Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ 2

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (490.72 KB, 36 trang )

(1)<div class='page_container' data-page=1>

Bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Trờng đại học bách khoa Độc lập-Tự do-Hạnh phúc

Hµ néi ====0====
 ---

Họ và tên: Nguyễn Thanh Lịch

Khoá : 43

Nghành học: Tự động hố.

I. C¸c sè liƯu ban đầu.

Ud = 75V ; Udmax = 130V ; P®m = 24KW ; Rk® = 0,8
 §iƯn ¸p ngn: U = 3x380V.

II. Néi dung thiÕt kÕ

1. Giới thiệu chung về công nghệ của động cơ đồng bộ ba pha và phơng pháp điều
khiển kích từ của động cơ đồng bộ ba pha.

2. Giới thiệu chung về chủng loại thiết bị đợc giao thực hiện thiết kế, cơng nghệ kích
từ.

3. giíi thiƯu vµ thiÕt kÕ mạch lực:
3.1. Tính toán khối biến áp lực

3.2. Tính toán khối chỉnh lu điều khiển
3.3. Tính toán khối khâu lọc

3.4. Tính toán khối khâu phản hồi điện áp
3.5. Tính toán khối khâu phản hồi dòng
4. Giới thiệu và thiết kế mạch điều khiển:

4.1. Tớnh toỏn khõu ng pha

4.2. Tính toán khâu tạo điện áp răng ca
4.3. Tính toán khâu so sánh

4.4. Tính toán khâu phát xung chùm
5. Các bản vẽ:

- Sơ đồ nguyên lý mạch điêu khiển.

Môc lục

Trang

Lời giới

thiệu...4

Ch ơng I: Giới thiệu chung về công nghệ và phơng pháp điều

khiển kích từ của động cơ đồng bộ ba pha... 5
I.1. Giới thiệu chung về chủng loại thiết bị đợc giao thực hiện thiết kế, công

</div>
(2)<div class='page_container' data-page=2>

1. Nguyên tắc điều khiển mở máy... 5

2. Nguyên tắc ®iÒu chØnh kÝch thÝch ... 6

I.2. Đề xuất các phơng án tổng thể, phân tích u, nhợc điểm của từng
phơng án để đi đến lựa chọn một phơng án thực thi thiết kế mạch lực
và mạch điều khiển... 7

1. Giíi thiƯu vỊ m¹ch lùc... 7

2. Chọn phơng án chỉnh lu ... 7

3. Giới thiệu chung về mạch điều khiển ... 13

4. Lựa chọn phơng án thiết kế mạch điều khiển... 15

Ch
 ơng II : ThiÕt kÕ m¹ch lùc... 18

1. TÝnh to¸n chän van ... 18

2. TÝnh to¸n các thông số điện áp, dòng điện và công suất máy biến áp ... 19

3. Tính toán mạch tõ MBA ... 19

Ch ơng III: Thiết kế mạch điều khiển ... 22

1.Tính tốn khâu đồng pha và ngun lý hoạt động của mạch. ... ... 22

2.Kh©u tạo điện áp răng ca ... 24

3. Khâu so sánh... 25

4. Khâu phát xung chïm ... 27

5. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung... 29

6- Tính tốn khối nguồn và MBA đồng pha ... 32

7. TÝnh to¸n khâu phản hồi ... 33

Kết luận...
35
Tài liệu tham khảo... 36

lêi giíi thiƯu

- Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong
công nghiệp, đặc biệt là trong cơng nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có cơng suất lớn
cũng đợc chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế
quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang đợc phát triển hết sức mạnh mẽ.

- Tuy nhiên để đáp ứng đợc nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của cơng nghiệp thì
ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối u nhất. Đặc biệt với

chủ trơng cơng nghiệp hố-hiện đại hố của Nhà nớc, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay
đổi, nâng cao để đa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó địi hỏi phải
có thiết bị và phơng pháp điều khiển an tồn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử
công suất cần phải giải quyết.

</div>
(3)<div class='page_container' data-page=3>

Để giải quyết đợc vấn đề này thì Nhà nớc ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài 
năng. Sinh viên ngành TĐH tơng lai không xa sẽ đứng trong độ ngũ này, do đó mà cần phải 
tự trang bị cho mình có một trình độ và tầm hiểu biết sâu rộng. Chính vì vậy đồ án mơn học 
điện tử công suất là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên TĐH. Nó là bài kiểm tra khảo 
sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên nghành TĐH 
tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất. Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ 
t còn đang ngồi trong ghế nhà trờng thì kinh nghiệm thực tế cịn cha có nhiều, do đó cần 
phải có sự hớng dẫn giúp đỡ của thầy giáo. Qua đây cho em đợc gửi lời cảm ơn tới thầy 
Phạm Quốc Hải đã tận tình chỉ dẫn, giúp em hồn thành tốt đồ án mơn hc ny.

Hà nội ngày 5 tháng 12 năm 2001
Sinh viên

Nguyễn Thanh LÞch

Ch¬ng I: Giới thiệu chung về công nghệ và

phơng pháp điều khiển kÝch tõ

của động cơ đồng bộ ba pha

I.1. Giới thiệu chung về chủng loại thiết bị đợc giao thực hiện
thiết kế, công nghệ kích từ.

Động cơ đồng bộ đợc dùng rộng rãi trong các hệ truyền động điện công suất lớn, không
cần điều chỉnh tốc độ, làm việc ở chế độ dài hạn. Ví dụ: Để truyền động cho các máy bơm,
quạt gió, máy nén khí và một số máy cán lớn. Ngày nay do sự phát triển mạnh mẽ của công
nghiệp điện tử, động cơ đồng bộ đợc nghiên cứu ứng dụng nhiều trong công nghiệp, ở mọi
loại dải cơng suất. Động cơ đồng bộ có những ngun tắc sau õy:

1. Nguyên tắc điều khiển më m¸y

Quá trình mở máy chia làm hai giai đoạn: Khởi động không đồng bộ và đa vào đồng
bộ.

+) Trong giai đoạn thứ nhất, sau khi dây quấn stato đợc nối vào lới điện ba pha, từ trờng
quay đợc tạo ra sẽ tác động lên dây quấn khởi động (hay là lồng sóc khởi động đạt trong roto
của máy) gây nên momen quay đa tốc độ động cơ lên gần tốc độ đồng bộ.

+) Trong giai đoạn thứ hai, dịng kích từ sẽ đợc đua vào roto , động cơ sẽ tự kéo vào đồng bộ
và lồng sóc khởi động hết tác dụng.

</div>
(4)<div class='page_container' data-page=4>

Để hạn chế dòng điện, có thể dùng cách giảm điện áp bằng biến áp tự ngẫu hoặc dùng
cuộn kháng. Ngời ta rất ít dùng điện trở phụ để hạn chế dòng điện vì tổn thất năng lợng lớn
và chỉ tiêu chất lợng khởi động không tôt. Với động cơ công suất nhỏ và ở điện áp thấp thì có
thể cho phép sử dụng điện trở phụ để hạn chế dòng điện.

Trong giai đoạn khởi động khơng đồng bộ,dây quấn kích thích ở roto khơng đợc hở mạch
vì sức điện động cảm ứng tạo thành có thể chọc thủng cách điện.

Kh«ng phơ thc vào cách nối mạch stato, mạch điện roto có thể cã ba c¸ch nèi.

a/ Cách nối thứ nhất: Roto đợc nối trực tiếp vào máy kích thích ngay từ đầu. Sơ đồ này gọi
là sơ đồ kích thích trực tiếp. Sơ đồ này đơn giản, làm việc chắc chắn và kinh tế. Tuy vậy

không phải bao giờ cũng áp dụng đợc.

b/ C¸ch nèi thø hai :

Dây quấn kích thích đợc nối vào máy kích thích qua một điện trở phụ.

Khi không thoả mãn điều kiện tkđ1  tkt , nghĩa là kích thích hình thành sớm q ảnh hởng đến
dịng điện stato làm khó khăn cho q trình kéo vào đồng bộ. Để hạn chế ảnh hởng của dòng
điện kích thích trong qúa trình khởi động khơng đồng bộ ngời ta mắc thêm điện trở phụ vào
mạch kích thích của động cơ khơng đồng bộ. điều kiện để áp dụng sơ đồ này là:

Mc  40%Mdd.

Ngợc lại nếu kích thích hình thành q chậm thì q trình khởi độnh khơng đồng bộ kéo
dài sẽ gây quá tải ở dây quấn khởi động.

c/ C¸ch nèi thø ba:

Dây quấn kích thích đợc nối vào điện trở phóng điện. Khi đạt tốc độ vào đồng bộ thì loại
bỏ điện trở phóng điện và đóng vào máy kích từ. Về mặt khởi động và kéo vào đồng bộ thì
đây là sơ đồ tốt nhất và đợc gọi là sơ đồ gián tiếp. Khi không thoả mãn các điều kiện:
Mc  40%Mdđ và tkđ1  tkt thì ta phải sử dụng sơ đồ này. Điện trở phóng điện ở sơ đồ này
có những nhiệm vụ sau:

- Hạn chế điện áp trên dây quấn kích thích.
- Làm tốt đặc tính khởi động của động cơ.

- Tiêu tán nhanh năng lợng từ trờng khi ngắn mạch phía stato hoặc khi cắt động
cơ khỏi li.

2. Nguyên tắc ®iÒu chØnh kÝch thÝch

Động cơ điện đồng bộ cũng đợc dùng để truyền động các máy sản xuất có momen phụ
tải biến đổi lớn (ví dụ nh các máy cán lớn, máy nâng ở hầm mỏ...). Lúc này nếu phụ tải tăng
mà kích thích vẫn giữ khơng đổi thì sẽ dẫn đến làm giảm công suất phản kháng phát vào lới
điện, tăng công suất tiêu thụ từ lới điện, giảm khả năng tải của động cơ. Hệ thống điều khiển
có thể có bộ phận tự động điều khiển kích thích.

Khi phụ tải tăng lên, dòng điện qua cuộn dòng điện của biến áp cũng tăng lên, cịn điện
áp ở cuộn điện áp có thể giảm xuống. Kết quả diện áp ở cuộn ra của biến áp cũng tăng lên,
do đó điện áp một chiều sau cầu chỉnh lu cũng tăng lên, kích của động cơ đợc tăng lên.
Những thay đổi lớn của tải mà kích thích vẫn khơng đợc điều chỉnh theo có thể gây nên
dao động lớn về tốc độ và có khả năng đa động cơ ra khỏi chế độ đồng bộ. Lúc này phải cắt
động cơ ra khỏi nguồn bằng rơle bảo vệ dòng điện cực đại.

Nếu q trình cơng nghệ khơng cho phép dù chi là tạm thời thì khi đó phải áp dụng sơ đồ
tự động hố đồng bộ. Và đây chính là nhiệm vụ thiết kế của đồ án Điện tử công suất đợc
giao.

</div>
(5)<div class='page_container' data-page=5>

I.2. Đề xuất các phơng án tổng thể, phân tích u, nhợc điểm của
từng phơng án để đi đến lựa chọn một phơng án thực thi thiết kế
mạch lực và mạch điều khiển.

1. Giíi thiƯu vỊ m¹ch lùc

Mạch lực bao gồm các khối cơ bản sau:
a/ BiÕn ¸p lùc (BAL):

- Biến điện áp xoay chiều có biên độ cần thiết với điện áp phù hợp của tải.

- Ngồi ra cịn làm nhiệm vụ cách ly giữa nguồn chỉnh lu (CL) với lới điện xoay chiều.
b/ Chỉnh lu điều khiển (CLĐK): có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha thành
điện áp một chiều có biên độ phù hợp với tải.

c/ Khâu lọc: gồm điện kháng L và tụ điện C tác dụng san phẳng điện áp ra của khâu CLĐK
(vốn có biên độ điện áp nhấp nhơ) thành điện áp một chiều phẳng phù hợp với yêu cầu của
tải. Khâu lọc phải thiết kế sao cho tiêu thụ công suất nhỏ nhất.

d/ Khâu phản hồi điện áp: Lấy một phần nhỏ điện áp tải đa trở về mạch điều khiển để ổn
áp. Muốn vậy thì điện áp phản hồi về phải là phản hồi âm.

e/Khâu phản hồi dịng: Lấy tín hiệu điện áp tỷ lệ với dịng tải phản hồi trở về mạch điều
khiển để bảo vệ dòng hay ngắn mạch.

Ngồi ra cịn có khâu đóng ngắt bằng cầu dao điện bảo vệ đặt phía trớc biến áp lực.

2. Chọn phơng án chỉnh lu

Trc hết, chúng ta phân loại chỉnh lu thành các loại sơ đồ sau và xét u nhợc điểm của
chúng:

Các phơng án thiết kế mạch lực:

Số liệu yêu cầu: Vd=115 (V), Id = 300 (A)

Tải cđa kÝch tõ: WL >> R (t¶i c¶m lín -> dòng liên tục)

ã Phng ỏn 1: Chọn một trong các sơ đồ chỉnh lu có điều khiển một pha một nửa chu kỳ
(-) chỉnh lu có điều khiển một pha hai nửa chu kỳ, chỉnh lu cần có điều khiển một pha.
Nhận thấy các sơ đồ nêu trên chỉ thích hợp đối với dịng tải nhỏ vì đối với dòng tải lớn

mà chọn các sơ đồ trên thì sẽ gây ra sự mất đối xứng của lới -> ảnh hởng tới sự hoạt động
của các thiết bị khác.

Do vậy mà ta phải dùng các sơ đồ chỉnh lu ba pha.
• Phơng án 2: Chọn một trong các sơ đồ sau:

- ChØnh lu tia ba pha cã ®iỊu khiĨn.

- Chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng.

- Chỉnh lu cầu ba pha có điều khiển khơng đối xứng.
a/ Chỉnh l u tia ba pha có điều khiển:

</div>
(6)<div class='page_container' data-page=6>

Uc
La

Lkt Rkt

T3
BAL

( Lkt>>Rkt )

* Nguyên lý hoạt động:

Khi điện áp trên một van nào đó trong ba van mà dơng hơn van cịn lại thì van đó sẽ dẫn
khi có xung điều khiển mở van đó.

Do tải có tải cảm lớn nên dòng điện trên tải là liên tục, tức là van dÃn sẽ vẫn dÃn khi điện
áp âm và van còn lại cha mở.

Giá trị trung bình của điện áp trên tải:

Ud=3

2 U2cos =1 ,17 U2. cos
- Giá trị điện áp ngợc trên van:
Ung=

6 . U2

- Dòng điện trung bình chảy qua thiristor:

IT = Id/3

- Công suất của máy biến áp:

S1 = 1,209 Pd ; S2 = 1,481 Pd

S = (S1 + S2)/2 = 1,345 Pd

6 6

-I2a

</div>
(7)<div class='page_container' data-page=7>

Ưu điểm:

- Do điện áp ngợc trên van lớn cho nên nó đợc sử dụng cho tải có yêu cầu điện áp
thấp và dòng điện lớn dễ dàng cho việc chọn van.

- Do chỉ có một van dÃn nên sụt áp trên van là nhỏ -> công suất tiêu thụ của van
nhỏ.

- Việc điều khiển mở van là dễ dàng.
Nhợc điểm:

- in ỏp ra cú p mch ln -> xuất hiện nhiều thành phần điều hoà bậc cao.
- Hiệu suất sử dụng máy biến áp không cao. Sở dĩ nh vậy là vì điện áp chảy trên

van khơng đối xứng qua trục hồnh, do vậy khi khai triển chuỗi Furie -> xuất

hiện thành phần một chiều và thành phần xoay chiều. Tuy nhiên MBA chỉ làm
việc với thành phần xoay chiều -> giảm hiệu suất MBA.

b/ Chỉnh l u cầu ba pha điều khiển đối xứng:

T1 T3 T5

T2 T4 T6

Rkt

Lkt
( Lkt>>Rkt )
La

Lc
Ua

§å thị điện áp và dòng điện:

7 7

-IT1

IT4

ua ub uc

t
u



iT4



I2a

</div>
(8)<div class='page_container' data-page=8>

- Thực ra sơ đồ cầu pha ba đối xứng là hai sơ đồ hình trên 3 pha ghép lại. Mỗi sơ đồ hình từ
ba pha hoạt động ở một nửa chu kỳ điện áp

- Sơ đồ hình từ ba pha thứ nhất gồm T1, T3, T5 ghép catot chung.
- Sơ đồ hình từ ba pha thứ hai ghép anot chung gồm T2, T4, T6
Góc mở  đợc tính từ giao điểm của các nửa hình sin.

L>>R dòng tải là liên tục.

- Giá trị trung bình của điện áp trên tải:

Ud=3

2 π U2cos α=2 ,34 U2. cos α
- Gi¸ trị điện áp ngợc lớn nhất trên van:

Ung max=

6 U2
- Giá trị dòng trung bình chạy qua van:

IT = Id/3
- Công suất của máy biến áp :

Sba=1,05 Pd
Ưu điểm:

- Điện áp ra đập mạch nhỏ do vậy mà chất lợng điện áp tốt.

- Hiu suất sử dụng máy biến áp tốt do dòng điện chạy trong van đối xứng.
- Điện áp ngợc trên van là lớn nhng do Udo=2,34U2 -> nó có thể đợc s dng vi
in ỏp khỏ cao.

Nhợc điểm:

- Mạch điều khiển phức tạp do ta phải tiến hành điều khiển đồng bộ các van dãn
với nhau.

- Điện áp rơi trên van lớn do nhiều van hơn sơ đồ CL từ.

c/ Sơ đồ cầu không đối xứng:

T1 T3 T5

T2 T4 T6

Rkt

Lkt
( Lkt>>Rkt )
La

Lc
Ua

Sơ đồ gồm hai nhóm:

- Nhãm m¾c Katot chung gåm (T1, T3, T5)

8 8

-IT4

</div>
(9)<div class='page_container' data-page=9>

- Nhãm m¾c Anot chung gåm (P2, P4, P6)
Do L >> R -> dòng tải là liên tục.

- Giá trị điện áp trung bình trên tải:

Ud=3

2 U2(1+cos)
- Giá trị trung bình của dòng chảy trong tiristor vadiot:

IT = Id = Id/3
- Giá trị điện ¸p ngỵc lín nhÊt:

Ung max=

√

6 U2



Id
u

D2
D6

T1
T5

T3
T1

</div>
(10)<div class='page_container' data-page=10>

I2
a

NhËn xÐt:

Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng so với chỉnh lu cầu ba pha đối xứng quá trình
điều khiển đơn giản hơn. Nhng điện áp chỉnh lu có lúc bằng khơng. Do vậy mà có nhiều
thành phẩn sóng hài bậc cao.

KÕt luËn:

Với tải L>>R, Ud=115 (V), Id=320 (A) và qua các phân tích về u nhợc điểm ở trên, sinh
viên thiết kế chọn sơ đồ cầu ba pha đối xứng. Bởi vì khi dịng điện tải lớn, điện áp tải cao thì
dịng điện trung bình chảy qua van nhỏ và điện áp ngợc trên van nhỏ hơn so với sơ đồ chỉnh
lu từ ba pha. Mặt khác, công suất tổn hao trên van với tải trên là rất nhỏ so với công suất tải
và hiệu suất sử dụng máy biến áp rất tốt. Do vậy ta chọn sơ đồ này. Tuy nhiên sơ đồ này có
nhợc điểm là q trình điều khiển phức tạp hơn.

3. Giới thiệu chung về mạch điều khiển

Muốn tiristor mở cho dòng điện chạy qua thì ta phải đặt lên anot của tiristor điện áp
dơng, đồng thời đa xung điều khiển vào cực điều khiển. Khi mà tiristor đã mở thì xung điều
khiển khơng cịn tác dung và dịng điện chạy qua tiristor do tải quyết định.

a/ Chøc năng của mạch điều khiển:

- iu chnh c v trớ xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ riêng của điện áp đặt
trên anot-catot của tiristor.

- Tạo đợc các xung đủ để điều khiển mở đợc tiristor (độ lớn của xung đủ lớn và độ rộng
xung vừa đủ để mở -> giảm công suất điều khiển).

Cấu trúc mạch điều khiển một tiristor đợc thể hiện ở hình di õy:

10 10

-Đồng pha TXRC SS Tạo dạng

xung & BAXK§X

iT1



iD4



I2a

</div>
(11)<div class='page_container' data-page=11>

Trong đó:

- ĐF: Khâu đồng pha
- TXRC: tạo xung răng ca
- SS: Khâu so sánh

- KDX + BAX: Khâu khuyếch đại xung + Biến áp xung
a/ Các yêu cầu với mạch điều khiển:

Mạch điều khiển là một khâu quan trọng trong các bộ biến đổi vì nó quyết định đến
chất lợng và độ tin cậy của bộ biến đổi. Do vậy để đạt đợc chất lợng và độ tin cậy cao của bộ
biến đổi, nó phải thoả mãn các yêu cầu sau:

• Yêu cầu về độ lớn của xung điều khiển:

- Mỗi tiristor đều có một đặc tính là quan hệ giữa điện áp đặt trên cực điều khiển và dòng
điện chảy vào cực điều khiển. Quan hệ đó đợc biểu diễn trên hình vẽ sau:

- Do sai lệch về thông số chế tạo và điều kiện làm việc làm cho tiristor mặc dù cùng loại
cũng cõ đặc tính Uđk= f(Iđk) khác nhau.

- Với mỗi loại tiristor các đặc tính này dao động giữa hai đặc tính (1) và (2) về yêu cầu độ
lớn của điện áp và dũng in iu khin.

Có 3 yêu cầu chủ yếu sau về dòng điện và điện áp điều khiển:

+ Các giá trị lớn nhất không vợt quá giá trị cho phép.

+ Giỏ tr nh nht cng phải đảm bảo cho tất cả các tiristor cùng loại làm việc đợc.
+ Tổn hao cơng suất trung bình ở cực điều khiển nhỏ hơn giá trị cho phép.

Trên hình vẽ ta thấy yêu cầu đối với mạch điều khiển là phải tạo ra đợc tín hiệu điều khiển
nằm trong vùng (I).

• Yêu cầu về độ rộng xung điều khiển:

Thông thờng độ rộng xung điều khiển lớn hơn 5 s (tx=510 s đối với tiristor làm việc
ở tần số cao và tx = 50200 s với tiristor làm việc ở tần số thấp) và tăng độ rộng của xung

tx=1000 s
tx=100 s

(2)
(1)

I

II

® êng giíi hạn 
công suất điều khiển

0
Uđk

</div>
(12)<div class='page_container' data-page=12>

iu khin sẽ cho phép giảm nhỏ xung điều khiển (nh hình vẽ). Khi mạch tải có điện cảm lớn

thì dịng tải tăng chậm nên ta phải tăng độ rộng của xung điều khiển. Độ rộng của xung điều
khiển đợc tính theo biểu thức:

tx= Idt
di/dt
Trong đó: Idt: dịng duy trì của tiristor.
di/dt: tốc độ tăng của dịng tải.

• Yêu cầu về độ dốc sờn trớc của xung:

- Độ dốc sờn trớc của xung càng cao thì việc mở tiristor càng dễ. Thơng thờng u cầu độ
dốc sờn trớc của xung điều khiển là:

dIdk

dt ≥0,1 A/s.

- Độ dốc sờn trớc của xung càng tăng thì đốt nóng cục bộ tiristor càng giảm.
• u cầu về tính đối xứng của xung trong kênh điều khiển:

Trong các bộ biến đổi có nhiều pha, tính đối xứng của xung điều khiển rất quan trọng.
Nếu xung điều khiển mất đối xứng sẽ làm cho dòng anode ở các pha có hình dạng khác nhau
và giá trị khác nhau làm mất cân bằng sức từ động của máy biến áp. Do vậy, giảm hiệu suất
sử dụng của máy biến áp.

4. Lùa chọn phơng án thiết kế mạch điều khiển

Từ mạch lực và yêu cầu của xung điều khiển ta đi đến thiết lập sơ đồ khối cho mạch
điều khiển. Ta phải lựa chọn các mạch phù hợp cho từng khâu trong khối sao cho đạt đợc tín
hiệu điều khiển cần thiết:

a/ Khâu đồng pha

Đây là khâu có nhiệm vụ xác định thời điểm mốc để tính góc mở . Nó liên hệ chặt
chẽ về pha với điện áp lực. Bên cạch đó nó cịn để cách li mạch điều khiển và mạch lực ở đầu
vào hệ điều khiển. Do vậy mà khối đồng pha có thể dùng biến áp để cách li hoặc dùng phần
tử otocupler (phototransistor).

- Trong khâu này ta chọn biến áp để cách li kết hợp với bộ khuếch đại thuật toán và diode
chỉnh lu để taọ ra xung ng b.

12 12

-ng

pha

Utựa

sánhSo KĐX BAX

M¸y ph¸t
xung

</div>
(13)<div class='page_container' data-page=13>

OP1
E+

E-Rx1 Udk1

- Sở dĩ ta chọn sơ đồ trên là vì khi thay đổi giá trị của Uđk1 ta sẽ thay đổi đợc độ rộng của
xung đồng b.

b/ Khâu tạo Utựa

Trong thùc tÕ cã rÊt nhiỊu m¹ch t¹o ra Utùa. VÝ dơ:

- Mạch chỉ dùng diode, tụ điện và điện trở ghép lại với nhau nh hình 1.
- Mạch dùng transistor và các linh kiện điện tử khác nh h×nh 2.

- Mạch dùng khuếch đại thuật tốn nh hình 3.

D1
D2

+Ung
-Ung

H×nh 1.

C
Udp

Ecc

H×nh 3.

t
t

Utùa
Ul


Ung

</div>
(14)<div class='page_container' data-page=14>

Udp

E+

E-H×nh 3.

ở sơ đồ hình 1 ta có một mạch tạo Utựa tơng đối đơn giản, dễ lắp đặt, rẻ tiền nhng có nhợc
điểm rất lớn là điện áp răng ca trải dài quá 1/2 chu kì của điện áp lới làm cho việc xác định
góc điều khiển từ điện áp răng ca rất khó khăn.

ở sơ đồ hình 2 mạch cũng khá đơn giản, điện áp tựa cũng trải ra cả 1/2 chu kì của điện áp
lới nhng do đóng mở transistor ở vùng lân cận không nên mạch hoạt động kém tin cậy.
ở sơ đồ hình 3 do khuếch đại thuật tốn hoạt động có độ tin cậy cao nên tạo ra tín hiệu Utựa
có chất lợng rất tốt.

c/ Khâu so sánh

Khâu này có nhiệm vụ tạo ra góc điều khiển  (hay tín hiệu điều khiển dòng và áp ở
thời điểm yêu cầu). Sơ đồ này ta cũng dùng khuếch đại thuật toán.

d/ Khâu phát xung chùm

Trong thực tế có rất nhiều mạch và vi mạch điện tử có thể đợc dùng để tạo ra xung
chùm. Ví dụ nh vi mạch timer 555.

ở đây ta chọn khuếch đại thuật toán kết hợp với các linh kiện khác tạo ra khối phát xung
chùm với dạng xung mong muốn mà giá rẻ và chất lợng cao.

14 14 
-Udp

Urc

</div>
(15)<div class='page_container' data-page=15>

Ch¬ng II

ThiÕt kÕ m¹ch lùc

Sơ đồ nhuyên lý:

T1 T3 T5

T2 T4 T6

Rkt

Lkt
( Lkt>>Rkt )
La

Lc
Ua

- Sè liÖu yêu cầu : Ud= 75V ; Id= 320A

U1=380 V; f=50 Hz; Rk®= 0,8A
 1. TÝnh to¸n chän van

Ung=KnU2f

Trong đó : U2 f= Ud 0
2 . 34=

130

2 ,34=56 V vµ Kn=

√

6
- Suy ra: Ung=

√

6 × 56=137 V

Để van làm việc an toàn ngời ta thờng chọn hệ số dự trữ cho van là Kdt=1,62.
- Do đó: Ungmax = Kdt Ung= 2137 = 274 V

- Dòng điện trung bình chảy qua van:

Iv

Id

=Ktb=1

3→ Iv=

Id

3=
1
3×

24 ×103

75 =106 ,7 A

Để van làm việc an toàn th× chän : Ivmax = 4Iv
-Suy ra: Ivmax = 4106,7 = 426,8 A
Từ các số liệu trên ta chọn van nh sau:

Tiristor KH: ST280CH04C0 có các thông số sau:
Ungmax= 400 V;

Ivm· = 500 A;

IG = 150 mA; (dòng điện điều khiển)
Uv = 1,4 V;

2. Tính tốn các thơng số điện áp, dịng điện và cơng suất máy biến áp
+ Cơng suất biến áp nguồn đợc tính bởi:

</div>
(16)<div class='page_container' data-page=16>

+ Điện áp các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp:
- Điện áp thứ cấp đợc tính bởi:

U2= Ud 0

2. 34=56 V;

- Điện áp sơ cấp bằng điện áp pha nguồn cấp (220 V)

+ Dòng điện các cuộn dây:

- Dòng điện cña cuén thø cÊp:

I2 = K2.Id = 0,82.320 = 262,4 A
- Dòng điện cđa cn s¬ cÊp:

I1 = Kba.K1.Id =

U2

U1

.0,82 . 320 = 66,8 A

Ta tiÕn hµnh chọn máy biến áp với các thông số trên.
 3. Tính toán mạch từ MBA

Chọn mạch từ 3 trụ tiết diện mỗi trụ đợc tính theo cơng thức:

Q=K ×

√

Sba

c × f

Trong đó :

k: HÖ sè kinh nghiƯm (thêng lÊy K=5,86,4).Víi MBA kh« lÊy K=6.
c: Sè trô (c=3).

f: tÇn sè (f=50 Hz).

Sba: C«ng st biĨu kiÕn MBA (VA).
Thay sè vµo ta cã :

Q=6 ×

√

25 , 2 ×103

3 ×50 =77 , 8(cm

)

Chän Q=78 (cm2)

Ta chän m¹ch tõ : làm bằng tôn silic 310 có bề dµy lµ 0,35 mm
tû träng b=75 kg/dm3

tæn hao p=1,3 w/kg. Bề dày lá tôn silic 310 : 0,35(mm)
a- Tính toán chiều cao sơ bộ cđa trơ :

Dùa vào công thức kinh nghiệm:

l=π ×

√

4 ×Thq

π
β

Trong đó :

+Thq :TiÕt diƯn hiƯu qu¶ Thq=Q.

+ :là hệ số quan hệ giữa chiều cao và chiều rộng của biến áp, thờng bằng
1,151,35.Ta chọn =1,2.

- Suy ra :

l=3 , 14 ×

√

4 ×78
3 , 14

1,2 =26(cm)

b/ TÝnh träng lỵng cđa trơ:

</div>
(17)<div class='page_container' data-page=17>

Gt=cSTbl
Trong đó : +c: Số trụ (c=3).

+ST: TiÕt diƯn trơ: ST=Q=78 (cm3).
+b: Tû träng t«n silic (b=7,5kg/dm3).
VËy träng lợng của trụ là :

GT=30,787,52,6=45,6 (kg).

c/ TÝnh g«ng:

Chän a=9,5 cm2.

lG = 26x2 -9,5 = 42,5 (cm)
TG=Q=78 (cm2).

Trọng lợng gông:

Gg=tTGblG
Trong đó:

t: Sè g«ng (t=2)
TG: TiÕt diƯn g«ng.
b:: Tû träng t«n silic.
lG: Chiều dài của gông.
Thay số vào ta cã :

Gg= 20,787,54,35=50 (kg).
Träng lỵng lâi thÐp MBA:

G=GT+Gg=45,6+50=95,6 (kg).
d/ Số lá tôn:

-Sè l¸ trơ : 3 ì78

9,5 ì0 , 35 ì101=704 (lá)

-Số lá chắn đầu ngắn: 2ì78

9,5ì 0 , 35ì 101=470 (lá).

-Số lá chắn đầu dài: 1ì78

9,5ì 0 , 35ì 101=235 (lá).
lG

1 1

a 2 2

a b

</div>
(18)<div class='page_container' data-page=18>

CHUONG III

Thiết kế mạch điều khiển

1. Tớnh toán khâu đồng pha và nguyên lý hoạt động của mạch.

R1
R2
R3
RX1
OP1
+E
-E
D1
D2
+E
220V
a
a'
BADF

( II )

Ung

a. Nguyên lý hoạt động:

Khi sơ cấp của MBA đồng pha đợc nối vào lới điện (hình trên chỉ vẽ 1 pha của MBA đồng
pha). Lúc này thứ cấp của MBA xuất hiện hai điện áp Ua0 và -Ua0 có độ lớn bằng nhau nhng
ngợc dấu. Khi trong nửa chu kì đàu tiên điện áp đặt lên D1 dơng ( 0,7 V) và điện ápđặt trên
D2 âm. Kết quả là D1 dẫn còn D2 khố. Trong nửa chu kì sau điện áp đổi cực tínhdo vậy mà
lúc này D1 khố cịn D2 dẫn. Các diode D1, D2 dẫn và khoá cùng với sự thay đổi của điện áp
thứ cấp làm cho điện áp cửa vào khơng đảocủa khuch đại thuật tốn OP1 là nửa hình sin

d-ơng trong cả chu kì. Điều chỉnh Rx1 để thay đổi điện áp Ung1 vào cửa đảo của OP1. Nếuđiện
áp vào cửa không đảo UI Ung1 thì UD=(UI-Ung1)0. Suy ra điện áp ra của OP1 là UII 0 (UII
=(E-2)V ) và ngợc lại nếu UD=(UI-Ung1) 0 thì UII=-( E-2) V. Vì vậy mà điện áp ra có dạng
xung chữ nhật nh hình vẽ.

18 18

-T ime [s]

0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m

O
ut
pu
t v
ol
ta
g
e
[V
]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00

T ime [s]

0.00 20.00m 40.00m 60.00m

O
ut
pu
t v
ol
ta
g
e
[V
]
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00

</div>
(19)<div class='page_container' data-page=19>

b. Tính tốn khối đồng pha

V× f=50Hz nªn: T= 1

50 = 0,021 s = 20 ms.

Do đó trong nửa chu kì của điện áp lới ta phải tạo ra điện áp răng ca sao cho :
t=tp+ tn =0,01 s

Trong đó :

+ tp:Thêi gian phãng cđa tơ ®iƯn ;
+ tn:Thời gian nạp của tụ điện.

Trong thực té tính tốn để có dải đièu khiển lớnn từ 0Udđmax thì tn tp hoặc là tp tn.
-Trong khuôn khổ của đồ án ta chọn tn tp cụ thể là:

tn= 0,5 ms.
tp= 9,5 ms.

-Với tn=0,5 (ms) ta phải điều chỉnh Rx1 sao cho :
Ung 1=Ua 0 .

Trong đó

Ua 0=12

√

2 sin( ωt )

 Ung 1=12

√

2sin(2 π × 50 ×0,5 ×10− 3)=12

√

2sin 90

 Ung 1=2 , 65(V )

-Vì dòng yêu cầu vào OP1 nhỏ nên chän R1=R2=10 (k).
Chän R3=1(k).Ta cã:

Ung 1=2 , 65= R3× E

R3+Rx1

=R3×15

R3+Rx1

→ Rx1=4 , 66(k Ω)

Cuối cùng ta chọn :Rx1=010 (k) và điều chỉnh để Rx1=4,66 (k).
+ Chọn D1,D2:

- Gọi Id là dòng chảy qua tải Rd ( chän Rd =56  ).Ta cã:

Id=Ud

Rd

=0,9 ×12

56 =0,2( A)

Chọn Ilv=25%.Iđmv (dòng làm việc của van bằng 25% dòng điện định mức của van).
 Iđmv=4Ilv=40,2=0,8 (A).

- Điện áp ngợc trên van :

Ung=2

√

2 ×Uab=2

√

2 ×12=34 (V).
Với hệ số dự trữ là k=2 thì Ungmax=342=68 (V).

Chọn D1và D2 là loại D-1001 với I=1 (A) vµ Ungn·x=200 (V).

+ Tính dịng điện chạy ở thứ cấp của máy biến áp đồng pha:
I3=0,58Id=0,116 (A).

</div>
(20)<div class='page_container' data-page=20>

OP2

+E
-E
R4

D3
RX2

R6
+E

( II )

( III )

a/ Nguyên lý hoạt động

Điện áp đồng pha UII đợc đa vào cửa đảo của khâu tạo điện áp răng ca. Do điện áp ra của
khuếch đại tuyến tính phụ thuộc vào quan hệ:

Ura= K0 . (-UII + U+)
Trong đó: U+ là điện áp đặt ở cửa không đảo;

K0 là hệ số khuếch đại của bản thân OP2 và K0 là rất lớn.

Khi UII < 0 thì D3 thông dẫn đến UD = ( U+ - UII ) > 0

Suy ra UIII > 0 và tụ C1 đợc nạp thông qua R5 và D3 về OP1 với dòng nạp:
IC= I2 - I2

Trong đó: IC , I2 , I2 , đợc kí hiệu nh trên hình vẽ.

I2=

E

R4+Rx2=

R4+Rx 2

I2'=0 − UII+ΔUD 3

R5

=13 , 5

R5
;

Víi: UD3 là điện áp rơi trên D3. Chọn bằng 0,5 V
UdII= (E- 2)= 13 V
Điện áp UIII chính là điện áp trên tụ C1

Ur = UC =

C1.

∫

ICdt=

C1.

∫

(

13 ,5

R5 −

R4+RX 2)dt

Ur = UC = (

13 ,5

R5 −

R4+RX 2).

t

C1

- Diot ỉn ¸p DZ cã nhiƯm vụ không cho điện áp trên tụ nạp quá UDZ. Chän lo¹i Diod cã
UDZ = 10V

NÕu gäi tn là thời gian nạp của tụ thì ta có phơng tr×nh sau:

UZ = (13 ,5

R5

−15

R4+RX 2

). tn

C1

Khi UII >0  D3 kho¸  Ura = 0  tơ C sÏ phãng ®iƯn về âm nguồn của OP2

</div>
(21)<div class='page_container' data-page=21>

-Với dòng điện phóng Ip =

E
R4+RX 2
Điện áp trên tụ giảm dần theo hµm :

Ur = UZp =

(R4+RX 2). C1

dt+UDZ= −15 t

(R4+RX 2). C1

+¿UDZ

−

∫

Gäi tp là thời gian phóng của tụ điện ta có :

Ur =

−15 tp

(R4+RX 2)C1+UDZ (2)

với UDZ =10V và tp=9,5ms nh đã chọn, từ (2) ta có:

15 tp

(R4+RX 2)C1=UDZ

 15 .9,5 . 10
−3

(R4+RX 2)C1=10

 (R4 + RX2)C1 = 14,25.10-3 (3)
tõ (1) ta cã:

(13 ,5

R5. C1

−15

(R4+RX 2)C1

). 0,5 .10− 3=10

thay (3) vµo (1) ta cã:

(13 ,5

R5. C1−
15

14 , 25 .10− 3). 0,5. 10
− 3

=10

 13 ,5R
5. C1

=20 .103

 R5C1 = 0,675.10-3

chän C7 = 0,47F  R5 = 1,43(K) , chän R5 = 1,5(K)
tõ (3) chän R4 = 10(K)

ta cã: (10.103 + R

X2) = 30,3(K)  RX2 = 20,3(K)
 điều chỉnh biến trở để có RX2 = 20,3(K)

-Dßng qua Diod D3: I2’ =

13 ,5

R5 =

13 , 5

1,5. 103=8 , 66 (mA)
Chän linh kiÖn :

OP2 : A741 có các thông số:

Ung= 322V; UnF= 15 V; UdF= 30 V; Ko=5.106; P1=100 mW;
t=551250C; I

ra=25 mA; En=15 V; Zra=60 ; Zvµo=300 K;

dt =0,5 V.

D3 : D-1001 có các thông số :

I = 1A ; Ung = 200V ; U = 0,5V
Đồ thị điện áp ở khâu tạo điện áp răng ca:

21 21

-O
ut
pu
t v
ol
ta
g
e
[V
]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00

</div>
(22)<div class='page_container' data-page=22>

-E

+E
( IV )
R6

R8
RX3

Uph
Ung2

+E
( III )

OP3

Yêu cầu của thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lu 3 pha đối xứng.

Gãc ®iỊu khiĨn α=arccos75

130=55

. Đây là giá trị mà động cơ làm việc ổn định .

Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở Rx để có Ung2 thoả mãn yêu cầu trên.
a/ Nguyên lý hoạt động

Điện áp răng ca đợc đa vào cửa đảo của OP3.

- Khi UD = (Udk2-UIII) > 0 th× UIV= (E-2) (V)
- Khi UD=(Udk2-UIII) < 0 th× UIV= - (E - 2) V

Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vng liên tiếp.

-Uph là tín hiệu lấy về từ chiết áp (đợc nối song song với điện trở và điện kháng kích từ).nó có
tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp kích từ vào động cơ giảm
dẫn đến Uph giảm làm cho Ung2 tăng  α giảm  cos( α ) tăng  Ud tăng và ngợc
lại. Và chọn Uph=2(V).

- Vì dịng vào khuếch đại thuật tốn là rất nhỏ nên ta chọn R7 = R6 = 10 K.
- Vì =550 nên điện áp răng ca ra là tuyến tính: U

rcmax=10 V
Suy ra:

Udk 2=(180
0

− 550)

1800 ×Urc max=
125

180× 10=7 V

Víi Udk 2=7=R8×(15 − 2)

R8+Rx3
Chän R8 = 1 K ta cã:

22 22 
-T ime [s]

0.00 20.00m 40.00m 60.00m

t v

]

-10.00

0.00
10.00
20.00

</div>
(23)<div class='page_container' data-page=23>

7.103 + 7. R

x3 = 13.103  Rx3 = 1K
Điều chỉnh Rx3 = 1,1 K với biến trở Rx3 = 0  10 K.
Đồ thị điện áp racủa khối so sánh đợc vẽ ở hình dới đây.

Chọn OP3 là khuyếch đại thuật tốn A741 có các thơng số sau :

Ung= 322V; UnF= 15 V; UdF= 30 V; Ko=5.106; P1=100 mW;
t=551250C; I

ra=25 mA; En=15 V; Zra=60 ; Zvµo=300 K;

dt =0,5 V.

4. Khâu phát xung chùm

R10

-E

OP4
C2

-R9

( V )

a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm:
T ime [s]

0.00 20.00m 40.00m 60.00m

t v

]

-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00

Do thi dien ap so sanh

T ime [s]

0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m

t v

]

</div>
(24)<div class='page_container' data-page=24>

Tại thời điểm mà điện áp trên tụ UC2= 0 ta có Ud= Uph-UC2= 0 điện áp ra của khuyếch
đại thuật toán OP4 là UV=0 , ta tiến hành nạp cho tụ C2 một điện áp UC2<0. Khi đó Ud= Uph
-UC2 >0 tín hiệu ra của OP4 là UV đạt tới trạng thái dơng bão hoà và C2 đợc nạp điện theo
chiều ngợc lại so với chiều mà ta nạp cho C2 lúc đầu , tụ C2 đợc nạp tới trị số :

UC 2=Uph= R10

R9+R10

×UV

Suy ra UV=0 dẫn đến Uph= 0. Do đó C2 phóng điện qua R10 về âm nguồn của OP4 và điện áp
ra của OP4 ở mức âm bão hồ. Q trình lặp lại làm cho đầu ra của OP4 có xung điện áp
dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R10 và C2.Đồ thị điện áp ra của khâu phát
xung chùm nh sau:

b/ Tính tốn các thơng số của khâu phát xung chùm
Chu kì của xung chùm đợc xác định theo công thức :
T=2,2.R10.C2 (1)

Nếu chọn tần số của xung chùm là f=10 kHz thì chu kì xung là T=10-4 s.

Thay vào (1) ta cã:

R10× C2=10

−4

2,2 =45 , 45× 10
−6

Chän C2= 0,01 F  R10= 4545  .Ta chän R10=4,5 k.
Chän R9=R10=4,5 k.

Chọn khuyếch đại thuật toán loại A741 với các thông số đã xác định ở phần trớc.

5. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung

24 24 
-T ime [s]

0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m

t v

]

-7.00
-3.50
0.00
3.50
7.00

xung chum

T ime [s]

0.00 500.00u 1.00m 1.50m 2.00m

t v

]

-4.00
-2.00
0.00
2.00
4.00

</div>
(25)<div class='page_container' data-page=25>

D4 D5

D7 D8

R17
R15

R16

R13
R12

R11

R14

K1
Uab

so sanh

-E

BAX

xung chum

a/ Nguyên lý hoạt động

+ Tín hiệu từ khâu phát xung đợc đa vào cực bazơ của T1 khi tín hiệu dơng. Do đó D4
thơng  Ube1 > 0  T1 khố ( T1 là transistor thuận) và ngợc lại khi tín hiệu âm thì Ube1< 0
nên T1 mở bão hồ. Kết quả là tín hỉệu ở colector của T1 là những xung âm có chu kì trùng
với chu kì của máy phát xung( T1 có vai trị khuyếch đại tín hiệu).

+Tín hiệu từ colector của T1 cùng với tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tín hiệu đợc lấy
từ biến áp đồng pha mắc với D7 đợc đa vào cực bazơ của transistor T2. T2,T3 đợc mắc theo
kiểu Darlingtơn có hệ số khuyếch đại là =23.

- Khi Uab >0 vµ tín hiệu so sánh dơng thì T2 mở có tÝn hiƯu ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung.
- Khi Uab<0 và tín hiệu so sánh âm thì T2 khoá không có tín hiệu ở thứ cÊp m¸y biÕn ¸p
xung.

+ D5 có tác dụng bảo vệ T2 khi điện áp đặt ở cực bazơ của T2 âm.

+ D6 có tác dụng ngắn mạch dòng chạy trong colector của T3 khi T3 chuyển từ mở
sang đóng.

+ R17 có tác dụng tạo thiên áp Ube cho đèn 3 làm đèn 3 tác động mở nhanh khi đèn T2
mở .

+ BiÕn áp xung có tác dụng cách ly giữa mạch lực và đầu ra của hệ thống điều khiển.
b/ Tính toán các thông số của KĐX và BAX

Tính toán máy BAX :

Theo tính toán ở phần mạch lực ta chọn van có thông số về dòng và áp ®iỊu khiĨn lµ:
IG=150 mA

UG=3 V

Đây là giá trị dòng và ¸p ë thø cÊp cña BAX.

Theo kinh nghiệm tính toán thì tỉ số biến ¸p xung thêng lµ m=1,21,5. Ta chän m=1,2.
Nh vËy giá trị dòng điện sơ cấp của BAX là:

Isc= Itc
1,2=

150× 10−3

</div>
(26)<div class='page_container' data-page=26>

Giá trị điện áp thø cÊp cđa BAX lµ:

Usc=Utc× m+ΔU8=3 × 1,2+0,5=4,1 V

Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp BAX là:

Isctb=Isc×

√

tx

T

Trong đó : tx là chiều dài xung truyền qua BAX.

Thờng chọn tx=50250 s đối với tần số thấp. Ta chọn tx=80 s.

Suy ra : Isctb=125 ×

√

80 × 10−6

2× 10❑−3=25 mA

Gi¸ trị dòng trung bình ở thứ cấp BAX:

Itctb=Itc×

√

tx

T=150 ×

√

80 ×10− 6

2ì 10−3 =30 mA
 Tính tốn khối khuếch đại xung chùm:

Biên độ của xung chùm = 13 V.

Chọn T1: là loại C828 có các thơng số: UEC=35 V
IECmax=300 mA
= 1030
- Tính R11 để cho T1 làm việc ở chế độ mở bão hoà ( UCE=0).

Để T1 mở bÃo hoà thì :

IB 1
IC 1

hay IB 1=Kbh×IC 1

β với Kbh=1,21,5 đợc gọi là hệ số bão

hoµ. Ta chän = 10 vµ Kbh=1,2.

Ta cã : IB 1=

E

R12×

1,2
10 =

R12×

1,2
10

Chọn R12=1 k. Khi đó IC< IEC mãx. Suy ra: IB 1=

1,2 ×15

10 ×103=1,8 mA

Chän R11 sao cho : IB 1=
13

R11=1,8 mA  R11=7,2 k.
Chọn D4 là loại D-1001 có các thông số: I=1 A

Ung=100 V
 Tính tốn khâu khuyếch đại xung:

+ Điện áp rơi trên cuộn sơ cấp cđa BAX lµ: USC= 4,1 (V) ; ISC=125 (mA)
- Bỏ qua điện trở cuộn dây sơ cÊp cña BAX

R16 ta cần chọn trong khoảng:

R16 

E

IEC=

800=18 , 75 ()

R16 

E − USC

ISC

=15− 4,1

0 ,125 =87 , 2(Ω)

Chän R16 = 50 ()

- Chän T2 lo¹i KH: C828 có các thông số: UEC=35 V

</div>
(27)<div class='page_container' data-page=27>

IEC =300 mA
= 1030
-Chọn T3 là loại ST603 có thông số: UCE=30 V
ICE = 800 mA
 = 30100

IB 2=

IC 3

β ; =23 =900; (2=3=30).

 IB 2=Isc

β=

125× 10−3

900 =0 ,14 mA

Chän IB 2=K2bh×Isc

β =1,2

2× 0 ,14=0,2 mA

Khi Uab>0, Uss>0 thì phải tính R13,R14 để UB=1,4 (V)
Ta có :

Uss−UB

R14

− E+UB

R12+R13

=IB 2=0,2 mA

Víi R12=1 k ( nh tÝnh ë trªn) ta cã:

13 −1,4R
14

−15− 1,4

1 ×103+R13

=0,2 ×10− 3

Chọn R13=1 k ta sẽ tính đợc R14=1,66 k Chọn R14=1,5 k.

Ta chọn R15 nhỏ để khi Uss >0, Uab<0  điện áp UB< 0. Chọn R15=

R14

2 =

1,5 k Ω

2 =750 .

Theo kinh nghiÖm ta chän R17 = 1 (k)

-Chän D4 ,D5 , D6 là loại D-1001 có các thông số: Ung=100 V
I=1 A

6- Tính tốn khối nguồn và MBA đồng pha

C6
+

+
+

+ +

- -

-7815

7815
BADF

380V

a a'

b b'

c c'

CL1

W1A

W2A

</div>
(28)<div class='page_container' data-page=28>

Hình trên là sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho mạch điều khiển và là nguồn tín hiệu
đồng pha.

+ Mạch điều khiển đợc cung cấp từ một biến áp nguồn 3 pha có chung lõi với biến áp đồng
pha: Trong đó W1 là cuộn sơ cấp đợc nối với nguồn xoay chiều 3 pha 220/380 (V). Thứ cấp
MBA gồm có các cuộn dây W2 và W3.

- W2 cung cấp cho bộ chỉnh lu (CL1). Đầu ra của bộ chỉnh lu này là các vi mạch ổn áp
7815 lấy ra điện áp +E=+15 (V) và vi mạch ổn áp 7915 lấy ra điện áp là -E=-15 (V). Nguồn
E đợc cung cấp cho khuyếch đại thuật toán và các transistor.

- W3 có điểm giữa để phát ra tín hiệu đồng bộ.
a/ Khối nguồn

Ta chọn tụ C1, C2 : C1=C2=1000F (để san bằng điện áp chỉnh lu).
Còn C3=C4=C5=C6=100nF.

Điod chọn loại Π 204 có Itb=800(mA), Ung=100(V)
b/ Biến áp đồng pha

Nh đã nêu ở trên, mạch tạo xung răng ca dùng khuyếch đại thuật toáncần điện áp đồng
pha và điện áp nguồn. Biến áp đồng pha cung cấp cho nguồn ni OP (có cơng suất nhỏ dới
1W vì vậy kích thớc của MBA đồng pha rất nhỏ. Thực tế cho thấy rằng nếu chọn biến áp
đồng pha nhỏ thì dẫn đến số vịng/vol (W0 ) lớn . Do đó cuộn dây sẽ to mặc dù ta dùng loại

dây nhỏ nhất thì vẫn gây khó khăn cho việc chế tạo và khơng kinh tế.

Theo tÝnh toán ở phần trớc ta chọn:

U2=15 (V); I2=200 (mA); U3 = 12-0-12 (V)

Dòng điện ở thứ cấp MBA đồng pha đã tính ở phần trớc là: I3 = 116 mA.
+ Công suất :

S2 = U2I2 = 1520010-3 = 3(VA).
S3 = U3I3 = 1211610-3 = 1,4(VA).
S = S2 +S3 = 3+1,4 = 4,4(VA).

S1 = U1I1 = S = 4,4  I1=4,4

380=0 ,01( A)

+ TiÕt diƯn trơ lµ :

ST=

√

S∑❑×1,2=

√

4,4 ×1,2=2,5(cm2

)

+ Sè vßng/vol: W0=

k

ST=

2,5=18 (vßng/vol). (ta chän k=45 khi k=4250).
+ Số vòng cuộn dây W1 : W1=W0U1=18380=6480 (vßng).

7. Tính toán khâu phản hồi:

</div>
(29)<div class='page_container' data-page=29>

Ud r1
r2 Rph

Rkt

Lkt

Uph

Tính tốn r2, r3 để có Uph=2(V) với Ud=75(V) đây là giá trị để động cơ đồng bộ làm việc
đợc ổn định.

Chọn Rph=10(K) điện trở công suất. dòng qua Rph: Iph =

Ud

Rph

=75

104 = 7,5 (mA)

Ta cã :

r2

Rph

×Ud=Uph⇔ r2

200 ×75=2→ r2=267 (Ω)

Điều chỉnh Rph để đợc r2=267 ().

</div>
(30)<div class='page_container' data-page=30>

KÕT LUËN

Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo 
Phạm quốc Hải và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ đợc 
giao của bản đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động kích từ cho động cơ đồng bộ ba 
pha.

Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện đợc các nhiệm vụ sau:
- Tìm hiểu cơng nghệ và yêu cầu đối với hệ thống kích từ cho động cơ đồng bộ ba

pha.

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống.

- Lựa chọn các sơ đồ mạch điều khiển, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống.
 Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em khơng thể tránh khỏi những thiếu sót, 
em rất mong nhận đợc những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án này đợc 
hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội ngày 10 tháng 12 năm 2001

Sinh viên
Nguyễn Thanh Lịch

</div>
(31)<div class='page_container' data-page=31>