
2
2
2
0
2
n
n
n
pha
pha
E
dEd
E
dUU =















+






==
∫∫∫
π π
π
π
θθ
π
θ
π
  có biu n áp ra ti theo thi gian ,ta xét mt chu k làm vic ca mch,
trong ó ch xét nguyên lý hot ng ca transistor
1 ) Giá tr ti thi m ban u có
T
1
,T
5
,T
6
làm vic t 0
0

n 60
0
Ta có :U
A
= U
C
= 1/3 U
d
U
B
= -2/3 U
d
U
AB
= U
A
– U
B
= U
d
i
C
Z
A
U

4

1
T

2

3

6

5

2
T
5
T
3
T
6
T
1
T
4
E
n
C
0
Z
B
Z
C
i
A
i

B
A B
C
Z
A
Z
B
Z
C
U
d
0
0
÷ 60
0
-
+
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
30
Hình II_18
2) Ti thi m 60
0
÷ 120
0
T
1
T
2
T

6
dn ta có :
U
A
= 2/3 U
d
U
B
= U
C
= -1/3 U
d
U
AB
= U
A
– U
B
= U
d
Hình II_19
3) Ti thi m 120
0
÷180
0
T
1
T
2
T

3
dn ta có
U
A
= U
B
= 1/3 U
d
U
C
= -2/3 U
d
U
AB
= 0
Hình II_20
Bng cách xác nh n áp trên ti t tng khong 1/6 chu k thì li có s
chuyn mch .
n áp dây ca ti có dng xung ch nht
Có  rng 120
0
và u hoà .
n áp pha ca ti có dng bc thang .
Dòng n ca ti có dng xoay chiu.
Không u hoà ,tng và suy gim theo hàm m
60
0
÷ 120
0
Z

B
Z
C
Z
A
U
d
-
+
120
0
÷ 180
0
Z
B
Z
A
Z
C
U
d
+