Nhận xét của giáo viên hướng dẫn

.
Ngày Tháng Năm 2013
Giáo Viên Hướng Dẫn
Nhận xét của giáo viên phản biện Ngày Tháng Năm 2013
Giáo viên phản biện
Khoá học : 2012 - 2014
Nhm sinh viên thực hiện: 1. Nguyễn Văn Thành
2. Dương Thị Trang
Ngành học : Kỹ Thuật Điện – Điện tử
Lớp : ÐK10LC.2
Tên đề tài: “Thiết kế và chế tạo bộ biến đổi điện áp AC – DC có dải điện áp từ
0V÷ 220V”.
Số liệu cho trước:
- Các tài liệu, giáo trình chuyên môn.
- Trang thiết bị, máy móc trong phòng thực hành, thí nghiệm.
Nội dung cần tiến hành:
1. Giới thiệu cấu tạo, nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều.
2.Giới thiệu về mạch chỉnh lưu và các linh kiện ĐTCS thông dụng.
3.Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều công suất 200W .
4.Lập kế hoạch và thực hiện các báo cáo theo đúng tiến độ.
5.Quyển thuyết minh và các bản vẽ. Folie mô tả đầy đủ nội dung của đề tài.
Giáo viên hướng dẫn
Lê Minh TâmTRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
***
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam

năng. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một
chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ điện
một chiều gồm những loại sau đây:
- Động cơ điện một chiều kích từ song song
- Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp
- Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
1.1.1 Cấu tạo động cơ điện một chiều
Động cơ điện một chiều gồm có 2 phần : Phần tĩnh (stator) và phần động (rôtor).
1.1 Hình ảnh cụ thể bên trong của động cơ điện một chiều
1.2.1. Phần tĩnh (stator)
Gồm các phần chính 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 ngoài lõi sắt cực từ. Lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện. Cực từ
được gắn chặt vào vỏ nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc
cách điện.
b. Cực từ phụ:
Cực từ phụ đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều
c. Gông từ:
Dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ đồng thời làm vỏ máy.
d. Các bộ phận khác
- Nắp máy
- Cơ cấu chổi than.
1.2.2. Phần quay (rotor)
Gồm các bộ phận sau:
a. Lõi sắt phần ứng:
Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ. thông thường dùng những lá thép kỹ thuật điện dày
0,5 mm phủ cách điện ở hai đầu rồi ép chặt lại. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để
sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào
b. Dây quấn phần ứng:

B
Hình 1:Sơ đồ nguyên lý làm việc của động cơ điện 1 chiều
Khi cho điện áp 1 chiều U đặt vào 2 chổi than A và B trong dây quấn phần ứng
có dòng điện I
ư
các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong từ trường sẽ chịu lực điện
từ F
đt
tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ được xác định theo quy tắc bàn tay
trái. Khi phần ứng quay được nửa vòng vị trí các thanh dẫn ab, cd đổi chỗ nhau do có
phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động cơ
có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay các thanh dẫn cắt từ trường sẽ cảm ứng
sức điện động E
ư
chiều của s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải.
Ở động cơ điện một chiều sức điện động E
ư
ngược chiều với dòng điện I
ư
nên E
ư
còn
gọi là sức phản điện động.
Phương trình cân bằng điện áp: U= E
ư
+R
ư
.I
ư
Trong đó: R

đm
, w
đm
).
Đặc tính cơ nhân tạo của động cơ là đặc tính khi ta thay đổi các thông số nguồn hay
nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động cơ.
Để đánh giá, so sánh các đặc tính cơ người ta đưa ra khái niệm độ cứng đặc tính cơ
β
được tính như sau
ω
β
∆
∆
=∆
M
β
lớn (đặc tính cơ cứng) tốc độ thay đổi ít khi M thay đổi
β
nhỏ (đặc tính cơ mềm) tốc độ giảm nhiều khi M tăng.
đặc tính cơ tuyệt đối cứng.
1.4.1.Sơ đồ nguyên lý:
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động cơ điện 1 chiều
Khi nguồn điện 1 chiều có công suất lớn và điện áp không đổi thì mạch kích từ thường
mắc song song với mạch phần ứng.
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần ứng và mạch
kích từ mắc vào 2 nguồn một chiều độc lập.
1.4.1.Phương trình đặc tính cơ:
Trường hợp R
f
= 0:

+
CKT
R
f
R
KT
U

+
-
E

a: số mạch nhánh song song của cuộn dây
K=
π
a
np
2
.
: hệ số cấu tạo của động cơ
ω
: tốc độ góc tính bằng rad/s
p: số đôi cực chính
N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng.
Thế (2) vào (1) ta có:
ω
=
u
uu
I

M
KK
R
K
U
e
u
e
u
.

Φ
−
φφ
là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều
kích từ độc lập.
Hoặc:
ω
=
M
K
R
K
U
uu
2
).(
.
φ
φ

−
ta nhận thấy muốn thay đổi tốc độ
ω
ta có thể thay đổi
φ
, R
f
, U.
• Trường hợp R
f
thay đổi (U
ư
= U
đm
= const; Ф= Ф
đm
= const):
Độ cứng đặc tính cơ:
ω
β
∆
∆
=
M
=
fu
dm
RR
K
+

R
K
2
)(
φ

const. Khi thay đổi điện áp ta thu được 1 họ các đường đặc tính song song. Phương
pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng khởi động.
• Ảnh hưởng của từ thông:
Muốn thay đổi
Φ
ta thay đổi dòng kích từ I
kt
khi đó tốc độ không tải
φ
ω
K
U
dm
=
tăng. Độ
cứng đặc tính cơ:
ω
β
∆
∆
=
M
=
u

hơn so với tốc độ cơ bản là tốc độ làm việc của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tự
nhiên.
b.Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh):
Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỉ số giữa tốc độ lớn nhất n
max
và tốc độ bé nhất n
min
mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức: D = n
max
/n
min
.
Trong đó:
- n
max
: Được giới hạn bởi độ bền cơ học.
- n
min
: Được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ, thông thường người ta chọn
n
min
làm đơn vị.
Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào yêu cầu của từng hệ
thống, khả năng từng phương pháp điều chỉnh.
c. Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ:
Độ cứng: β = ∆M/∆n. Khi β càng lớn tức ∆M càng lớn và ∆n nhỏ nghĩa là độ ổn
định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều. Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt
nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ.
Hay nói cách khác β càng lớn thì càng tốt.
d. Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ:

bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể lắp ráp lẫn cho nhau.
1.5.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng:
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
0
= U
đm
/K
E
Φ
đm.
Độ cứng của đường đặc tính cơ:
Khi thay đổi điện áp đặt lên phần ứng của động cơ thì tốc độ không tải lý tưởng sẽ
thay đổi nhưng độ cứng của đường đặc tính cơ thì không thay đổi.
Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay
đổi. Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:
Hình 4: Họ đặc tính cơ khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng thực chất là
giảm áp và cho ra những tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản n
cb
. Đồng thời điều chỉnh nhảy

U
2
U
3
TN ( U
đm
)
n
0
n
cb
n
1
n
2
n
3
M
n
M
C
U
đm
> U
1
> U
2
> U
3
n

tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào kể cả khi ở không tải lý tưởng.
• Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ
bản và chi phí vận hành cao.
1.5.3. Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thông: Hình 5: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment
điện từ của động cơ M = K
M
φI
ư
và sức điện động quay của động cơ
E
ư
= K
E
φn. Thông thường, khi thay đổi từ thông thì điện áp phần ứng được giữ nguyên
giá trị định mức.
Đối với các máy điện nhỏ và đôi khi cả các máy điện công suất trung bình, người
ta thường sử dụng các biến trở đặt trong mạch kích từ để thay đổi từ thông do tổn hao
công suất 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
• -
+ •
+ •

giảm theo.
Độ cứng của đường đặc tính cơ:
Khi
Φ
giảm thì độ cứng β cũng giảm, đặc tính cơ sẽ dốc hơn. Nên ta có họ đường
đặc tính cơ khi thay đổi từ thông như sau:
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh được
tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản.
Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô
cùng. Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất:
n
max
= 3.n
cb
tức phạm vi điều chỉnh: D =
cb
n
n
max
=
1
3
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.
Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều
chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn n
cb
. Phương pháp này được dùng để

n
M
φ
ñm
> φ
1
> φ
2
n
cb
< n
1
< n
2
1.5.4. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng:
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần
ứng có thể được dùng cho tất cả động cơ điện một chiều. Trong phương pháp này điện
trở phụ được mắc nối tiếp với mạch phần ứng của động cơ theo sơ đồ nguyên lý như
sau:
Hình 7: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi điện trở phụ
trên mạch phần ứng.
Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Khi thay đổi giá trị điện trở phụ R
f
ta nhận thấy tốc độ không tải lý tưởng: và độ
cứng của đường đặc tính cơ:
sẽ thay đổi khi giá trị R
f
thay đổi. Khi R
f

-
-
+
+
I
ö
R
f
Ckt R
kt
U
E
ư
U
KT
const
K
U
n
dmE
dm
=
Φ
=
0
fu
dm
ME
RR
KK

>
n
1
.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n
cb
. Trên thực
tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ
nhảy cấp tức độ bằng phẳng γ xa 1 tức n
1
cách xa n
2
, n
2
cách xa n
3
…
Khi giá trị n
min
càng tiến gần đến 0 thì phạm vi điều chỉnh:
D=
min
n
n
cb
∞≈
Trong thực tế, R
f
càng lớn thì tổn thất năng lượng phụ tăng. Khi động cơ làm việc ở
tốc độ n = n

n
cb
n
0
n
M, I
0 < R
f1
< R
f2
< R
f3
n
cb
> n
1
> n
2
> n
3

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.
Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên
mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn n
cb
.
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

a. Phương pháp điều khiển riêng:
-Nguyên lý : Trong phương pháp này, khi xung điều khiển được cấp cho
bộ

chỉnh
lưu này thì bộ kia không được cấp xung điều khiển
-Ưu điểm : Làm việc an toàn, không có dòng điện cân bằng chạy qua các
van.
-Nhược điểm : Có thời gian trễ khi điều khiển bộ này sang bộ kia do đó dòng điện
động cơ bằng không, mạch điều khiển phức tạp hơn
b. Phương pháp điều khiển chung:
−Nguyên lý : Xung điều khiển được cấp đồng thời cho cả hai bộ chỉnh l
ưu

nhưng
phải đảm bảo một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn bộ kia làm việc ở chế độ
nghịch lưu và điện áp chỉnh lưu trung bình của của hai bộ chỉnh lưu là
như
KHOA IN IN T N IN T CễNG SUT V T
CHNG II
TèM HIU V CC MCH CHNH LU
I.Khỏi quỏt chung
1.Khỏi nim v chnh lu:
Mch chnh lu mt pha cú cụng dng chuyn i in ỏp AC thnh in ỏp DC(cú ngha
l chuyn i ngun in xoay chiu thnh ngun in mt chiu).
2.ng Dng v c im:
Trong cụng nghip thỡ mch chnh lu cú iu khin dựng lm thay i cụng sut ca ti
theo nhng yờu cu khỏc nhau.Mch chnh lu cú iu khin thng c ỏp dng cỏch thay
i gúc kớch ca SCR v ng iu chnh t ng cho cỏc mch nh :Np cqui,hn in,m
in,in phõn,iu khin ng c DC,Truyn thụng in

 Giới thiệu sơ đồ
-
MBA : Máy biến áp cung cấp
cho mạch chỉnh lưu có nhiệm
vụ biến đổi điện áp xoay chiều U
1
thành điện áp U
2
có trị số yêu cầu.
-
T : Van chỉnh lưu của điều khiển.
-
R
d
, L
d
, E
d
: Phụ tải một chiều.
-
D
0
: Diode không.
-
u
1
, i
1
, u
2

+/ Tại ωt= θ
1
= α => Thyristor có tín hiệu điều khiển => U
2
đang dương và T đặt
điện áp thuận => đủ hai điều kiện để mở => T mở u
T
. Khi đó ta có U
d
= u
2
>0. u
D0
=
-u
2
=-u
d
<0 => D
0
khóa => i
T
=i
d
(L
d
=∞). Vậy u
d
=u
2

2
<0 => bị đặt điện áp ngược => khóa lại. Do đó: u
d
=0, i
T
=0, u
T
=u
2
, i
D0
=
i
d
=I
d
, u
D0
=0. Do dẫn dòng cho đến thời điểm: ωt=θ
2
= 2π+α => truyền xung điều khiển
22
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ
tiếp theo đến T, T mở và sơ đồ lặp lại trạng thái làm việc như ωt=θ
1
trở đi. Vậy ωt=0 ÷
θ
1
, suy ra dựa vào tính chất lặp lại của sơ đồ chỉnh lưu, nghĩa là giống đoạn ωt=2π ÷ θ
2

)(
2
1
)(
2
1
)()(
2
1
2
0
απ
π
ω
π
ωω
π
π π
α
−===
∫ ∫
ddTTtb
ItdItdtiI
Qua Diode không D
0
:
dDtbD
ItdtiI
π
απ

dTT
ItdiI
+/ Dòng điện hiệu dụng qua D
0
:
π
απ
ω
π
απ
π
2
)(
2
1
2
2
0
+
==
∫
+
dDoD
ItdiI
+/ Điện áp ngược cực đại đặt lên van:
2max
2UU
ng
=
2)Chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kỳ có điều khiển

+ u
1
, u
2
: điện áp cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp
b)Nguyên lý làm việc
Hình 3.4: Dạng sóng dòng điện và điện áp của van và của tải
_ Giả thiết
∞=
d
d
R
L
ω
_ Sơ đồ làm việc xác lập trước thời điểm xét
_ Các van làm việc với góc điều khiển
α
_ Giả thiết trong vùng lân cận phía trước:
1
θω
=
t
=> Trong sơ đồ, có
0
D
đang dẫn
dòng
24
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ
+ Tại

dẫn dòng
ddT
Iii ==
1
,
0
2
=
T
i
;
2
uu
d
=
.
+ Đến
πω
=
t
thì
0
2
=
u
bắt đầu chuyển sang âm diode
0
D
dẫn dòng điện khép
kín dòng điện tải do sức điện động của cuộn cảm

TTdTd
===>−=
.
+ Đến
πω
2
=
t
tới
3
θ
thì
0
2
=
u
và chuyển sang dương nhưng T
1
chưa có xung
điều khiển, diode D
0
dẫn dòng điện để khép kín dòng điện tải do sức điện động của
cuộn cảm
,0
=
d
u

0
21

;
2
d
T
d
Ttb
I
I
I
I
==
+ Điện áp cực đại của van ( điện áp thuận và ngược):
2maxmax
2UUU
ngTh
==
Từ các số liệu trên ta có thể chọn các van bán dẫn công suất có các số liệu sau:
Dòng điện định mức của van:
TVdm
II )5,22(
÷=
Điện áp cực đại của van:
maxmax
)27,1(
thV
UU
÷=
3.1.2 MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN
25