THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỀ BÀI: Đề số 68
Thiết kế bộ khởi động mềm cho động cơ xoay chiều 3 pha không đồng bộ
Yêu cầu công nghệ Thông số thiết kế
Thiết kế bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều U = 380 V,P = 75 KW
Hải Phòng, năm 2012
LỜI NÓI ĐẦU
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUÁT
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ.
1.2.TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ.
1.3. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ.
1.4. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU.
1.5. ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ BA PHA.
1.5.1. Đại cương về động cơ không đồng bộ.
1 5.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ.
1.5.3. Cấu tạo.
1.5.4. Ứng dụng.
CHƯƠNG 2: CHỌN MẠCH CÔNG SUẤT
2.1. MẠCH CHỈNH LƯU CẦU
2.1.1. Sơ đồ mạch chỉnh lưu :
Hình 2-1 :Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha
T
1
T
3
T
2
T
4

m
sinωt = U
m
sinθ
góc α l góc mở của thyristor cho dòng chảy qua.
2.1.2. Hoạt động của sơ đồ.
2.1.3. Trạng thái làm việc của mạch chỉnh lưu.
2.1.4. Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu.
2.1.5. Các trạng thái dòng – áp của mạch chỉnh lưu.
2.2. TRIAC.
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU.
3.1. Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha.
3.2. Tính chọn van ban dẫn.
3.3. Thiết kế mạch điều khiển.
Kết luận
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:
ĐOÀN VĂN TUÂN VŨ VĂN VIỄN
3
3
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

vô số những thành quả to lớn như ứng dụng điều khiển các thiết bị điện, động cơ
điện như quạt và động cơ bơm…
Nội dung chính của đề tài mà em thực hiện là “ NGHIÊN CỨU VÀ
THIẾT KẾ BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM CHO ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU 3 PHA
KHÔNG ĐỒNG BỘ”.
Động cơ không đồng bộ ba pha được dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì
chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc với độ tin cậy, nhưng có nhược điểm là
dòng điện khởi động lớn, gây ra sụt áp trong lưới điện.Vì vậy đề tài của chúng
em là phải nghiên cứu và thiết kế bộ khởi động mềm để điều khiển sao cho có
thể làm hạn chế dòng điện khởi động , đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở
máy một cách hợp lý, cho nên các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí
ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh
5
5
trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây
ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới điện.
1.2. TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ
Ứng dụng của bộ khởi động mềm có ý nghĩa rất lớn và rất quan trọng
trong công nghiệp vì nó tiết kiệm điện năng rất lớn, tăng tuổi thọ làm việc của
động cơ hoạt động và không ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong lưới điện khi
động cơ vận hành.Ứng dụng này rất có giá trị để điều khiển điện áp đặt vào
động cơ sẽ giảm dòng khởi động xuống còn 1.5 đến 3 lần dòng định mức, phụ
thuộc vào chế độ tải vì khi động cơ được đóng trực tiếp vào lưới điện dòng khởi
động của động cơ không đồng bộ sẽ rất lớn từ 5 đến 7 lần đồng định mức.Điều
này gây ảnh hưởng rất lớn đến các thiết bị dùng điện khác nhất là khi công suất
lưới bị giới hạn hay ở cuối đường dây có sụt áp lớn.Có thể tăng dần điện áp theo
một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định
đến điện áp định mức.

1.3. GIỚI HẠN VẤN ĐỀ

kín IP44. Những động cơ điện theo cấp bảo vệ IP23 dùng quạt gió hướng tâm
7
7
đặt ở hai đầu rôto động cơ điện. Trong các động cơ rôto lồng sóc đúc nhôm thì
cánh quạt nhôm được đúc trực tiếp lên vành ngắn mạch. Loại động cơ điện theo
cấp bảo vệ IP44 thường nhờ vào cánh quạt đặt ở ngoài vỏ máy để thổi gió ở mặt
ngoài vỏ máy, do đó tản nhiệt có kém hơn do với loại IP23 nhưng bảo dưỡng
máy dễ dàng hơn.
Hiện nay các nước đã sản xuất động cơ điện không đồng bộ theo dãy tiêu
chuẩn. Dãy động cơ không đồng bộ công suất từ 0,55-90 KW ký hiệu là K theo
tiêu chuẩn Việt Nam 1987-1994. Theo tiêu chuẩn này, các động cơ điện không
đồng bộ trong dãy điều chế tạo theo kiểu IP44.
Ngoài tiêu chuẩn trên còn có tiêu chuẩn TCVN 315-85, quy định dãy
công suất động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc từ 110 kW-1000 kW, gồm
có công suất sau: 110,160, 200, 250, 320, 400, 500, 630, 800 và 1000 kW.
Ký hiệu của một động cơ điện không đồng bộ rôto lồng sóc được ghi theo
ký hiệu về tên gọi của dãy động cơ điện, ký hiệu về chiều cao tâm trục quay, ký
hiệu về kích thước lắp đặt dọ trục và ký hiệu về số trục.
1.5.2. Nguyên lý làm việc của động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ ba pha có hai phần chính: stato (phần tĩnh) và
rôto (phần quay). Stato gồm có lõi thép trên đó có chứa dây quấn ba pha.
Khi đấu dây quấn ba pha vào lưới điện ba pha, trong dây quấn sẽ có các
dòng điện chạy, hệ thống dòng điện này tao ra từ trường quay, quay với tốc độ:
p
f
n
1
1
*60
=

tác dụng lên thanh dẫn có chiều xác định theo quy tắc bàn tay trái.
Tập hợp các lực tác dụng lên thanh dẫn theo phương tiếp tuyến với bề măt
rôto tạo ra mômen quay rôto. Như vậy, ta thấy điện năng lấy từ lưới điện đã
được biến thành cơ năng trên trục động cơ. Nói cách khác, động cơ không đồng
bộ là một thiết bị điện từ, có khả năng biến điện năng lấy từ lưới điện thành cơ
năng đưa ra trên trục của nó. Chiều quay của rôto là chiều quay của từ trường, vì
vậy phụ thuộc vào thứ tự pha của điện áp lưới đăt trên dây quấn stato. Tốc độ
của rôto n
2
là tốc độ làm việc và luôn luôn nhỏ hơn tốc độ từ trường và chỉ trong
trường hợp đó mới xảy ra cảm ứng sức điện động trong dây quấn rôto. Hiệu số
tốc độ quay của từ trường và rôto được đặc trưng bằng một đại lượng gọi là hệ
số trượt s:
9
9
1
21
n
nn
s
−
=
Khi s=0 nghĩa là n
1
=n
2
, tốc độ rôto bằng tốc độ từ trường, chế độ này gọi
là chế độ không tải lý tưởng (không có bất cứ sức cản nào lên trục). Ở chế độ
không tải thực, s≈0 vì có một ít sức cản gió, ma sát do ổ bi …
Khi hệ số trượt bằng s=1, lúc đó rôto đứng yên (n

−
=
Động cơ không đồng bộ có thể làm việc ở chế độ máy phát điện nếu ta
dùng một động cơ khác quay nó với tốc độ cao hơn tốc độ đồng bộ, trong khi
các đầu ra của nó được nối với lưới địện. Nó cũng có thể làm việc độc lập nếu
trên đầu ra của nó được kích bằng các tụ điện.
10
10
Động cơ không đồng bộ có thể cấu tạo thành động cơ một pha. Động cơ
một pha không thể tự mở máy được, vì vậy để khởi động động cơ một pha cần
có các phần tử khởi động như tụ điện, điện trở …
Khi nam châm điện quay ( tốc độ n1 vòng/ phút ) làm đường sức từ quay cắt
qua các cạnh của khung dây cảm ứng gây nên sức điện động E trên khung dây.
Sức điện động E sinh ra dòng điện I chạy trong khung dây. Vì dòng điện I nằm
trong từ trường nên khi từ trường quay làm tác động lên khung dây một lực điện
từ F. Lực điện từ này làm khung dây chuyển động với tốc độ n vòng/ phút.

1.5.3. Cấu tạo
a) Phần tĩnh (Stato)
Stato có cấu tạo gồm vỏ máy,lỏi sắt và dây quấn
• Vỏ máy
• Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn, không dùng để làm mạch
dẫn từ.
• Thường vỏ máy được làm bằng gang. Đối với máy có công suất tương đối
lớn ( 1000kW ) thường dùng thép tấm hàn lại làm thành vỏ máy. Tuỳ theo
cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau.
• Lõi sắt
Lõi sắt là phần dẫn từ. Vì từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để
giảm tổn hao lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện ép lại. Khi
đường kính ngoài lõi sắt nhỏ hơn 90 mm thì dùng cả tấm tròn ép lại. Khi đường

hạ nên động cơ không đồng bộ là loại máy được dùng rộng rãi Trong đời sống
hàng ngày,động cơ không đong bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng với
nhiều ứng dụng trong cộng nghiệp, nông nghiệp và trong đời
sống hàng ngày.
• Ứng dụng của động cơ không đồng bộ
Ngày nay, các hệ thống truyền động điện được sử dụng rất rộng rãi trong
các thiết bị hoặc dây chuyền sản xuất công nghiệp, trong giao thông vận tải,
trong các thiết bị điện dân dụng, . .
12
12
. Ước tính có khoảng 50% điện năng sản xuất ra được tiêu thụ bởi các hệ
thống truyền động điện.
Hệ truyền động điện có thể hoạt động với tốc độ không đổi hoặc với tốc độ
thay đổi được. Hiện nay khoảng 75 . 80% các hệ truyền động là loại hoạt động
với tốc độ không đổi.
Với các hệ thống này, tốc độ của động cơ hầu như không cần điều khiển trừ
các quá trình khởi động và hãm. Phần còn lại, là các hệ thống có thể điều chỉnh
được tốc độ để phối hợp đặc tính động cơ và đặc tính tải theo yêu cầu. Với sự
phát triển mạnh mẽ của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn và kỹ thuật vi xử lý, các
hệ điều tốc sử dụng kỹ thuật điện tử ngày càng được sử dụng rộng rãi và là công
cụ không thể thiếu trong quá trình tự động hóa.
Động cơ không đồng bộ có nhiều ưu điểm như: kết cấu đơn giản, làm việc
chắc chắn, hiệu suất cao, giá thành hạ, có khả năng làm việc trong môi trường
độc hại hoặc nơi có khả năng cháy nổ cao. Vì những ưu điểm này nên động cơ
không đồng bộ được ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành kinh tế quốc dân với
công suất từ vài chục đến hàng nghìn kW. Trong công nghiệp, động cơ không
đồng bộ thường được dùng làm nguồn động lực cho các máy cán thép loại vừa
và nhỏ, cho các máy công cụ ở các nhà máy công nghiệp nhẹ . . . Trong nông
nghiệp, được dùng làm máy bơm hay máy gia công nông sản phẩm. Trong đời
sống hằng ngày, động cơ không đồng bộ ngày càng chiếm một vị trí quan trọng

loại hệ truyền động khác nhau. Những yêu cầu cải tiến cốt yếu là tăng độ tin cậy,
giảm khả năng tiêu thụ điện năng, giảm thiểu chi phí bảo dưỡng, tăng độ chính
xác và tăng khả năng điều khiển phức tạp. Vì vậy, những hệ truyền động với
động cơ điện mộtchiều đang dần thay thế bởi những hệ truyền động động cơ
xoay chiều sử dụng điều khiển vector. Bởi vì, lý do chính để sử dụng rộng rãi
động cơ điện một chiều trước kia là khả năng điều khiển độc lập từ thông và
moment lực đã nêu cũng như cấu trúc hệ truyền động khá đơn giản. Tuy nhiên,
chi phí mua và bảo trì động cơ cao, đặc biệt khi số lượng máy điện phải dùng
lớn. Trong khi đó, các ứng dụng thực tế của lý thuyết điều khiển vector đã được
thực hiện từ những năm 70 với các mạch điều khiển liên tục. Nhưng các mạch
liên tục không thể đáp ứng được sự đòi hỏi phải chuyển đổi tức thời của hệ quy
14
14
chiếu quay do điều này đòi hỏi một khối lượng tính toán trong một thời gian
ngắn.
Sự phát triển của những mạch vi xử lý đã làm thay đổi việc ứng dụng của
lý thuyết điều khiển vector. Khả năng tối ưu trong điều khiển quá độ của điều
khiển vector là nền móng cho sự phát triển rộng rãi của các hệ truyền động xoay
chiều (vì giá thành của động cơ xoay chiều rất rẻ hơn so với động cơ một chiều).
Ngoài những phát triển trong điều khiển vector, một sự phát triển đáng chú
ý khác chính là việc ứng dụng mạng neural (neural networks) và logic mờ (fuzzy
logic) vào điều khiển vector đang là những đề tài nghiên cứu mới trong nghiên
cứu hệ truyền động. Hai kỹ thuật điều khiển mới này sẽ tạo nên những cải tiến
vượt bực cho hệ truyền đồng của máy điện xoaychiều trong một tương lai gần.
15
15