Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 1
Mở đầu
1 Đặt vấn đề
Hiện nay điện năng đã và đang là nguồn năng lợng chính tạo đà cho sự
phát triển của mọi, ngành mọi lĩnh vực đời sống, kinh tế, quốc phòng của
mỗi quốc gia. ở mỗi thời kỳ khác nhau năng lợng điện thâm nhập vào quá
trình sản xuất, phục vụ các mục đích của con ngời cũng khác nhau. Nhng
một điều rõ ràng là xã hội càng phát triển, hiện đại thì nhu cầu về điện năng
càng lớn và nó càng đợc ứng dụng rộng rãi. Tuy nhiên năng lợng điện chỉ
mang tính u việt khi các thông số của nó nh dòng điện, điện áp, tần số ổn
định ở mức cho phép. Còn khi lới điện xảy ra sự cố nh mất một pha, ngắn
mạch, chế độ mất đối xứng về điện áp hoặc đảo thứ tự pha nếu không có các
biện pháp bảo vệ tin cậy thì sẽ gây tác hại rất xấu đến thiết bị điện và rất nguy
hiểm cho ngời sử dụng.
Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế ứng dụng các thiết bị bảo vệ là vấn đề
rất quan trọng. Các thiết bị điện càng tinh vi càng hiện đại thì càng cần thiết
phải bảo vệ. Yêu cầu của bảo vệ khi ấy phải rất tin cậy, chính xác và độ chắc
chắn cao.
Chế độ không đối xứng của lới điện ba pha gây qua tải, phát nóng và
tăng tổn thất trong máy phát, động cơ không đồng bộ, máy biến áp làm cho
thiết bị điện hoạt động không tin cậy hoặc bị hỏng.
Chế độ mất đối xứng rất nguy hiểm mà động cơ không đồng bộ thờng
gặp là mất pha hoặc thứ tự pha thay đổi. Khi đó động cơ bị quá tải, mômen
quay giảm, nhiệt độ tăng cao làm cháy hỏng cách điện. Thiệt hại do động cơ
bị hỏng hóc, làm gián đoạn quy trình công nghệ của nhà máy, xí nghiệp, gây
ra các hậu quả nghiêm trọng.
để bảo vệ động cơ điện và các thiết bị điện ba pha nói chung ngời ta sử
dụng các thiết bị bảo vệ nh: cầu chảy, áptômát, rơle nhng trong nhiều

tế nhỏ, xí nghiệp xay sát, chế biến nông sản, các trạm bơm công suất nhỏ thì
việc sử dụng các thiết bị bảo vệ đắt tiền cho động cơ là một bài toán nan giải.
Do còn hạn chế về mặt trình độ và thời gian nghiên cứu, kinh nghiệm
con nhiều non kém nên đề tài này chắc không thiếu những sai sót, cha đợc
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 3
hoàn thiện. Rất mong đợc sự góp ý, giúp đỡ của các thầy cô giáo, các cán bộ
khoa học kỹ thuật và các bạn đồng nghiệp quan tâm đến đề tài này.
2 Mục đích đề tài
- Tìm hiểu về các linh kiện bán dẫn và các phần tử logic.
- Nghiên cứu về động cơ ba pha và sự mất cân bằng pha.
- ứng dụng các linh kiện bán dẫn và phần tử logic vào việc nghiên cứu,
thiết kế mạch bảo vệ động cơ.
3 nội dung đề tài
Đề tài ứng dụng điện tử công suất trong Nghiên cứu thiết kế mạch bảo
vệ động cơ dùng bán dẫn công suất là một đề tài rộng. Các phơng pháp
nghiên cứu ứng dụng đòi hỏi mất nhiều thời gian. Vì thời gian làm đồ án có
hạn nên đề tài đợc giới hạn nh sau.
Chơng1: Giới thiệu một số linh kiện bán dẫn và một số mạch logic cơ
bản
Chơng 2: Giới thiệu về mạch điện xoay chiều và động cơ ba pha
Chơng 3: ảnh hởng của nguồn điện đến sự làm việc của động cơ ba
pha
Chơng 4: Một số phơng pháp bảo vệ động cơ ba pha
4 Phơng pháp nghiên cứu
- Thiết kế, tính toán mạch điện trên lý thuyết.
- Tổ hợp các tín hiệu phát hiện mất pha và đảo pha trên chính các pha
của nguồn, từ hai pha liên tiếp nhau để đảm bảo đúng thứ tự các pha. Việc tổ

điôt và điện thế đặt vào 2 cực điôt.
Đặc tính V- A tĩnh của điôt có 2 nhánh.
Nhánh thuận: ứng với phân áp thuận (sơ đồ nối mạch ở góc I) thì dòng
điện tăng theo điện áp. Khi điện áp đặt vào điôt vợt một ngỡng U
n
cỡ 0,1ữ
0,5 V và cha lớn lắm thì đặc tính có dạng parabol (đoạn 1). Khi điện áp lớn
hơn thì đặc tính gần nh đờng thẳng (đoạn 2).
Điện trở thuận của điôt ở 1 điểm nào đó trên đặc tính thờng nhỏ và có
thể tính theo:

1
th
I
tg
RU


==

(1-1)
c)
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 5
Đó chính là giá trị nghịch đảo đạo hàm
dI
dU
của đặc tính của tại điểm

Hình 1.2: Đặc tính V-A của điôt
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 6
Khi phân cực thuận thì dòng điện qua điôt theo công thức:

.
1
D
V
KT
Ds
q
IIe

=



(1- 2)
Ta có: q= 1,6.10
-19
C
T: Nhiệt độ tuyệt đối (
0
K)

m
Sint Hình1.3: Mạch chỉnh lu một pha hai nửa chu kỳ
- Mạch chỉnh lu 3 pha một nửa chu kỳ
V
1
= V
m
Sint
V
2
= V
m
(Sint - 2/3)
V
3
= V
m
(Sint - 4/3)

Hình 1.4: Mạch chỉnh lu ba pha một nửa chu kỳ
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 7
- Chỉnh lu cầu
V2
V1

25
50
200
350
10
25
50 100ữ 1000
100ữ 1000
100ữ 1000
100ữ 1000
100ữ 1000
300ữ 1000
300ữ 1000
300ữ 1000 0,7
0,7
0,7
0,7
0,7
0,8
0,6
0,6
0,6
0,7
0,8
12 4
Hãng Thomson chế tạo
ESM- 61
BYX- 61
BYT 30
BYT 60
BYW 80
10
12
30
60
80
200ữ 800
80
ữ 300
200
ữ 1000
200
ữ 1000
50
ữ 200 1.1.2 Điôt ổn áp
Điôt ổn áp là một loại điôt bán dẫn có đặc tính ổn áp, đợc dùng sản

các điện tử lớp ngoài của nguyên tử. Phản ứng dây chuyền này xảy ra làm cho
số hạt dẫn tăng lên đột biến nên xảy ra hiện tợng đánh thủng.
+ Các tham số của điôt ổn áp
- Điện áp ổn áp là giá trị điện áp ổn áp trên hai cực của điôt ổn áp khi
nó làm việc trong mạch điện ổn áp. Giá trị này có thể thay đổi nhỏ, phụ thuộc
vào dòng điện công tác nhiệt độ.
- Dòng điện công tác là giá trị dòng điện nằm giữa đoạn đặc tuyến làm
việc của điôt zener đợc dùng để tham khảo.
- Hệ số nhiệt độ là hệ số biểu thị sự ảnh hởng của biến đổi nhiệt độ đối
với giá trị điện áp ổn áp.
- Điện trở động là tỷ số giữa số gia điện áp và số gia dòng điện tơng
ứng. Điện trở động thay đổi theo dòng địên công tác, dòng địên công tác càng
lớn thì điện trở động càng nhỏ.
- Công suất tiêu hao cho phép là tham số xác định nhiệt độ tăng cao
cho phép. Nếu biết điện áp ổn áp thì tính đợc dòng điện công tác cực đại cho
phép bằng tỷ số giữa công suất tiêu hao cho phép với giá trị điện áp ổn áp.
1.1.3 điôt phát quang (Đèn LED)
+ Linh kiện hiển thị bán dẫn
- Một số vật liệu bán dẫn đặc biệt nh hợp chất GaAsP, khi làm thành
lớp chuyển tiếp P- N, nếu có điện áp thuận đặt vào, thì có bức xạ quang, tức là
biến điện năng thành quang năng. Sử dụng các chuyển tiếp P- N bức xạ quang
có thể chế tạo các linh kiện nh điôt phát quang (đèn LED).
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 10
- Đặc điểm: Quang phổ phát xạ của hiển thị bán dẫn phù hợp với cảm
thụ thị giác, điện áp công tác thấp (1,5 5)V, thể tích nhỏ, tuổi thọ cao (hơn
1000 giờ làm việc), dòng định mức I
đm

B
P
E
C
N
P
B
N