THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CÓ ĐẢO CHIỀU CUNG CẤP CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU.doc

Đồ án ĐIện tử Công Suất
Nhiệm vụ:
1) Phân tích , giải thích rõ yêu cầu của đề bài và đòi hỏi của đề bài, cụ thể với
loại đề tài này thờng hay gặp ở đâu trong thực tế ? Những thông số kỹ thuật
nào ảnh hởng đến chỉ tiêu chất lợng của hệ thống? Biện pháp tác động nh thế
nào? Nêu các phơng án có thể thì hãy chọn lấy một phơng án phù hợp .
2) Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động của phơng án đã chọn vẽ đồ thị dòng điện
áp trên các phần tử và các điểm nút cần quan tâm . Trên cơ sở các đồ thị đó
tìm các biểu thức có sự liên quan đến những đại lợng đã biết và đại lợng cần
tìm .
3) Tính chọn, thiết kế các phân tử mạch công suất chọn van, các điều khiển làm
mát mạch, bảo vệ tính toán thiết kế kiểm tra máy biến áp bộ lọc .
4) Giới thiệu mạch điều khiển cho toàn bộ hệ thống phân chia khối chức năng.
Nêu nguyên lý hoạt động của các khối chức năng thông qua đồ thị dạng
dòng điện, điện áp hoặc dạng xung ở một số điểm nút chính.
5) Tính chọn phần tử cơ bản của mạch điều khiển.
6) Giới thiệu các mạch phản hồi : dòng điện, điện áp, tốc độ...Phân tích nguyên
tắc hoạt động và tính chọn các phần tử cơ bản.
7) Toàn bộ phần thuyết minh đợc hoàn thành ở dạng quyển khổ A4.
8) Toàn bộ sơ đồ nguyên lý, bao gồm cả mạch lực và hệ điều khiển đợc vẽ trên
giấy khổ A1 có kí hiệu đầy đủ các phần tử và trình bày theo mẫu vẽ kỹ thuật.
Đề bài :
Thiết kế bộ chỉnh lu có đảo chiều cung cấp cho động cơ điện một chiều có
các thông số sau:
Điện áp nguồn : 3 . 380 VAC ; 10% ; 50Hz.
Động cơ : 30kw ; 440 VDC ; 1500v/ph.
Lời nói đầu
1
Ngày nay ,không chỉ ở các nớc phát triển ,ngay ở nớc ta các thiết bị bán dẫn đã
và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong sinh hoat gia đình
.các xí nghiệp và nhà máy nh xi măng ,thuỷ điện giáy ,đờng ,dệt ,sợi ,đóng tàu

là những minh chứng.
Nhờ chủ trơng mở cửa ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới dây
trruyền sản xuất mới ,đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ s điện những kiến thức về
điện tử công suất về vi mạch và vi xử lý .Xuất phát tử yêu cầu thực tế và tầm
quan trọng của bộ môn điện tử công suất các thày cô trong bộ môn điện tử công
suất đã cho chúng em từng bớc tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án điện
án thông qua đồ án môn hoc điện tử công suất .
Ngày nay, nền kinh tế nớc ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân
cũng nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về tự động hoá trong các lĩnh vực công
nghiệp cũng nh các lĩnh vực khác tăng trởng không ngừng. Điều này đòi hỏi đội
ngũ kỹ s phải nắm bắt và thiết kế ra những hệ điều khiển tự động phục vụ thiết
thực cho các lĩnh vực của cuộc sống.
Đồ án môn học là một yêu cầu cần thiết và bắt buộc với sinh viên ngành tự
động hoá. Nó kiểm tra và khảo sát trình độ thực tế của sinh viên và giúp cho
sinh viên có t duy độc lập vơí công việc. Mặc dù vậy , với sinh viên cha có
nhiều kinh nghiệm thực tế , cần có sự giúp đỡ của các thầy cô giáo nên trong đồ
án này không tránh khỏi những thiếu sót. Qua đây, em xin chân thành cảm ơn
các thầy giáo đã hớng dẫn , chỉ bảo em tận tình để em hoàn thành tốt đồ án này.


2
ChơngI
Giới thiệu Chung về động cơ điện một chiều
I.Động cơ điện một chiều
1. Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều :
Trong nền sản xuất hiện đại , động cơ một chiều vẫn đợc coi là một loại máy
quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng nguồn
điện xoay chiều thông dụng .
Do động cơ điện một chiều có nhiều u điểm nh khả năng điều chỉnh tốc độ
rất tốt , khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải . Chính vì vậy mà

động cơ một chiều đợc dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có yêu cầu
cao về điều chỉnh tốc độ nh cán thép , hầm mỏ, giao thông vận tải ...
mà điều quan trọng là các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn điện
một chiều .
Bên cạnh đó , động cơ điện một chiều cũng có những nhợc điểm nhất định
của nó nh so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và bảo quản
cổ góp điện phức tạp hơn ( dễ phát sinh tia lửa điện )... nhng do những u điểm
của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan trọng nhất định
trong sản suất .
Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng
10000 KW , điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000 V . Hớng phát triển hiện
nay là cải tiến tính năng của vật liệu , nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động cơ và
chế tạo những động cơ có công suất lớn hơn ...Giản đồ kết cấu chung của đông
cơ điện một chiều ở hình dới :phần ứng đợc biểu diễn bởi vòng tròn bên trong
có sức điện động E,ở phần stato có vài dây quấn kích từ :dây quấn kích từ độc
lập CKĐ, dây quấn kích từ nối tiếp CKN,dây quấn cực từ phụ CF,và dây quấn
bù CB.Hệ thống các phơng trình
2.Cấu tạo của động cơ điện một chiều.
Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính : phần tĩnh và phần
động.
2.1.Phần tĩnh hay stato.
Đây là đứng yên của máy , bao gồm các bộ phận chính sau:
a, Cực từ chính : là bộ phận sinh ra từ trờng gồm có lõi sắt cực từ và dây
quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ . Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ
thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt . Trong động cơ
điện nhỏ có thể dùng thép khối . Cực từ đợc gắn chặt vào vỏ máy nhờ các
bulông . Dây quấn kích từ đợc quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn
dây đều đợc bọc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn cách điện trớc khi đặt
trên các cực từ . Các cuộn dây kích từ đợc đặt trên các cực từ này đợc nối tiếp
với nhau.

b, Cực từ phụ : Cực từ phụ đợc đặt trên các cực từ chính và dùng để cải
thiện đổi chiều . Lõi thép của cực từ phụ thờng làm bằng thép khối và trên thân
3
cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống nh dây quấn cực từ chính. Cực từ
phụ đợc gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
c, Gông từ : Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm
vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thờng dùng thép dày uốn và hàn lại.
Trong máy điện lớn thờng dùng thép đúc. Có khi trong động cơ điện nhỏ dùng
gang làm vỏ máy.
d, Các bộ phận khác.
Bao gồm:
- Náp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm h hỏng dây quấn
và an toàn cho ngời khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa nắp máy
còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trờng hợp này nắp máy thờng làm bằng
gang.
- Cơ cấu chổi than : để đa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi than
bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên cổ góp.
Hộp chổi than đợc cố định trên giá chổi than và cách điện với giá. Giá chổi than
có thể quay đợc để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ. Sau khi điều chỉnh
xong thì dùng vít cố định lại.
2.2 Phần quay hay rôto.
Bao gồm những bộ phận chính sau :
a, Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ. Thờng dùng những tấm thép kỹ thuật
điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao
do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại
thì dặt dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên ngời ta còn dập những lỗ thông gió
để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo đợc những lỗ thông gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thờng chia thành những đoạn
nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi máy

làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng đợc ép trực tiếp vào trục.
Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể
tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lợng rôto.
b, Dây quấn phần ứng.
Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy
qua. Dây quấn phần ứng thờng làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy
điện nhỏ có công suất dới vài kw thờng dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy
điện vừa và lớn thờng dùng dây tiết diện chữ nhật. Dây quấn đợc cách điện cẩn
thận với rãnh của lõi thép.
Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè
chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.
c, Cổ góp : dùng để đổi chiều dòng điẹn xoay chiều thành một chiều. Cổ
góp gồm nhiều phiến đồng có đợc mạ cách điện với nhau bằng lớp mica dày từ
0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn dùng hai hình
ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica.
Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn
và các phiến góp đợc dễ dàng.
4
d, Các bộ phận khác.
- Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thờng chế
tạo theo kiểu bảo vệ. ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp trên trục
máy , khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió đi qua vành
góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội máy.
- Trục máy : trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục máy
thờng làm bằng thép cacbon tốt.
Chơng II
Hệ thống chỉnh lu động cơ điện một chiều
I. Các ph ơng pháp chỉnh l u.
- Các bộ chỉnh lu đảo chiều dùng cho động cơ 1 chiều cần quay theo cả 2 chiều

với chế độ làm việc ở cả 4 góc điều chỉnh
- Tuỳ theo yêu cầu về chất lợng điều chỉnh mà có thể sử dụng các sơ đồ sau:
1. Dùng ph ơng pháp đảo chiều bằng đảo đấu điện áp đặt vào phần ứng động
cơ nhờ 2 mạch chỉnh l u:
2. Dùng ph ơng pháp đảo chiều kích từ
5
Kt
3. Đảo chiều phần ứng động cơ bằng công tắc tơ T và N
4. Đảo chiều kích từ bằng công tắc tơ T và N
6
Kt
T
N N
T
Kt
NN
T T
Nhận xét :
- Hai sơ đồ 3,4 chỉ áp dụng cho hệ thống không đòi hỏi cao về chất lợng đảo
chiều, thông dụng và đáp ứng đợc yêu cầu chất lợng sơ đồ hình1.
- Để đấu 2 mạch chính với nhau cấp ra một tải có 2 kiểu là: kiểu đấu chéo số 8
và đấu song song ngợc.
- Có 2 phơng pháp điều kiển đảm bảo mạch hoạt động bình thờng là phơng
pháp điều khiển chung và phơg pháp điều kiển riêng
Ph ơng pháp điều khiển chung
- Lúc này cả 2 mạch CL cung đợc phát xung điều khiển, nhng luôn khác chế độ
nhau : một mặt ở chế độ CL (xác định dấu của điện áp một chiều ra tải cũng là
chiều quay đang cần có) mạch kia là chế độ nghịch lu (là quá trình chuyển năng
lợng điện áp từ phía dòng một chiều sang dòng xoay chiều). Vì hai mạch cùng
đấu cho một tải nên giá trị trung bình của chúng phải gần bằng nhau:

U
t
= U
d1
= - U
d2
- Nếu dòng điện liên tục ta có:
U
d1
=U
d0
. cos
1
U
d2
=U
d0
. cos
2
Vậy U
d0
. cos
1
= - U
d0
. cos
2
Hay cos
1
+ cos

2
= 0

1
+
2
=180
0
Biều thức này chính là luật phối hợp điều khiển của phơng pháp này.
- Tuy nhiên luật này mới chỉ đảm bảo sự cân bằng về giá trị một chiều, còn giá
trị tức thời của điện áp chỉnh lu hai mạch là khác nhau U
d1
U
d2
Sự chênh lệch điện áp giữa chúng làm xuất hiện một dòng điện quẩn giữa hai
mạch van mà không qua tải .
7
ba c
L
cb
I
UdI
a
V
5
'
V
3
'
UdI

V
1
'
V
2
V
6
V
4
L
cb
UdII
II
II
V
2
'
V
4
'
UdII
V
6
'
V
5
I
V
3
V

1
- Để hạn chế dòng điện này cần phải dùng thêm cuộn kháng L
cb
mắc nối mạch
chỉnh lu với tải . Nh thế làm tăng công suất đặt và giá thành hệ thống . Tuy
nhiên phơng pháp điều khiển này cho phép điều chỉnh nhanh tối đa.
Ph ơng pháp điều khiển riêng
- Khi điều khiển riêng hai bộ biến đổi làm việc riêng rẽ nhau, tại một thời
điểm chỉ phát xung điều khiển vào một bộ biến đổi còn một bộ bién đổi kia
bị khoá do cha có xung điều khiển. Hệ có hai bộ biến đổi là BĐ1và BĐ2 với
các mạch phát xung điều khiển tơng ứng là FX1 và FX2 . Trật tự hoạt động
của bộ phát xung này đợc quy định bởi các tín hiệu lôgic b1 và b2. Quá trình
hãm và đảo chiều đợc mô tả bằng đồ thị thời gian. Trong khoảng thời gian từ
0 -> t
1
bộ BĐ1 làm việc ở chế độ chỉnh lu với
1
</2 còn bộ BĐ2 thì khoá .
Tại t
1
phát lệnh đảo chiều bởi i
LĐ
góc điều khiển
1
tăng đột biến lớn hơn /2
dòng điện phần ứng giảm về không lúc này các xung để khoá bộ BĐ1 . Thời
điểm t
2
đợc xác định bởi cảm biến dòng điện SI1. Trong khoảng thời gian trễ
t= t

3
t
2
bộ BĐ1 bị khoá hoàn toàn, dòng điện phần ứng bị triệt tiêu. Tại t
3
sđđ E vẫn còn dơng, tín hiệu lôgic b2 kích cho FX2 mở BĐ2 với góc >/2
và sao cho dòng điện phần ứng không vợt quá giá trị cho phép động cơ đợc
hãm tái sinh. Nếu nhịp điệu giảm
2
phù hợp với quán tính của hệ thì có thể
duy trì dòng điện hãm và dòng điện khởi động ngợc không đổi , điều này đ-
ợc thực hiện bởi các mạch vòng điều chỉnh tự động dòng điện của hệ thống
trên sơ đồ của khối lôgic LOG , i
LĐ
, i
L1
, i
L2
là các tín hiệu lôgic đầu vào
b1,b2 là các tín hiệu lôgic đầu ra để khoá các bộ phát xung điều khiển.
i
LĐ
= 1 phát xung điều khiển mở BĐ1.
8
&
& 1
b
1
b
1

i
Ld
i
2L
i
1L
1 &
1
b
1
2

&

b
2
LOG
i
Ld
U
2
FX
2
U
1
FX
1
1

2

i
2L
i
1L

1
i
LĐ
= 0 phát xung điều khiển mở BĐ2.
i
1L
(i
2L
) = 1 có dòng điện chảy qua bộ BĐ1 và BĐ2
b1(b2) = 1 khoá bộ phát xung FX1 và FX2.
Từ mạch lôgic trên ta có:
LLLD
LLLD
iiib
iiib
1
__
22
2
__
1
__
1
.
.

+=
+=
Nhận xét:
Hệ truyền động van đảo chiều điểu khiển riêng có u điểm làlàm việc an toàn
,không có dòng điện cân bằng chảy giữa các bộ biến đổi nên không cần thiết
kế cuộn kháng cân bằng ,song cần một khoảng thời gian trễ trong đó dòng
điện động cơ bằng không.
Do nguyên tắc điều khiển riêng dùng hai bộ biến đổi làm việc độc lập,
trong một thời điểm thì chỉ có một bộ BĐ làm việc còn bộ BĐ kia phải
chắc chắn khoá( có nghĩa là dòng điện qua bộ BĐ này phải bằng 0). Ta
sẽ dùng xenxơ dòng điện để nhận biết có dòng điện chạy qua bộ BĐ hay
không.
Ta dùng một khâu thuật toán so sánh LM311: tín hiệu dòng điện qua
xenxơ đợc hạ trên một điện trở R
S
tạo ra tín hiệu điện áp V
i
.
Đầu ra chân 7 mắc với nguồn nuôi +5V qua điện trở kéo lên 1k. Đất
của bộ so chân 1 đợc mắc vào đầu nối đất của mạch. Cách mắc này dẫn đến đầu
ra có các trạng thái khả dĩ là 0 và 5V .Lôgic của mạch là:
V
0
=5V đối với V
i
> 0
V
0
=0V đối với V
i

< 0
Nếu V
0
= 5V nghĩa là bộ BĐ đó có dòng điện chạy qua.
Nếu V
0
= 0V có nghĩa là bộ BĐ đó không có dòng điện chạy qua .
Do mạch điểu khiển riêng cần có thời gian tạo trễ nên ta chọn bộ tạo trễ
là op-amp 741
Chọn C=0,1àF , R=10k ,R=100
9
-Điện áp ra chậm pha hơn so với điện áp vào
Hàm truyền đạt của mạch :
jwRC
jwRC
U
U
jwH
v
r
+

==
1
1
)(
II. Bộ biến đổi bán dẫn công suất trong truyền dòng điện
1) Giới thiệu sơ đồ chỉnh l u từ l ới điện
Một trong những yêu cầu quan trọng nhất của thiết bị chỉnh lu là điều chỉnh
điện áp và dòng điện đầu ra trên phụ tải.

- Đối với chỉnh lu không điều khiển yêu cầu trên đợc thực hiện bằng cách
dùng biến áp nguồn nhiêù đầu để thay đổi giá trị sđđ E. Tuy nhiên cách này
chỉ có thể điều chỉnh nhảy cấp và đối với những chỉnh lu công suất lớn thì
không dùng đợc.
- Trong hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển động cơ một chiều bộ
biến đổi là các mạch chỉnh lu điều khiển.
- Các bộ biến đổi có thể dùng :
+ Bộ biến đổi điện từ : Khuyếch đại từ.
+ Bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn : Chỉnh lu Tiristor.
+ Bộ biến đổi xung áp một chiều : Tiristor hoặc Transior.
Do những u điểm nổi bật của bộ chỉnh lu Tiristor có thể thay đổi thời điểm
đặt xung điện áp lên cực điều khiển, ta sẽ điều chỉnh đợc điện áp và dòng
điện chỉnh lu. Việc điều chỉnh này đợc thực hiện vô cấp và không cần tiếp
điểm. Hơn nữa yêu cầu đồ án là bộ chỉnh lu có đảo chiều cấp cho động cơ
điện một chiều nên em chọn bộ biến đổi chỉnh lu bán dẫn dùng Tiristor.
* Chỉnh lu điều khiển (Tiristor)
Cho phép thực hiện các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống điện điện một chiều với
độ tự động hoá cao nên đợc sử dụng rộng rãi, nhất là sơ đồ cầu do đấu trực tiếp
vào lúc điện không phải dùng biến áp lực nh sơ đồ hình tia .
- Trong hệ thống truyền động chỉnh lu điều khiển - điều chỉnh một chiều, bộ
biến đổi điện là các mạch CL điều khiển có sđđ E
d
phụ thuộc vào giá trị của pha
xung điều khiển (góc điều khiển ). Chỉnh lu có thể dùng làm nguồn điều chỉnh
điện áp phần ứng hoặc dòng điện kích thích động cơ. Tuỳ theo yêu cầu của
truyền động mà có thể chia làm các loại sau :
- số pha : 1 pha , 2 pha , 3 pha , 6 pha
- sơ đồ nối : hình tia , hình cầu đối xứng và không đối xứng
- số nhịp :số xung áp đập mạnh trong thời gian một chu kỳ lấy điện áp
nguồn

10
- Khoảng điều chỉnh : là vị trí của đặc tính ngoài trên phẳng toạ độ [U
d
,I
d
] .
- Chế độ năng lợng : chỉnh lu, nghịch lu phụ thuộc .
- Tính chất dòng tải :liên tục và gián đoạn.
- Chế độ làm việc của chỉnh lu phụ thuộc vào phơng thức điều khiển và các tính
chất của tải trong truyền động điện. Tải của CL thờng là cuộn kích từ (L R)
hoặc là mạch phần ứng động cơ (L R E).
2. Chỉnh l u điều khiển ba pha hình tia
* Chế độ dòng liên tục
Khi dòng điện chỉnh lu i
d
là liên tục. Suất điện động chỉnh lu là những đoạn
hình sin nối tiếp nhau, giá trị trung bình của suất điện động chỉnh lu đợc tính
nh sau :
mdo
e
do
p
md
U
p
p
E
p
tw
EdU

p
E
2
0
2
2
.sin.
)
2
(
.
cos..sin.
2










=
=
=
==

+
Trong đó : w

e
tần số góc của điện áp xoay chiều
góc mở ban đầu (hay góc điều khiển) tính từ thời điểm chuyển
mạch tự nhiên .

0
: góc điều khiển tính từ thời điểm suất điện động bắt đầu dơng.
Hình : Sơ đồ chỉnh lu có điều khiển hình tia 3 pha .
Trong mạch tải có điện cảm L nên i
d
thực tế là dòng liên tục i
d
. Góc mở đợc
tính từ giao điểm của hai điện áp pha (gần giá trị dơng).
Giá trị trung bình của điện áp tải :
)
3
4
sin(..2
)
3
2
sin(..2
sin..2
2
2
2

=
=
=
Ue
Ue
Ue
c
b
a
Phơng trình vi phân mô tả mạch thay thế:
dt
di
LiREU
d
dm
++=+ .)sin(.
02


Với sơ kiện khi =
0
thì i
d
= I
0
có nghiệm sau
)]sin(.cos.[)].sin(.cos..[
2

cot).(
020
0


+=

m
g
md
UEeUEIRi
Trong đó:
R
Lw
arctg
e
.
=

Giá trị trung bình của điện áp tải:
11

cos.
2
.63
.sin..2
2
3
2
6
5
6
2
U
dUU
d
==

+
+
* Trùng dần
)
3
4
sin(..2
)
3
2
sin(..2
sin..2
2
2

2





=
=
=
Ue
Ue
Ue
c
b
a
- Giả sử T1 đang cho dòng chảy qua i
t1
= i
d
Khi =
2
cho xung điều khiển mở T2 cả hai tiristor T1 và T2 đều cho dòng
chảy qua làm ngắn mạch 2 nguồn e
a
và e
b
.
Nếu chuyển gốc toạ độ từ sang
2
ta có:

)
6
sin(..2
)
6
5
sin(..2
2
2






++=
++=
Ue
Ue
b
a
Điện áp ngắn mạch :
)sin(..6
2

+== Ueeu
abc
Dòng điện ngắn mạch đợc xác định bởi phơng trình :
)]cos([cos
.2

.6
..2)sin(..6
2
2



+=
=+
c
c
c
c
X
U
i
d
di
XU
Giả thiết quá trình chuyển mạch kết thúc khi =
3
Vậy à =
3
-
2
là góc trùng dần.
khi = à , i = 0 , i
c
= i
t2

= i
d
Do đó có phơng trình chuyển mạch
2
.2
..2
)cos(cos
U
IX
dc
=+
à
Hình dạng của điện áp tải U
d
, trong giai đoạn trùng dẫn.
- Điện áp tải U
d
trong giai đoạn trùng dần đợc xác định :
2
.
.
21
1
1
ab
d
dtt
d
t
cb

d
t
ca
ee
U
constiii
U
dt
di
Le
U
dt
di
Le
+
=
==+
=
=

- Trong giai đoạn trùng dần, điện áp tải U
d
nhỏ hơn so với trờng hợp lý tởng, giá
trị trung bình của điện áp bị sụt đi một lợng U
à
Xác định:
12
U
à
=

)]cos([cos
4
.6.3
2
)sin(..6
2
3
)
2
(
2
3
2
0
2
0
à





àà
+=
+
=



U

dt
U
d
ee
i
ba
b
Mà ta lại có :
cos - cos(à + ) =
2
.6
..3
U
IX
dc
U
à
=

2
..3
dc
IX
3. Sơ đồ cầu 3 pha
Cầu 3 pha gồm có 6 tiristor chia thành hai nhóm
+ Nhóm catốt chung : T1,T3 và T5
+ Nhóm anốt chung : T4,T6 và T2
Điện áp các pha thứ cấp MBA
)
3

4
-.sin(U2.U
)
3
2
-.sin(U2U
.sin.U2U
2c
2b
2a
=
=
=
Góc mở đợc tính từ giao điểm của cái nửa hình sinUs
Hoạt động của sơ đồ
Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua Vt=Vc ,Vg=Vb :
Khi =
1
= /6 + cho xung điều khiển mở T1 tisritor này mở vì u
a
> 0. Sự
mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì u
a
> u
b
. Lúc này T6 và
T1 cho dòng chảy qua, điện áp trên tải:
U
d
= U

ab
= U
a
- U
b

Khi =
1
= 3/6 + cho xung điều khiển mở T2 tisritor này mở vì khi T6
dẫn dòng , nó đặt U
b
lên anốt T2 . Khi = 2 thì U
b
> U
c
. Sự mở T2 làm cho T6
bị khoá lại một cách tự nhiên vì U
b
>U
c
. Các xung điều khiển lệch nhau /3 đ-
ợc lần lợt đa đến điều khiển của tisritor theo thứ tự 1, 2, 3, 4, 5, 6...1
Trong mỗi nhóm , khi một tisritor mở, nó sẽ khoá ngay tisritor dẫn dòng trớc nó
Thời điểm Mở Khoá

1
= /6 +

2
= 3/6 +

T1
T2
T3
T5
T6
T1
13

3
= 5/6 +

4
= 7/6 +

5
= 9/6 +

6
= 11/6 +
T4
T5
T6
T2
T3
T4
Giá trị trung bình của điện áp trên tải
+ Đờng bao phía trên biểu diễn điện thế của điểm F
+ Đờng bao phía dới biểu diễn điện thế của điểm G
Điện áp trên mạch tải là U
d

= U
f
- U
g
là khoảng cách thẳng đứng giữa 2 đờng
bao








cos..
63
.sin..2
2
6
2
6
5
6
2
UdUU
d
==

+
+

Cũng có thể tính U
d
= U
d1
- U
d2
trong đó U
d1
là giá trị trung bình của u
d1
do
nhóm catốt chung tạo nên, còn U
d 2
là giá trị trung bình của u
d 2
do nhóm anốt

cos..
2
63
.sin..2
2
3
cos..
2
63
.sin..2
2
3
2
6
7
6
3
2
2
6
5
6
2
UdUU
UdUU
d
d
==

==


+
+
+
+
* Trùng dẫn
- Giả thiết T1 và T2 đang dẫn dòng
Khi = 1 cho xung điều khiển mở T3 . Do L
c
0 nên dòng i
T3
không thể đột
ngột tăng từ 0 đến I
d
và dòng i
T1
cũng không thể đột ngột giảm từ I
d
0 cả ba
tiritor đều dẫn dòng T1, T2 ,T3.
Hai nguồn Ea và Eb nối ngắn mạch .
Nếu chuyển gốc toạ độ từ 0 1 ta có:
)
6
sin(..2
)
6
5

sin(..2
2
2






++=
++=
Ue
Ue
b
a
Điện áp ngắn mạch:
)sin(..2
2

+== Ueeu
abc
Dòng ngắn mạch i
c
đợc xác định bởi phơng trình :
)]cos([cos
.2
.6
..2)sin(..2
2
2

+=
=+=
c
c
c
cc
X
U
i
d
di
XUu
Dòng điện chảy trong T1 là i
T1
= i
d
- i
c
Dòng điện chảy trong T3 là i
T3
= i
c
14
- Giả thiết quá trình trùng dẫn kết thúc khi = 2 , à = 2 - 1 là góc trùng
dần.
Khi = à , i
T1

= 0

2
.6
..2
)cos(cos
U
IX
dc
=+
à
Hình dạng điện áp tải U
d
trong quá trình trùng dẫn trong khoảng (1,2) T2
dẫn dòng T1 và T3 trùng dẫn dòng . Vậy có thể viết phơng trình sau:

constiiii
u
dt
di
Lee
u
dt
di
Lee
dTT
d
T
ccb
d

T
cba
===+
=
=
231
3
1
..2
..2
Từ 3 phơng trình trên rút ra:

c
ba
d
e
ee
u
+
=
2
Do trùng dẫn (Lc 0) nên giá trị trung bình của điện áp tải giảm đi một lợng
U
à

tính theo công thức sau:
)]cos([cos
2
.U63.
U

d
).sin((U6

3
U
)d
2
ee
(e
2
6
U
2


0
2


0
ba
b
+=
+
=
+
=


Mà

2
dc
.U6
.I2.X
)cos(os =+c

à
dcdc
IX
U
IX
U
U
..3
.6
..2
.
2
.63
2
2
==
* Nghịch l u phụ thuộc
- Nghịch là quá trình chuyển năng lợng từ phía dòng một chiều sang dòng
xoay chiều (quá trình chuyển năng lợng ngợc lại với chế độ CL ). Trong hệ
TĐĐ một chiều, động cơ điện cần làm việc ở những chế độ khác nhau trong
đó có lúc động cơ trở thành máy phát điện. Năng lợng phát ra này trả về lới
điện xoay chiều. Để thoả mãn yêu cầu này bộ CL chuyển sang hoạt động ở
chế độ nghịch lu vì nó hoạt động (đồng bộ ) theo nguồn xoay chiều nên gọi
là nghịch lu phụ thuộc.

-Nh vậy mạch điện lúc này có 2 nguồn sức điện động :
e
1
:sđđ lới xoay chiều
E
d
:sđ đ một chiều
15
Ta biết rằng một nguồn sức điện động sẽ phát đợc năng lợng nếu chiều sức
điện động và dòng điện trùng nhau,ngợc lại nó sẽ nhận năng lợng khi chiều
sức điện động và dòng điện ngợc nhau .Xuất phát từ nguyên tắc trên ta thấy
rằng với bộ chỉnh lu chỉ cho phép dòng điện đi theo một chiều xác định thì
để có chế độ nghịch lu cần phải thực hiện hai điều kiện :
+Về phía một chiều :bằng cách nào đó chuyển đổi chiều E
d
để có chiều dòng
và E
d
trùng nhau.
+Về phía xoay chiều :điểu khiển mạch chỉnh lu sao cho điện áp u
d
<0 để có
dấu phù hợp dòng tức là bộ chỉnh l làm việc chủ yếu ở nửa chu kỳ âm của lới
điện.
+Trong trờng hợp không đảo đợc chiều E
d
ta buộc phải dùng một mạch
chỉnh lu khác đấu ngợc với mach cũ để dẫn đợc dòng điện theo chiều ngợc
lại.
-Nh vậy nghịch lu phụ thuộc thực chất là chế độ khi bộ chỉnh lu làm việc với

góc điểu khiển lớn .Do đó toàn bộ các biểu thức tính toán vẫn đúng chỉ cần l-
u ý rằng E
d
có giá tri âm.
Nhận xét: Do yêu cầu chỉnh lu có đảo chiều nên ta chọn chỉnh lu cầu ba pha
đối xứng .
Chơng III
Thiết kế và tính toán mạch lực
I. Động cơ có:
U
dm
=440 V , n
dm
=1500v/p , P =30kW
Lựa chọn sơ đồ thiết kế
Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lu và nghịch lu từ các u điểm của các sơ
đồ chỉnh lu với tải và các động cơ điện một chiều có công suất vừa phải thì ta
dùng chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lý hơn cả bởi lẽ ở công suất
này để tránh lệch tải điện áp , không thể thiết kế theo sơ đồ một pha, sơ đồ tia
ba pha sẽ làm mất đối xứng điện áp nguồn. Nên trong đồ án này ta chọn sơ đồ
thiết kế chọn là sơ đồ cầu ba pha.
- Các thông số cơ bản còn lại của động cơ
)(2,68
440
30000
A
U
P
I
dm

dm
===
16
U
2a
,U
2b
,U
2c
sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn
E : sức điện động của động cơ
R, L :điện trở, điện cảm trong mạch
R = 2.R
ba
+ R
u
+ R
k
+ R
dt
L = 2.L
ab
+ L
u
+ L
k
R
ba
, L
ba

: điện trở, điện cảm của MBA qui đổi về thứ cấp.
R
k
, L
k
: điện trở và điện cảm cuộn kháng lọc
R
dt
: điện trở mạch phần ứng động cơ đợc tính :
)().1.(5,0 =
udm
udm
u
I
U
R

L

: điện cảm mạch phần ứng động cơ đợc tính theo công thức:
dmdm
dm
u
Inp
U
L
....2
60.

=
II. Tính chọn Tiristo
Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản của dòng tải , sơ đồ đã chọn , điều khiển
toả nhiệt , điện áp làm việc , các thông số cơ bản của van đợc tính nh sau :
U
nmax
= (/3). U
d
= (/3) . 440 = 460,76(V)
U
lv
= k
nv
. U
2
= k
nv
. U
d
/ k
u
Điện áp ngợc của van cần chọn
U
nv
= k
dt
. U
nmax
= 1,8 . 460,76 = 829,38(V)
U

ngmax
= U
ngmaxth
/ 0,7 = 658,2 (V)
Trong đó k
dtU
: hệ số dự trữ điện áp chọn k
tdU
= 1,8
Dòng điện làm việc của van đợc tính theo dòng điện dòng hiệu dụng:
)(36,39
3
18,68
3
. A
I
IkI
d
dhdlv
====
( trong sơ đồ cầu ba pha )
Chọn điều khiển làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ điện tích toả
nhiệt không có quạt đối lu không khi với điều khiển đó Idmv từ các thông số
U
nv
, I
đmv
ta chọn 6 tiristor loại có thông số sau
điện áp ngợc cực đại của van 1000(V)
dòng điện định mức của van 200(A)

đỉnh xung dòng điện 4000(A)
dòng điện của xung điều khiển 100mA
điện áp của xung điều khiển 3,0(V)
dòng điện rò 20mA
sụt áp lớn nhất của tiristor ở trạng thái dẫn U = 1,6(V)
tốc độ biến thiên điện áp
)/(200 sV
dt
du
=
tốc độ biến thiên dòng điện
s180A/
dt
di
=
dòng điện tự giữ 200mA
thời gian chuyển mạch t
cm
= 90às
nhiệt độ làm việc cực đại cho phép Tmax =1500
0
C
17
III. Tính toán MBA chỉnh lu
+ Tính toán từ mạch
* Tính trụ
Tiết diện trụ sơ bộ của trụ T đợc tính theo công thức:
T = (/4) .k
2
.

f
S
S
f
là công suất pha của máy biến áp 3 pha
k
q
= 5 -> 6 là hệ số kinh nghiệm ta chọn k = 6
T = ( /4 ). 6
2

Chiều cao sơ bộ của trụ đợc tính theo công thức :


nT
l
.4.
=
là hệ số cho biết hệ số quan hệ giữa chiều cao và chiều rộng thờng lấy
=1,3.
.
3,1
.4. nT
l

=
Chọn mạch từ hình chữ đợc ghép từ những lá tôn Silic loại 310 có
Bề dày tôn : 0,35mm
Tổn hao là : 1,7 W/kg
Tỷ trọng : d = 7,8kg/dm

3
Tiết diện của trụ T=a.b
- Chọn MBA ba pha ba trụ sơ đồ đấu dây (làm mát bằng không khí tự nhiên)
- Tính các thông số cơ bản
a) Tính công suất biểu kiến của MBA:
S = K.P =1,05.P = 1,05 . 30000 = 31500(VA)
b) Điện áp pha sơ cấp của MBA
U
1
=380(V)
c) Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp
Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải :
U
do
. cos (
min
) = U
d
+ 2.U
v
+ U
dn
+ U
ba
Trong đó
min
= 10
0
góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lới .
Uv = 1,6(v) sụt áp trên tiristor

U
dn
= 0 sụt áp trên dây nối
U
ba
= U
r
+ U
x
: sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp.
Chọn sơ bộ
U
ba
= 6%.Ud = 6% . 440 = 26,4(V)
Từ phơng trình cân băng điện áp tải ta có:
)(84,476
18cos
4,2606,1.2440
18cos
.2
0
0
VU
UUUU
U
do
badnvd
do
=
+++

=
+++
=
18
Điện áp pha thứ cấp :
)(86,203
63
84,476
2
V
k
U
U
u
do
===

Dòng điện hiệu dung thứ cấp MBA:
)(67.5528,68.
3
2
.
3
2
2
AII
d
===
Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA:
)(86,2967,55.

380
86,203
..
2
1
2
21
AI
U
U
IkI
ba
====
+ Tính sơ bộ mạch từ.
Tính tiết diện sơ bộ trụ:
fm
S
kQ
ba
qFe
.
.=
k
q
: Hệ số phụ thuộc vào phơng thức làm mát k
q
= 6
m : số trụ của MBA = 3
f : tần số nguồn xoay chiều f = 50Hz
)(948,86

50.3
31500
.6
2
cmQ
Fe
==

Đờng kính trụ:
)(52,10
948,86.4
.4
cm
Q
d
Fe
===


Chuẩn hoá đờng kính theo chuẩn d = 11(cm)
- Chọn loại thép 330 các lá thép có độ dày 0,5 mm
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B =1(T)
Chọn tỉ số
m = h/d = 2,3
-> h = 2,3 . d = 2,3 . 11 =25,3(cm)
Thông thờng m = 2-> 2,5
Chọn chiều cao trụ h = 25(cm)
- Tính toán dây quấn
Số vòng dây mỗi pha sơ cấp MBA:
197

1.10.948,86.50.44,4
380
...44,4
4
1
1
1
==

TFe
BQf
U
w
(vòng)
Số vòng dây mỗi pha thứ cấp MBA:
5,1058,196.
380
86,203
.
1
1
2
2
=== w
U
U
w
(vòng)
w
2

= 106 (vòng)
- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong MBA với dây dẫn bằng đồng MBA khô
chọn :
J
1
= J
2
= 2,75(A/mm
2
)
Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA:
19
)(86,10
75,2
86,29
2
1
1
1
mm
J
I
S ===
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B chuẩn hoá tiết diện theo tiêu
chuẩn: S
1
= 11,30(mm
2

).

Kích thớc dây có kể cách điện : S
1
= a
1
.b
1
= 1,56 . 7,4(mm
2
).
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp
)/(64,2
30,11
86,29
2
1
1
1
mmA
S
I
J ===
Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA:
)(24,20
75,2
67,55
2
2
2
2
mm

J
I
S ===
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B . Chuẩn hoá tiết diện theo
tiêu chuẩn: S
2
= 20,30(mm
2
).
Kích thớc dây có kể cách điện: S
2
= a
2
. b
2
= 3,53 . 5,9(mm
2
).
Tính lại mật độ độ dòng điện trong cuộn thứ cấp :
)/(74,2
30,20
67,55
2
2
2
2
mmA
S
I
J ===

- Kết cấu dây quấn sơ cấp :
Thực hiện dây quấn theo kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ
Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp :
292,2895,0.
77,0
5,1.225
.
.2
1
11
=

=

=
e
g
k
b
hh
w
(vòng)
Trong đó : k
e
= 0,95 hệ số ép chặt
h : chiều cao trụ
h
g
: khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp
Chọn sơ bộ khoảng cách

h
g
=1,5 cm
- Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp:
8,6
29
197
11
1
11
===
w
w
n
(lớp)
Chọn lớp n
11
= 7 lớp.
Nh vậy có 197 vòng chia làm 7 lớp , chọn 6 lớp đầu 29 vòng , lớp thứ 7 có 197
6 . 29 = 23 (vòng)
Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :
)(58,22
95,0
74,0.29
.
11
1
cm
k
bw

h
e
===
Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy : S
01
=0,1 (cm)
Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp a
01
= 1,0(cm)
Đờng kính trong của ống cách điện
D
t
= D
fe
+ 2 . a
01
2 .S
01
= 11 + 2.1 - 2.0,1 = 12,8(cm)
Đờng kính trong của cuộn sơ cấp
D
t1
= D
t
+ 2 . S
01
= 12,8 + 2 . 0,1 = 13(cm)
20
Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dày ở cuộn sơ cấp
cd

11
= 0,1(mm)
Bề dày cuộn sơ cấp
Bd
1
= (a
1
+ cd
11
) . n
11
= (1,56+0,1).7 = 11,62(mm) = 1,162(cm)
Đờng kính ngoài của cuộn sơ cấp
D
n1
= D
t1
+ 2 . B
d1
= 13 + 2.1,162 = 15,324(cm)
Đờng kính trung bình của cuộn sơ cấp :
D
tb1
= ( D
t1
+ D
n1
) / 2 = (13 + 15,324 )/2 = 14,162 (cm)
Chiều dày dây cuộn sơ cấp :
l

1
= w
1
. . D
tb
= .197.14,162 = 8764,7(cm) = 87,64(m)
Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp :
cd
01
= 1,0(cm)
Kết cấu dây quấn thứ cấp
Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp
h
1
= h
2
= 22,8(cm)
Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp:
(3795,0.
59,0
58,22
.
2
2
12
==
e
k
b
h

w
vòng)
Tính sơ bộ số lớp dây quấn trên cuộn thứ cấp :
9,2
37
106
12
2
12
===
w
w
n
(lớp)
Chọn số lớp dây cuốn n
12
= 3 lớp , chọn 2 lớp đầu có 36 vòng ,lớp thứ ba có 106
- 2.36 = 34 (vòng)
Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp :
35,22
95,0
59,0.36
.
212
1
===
e
k
bw
h

Đờng kính trong của cuộn thứ cấp :
D
t2
= D
n1
+ 2 . a
12
= 15 , 324 + 2,1 = 17,324(cm)
Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp cd
22
= 0,1(mm)
Bề dầy cuộn sơ cấp :
Bd2 = (a
2
+ cd
22
) .n
12
= (0,353+0,01) .3 = 1,089(cm)
Đờng kính ngoài của cuộn thứ cấp:
D
n2
= D
t2
+ 2 .Bd2 = 17,324 + 2 . 1,089 = 19,502(cm)
Đờng kính trung bình của cuộn thứ cấp :
D
tb2
= ( D
t2

+ D
n2
) / 2 = (17,324 + 19,502) / 2 = 18,413(cm)
Chiều dài dây quấn thứ cấp :
l
2
= . w
2
. D
tb2
= .106.18,413 = 61,32(m)
Đờng kính trung bình các cuộn dây:
D
12
= ( D
t1
+ D
n2
) / 2 = (13 + 19,502 ) /2 = 16,251(cm)
-> r
12
= D
12
/2 =8,125 (cm)
Chọn khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp a
22
= 2(cm)
21
Tính kính thức mạch từ
Với đờng kính d =11cm , ta có số bậc là 6 trong nửa tiết diện trụ

Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:
Q= 2.(1,6.10,5+1,1.9,5+0,7.0,8+0,6.7,5+0,4.6,5+0,74) = 86,2(cm2)
Tiết diện hiệu quả của trụ :
Qt = k
hq
. Q = 0,9.86,2 = 81,89(cm
2
)
Tổng chiều dày các bậc thang của trụ:
d = 2. (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2(cm)
Để đơn giản trong chế tạo gông từ , ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có
các kích thức sau:
Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ b = d =10,2(cm)
Chiều cao của gông bằng chiều rộng của tập lá thép thứ nhất của trụ a = 10,5
cm
Tiết diện gông Q = a . b = 107,1(cm
2
)
Dựa vào m = h/a = 2,3/2,5
n = c/a= 0,5
l = b/a = 1:2,5 .
Trong đó h=25cm
Tiết diện hiệu quả của gông:
Qg = k
hq
. Q = 0,95 . 107,1 = 101,7(cm
2
)
Số lá thép dùng trong 1 gông:
hg = b/0,5 = 102/0,5 = 204 (lá thép)

Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ:
)(061,1
10.89,81.97,1.50.44,4
380
...44,4
4
1
1
T
Qwf
u
B
T
T
===


Mật độ từ cảm của gông:
)(85,0
7,107
89,81
.061,1. T
Q
Q
BB
g
T
Tg
===
Chiều rộng cửa sổ

c =2.(a
01
+ Bd
1
+ a
12
+ Bd
2
) + a
22
= 2(1+1,162+1+1,089)+2 =10,502(cm)
Tính khoảng cách giữa 2 tâm trục
c = c+d =10,502 +11 = 21,502
Chiều rộng mạch từ
L =2c + 3d = 2 .10,502+3.11 = 54,004(cm)
Chiều rộng mạch từ
H = h + 2a = 25 + 2.10,502 = 46(cm)
Tính khối lợng của sắt và đồng
Thể tích của trụ
V
1
=3Q
t
.h=3.81,89.25=6141,75(cm)
Thể tích của gông
Vg = 2Qg.L = 22.101,7.54,004=10984,4(cm
3
)
Khối lợng của trụ
22

Mt = Vt.m
Fe
= 6,142.7,85 = 48,21(kg)
Khèi lîng cña g«ng
Mg = Vg . m
fe
= 10,984.7,85 = 86,227(kg)
Khèi lîng cña s¾t
M
fe
= Mt + Mg = 48,21 + 86,227 = 134,437(kg)
ThÓ tÝch cña ®ång
Vcu = 3.(s
1
. l
1
+ s
2
. l
2
) = 3.(11,3.87,64 + 20,3.61,32) = 6,7(dm
3
)
• TÝnh c¸c th«ng sè cña MBA
§iÖn trë trong cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 75
0
C :
)(165,0
3,11
64,87

.02133,0.
1
1
11
Ω===
S
l
R
ρ
Trong ®ã ρ = 0,02133 Ωmm
2
/m
§iÖn trë cuén thø cÊp MBA ë 75
0
C:
)(0 6 4,0
3,2 0
3 2,6 1
.0 2 1 3 3,0.
2
2
12
Ω===
S
l
R
ρ
§iÖn trë MBA quy ®æi vÒ thø cÊp:
)(111,0)
197

106
.(165,0064,0).(
22
1
2
12
Ω=+=+=
w
w
RRR
ba
Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p :
∆U
r
= R
ba
. I
d
= 0,111 . 68,18 =7,62(V)
§iÖn kh¸ng MBA quy ®æi vÒ thø cÊp :
)(187,010.14,3).
100.3
089,1162,1
01,0.(
58,22
662,8
.106..8
10.).
3
.(.).(.8

722
7
21
12
2
2
2
Ω=
+
+=
+
+=
−
−
π
ππ
ba
ba
X
BdBd
a
h
r
wX
§iÖn kh¸ng MBA quy ®æi vÒ thø cÊp:
)(59,0)(00059,0
314
187,0
mHH
w

X
L
ba
ba
====
Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng MBA:
)(178,0.
3
)(17,1218,68.187,0.
3
..
3
Ω==
===∆
ba
dbax
XR
VIXU
π
ππ
Sôt ¸p trªn MBA:
)(36,1417,1262,7
22
22
VUUU
xrba
=+=∆+∆=∆
§iÖn ¸p trªn ®éng c¬ khi cã gãc më α
min
=12

0
U = U
do
.cosα
min
– 2.∆Uv - ∆U
ba
= 476,84.cos12
0
- 2.1,6 -14,35=448,87=449(v)
Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi vÒ thø cÊp :
)(217,0187,0111,0
22
22
Ω=+=+=
bababa
XRZ
Tæn hao ng¾n m¹ch trong MBA:
23
%27,3100.
31500
1032
100.%
)(103267,55.111,0.3..3
22
2
==

=
===

S
P
P
WIRP
n
n
ban
Tổn hao không tải có kể đến 1% tổn hao phụ:
%48,0100.
31500
54,151
100.%
)(54,151)85,0.227,86061,1.21,48.(3,1
)...(3,1
0
0
22
0
0
===
=+=
+=
S
P
P
WP
BMBMP
ggTT
Điện áp ngắn mạch tác dụng:
%03,3100.

86,203
67,55.111,0
100.
.
2
2
===
U
IR
U
ba
nR
Điện áp ngắn mạch phần kháng:
%1,51 0 0.
8 6,2 0 3
6 7,5 5.1 8 7,0
1 0 0.
.
2
2
===
U
IX
U
ba
n X
Điện áp ngắn mạch phần trăm:
%93,51,503,3
222
2

=+=+=
nXnRn
UUU
Dòng điện ngắn mạch xác lập:
)(44,939
217,0
86,203
2
2
A
Z
U
I
ba
nm
===
Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại:
ik
U
U
m
IAeeII
nn



<=+=+=


)(3,1530)1.(44,939.2)1.(.2

05,0
03,0
.
.
2max
ln
Kiểm tra MBA thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến trên của dòng
điện chuyển mạch .
Giả sử chuyển mạch từ T1:
CP
c
ba
c
ab
c
ba
dt
di
sA
dt
di
A
L
U
dt
di
UUU
dt
di
L

)()/(42,0/
sec)/(5,423180
10.59,0.2
86,203.6
.2
.6
/
)sin(..6..2
max
3
2
max
222
<=
===
==

à

Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt.
Hiệu suất TB chỉnh lu:
%95
31500
18,68.440
.
===
S
IU
dd

IV.Thiết kế cuộn kháng lọc.
1)Xác định góc mở cực tiểu và cực đại.
Chọn góc mở cực tiểu
min
=18
0
với góc mở
min
là dữ trữ ta có thể bù đợc sự
giảm điện áp khi góc mở nhỏ nhất =
min
thì điện áp trên tải là lớn nhất
24
U
dmax
=U
do
.cos
min
=U
d.dm
và tơng ứng tốc độ đông cơ sẽ lớn nhất
U
dmin
=U
do
.cos
max
và n =n
min

.
Ta có:
)
.34,2
arccos(arccos
2
minmin
max
U
U
U
U
d
do
d
==

[ ]
1
1
.
max0


=
M
dm
k
M
w

D

k
M
= 3 -> D = 4,5.
Trong đó U
dmin
đợc xác định nh sau:
116(V).0,187)]

3
0,1111).68,12.((4,586.cos18[2,34.203,
4,50
1
U
RR.(R1).I(D.cos[2,34.U
D
1
U
].R1).I(D[U
D
1
U
.RIU
.RIU
n
n
D
0
dmin

dbauudmmin2dmin
uudmd.dmdmin
uudmdmin
uudmd.dm
min
max
=++=
+++=
+=


==
0
maxmax
0
min
76)
86,203.34,2
116
arccos(
18)
86,203.34,2
220
arccos()arccos(
==
===



do

d
U
U
2)Xác định các thành phần sóng hài.
Để thuận tiện cho việc khai triển chuỗi furie ta chuyển gốc toạ độ sang đến 0
1
khi đó điện áp tức thời trên tải khi TiristoT1,T4 dẫn.
)
6
cos(..6
2



+== UUU
abd
Với = t
Điện áp tức thời trên tải điện U
d
không sin và tuần hoàn với chu kỳ :
t = 2/p =2/6 = /3.
P =6 số xung đập mạch trong 1 chu kỳ điện áp lới khai triển chuỗi Furie của
điện áp Ud:
).
2
sin..
2
cos,(
2
0

kbka
a
U
nnd

++=
Hay
).6sin..6cos,(
2
0

kbka
a
U
nnd

++=
Trong đó :
25