Trờng Đại Học Bách khoa Hà Nội
Khoa Điện
Bộ môn kỹ thuật đo & tin học công nghiệp
=========*********===========
Đồ án tốt nghiệp
Cử nhân cao đẳng -ngành điện bộ môn đo lờng &tin học công
nghiệp
đề tài :
khảo sát biến tần ALTIVAR 31
Giáo viên hớng dẫn: Thầy Nguyễn Hoàng Nam
Sinh viên thực hiện :Trần Văn An
Hà Nội - 2006

Lời cảm ơn
E m xin chân thành bày tỏ lòng cảm ơn tới các thầy cô giáo trờng
đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung và thầy cô giáo bộ môn kỹ thuật đo &
tin học công nghiệp nói riêng đã nhiều công dìu dắt em .
Đặc biệt em biết ơn sâu sắc tới thầy Nguyễn Hoàng Nam là thầy trực tiếp h-
ớng dẫn em thực hiện đồ án này .
Thầy đã hớng dẫn mang tính quyết định giúp em có đợc sản phẩm mà
theo em nghĩ đó kà sự học hành của em suốt 3 năm học .
Qua đây em cũng xin chân thành cảm ơn những bạn bè , ngời thân gia
đình đã động viên khích lệ em để học tập tốt và hoàn thành đồ án này . Em
xin chân thành cảm ơn .
Sinh viên : Vơng bá viện
§å ¸n tèt nghiÖp Kh¶o s¸t biÕn tÇn Altivar31
Sinh viªn: TrÇn V¨n An
2
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
Lời nói đầu.
Đối với mỗi sinh viên, sau thời gian học tập và nghiên cứu trên nghế

ng c không đồng bộ .
Tuy nhiên ng c không ng b cng có mt s nhc im :
+ Mômen t l vi bình phng in áp , cho nên khi in áp li in
gim xung s l m cho mômen kh i ng và mômen ti hn gim xung
rất nhiu .
+ Khe h không khí nh l m cho tin cy gim .
+Khi in áp li tng d sinh tình trng nóng quá mc i vi stato
cũng khi in áp li gim d l m cho rôto nóng quá m c .
1.2 Cu to
ng c KB l m t loi máy in xoay chiu hai dây qun ,dây qun s
cp nhận in áp li vi tn s f
1
dây qun th cp c khép kín . Dây
qun th cp sinh ra dòng in nh hin tng cm ng iện t vi tn số
f
2
v nó l h m c a tc góc rôto .
ng c KB c chia l m hai lo i: ng c KB dây qun v ng
c KB rôto lng sóc .
ng c KB rôto dây qun l lo i ng c m rôto có dây qu n ging
nh dây qun stato , dây quấn 3 pha ca ro to thng u hình sao , ba u
cũng li c ni vi v nh tr t , u với mch ngo i b ng chi than .Nh
c cu n y m ta có th ni thêm in tr ph v o m ch rôto ci thiện
tính nng m máy v iu chnh tc ộ .
ng c KB rôto lng sóc có dây qun rôto khác hẳn với kết cu ca
dây quấn stato .Trong rãnh ca lõi st rôto ngi ta đt các thanh dẫn bng
ng hay nhôm v nối t t chúng hai u vòng ngn mch.
Sinh viên: Trần Văn An
4
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31

(rad/s) hay n
0
(vòng/phút) thì tc quay
ca phn cm

hay n luôn nh hn

<

0 ,
n < n
0
. sai lệch tng i
gia hai tc gi l trt s .
s = (
0
- )/
0
(

1-1 )

= (1-s) hay n = n
0
(1-s ) (1-2 )
vi = (2n)/60 ;
0
=(2n
0
)/60 =( 2f


1
,

à
,

2
: l các dòng in stato ,t hoá ,dòng rôto quy i v stato .
X
1
, X
à
, X
2

: l in kháng ti stato ,mch t hoá , in kháng rôto quy
i v stato .
R
1
, R
à
, R
2
: in tr ca cuộn dây stato , ca mch từ hoá ,của rôto ã
quy i v stato .

1.4.1 c tính c .
Phng trình quan h gia mômen quay v t c ca ng c KB


2
10
2
,
1
3

(N.M) (1-5)
v i
,
21
XXX
nm
+=
in tr ngn mch .
ta li có :tc ộ trt tới hạn c tính theo công thc:
Sinh viên: Trần Văn An
7
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
22
1
,
2
nm
th
XR
R
S
+
=

in cm ng ln :


mm
= (5ữ8)

dm
.
Dòng in n y có giá tr c bit ln các ng cơ công sut trung
bình v lớn ,gây ra nhi t đốt nóng ng c v gây xung l c có hi cho ng
c . Tuy dòng lớn nhng mômen mở máy thì nh :
M
mm
=(0.5ữ 1.5)M
dm

do vy cn phi có bin pháp m máy hn ch dòng in lúc m
máy m bo mt mômen m máy cn thit .
Đối vi các ng c công sut nh hoc công sut nh so vi công sut
ngun cp thì có th m máy trc tip .Nu không m máy trc tip thì có
th thc hin mt trong các phng pháp m máy trc tip sau ây:
A-M máy bng in tr i xng mch rôto (ch s dng cho
ng c KB rôto dây qun ).
B-M máy bng in tr i xng mch rôto.
C-M máy bng in tr hoc in không ni tip mch rôto.
D-M máy bng máy bin áp t ngu.
E-M máy nh i ni sao-tam giác, tam giác- sao.
Sinh viên: Trần Văn An
8
§å ¸n tèt nghiÖp Kh¶o s¸t biÕn tÇn Altivar31

3
nm
f
th
XRR
U
M

Du (+)ng vi ng c l m vi c ch ộng c.
thay i in áp cp cho phn cm phi dùng b bin i in áp xoay
chiu( Hình 4).
Sinh viên: Trần Văn An
10
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
Hinh 4 .S hiu chnh in áp ng c KB v đặc tính c khi iu chnh.
B bin i in áp (BĐĐA) có th l hai máy bi n áp t ngu, mt
máy bin áp nhiu u ra hay mt b bin i in áp bán dn dùng
thyristor. S hình 4 trình b y s ni dây v các c tính c khi thay
i in áp .
Nhn xét:
-Phng pháp n y ch cho thay i v phía gim áp (U<U
dm
) nên ch
thay i tc v phía gim.
-Khi in áp gim, mômen ti hn ca ng c gim mnh theo (1-7).
Trong khi tc không ti ( tc ng b ) gi nguyên nên khi iu
chnh v tc nh thì c tính gim cng v n nh kém hn.
-c tính c ca ng c KB thng có trt ti hn nh:
Nên phng pháp iu chnh tc bng bng cách thay i iện áp
t v o ph n cm thng kt hp vi vic tng in tr ph mch phn ng







==
p
f
n
p
f 60
;
2
00


thay i theo s ôi cc.
Do s ôi cc p ch có th l s nguyên ( p=1,2,3) nên i vi ng
c KB l m vi c li in xoay chiu tn s 50 Hz ch có th có nhng
tc ộ ng b sau:
( )
phv
p
n /600;750;1000;1500;3000
50.60
0
==
ng vi p=1,p=2,p=3,p=4.
Động c KB thng c ch to vi s ôi cc c nh p l do

1
)/p vậy ta sẽ có
( )
s
p
f
= 1
2
1


(1-8) và
( )
s
p
f
n = 1
60
1
(1-9)
vi :
l t c quay ca ng c.
f
1
l t n s ngun ỏp cp .
p l s ụi cc ca ng c
s l trt

0
l t c t trờng quay

Sinh viên: Trần Văn An
14
Điện tử
công suất
Công suất ra
Công
su
ất
và
o
Tín hiệu
điều
khiển
Điện tử
tín hiệu
Tín hiệu ra
Tín
hiệu
vào
Nguồn
Nuôi
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
my khó khn v công ngh bán dn công sut. B bin tn s tip tc c
trình b y k hn chng sau.
CHNG II
CC PHN T BN DN
I Khái quát chung.
Hin nay nh các b bin i ( ví dụ bin tn ) c s dng cùng các
phn t bán dn công suất , iu khin ng c KB.
Ta cũng cần phân biệt : Kỹ thuật điện tử tín hiệu và điện tử công suất .

+Loi không iu khin ví d nh it .
+Loi có iu khin (c chia l m hai lo i ) :
- iu khin không ho n to n nh thyristor , triac.
-iu khin ho n to n : GTO ,Transistor,IGBT, MOSFET .
1.2 Phn t không iu khin (it)
1.2.1. Khái niệm.
Sinh viên: Trần Văn An
16
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
it l ph n t bán dn cu to bi 1 lp tip giáp p-n. it có 2
cc , ant l c c ni vi lp bán dn kiu p, catt k l c c ni vi lp bán
dn kiu n. Dòng in ch chy qua lp bán dn theo chiu t A n K khi
in áp U
AK
dng . Khi U
AK
< 0 dòng qua it xp x bằng 0.
1.2.2. Cu to v kí hi u ca it .
Hình 7, a. cu to, b. kí hiu
1.2.3. c tính Vôn-Ampe ca it

Hình 8. c tính thc t
c tính gm 2 phn , phn tính thun nm trong góc phn t th
nht , tng ng U
AK
> 0 , c tính ngc nm góc phn t th 3 vi U
AK
<
0 .
Trên ng đc tính thun , nu U

:yªu cầu U
AK
≤ U
ngmax
C . Tần số
D . Thời gian phục hồi ,t
r
1.2.5.Nhận xÐt .
Víi cấu tróc v tÝnh chà ất như vậy , đi«t sử dụng trong nhiều mạch chỉnh
lưu kh«ng điều khiển động cơ KĐB sẽ được xÐt tiếp ở chương sau .
1.3 Phần tử b¸n dẫn cã điều khiển .
1.3.1.Phần tử điều khiển kh«ng ho n to n .à à
A . Thyristor.
A.1.Kh¸i niệm :
Thyristor l phà ần tử b¸n dẫn cấu tạo từ 4 lớp b¸n dẫn p-n-p-n tạo ra ba
tiếp gi¸p p-n J
1
, J
2
J
3
. nã cã ba cùc ,anot A , cat«t K , cực điều khiển G .
Hình 9 . a-cấu tao , b ký hiệu của thyristor.
A.2 ĐặctÝnh v«n -ampe của mét thyristor .
Sinh viªn: TrÇn V¨n An
18
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31

Hình 10. c tính vôn-ampe ca thyristor .
c tính vôn-ampe ca thyristor gm hai phn chính .(hình10)

A/
à
s
) .
A .4-thyristor ứng dng nhiu trong các mch ng lực , với chnh lu có
iu khin .
B-TRIAC .
B .1 Khái nim : l ph n t bán dn gm nm lp bán dn , to nên cu
trúc p-n-p-n nh thyristor theo c hai chiu gia các cc T
1
,

T
2
, do đó cú
th dn dòng theo c hai chiu gia T1 , T
2
. TRIAC coi nh tng ng
vi hai thyristor u song song ngc .
Sinh viên: Trần Văn An
19
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31

Hình 11 , a-cu trúc bán dn
b-ký hiu trên s c-s tng ng vi hai
thyristor song song ngc.
1.3.2-Phn t bán dn công sut iu khin ho n to n .
C-GTO (gate turn-off thyristor )
L một lo i ca thyristor :khoá li c bng cc iu khin . Cu
trúc ca GTO phc tp hn so vi các thyristor thng nh ta đã xét . Cu

H×nh13.a-bãng thuận ,b-bãng ngược .
Sinh viªn: TrÇn V¨n An
21
Đồ án tốt nghiệp Khảo sát biến tần Altivar31
Chú ý :khi iu khin mở transistor dòng iu khin phi tho mãn:


C
bhB
C
B
I
KHayI
I
I .=
(1-15)
Với K
bh
=1,2ữ1,5 (hệ số bão hoà)
Tn hao công sut trên transistor bng tích gia dòng colector vi
in áp ri trên colector-emitor .Do ó trong chộ khoá ,tn hao công
sut trên s rt nh .
D2.Các thông s c bn ca transistor.
+ Dòng in colector cho phép ln nht

C,max
.

+ H s khuch i dòng in


Có th so sánh một cách tng i các phn tử bán dn công sut theo
kh nng óng ct v công sut (in áp và dòng điện ) v t n s óng ct
thy c phm vi ng dng ca các phn t khác nhau . Hình 16 miêu
tả s so sánh n y

Hình 16
Nhn xét :
Thyristor l nh ng phn t c ch to cho kh nng úng ct v công
sut ln nht . Nhng thyristor ln nht có th chu c n 4500v , dòng
ti a nên ti 4000A . Phm vi hot ng với tn s i vi thyristor l th p
nht vì vy, các thyristor c ng dng ch yu trong các s chnh
lu . V l i thyristor l ph n t iu khin không ho n to n , có th iu
m bng cc iu khin nhng lại không thể iu khiển khoá li c .
GTO l b c ci tin ỏng k về công ngh ch to thyristor. GTO có kh
nng óng ct thp hn v công sut so vi thyristor , nhng phm vi hot
ng vố tn s li cao hn . GTO c ng dng trong các s nghch
lu công sut trung bình .vic ng dng GTO ó dn n công sut các b
bin i (bin tn) c ch to ng y c ng l n .
Sinh viên: Trần Văn An
24
Thấp Trung bình Cao
Vừa và
nhỏ
Trungbình
Lớn
Công
Suất
Thyistor
GTO
IGBT,