THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỀ BÀI: Đề số 47:
Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu và nghịch lưu phụ thuộc với
lưới cung cấp điện cho tời neo.
Yêu cầu công nghệ Thông số thiết kế
- Thiết kế bộ biến đổi chỉnh lưu
và nghịch lưu phụ thuộc với
lưới cung cấp điện cho tời
neo.
- Điện áp nguồn:3. 380 VAC
- Dòng điện 1 chiều định mức : 80
A
- Động cơ 400V, 3000v/p.
- Tần số: 50Hz

Hải Phòng, năm 2011

11
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
Mục lục.
Lời mở đầu.
Chương 1: Tổng quan về công nghệ tời neo.
1.1. Giới thiệu về tời neo.
1.2. Cấu tạo, phân loại tời neo.
1.3. Yêu cầu đối với tời neo.
1.4. Các ứng dụng của tời neo.
Chương 2: Tính chọn mạch công suất
2.1. Phương án thực hiện mạch công suất.
a) Phương án 1: Chỉnh lưu cầu 1 pha.
b) Phương án 2: Các bộ chỉnh lưu 3 pha.

44
Chương 1: Tổng quan về công nghệ tời
neo.
1.1 .Giới thiệu tời neo.
Tời neo thuộc nhóm các thiết bị điện trên boong, chúng có chức
năng:
- Giữ tàu ở vị trí cố định trong các vùng neo đậu.
- Đảm bảo an toàn cho con tàu trong quá trình điều động, ra vào
luồng lạch.
- Thu thả cáp buộc tàu trong quá trình ra vào cầu hoặc khi cần
lai dắt.
Với chức năng như vậy, tời neo được xếp vào nhóm máy phụ
quan trọng trên tàu. Sự hoạt động tin cậy của các hệ thống này có
ý nghĩa lớn đối với an toàn của con tàu.
1.2.Cấu tạo, phân loại tời neo.
a. Cấu tạo tời neo:
Cấu tạo chung của tời neo bao gồm: Động cơ điện và thiết bị
điều khiển, các bộ phận truyền động cơ khí, hộp số, trống quấn
xích hình sao, trống quấn dây, ly hợp, phanh đai cơ khí xích neo,
neo.
b. Phân loại tời neo:
Theo kết cấu cơ khí, tời neo chia làm hai loại: tời trục đứng và tời
trục ngang.
Tời neo đứng có trục công tác thẳng đứng, vuông góc với mặt
boong chính. Đĩa hính sao và trống tời nổi trên mặt boong . Động
cơ thực hiện, cơ cấu truyền động và thiết bị điều khiển nằm dưới
mặt boong chính. Loại này có ưu điểm sau: trang thiết bị điện của
hệ thống được đặt trong buồng kín, tránh được tác động xấu của
nước biển, chiếm ít diện tích trên mặt boong chính. Tuy nhiên, ở
loại tời này động cơ thực hiện thường được lắp dưới dạng treo nên

làm việc.
- Phải có khả năng giữ cố định đươc neo và xích neo khi hệ thống
đột ngột mất điện.
- Động cơ thực hiên phải được chế tạo dưới dạng kín nước chống
nổ.
- Phải đảm bảo thả neo an toàn tin cậy
- Thuận tiện trong lắp ráp , vận hành và thay thế sửa chữa.
- Thiện bị gọn nhe giá thành thấp.
1.4.Ứng dụng của tời neo.
66
Chương 2: Tính chọn mạch công suất.
2.1.Phương án thực hiện mạch công suất.
a.Phương án 1: Chỉnh lưu cầu 1 pha.
Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu 1 pha

77
- Khi tải thuần trở R :
Với
θ
sin2
22
Uu
=
- Khi
αθ
=
: cho xung điều khiển mở T1, T2 và
2
UU
d

Π
U
dUU
d
Giá trị trung bình dòng tải :
R
U
I
d
d
=
Giá trị trung bình dòng qua tiristor :

22
.sin
2
2
1
2
dd
T
I
R
U
d
R
U
I ==
Π
=

di
R
dU
α
α
α
α
θθθ
.sin2
1
2

α
cos
22
2
Π
=
U
U
d
-Khi L đủ lớn thì dòng điện
d
i
sẽ là dòng liên tục.
Phương trình mạch tải :
* Ưu nhược điểm của sơ đồ :
Ưu điểm : điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ.Nếu tải có
điện áp cao và dòng điện nhỏ chọn sơ đồ cầu chỉnh lưu một pha hợp lý hơn
về hệ số điện áp ngược của van trong sơ đồ cầu nhỏ hơn,do đó dễ chọn van

2
, T
3
: Các tiristor, biến điện áp xoay chiều U
2
thành điện áp một
chiều.
- ĐK: Cuộn điện kháng cân bằng.
- Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Đây là thành phần chủ
yếu, đối tượng cần điều chỉnh tốc độ.
- Bộ lọc ( Đ và C
0
): Cho những thành phần xoay chiều còn sót lại đi
qua tụ. Làm cho dòng đi qua động cơ ít nhấp nhô nên moment ít thay đổi, do
đó tốc độ động cơ được ổn định.
- BKC: Bộ khống chế. Có nhiệm vụ làm bộ tạo xung, đếm xung và phân
phối xung đặt lên các cực điều khiển của các tiristor.
- Nguyên lý hoạt động.
Với sơ đồ nguyên lý như trên, các tiristor được nối theo nhóm katốt
chung nên các phần tử chỉnh lưu có đặc điểm như sau:
- Tirisror dẫn điện là tiristor có anốt được nối với điện áp cao nhất và
phải được kích xung đồng pha với điện áp của pha đó.
- Tiristor nào dẫn điện thì nó sẽ gánh trọn dòng điện tải.
- Khi có một tiristor dẫn điện thì hai tiristor còn lại sẽ không dẫn ( nếu
ta xét bỏ qua sự chuyển mạch ).
-Chế độ làm việc của chỉnh lưu phụ thuộc vào phương thức điều khiển
và các tính chất của phụ tải. Trong truyền động điện, tải của chỉnh lưu
thường là cuộn kích từ ( L, R ) và mạch phần ứng động cơ ( R, L và E ). Để
đơn giản trong việc tìm hiểu nguyên lý hoạt động của hệ thống chỉnh lưu ba
pha hình tia – động cơ trên ta có sơ đồ thay thế như sau:

2
điện áp ra U
a
có giá trị lớn nhất, đồng
thời tại thời điểm O
1
kích xung cho T
1
. T
1
nhận xung kích nên dẫn điện, mở
cho dòng điện chạy qua còn hai van T
2
và T
3
bị khóa. Sau thời điểm O
2
trở đi
U
b
có giá trị lớn nhất. Tại O
2
, kích xung cho T
2
nên T
2
dẫn. Lúc này ta có U
a
< U
b

63
sin2
2
3
2
3
2
6
6
2
UdUU
d
==
∫
++
+
Điện áp ngược đặt lên mỗi tiristor là hiệu số điện thế giữa anốt và
katốt của tiristor đó:
. Khi T
2
dẫn:
)
3
cos(6
21
π
θ
−=−= UUUU
abngT
)

1313
CL
NL
/2
Ud
- Ud0
Ud0
0
BKC
dd
d
d
XR
U
I
+
=
Dòng điện chỉnh
lưu được san bằng có giá trị:
32
1
3
2
0
d
ddtb
I
dII ==
∫
θ

2
, T
4
và T
6
.
- Nhóm katốt chung ( nhóm lẻ): T
1
, T
3
và T
5
.
Góc kích α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin sóng điện áp.
+) Nguyên lý hoạt động và dạng sóng.
Chỉnh lưu ba pha hình cầu – động cơ muốn khởi động hệ thống
ta phải kích đồng thời 2 tiristor: 1 tiristor ở nhóm lẻ T
1
, T
3
, T
5
và 1 tiristor ở
nhóm chẳn T
2
, T
4
, T
6
. Đầu tiên ta kích T

. T
1
mở vì U
a
> 0. T
1
mở sẽ làm cho T
1
bị khóa một cách tự nhiên vì U
a
> U
c
. Lúc này T
1
và T
6
cho dòng chạy qua. Điện áp trên tải U
d
= U
ab
= U
a
– U
b
.
Khi cho θ = θ
2
= 3π/6 + α, kích xung điều khiển cho T
2
, T

θ
3
= 5π/6 + α
θ
4
= 7π/6 + α
θ
5
= 9π/6 + α
θ
6
=11π/6 + α
T
1
T
2
T
3
T
4
T
5
T
6
T
5
T
6
T
1

= 0: Ta kích tại thời điểm chuyển mạch tự nhiên.
m
E
m
UU
dcdcd
π
π
sin3
2max00
==

m: Số pha của hệ thống chỉnh lưu, trong trường hợp này thì m=6.
* Khi
α

≠
0:
α
π
π
α
cossin3cos
2max00
m
E
m
UU
dcdcd
==

nên:
)
2
sin(6)(
243
π
θ
−== UUOOU
bcd
)
6
5
sin(6)(
254
π
θ
−== UUOOU
bad
)
6
7
sin(6)(
265
π
θ
−== UUOOU
cad
)
2
3

.
Trong khoảng thời gian OO
1
, T
5
dẫn điện nên U
ngT1
= U
c
– U
a
.
Trong khoảng thời gian O
3
O
5
, T
3
dẫn điện nên: U
ngT1
= U
b
–U
a
.
1818
Giá trị của điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi tiristor là:
2max
6UU
ng

đổi)
-Truyền động dùng 2 bộ biến đổi cấp cho phần ứng điều khiển riêng
-Truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối song song ngược điều khiển
chung
Tuy nhiên, mỗi loại sơ đồ đều có ưu nhược điểm riêng và thích hợp
với từng loại tải và công nghệ
Do yêu cầu của tải là:
- Cần chất lược điện áp ra tốt
- Khi nghịch lưu cần trả năng lượng về lứa.
Do đó ta chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha là hợp lý nhất.
Các yêu cầu khi điều khiển hệ thống tời leo :
+Khi hạ neo xuống và kéo leo lên thì hạ và nâng phải từ từ tránh hiện
tượng rung tàu.
Từ các yêu cầu trên ta phải thiết kế hệ thống điện có cơ cấu chấp
hành là động cơ điện 1 chiều:
Khi hạ neo thì động cơ thực hiện quá trình hãm tái sinh trả năng lượng
về lưới.
Khi nâng leo thì ban đầu động cơ được khởi động với dòng điện là lớn
nhất sau đó dòng khởi động giảm dần.
Ta chọn bộ truyền động dùng 2 bộ biến đổi nối song song ngược
điều khiển chung bởi nó dùng cho dòng công suất vừa và lớn có tần số đảo
chiều cao và thực hiện đảo chiều êm hơn.
*)Tính chọn van động lực.
Hai thông số cần quan tâm nhất trong sơ đồ chỉnh lưu là:
+Điện áp
2020
+Dòng điện
Các van động lực được chọn dựa vào yếu tố sau:
+Dòng tải
+Sơ đồ dễ chọn.

MBA)
U
d
: điện áp tải
k
nv
: hệ số điện áp ngược (k
nv
=
6
)
do đó :
U
lv
= (π/3). U
d
= (π/3).400= 419(v)
Để có thể chọn van theo điện áp 1 cách hợp lý theo điện áp ngược của
van cần phải chọn phải lớn hơn điện áp làm việc của van 1 lượng k
dtU
: hệ số
dự trữ về áp
2121
k
dtU
=1,6
÷
2
chọn k
dtU

I
d
: dòng điện tải
k
hd
: hệ số hiệu dụng(theo sơ đồ đã chọn k
hd
= 1/
3
)
)(1,46
3
80
3
. A
I
IkI
d
dhdlv
====
Chọn điều kiện làm việc của van là co cánh tản nhiệt với đầy đủ diện
tích tản nhiệt, không có quạy làm mát cưỡng bức
Khi có cánh tản nhiệt với đủ diện tích bề mặt van làm việc với 40%
I
dmv
(I
dmv
> 2.5I
lv
)

=184,4(A) lớn hơn gần nhất với hai giá trị nay.
2.3.Tính toán máy biến áp.
MBA xoay chiều 3pha 3 trụ sơ đồ đấu dây kiểu ∆/Y làm mát tự nhiên
2222
Tính các thông số cơ bản :
1.Công suất biểu kiến của MBA
S
ba
=k
s
.P
d
k
s
: Hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực ( k
s
=1,05)
P
d
:Công suất điện từ
P
d
=U
dm
.I
dm
=400*80=32(kW)
Vậy S
ba
=1,05* 32= 33.6 (KVA)

ΔU
=1,6(V) thông số này lấy từ thông số
các van đã chọn ở trên.
dn
ΔU
: sụt áp trên đầu nối (
dn
ΔU 0;
)
ba
ΔU
: sụt áp bên trongMBA khi có tải bao gồm sụt áp trên điện trở
r
ΔU
và sụt áp trên điện kháng
l
ΔU
.chọn sơ bộ:
ba
ΔU
=(5
÷
10)%.U
d
=10%.U
d
= 400*10% = 40 (v)
Vậy :
2323
)(5,451

4.Tính dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA(k
2
= I
2
/I
d
với k
2
= 0.82)
)(3,6580.
3
2
.
3
2
2
AII
d
===

5.Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA
)(1,333,65.
380
193

2
1
2
21
AI

=4
÷
5 nếu là biến áp dầu
Ta chọn k
Q
= 6.
2424
)(110
50.3
50400
.6
2
cmQ
Fe
==
7.Đường kính trụ
)(12
110.4
.4
cm
Q
d
Fe
===
ππ
Chọn loại thép 330 các lá thép có độ dày 0,5 mm
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B =1(T)
Chọn tỉ số
m = h/d = 2,3
-> h = 2,3 . d = 2,3 . 12=27,6(cm)

TFe
BQf
U
w
(vòng)
11.Số vòng mỗi pha thứ cấp MBA:
W
2
=k
ba
.W
1
=0,51*155=79(vòng)
12.Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong dây dẫn
J: mật độ dòng điện trong dây dẫn(A/mm
2
)
J=2
÷
2,75(A/mm
2
)
Chọn J
1
=J
2
= 2.75 (A/mm
2
) ( đối với dây dẫn bằng đồng và MBA khô)
2525