TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
CHƯƠNG III
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
3 .1. TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC .
3.1.Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ.

Hình 3-1 sơ đồ mạch bảo vệ có các thiết bị bảo vệ
• Các thông số của động cơ.
- Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha : 220/ 380 (V)
- Động cơ một chiều có các thông số sau :
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG

dm
P
= 10 Kw ;
U
dm
= 220 V ;
I
dm
= 63 A ;
R
ư
= 0,03 Ω
Hệ số dự trử điện áp : K
u
= 1,5÷ 1,8.

Trong đó : K
nv
=
6
; K
u
=
π
63
các hệ số điện áp ngược và điện áp tải ;( với
mạch cầu 3 pha điều khiển đối xứng)
- Điện áp ngược của van cần chọn :
U
nv
= K
u
.U
nmax
= 1,8 .230,383 = 414,689 V ;
Trong đó : K
u
- Hệ số dự trữ điện áp , thường chọn K
u
= 1,8(K
u
= 1,5 ÷1,8) ;
- Dòng điện làm việc của van đựơc tính theo dòng hiệu dụng :
I
lv
= I

i
: Hệ số dự trữ dòng điện , chọn k
d
= 1,4.
Để chọn thyristor làm việc với các tham số định mức cơ bản trên , ta tra
bảng thông số van , chọn các van có thông số điện áp ngược , dòng điện định
mức lớn hơn gần nhất với thông số đã tính .
 Sau khi tính toán ta phải chọn thyristor với các thông số: I
dmv
= 50,96
(A), U
nv
= 414,54 (V).ta chọn được 6 thyritor loại :
T60N600BOC có các thông số sau :
- Dòng điện định mức của van: I
dm
= 60 (A) ;
- Điện áp ngược cực đại của van: U
n
= 600 (V) ;
- Đỉnh xung dòng điện : I
pk
= 1400(A) ;
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
- Độ sụt áp trên thyristor : ∆U
T
= 1,8 (V) ;

∆
,làm mát tự
nhiên bằng không khí .
Máy biến áp là một bộ phận quan trọng của hệ thống điện , thực hiện
các chức năng sau .
- Biến đổi điện áp nguồn cho phù hợp với yêu cầu sơ đồ phụ tải .
- Bảo đảm sự cách ly giữa phụ tải với lưới điện để vận hành an toàn và
thuận tiện
- Biến đổi số pha cho phù hợp với số pha của sơ đồ phụ tải .
- Tạo điểm trung tính cho sơ đồ hình tia .
- Hạn chế dòng điện ngắn mạch trong chỉnh lưu và hạn chế mức tăng
dòng Anot để bảo vệ van .
- Cải thiện hình dáng sóng điện lưới làm cho nó đỡ biến dạng so với
hình sin , do đó nâng cao chất lượng điện áp lưới .
* Tính các thông số cơ bản :
- Tính công suất biểu kiến của máy biến áp :
. . 1,05.220.63 14553( )
BA s dm dm
S K I U VA
= = =
- Điện áp pha sơ cấp máy biến áp :
U
1
= 380 V ;
- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải :
U
d0
.cosα
min

x
là sụt áp trên điện trở và điện kháng trên
máy biến áp ;
Chọn sơ bộ :
∆U
BA
= 6%.U
d
= 0,06. 220 = 13,2 V ;
Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có :
U
d0
=
0
min
2
220 2.1,8 0 13,2
240,45( )
cos cos(10 )
d V dn BA
U U U U
V
α
+ ∆ + ∆ + ∆
+ + +
= =
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
U
2
=

2
=
1
2
U
U
.I
2
=
102,796
.51,44 13,915( )
380
A=
;
* Xác định kích thước của mạch từ .
- Tiết điện sơ bộ trụ .
Q
Fe
= k
Q
.
fm
S
BA
.
;
Trong đó :
k
Q
: Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát , lấy k

T
= 1 T .
- Chọn tỷ số m =
d
h
= 2,3 . Suy ra h = 2,3 d = 2,3 . 9 = 20,7
cm .
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
( Thông thường m = 2 ÷ 2,5 ) .
Chọn chiều cao trụ h = 21 cm .
* Tính toán dây quấn .
- Số vòng dây mổi pha sơ cấp máy biến áp :
W
1
=
1
4
380
289,63
4,44. . . 4,44.50.59,1.10 .1,0
Fe T
U
f Q B
−
= =
( vòng) .
Lấy W

- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp :
S
1
=
1
1
J
I
=
13,915
5,06
2,75
=
mm
2
.
Chọn dây dẫn thiết diện hình chũ nhật , cách điện cấp B .
Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn : S
1
= 5,04 mm
2
.
Kích thước của dây có kể đến cách điện là : S
1cd
= a
1
× b
1
=


=
( mm
2
).
Chọn dây dẫn có tiết diện chữ nhật , có cách điện cấp B .
Chuẩn hoá tiết diện theo chuẩn : S
2
= 18,9 ( mm
2
)
Kích thước của dây có kể đến cách điện là :
S
2cd
= a
2
× b
2
=

2,24 ×8,6= 18,9 ( mm
2
)
- Tính lai mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp :
J
2
=
2
2
S
I

−
= =
vòng .
Trong đó :
k
c
: Là hệ số ép chặt , lấy k
c
= 0,95
h : Chiều cao trụ h = 21 cm .
h
g
: Khoảng cách từ gông đế cuộn dây sơ cấp .
Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông h
g
= 1,5 cm .
- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp :
n
11
=
1
11
290
4,5
65
W
W
= =
lớp .
Chọn số lớp n

+ 2a
01
– 2S
01
= 9 + 2 . 1 – 2 . 0,1 = 10,8 cm .
- Đường kính trong của cuộn sơ cấp :
D
t1
= D
t
+ 2S
01
= 10,8 + 2 . 0,1 = 11 cm .
- Chọn bề dày cách điện giữa các lớp ở cuộn sơ cấp :
cd
11
= 0,1 mm .
- Bề dày cuộn sơ cấp :
B
d1
= ( a
1
+ cd
11
).n
11
= ( 2,1 + 0,1 ).5 = 11 mm = 1,1
cm .
- Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp :
D

TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
cd
0
= 1 cm .
* Kết cấu dây quấn thứ cấp .
- Chọn sơ bộ cuộn chiều cao cuộn thứ cấp :
h
2
= h
1
= 17,72 (cm) .
- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp :
W
12
=
c
k
b
h
.
2
2
=
17,72
.0,95 19,6
0,86
=
vòng .
Chọn W

= =
cm .
- Đường kính trong của cuộn thứ cấp :
D
t2
= D
n1
+ 2a
12
= 13,2 + 2 . 1 = 15,2 cm .
- Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp :
cd
22
= 0,1 mm .
- Bề dày cuộn thứ cấp :
B
d2
= ( a
2
+ cd
22
). n
l2
= ( 0,224 + 0,01 ) . 4= 0,936 cm .
- Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp :
D
n2
= D
t2
+ 2.B

D D+
+
= =
cm .
Suy ra : r =
14,036
7,018
2 2
D
= =
cm .
= 2( cm).
• Tính kích thước mạch từ.
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
Vớ đường kính trụ là d = 9 (cm) ta có số bậc là 5 trong nửa tiết diện
trụ.( theo bảng 41a trang 213 sách thiết kế máy biến áp điện lực –
PHAN TỬ THỤ).
Hình 3- 2các bậc thang ghép thành trụ và kết cấu các cuộn dây
- Tính toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:

2
2.(8,5.1,5 7,5.1 6,5.0,6 5,5.0,4 4.0,5) 56,7( )
bt
Q cm
= + + + + =

+ Theo bảng 41a trang 213 sách thiết kế máy biến áp điện lực –

+ Bậc 2:
2
10
.2 40
0,5
n = =
(lá)
+ Bậc 3:
3
6
.2 24
0,5
n = =
(lá)
+ Bậc 4:
4
4
.2 16
0,5
n = =
(lá)
+ Bậc 5:
5
5
.2 20
0,5
n = =
(lá)
- Để đơn giản trong chế tạo tạo ta chọn gông có tiết diện hình chử nhật
có các kích thước sau:

- Mật độ tự cảm trong gông:
- Chiều rộng của sổ:
c = 2( + + + ) + = 2( 1 +1,1+ 1 + 0,936) +
2 =10,072 (cm).
- Khoảng cách giữa hai tâm trục:

,
10,072 9 19,072c c d
= + = + =
(cm).
- Chiều rộng mạch từ:
C = 2c + 3d = 10,072. 2 + 3. 9= 47,144 (cm).
- Chiều cao mạch từ: H = h + 2a = 21 + 2 .8,5 = 38 ( cm).
Hình 3 – 3 sơ đồ kết cấu máy biến áp
• Tính khối lượng của sắt:
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
1
4
1
380
1,096( )
4,44. . .W 4,44.50.290.53,865.10
T
T
U
T
f Q
B
−

2. . 2.64,6.47,144 6091( ) 6,091( )
g g
V Q C cm dm
= = = =

- Khối lượng của trụ:

. 7,85.3,393 26,635( )
T Fe T
M m V kg
= = =

- Khối lượng của gông:

. 7,85.6,091 47,814( )
g Fe g
M m V kg
= = =

- Khối lượng của sắt:

26,635 47,814 74,449( )
Fe g T
M M M kg
= + = + =

- Thể tích của đồng:

1 1 2 2
3.( . . )

- Điên trở trong của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75
o
C :
R
2
=
( )
2
2
39,54
. 0.02133. 0,045
18,9
l
s
ρ
= = Ω

- Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp :

( )
2
2
2
2 1
1
W 78
. 0,045 0,467 0,079
W 290
BA
R R R

12
+
3
21 dd
BB +
).ω.10
-7
.
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG

( )
2 2 2 7
7,6 1,1 0,936
8 .78 . . 0,01 .10 .314.10 0,109
17,72 3
BA
X
π
− −
+
 
 
= + = Ω
 ÷
 ÷
 
 

= =
.
- Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp:

2 2 2 2
0,079 0,109 0,135( )
AB AB AB
Z R X= + = + = Ω

- Sụt áp trên điện kháng máy biến áp :
ΔU
x
=
π
3
.X
BA
.I
d
=
π
3
.0,109.63 =6,558 V .

( )
3 3
. .0,109 0,104
dt BA
R X
π π

2
3. . 3.0,079. 51,44 627(W)
n BA
P R I
∆ = = =0 0
0 0
627
.100 .100 4,31
14553
n
BA
P
P
S
∆
∆ = = =
- Tổn hao không tải có kể đến 15
0
0
tổn hao phụ.

2 2
0
1,3. .( . . )
f T T g g
P n M B M B
= +

R I
U
= =
.
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG
- Điện áp ngắn mạch phản kháng:
U
nx
=
2
0
0
2
0,109.51,44
100 .100 5,45
102,796
BA
X I
U
= =
.
- Điện áp ngắn mạch phần trăm:
U
n
=
2 2 2 2
3,95 5,45 6,731

π
−
−
 
 
= + = + =
 ÷
 ÷
 ÷
 ÷
 
 

max
1187( ) 1400( )
dinh
I A I A= < =

dinh
I
- Đỉnh xung dòng điện max của thyristor.
- Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng không để hạn chế tốc độ
biến thiên của đong điện chuyển mạch. Giả sử mạch chuyển từ T
1
sang
T
3
, ta có phương trình:
23 2 2
2

= < =
 ÷
 

Vậy máy biến áp thết kế sử dụng tốt.
- Hiêu suất thiết bi chỉnh lưu:
220.63
0,95
14553
d d
BA
U I
S
η
= = =

- Ta có các thông số của MBA.
GVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
TRƯỜNG ĐHBK- ĐÀ
NẴNG

Bảng 3 – 1 các thông số của máy biến ápGVHD: TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH SVTH:LÊ XUÂN TRUNG
-11D1CLC
Công suất máy biến áp biểu kiến S
BA
= 14553VA

Điện trở quy đổi về thứ cấp R
BA
= 0,079 Ω
Điện kháng quy đổi về thứ cấp X
BA
= 0,109 Ω
Điện cảm quy đổi về thứ cấp L
BA
= 0,35 mH
Điện áp ngắn mạch phần trăm U
n
= 6,731 %