Hình 1.2 : Sơ đồ dạng sóng tia 3 pha
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA
ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
  
A. TỔNG QUAN VỀ CHỈNH LƯU 3 PHA HÌNH TIA:
1.Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha :
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 1
Hình 1.1: Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha
R
E
L
T
3
T
2
T
1
A
B
C
a
b
c
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
 Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha:
Gồm 1 máy biến áp 3 pha có thứ cấp nối Y
o
, 3 pha Thyristor nối với tải như hình 1.1.
 Điều kiện khi cấp xung điều khiển chỉnh lưu:
+Thời điểm cấp xung điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung tính.

i
3
E
i
1
E
V
a
V
b
V
c
u
θ
1
θ
2
θ
3
θ
4
θ
θ
θ
θ
θ
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp
θ= sinu2v
2a

3
khoá
R
Ev
i
a
1
−
=
• Lúc
32
θ<θ<θ
→
acb
vvv >>
.
b
v
có giá trị lớn nhất nên T
2
mở cho dòng chạy qua T
1
; T
3
khoá
R
Ev
i
b
2

=
Dòng trung bình:
5 6
1 2 3
6
1
.
2 3
d
d
I
I I I I d
π
π
θ
π
= = = =
∫
b). Xét khi góc mở α ≠ 0 :
Giả thiết tải : R, L,E
u
, chuyển mạch tức thời.
Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp:
θ
sin
1 m
Uu
=
)
3

1
mở, khi đó:





<−=
<−=
=
0
0
0
133
122
1
uuu
uuu
u
v
v
v
T
1
mở, T
2
, T
3
đóng, lúc này:
+Điện áp chỉnh lưu bằng điện áp u

– u
2
= 0 và
bắt đầu âm nên T
1
đóng, kết thúc nhịp V
1
, bắt đầu nhịp V
2
.
*Nhịp V
2
: từ
2 3
θ θ
→
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 3
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
Lúc này :





−=
−=
=
233
211
2

bằng 0: i
1
= i
3
= 0
Trong nhịp V
2
: u
V3
từ âm chuyển lên 0, khi u
V3
= 0 thì T
3
mở, lúc này u
V2
= u
2
– u
3
= 0 và
bắt đầu âm nên T
2
đóng, kết thúc nhịp V
2
, bắt đầu nhịp V
3
.
*Nhịp V
3
: từ

3
: u
d
= u
3
+Dòng điện chỉnh lưu bằng dòng điện dòng điện qua van 3: i
d
= I
d
= i
3
+Dòng điện qua T
1
, T
2
bằng 0: i
1
= i
2
= 0
Trong nhịp V
3
: u
V1
từ âm chuyển lên 0, khi u
V1
= 0 thì T
1
mở, lúc này u
V3

2
2 2
6
3 62
2. .sin . .cos 1,17U cos .
3 2
d
U
U U d
π
α
π
α
θ θ α α
π π
+
+
= = =
∫
Trong đó : α : Góc mở Thyristor.
Trùng dẫn:
θ
sin 2
2
Ue
a
=
)
3
2

và T
2
đều cho dòng chảy qua làm ngắn mạch 2 nguồn e
a
và e
b
. Nếu chuyển gốc
toạ độ từ
θ
sang
2
θ
ta có:
)
6
5
sin( 2
2
α
π
θ
++= Ue
a
)
6
sin( 2
2
α
π
θ

c
c
X
U
i
Nguyên tắc điều khiển các Thyristor : Khi anod của Thyristor nào dương hơn Thyristor
đó mới được kích mở. Thời điểm của 2 pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các
Thyristor. Các Thyristor chỉ được mở với góc mở nhỏ nhất .
Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có 1 Thyristor dẫn ,như vậy dòng điện qua tải liên tục, mỗi
t dẫn trong 1/3 chu kì.còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời gian dẫn của các Thyristor nhỏ
hơn .Tuy nhiên, trong cả 2 TH dòng điện trung bình của các Thyristor đều bằng 1/3 I
d
.trong
khoảng thời gian Thyristor dẫn dòng điện của Thyristor bằng dòng điện tải. Dòng điện
Thyristor khoá = 0. Điện áp Thyristor phải chịu bằng điện dây giữa pha có Thyristor khoá với
pha có Thyristor đang dẫn.
Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc vào góc mở
Thyristor .
+Nếu α ≤ 30 → U
d
, I
d
liên tục.
+Nếu α > 30 → U
d
, I
d
gián đoạn
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 5
t

0
Hình 1.3: Giản đồ đường cong khi
α
= 30
o
tải thuần trở
α
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
 Nhận xét : So với chỉnh lưu 1 pha:
+Chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện một chiều tốt hơn.
+Biên độ điện áp đập mạch tốt hơn.
+Thành phần sóng hài bậc cao bé hơn .
+Việc điều khiển các van bán dẫn cũng tương đối đơn giản hơn.
Dòng điện mỗi cuộn thứ cấp là dòng điện 1 chiều ,do biến áp 3 pha 3 trụ mà từ thông lõi
thép biến áp là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất biến áp phải lớn. Khi
chế tạo biến áp động lực, các cuộn dây thứ cấp phải đấu sao(Y) ,có dây trung tính phải lớn
hơn dây pha vì dây trung tính chịu dòng tải.
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 6
U
d
t
t
t
t
t
I
d
I
1
I

được phân cực thuận còn miền J
2
phân cực ngược, gần như
toàn bộ điện áp được đặt lên mặt ghép J
2
, điện trường nội tại E
1
của J
2
có chiều từ N
1
hướng
tới P
2
. Điện trường ngoài tác động cùng chiều với E
1
, vùng chuyển tiếp là vùng cách điện
càng được mở rộng ra, không có dòng điện chạy qua tiristor mặc dù nó được đặt dưới 1 điện
áp dương.
+Mở Thyristor : Nếu cho một xung điện áp dương U
g
tác động vào cực G (dương so
với K ) thì các electron từ N
2
chạy sang P
2
. Đến đây một số ít trong chúng chảy về nguồn U
g
và hình thành dòng điều khiển I
g

thì
Thyristor mở.
+Khoá Thyristor :
Một khi Thyristor đã mở thì tín hiệu thì tín hiệu I
g
không còn tác dụng nữa. Để khoá
Thyristor có 2 cách :
. Giảm dòng điện làm việc I xuống giá trị dòng duy trì I
dt
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 7
- Một trong những biện pháp đơn giản nhất để mở
Thyristor được trình bày trên hình vẽ.
. Khi đóng mở K, nếu I
g
> I
gst
thì T mở ( I
g
≈ (1,1
÷1,2 ). I
gst
)
gst
I
E
G
)2,11,1( −
=

I

J
3
E
i
J
1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Hình 1-5
A K
G
C
C
R
t2
R
t1
+E
T
R
+E
T
2

- Lúc đầu quá trình từ t
0
→ t
1
, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J
1
, J
3
trở nên cách điện.
Còn một ít điện tử được giủ lại giữa hai mặt ghép, hiện tượng khuếch tán sẽ làm chúng ít dần
đi cho đến hết và J
2
khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển.
- Thời gian khoá t
off
được tính từ khi bắt đầu xuất hiên dong điện ngược bằng 0 (t
2
) đây
là thời gian mà sau đó nếu đặt điện áp thuận lên Thyristor thì Thyristor vẫn không mở, t
off
kéo dài khoảng vài chục αs. Trong bất kỳ trường hợp nào cũng không được đặt tiristor dưới
điện áp thuận khi Thyristor chưa bị khoá nếu không sẽ có nguy cơ gây ngắn mạch nguồn.
Trên sơ đồ hình (b), việc khoá Thyristor bằng điện áp ngược được thực hiện bằng cách đong
khoá K. còn sơ đồ (c) cho phép khóa Thyristor một cách tự động. Trong mạch hình (c) khi
mở Thyristor này thì tiristor kia sẽ khoá lại. Giả thuyết cho một xung điện áp dương đặt vào
G
1
→T
1
mở dẫn đến xuất hiện 2 dòng điện : Dòng thứ nhất chảy theo mạch : +E - R

- -E.
Còn dòng thứ hai chảy theo mạch : +E - R
2
- T
2
- -E.
- Tụ C được nạp ngược lại cho đến giá trị E, chuẩn bị khoá T
2
khi ta cho xung mở T
1
c) Điện dung của tụ điện chuyển mạch :
- Trong sơ đồ hình (b), (c) một câu hỏi được đặt ra là : Tụ điện C phải có giá trị bằng
bao nhiêu thì có thể khoá được Thyristor ?
→ Như đã nói ở trên khi T
1
mở cho dòng chảy qua thì C được nạp điện đến giá trị E. bản
cực “+” ở phía điểm B. tại thời điểm cho xung mở T
2
(cả 2 Thyristor điều mở), ta có phương
trình mạch điện.
c
URiE +=
1
.
với
dt
du
Ci
c
=

app
EQ
pU
c
+
=
.
với
CR
a
.
1
1
=
Từ đó ta có :
( )
( )
1
.21
T
at
c
UeEtU
=−=
−
.
Thời gian t
off
là khoảng thời gian kể từ
khi mở T

=
t
off
:µ ; I : Ampe ; E : Volt ; C : µF
d) Đặt tính Volt - Ampe của Thyristor :
Đoạn 1 : Ứng với trạng thái khoá của Thyristor, chỉ có dòng điện rò chảy qua Thyristor
khi tăng U lên đến U
ch
(điện áp chuyển trạng thái ), bắt đầu quá trình tăng nhanh chống của
dòng điện. Thyristor chuyển sang trạng thái mở.
Đoạn 2 : Ứng với giai đoạn phân cực thuận của J
2
. Trong giai đoạn này mỗi lượng tăng
nhỏ của dòng điện ứng với mọt lượng giảm lớn của điện áp đặt lên Thyristor, đoạn này gọi
là đoạn điện trở âm.
Đoạn 3 : Ứng với trạng thái mở của Thyristor. Khi này cả 3 mặt ghép đã trở thàng đẫn
điện. Dòng chảy qua Thyristor chỉ còn bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rãi trên
Thyristor rất lớn khoảng 1V. Thyristor được giử ở trạng thái mở chừng nào I còn lớn hơn
dòng duy trì I
H
.
Đoạn 4 : Ứng với trạng thái Thyristor bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng điện rất lớn,
khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đên U
ng
thì dòng điện ngược tăng lên nhanh chống, mặt
ghép bị chọc thủng, Thyristor bị hỏng. Bằng cách cho I
g
lớn hơn 0 sẽ nhận được đặt tính
Volt - Ampe với các U
ch

Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơ, công suất đầu vào là công suất điện còn
công suất đầu ra là công suất cơ.
Cả hai chế độ làm việc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và
có dòng điện chạy qua.
SĐĐ phần ứng động cơ điện một chiều tính theo công thức:
E
ư
= kE
Φ
n = kM
ω
Φ
Mômen điện từ tính theo công thức
M = kM
Φ
I
ư
Phương trình cân bằng điện áp của động cơ :
U = E
ư
+ R
ư *
I
ư
II. CẤU TẠO CỦA MÁY ĐIỆN MỘT CHIỀU :
1.Phần tĩnh hay stato :
 Đây là một phần đứng yên của máy .
Phần tĩnh gồm các bộ phận tĩnh sau:
a).Cực từ chính :
Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng

kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn do dòng
điện xoáy gây nên .Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào.
b).Dây quấn phần ứng :
Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua .Dây quấn
phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện . Trong máy điện nhỏ (công suất dưới
vài kW ) thường dùng dây có tiết diện tròn . Trong máy điện vừa và lớn , thường dùng dây tiết
diện hình chữ nhật . Dây quấn được cách điện cẩn thận với rảnh của lõi thép .
c. Cổ góp :
Cổ góp (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều ) dùng để đổi chiều dòng điện xoay
chiều thành dòng điện một chiều .
d).Các bộ phận khác :
-Cánh quạt : Dùng để quạt gió làm nguội máy .
-Trục máy : Trên đó đặt lõi sắt phần ứng , cổ góp cánh quạt và ổ bi .
Trục máy thường làm bằng thép cacbon tốt .
3.Các trị số định mức:
Chế độ làm việc định mức của máy điện một chiều là chế độ làm việc trong những điều
kiện mà xưởng chế tạo đã quy định.Chế độ đó đươc đặc trưng bằng những đại lượng ghi trên
nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức . Trên nhãn máy thường ghi những đại lượng
sau :
Công suất định mức: P
đm
(KW hay W);
Điện áp định mức: U
đm
(V);
Dòng điện định mức: I
đm
(A);
Tốc độ định mức: n
đm

+R
f
)I
ư
( 1-1)
Trong đó:U
ư
- điện áp phần ứng, (V)
E
ư
- sức điện động phần ứng,(V)
R
ư
- điện trở của mạch phần ứng, (Ω)
R
f
- điện trở phụ trong của mạch phần ứng, (Ω)
Với: R
ư
= r
ư
+ r
cf
+ r
b
+ r
ct
Trong đó: r
ư
- điện trở cuộn dây phần ứng.

ư
=
φωφω
π
k
a
pN
=
2
(1-2)
Trong đó: p - số đôi cực từ chính.
N - số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.
A - số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng.
φ - từ thông kích từ dưới một cực từ.
ω - tốc độ góc,rad/s.
k =
a
pN
π
2
- hệ số cấu tạo của động cơ.
Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/phút) thì:
E
ư
= K
e
.φn (1-3)
Với: ω =
2
60 9,55

K K
+
−
Φ Φ



(1-4)
Biểu thức (1-4) là phương trình đặc tính cơ điện của đông cơ.
Mặt khác, mômen điện từ M
đt
của động cơ được xác định bởi:
M
đt
= Kφ I
ư
(1-5)
Suy ra: I
ư
=
ΦK
M
dt
.
Thay giá trị I
ư
vào (2-4) ta được:
 =
dt
f

Φ


(1-7)
Đây là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông φ = const, thì cá phương trình đặc
tính cơ điện (1- 4) và phương tình đặc tính cơ (1-7) là tuyến tính. Đồ thị của chúng được biểu
điển trên hình (1-2) là những đường thẳng.
Theo các đồ thị trên, khi I
ư
= 0 hoặc M = 0 ta có:
 =
o
U
ω
=
ΦK

(1-8)
ω
0
: gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ.
Còn khi ω = 0 ta có: I
ư
=
nm
f
I
RR
U


(1-10)
 =
ωω
∆−=
Φ
−
Φ
o
K
RM
U
2
)(
K

 =
ΦK

U

M
K
R
I
K
R
2
)( Φ
=

dm
=
Φ *

Độ cứng đặc tính cơ:
var
)(
2
=
+
Φ
−=
∆
∆
=
f
RR
KM

ω
β
Khi R
f
càng lớn β càng nhở nghĩa là
đặc tính cơ càng dốc.
Ưng với R
f
=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên:

R

ω
đm
ω
đm
I
đm
I
nm
I I
ω ω
M
đm
M
nm
Hình 1-6
ω
0
TN(R
n
)
Hình 1-7
R
f1
R
f2
R
f3
R
f4
M

=
Φ
−=

2
)(
β
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ
song song như trên (Hình 2-4).
Ta thấy rằng khi thay đổi điện áp (giảm áp) thì mômen ngắn mạch, dòng điện ngắn
mạch của động cơ giảm và tốc độ động cơ củng giảm ứng với một phụ tải nhất định. Do đó
phương pháp này củng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi
khởi động.
c).Ảnh hưởng của từ thông :
Giả thiết điện áp phần ứng U
ư
= U
đm
= const. Điện trở phần ứng R
ư
= const. Muốn thay
đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ I
kt
động cơ. Trong trường hợp này:
Tốc độ không tải : 
ox
=
var=
Φ
x

Mômen ngắn mạch: M
nm
=Kφ
x
I
nm
=Var
Các đặc tính cơ điện và đặc tính của động cơ khi giảm từ thông được biểu diễn ở hình
(1-9)a. Với dạng mômen phụ tải M
c
thích hợp với chế độ làm việc của động cơ khi giảm từ
thông tốc độ động cơ tăng lên, như ở hình (1-9)b.
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 14
ω
b. Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập khi giảm tư thông
Hình 1-9
a. Đặc tính cơ điện của động cơ điên một
chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông
ω
02
ω
01
ω
0
0
φ
2
φ
1

đm
U
1
U
2
U
3
U
4
M
c
Hình 1-8
M(I)
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
IV. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH
TỪ ĐỘC LẬP :
1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ:
Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp trên
mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi. Để tránh những biến động lớn về
gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay
đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập.
Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy
phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trên dùng để
biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động
của nó cho phù hợp theo yêu cầu.
Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n
o
= U
đm

nhỏ. Đối với các máy điện công suất lớn thì dùng các bộ biến đổi đặc biệt như: máy phát,
khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, bộ biến đổi van…
Thực chất của phương pháp này là giảm từ thông. Nếu tăng từ thông thì dòng điện kích từ
I
KT
sẽ tăng dần đến khi hư cuộn dây kích từ. Do đó, để điều chỉnh tốc độ chỉ có thể giảm dòng
kích từ tức là giảm nhỏ từ thông so với định mức. Ta thấy lúc này tốc độ tăng lên khi từ thông
giảm: n = U/K
E
Φ.
Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép. Khi điều chỉnh tốc độ tùy
thuộc vào điều kiện cơ khí, điều kiện cổ góp động cơ không thể đổi chiều dòng điện và chịu
được hồ quang điện. Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép.
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 15
• -
•
+ •
+ •
• -
C
KĐ

R
KĐ
I
ư
U
DM
Đ
U

đột ngột giảm xuống, còn tốc độ động cơ do
quán tính nên chưa kịp biến đổi. Dòng I
ư
giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ
giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n
2
với n
2
> n
1
.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n
cb
.
Khi giá trị R
f
càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm. Đồng thời dòng điện ngắn mạch I
n
và
moment ngắn mạch M
n
cũng giảm. Do đó, phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện
và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản. Và tuyệt đối không được dùng cho các động cơ của
máy cắt kim loại.
Hình 1-11: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên
mạch phần ứng.
* Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần trục,
thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép.
* Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn,
đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi càng

1
i
1
i
2
i
3
c
b
a
i
d
LK
Hình 2-1: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
CHƯƠNG II :TÍNH CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC :
  
A. SƠ ĐỒ MẠCH ĐỘNG LỰC:

B. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :
-Bộ biến đổi Thyristor có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều của lưới thành dòng điện
một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ. Nó có thể điều khiển suất điện động bộ biến đổi
nên có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ.
-Trong bộ biến đổi Thyristor : máy Biến áp lực có nhiệm vụ biến đổi điện áp lưới cho phù
hợp với điện áp cung cấp cho động cơ , tạo điểm trung tính , tạo pha cho chỉnh lưu nhiều
pha,hạn chế biên độ dòng ngắn mạch,giảm d
i
/d
t
< d


Với U
2
=
d
u
U
k
=
17,1
220
=188,03 (V)
Trong đó: U
d
: Điện áp tải của van
U
2
: Điện áp nguồn xoay chiều của van
k
u
: Hệ số điện áp tải (Tra bảng 1.1: k
u
= 1,17)
k
nv
: Hệ số điện áp ngược (Tra bảng 1.1:k
nv
=
6
)

= k
hd
. I
d
=0,58 × 59,5 = 34,51 (A)
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 17
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
Trong đó: k
hd
: Hệ số xác định dòng điện hiệu dụng.(k
hd
=0,58)
I
hd
: Dòng điện hiệu dụng của van.
I
d
: Dòng điện tải.
Với các thông số làm việc ở trên, chọn điều kiện làm việc của van là: có cánh tản nhiệt với
đủ diện tích bề mặt, cho phép van làm việc tới 40% I
dm v
.
I
dm v
= k
i
. I
lv
= 1,4×34,51 = 48,314 (A)
Trong đó: K

-Tốc độ biến thiên điện áp
dt
du
= 1000 V/s
-Thời gian chuyển mạch : t
cm
= 180 µs
-Nhiệt độ làm việc cho phép : T
max
=125
o
C
IV . TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU:
Ta chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ, có sơ đồ đấu dây ∆∕Y, làm mát tự nhiên bằng không khí.
 THÔNG SỐ CƠ BẢN :
1/Điện áp các cuộn dây:
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 không tải:
U
do
.cos α
min
= U
d
+ 2∆U
v

=
min
2. Uv
cos
d dn ba
U U U
α
+ ∆ +∆ + ∆
=
220 2 1,8 0 11
cos10
o
+ × + +
=238,22 (V)
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: U
2f
=
do
u
U
K
=
238,22
1,17
= 203,6(V)
2/Dòng điện các cuộn dây:
Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:
I
2
=

Fe
:
Q
Fe
= k
Q

.
ba
S
m f

Trong đó: S
ba
: Công suất biến áp.
k
Q
: Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy k
Q
= 6 (biến áp khô)
m : Số pha máy biến áp (m=3)
f : tần số nguồn điện xoay chiều.(f = 50hz)
Công suất biến áp nguồn cấp được tính :
S
ba
= k
S
. P
dmax
= k

Chuẩn hoá đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 9 (cm)
5/Chọn loại thép:
Ta chọn loại thép ∃330, các lá thép có độ dày 0,5 (mm).
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B = 1 Tesla
6/Chọn tỷ số : m =
Fe
d
h
= 2,3 (m = 2 – 2,5)
⇒
h = 2,3×d
Fe
= 2,3×9 = 20,7 (cm)
Suy ra : chọn chiều cao trụ là 21 (cm)
 TÍNH TOÁN DÂY QUẤN :
7/Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp:
W
1
=
1
4,44. . .
Fe
U
f B Q
=
4
380
4,44 50 1 67,64.10
−
× × ×

⇒
Chọn J
1
= J
2
= 2,75 (A/mm
2
)
10/Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp:
S
1
=
1
1
J
I
=
26,03
2,75
= 9,46 (mm
2
)
Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S
1
= 9,51(mm
2
)
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B
Kích thước dây có kể cách điện: S
1 cd

75,2
58,48
= 17,66 (mm
2
)
Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn: S
2
= 17,70 (mm
2
)
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B
Kích thước dây có kể cách điện: S
2 cd
= a
2
. b
2
= 1,95 .9,30(mm)
13/Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp:
J
2
=
2
2
S
I
=
34,51
17,7
= 2,74 (A/mm

c
= 0,95
15/ Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp:
n
1l
=
1l
1
W
W
=
253
45
= 5,62 (lớp)
16/Chọn số lớp n
1l
=6 lớp
Như vậy 253 vòng chia thành 6 lớp,5 lớp đầu mỗi lớp có 42 vòng, lớp thứ 6 có 43 vòng
17/ Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
h
1
=
l1 1
c
W b
k
×
=
45 0,38
0,95

B
d1
= (a
1
+ cd
11
)×n
1l
= (0,263 + 0,1)×6= 1,638 (cm)
24/ Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp:
D
n1
= D
t1
+ 2×B
d1
= 11 + 2 . 1,638 = 14,27 (cm)
25/ Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp :
D
tb1
=
2
11 nt
DD
+
=
11 14,27
2
+
= 12,64 (cm)

b
h
×k
c
=
18
0,93
× 0,95 ≈ 18 (vòng)
30/ Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp:
n
12
=
l2
2
W
W
=
136
18
= 7,5 (lớp)
31/ Chọn số lớp dây quấn thứ cấp:
Như vậy 136 vòng chia thành 8 lớp :mỗi lớp có 17 vòng.
32/ Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp:
h
2 =
c
2l2
k
bW
=

t2
+ 2 . B
d2
= 16,27 + 2 .1,64 = 19,55 (cm)
37/ Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp:
D
tb2
=
2
22 nt
DD
+
=
16,27 19,55
2
+
= 17,91 (cm)
38/ Chiều dài dây quấn thứ cấp:
l
2
=
π
. W
2
. D
tb2
=
π
. 135 . 17,91 = 7652,169 (cm) = 76,52 (m)
39/ Đường kính trung bình các cuộn dây:

2
W
1
W
1
W
2
h
g
Bd
2
cd
12
cd
t
Cd
n
Hình 2-2 :Bố trí cuộn dây biến áp
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
 TÍNH KÍCH THƯỚC MẠCH TỪ :
41/ Đường kính trụ d = 9 (cm), tra theo bảng 4 – Tài liệu 2, chọn số bậc là 6 bậc.
42/ Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:
Q
bt
= 2 . (1,6×8,5 + 1,1×7,5 + 0,7×6,5 + 0,6×5,5 + 0,4×4,5 + 0,7×2) = 65,8 (cm
2
)
43/ Tiết diện hiệu quả của trụ:
Q
T

Bậc 4: n
4
=
5,0
6
. 2 = 24 (lá)
Bậc 5: n
5
=
5,0
4
. 2 = 16 (lá)
Bậc 6: n
6
=
5,0
7
. 2 = 28 (lá)
Ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau:
-Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ: b = d
t
= 10,2 (cm)
-Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ: a = 8,5 (cm)
Tiết diện gông: Q
bg
= a .b = 8,5 . 10,2 = 86,7 (cm
2
)
46/ Tiết diện hiệu quả của gông:
Q

d1
B
d2
a
12
Hình 2-3 :Sơ đồ chỉnh lưu một nửa chu kì
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
48/ Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ:
B
T
=
T1
1
.QW 44,4 f
U
=
4
380
4,44 50 253 62,51.10
−
× × ×
= 1,082 (T)
49/ Mật độ từ cảm trong gông:
B
g
= B
T
.
g
T

. h = 3 × 62,51× 21 = 3938,13 (cm
3
)
55/ Thể tích của gông:
V
g
= 2 .Q
g
. L = 2×82,365×52,12 = 8585,73 (cm
3
)
56/ Khối lượng trụ:
M
T
= V
T
. m
Fe
= 3,938×7,85 = 31 (kg)
57/ Khối lượng gông:
M
g
= V
g
. m
Fe
= 8,586×7,85 = 67,4 (kg)
58/ Khối lượng sắt:
M
Fe

= 6,9×8,9 = 61,67 (kg)
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 23
H h
L/2
a
a/2
b
c
Hình 2-4 :Sơ đồ kết cấu lõi thép biến áp
L
Hình 2-5 :Sơ đồ kết cấu máy biến áp
1
2
52,12
26,06
12,56
21
18
8,5
11
9
Đồ án môn học: Điện tử công suất  GVHD: LÊ TIẾN DŨNG
 TÍNH CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP
61/ Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75
0
C:
R
1
=
1

63/ Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
R
BA
= R
2
+ R
1
(
1
2
W
W
)
2

= 0,092 + 0,225.
2
136
253
 
 ÷
 
= 0,16 (
Ω
)
64/ Sụt áp trên điện trở máy biến áp:
∆U
r
= R
BA

2
.
8,315
18
 
 ÷
 
. [0,001 +
( )
2
1,638 1,64 .10
3
−
+
]. 314 . 10
-7

= 0,253 (
Ω
)
66/ Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
L
BA
=
ω
BA
X
=
0,253
314

)
68/ Sụt áp trên máy biến áp:
∆U
BA
=
22
xr
UU
∆+∆
=
2 2
9,52 14,37
+
= 17,24 (V)
69/ Điện áp trên động cơ khi có góc mở : α
min
= 10
0
U = U
do
. cosα
min
- 2 . ∆U
v
– ∆U
BA
= 238,22 . cos10
0
– 2×1,8 – 17,24 = 213,76 (V)
70/ Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp:

P
n
∆
. 100% =
1132,8
19064,15
. 100% = 5,94%
72/ Tổn hao không tải có kể đến 15% tổn hao phụ:
P
o
= 1,3 . n
f
. (M
T
. B
T
2
+ M
g
.B
g
2
)
= 1,3 . 1,15 . (31 . 1,082
2
+ 67,4 . 0,82
2
) = 122,01(W)
∆P
o

U
IX
BA
. 100% =
0,253 48,58
203,6
×
. 100% = 6,04%
75/ Điện áp ngắn mạch phần trăm:
U
n
=
22
nxnr
UU
+
=
2 2
3,82 6,04
+
= 7,15(V)
76/ Dòng điện ngắn mạch xác lập:
I
2nm
=
BA
Z
U
2
=

pik
= 1400 (A)
Trong đó : I
pik
: Đỉnh xung max của Thyristor.
78/ Kiểm tra máy biến áp có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển
mạch:
Giả sử chuyển mạch từ T1 sang T3, ta có phương trình:
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN VĂN TÂM Lớp : 06D5 Trang 25