đề tài THIẾT KẾ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU CÓ đảo CHIỀU

Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

LỜI NĨI ĐẦU
Điện tử công suất là lĩnh vực kỹ thuật hiện đại, nghiên cứu ứng d ụng
của các linh kiện bán dẫn công suất làm việc ở chế độ chuyển mạch và quá
trình biến đổi điện năng.
Ngày nay, khơng riêng gì ở các nước phát triển, ngay cả ở nước ta các
thiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghi ệp và c ả trong
lĩnh vực sinh hoạt. Các xí nghiệp, nhà máy như: ximăng, thủy điện, giấy,
đường, dệt, sợi, đóng tàu….. đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu
của cơng nghiệp điện tử nói chung và điện tử cơng suất nói riêng. Đó là
những minh chứng cho sự phát triển của ngành công nghiệp này.
Với mục tiêu cơng nghiệp hố hiện đaị hố đất nước, ngày càng có nhiều
xí nghiệp mới, dây chuyền mới sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi cán bộ k ỹ thu ật
và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử cơng suất. Cũng với lý do đó, trong
học kỳ này em được nhận đồ án môn học điện tử công suất, đề tài: “THIẾT
KẾ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA - ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHI ỀU CÓ
ĐẢO CHIỀU”.
Em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của th ầy
Khương Cơng Minh và thầy Lê Tiến Dũng trong q trình làm đ ồ án mơn h ọc
với đề tài trên.
Mặc dù đã dành nhiều cố gắng nhưng cũng khơng tránh khỏi những sai
sót nhất định, em mong được sự góp ý, chỉ bảo của thầy, cô.

Sinh viên thực hiện
Nguyễn Thị Kim Trúc

MỤC LỤC
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 1


Đồ án môn học

Điện tử công suất

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều và các phương pháp
điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện
áp………………………...Trang 3
Chương 2: Tổng quan về bộ chỉnh lưu Tiristor hình tia ba pha. Thiết kế
sơ đồ nguyên lý hệ thống chỉnh lưu - động cơ điện một chiều (hệ T - Đ) có
đảo
chiều……………………………………………………………………..Trang
11
Chương 3: Tính chọn các phần tử mạch động lực..........………….. Trang
19
Chương 4: Tính chọn các phần tử mạch điều khiển………………. Trang
32
Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận……………………………….Trang
41
Tài liệu tham khảo……………………………………………..…..Trang
44

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 2

Đồ án môn học

Điện tử công suất

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP
ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU BẰNG CÁCH THAY
ĐỔI ĐIỆN ÁP.

Trong nền sản xuất hiện đại, máy điện một chiều vẫn được coi là một
loại máy quan trọng. Nó có thể dùng làm động cơ điện, máy phát đi ện hay
dùng những điều kiện làm việc khác.
Động cơ điện một chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt , vì vậy máy được dùng nhiều
trong những ngành cơng nghiệp có u cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép,
hầm mỏ hay giao thông vận tải...
I- Tổng quan về động cơ điện một chiều:
1/ Phân loại :
Động cơ điện một chiều chia làm nhiều loại theo sự bố trí c ủa cu ộn kích
từ :
 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
 Động cơ điện một chiều kích từ song song.
 Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp.
 Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
2/ Ưu nhược điểm của động cơ điện một chiều:
- Ưu điểm:
Có nhiều phương pháp điều chỉnh tốc độ.
Có nhiều phương pháp hãm tốc độ.
- Nhược điểm:
Tốn nhiều kim loại màu
Chế tạo, bảo quản khó khăn

Giá thành đắt hơn các máy điện khác
3/ Sơ đồ và nguyên lý hoạt động
Uæ

Rf
E
RKT

CKT
IKT
UKT
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 3


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

II- Đặc tính cơ của máy điện một chiều:
Quan hệ giữa tốc độ và mơmen động cơ gọi là đặc tính c ơ c ủa đ ộng c ơ. ω =
f(M) hoặc n = f(M).
Quan hệ giữa tốc độ và mômen của máy sản xuất gọi là đặc tính cơ của máy
sản xuất. ωc= f(Mc) hoặc nc= f(Mc).
Ngồi đặc tính cơ, đối với động cơ điện một chiều người ta cịn sử dụng đặc
tính cơ điện. đặc tính cơ điện biểu diễn quan hệ giữa tốc độ và dòng điện trong
mạch động cơ:
ω = f(I) hoặc n = f(I).
1/ Phương trình đặc tính cơ:

Theo sơ đồ hình (1-1) ta có thể viết phương trình cân bằng điện áp của
mạch phần ứng như sau:
Uæ
Uæ = + (Rỉ +Rỉ)Iỉ
Rf
Trong đó: - điện áp phần ứng, (V)
Eæ - sức điện động phần ứng,(V)
E
Ræ - điện trở của mạch phần ứng
RKT
CKT
Rf - điện trở phụ trong của mạch phần ứng
Với:
Ræ = ræ + rcf + rb + rct
IKT
Trong đó:
rỉ - điện trở cuộn dây phần ứng.
Hình
UKT1- 1
rcf - điện trở cuộn cực từ phụ.
rb- điện trở cuộn bù.
rct- điện trở tiếp xúc chổi than.
Sức điện động Eæ của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
=

pN
φω = kφω
2πa

Trong đó:

p- số đơi cực từ chính.
N- số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.
a- số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
φ- từ thơng kích từ dưới một cực từ.
ω- tốc độ góc,rad/s
k=

pN
- hệ số cấu tạo của động cơ.
2πa

Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:
= Ke.φn
2πn
n
=
60 9.55
pN
φn
Vì vậy: =
60a
pN
Ke =
là hệ số sức điện động của động cơ .
60a
K
Ke =
≈ 0.105K
9.55

Với: ω =

Từ các biểu thức trên, ta có:
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 4


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất
ω=

U ỉ Rỉ + R f
−
Iỉ
Kφ
Kφ

Là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.
Mặt khác, mômen điện từ Mât của động cơ được xác định bởi:
Mât= Kφ Iæ
Suy ra:

Iæ =

M ât
Kφ

Thay giá trị Iỉ vào phương trình đặc tính của động cơ ta được:

ω=

U æ Ræ + R f
−
.M ât
Kφ
( Kφ ) 2

Nếu bỏ qua các tổn thất cơ và tổn thất thép thì mơmen c ơ trên tr ục đ ộng c ơ
bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M. Nghĩa là Mât= Me= M. Khi đó ta được:
Rỉ + R f
U
ω= ỉ −
.M
Kφ
( Kφ ) 2
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thơng φ = Const, thì các
phương trình đặc tính cơ điện và phương tình đặc tính cơ là tuyến tính. Đồ thị của
chúng được biểu điển trên hình (1-2) là những đường thẳng.
Theo các đồ thị trên, khi Iæ= 0 hoặc M = 0 ta có:


= ω0
Kφ

ω=

ω0: gọi là tốc độ khơng tải lý tưởng của động cơ.
U

Cịn khi ω = 0 ta có: I ỉ = R − R = I nm
æ
f
Và M = KφInm = Mnm Inm,

ω0
ωâm

ω
I
Iâm

ω0 ω
ωâm

I

Inm

Mâm M
nm
a. Âàûc tênh cå âiãûn cuía
b. Âàûc tênh cå ca âäüng
âäüng cå âiãûn mäüt chiãưu cå âiãûn mäüt chiãưu kêch
kêch tỉì âäüc láûp
tỉì âäüc láûp
1-2
Inm,Mnm: được gọi là dịng in ngn mHỗnh
ch v
mụmen ngn mch.

Mt khỏc t phng trỡnh đặc tính điện và phương trình đặc tính cơ cũng có
thể được viết dưới dạng:

ω=

U ỉ RI
−
= ω 0 − ∆ω
K φ Kφ

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 5


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

ω=


R
−
.M
Kφ ( Kφ ) 2

ω0 =

Uæ
Kφ

RI æ
RM
=
( Kφ ) gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trị của M.
Kφ
2/ Xét các ảnh hưởng các tham số đến đặc tính cơ:
∆ω =

Từ phương trình đặc tính cơ ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc
tính cơ: Từ thơng động cơ φ, điện áp phần ứng Uæ, và điện trở phần ứng
động cơ.Ta lần lượt xét ảnh hưởng của từng tham số đó:
a) Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:
Giả thiết rằng Uổ=Uõm= Const
v = õm= Const.

0

TN(Rn)
Rf1
Rf2
Hỗnh 1-3

Rf3
Rf4

Mun thay iin tr mạch phần ứng ta nối thêm điện trởMph
c ụ Rf vào

mạch phần ứng.
Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

ω0 =

U âm
= Const
Kφ âm

Âộ cứng đặc tính cơ:
∆M ( Kφ âm )
β=
=
= var
∆ω Ræ + R f
2

Khi Rf càng lớn β càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc. Ứng với Rf=0
ta có đặc tính cơ tự nhiên:
β TN =

( Kφ âm ) 2
Rỉ

βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các
đường đặc tính có điện trở phụ. Như vậy khi thay đổi điện rơi Rf ta được
một họ đặc tính biến trở như hình (1-5) ứng với mổi ph ụ tải Mc nào đó, nếu
Rf càng lớn thì tốc độ cơ càng giảm, đồng thời dịng điện ngắn mạch và
mômen ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta thường sử dụng phương
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 6


Đồ án môn học

Điện tử công suất

pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc
độ cơ bản.
b) Ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết từ thông φ = φâm= const, điện trở phần ứng Ræ = const. Khi
thay đổi điện áp theo hướng giảm so với m, ta có:
Tốc độ khơng ti:


0x

=

U
K

x


0
01
02
03

04

= Var

õm

cng c tớnh c:
2
(
K )
=

Rổ

= Const

Uõm

Mc

Hỗnh 1-4

U1
U2
U3
U4 M(I)

Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một
họ đặc tính cơ song song như trên (Hình 1-4).
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mơmen ng ắn m ạch, dòng

điện ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ củng giảm ứng với
một phụ tải nhất định. Do đó phương pháp này củng được sử dụng để điều
chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.
c) Ảnh hưởng của từ thông:
Giả thiết điện áp phần ứng Uæ= Uâm= Const. Điện trở phần ứng Rỉ =
Const. Muốn thay đổi từ thơng ta thay đổi dịng điện kích từ Ikt động cơ. Trong
trường hợp này:
U
x
ω
=
Tốc độ không tải: 0 x Kφ = Var
x

(
Kφ ) 2
Độ cứng đặc tính cơ: β = − x = Var
R

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

æ

Trang 7


Đồ án môn học

Điện tử công suất

Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế thường điều chỉnh giảm từ thơng.
Nên khi từ thơng giảm thì ω0x tăng, cịn β giảm ta có một họ đặc tính cơ với
ω0x tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Ta nhận
thấy rằng khi thay đổi từ thơng:

ω
ω02
φ
ω01 φ1 2
ω0 φâm

Mc

0

ω02
ω01

φ2

φ1

0

φâm

M

Inm

a. Đặc tính cơ điện của động cơ điện một
b. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn
chiều
kích từ độc lập khi giảm từ thơng mäüt chiãưu kêch tổỡ õọỹc lỏỷp khi
Hỗnhgiaớm
1-5 tổỡ thọng

Dũng in ngn mch: Inm =
Mơmen ngắn mạch:

U âm
= Const
Rỉ

Mnm=KφxInm=Var

Các đặc tính cơ điện và đặc tính của động cơ khi giảm từ thơng được
biểu diễn ở hình (1-5)a. Với dạng mơmen phụ tải Mc thích hợp với chế độ
làm việc của động cơ khi giảm từ thông tốc độ động cơ tăng lên, nh ư ở hình
(1-5)b.
III- Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ
độc lập bằng phương pháp điện áp:
Truyền động điện được dùng để dẫn động các bộ phận làm việc của các
máy sản xuất khác. Thường phải điều chỉnh tốc độ chuyển động của các bộ
phận làm việc. Vì vậy điều chỉnh tốc độ động cơ điện là biến đổi tốc độ một
cách chủ động, theo yêu cầu đặt ra cho các qui luật chuyển động của bộ phận
làm việc mà không phụ thuộc mômen phụ tải trên trục động cơ.
Xét riêng về phương diện tốc độ của động cơ điện một chiều là có
nhiều ưu điểm hơn với các loại động cơ khác, không những có thể điều chỉnh
tốc độ dễ dàng, đa dạng các phương pháp điều chỉnh, cấu trúc mạch động

lực, mạch điều khiển đơn giản hơn. Đồng thời đạt ch ất lượng đi ều ch ỉnh
cao, dải điều chỉnh rộng.
Thực tế có 2 phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chi ều b ằng
điện áp:
+Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ
+Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 8


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

Vì vậy cần phải có những bộ biến đổi phù hợp để cung cấp mạch điện
phần ứng hoặc mạch kích từ của động cơ. Cho đến nay thường sử dụng
những bộ biến đổi dựa trên các nguyên tắc truyền động sau đây :
+Hệ truyền động máy phát – động cơ (F – Đ)
+Hệ truyền động chỉnh lưu tiristor – động cơ (T – Đ)(được sử dụng đối với
đồ án này )
► Hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ (T-Đ)
Thường sử dụng bộ chỉnh lưu có điều khiển thyristor. Tốc độ động cơ
thay đổi bằng cách thay đổi điện áp chỉnh lưu cấp cho ph ần ứng đ ộng c ơ, đ ể
thay đổi điện áp chỉnh lưu ta chỉ cần sử dụng mạch điều khi ển, thay đ ổi th ời
điểm thông van thyristor.
CKT

Â

T1

T2

T3

KH

ÂK

Hình 1-6

+ Ưu điểm của hệ này là tác động nhanh, khơng gây ồn và dễ tự động hố.
Do các van bán dẫn có hệ số khuếch đại cơng suất rất cao, đi ều đó thu ận l ợi
cho việc thiết lập hệ thống điều chỉnh nhiều vòng, để nâng cao chất lượng
đặc tính tĩnh và các đặc tính của hệ thống.
+ Nhược điểm của hệ là do các van bán dẫn có tính phi tuyến, dạng chỉnh lưu
của điện áp có biên độ đập mạch gây tổn hao ph ụ trong máy đi ện. H ệ s ố
công suất cos ϕ của hệ thống nói chung là thấp. Tính dẫn điện 1 chiều của
van buộc ta phải sử dụng 2 bộ biến đổi để cấp điện cho đ ộng c ơ có đ ảo
chiều quay.
a) Sơ đồ thay thế tính tốn:

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 9


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

Từ phương trình đặc tính động cơ tổng quát:

ω=

Uu
Ru
−
.M ⇒ ω = ω 0 − ∆ω
Kφ ( Kφ ) 2

Ta thấy sự thay đổi Uu thì ω 0 sẽ thay đổi, cịn ∆ω = const
Vậy ta sẽ được các đường đặc tính điều chỉnh song song với nhau.

Như vậy muốn thay đổi điện áp phần ứng Uu ta phải có bộ nguồn cung cấp
điện một chiều thay đổi được điện áp ra.
b) Bộ biến đổi T-Đ:

Là phương pháp biến đổi điện tử, bán dẫn
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 10


Đồ án môn học

Điện tử công suất

Ta xét hệ T-Đ :

Chế độ dòng liên tục: Ed = Ed0 . cos α

E d 0 . cos α Ru + RCL
−
.I
Kφ dm
( Kφ dm ) 2
E . cos α Ru + RCL
ω = d0
−
.M ⇒ ω = ω 0 − ∆ω
2
Kφ dm
( Kφ dm )

ω=

Vậy khi ta thay đổi góc điều khiển α = (0 ÷ π ) thì Ed thay đổi từ Ed0 đến –
Ed0 và ta sẽ được 1 hệ đặc tính cơ song song nằm ở mức bên phải của mặt
phẳng toạ độ.
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU TIRISTOR HÌNH TIA BA PHA.
THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU - ĐỘNG CƠ
ĐIỆN MỘT CHIỀU (HỆ T – Đ) CÓ ĐẢO CHIỀU.
I- Tổng quan về Tiristor :
1/ Cấu tạo:
Là dụng cụ bán dẫn gồm 4 lớp bán đẫn loại P và N ghép xen kẽ nhau và
có 3 cực anốt, catốt và cực điều khiển riêng G
A

Kí hiệu:

+
+
+
P1 +
N1+ P 2 + N2
+
+
+
J3
J 1 Ei J 2
Hỗnh 2-1

K

G

2/ Nguyờn lý hot ng:
Khi tiristor c ni vi nguồn một chiều E > 0 tức cực dương đặt vào
anốt cực âm đặt vào catốt, thì tiếp giáp J1, J3 được phân cực thuận còn miền
J2 phân cực ngược, gần như toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép J2, điện
trường nội tại E1 của J2 có chiều từ N1 hướng tới P2. Điện trường ngoài tác
động cùng chiều với E1, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện càng được mở
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 11


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

rộng ra, khơng có dịng điện chạy qua tiristor mặc dù nó được đặt dưới 1 điện
áp dương.
a) Mở tiristor :
Nếu cho một xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K
) thì các electron tư N2 chạy sang P2. Đến đây một số ít trong chúng chảy về
nguồn Ug và hình thành dịng điều khiển Ig chảy theo mạch G1 - J3 - K - G ,
còn phần lớn điện tử dưới sức hút cuả điện trường tổng hợp của mặt J2 lao
vào vùng chuyển tiếp này chúng được tăng tốc do đó có động năng r ất l ớn s ẽ
bẻ gẫy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên các đi ện tử t ự do m ới. S ố
điện tử này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si khác trong vùng chuy ển
tiếp. Kết quả của các phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện càng nhi ều
điện tử chạy vào vùng N1 qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài,
gây nên hiện tượng đẫn điện ào ạt làm cho J2 trở thành mặt ghép dẫn điện
bắt đầu từ một diểm nào đó ở xung quanh cực rồi phát triển ra toàn bộ mặt
ghép với tốc độ lan truyền khong 1m/100 às.

+E - Mọỹt trong nhổợng bióỷn phaùp õồn giaớn
nhỏỳt õóứ mồớ Tiristor õổồỹc trỗnh baỡy
trón hỗnh veợ.
. Khi õọỳng mồớ K, nóỳu Ig > Igst thỗ T mồớ ( Ig
≈ (1,1 ÷ 1,2 ). Igst )

Rt

R1

T

K

G=

R2

E
(1,1 − 1,2) I gst

Ig : Giạ trë dng âiãưu khiãøn ghi trong sọứ
-E tay tra cổùu tiristor
Hỗnh 2R2 = 100ữ 1000()
Cú th hình dung
2a như sau : Khi dặt tiristor ở UAK > 0 thì tiristor ở tình trạng

sẵn sàn mở cho dịng chảy qua, nhưng nó cịn đợi tín hiệu Ig ở cực điều khiển,
nếu Ig > Igst thì tiristor mở.
b) Khố Tiristos:
Một khi tiristor đã mở thì tín hiệu thì tín hiệu Ig khơng cịn tác dụng nữa.
Để khố tiristor có 2 cách :
. Giảm dịng điện làm việc I xuống giá trị dịng duy trì Idt
. Đặt một điện áp ngược lên tiristor UAK < 0, hai mặt J1, J3 phân cực ngược, J2
phân cực thuận. Những điện tử trước thời điểm đảo cực tính UAK < 0 đang có
mặt tại P1, N1, P2, bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dịng điện ngược
chảy từ Catốt về Anốt và về cực âm của nguồn điện áp ngoài.
+E

+E

R
C
T

A
K

SVTH: Nguyễn Th Kim Trỳc - Lp 032

Hỗnh 2-2b

Rt1

T1

C

Rt2
B
T2
Trang 12

Hỗnh 2-2c


Đồ án môn học

Điện tử công suất

- Lúc đầu quá trình từ t0→ t1, dịng điện ngược khá lớn, sau đó J1, J3 trở

nên cách điện. Cịn một ít điện tử được gi ữ lại giữa hai mặt ghép, hiện tượng
khuếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khơi phục lại tính chất
của mặt ghép điều khiển.
- Thời gian khố toff được tính từ khi bắt đầu xuất hiên dòng điện ngược
bằng 0 (t2) đây là thời gian mà sau đó nếu đặt điện áp thuận lên tiristor thì
tiristor vẫn khơng mở, toff kéo dài khoảng vài chục µs. Trong bất kỳ trường
hợp nào cũng không được đặt tiristor dưới điện áp thuận khi tiristor ch ưa b ị
khố nếu khơng sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn. Trên sơ đồ hình (b),
việc khố tiristor bằng điện áp ngược được thực hiện bằng cách đóng khố K.
cịn sơ đồ (c) cho phép khóa tiristor một cách tự động. Trong mạch hình (c) khi
mở tiristor này thì tiristor kia sẽ khố lại. Giả thuy ết cho một xung đi ện áp
dương đặt vào G1→T1 mở dẫn đến xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất
chảy theo mạch : +E - R1-T1 - -E, còn dòng thứ 2 chảy theo mạch +E - R2
-T1- -E.
- Tụ C được nạp điện đến giá trị E, bản cực dương ở B, bản cực âm ở
A. Bây giờ nếu cho một xung điện áp dương tác động vào G2→T2 mở nó sẽ
đặt điện thế điểm B vào catốt của T1. Như vậy là T1 bị đặt dưới điện áp Uc =
-E và T1 bị khoá lại.
-T2 mở lại xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch: + E R1-C - T2 - -E. Còn dòng thứ hai chảy theo mạch: +E - R2 - T2 - -E.
- Tụ C được nạp ngược lại cho đến giá trị E, chuẩn bị khoá T2 khi ta cho
xung mở T1
c) Điện dung của tụ điện chuyển mạch:
- Trong sơ đồ hình (b), (c) một câu hỏi được đặt ra là : Tụ điện C ph ải
có giá trị bằng bao nhiêu thì có thể khố được tiristor
Như đã nói ở trên khi T1 mở cho dịng chảy qua thì C được nạp điện đến
giá trị E. Bản cực “+” ở phía điểm B. tại thời điểm cho xung mở T2 (cả 2
tiristor điều mở), ta có phương trình mạch điện.
du
E = i.R1 + U c với i = C c
dt

du
Nên E = C.R1 c + U c
dt
Viết dưới dạng toán tử Laplace:
P
= C.R1 { P.[U c ( p ) − U c ( 0 ) ]} + U c ( p )
E
Q.E
1
Vì U c ( 0 ) = − E nên U c ( p ) =
với a = R .C
p( p + a )
1

(

)

U ( t ) = E 1 − 2.e − at = U

T 1 . Thời gian t là khoảng thời
Từ đó ta có: c
off
gian kể từ khi mở T2 cho đến khi UT1 bắt đầu trở thành dương, vậy ta có:

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 13

Đồ án môn học

Điện tử công suất

(

)

E 1 − 2.e − a .toff = 0 → t off = 0,693.R1C hoặc C =
R1 =

t off
0,693.R1

1,44.I .t off
E
sẽ nhận được C =
I
E

toff :µ ; I : Ampe ; E : Volt ; C : µF
d) Đặt tính Volt - Ampe của tiristor :
Ia
III
IH
Ung

I0

IV

Ing

II
I

U

Uth Uch
Hỗnh 2-3

on 1 : ng vi trng thỏi khố của tiristor, chỉ có dịng điện rị chảy
qua tiristor khi tăng U lên đến Uch (điện áp chuyển trạng thái ), bắt đầu q
trình tăng nhanh chóng của dịng điện. Tiristor chuyển sang trạng thái mở.
Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2. Trong giai đoạn này
mỗi lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của đi ện áp
đặt lên tiristor, đoạn này gọi là đoạn điện trở âm.
Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của tiristor. Khi này cả 3 mặt ghép đã
trở thàng đẫn điện. Dòng chảy qua tiristor ch ỉ còn bị hạn ch ế b ởi đi ện tr ở
mạch ngoài. Điện áp rải trên tiristor rất lớn khoảng 1V. Tiristor được gi ữ ở
trạng thái mở chừng nào I cịn lớn hơn dịng duy trì IH.
Đoạn 4 : Ứng với trạng thái tiristor bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng
điện rất lớn, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đến Ung thì dịng điện ngược
tăng lên nhanh chóng, mặt ghép bị chọc thủng, tiristor bị h ỏng. Bằng cách cho
Ig lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính Volt - Ampe với các Uch nhỏ dần đi.

II- Chỉnh lưu hình tia 3 pha:
1/ Sơ đồ và dạng sóng:
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 14


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

Hình 2-4

Hình 2-5
Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Y 0, 3 pha tiristor nối với tải như
hình vẽ.
■ Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu:
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 15


Đồ án môn học

Điện tử công suất

+Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung
tính.
+Nếu có các thyristor khác đang dẫn thì điện áp pha tương ứng phải dương
hơn pha kia. Vì thế phải xét đến thời gian cấp xung đầu tiên.
■ Góc mở tự nhiên:
+Góc mở α được xác định từ lúc điện áp đặt lên van tương ứng chuyển từ
âm đến 0 (từ đóng sang khố) cho đến khi bắt đầu đặt xung điều khiển vào.
+Điện áp gây nên quá trình chuyển mạch: điện áp dây.

γ : góc dẫn
+0 ≤α <π − γ − µ
µ : góc chuyển mạch
2/ Ngun lý hoạt động:
Giả thiết tải : R, L,Eu , chuyển mạch tức thời.
Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:

u1 = U m sin θ

2π
)
3
4π
u 3 = U m sin(θ −
)
3
u 2 = U m sin(θ −

*Nhịp V1: khoảng thời gian từ θ 1 − > θ 2 . Tại θ 1 điện áp đặt lên u1 > 0, có
xung kích khởi: T1 mở, khi đó:
u v1 = 0

u v 2 = u 2 − u1 < 0
u = u − u < 0
3
1
 v3
T1 mở, T2, T3 đóng, lúc này:
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u1 : ud = u1
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện qua van 1: id = Id = i1

+Dòng điện qua T2, T3 bằng 0: i2 = i3 = 0
Trong nhịp V1: uV2 từ âm chuyển lên 0, khi u V2 = 0 thì T2 mở, lúc này uV1
= u1 – u2 = 0 và bắt đầu âm nên T1 đóng, kết thúc nhịp V1, bắt đầu nhịp V2.
*Nhịp V2: từ θ 2 − > θ 3

u v 2 = 0

Lúc này: u v1 = u1 − u 2
u = u − u
3
2
 v3
T2 mở, T1, T3 đóng.
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u2: ud = u2
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 2:
id = Id = i2
+Dòng điện qua T1, T3 bằng 0: i1 = i3 = 0
Trong nhịp V2: uV3 từ âm chuyển lên 0, khi u V3 = 0 thì T3 mở, lúc này uV2
= u2 – u3 = 0 và bắt đầu âm nên T2 đóng, kết thúc nhịp V2, bắt đầu nhịp V3.
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 16


Đồ án môn học

Điện tử công suất

*Nhịp V3: từ θ 3 − > θ 4

u v 3 = 0

Lúc này: u v1 = u1 − u 3
u = u − u
2
3
 v2
T3 mở, T1, T2 đóng.
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u3: ud = u3
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3:
id = Id = i3
+Dòng điện qua T1, T2 bằng 0: i1 = i2 = 0
Trong nhịp V3: uV1 từ âm chuyển lên 0, khi u V1 = 0 thì T1 mở, lúc này uV3
= u3 – u1 = 0 và bắt đầu âm nên T3 đóng, kết thúc nhịp V3, bắt đầu nhịp V1.
Trong mạch ,dạng sóng của dịng điện phụ thuộc vào tải, tải thuần trở
dịng điện id cùng dạng sóng ud ,khi điện kháng tải tăng lên ,dòng điện càng trở
nên bằng phẳng hơn ,khi Ld tiến tới vơ cùng dịng điện id sẽ không đổi, id = Id .
*Các giá trị trung bình:
-Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu:
T

Ud =

1
3
u
.
dt
=
d

T ∫0
2π

Đặt U di 0 =

π 2π
+
+α
6 3

∫ U m . sin θ .dθ =

π
+α
6

3 6
U . cos α
2π

3 6
U : giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu của bộ chỉnh
2π

lưu điều khiển với α = 0 0
Suy ra U d = U di 0 . cos α
*Hiện tượng trùng dẫn:
+Vì trong thực tế điện cảm của nguồn và của tải đã kéo dài quá trình
chuyển mạch, do vậy khi một tiristor này đang giảm dần dòng điện về 0 thì
tiristor khác lại có dịng điện tăng lên với cùng tốc độ. Khoảng th ời gian

chuyển tiếp này có sự trùng dẫn.
+Trong khoảng chuyển mạch được đặc trưng bằng góc chuy ển m ạch µ .
Lúc này dòng điện tải là tổng dòng điện 2 tiristor cùng dẫn. Điện áp trên tải là
trung bình của điện áp 2 pha đang dẫn.
Hiện tượng chuyển mạch làm giảm điện áp trung bình.
III- Hệ thống bộ chỉnh lưu - động cơ có đảo chiều
Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung:
Trong bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung, xung kích được đưa tới cả hai
bộ chỉnh lưu nhưng với góc kích khác nhau, sao cho tổng điện áp DC c ủa hai
bộ chỉnh lưu là zero để khơng có dịng DC chạy qua móc vịng trong hai b ộ
chỉnh lưu. Do đó:

Vd 1 + Vd 2 = 0

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 17


Đồ án môn học

Điện tử công suất

⇒ V d 0 cos α 1 + Vd 0 cos α 2 = 0

⇒ cos α 1 + cos α 2 = 0

⇒ α 1 + α 2 = 180 0 (1)
Công thức (1) cho thấy khi một bộ chỉnh lưu hoạt động ở chế độ ch ỉnh
lưu, bộ còn lại hoạt động ở chế độ nghịch lưu. Do hai bộ ch ỉnh l ưu ho ạt

động ở các chế độ khác nhau, điện áp tức thời ngõ ra của chúng khác nhau,
dẫn đến có dịng cân bằng xoay chiều chạy vịng trong hai bộ chỉnh lưu. Để
giảm dòng cân bằng, cuộn kháng cân bằng L1 và L2 phải được thêm vào mạch
chỉnh lưu như hình vẽ. Như vậy, mặc dù cả hai bộ ch ỉnh l ưu đ ều hoạt đ ộng,
khi động cơ đang làm việc theo một chiều nào đó thì ch ỉ có m ột b ộ ch ỉnh l ưu
cung cấp dòng cho phần ứng động cơ, còn bộ chỉnh lưu kia chỉ tải dịng cân
bằng.
Q trình đảo chiều động cơ diễn ra như sau: giả sử ban đầu động cơ
hoạt động theo chiều thuận (góc phần tư th ứ nhất) với b ộ ch ỉnh l ưu 1 ở ch ế
độ chỉnh lưu. Khi đảo chiều, góc kích α 1 sẽ được tăng lên và α 2 giảm đi theo
quan hệ (1). Sức điện động E của động cơ sẽ lớn hơn Vd1 và Vd 2 , nên
động cơ hoạt động ở chế độ hãm tái sinh ở góc phần tư thứ hai. Dịng phần
ứng lúc này do bộ chỉnh lưu 2 cung cấp. Vì α 2 được giảm dần nên động cơ
giảm tố, sau đó tăng tốc theo chiều ngược lại cho đến khi đạt tốc độ ổn định.

Hình 2-6
Ưu điểm: Bộ chỉnh lưu kép điều khiển chung có mạch điều khiển đơn
giản hơn kiểu điều khiển riêng. Dịng điện phần ứng động cơ có th ể đ ảo
chiều một cách tự nhiên, nên hệ thống có độ ổn định tốc độ tốt trong suốt dải
làm việc của đặc tính cơ.
Nhược điểm: Việc thêm cuộn kháng cân bằng khiến hệ thống trở nên
cồng kềnh, tăng giá thành, giảm hiệu suất và hệ số công suất. Đáp ứng quá
độ trở nên chậm đi do thời hằng phần ứng tăng thêm.
CHƯƠNG 3
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 18


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC
Sơ đồ mạch động lực:

Hình 2-7
I-Tính chọn van động lực:
1/ Điện áp ngược của van:
Ulv = knv .U2
Ud
220
Với U2 =
= 1,17 =188,03 (V)
Ku
Trong đó:
Ud : điện áp tải của van
U2 : điện áp nguồn xoay chiều của van
Ku : hệ số điện áp tải (tra bảng 8.1, Ku = 1,17)
Knv : hệ số điện áp ngược (tra bảng 8.1, Knv = 6 )
Ulv = 6 .188.03 = 460.58 (V)
Để chọn van theo điện áp hợp lý thì điện áp ngược của van c ần ch ọn
phải lớn hơn điện áp làm việc.
Unv = Kdt u . Ulv = 1,6 . 460,58 = 736,93 (V)
Trong đó: Kdt u : hệ số dự trữ ( Kdt u = 1,6 – 2)
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 19

Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

2/ Dịng điện làm việc của van:
Ilv = Ihd
Dòng điện hiệu dụng Ihd = Khd . Id =0,58 . 59,5 = 34,51 (A)
Trong đó:
Id : dòng điện tải
Khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng
(Tra bảng 8.2, Khd = 0,58)
Với các thông số làm việc ở trên, chọn điều kiện làm việc của van là: có
cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt, cho phép van làm việc tới 40% Idm v
Idm v = ki . Ilv = 1.4 . 34,51 = 48.09 (A)
Trong đó: Ki =1.4 : hệ số dự trữ dịng điện.(Ki =1,1-1,4)
Vậy thơng số van là:
Unv = 736,93 (V)
Idm v = 48.09 (A)
Tra phụ lục 2, ta chọn Tiristor loại XT2116-801 với các thơng s ố đ ịnh
mức:
-Dịng điện định mức của van: Idm = 50(A)
-Điện áp ngược cực đại của van: Unv = 800 (V)
-Độ sụt áp trên van: ∆U = 2 (V)
-Dòng điện rò: Ir = 10 (mA)
-Điện áp điều khiển: Udk = 3 (V)
-Dòng điện điều khiển: Idk = 0,1 (A)
II-Tính tốn máy biến áp:
1/ Ta chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Ү, làm mát tự nhiên
bằng không khí.
2/ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp:

U1 = 380 (V)
3/ Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:
Ud0 cosαmin = Ud + 2∆Uv + ∆Udn + ∆UBA
Trong đó: αmin = 100 : góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới
∆Uv = 1,5 (V) : sụt áp trên tiristor
∆Udn ≈ 0 : sụt áp trên dây nối
∆UBA = ∆Ur + ∆Ux : sụt áp trên điện trở và điện
kháng máy biến áp
Sơ bộ ∆UBA = 5% . Ud = 0,05 . 220 = 11 (V)
Suy ra Ud0 =

220 + 2.1,5 + 0 + 11
= 237,61 (V)
cos 10 0

Công suất biểu kiến máy biến áp:
SBA = kS . Pdmax= kS . Ud0 . Id
= 1,34 . 237,61 . 59,5 = 18944,64 (W)
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
U2 =

Ud0
=
ku

237,61
= 203,08 (V)
1,17

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 20


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

4/ Dịng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:
I2 =

2
. Id =
3

2
. 59,5 = 48,58 (A)
3

5/ Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp:
U2

203,08

I1 = kBA . I2 = U . I2 =
. 48,58 = 25,96 (A)
380
1
► Tính sơ bộ mạch từ :

6/ Tiết diện sơ bộ trụ:
S BA
QFe = kQ
m. f
Trong đó:
kQ : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6
m: số trụ máy biến áp
Suy ra: QFe = 6.

18944,64
= 67,43 (cm3)
3.50

7/ Đường kính trụ:
4.Q Fe
d=
=

4.67,43
= 9,27 (cm)
π
π
Chuẩn hố đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 10 (cm)
8/ Chọn loại thép:
Ta chọn loại thép 330, các lá thép có độ dày 0,5 (mm).
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ BT = 1 Tiristor

9/ Chọn tỷ số m =

h

= 2,3
d

(m = 2 – 2,5)

Suy ra h = 2,3 . d = 2,3 . 10 = 23 (cm)
Suy ra chọn chiều cao trục là 23 (cm)
► Tính tốn dây quấn:
10/ Số vịng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp:
U1
380
W1 = 4,44. f .B .Q
= 4,44.50.1.67,43.10 − 4 = 146,96 (vòng)
T
Fe
Chọn W1 = 147 (vòng)
11/ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
U2

203,08

W2 = U . W1 =
. 147 = 135,65 (vòng)
380
1
Chọn W2 = 136 (vòng)
12/ Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:
Đối với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, chọn J 1 = J2 = 2,75
(A/mm2)
13/ Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp:

I1

44,84

S1 = J = 2,75 = 16,3 (mm2)
1
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 21


Đồ án mơn học

Điện tử cơng suất

Chuẩn hố tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 16,4 (mm2)
Kích thước dây có kể cách điện: S1 cd = a1 .b1 = 2,24 . 7,5 (mm)
Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn sơ cấp:
I1

44,84

J1 = S = 16,4 = 2,73 (A/mm2)
1
14/ Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp:
I2

48,58

S2 = J = 2,75 = 17,6 (mm2)
2
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B
Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S1 = 17,6 (mm2)
Kích thước dây có kể cách điện: S2 cd = a2 . b2 = 2,24 . 8(mm)
Tính lại mật độ dịng điện trong cuộn sơ cấp:
I2

48,58

J2 = S = 17,6 = 2,75 (A/mm2)
2
15/ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp của cuộn sơ cấp:
h − 2h g
23 − 2.1,5
W1l =
. kc =
. 0,92
0,75
b1
= 24,5 (vòng) ≈ 25 (vòng)
h - chiều cao trụ
hg - khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp
Tra bảng 18 – Tài liệu 2, chọn hg = 1,5 (cm)
Kc - hệ số ép chặt
Tra bảng 4 – Tài liệu 2, chọn kc = 0,92
16/ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp:
W1

147

n1l = W =
= 5,88 (lớp)
25
1l
Chọn số lớp n1l = 6 lớp
Như vậy 147 vòng chia thành 6 lớp, 5 lớp đầu có 25 vịng, l ớp th ứ 6 có 22
vịng.
Kết cấu dây quấn sơ cấp:thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo
chiều dọc trục
17/ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
h1 =

b 1 .W1l
0,75.25
= 0,92 = 20,38 (cm)
kc

18/ Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày S 01 = 0,1
(cm)
19/ Khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp: a01 = 10 (mm)
20/ Đường kính trong của ống cách điện:
D1 = dFe + 2 . a01 – 2. S01 = 10 + 2 . 1 – 2 . 0,1 = 11,8 (cm)
21/ Đường kính trong của cuộn sơ cấp:
Dt1 = D1 + 2 . S01 = 11,8 + 2 . 0,1 = 12 (cm)
22/ Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1 (mm)
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 22

Đồ án môn học

Điện tử công suất

23/ Bề dày cuộn sơ cấp:
Bd1 = (a1 + cd11) . n1l = (2,24 + 0,1) . 6 = 14,04 (mm)
24/ Đường kính ngồi của cuộn sơ cấp:
Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 12 + 2 . 1,404 = 14,81 (cm)
25/ Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp:
D + Dn1
12 + 14,81
Dtb1 = t1
=
= 13,41 (cm)
2
2
26/ Chiều dài dây quấn sơ cấp;
l1 = W1 . π . Dtb1 = π . 147 . 13,41
= 6189,78 (cm) = 61,89 (m)
27/ Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp:
cd01 = 9 (mm)
♦ Kết cấu dây quấn:
28/ Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp:
h1 = h2 = 20,38 (cm)
29/ Tính sơ bộ số vịng dây trên 1 lớp:
h2

20,38

W2l = b . kc = 0,8 . 0,92 = 23,44 (vòng) ≈ 24 (vịng)
2
30/ Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp:
W2
136
n2l =
=
= 5,6 (lớp)
24
Wl2
31/ Chọn số lớp dây quấn thứ cấp: nl2 = 6 (lớp), 5 lớp đầu có 23 vịng, lớp
thứ 6 có 21 vịng.
32/ Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp:
Wl2 b 2
kc

23.0,8
0,92 = 20 (cm)

h2 =
=
33/ Đường kính trong của cuộn thứ cấp:
Dt2 = Dn1 + 2 . a12 = 14,81 + 2 . 0,9 = 16,61 (cm)
34/ Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp:
cd22 = 0,1 (mm)
35/ Bề dày cuộn thứ cấp:
Bd2 = (a2 + cd22) . nl2 = (2,24 + 0,1) . 6 = 14,04 (mm)
36/ Đường kính ngồi của cuộn thứ cấp:
Dn2 = Dt2 + 2 . Bd2 = 16,61 + 2 . 1,404 = 19,42 (cm)
37/ Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp:

D + Dn 2
16,61 + 19,42
Dtb2 = t 2
=
= 18,02 (cm)
2
2
38/ Chiều dài dây quấn thứ cấp:
l2 = π . W2 . Dtb2 = π . 136 . 18,02 = 7695,26 (cm) = 76,95 (m)
39/ Đường kính trung bình các cuộn dây:
D12 =

Dn1 + Dn 2
12 + 19,42
=
= 15,71 (cm)
2
2

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 23


Đồ án môn học

Điện tử công suất

Suy ra r12 =

D12
15,71
=
= 7,85 (cm)
2
2

40/ Chọn khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp: a22 = 2 (cm)
♦ Tính kích thước mạch từ:
41/ Đường kính trụ d = 10 (cm), tra theo bảng 4 – Tài liệu 2, chọn s ố bậc
là 6 bậc.
42/ Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:
Qbt = 2 . (1,6 . 9,5 + 1,1 . 8,5 + 0,7 . 7,5 + 0,6 . 6,5 + 0,4 . 5,5 + 0,7 . 3)
= 76 (cm2)
43/ Tiết diện hiệu quả của trụ:
QT = khq . Qbt = 0,95 . 76 = 72,2 (cm2)
44/ Tổng chiều dày các bậc thang của trụ:
dt = 2 . (1,6 + 1,1 + 0,7 + 0,6 + 0,4 + 0,7) = 10,2 (cm)
45/ Số lá thép dùng trong các bậc:
16

Bậc 1: n1 = 0,5 . 2 = 64 (lá)
11

Bậc 2: n2 = 0,5 . 2 = 44 (lá)
7

Bậc 3: n3 = 0,5 . 2 = 28 (lá)
Bậc 4: n4 =

6

. 2 = 24 (lá)

0,5
4
Bậc 5: n5 = 0,5 . 2 = 16 (lá)
7
Bậc 6: n6 = 0,5 . 2 = 28 (lá)

Ta chọn gơng có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau:
-Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ:
b = dt =10,2 (cm)
-Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ:
a = 9,5 (cm)
Tiết diện gông: Qbg = a .b = 9,5 . 10,2 = 96,9 (cm2)
46/ Tiết diện hiệu quả của gông:
Qg = khq . Qbg = 0,95 . 96,9 = 92,06 (cm2)
47/ Số lá thép dùng trong một gông:
b

10,2

hg = 0,5 = 0,5 = 204 (lá)
48/ Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ:
U1

220

BT = 4,44. f .W .Q =

= 0,93 (T)
4,44.50.147.72,2.10 − 4
1
T
49/ Mật độ từ cảm trong gông:
QT
72,2
Bg = BT . Q = 0,93 .
= 0,73 (T)
92,06
g
SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 24


Đồ án môn học

Điện tử công suất

50/ Chiều rộng cửa sổ:
c = 2 . (a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22
= 2 . (1 + 1,404 + 0,9 + 1,404) +2 = 11,42 (cm)
51/ Khoảng cách giữa 2 tâm trục:
c’ = c + d = 11,42 + 10 = 21,42 (cm)
52/ Chiều rộng mạch từ:
L = 2 . c + 3 . d = 2 . 11,42 + 3 . 10 = 52,84 (cm)
53/ Chiều cao mạch từ:
H = h + 2 . a = 23 + 2 . 9,5 = 42 (cm)
54/ Thể tích của trụ:

VT = 3 . QT . h = 3 . 72,2 . 23 = 4981,8 (cm3) = 4,98 (dm3)
55/ Thể tích của gông:
Vg = 2 .Qg . L = 2 . 92,06 . 52,84 = 9728,9 (cm3) = 9,73 (dm3)
56/ Khối lượng trụ:
MT = VT . mFe = 4,98 . 7,85 = 39,09 (kg)
57/ Khối lượng gông:
Mg = Vg . mFe = 9,73 . 7,85 = 76,38 (kg)
58/ Khối lượng sắt:
MFe = MT + Mg = 39,09 + 76,38 = 115,47 (kg)
59/ Thể tích của đồng:
VCu = 3 . (S1 . l1 + S2 .l2 )
= 3 . (16,3 . 10-4 . 61,89 .10 + 17,6 . 10-4 . 76,95 . 10) = 7,09 (dm3)
60/ Khối lượng đồng:
MCu = VCu . mCu = 7,09 . 8,9 = 63,1 (kg)
♦Tính các thơng số của máy biến áp:
61/ Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 750C:
R1 = ρ

l1
= 0,02133 .
S1

61,89
= 0,081 ( Ω )
16,3

62/ Điện trở trong của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C:
R2 = ρ

l2

76,95
= 0,02133 .
= 0,093 ( Ω )
17,6
S2

63/ Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
W2

RBA = R2 + R1 . ( W )2 = 0,093 + 0,081 . (
1

136 2
) = 0,16 ( Ω )
147

64/ Sụt áp trên điện trở máy biến áp:
∆Ur = RBA . Id = 0,16 . 59,5 = 9,52 (V)
65/ Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
r
B + Bd 2
XBA = 8 . π2 . (W2)2 . ( h ) . (a12 + d 1
) . ω . 10-7
qd
3
= 8 . π2 . 1362 . (

8,305
1,404 + 1,404
) . (0,009 +

) . 314 . 10-7
23
3

SVTH: Nguyễn Thị Kim Trúc - Lớp 03Đ2

Trang 25