Đồ án điện tử công suất
Lời mở đầu
Trong những năm gần đây, nhờ sự phát triển của khoa học, kỹ thuật, rất nhiều loại máy
móc thiết bị mới ra đời, phục vụ trong công nghiệp và sinh hoạt. Tuy nhiên, có những máy mà
cha thể thay thế hoàn toàn, chẳng hạn nh động cơ đồng bộ. Mặc dù động cơ đồng bộ có cấu
tạo phức tạp, mở máy rất khó khăn nhng lại có những đặc tính quí giá nh nh hệ số công suất
cos rất cao, không cần lấy công suất phản kháng từ lới và khả năng tải lớn hơn do momen chỉ
tỉ lệ bậc nhất với điện áp. Vì vậy ngời ta thờng cố gắng khắc phục những nhợc điểm của động
cơ đồng bộ. Trong đó việc tìm ra phơng pháp khởi động động cơ một cách hiệu quả nhất đợc
quan tâm thờng là khởi động theo phơng pháp không đồng bộ.
Trên cơ sở đó bản đồ án này có nhiệm vụ thiết kế mạch tự động cấp kích từ cho động cơ
đồng bộ. Mạch đảm bảo quá trình khời động cho động cơ theo chế độ khởi động không đồng
bộ. Trong quá trình làm việc phải cho phép chế độ quá kích thích trong thời gian đến vài chục
giây và điều chỉnh đợc.
Các số liệu:
Điện áp kích từ định mức: 75V DC.
Công suất kích từ định mức: 24KV.
Điện áp kích từ cực đại (quá kích từ): 130 V.
Điện trở khởi động: 0,8.
Điện áp lới điện: 3. 380V.
Trong quá trình hoàn thành bản đồ án này, do còn hạn chế về kiến thức và kinh nghiệm,
nên không thể tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất mong đợc sự nhận xét, chỉ bảo của các thầy
cô trong bộ môn qua đó, em có kiến thức sâu hơn về mạch tự động cấp kích từ cho động cơ
đồng bộ.
Em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Quốc Hải và các thầy cô trong bộ môn đã nhiệt
tình giúp đỡ và động viên em hoàn thành bản đồ án này.
Sinh Viên:
Vũ Thị Bích
Chơng 1:
tìm hiểu công nghệ và yêu cầu kĩ thuật của thiết bị
I. Động cơ đồng bộ

vào stato, biên độ của từ trờng này là không đổi. Xét thời điểm pha A cực đại, từ thông trong
dây quấn stato là đối xứng ở lân cận dây quấn pha A.
Trong trờng hợp hệ số công suất của dòng điện stato =1, momen của tải làm cho roto
chậm sau so với từ thông stato.Vì lý do đờng sức khép kín, các dòng điện stato tạo nên sức từ
động tổng.
Nếu dòng kích từ tăng đột ngột, biên độ của từ thông tăng tức thời , momen tăng làm
cho roto tăng tốc về phía trớc cho đến khi đạt tới cân bằng ở góc lệch rất nhỏ .Vì từ thông tổng
không đổi, tăng sức từ động làm phần cảm đợc bù băng dòng điện stato (do đó dòng điện vợt
trớc) sao cho sự phân bố của sức từ động stato trong một đờng sức khép kín ngợc với sự thay
đổi của kích từ. Kết quả rõ ràng là khi tăng kích từ sẽ làm giảm góc lệch của cực từ và hệ số
công suất của dòng stato sẽ vợt trớc dòng điện lới.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
2
-
+
~
U
Đồ án điện tử công suất
Giảm dòng kích từ tạo ra hiệu quả ngợc lại. Góc lệch cực từ tăng lên và hệ số công suất
của dòng stato chậm sau điện áp lới.
3.Đặc tính cơ của động cơ đồng bộ:

Khi đóng stato động cơ đồng bộ vào lới điện xoay chiều có tần số f1 không đổi, động cơ
sẽ làm việc với tốc độ không đổi là tốc độ đồng bộ :
W1 = 2f1/p.
Trong phạm vi momen cho phép M M
max
, đặc tính cơ là tuyệt đối cứng, nghĩa là độ
cứng đặc tính cơ = vô cùng. Khi momen vợt quá trị số M
max

DB
thì trong dây quấn kích thích nối kín mạch qua R
HC
và trong dây quấn
cảm kiểu dây quấn ngắn mạch có bớc không đều sẽ có dòng điện cảm ứng, tần số là sf
L
(:
tốc độ góc của roto, s: hệ số trợt ).
Do tơng tác của dòng điện cảm ứng trong các mạch vòng bị nối tắt của roto với từ trờng
quay có momen điện từ không đồng bộ M
KD
nh trong động cơ không đồng bộ đợc hình thành
chủ yếu do các dòng điện cảm ứng trong dây cuốn cản. Vì vậy các tham số dây cuốn cản
(điện trở, điện kháng) thuộc vào số lợng, kích thớc và vật liệu các thanh dẫn đợc chọn xuất
phát từ các điều kiện mở máy sao cho đảm bảo đầy đủ momen không đồng bộ trong tất cả các
giai đoạn khởi động. Do đó dây cuốn cản dùng cho khởi động không đồng bộ còn gọi là dây
cuốn mở máy.
Quan hệ giữa momen không đồng bộ của động cơ đồng bộ với hệ số trợt M=f(s):
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
3
0
M
max
M
W1
W
M
kd
M
kdmax

phơng điện áp lới M
kd
U
2
. Do đó nhất thiết phải nói là các trị số đặc tính của nó M,
M
max
đợc xác định ở điện áp nào. Thông thờng các momen đặc trng không đồng bộ đợc biểu
thị theo tỉ số momen định mức của động cơ ở chế độ đồng bộ: M
mm,
/ M
đm
, M
max
/M
đm.
Ta thấy trong việc hình thành momen không đồng bộ , ngoài sự tham gia của dây cuốn
cản còn có dây cuốn kích thích vốn là dây cuốn 1 pha. Dòng điện cảm ứng trong dây quấn
kích thích tạo ra từ trờng đập mạch hớng theo dọc trục, khác với từ trờng quay sinh ra do dòng
điện nhiều pha trong dây quấn cản. Do đó trong đờng cong momen không đồng bộ xuất hiện
chỗ lõm ở khu vực s = 0.5 có thể làm cho việc mở máy động cơ bị xấu đi. Cũng phải nhấn
mạnh là khi mở máy , dây quấn kích từ nhất thiết phải nối với máy kích thích hoặc điện trở
triệt từ vì trong dây quấn kích từ để hở mạch sẽ xuất hiện điện áp đáng kể chọc thủng cách
điện và làm hỏng máy.
* Giai đoạn 2:
Cuối giai đoạn thứ nhất: khi tốc độ đạt 95% -98% tốc độ đồng bộ. Lúc này ta đa dòng
kích từ vào roto để tạo ra momen đa tốc độ động cơ lên đồng bộ.
Giai đoạn này rất quan trọng vì nếu không đa động cơ lên tốc độ đồng bộ thì động cơ sẽ làm
việc ở trạng thái không đồng bộ và cuộn khởi động sẽ bị phát nóng quá mức, có thể bị cháy.
5. Vào/ ra đồng bộ:

L
dm
kd
N
U
R
M
M
s

==
Hệ số trợt này rất bé , trong các máy lớn bằng vài phần nghìn. Do đó sau khi mất đồng
bộ trong nhiều trờng hợp máy chuyển sang chế độ không đồng bộ. Thời gian kéo dài cho phép
của chế độ không đồng bộ thuộc tổn hao sinh ra trong các mạch bị nối tắt ở roto.
P
cu 2
= s. P
dt
s. P
Nó phải đợc đánh giá từ trớc bằng tính toán nhiệt thông thờng có thể làm việc dài hạn ở
chế độ không đồng bộ khi hạ thấp công suất chút ít . Vì ở chế độ không đồng bộ , máy không
phát công suất phản kháng vào hệ thống nên sau khi loại trừ sự cố dẫn đến mất đồng bộ phải
đa máy trở lại chế độ đồng bộ. Quá trình đa từ chế độ không đồng bộ về chế độ đồng bộ gọi là
tái đồng bộ .
Quá trình tái đồng bộ tơng tự nh đồng bộ. Nếu hệ số trợt ở chế độ không đồng bộ nhỏ
hơn nhiều so với hệ số trợt vào đồng bộ s
o
, ở đó có thể kéo vào đồng bộ thì có thể thực hiện
tái đồng bộ mà không cần phải tác động gì. Nếu ở chế độ không đồng bộ, hệ số trợt s lớn hơn
s

thể phát hiện ra bằng cách so sánh tốc độ của roto với tốc độ của từ trờng (nhờ phản hồi âm
tốc độ) tức là trong mạch có sử dụng một máy phát tốc. Sau đó lại tự động thực hiện quá trình
cấp quá kích từ nh trên.
Chơng 2:
Lựa chọn các phơng án
I. Hệ kích từ máy đồng
1. Dùng máy kích thích một chiều.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
6
Đồ án điện tử công suất
Máy kích thích một chiều FK
t
, FK đợc kéo một động cơ sơ cấp (có thể dùng động cơ
không đồng bồ roto lồng sóc). Có cuộn dây kích từ L
FK
nối song song. Biến trở R để thay đổi
từ thông của FK nhằm thay đổi điện áp phát ra của FK.
Nh vậy sức điện động cảm ứng sinh ra trong dây quấn cảm ứng phụ thuộc dòng kích th-
ớc i
t
và tốc độ quay của máy theo biểu thức:
a. R.i
t
+ L
FK
.
E
dt
di
t

E
d
a
3
R > a
2
R >a
1
R
Đồ án điện tử công suất
trọng đối với những máy đồng bộ công suất lớn cần dòng kích từ mạch (khoảng 3000A cho
máy phát đồng bộ 600KW). Tuy nhiên giải pháp này kéo theo những khó khăn về chế tạo
phần ứng quay (so với chế tạo phần cảm quay), hơn nữa các điot chỉnh lu phải chịu các lực ly
tâm lớn và phải đợc đặt sao cho roto đảm bảo cân bằng động. Máy kích từ xoay chiều đợc nối
trục với máy phát đồng bộ. Dòng điện phần ứng của máy kích từ điều chỉnh trực tiếp dòng
kích từ I
t
. Dùng tiristo chỉnh lu sẽ làm tăng nhanh đáp ứng điều khiển, nhng đối với phơng án
(b) khó khăn gặp phải là vấn đề truyền tín hiệu điều khiển vào tiristo quay.
3. Hệ tự kích thích:
Trong trờng hợp này điện áp và dòng kích từ tỷ lệ với tổng vectơ các điện áp U
t
và U
i
của
các máy biến áp TU và máy biến dòng TI.
II. Sơ đồ chỉnh l u
Để cung cấp nguồn 1 chiều cho cuộn kích từ của động cơ đồng bộ, ta phải sử dụng một
mạch chỉnh lu để biến đổi năng lợng dòng điện xoay chiều có sẵn thành năng lợng dòng điện
1 chiều. Thực tế có rất nhiều phơng án có thể sử dụng đợc, tuy nhiên để có một mạch chỉnh lu

8
Đồ án điện tử công suất
ampe), mặt khác độ đập mạch của điện áp ra sau mạch chỉnh lu giảm đáng kể nên kích thớc
bộ lọc cũng nhỏ đi nhiều.
b. Chỉnh lu cầu 3 pha:
Đây là loại đợc sử dụng nhiều nhất trong thực tế vì có nhiều u điểm hơn cả. Nó cho phép
đấu thẳng vào lới điện 3 pha, độ đập mạch rất nhỏ (5%), nếu có dùng biến áp thì gây méo lới
điện ít hơn các loại trên, đồng thời công suất máy biến áp cũng chỉ xấp xỉ công suất tải. Công
suất mạch chỉnh lu này có thể rất lớn, đến hàng trăm kw.
Chỉnh lu cầu 3 pha sẽ đợc chọn khi cần chất lợng điện áp ra một chiều tốt vì đây là sơ đồ
có chất lợng điện áp ra tốt nhất trong các sơ đồ chỉnh lu thờng gặp. Để giảm tiết diện dây quấn
thứ cấp biến áp thì các cuộn dây thứ cấp biến áp có thể đấu tam giác.
Nhợc điểm của chỉnh lu cầu 3 pha là sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên
cũng không phù hợp với cấp điện áp ra tải dới 10 V.
Kết luận:
Từ thực tế của yêu cầu thiết kế với yêu cầu về chất lợng điện áp một chiều tốt để có thể
cung cấp cho cuộn kích từ của động cơ đồng bộ, đảm bảo cho việc tạo ra tốc độ đồng bộ theo
yêu cầu và đợc duy trì lâu dài, với số liệu đã cho về giá trị điện áp, dòng điện, công suất kích
từ, ta nhận thấy việc sử dụng mạch chỉnh lu dùng sơ đồ cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp
lý hơn cả.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
9
Đồ án điện tử công suất
Chơng 3:
sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế.
I. Sơ đồ nguyên lý mạch lực:
1. Sơ đồ
2. Nguyên lý hoạt động.
Thông thờng chỉnh lu cầu 3 pha không cần có máy biến áp lực. Tuy nhiên do yêu cầu
điện áp phía một chiều là 75V cho nên cần phải có máy biến áo để giảm điện áp lới đặt vào bộ

đóng điện lới cấp cho stato. Nhờ có dây quấn khởi động đặt trong roto nên nó sẽ tạo ra momen
không đồng bộ làm cho roto quay. Do dây quấn kích từ đợc đặt ở roto nên khi cấp điện cho
stato thì thì trờng quay của stato quét nó với tốc độ đồng bộ sẽ tạo ra điện áp cao trên nó. Tuy
nhiên, nhờ tiếp điểm thờng đóng trong suốt quá trình này nên giây quấn kích từ đợc nối ngắn
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
10
Đồ án điện tử công suất
mạch qua RT. Vì vậy năng lợng đợc tiêu tán qua RT để bảo vệ giây quấn kích từ (RT là điện
trở khởi động, có thể cho dòng rất lớn đi qua trong thời gian ngắn). ở giai đoạn này thì bộ
chỉnh lu vẫn hoạt động nhng cấp cho tải do tiếp điểm thờng hở làm hở mạch vì vậy dòng kích
từ qua dây quấn kích từ i
t
= 0.
Khi động cơ đạt đợc tốc độ gần bằng tốc độ đồng bộ thì côngtăctơ sẽ tác động. Lúc này
tiếp điểm thờng đóng, mở ra ngắt R
t
ra khỏi mạch con tiếp điểm thờng hở đóng lại nhờ vậy bộ
chỉnh lu sẽ cấp nguồn một chiều cho dây quấn kích từ vì vậy sẽ xuất hiện một momen đồng bộ
tác dụng tơng hỗ với momen không đồng bộ, tăng tốc cho đồng bộ để kéo roto đồng bộ vào
đồng bộ.
Vì một lý do nào đó mà động cơ cha thể vào đồng bộ mặc dù tốc độ vẫn cho phép vào
đồng bộ (côngtăctơ 2 vẫn đóng, côngtăctơ 4 vẫn mở thì mạch điều khiển sẽ giảm góc mở
của Thyristor để dòng điện áp ra của chỉnh lu). Nhờ đó tăng dòng kích từ qua dây quấn kích từ
vì vậy sẽ tăng momen đồng bộ và kéo roto vào tốc độ đồng bộ.
Nếu động cơ cha vào đợc đồng bộ và tốc độ không cho phép vào đồng bộ nữa thì
côngtăctơ 3 mở ra, côngtăctơ 4 đóng lại. Lúc đó i
t
= 0 và dây quấn kích từ lại đợc nối với R
t
.

2
. Khi Tr
1
khoá, tụ C
1
đợc nạp điện áp từ nguồn +E qua Tr
2
tạo ra xung răng ca, khi Tr
1
mở bão hoà tụ C
1
phóng điện qua Tr
1
về 0.
Bộ tạo nguồn điều khiển là giá trị điện áp đợc thiết lập nhờ điện áp đặt trên biến trở VR
1
cộng với
điện áp phản hồi đa về từ máy phát tốc thông qua bộ điều chỉnh PI và bộ hạn chế tín hiệu dòng điện. Giá
trị điện áp này thay đổi tuỳ thuộc vào tốc độ của động cơ đồng bộ BĐ.
Khâu so sánh có hai đầu vào là xung răng ca và điện áp điều khiển đợc tạo ra bởi việc cộng hai
điện áp là điện áp đặt lấy trên biến trở VR
1
và điện áp phản hồi lấy từ máy phát tốc thông qua bộ điều
chỉnh tỉ lệ tích phân PI. Tín hiệu này sau đó đợc đa qua khâu hạn chế dòng rồi mới đa tới bộ so sánh để
bảo vệ các thiết bị không bị ảnh hởng bởi sự quá dòng. Đầu ra của bộ so sánh là các xung chữ nhật. Giá
trị lôgic 1 đạt đợc khi xung răng ca lớn hơn điện áp điều khiển. Khoảng rộng của các xung chữ nhật
này phụ thuộc vào sự thay đổi của điện áp điều khiển. Điện áp phản hồi càng nhỏ thì độ rộng xung càng
lớn. Điều này làm thay đổi góc mở của các thyristor trên mạch lực.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
12

d
=
2,45
. 130 = 136,11
k
u
2,34
k
nv
= 2,45 : hệ số điện áp ngợc
k
u
= 2,34 : hệ số điện áp tải.
U
2
, U
2
, U
max
: điện áp tải, điện áp nguồn xoay chiều, điện áp ngợc của van.
Để chọn van theo điện áp hợp lí thì điện áp ngợc của van cần chọn phải lớn hơn điện áp
làm việc, chọn qua hệ số dự trữ k
dtu
= 2.
U
nv
= k
dtu
. U
nmax

=
ktdm
kt
U
P
=
75
10.24
3
= 320 (A)
R
kt
=

ktdm
ktdm
I
U

=
= 234,0
320
75
I
ktmax
=
A
R
U
kt

= 185,2 . 1,2 = 222,24 A.
(Chọn hệ số dự trữ dòng điện k
i
= 1,2).
Ta đợc Thyristor C184C có các thông số sau:
U
nmax
= 300V
I
đm
= 300A
dòng đỉnh I
pikmax
= 300mA.
áp xung điều kiển: U
g,max
= 3,0
dòng tự giữ: I
h,max
= 500mA
dòng dò: I
rmax
= 20mA
U
max
= 1,8.
sV
d
d
t

S = K
s
. P
đ
= K
s
.
3
3
10.647,29
85,0
10.24.05,1
==

P
+ Điện áp pha sơ cấp máy biến áp:
U
p
= 380V
+ Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:
Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải:
U
đ0
. cos(
min
) = U
đ
+ 2. U
v
+ U

chọn U

= 9% . U
đ
= 11,7V.
Chọn sơ bộ:
U
ba
= 7%. U
đ
= 7% . 130 = 9,1V
Từ phơng trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:
U
đ0
=
V
UUUUU
badlvd
8,158
)10cos(
7,11,1908,2.2130
)cos(
2.2
0
min
=
++++
=
++++


=
AI
U
U
47,806,453.
380
63,67
.
2
1
2
==
a. Tính sơ bộ mạch từ (xác định kích thớc bản mạch từ).
+ Tính tiết diện sơ bộ trụ.
Q
Fe
= K
Q
.
mf
S
ba
Trong đó: K
Q
là hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát, lấy K
Q
= 6
M là số trụ của máy biến áp
F là tần số xoay chiều, ở đây f = 50Hz
Thay số ta đợc:

1
=
9,1150,1.10.62,147.50.
44,4
380

44,4
4
1
==

tFe
BQf
U
Lấy W
1
= 116 vòng
+ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp
W
2
=
7,20116.
380
86,67
.
1
1
2
==W
U

07,6
4
1
=

cw
S
mm
+ Tính lại mật độ dòng diện trong cuộn sơ cấp.
J
1
=
76,2
29
80
1
1
==
S
I
A/mm
2
+ Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp.
S
2
=
94,164
75,2
6,453
1

+

=

c
n
g
k
d
hh
vòng
Trong đó: k
c
= 0,95 là hệ số ép chặt
h là chiều cao trụ
h
g
là khoảng cách từ gông đến cuộn sơ cấp
Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5cm
+ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
16
Đồ án điện tử công suất
n
11
=
69,2
43
116
11

t
= d
Fe
+ 2. a
01
2. S
01
= 14 + 2,1 2. 0,1 =16,8 cm.
+ Đờng kính trong của cuộn sơ cấp.
D
t1
= D
t
+ 2S
01
= 16,8 + 2.0,1 = 17 cm.
+ Chọn bề dầy giữa 2 lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd
11
= 0,1 mm
+ Bề dày cuộn sơ cấp:
B
d
= (dn
1
+ cd
11
) . n
11
= (0,637 + 0,1) . 3 = 2,211 cm
+ Đờng kính ngoài của cuộn sơ cấp Dn

+ Chọn bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd
01
= 1,0 cm.
d. Kết cấu dây cuốn thứ cấp.
+ Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp.
h
1
= h
2
= 20,8 cm
+ Tính sơ bộ số vòng dây trên 1 lớp.
W
12
=
1395,0.
03,045,1
8,20
.
2
2
=
+
=
c
k
dn
h
vòng.
+ Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp.
n

W
cm.
+ Đờng kính trong của cuộn thứ cấ:
D
t2
= D
n1
+ 2. a
12
= 21,422 + 2 . 1 = 23.422 cm.
+ Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp cd
22
= 0,1 mm.
+ Bề dày cuộn sơ cấp.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
17
Đồ án điện tử công suất
B
d2
= (d
n2
+ cd
22
). n
12
= (1,48 + 0,01) . 2 = 2,98 cm.
+ Đờng kính ngoài của cuộn thứ cấp.
D
n2
= D

=
5665,8
2
133,17
2
12
==
D
cm.
+ Chọn khoảng cách giữa 2 cuộn thứ cấp: a
22
= 2 cm.
e. Tính kích thớc mạch từ:
+ Chọn sơ bộ các kích thớc cơ bản của mạch từ.
+ Chọn hình dáng của trụ.
+ Chọn trụ chữ nhật với các kích thớc.
Q
Fe
= a . b (a- bề rộng trụ, b- bề dày trụ).
+ Chọn là thép có độ dày 0,35 mm
+ Diện tích cửa sổ
Q
cs
= Q
cs1
+ Q
cs2
= k
ld
. W

2
+ Chọn kích thớc cửa sổ:
Khi đã diện tích cửa sổ Q
cs
, cần chọn các kích thớc cơ bản (chiều cao h, và chiều
rộng c v ới Q
cs
= h . c) của cửa sổ mạch từ.
Theo công thức kinh nghiệm với máy biến áp 3 pha, lõi thép III thì:
m =
2=
a
h
n =
7,0=
a
c
l =
1=
a
b
Q
cs
= h . c, suy ra a = 120, b = 96, c = 8, 67, h = 241, 92.
Chiều rộng toàn bộ mạch từ C
C = 2c + 3a = 532,22 mm.
Chiều cao mạch từ H
H = h + 2a = 483,84 mm.
Hình dáng kết cấu:
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46

=

2
1
l
g
d
hh
d
l1
=
cachdien
d
3,0
+
Với : h: chiều cao cửa sổ.
d
l1
, d
l2
: đờng kính dây quấn sơ, thứ cấp, kể cả cách điện.
h
g
: khoảng cách điện với gông.
Chọn h
g1
= 2d
n1

Chọn h

1
. S
dl1
+ cd . S
ld1
= 1,7135 cm
Cuộn thứ cấp: Bd
2
= d
2
. S
dl2
+ cd . S
ld2
= 2,3902 cm
Với cd: chiều dày của bìa cách điện, chọn bằng 0,3 mm.
+ Tổng bề dày các cuộn dây.
Bd = Bd
1
+ Bd
2
+ Bd
3
+ + cd
t
+ cd
n

cd
t

3
.
= Q
Fe
. (3h + 2c) = 13096495,96 mm
3
.
m
Fe
= 7,85 kg/dm
3
, suy ra m
Fe
= 102,81145 kg
+ Khối lợng Cu:
M
Cu
= V
Cu
. m
Cu
(kg).
V
Cu
: thể tích khối đồng của các cuộn dây (dm
3
).
V
Cu
= 3. (S

0
C .
R
1
= .
1
1
S
l
= 0,0000172 .
0415,0
29
10.70
3
=
()
+ Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75
0
C .
R
2
= .
2
2
S
l
= 0,0000172.
0021,0
94,164
10.172,20




=3,46 . 10
-3
()
+ Sụt áp trên điện trở máy biến áp .
U
r
= R
BA
.I
d
= 3,46 . 10
-3
. 555,556 = 1,922 (V)
+ Điện kháng máy biến áp qui đổi về thứ cấp .
X
BA
= 8 .
2
.(W
2
)
2
.











+
+






3
392,17135,1
01,0.
92,241
711,11
.314.10
-7

= 0,073 ()
Trong đó: r =
2
2t
D
= 11,711 mm.
+ Sụt áp trên điện kháng máy biến áp .
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46

=
22
73,38922,1 +
= 38,77 (V)
+ Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp .
Z
BA
=
22
BABA
XR +
=
( )
2
2
3
073,010.46,3 +

= 0,07308 ()
+ Điện áp ngắn mạch tác dụng .
U
nr
=
2
2
.
U
IR
BA
.100 =

+ Dòng điện ngắn mạch xác lập .
I
2nm
=
BA
Z
U
2
=
07308,0
86,67
= 928,57 (A)
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
21
Đồ án điện tử công suất
Chơng 5
Tính toán các thông số mạch điều khiển
Sơ đồ một kênh điều khiển chỉnh lu cầu 3 pha đợc thiết kế theo sơ đồ hình
Việc tính toán mạch điều khiển thờng đợc tiến hành từ tầng khuếch đại ngợc trở lên.
Mạch điều khiển đợc tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristo. Các thông số cơ bản
để tính mạch điều khiển.
+ Điện áp điều khiển Tiristo: U
dk
=3,0 (v)
+Dòng điện điều khiển Tiristo: I
dk
=0,3 (A)
+ Thời gian mở Tiristo: t
m
=10 (às)

= I
dk
=0,3 (A)
+ Dòng điện sơ cấp biến áp xung:
I
1
= I
2
: m =0,3 : 3 = 0,1(A)
+ Tính toán kích thớc tổng:
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
22
Đồ án điện tử công suất
V =
k
ba
. U
2
. I
2
.t
x
. U
x
B . H
Thay số ta thu đợc
V =
3 . 3 . 0,5 . 0,3 . 167. 10
-6
. 0,1


vòng
Lấy W
1
= 130 vòng thì số vòng dây cuộn thứ cấp là W
2
= 130 : 2 = 65 vòng
2. Tầng khuyếch đại cuối cùng: khuyếch đại xung ghép bằng biến áp xung.
+Ecs
C2
D3
R7
R25
R6
Tr3
Tr4
Phơng pháp ghép này thông dụng hiện nay vì dễ dầng cách ly mạch điều khiển và mạch
lực, tuy nhiên do tính chất vi phân của biến áp nên không nên cho phép truyền các xung rộng
vài mili giây. Chính vì tính chất này mà ngời ta phải truyền xung rộng dới dạng xung chùm để
biến áp xung hoạt động bình thờng. Để đơn giản mạch , đồng thời vẫn đảm bảo hệ số khuyếch
đại dòng cần thiết , tầng khuyếch đại hay dấu kiểu Dalintơn.
Tính chọn:
P
0
đã chọn biến áp xung có tỉ số các cuộn dây bằng 3, vậy tham số và dây điện cuộn sơ
cấp:
U
1
= U . K = 3 . 3 =9.
I

5,1
15
==
cp
cs
I
E
(), suy ra chọn R = 12.
Công suất điện trở này thờng 2,5W do dòng qua nó lớn và khá thờng xuyên, lớn nhất là
khi góc điều khiển nhỏ nhất.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
23
Đồ án điện tử công suất
Kiểm tra độ sụt áp trên điện trở này khi bóng dẫn dòng:
U
r7
= I
1
. R
7
= 0,1 . 12 = 1,2 V, suy ra điện áp còn lại trên biến áp xung là
U
1
= E
cs
U
r7
= 15 12 =13,8V, suy ra đạt yêu cầu. Tuy nhiên để phát triển
mạch xung kích cho van vẫn có thể dùng thêm tụ tăng cờng áp C
2

n
àF
Chọn C
2
= 0.1 àF.
Bóng T
3
: dòng qua colectơ T
3
chính là dòng qua bazơ T
4
, nh vậy bóng T
3
luôn nhỏ hơn T
4
do chịu dòng nhỏ hơn nhiều. Chọn bóng T
3
loại BC107 có U
ce
= 45V, I
cmax
= 0,1A,
min
= 110.
Vậy điện trở đầu vào có trị số:
R
25

44
25,1.2,1

U
RC
U
đk
Đồ án điện tử công suất
Điện áp điều khiển đa vào âm (-), còn điện áp tựa đa vào cửa dơng (+).
U
+
U
t
, U
-
= U
đk
thì điện áp ra theo qui luật
U
ra
= k
0
(U
+
- U
-
) = k
0
(U
+
- U
đk
)

8
4
7
6
+E
D8
Xung chùm thực chất là một chùm các xung có tấn số cao gấp nhiều lần lới điện (f
xe
= 8
ữ 12kHz) . Độ rộng của 1 chùm xung có thể đợc hạn chế trong khoảng 100 ữ 300 độ điện, về
nguyên tắc nó phải kết thúc khi điện áp trên van lực mà nó điều khiển đổi dấu sang âm.
Nguyên tắc tạo xung xung chùm thờng dùng là coi tín hiệu do bộ so sánh đa ra nh một tín hiệu
cho phép hay cấm khâu khuyếch đại xung đợc nhận xung tấn số cao phát từ một bộ tạo dao
động đa hài tới nó.
ở đây sử dụng bộ tạo doa động dùng timer 555
Tính chọn nh sau:
Chu kỳ dao động T = 0,7 (R
19
+ R
20
) . C
5
+ 0,7 R
20
.C
5
= 100 ms.
= 0,7. (R
19
+ R

I
3min
= 0 A.
I
3max
= 0,2 A.
Sinh Viên: Vũ Thị Bích- TĐH2-K46
25