 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
6
I HC À NNG
TRNG I HC BÁCH KHOA
KHOA N
@&?
 TÀI:
TÍNH TOÁN THIT K B BIN TN NGUN ÁP
U KHIN NG C KHÔNG NG B BA PHA
RÔTO LNG SÓC.
( Dùng vi u khin – Chíp AT89c51)
Giáo Viên Hng Dn : PGS.TS oàn Quang Vinh
H Tên Sinh Viên :Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
Lp : 04LT
Ngành :  THUT N
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
7
KHOA N
 ÁN TT NGHIP
H và Tên sinh viên :Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
Lp : 04LT
Khoa : n
Ngành :  Thut n
 Tài
:

Ngày giao bài thi : 12/02/2006
Ngày np bài thi : 28/5/2006
I HC À NNG
TRNG I HC BÁCH KHOA
KHOA N
NG HÒA XÃ HI CH NGHA VIT NAM
c Lp - T Do - Hnh Phúc
-----0 O 0----
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
8
t qum ánh giá
Ngày tháng nm2006
Cán b hng dn
(ký và ghi rõ h tên)
Trng b môn
(Ký và ghi rõ h tên)
Ngày tháng nm 2006
Cán b duyt
(ký và ghi rõ h tên)
Thông qua khoa
Ngày tháng nm 2006
Ch nhim khoa
(ký và ghi rõ h tên)
Ngày tháng nm 2006
Ch tch hi ng
(ký và ghi rõ h tên)
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
9

nhiu thiu sót , em rt mong s góp ý ca thy cô v nhng thiu sót ó nhm góp
phn  cho  án ca em c hoàn thin . Em xin chân thành cm n …
à nng ngày 25 tháng 5 nm 2006
Sinh viên thc hin
Võ Minh Tây
Trng Hnh Ly
Ông Hoàng Ngc Hng
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
10
C LC
Trang
Chng I : Tng quan vng c không ng b
I.1: Gii thiu vng c không ng b ………………………………. ….6
I.1.1: c tính c ………………………………………………… .… 6
I.1.2: nh hng ca các thông sn c tính c……………… ….….7
I.2 : Các phng pháp u chnh tc ng c không ng b…….……9
I.2.1: Phng pháp u chnh n áp li……………………...….......9
I.2.2: Phng pháp u chnh n tr mch rôto………………....… 10
I.2.3: Phng pháp u chnh tn s ngun cung cp cho ng c không ng
 ba pha ..........................................................................................11
Chng II : Gii thiu chung v b bin tn..
II.1 : Gii thiu chung .................................................................................16
II.2 : Phân loi bin tn ...............................................................................16
II.2.1 : Bin tn trc tip ..........................................................................16
II.2.2 : Bin tn gián tip .........................................................................16
II.3 : Các khi trong bin tn gián tip ........................................................18
II.3.1 : Khi chnh lu .............................................................................18
II.3.2 : Khi lc ........................................................................................20
II.3.3 : Khi nghch lu ...........................................................................22

IV.2.5 : Tính chn mch lc ...................................................................68
Chng V : Thit k mch u khin
V.1 : H thng u khin tn s ..............................................................69
V.1.1 : Chc nng ca h thng u khin .........................................69
V. 2 : Phân tích mch thit k ....................................................................69
V.2.1 : Khi to xung và phân phi xung..............................................69
V.2.2 : Tính chn khâu khuch i xung ..............................................71
V.3 : Giãn  thi gian ...............................................................................73
V.3.1 : ng c chy thun...................................................................73
V.3.2 : ng c chy ngc..................................................................74
V.4 : S thut toán chng trình u khin .......................................75
V.5 : Chng trình u khin Assembly .................................................77
Chng VI : Bo v
VI.1 : Gii thiu s c ...............................................................................86
VI.1.1 : Bo v chng quá áp và chng tng nhanh n áp .................86
VI.1.2 : Bo v quá dòng n ..............................................................87
VI.2 : Bo v ngn mch dùng dây chy ....................................................88
VI.2.1 : Bo v mch chnh lu ............................................................88
VI.2.2 : Dùng cu chì bo v quá dòng trc ng c ........................89
VI.3 : Bo v chng quá n áp .................................................................90
VI.3.1 : Bo v quá áp cho các iot chnh lu ...................................90
VI.3.2 : Bo v quá áp cho máy bin áp ..............................................90
VI.3.3 : Bo v quá áp cho Transistor  mch nghch lu .................91
Chng VII : Thi công lp ráp
VI.1) Lp ráp b chnh lu và nghch lu, qun MBA lc ...........................94
VI.2 Lp ráp mch u khin gm các linh kin sau....................................95
VI.3 ) S nguyên lý toàn mch : ..............................................................96
VI.4 ) Mô hình lp ráp, thc t ......................................................................97
Kt lun ..............................................................................98
Tài liu tham kho ..............................................................99

3. u chnh công sut trc
4. u chnh tn s ngun cung cp cho ông c bng các b bin i tn
 (B bin tn) dùng tiristor hay transistor
I.1) Gii thiu vng cK
 K là mt loi máy n xoay chiu làm vic theo nguyên lý cm ng n t.
I.1.1)Phng trình t tính c
  thành lp phng trình t tính c ta dùng s thay th nh hình v (HI_1)
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
13
Ta có dòng n stato :
I
1
=














+


1d
+ X’
2d
n kháng ngn mch
U
1f
: tr hiu dng ca n áp pha stato
Phng trình t tính ca ng cK :
M=








+






+
∑
n
f
X
S

th
++
+
(I-2)
ng t tính ca ng c nh hình (H I-2)
i : S
th
=
nm
XR
R
2
2
1
2
'
+
∑
(I-3) S
th
là h s trc ti hn ca ng c
( )
22
111
2
.2
.3
nm
f
th

X’
2d
X
1
U
1f
I’
2
R
µ
I
µ
R’
2/s
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
14
Hình I_3
b. nh hng ca n trn kháng mch stator
Khi ni thêm din tr hoc n kháng vào mch stator thì theo (I-3) và (I-4) c
S
th
và M
th
u gim
H ình I_4
c.nh hng ca n tr mch roto
 i vi ng c không ng b ngi ta mc thêm n tr ph vào mch roto
 hn ch dòng khi ng thì theo (I-3) , (I-4) thì S
th

th
ω
dm
S
U
L2
U
dm
U
L1
U
L1
<U
dm
U
L2
<U
L1

1
0

2
S
th1
M
th2
M
th1
M

1.
L cho nên khi thay i tn s thì S
th
và M
th
s
thay i
Hình I_6
e.nh hng ca sôi cc p
 thay i sôi cc  stato ngi ta thng thay i cách u dây vì :

1
=
p
f
1
2π
(I-5)

1
(1-s) (I-6)
Vì vy khi thay i sôi cc p thì tc  t trng quay 
1
thay i dn n tc 
thay i theo
I.2)CÁC PHNG PHÁP U CHNH TC NG CK
I.2.1)Phng pháp u chnh n áp li
M
th2
M

th2
S
th1
ω
0
S
th
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
16
Mômen ng cK t l vi bình phng n áp stato nên có th u chnh
c momen tc ng c bng cách u chnh giá trn áp stato trong khi gi
nguyên tn s.
 u khin c tc  ng c K phi dùng b bin i n áp xoay chiu
AXC)
u coi (AXC) là ngun áp lý tng (Z=0) thì cn c vào biu thc moment ti hn
ta có quan h sau :
2








=
dm
b
th

c  và M.Và nh vy thì tn tht u chnh s rt ln .
u m : ca phng pháp này là ch thích hp vi truyn ng và momen ti là hàm
ng theo tc 
*Nhc m : Do tính cht phc tp ca moment ,n áp ,tc  nên trong tính toán
ngi ta thng dùng các phng pháp  th dng các t tính u chnh ,công vic
này khá phc tp .

dm
MM
th2
M
th
M
th1

0
S
th

2

1
S
K
AXC
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
17
I.2.2)Phng pháp u chnh n tr mch roto
S nguyên lý và t tính c nh hình v (Hình I-10)

*.u m: n gin r tin ,có khã nng hin i hoá bng bán dn.
*.Nhc m : Tn hao công sut khi u chnh , hiu sut thp , phm vi u chnh
p , u chnh không trit 
I.2.3) u chnh tn s ngun cung cp cho ng cK
a.c m làm vic khi thay i tn s
Nh ta ã bit, tn s ca li n quyt nh giá tr tc  góc ca t trng
quay trong máy n ,do ó bng cách thay i tn s dòng n stato ta có thu
chnh c tc ng c
 thc hin phng pháp u chnh này ta dùng b bin tn cung cp cho ng
 Hình I-11:
Hình I_11
Vì máy n làm vic  tn snh mc cho nên khi thay i tn s, ch làm vic
a nó s b thay i . S d nh vy là vì tn snh hng trc tip n t thông ca
máy n

2

1
S
th2
S
th1
S
th

0

dm
M
M

b
:n áp t vào stato ca ng c
F
1
= f
b
: Tn s dòng n stato
u b qua st áp trên tng tr ca cun dây stato thì t (I-10) ta có :
1
1
Kf
U
=φ (Z
1
= 0) ; (I-10)
Nu n áp t vào stato không i (U
1
= const) thì (I-10) cho thy khi tn s
ng hn giá trnh mc f
1
> f
m
thì t thông máy s gim do ó moment trong máy
 gim theo : M = K.f.I
Nu moment ti không i hoc là hàm theo tc  thì lúc này dòng n ca ng
 thì lúc này dòng n ca ng c phi tng lên  cân bng vi moment ph ti
c
MM ≈ (M
c
là moment ph ti hay moment cn)

: tr s hiu dng n áp pha  stato (V) I

,I'
1
,I'
2
các dòng n t hoá
,stato,roto quy i v stato (A)
I
1
Lµ
R

L
1
L’
2
I

I
2
S
r
2
'
S
r
f2
'
U

''(2
3
fXX
P
U
fXfX
U
M
th
+
=
+
=
π
ω
(Hình I-11)
Thay 
0
=
p
f
1
2π
 s quá ti ca ng cc xác nh da vào (I-11) và quan h M
C
= f()
)(.
)(.).'(
4
3

Tip theo ta thay M
C
) = M
m
. 
2
=
xx
x
cdm
Bff
P
M
11
2
)2(
=
π
Khi ó (I-12) c vit li :
Biu thc này th hin trong trng hp làm vic  các thông snh mc U
m
,f
m
và
trng hp  U
1
,f
1
bt k gi nguyên u kin  =const ta c :
ó rút ra quy lut n áp :

U
1
1
*
1
= và
dm
f
f
f
1
1
*
1
=
Nh vy n áp stato phi thay i ph thuc vào tn s và c tính ph ti . cho nhng
giá trkhác nhau ,ta s tìm ra nhng quy lut bin i n áp vi tng trng hp ph
i v bng sau:
Bng I_1
Loi ti x Quy lut u chinh n áp
Kiu máy tin -1
*
1
f
Kiu máy nâng 0 f
1
*
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
20

M
C0
: Moment cn ca máy sn sut khi không quay
M
m
:Moment cn nh mc, là moment trên trc ca máy sn xut ng vi tc 
góc nh nh mc 
cdm
x : Nhng s t nhiên c trng cho tng dng c tính c ca máy sn xut
1) ng vi x = 0, Mc = const : Kiu máy nâng,cu trc , thang máy
U
1
/f
1
= const
Hình I_13
2) ng vi x =1, Mc t l bc nht vi tc ,(kiu máy bào )
const
f
U
=
2/3
1
1
Hình I-14
3) ng vi x = -1,Mc t l nghch vi tc 
Kiu máy (M
C
= 1/)
Máy tin,máy doa máy mài

f
1dm
f
12
M
m
M
Cth
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
21
const
f
U
=
2/1
1
1
Hình I_15
4) ng vi x = 2, M
C
t l nghch vi tc  :
const
f
U
=
2
1
1
Kiu máy bm ,bng ti qut gió;

f
1dm
M
th

1

0

2

f
12
f
11
M
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
22
CHNG II
GII THIU CHUNG V B BIN TN
II.1) Gii thiu chung
B bin tn là mt thit b bin i nng lng n xoay chiu t tn s f1 sang
ngun n có tn s khác f
2
Tn s ca li n quyt nh tc  góc ca t trng quay trng máy n do
ó bng cách thay i tn s dòng n stato ta có thu chnh c tc ng c.
 thc hin c vn  này ta dùng b bin tn cung cp tn s phù hp vi ng c
u chnh tc .
  b bin tn làm ngun cung cp cho ng cK ,yêu cu b này có kh nng

1
.Bin tn c s dng vi
phm vi u chnh f
2
< f
1
.
II.2.1)Bin tn gián tip (Hình II_2)
CH VAN
U
1
~
f
1
U
2
~
f
2
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
23
U
1,
f
1
Hình II_2 : S khi bin tn gián tip
Trong loi bin tn này n áp xoay chiu u tiên bin thành mt chiu nh b
chnh lu ,sau ó qua b lc ri mi tr li áp xoay chiu vi tn s f
2

Chnh Lu
c
c
Nghch Lu
m
U
AB
U
C
U
B
U
A
T
2
T
6
T
4

2

6

4
T
5
T
3
T

i vi n áp ba pha có 2 cách mc chnh lu:
 hình tia ba pha S hình tia mt pha (chnh lu ½ sóng)
 hình cu ba pha S hình cu mt pha
 nh hình (Hình II_5), (Hình II_6), (Hình II_7), (Hình II_8)
U
d
Hình II_5
U
d
U
f
~
U
f
~
U
d
Hình II_6
U
d
Hình II_7
Hình II_4
T
2
T
6
T
4

2

GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
25
Tu thuc vào mc  yêu cu v cht lng n áp DC mà ta chn s nào
cho phù hp.
Dng sóng n áp ra nh hai s  hình (Hình II_9), (Hình II_10), (Hình
II_11) và (Hình II_12)
i n áp xoay chiu t lên b chnh lu là U
1
còn n áp DC là U
d
ta có s so
sánh gia các s :
II.3.1.1 ) i vi chnh lu mt pha
a) Chnh lu mt pha 1/2 chu k
U
d
=
f
U
π
2
, I
d
=
f
U
Rπ
2
Hình II_8
U

B
U
C
U
d
=2,34U
0
t
U
d
Hình II_9 Hình II_10
Hình
II_11
Hình
II_12
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
26
I
2
=
R
U
2
2
, U
2
=
d
U

1
=
22
..
d
Imπ
, U
1
= U
2
/m ;
S
2
= U
2
I
2
=1,74U
d
I
d
; S
1
= U
1
I
1
= 1,23U
d
I

2
3
.2
3
2
1
π
θθ
π
θ
π
θ
θ
π
π
==
∫∫
−
S = 1,345P
d
b) S chnh lu ba pha hình cu cho n áp và dòng chnh lu tt hn so
i ba pha hình tia ,máy bin áp c s dng trit  hn,máy bin áp không b t hoá
ng bc bi dòng mt chiu .Vi cùng mt giá tr P
d
thì công suát ca máy bin áp 
 cu nh hn so vi s hình tia áng k .
Giá tri trung bình ca n áp ra i vi s hình cu nh sau:
U
d
=

27
nhiu lon cho s làm vic ca ti .Vn c t ra là ta phi lc bt các thành phn
sóng hài có c thành phn mt chiêu chiu có h sp mch cho phép.
Ngi ta nh ngha h sp mch nh sau:
K
p
có giá tr càng nh thì cht lng b lc càng cao
Các phng pháp lc :có ba phng pháp
II.3.2.1).c bng t C: Thng dùng vi công sut bé S hình (Hình II_13)
Hình II_13
Do s phóng n ca t C theo quy lut hàm m và do các sóng hài bc cao
c r qua t C,còn li thành phn mt chiu vi s ít sóng hài bt thp i qua ti.
H sp mch
1
..
2
'
Rc
K
p
ω
=
II.3.2.2 ) .B lc dùng cun dây L:
 c dùng vi ti có công sut ln hn Hình II_14
Hình II_14
Vì cun dây L mc ni tip vi ti nên khi dòng n ra ti bin thiên p mch
,trong cun dây L xut hin dòng n t cm làm gim các sóng hài bc cao.
H sp mch :
L
R

R
C
Hình II_15
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
28
Do s dng tng hp c hai loi trên nên biên  sóng hài càng b gim nh và
n áp ra ti ít bp mch hn.Vì vy b lc LC thng thng c s dng nhièu
nht .
Vì nhng u m trên trong  tài này ta dùng b lc LC
II.3.3 ) Khi nghch lu
II.3.3.1)  nghch lu n áp (NLA) mt pha
B nghch lu n áp ba pha thng dùng s cu,s cu ba pha c to
ra bng cách mc thêm mt nhánh vào s cu mt pha,do ó trc khi kho
sát s cu ba pha ta xem xét s cu mt pha
a) S mch nghch lu áp mt pha (Hình II_16)
Hình II_16
Ngun n cp cho nghch lu n áp (NLA) phi là ngun sc n ng ni
tr nh.Nu s dng chnh lu làm ngun cp cho NLA thì ta mc thêm tn C
0

u nghch lu  mt phn m bo n áp ngun ít b thay i mt khác  trao i
ng lng cm kháng vi n cm ti (vi ti là R_L hay ng cn ).
b) Nguyên lý hot ng
Các van t T
1
n T
4
c u khin theo tng cp T
1

dn .Nhng do ti
có tính cm kháng nên dòng n không o chiu ngay ,nng lng tích ly n
m s duy trì dòng n theo chiu c, lúc này dòng n buc phi thoát qua các diod
D
2
,D
4
 v ngun theo ng D
2
cc dng E
n
qua ngun E
n
xung cc âm v D
4
(mt phn chy qua T
2
, T
4
theo chiu ngc ).Nh vy do D
2
D
4
và T
2
T
4
dn n áp
ra ti o cc tính ngay (du trong ngoc ) ta có U
t

0
+
-
+
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
29
trình din ra tng t : dòng n s duy trì theo chiu c mt n bng t1 nh các
van D
1
, D
3
, T
1
, T
3
ri mi o chiu .
-Qua mt chu k ti nhn c n áp và dòng n là xoay chiu ,ây chính là
nguyên lý nghch lu.
II.3.3.2. nghch lu áp ba pha :
a).S mch hình (Hình II_17) Bng cách mc thêm mt nhánh vào cu nghch
u mt pha ta c cu nghch lu ba pha ti R,L u sao .
Hình II_ 17
b)Nguyên lý làm vic :
Các transistor làm vic vi góc dn
θ
= 180
0
theo biu u khin hình (Hình
II_21), các transistor m ln lc t T

3
0
3
2
3
2
2
2
0
2
n
n
n
pha
pha
E
dEd
E
dUU =












n 60
0
Ta có :U
A
= U
C
= 1/3 U
d
U
B
= -2/3 U
d
U
AB
= U
A
– U
B
= U
d
i
C
Z
A
U

4

1
T

B
A B
C
Z
A
Z
B
Z
C
U
d
0
0
÷ 60
0
-
+
 án tt nghip  dng vi u khin trong u chnh tc  h bin tn K
GVHD: PGS.TS oàn Quang Vinh Trang SVTH: Võ Minh Tây
30
Hình II_18
2) Ti thi m 60
0
÷ 120
0
T
1
T
2
T

3
dn ta có
U
A
= U
B
= 1/3 U
d
U
C
= -2/3 U
d
U
AB
= 0
Hình II_20
Bng cách xác nh n áp trên ti t tng khong 1/6 chu k thì li có s
chuyn mch .
n áp dây ca ti có dng xung ch nht
Có  rng 120
0
và u hoà .
n áp pha ca ti có dng bc thang .
Dòng n ca ti có dng xoay chiu.
Không u hoà ,tng và suy gim theo hàm m
60
0
÷ 120
0
Z