• Like
bctntlvn (67).pdf
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

Thanks for flagging this SlideShare!

Oops! An error has occurred.

bctntlvn (67).pdf

  • 497 views
Published

 

  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Be the first to comment
    Be the first to like this
No Downloads

Views

Total Views
497
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0

Actions

Shares
Downloads
5
Comments
0
Likes
0

Embeds 0

No embeds

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
    No notes for slide

Transcript

  • 1. Luận văn tốt nghiệp Đề tài: " Nghiên cứu thiết kếmạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất"
  • 2. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Më ®Çu1 §Æt vÊn ®Ò HiÖn nay ®iÖn n¨ng ®· vµ ®ang lµ nguån n¨ng l−îng chÝnh t¹o ®µ cho sùph¸t triÓn cña mäi, ngµnh mäi lÜnh vùc ®êi sèng, kinh tÕ, quèc phßng... cñamçi quèc gia. ë mçi thêi kú kh¸c nhau n¨ng l−îng ®iÖn th©m nhËp vµo qu¸tr×nh s¶n xuÊt, phôc vô c¸c môc ®Ých cña con ng−êi còng kh¸c nhau. Nh−ngmét ®iÒu râ rµng lµ x· héi cµng ph¸t triÓn, hiÖn ®¹i th× nhu cÇu vÒ ®iÖn n¨ngcµng lín vµ nã cµng ®−îc øng dông réng r·i. Tuy nhiªn n¨ng l−îng ®iÖn chØmang tÝnh −u viÖt khi c¸c th«ng sè cña nã nh− dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p, tÇn sè... æn®Þnh ë møc cho phÐp. Cßn khi l−íi ®iÖn x¶y ra sù cè nh− mÊt mét pha, ng¾nm¹ch, chÕ ®é mÊt ®èi xøng vÒ ®iÖn ¸p hoÆc ®¶o thø tù pha... nÕu kh«ng cã c¸cbiÖn ph¸p b¶o vÖ tin cËy th× sÏ g©y t¸c h¹i rÊt xÊu ®Õn thiÕt bÞ ®iÖn vµ rÊt nguyhiÓm cho ng−êi sö dông. V× vËy viÖc nghiªn cøu, thiÕt kÕ øng dông c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ lµ vÊn ®ÒrÊt quan träng. C¸c thiÕt bÞ ®iÖn cµng tinh vi cµng hiÖn ®¹i th× cµng cÇn thiÕtph¶i b¶o vÖ. Yªu cÇu cña b¶o vÖ khi Êy ph¶i rÊt tin cËy, chÝnh x¸c vµ ®é ch¾cch¾n cao. ChÕ ®é kh«ng ®èi xøng cña l−íi ®iÖn ba pha g©y qua t¶i, ph¸t nãng vµt¨ng tæn thÊt trong m¸y ph¸t, ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, m¸y biÕn ¸p.... lµm chothiÕt bÞ ®iÖn ho¹t ®éng kh«ng tin cËy hoÆc bÞ háng. ChÕ ®é mÊt ®èi xøng rÊt nguy hiÓm mµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé th−ênggÆp lµ mÊt pha hoÆc thø tù pha thay ®æi. Khi ®ã ®éng c¬ bÞ qu¸ t¶i, m«menquay gi¶m, nhiÖt ®é t¨ng cao lµm ch¸y háng c¸ch ®iÖn. ThiÖt h¹i do ®éng c¬bÞ háng hãc, lµm gi¸n ®o¹n quy tr×nh c«ng nghÖ cña nhµ m¸y, xÝ nghiÖp, g©yra c¸c hËu qu¶ nghiªm träng. ®Ó b¶o vÖ ®éng c¬ ®iÖn vµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn ba pha nãi chung ng−êi ta södông c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ nh−: cÇu ch¶y, ¸pt«m¸t, r¬le..... nh−ng trong nhiÒutr−êng hîp chóng ta ch−a ®¹t ®−îc nhu cÇu cÇn thiÕt cña b¶o vÖ. Ch¼ng h¹n ®Ób¶o vÖ ®éng c¬ khi bÞ qua t¶i ng−êi ta th−êng dïng c¸c lo¹i r¬le nhiÖt, song 1
  • 3. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46trong nhiÒu tr−êng hîp r¬le nhiÖt kh«ng t¸c ®éng, nhÊt lµ khi ®éng c¬ bÞ mÊtpha vµ ®¶o pha. V× thÕ nhiÒu quèc gia trªn thÕ giíi ®· ®Çu t− m¹nh mÏ choviÖc nghiªn cøu vµ øng dông nh÷ng thµnh tùu míi cña khoa häc kü thuËt trªnc¬ së ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña kü thuËt ®iÖn tö, ®iÖn tö c«ng suÊt.... vµo viÖcnghiªn cøu vµ chÕ t¹o thiÕt bÞ b¶o vÖ. Trong giai ®o¹n c«ng nghiÖp hãa hiÖn ®¹i hãa nÒn kinh tÕ cña ®Êt n−ícchóng ta cÇn sö dông nhiÒu thiÕt bÞ b¸n dÉn c«ng suÊt ®−îc ®−a vµo trong c¸cm¹ch ®iÒu khiÓn ®Ó t¹o nªn sù thay ®æi s©u s¾c vµ v−ît bËc trong lÜnh vùc s¶nxuÊt vµ trong viÖc phôc vô ®êi sèng hµng ngµy. Theo ®ã lµ sù bïng næ cña khoa häc kü thuËt, ®iÒu nµy kÐo theo sù ph¸ttriÓn vµ hoµn thiÖn cña c¸c triac, diod, thyristor... c¸c bé biÕn ®æi ngµy cµnghiÖn ®¹i, gän nhÑ, ®é t¸c ®éng nhanh, dÔ ghÐp nèi víi c¸c vi m¹ch ®iÖn tö. §Ó tiÕp thu c¸c tiÕn bé cña khoa häc kü thuËt nh»m ®¸p øng yªu cÇu ®æimíi c«ng nghÖ ®Ó ®−a tù ®éng hãa vµo s¶n xuÊt em xin giíi thiÖu ®Ò tµi. “Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt.” ë n−íc ta, nhiÒu n¨m gÇn ®©y mét sè ®¬n vÞ khoa häc kü thuËt ®· ®Çu t−nghiªn cøu chÕ t¹o thiÕt bÞ b¶o vÖ chèng mÊt pha vµ ®¶o pha ®èi víi ®éng c¬®iÖn. C¬ s¬ cña viÖc nghiªn cøu chÕ t¹o dùa trªn nh÷ng t− liÖu n−íc ngoµi vµc¶i tiÕn mét sè thiÕt bÞ s½n cã cho phï hîp víi ®iÒu kiÖn n−íc ta. HiÖn nay nÒn kinh tÕ ph¸t triÓn theo xu h−íng thÞ tr−êng, ngµnh thiÕt bÞ®iÖn còng ®−îc ®a d¹ng ho¸. C¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ còng v× thÕ mµ phong phó,nhiÒu chñng lo¹i, chÕ t¹o theo nhiÒu tiªu chuÈn kh¸c nhau. Bªn c¹nh nh÷ng −uviÖt vÒ tÝnh n¨ng kü thuËt, ph¹m vi sö dông. C¸c thiÕt bÞ nµy cßn béc lé nhiÒutrë ng¹i lµ gi¸ thµnh cao. §Æc biÖt lµ trong n«ng nghiÖp, ®èi víi c¸c c¬ së kinhtÕ nhá, xÝ nghiÖp xay s¸t, chÕ biÕn n«ng s¶n, c¸c tr¹m b¬m c«ng suÊt nhá th×viÖc sö dông c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ ®¾t tiÒn cho ®éng c¬ lµ mét bµi to¸n nan gi¶i. Do cßn h¹n chÕ vÒ mÆt tr×nh ®é vµ thêi gian nghiªn cøu, kinh nghiÖmcon nhiÒu non kÐm nªn ®Ò tµi nµy ch¾c kh«ng thiÕu nh÷ng sai sãt, ch−a ®−îc 2
  • 4. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46hoµn thiÖn. RÊt mong ®−îc sù gãp ý, gióp ®ì cña c¸c thÇy c« gi¸o, c¸c c¸n békhoa häc kü thuËt vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp quan t©m ®Õn ®Ò tµi nµy.2 Môc ®Ých ®Ò tµi - T×m hiÓu vÒ c¸c linh kiÖn b¸n dÉn vµ c¸c phÇn tö logic. - Nghiªn cøu vÒ ®éng c¬ ba pha vµ sù mÊt c©n b»ng pha. - øng dông c¸c linh kiÖn b¸n dÉn vµ phÇn tö logic vµo viÖc nghiªn cøu,thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬.3 néi dung ®Ò tµi §Ò tµi øng dông ®iÖn tö c«ng suÊt trong Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶ovÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt lµ mét ®Ò tµi réng. C¸c ph−¬ng ph¸pnghiªn cøu øng dông ®ßi hái mÊt nhiÒu thêi gian. V× thêi gian lµm ®å ¸n cãh¹n nªn ®Ò tµi ®−îc giíi h¹n nh− sau. Ch−¬ng1: Giíi thiÖu mét sè linh kiÖn b¸n dÉn vµ mét sè m¹ch logic c¬b¶n Ch−¬ng 2: Giíi thiÖu vÒ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu vµ ®éng c¬ ba pha Ch−¬ng 3: ¶nh h−ëng cña nguån ®iÖn ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ bapha Ch−¬ng 4: Mét sè ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®éng c¬ ba pha4 Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu - ThiÕt kÕ, tÝnh to¸n m¹ch ®iÖn trªn lý thuyÕt. - Tæ hîp c¸c tÝn hiÖu ph¸t hiÖn mÊt pha vµ ®¶o pha trªn chÝnh c¸c phacña nguån, tõ hai pha liªn tiÕp nhau ®Ó ®¶m b¶o ®óng thø tù c¸c pha. ViÖc tæhîp c¸c tÝn hiÖu nµy ®−îc thùc hiÖn trªn c¸c m¹ch logic cña NhËt: 4011, 4049,4081. - TiÕn hµnh l¾p r¸p kh¶o nghiÖm trong thùc tÕ ®Ó hiÖu chØnh l¹i m¹ch. Ch−¬ng I 3
  • 5. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 mét sè linh kiÖn b¸n dÉn vµ c¸c m¹ch logic c¬ b¶n1.1 §i«t1.1.1 §i«t c«ng suÊt+ CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng §i«t ®−îc h×nh thµnh tõ hai chÊt b¸n dÉn P vµ N ghÐp l¹i víi nhau t¹othµnh líp chuyÓn tiÕp P- N. §i«t b¸n dÉn cã cÊu t¹o nh− h×nh 1.1 c) H×nh 1.1: §i«t b¸n dÉn a- CÊu tróc bªn trong cña ®i«t b- Ký hiÖu cña ®i«t c- H×nh d¹ng bªn ngoµi cña ®i«t §Æc tÝnh V- A cña ®i«t biÓu diÔn quan hÖ U= f(I) gi÷a dßng ®iÖn qua®i«t vµ ®iÖn thÕ ®Æt vµo 2 cùc ®i«t. §Æc tÝnh V- A tÜnh cña ®i«t cã 2 nh¸nh. Nh¸nh thuËn: øng víi ph©n ¸p thuËn (s¬ ®å nèi m¹ch ë gãc I) th× dßng®iÖn t¨ng theo ®iÖn ¸p. Khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®i«t v−ît mét ng−ìng Un cì 0,1÷0,5 V vµ ch−a lín l¾m th× ®Æc tÝnh cã d¹ng parabol (®o¹n 1). Khi ®iÖn ¸p lính¬n th× ®Æc tÝnh gÇn nh− ®−êng th¼ng (®o¹n 2). §iÖn trë thuËn cña ®i«t ë 1 ®iÓm nµo ®ã trªn ®Æc tÝnh th−êng nhá vµ cãthÓ tÝnh theo: 1 ΔI = = tgα (1-1) Rth ΔU 4
  • 6. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 dI §ã chÝnh lµ gi¸ trÞ nghÞch ®¶o ®¹o hµm cña ®Æc tÝnh cña t¹i ®iÓm dUtÝnh ®iÖn trë. Nh¸nh ng−îc øng víi ph©n ¸p ng−îc (s¬ ®å nèi m¹ch ë gãc III). Lóc®Çu , ®iÖn ¸p ng−îc t¨ng th× dßng ®iÖn ng−îc (dßng ®iÖn rß) rÊt nhá còng t¨ngnh−ng chËm (®o¹n 3). Tíi ®iÖn ¸p ng−îc U > 0,1V th× dßng ®iÖn ng−îc cã trÞsè nhá vµi mA vµ gÇn nh− gi÷a nguyªn. Sau ®ã ®iÖn ¸p ng−îc ®ñ lín U >Ungmax th× dßng ®iÖn ng−îc t¨ng nhanh (®o¹n khuûnh 4) vµ cuèi cïng (®o¹n 5)th× ®i«t bÞ ®¸nh thñng. Lóc nµy, dßng ®iÖn ng−îc t¨ng vät dï cã gi¶m ®iÖn ¸p.§iÖn ¸p lóc nµy lµ ®iÖn ¸p chäc thñng. §i«t bÞ ph¸ háng. §Ó ®¶m b¶o an toµncho ®i«t, ta nªn cho ®i«t lµm viÖc víi ®iÖn ¸p ng−îc – 0,8 Ungmax th× dßng ®iÖnrß qua ®i«t nhá kh«ng ®¸ng kÓ vµ ®i«t coi nh− ë tr¹ng th¸i khãa. Vïng khuûnh lµ vïng ®iÖn trë ng−îc cña ®i«t ®ang tõ trÞ sè rÊt línchuyÓn sang trÞ sè rÊt nhá dÉn ®Õn dßng ®iÖn ng−îc tõ trÞ sè rÊt nhá trë thµnhtrÞ sè rÊt lín. H×nh 1.2: §Æc tÝnh V-A cña ®i«t 5
  • 7. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi ph©n cùc thuËn th× dßng ®iÖn qua ®i«t theo c«ng thøc: ⎛ q.VD ⎞ I D = I s ⎜ e KT − 1⎟ (1- 2) ⎝ ⎠Ta cã: q= 1,6.10-19 C T: NhiÖt ®é tuyÖt ®èi (0K) K: H»ng sè boltzman, k=1,38 hoÆc K=1,38.10-23j/0K.+ C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña ®i«t. - Dßng ®iÖn ®Þnh møc là dßng cùc ®¹i cho phÐp ®i qua ®i«t trong thêigian ®i«t më (ID). -§iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i UNgmax lµ ®iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i cho phÐp ®Ætvµo ®i«t trong mét thêi gian dµi khi ®i«t kho¸. - §iÖn ¸p r¬i ®Þnh møc Δu lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn ®i«t khi ®i«t më vµ dßngqua ®i«t b»ng dßng thuËn ®Þnh møc. - Thêi gian phôc håi tÝnh kho¸ Tk lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó ®i«t chuyÓntõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i kho¸.+ C¸c øng dông cña ®i«t - ChØnh l−u mét pha hai nöa chu kú V1 = Vm Sinωt V2 = -Vm Sinωt H×nh1.3: M¹ch chØnh l−u mét pha hai nöa chu kú - M¹ch chØnh l−u 3 pha mét nöa chu kú V1 = Vm Sinωt V2 = Vm (Sinωt - 2π/3) V3 = Vm (Sinωt - 4π/3) H×nh 1.4: M¹ch chØnh l−u ba pha mét nöa chu kú 6
  • 8. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 - ChØnh l−u cÇu V1 V2 H×nh 1.5: ChØnh l−u cÇu - Dïng b¶o vÖ tranzito H×nh 1.6: M¹ch b¶o vÖ tranzito B¶ng 1.1: §i«t c«ng suÊt Itb Uim ΔU Tèc ®é qu¹t Téc ®é n−ícM· hiÖu A V V m/s l/phLiªn X« (cò)chÕ t¹oB- 10 10 100÷ 1000 0,7B-20 20 100÷ 1000 0,7B-25 25 100÷ 1000 0,7 3B-50 50 0,7 6 100÷ 1000B-200 200 0,7 12 100÷ 1000BK2b-350 350 0,8 4 300÷ 1000BΠ-10 10 0,6 25 300÷ 1000 0,6 3BΠ- 25 50 300÷ 1000 0,6 6BΠ-50 7
  • 9. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 BΠ-200 200 300÷ 1000 0,7 12 BΠ-1000 1000 1000 0,8 4 H·ng Thomson chÕ t¹o ESM- 61 10 200÷ 800 BYX- 61 12 80÷ 300 BYT 30 30 200÷ 1000 BYT 60 60 200÷ 1000 BYW 80 80 50÷ 2001.1.2 §i«t æn ¸p §i«t æn ¸p lµ mét lo¹i ®i«t b¸n dÉn cã ®Æc tÝnh æn ¸p, ®−îc dïng s¶nxuÊt chuyªn dông phôc vô c¸c thiÕt bÞ æn ¸p vµ m¹ch ®iÖn tö. Nã ®−îc ph©nbiÖt víi c¸c lo¹i ®i«t kh¸c cã øng dông chØnh l−u, t¸ch sãng.....+ T¸c dông æn ¸p. §Ó thÊy râ t¸c dông æn ¸p cña ®i«t ta h·y xÐt phÇn nghÞch cña ®Æc tuyÕnV- A cña ®i«t æn ¸p. Khi ®iÖn ¸p nghÞch ®¹t ®Õn mét gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh, th×dßng ®iÖn nghÞch t¨ng lªn mét c¸ch ®ét biÕn, sau ®ã øng víi ph¹m vi biÕnthiªn rÊt lín cña dßng ®iÖn nghÞch lµ ph¹m vi biÕn thiªn rÊt nhá cña ®iÖn ¸pnghÞch. §ã lµ hiÖn t−îng ®¸nh thñng ®iÖn. §iÒu kiÖn ®Ó sö dông ®Æc tÝnh æn ¸p nãi trªn lµ trong m¹ch ®iÖn ®i«t æn¸p ph¶i cã biÖn ph¸p h¹n chÕ dßng ®iÖn sao cho sù ®¸nh thñng kh«ng dÉn ®Õnsù ®¸nh thñng nhiÖt lµm háng bãng æn ¸p.+ M¹ch ®iÖn t−¬ng ®−¬ng H×nh 1.7: M¹ch ®iÖn t−¬ng ®−¬ng vµ ký hiÖu cña ®i«t æn ¸p 8
  • 10. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46+ Nguyªn lý ®¸nh thñng: HiÖn t−îng ®¸nh thñng x¶y ra trong chuyÓn tiÕp P- Ncã thÓ do hai c¬ chÕ sau ®©y: - HiÖn t−îng ®¸nh thñng zener (xuyªn hÇm): Khi ®iÖn tr−êng nghÞch ®Ætvµo ®ñ lín th× c¸c ®iÖn tö liªn kiÕt ®ång ho¸ trÞ cã thÓ ®ñ n¨ng l−îng ®Ó t¸chkhái nguyªn tö trë thµnh ®iÖn tö tù do, t¹o ra cÆp ®iÖn tö- lç trèng. V× lóc nµysè h¹t dÉn t¨ng ®ét biÕn nªn x¶y ra hiÖn t−îng ®¸nh thñng. - C¬ chÕ ®¸nh thñng th¸c lò: Khi ®iÖn tr−êng nghÞch ®Æt vµo m¹nh, th×n¨ng l−îng cña c¸c h¹t dÉn t¨ng lªn lín h¬n, cã thÓ x¶y ra va ch¹m lµm bøtc¸c ®iÖn tö líp ngoµi cña nguyªn tö. Ph¶n øng d©y chuyÒn nµy x¶y ra lµm chosè h¹t dÉn t¨ng lªn ®ét biÕn nªn x¶y ra hiÖn t−îng ®¸nh thñng.+ C¸c tham sè cña ®i«t æn ¸p - §iÖn ¸p æn ¸p lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p trªn hai cùc cña ®i«t æn ¸p khinã lµm viÖc trong m¹ch ®iÖn æn ¸p. Gi¸ trÞ nµy cã thÓ thay ®æi nhá, phô thuécvµo dßng ®iÖn c«ng t¸c nhiÖt ®é. - Dßng ®iÖn c«ng t¸c lµ gi¸ trÞ dßng ®iÖn n»m gi÷a ®o¹n ®Æc tuyÕn lµmviÖc cña ®i«t zener ®−îc dïng ®Ó tham kh¶o. - HÖ sè nhiÖt ®é lµ hÖ sè biÓu thÞ sù ¶nh h−ëng cña biÕn ®æi nhiÖt ®é ®èivíi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p. - §iÖn trë ®éng lµ tû sè gi÷a sè gia ®iÖn ¸p vµ sè gia dßng ®iÖn t−¬ngøng. §iÖn trë ®éng thay ®æi theo dßng ®Þªn c«ng t¸c, dßng ®Þªn c«ng t¸c cµnglín th× ®iÖn trë ®éng cµng nhá. - C«ng suÊt tiªu hao cho phÐp lµ tham sè x¸c ®Þnh nhiÖt ®é t¨ng caocho phÐp. NÕu biÕt ®iÖn ¸p æn ¸p th× tÝnh ®−îc dßng ®iÖn c«ng t¸c cùc ®¹i chophÐp b»ng tû sè gi÷a c«ng suÊt tiªu hao cho phÐp víi gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p.1.1.3 ®i«t ph¸t quang (§Ìn LED)+ Linh kiÖn hiÓn thÞ b¸n dÉn - Mét sè vËt liÖu b¸n dÉn ®Æc biÖt nh− hîp chÊt GaAsP, khi lµm thµnhlíp chuyÓn tiÕp P- N, nÕu cã ®iÖn ¸p thuËn ®Æt vµo, th× cã bøc x¹ quang, tøc lµbiÕn ®iÖn n¨ng thµnh quang n¨ng. Sö dông c¸c chuyÓn tiÕp P- N bøc x¹ quangcã thÓ chÕ t¹o c¸c linh kiÖn nh− ®i«t ph¸t quang (®Ìn LED). 9
  • 11. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 - §Æc ®iÓm: Quang phæ ph¸t x¹ cña hiÓn thÞ b¸n dÉn phï hîp víi c¶mthô thÞ gi¸c, ®iÖn ¸p c«ng t¸c thÊp (1,5 – 5)V, thÓ tÝch nhá, tuæi thä cao (h¬n1000 giê lµm viÖc), dßng ®Þnh møc I®m=(10 ÷20) mA.+ Nguyªn lý lµm viÖc. T−¬ng tù nh− c¸c lo¹i ®i«t b¸n dÉn kh¸c, chØ cã ®iÒu kh¸c biÖt lµ d−íit¸c dông cña dßng ®iÖn th× vËt liÖu chÕ t¹o ®i«t quang sÏ ph¸t s¸ng. Do ®Æc®iÓm nµy nªn vá cña ®i«t quang ph¶i trong suèt ®Ó cã thÓ nhËn biÕt ®−îc mÇus¾c cña ¸nh s¸ng chÊt ph¸t quang t¹o ra khi cã dßng ®iÖn t¸c dông vµo.+ §Æc ®iÓm - −u ®iÓm: hiÓn thÞ phï hîp víi thÞ gi¸c, æn ®Þnh vµ tin cËy, t©m hiÓn thÞkh¸ lín, tuæi thä cao. - Nh−îc ®iÓm: cÇn nguån c«ng suÊt phï hîp ®Ó cã thÓ ph¸t ra ¸nh s¸ng®ñ ®Ó cã thÓ nhËn biÕt b»ng m¾t th−êng.1.2 Tranzito c«ng suÊt1.2.1 CÊu t¹o Tranzito lµ linh kiÖn b¸n dÉn gåm 3 líp b¸n dÉn PNP hoÆc NPN ghÐpvíi nhau nh− h×nh sau. P N P a) B b) H×nh 1.8: Tranzito lo¹i PNP a, s¬ ®å cÊu tróc b, ký hiÖu C N P N E a) B b) H×nh 1.9: Tranzito lo¹i NPN a, s¬ ®å cÊu tróc b, ký hiÖu Líp gi÷a ®−îc gäi lµ cùc gèc (Baz¬) ký hiÖu lµ B, mét líp bªn gäi lµcùc ph¸t (Emiter) ký hiÖu lµ E, líp cßn l¹i lµ líp ghãp (Colect¬) ký hiÖu lµ C. 10
  • 12. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Líp ph¸t E cã c−êng ®é t¹p chÊt lín nhÊt, líp gèc B cã nång ®é t¹p chÊtnhá nhÊt. §Ó ph©n biÖt víi c¸c lo¹i tranzito kh¸c, tranzito PNP vµ NPN cßngäi lµ tranzito l−ìng nèi viÕt BJT (Bipolar Juntion Tranzito).1.2.1 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng Trong ®iÖn tö c«ng suÊt ng−êi ta dïng phæ biÕn nhÊt lo¹i tranzito NPN.tranzito c«ng suÊt ®−îc dïng ®Ó ®ãng ng¾t dßng ®iÖn mét chiÒu c−êng ®ét−¬ng ®èi lín, v× vËy chóng chØ lµm viÖc ë hai tr¹ng th¸i ®ãng vµ tr¹ng th¸imë. §Ó tranzito lµm viÖc ng−êi ta ph¶i ®−a ®iÖn ¸p mét chiÒu tíi c¸c cùc Bcña tranzito gäi lµ ph©n cùc cho tranzito. a) b)H×nh 1.10: S¬ ®å ph©n cùc cña tranzito npn (a) vµ pnp (b) ë chÕ ®é khuÕch ®¹i §Ó ph©n tÝch nguyªn lý lµm viÖc ta lÊy tranzito pnp lµm vÝ dô. Do JEph©n cùc thuËn nªn c¸c h¹t ®a sè (lç trèng) tõ miÒn E phun qua JE t¹o nªndßng emit¬ (IE). Chóng tíi vïng baz¬ t¹o thµnh h¹t thiÓu sè vµ tiÕp tôc khuÕcht¸n s©u vµo vïng baz¬ h−íng tíi JC. Trªn ®−êng khuÕch t¸n mét phÇn nhá bÞt¸i hîp víi h¹t ®a sè cña baz¬ t¹o nªn dßng ®iÖn cùc baz¬ (IB). Do cÊu t¹omiÒn baz¬ máng nªn gÇn nh− toµn bé c¸c h¹t khuÕch t¸n tíi ®−îc bê cña JC vµbÞ tr−êng gia tèc (do JC ph©n cùc ng−îc) cuèn qua tíi ®−îc miÒn colect¬ t¹onªn dßng ®iÖn colect¬ (IC). Qua viÖc ph©n tÝch trªn ta cã mèi qua hÖ vÒ dßng®iÖn trong tranzito: IE= IB + IC (1-3) §Ó ®¸nh gi¸ møc ®é hao hôt dßng khuÕch t¸n trong vïng baz¬ ng−êi ta®Þnh nghÜa hÖ sè truyÒn ®¹t dßng ®iÖn α cña tranzito. 11
  • 13. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 IC α= (1- 4) IE HÖ sè α x¸c ®Þnh chÊt l−îng cña tranzito vµ cã gi¸ trÞ cµng gÇn mét víic¸c tranzito lo¹i tèt. §Ó ®¸nh gi¸ t¸c dông ®iÒu khiÓn cña dßng ®iÖn IB tíi dßng colect¬ (IC),ng−êi ta ®Þnh nghÜa vÒ hÖ sè khuÕch ®¹i dßng ®iÖn β cña tranzito. IC β= (1- 5) IB β th−êng cã gi¸ trÞ trong kho¶ng vµi chôc ®Õn vµi tr¨m. Tõ c¸c biÓu thøc trªn ta cã mèi quan hÖ gi÷a c¸c hÖ sè: IE= IB(1+β) (1- 6) β vµ α= (1- 7) 1+ β −u ®iÓm næi bËt cña tranzito lµ chØ cÇn ®iÒu khiÓn dßng IB lµ cã thÓ ®iÒukhiÓn cho tranzistor ®ãng ng¾t dÔ dµng.1.2.3 C¸ch thøc ®iÒu khiÓn tranzito Gäi IC lµ dßng colect¬ chÞu ®−îc ®iÖn ¸p b·o hoµ VCEsat khi tranzito dÉndßng b·o hoµ IB= IBbh vµ khi kho¸ IB= 0; VCEsat=VCE.+ M¹ch trî gióp tranzito më Khi tranzito chuyÓn tõ tr¹ng th¸i ®ãng sang tr¹ng th¸i më. M¹ch trîgióp bao gåm c¸c phÇn tö tô ®iÖn (C), ®iÖn trë (R2), ®i«t(D2) 12
  • 14. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 H×nh 1.11: M¹ch trî gióp tranzito më tf: thêi gian cÇn thiÕt ®Ó IC tõ gi¸ trÞ max gi¶m xuèng 0 Dßng ®iÖn t¶i I lµ thêi gian chuyÓn m¹ch cña tranzito rÊt ng¾n vËy chonªn dßng t¶i = const.S¬ kiÖn: VCE = 0 IC = I ID = 0 (1- 8) Khi cho xung ¸p ©m t¸c ®éng vµo cùc gèc baz¬ cña tranzito dßng ICgi¶m xuèng kh«ng trong kho¶ng thêi gian tf. NÕu kh«ng cã m¹ch trî gióp tacã: I = IC + ID = const (1-9) Khi gi¶m IC th× ID T¨ng lªn ngang D1 sÏ lµm ng¾n m¹ch t¶i n¨ng l−îngtiªu t¸n bªn trong tranzito sÏ lµ: U . I .t f WT = (1-10) 2 ChÝnh v× vËy ta ph¶i m¾c thªm m¹ch trî gióp më cho trazito. I= IC ≈ ID = const Khi IC b¾t ®Çu gi¶m th× I1 còng b¾t ®Çu t¨ng(IC vµ I1 phi tuyÕn víi nhau,lóc nµy tô ®iÖn C ®−îc n¹p ®iÖn) dVc I − I C = (1-11) dt C 13
  • 15. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi t = tf ; Ic = 0 Vc (tf)= V0 = VCE << VCC dVc I = (1-12) dt C Sau thêi gian tf tô C ®−îc n¹p b»ng dßng I, cho ®Õn khi Vc = VCE lóc nµyD1 cho dßng ch¹y qua, thêi gian tæng céng cña qu¸ tr×nh chuyÓn sang tr¹ngth¸i më lµ tc. §iÖn dung ®−îc tÝnh gÇn ®óng b»ng c«ng thøc: dvCE U I1 = I = C ≈C dt tF ItF ⇒ C= (1- 13) U Trong thùc tÕ ng−êi ta chän C trong kho¶ng. 2tf ≤ tF ≤ 5tf+ M¹ch trî gióp ®ãng tranzito L H×nh 1.12: M¹ch trî gióp ®ãng tranzito Khi tranzito tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i ®ãng m¹ch trî gióp ®ãngcña tranzito gåm c¸c phÇn tö cuén c¶m (L), ®i«t(D3), ®iÖn trë (R3) cã chøc 14
  • 16. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46n¨ng h¹n chÕ sù t¨ng vät cña dßng IC trong kho¶ng thêi gian ®ãng Ton cñatranzito. Ton: lµ thêi gian cÇn thiÕt ®Ó VCE gi¶m tõ ®iÖn ¸p nguån VCC xuèng VCE≈ 0. Thêi gian tæng céng cho qóa tr×nh ®ãng lµ tf. ®iÖn c¶m L ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: di Δi I UR L =U = L = L ⇒ L = (1- 14) dt Δt R I §Ó chän L ta chän thêi gian ®ãng tr trong kho¶ng: 2ton < tr < 5ton §iÖn trë R4 cã t¸c dông h¹n chÕ dßng do søc ®iÖn ®éng tù c¶m trongcuén c¶m (L) t¹o ra trong m¹ch L; D5; R4 trong kho¶ng thêi gian tc chuyÓnsang tr¹ng th¸i më cña tranzito. Nh− vËy tc ph¶i tho¶ m·n ®iÒu kiÖn. i tc > (1-15) R4 §iÖn trë R5 cã t¸c dông h¹n chÕ dßng ®iÖn phãng cña tô ®iÖn C trongm¹ch víi kho¶ng thêi gian ®ãng tf.Ta cã D6: T¹o m¹ch ®èi víi xung ¸p d−¬ng ®Æt vµo cùc gèc baz¬ D5: h¹n chÕ dßng ®iÒu khiÓn cho cùc gèc (baz¬) D4: Dïng ®Ó chèng b·o hoµ1.2.4 øng dông cña tranzito c«ng suÊt + M¹ch khuÕch ®¹i H×nh: 1.13: Tranzito lµm viÖc ë chÕ ®é khuÕch ®¹i - Trong thùc tÕ tranzito th−êng ®−îc lµm viÖc ë chÕ ®é kho¸ - Khi dßng ë cùc gèc b»ng kh«ng dßng ®iÖn cùc ghãp b»ng kh«ng, 15
  • 17. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46tranzito lóc nµy hë m¹ch hoµn toµn. - Khi dßng ®iÖn ë cùc gèc cã gi¸ trÞ b·o hoµ th× tranzito trë vÒ tr¹ng th¸idÉn hoµn toµn.1.2.5 C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n cña tranzito- §é khuÕch ®¹i dßng ®iÖn β β cã trÞ sè thay ®æi theo dßng IC. Khi dßng IC nhá th× β thÊp, dßng ICt¨ng th× β t¨ng ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i nÕu tiÕp tôc t¨ng IC ®Õn møc b·o hoµ th× βgi¶m. IC β= (1-16) IB- Dßng ®iÖn giíi h¹n Dßng ®iÖn qua tranzito ph¶i ®−îc giíi h¹n ë møc cho phÐp nÕu qu¸ trÞsè th× tranzito sÏ bÞ h−. ICmax : lµ dßng ®iÖn tèi ®a ë cùc colect¬ IBmax: lµ dßng ®iÖn tèi ®a ë cùc baz¬- §iÖn thÕ giíi h¹n §iÖn thÕ ®¸nh thñng BV (breakdown Voltage) lµ ®iÖn thÕ ng−îc tèi ®a®Æt vµo gi÷a c¸c cÆp cùc.- TÇn sè c¾t TÇn sè thiÕt ®o¹n (f cut- off) lµ tÇn sè mµ tranzito hÕt kh¶ n¨ng khuÕch®¹i lóc ®ã ®iÖn thÕ ngâ ra b»ng ®iÖn thÕ ngâ vµo. B¶ng 1.2 Giíi thiÖu mét sè lo¹i tranzito 16
  • 18. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 VCE VCE0 VCE,sat IC I tf ton ts PmM· hiÖu V V V A A μs μs μs WBUV, (BUX)20 160 125 1,2 50 5 0,3 1,5 1,2 250 (50)21 250 200 1,5 40 3 0,12 1,8 1,2 5022 300 250 1,5 40 2,5 0,5 1,3 2 5023 400 325 1 30 3,2 1,2 1,3 2,5 5024 450 400 1 20 2,4 1,4 1,6 3 50 BUT 90 200 125 1,2 50 7 0,4 1,2 1,5 25091 300 200 1,2 50 4 0,3 1 1,5 250 BUX 47 850 400 1,5 9 1,2 0,8 1 3 12547A 1000 450 1,5 9 1 0,8 1 3 125 48 850 400 1,5 15 2 0,8 1 3 17548A 850 400 1,5 15 2 0,8 1 3 175 98 850 400 1,5 30 4 0,8 1 3 25098C 1200 700 1,5 30 3 0,8 1 3 250 ESM 3000 200 100 1,5 150 15 0,5 1,5 1,8 4003001 200 150 1,5 150 15 0,5 1,5 1,8 4003002 250 200 1,5 140 28 0,7 1,5 2 4003004 600 400 1,5 120 13 1 1,5 3,5 4003005 600 500 1,5 120 10 1 1,5 3,5 4003006 1000 600 1,5 50 7 1,5 1,5 5 3003007 1000 700 1,5 50 6 1,5 1,5 5 3001.3 Thyristor1.3.1 CÊu t¹o 17
  • 19. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Thyristor cßn ®−îc gäi lµ SCR (Silicon controlled Rectifier) bé n¾n ®iÖn®−îc ®iÒu khiÓn b»ng chÊt silicum. Thyristor lµ linh kiÖn b¸n dÉn gåm b¸n dÉn gåm 4 líp P- N- P- N ghÐpnèi tiÕp t¹o nªn 3 cùc Anode ký hiÖu lµ A d−¬ng cùc, Catode ký hiÖu lµ K ©mcùc vµ cùc Gate ký hiÖu lµ G lµ cùc ®iÒu khiÓn hay cùc cöa. J1, J2, J3 lµ c¸c mÆt ghÐp. a b c c H×nh 1.14: Thyristor a- S¬ ®å cÊu tróc bªn trong b- Ký hiÖu c- C¸c lo¹i thyristor1.3.2 Nguyªn lý lµm viÖc Tïy theo c¸ch nèi cña A vµ K cña thyristor víi nguån ®iÖn mét chiÒumµ thyristor cã thÓ ®−îc ph©n ¸p ng−îc hay ph©n ¸p thuËn. Khi ph©n ¸p ng−îc (an«t nèi víi cùc ©m nguån, cat«t nèi víi cùc d−¬ngnguån) nh− h×nh1.15 th× líp ph©n cùc J2 ph©n cùc thuËn (®iÖn trë rÊt nhá)nh−ng c¸c líp tiÕp xóc J1 vµ J3 l¹i ph©n cùc ng−îc (®iÖn trë rÊt lín) kh«ng cãdßng ®iÖn qua tõ K sang A. Phô t¶i (bãng ®Ìn) kh«ng cã dßng ®iÖn ch¶y quavµ kh«ng s¸ng. Thùc sù th× vÉn cã mét dßng ®iÖn rß rÊt nhá, kh«ng ®¸ng kÓ cìvµi mA. §Æc tÝnh V- A khi ph©n ¸p ng−îc lµ nh¸nh thuéc gãc phÇn t− thø III. 18
  • 20. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi ®iÖn ¸p ng−îc t¨ng ®Õn mét trÞ sè nµo ®ã ®ñ lín (Uct) th× thyristorbÞ chäc thñng gièng nh− tr−êng hîp cña ®i«t vµ kÕt qu¶ lµ dßng ®iÖn ng−îct¨ng lªn rÊt nhanh vµ m¹nh. Khi ph©n ¸p thuËn (an«t nèi víi cùc d−¬ng nguån, cat«t nèi víi cùc ©mnguån) nh− h×nh 1.15 th× c¸c líp J1 vµ J3 ®−îc ph©n cùc thuËn, ®iÖn trë rÊtnhá, nh−ng líp J2 l¹i bÞ ph©n cùc ng−îc, cã ®iÖn trá rÊt lín. Do vËy, tr−ênghîp nµy còng chØ cã mét dßng ®iÖn rß rÊt nhá ch¶y qua líp J2 (thuéc gãc phÇnt− thø I). H×nh 1.15: S¬ ®å ph©n ¸p ng−îc vµ thuËn cña mét thyristor Thyristor kh¸c víi ®i«t ë chç: ®i«t dÉn ®iÖn ngay sau khi ph©n ¸p thuËn,cßn thyristor cã ph©n ¸p thuËn còng ch−a dÉn ®iÖn. Muèn cho thyristor th«ngkhi cã ph©n ¸p thuËn cÇn ph¶i cã ®iÒu kiÖn. §iÒu kiÖn g×? §ã lµ ph¶i cÊp métxung ¸p d−¬ng vµo cùc ®iÒu khiÓn G khi thyristor ®−îc ph©n ¸p thuËn. Xungd−¬ng ®iÒu khiÓn cã thÓ ®−îc t¹o ra mét c¸ch ®¬n gi¶n nhê ®ãng c«ng t¾c K ëH×nh 1.16 19
  • 21. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 H×nh 1.16: S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu khiÓn thyristor Khi ®ã, líp tiÕp xóc J3 ®−îc ph©n ¸p thuËn thªm trùc tiÕp bëi nguån Egnªn dßng ®iÖn qua líp J3 t¨ng m¹nh. C¸c ®iÖn tö tõ c¸c nguån ngoµi qua N2chuyÓn dÞch sang P2 víi ®éng n¨ng lín. Mét phÇn vÒ cùc G h×nh thµnh dßng®iÒu khiÓn Ig, phÇn kh¸c lín h¬n, v−ît qua líp J2 vµo N1 råi qua P1 vÒ nguånt¹o ra dßng Ia. Khi c¸c ®iÖn tö líp J2 víi ®éng n¨ng lín sÏ b¾n ph¸ c¸c nguyªntö trung hßa trong líp tiÕp xóc, t¹o ra c¸c ®iÖn tö tù do kh¸c. Sè ®iÖn tö míil¹i b¾n ph¸ tiÕp c¸c nguyªn tö trung hßa kh¸c.... cø nh− thÕ, sè ®iÖn tö tù dot¨ng lªn rÊt nhanh, sè c¸c phÇn tö dÉn ®iÖn t¨ng vät, ®iÖn trë trong cïng ®iÖntr−êng rµo thÕ gi¶m m¹nh vµ dßng ®iÖn qua thyristor t¨ng vät. §iÓm lµm viÖcchuyÓn tõ T1 sang T2 råi T h×nh 1.17. Thyristor ë tr¹ng th¸i th«ng. TrÞ sè dßng ®iÖn Ia phô thuéc vµo ®iÖn trë trong m¹ch phô t¶i (ë h×nh:1.16 dßng Ia phô thuéc vµo ®iÖn trë cña bãng ®Ìn). Khi thyristor th«ng ®iÖn trë trong R13 cña nã rÊt nhá (cì vµi phÇn trôchoÆc phÇn tr¨m cña mét «m) nªn sôt ¸p ΔU13 kh«ng ®¸ng kÓ (kh«ng qu¸ 1V). Khi thyristor ®· th«ng, dßng ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông g× v× cã c¾tdßng ®iÒu khiÓn th× thyristor vÉn th«ng. Nguyªn do v× dßng Ia qua líp J2 sÏtiÕp tôc lµm ®iÖn trë líp J2 gi¶m thÊp vµ duy tr× sù dÉn ®iÖn. Qua líp nµy tõ N1sang P2. NÕu khi cho xung dßng ®iÒu khiÓn vµo cùc G ®Ó kÝch th«ng thyristormµ ®iÖn ¸p thuËn gi¶m thÊp, ®o¹n OT1 trë thµnh OT’1, OT”1.... Th× cÇn ph¶it¨ng dßng ®iÒu khiÓn lín h¬n I”®k1 > I’®k1> I®k1. Khi dßng ®iÒu khiÓn t¨ng tíi 20
  • 22. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp I®kmax (th−êng cì vµi chôc ®Õn trªn 100mA, tïy lo¹ithyristor) th× ®o¹n OT1, OT’1, OT”1...... trë thµnh OT2 nghÜa lµ ®Æc tÝnh V- Acña thyristor sÏ nh− ®Æc tÝnh V- A cña ®i«t. H×nh 1.17: §Æc tÝnh V- A cña thyristor1.3.3 øng dông cña thyristor+ øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.S¬ ®å H×nh 1.18: øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬ DC: lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Dßng ®iÖn qua ®éng c¬ chØ lµ dßng ®iÖn ë nöa chu kú d−¬ng vµ ®−îc thay ®æitrÞ sè b»ng c¸ch thay ®æi më kÝch cña dßng ®iÖn IG khi thyistor ch−a dÉn th× 21
  • 23. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46kh«ng cã dßng ®iÖn qua ®éng c¬. §i«t dÉn ®iÖn n¹p vµo tô qua ®iÖn trë R1 vµbiÕn trë VR. §iÖn thÕ cÊp cho cùc G lÊy trªn tô C vµ qua cÇu ph©n ¸p R2, R3. Tô n¹p ®iÖn qua R1 vµ VR víi h»ng sè thêi gian lµ τ = C(R1 + VR) Khi thay ®æi trÞ sè VR sÏ lµm thay ®æi thêi gian n¹p cho tô tøc lµ lµmthay ®æi thêi ®iÓm cã dßng xung kÝch IG sÏ lµm thay ®æi thêi ®iÓm dÉn ®iÖncña Thyistor tøc lµ thay ®æi dßng ®iÖn qua ®éng c¬ vµ lµm cho tèc ®é cña®éng c¬ bÞ thay ®æi. Khi nguån AC cã nöa chu kú ©m th× ®i«t D vµ thyristor ®Òu bÞ ph©n cùcng−îc ®i«t ng−ng dÉn, thyristor còng ng−ng dÉn. Thyristor dïng víi nguån mét chiÒu th× cã thÓ b¸o ®éng khi qu¸ nhiÖt,qu¸ ¸p suÊt, th× nót Ên M bÞ nhÊn. Thyristor sÏ ®−îc kÝch dÉn ®iÖn vµ duy tr×tr¹ng th¸i dÉn ®Ó cÊp ®iÖn cho ®Ìn vµ cßi b¸o.1.3.4 C¸c th«ng sè chñ yÕu cña thyristor. + TrÞ sè hiÖu dông ®Þnh møc cña dßng ®iÖn an«t Iahd ®ã lµ trÞ sè hiÖu dôngcña dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp ®i qua thyristor trong mét thêi gian dµi khithyristor më. Khi thyistor dÉn ®iÖn th× VAK= 0,7V nªn dßng ®iÖn thuËn qua thyistor cãthÓ tÝnh theo c«ng thøc: Vcc − 0,7V Ia = (1-17) RL RL : t¶i thuÇn trë VCC: ®iÖn ¸p qua thyristor + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn kÝch më IGT lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG g©y mëthyristor + §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i Ungmax lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K cho phÐp ®Ætthyristor . + §iÖn ¸p r¬i ®Þnh møc Δua lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K khi thyristor mëvµ ®ång thêi dßng ®iÖn b»ng dßng ®iÖn ®Þnh møc. 22
  • 24. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 + Thêi gian phôc håi tÝnh kho¸ lµ thêi gian tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó thyristorphôc håi tÝnh kho¸. B¶ng 1.3 Thyristor do h·ng Toshiba, NhËt B¶n chÕ t¹o I Ui,m toff M· hiÖu A KV μs SFOR1 0,1 0,1÷ 0,4 SFOR3 0,3 0,1÷ 0,6 SF1 1 0,1 ÷ 0,4 SF2 2 0,1÷ 0,6 SF2R5 2,5 0,1 ÷ 0,4 SF3 3 0,1÷ 0,6 SF5 5 0,1÷ 0,4 SF10 10 0,1 ÷ 1 SF16 16 0,1÷ 1,2 SF100 100 0,4÷ 1,6 SF300 300 0,4÷ 1,6 SF1000 1000 2,5 ÷ 4 SF1500 1500 2,5 ÷ 4 SH2 2 0,1÷ 0,4 15 SH16 16 0,1 ÷ 0,5 10 SH80 80 0,2 ÷ 1,6 15 ÷ 30 SH150 150 0,2 ÷ 1,6 15 ÷ 30 SH400 400 0,2 ÷ 1,3 15 ÷ 801.4 triac 23
  • 25. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H461.4.1 CÊu t¹o Triac lµ linh kiÖn b¸n dÉn t−¬ng tù nh− hai thyristor nèi song songng−îc gåm hai cùc vµ chØ cã mét cùc ®iÒu khiÓn. b) cH×nh 1.19: Triac a, CÊu tróc bªn trong b, H×nh vÏ cÊu t¹o c, Ký hiÖu1.4.2 Nguyªn lý lµm viÖc Theo cÊu t¹o cña mét triac ®−îc xem nh− hai thyristor ghÐp song songvµ ng−îc chiÒu nªn. Khi kh¶o s¸t ®Æc tÝnh cña triac ng−êi ta kh¶o s¸t nh− hai thyristor+ Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ d−¬ng vµ cùc G ®−îc kÝch xung d−¬ng th× triac dÉn®iÖn theo chiÒu tõ T2 qua T1 nh− h×nh:1.20 + Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ ©m cùc G ®−îc kÝch xung ©m th× triac dÉn®iÖn theo chiÒu T1 ®Õn T2 nh− h×nh: 1.21 24
  • 26. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 + Khi triac ®−îc dïng trong m¹ch xoay chiÒu c«ng nghiÖp khi nguån ënöa chu k× d−¬ng cùc G cÇn ®−îc kÝch xung d−¬ng, cßn khi nguån ë nöa chuk× ©m cùc G cÇn ®−îc kÝch xung ©m triac cho dßng ®iÖn qua ®−îc c¶ haichiÒu. H×nh 1.221.4.3. §Æc tÝnh volt-ampe cña triac Triac cã ®Æc tÝnh volt-ampe gån hai phÇn ®èi xøng nhau qua ®iÓm O haiphÇn nµy gièng nh− ®Æc tuyÕn cña hai SCR m¾c ng−îc chiÒu nhau. H×nh 1.23: §Æc tÝnh V- A cña triacTriac cã thÓ më trong 4 tr−êng hîp: 25
  • 27. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 UGT1> 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1< 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1> 0 vµ UT1T2 < 0 UGT1< 0 vµ UT1T2< 0 Nh− vËy Triac thÓ më theo hai chiÒu. ChiÒu thuËn tõ T2 ®Õn T1 khi UT1T2 > 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn¸p d−¬ng UGT1 < 0 ChiÒu thuËn tõ T1 ®Õn T2 khi UT1T2< 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn¸p ©m UGT1 < 01.4.4 M¹ch ®iÒu khiÓn §Ó ®iÒu khiÓn ®−îc triac ta cã s¬ ®å nh− h×nh 1.24 H×nh1.24: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn triac M¹ch ®iÒu khiÓn gåm 1 biÕn trë (R) tô ®iÖn C, triac vµ mét ®iÖn trë phôRp ®Ó giíi han dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG, ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch lµ ®iÖn ¸p xoaychiÒu h×nh sin: u= Umsinωt Gi¶ thiÕt t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu (ωt=0) tô ®iÖn C ®· phãng hÕt ®iÖn, vµ®iÖn ¸p trªn nã UC= 0 th× khi u t¨ng theo chiÒu d−¬ng (u > 0) tô ®iÖn C ®−îcn¹p ®iÖn theo chiÒu d−¬ng qua ®iÖn trë R vµ Uc t¨ng theo quy luËt hµm sè mòcã tèc ®é t¨ng phô thuéc vµo R, ®iÖn trë R cµng nhá th× dßng ®iÖn n¹p cµnglín vµ tèc ®é t¨ng cña UC cµng nhanh. §å thÞ biÕn thiªn cña u theo ωt nh− ®å thÞ h×nh 1.25 26
  • 28. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 H×nh1.25: D¹ng sãng cña m¹ch ®iÒu khiÓn §å thÞ h×nh 1.25 biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña Uc theo ωt t−¬ng øng víigi¸ trÞ nhÊt ®Þnh cña R. T¹i gãc pha ϕ0 Uc ®−îc n¹p b»ng ®iÖn ¸p chuyÓn ®æiUc® cña triac D. Triac D më, tô C phãng ®iÖn qua Rp, triac D vµ phÇn gi÷a Gvµ T1 ®iÒu ®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn IG (®−êng cong 3 h×nh 1.25) vµ mëtriac. Triac D tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p Ua t¹i gãcpha ωt = π. §iÖn ¸p u gi¶m ®Õn 0 dßng ®iÖn qua triac Ia còng gi¶m ®Õn 0 v× t¶ithuÇn trë vµ u, Ia cïng pha. Do ®ã triac kho¸ l¹i sang nöa chu kú ©m cña u. Tô®iÖn C ®−îc n¹p theo chiÒu ©m vµ Uc t¨ng. T¹i gãc pha ϕ = ϕ0 + π, ®iÖn ¸p Uc = Uc® triac D më tô ®iÖn C phãng®iÖn qua ®iÖn trë Rp chiÒu dßng ®iÖn ®i tõ cùc G cña triac D, Rp vÒ nguån ®iÒu®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn ©m IG (®−êng cong 4 h×nh 1.25) vµ më triac theochiÒu tõ T1 ®Õn T2 triac tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt chu kú ©m, trong suèt thêigian më cña triac ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R1 b»ng ®iÖn ¸p Ua (v× khi triac më 27
  • 29. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46®iÖn ¸p r¬i trªn nã rÊt nhá). Do ®ã ®iÖn ¸p UR trªn R1 biÕn thiªn theo ωt (nh−®−êng 5 h×nh 1.25) tõ ®ã rót ra gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p uR trªn t¶i R1. 2π 1 uR = ∫u d ωt 2 (1-18) 2π R 0 Trong ®ã gãc më chËm ϕ0 phô thuéc vµo biÕn trë R cña m¹ch ®iÒukhiÓn do ®ã b»ng c¸ch thay ®æi biÕn trë R ta cã thÓ thay ®æi ϕ0 vµ thay ®æi trÞsè UR cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Rt. 2π π 2⎛ sin 2ϕ ⎞ ∫ uR dωt = 2θ∫ u dωt = U ⎜ π − t0 + 2 0 ⎟ 2 2 0 0 ⎝ ⎠ 1 ϕ0 1 ⇒ uR = U − + sin 2ϕ 0 (1-19) 2 2π 41.4.5 øng dông cña triac. Triac ®−îc øng dông trong mét sè m¹ch, ®iÒu chØnh ¸nh s¸ng ®Ìn ®iÖn,nhiÖt ®é lß, ®iÒu chØnh chiÒu quay vµ tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu.1.4.6 C¸c th«ng sè cña triac+ §iÖn ¸p ®Þnh møc U®m: §ã lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cho phÐp ®Æt vµo triac theochiÒu thuËn hoÆc chiÒu ng−îc trong thêi gian dµi.+ Dßng ®iÖn hiÖu dông ®Þnh møc I®m: §ã lµ trÞ sè hiÖu dông ®inh møc cùc®¹i cho phÐp cña dßng ®iÖn ®i qua triac trong mét thêi gian dµi.+ Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn triac: §ã lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG ®¶m b¶o mëtriac.+ Dßng ®iÖn duy tr× IH: §ã lµ trÞ sè tèi thiÓu cña dßng ®iÖn an«t ®i qua triac®Ó duy tr× triac ë tr¹ng th¸i më.+ §iÖn ¸p r¬i trªn Triac Δu §ã lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn triac khi triac dÉn vµ dßng ®iÖn qua triac b»ngdßng ®Þnh møc. B¶ng 1.4: Th«ng sè chÝnh cña mét vµi lo¹i Triac 28
  • 30. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46N¬i chÕ t¹o M· hiÖu U (V) I (A) Ig (mA) Ug (V)Liªn X« (cò) TC- 60 50÷ 1000 80 400 7 TC- 125 50÷ 1000 125 400 7 TC- 160 50÷ 1000 160 400 7NhËt b¶n SM2B41 100 2TOSHIBA SM12D41 200 12 SM150G13 400 150 SM300J13 600 300 SM300Q13 1200 300 2AC3T 300 2 20 50 6AC5F, S 500 6 50NEC 10AC6F, S 600 10 50 16AC6D1 600 16 50 25AC65 600 25 50 70AC10S 1000 70 200 300AC12S 1200 300 300Mü SC245 200÷ 500 6 50 2,5GE SC60 200÷ 500 25 50 2,5 TIC205A 100 2 5 2 TIC215B 200 3 5 2,5TI TIC263D 400 25 50 2,5 TIC263M 600 25 50 2,5CHLB §øc BTA41- 200 200 40 50 BTA41- 600 400 40 50 BTA41- 700 700 50 501.5 c¸c phÇn tö logic c¬ b¶n 29
  • 31. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H461.5.1 M¹ch AND dïng ®i«t b¸n dÉn+ M¹ch ®iÖn vµ ký hiÖu H×nh 1.26A vµ B lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo. Møc thÊp cña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 0 V, møc caocña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 3V. Z lµ tÝn hiÖu ®Çu ra. H×nh1.26: Cæng AND a) ký hiÖu b) M¹ch ®iÖn+ Nguyªn lý ho¹t ®éng Cã 4 tr−êng hîp kh¸c nhau ë ®Çu vµo.- Tr−êng hîp 1: Khi VA= VB= 3V, hai ®i«t DA vµ DB th«ng víi nguån E0= +12V qua®iÖn trë R0, chóng ®Òu cã ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn, chóng ®Òu dÉn ®iÖn. VZ=VA + VD= 3 + 0,7= 3,7V.- Tr−êng hîp 2: Khi VA= 3V, VB= 0V. DA vµ DB cã ®Çu an«t nèi chung. Cat«t cña DB cã®iÖn thÕ thÊp h¬n nªn ch¾c ch¾n dÔ dÉn ®iÖn h¬n. Mét khi DB ®· dÉn ®iÖn th×VZ= VZ- VA= 0,7- 3= -2,3V. VËy DA chÞu ph©n cùc ng−îc, nã ë tr¹ng th¸i ng¾t hë m¹ch, kh«ng ph¶idÉn ®iÖn nh− ta t−ëng lóc tho¹t ®Çu nh×n vµo m¹ch ®iÖn. §iÖn thÕ VZ= 0,7Vgäi lµ ®iÖn thÕ ghim.- Tr−êng hîp 3: 30
  • 32. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi VA= 0V, VB= 3V. Qu¸ tr×nh ph©n tÝch t−¬ng tù sÏ cho ta kÕt qu¶ DAdÉn, DB ng¾t. VZ ®−îc ghim ë 0,7V do DA dÉn ®iÖn.- Tr−êng hîp 4: Khi VA= VB= 0V. DA vµ DB ®Òu dÉn. VZ còng ®−îc ghim ë møc 0,7V.Tãm l¹i ta cã b¶ng 1.5 sau. B¶ng chøc n¨ng VA(V) VB(V) VZ(V) 0 0 0.7 0 3 0.7 3 0 0.7 3 3 3.7 B¶ng nµy biÓu thÞ quan hÖ t−¬ng øng c¸c møc ®iÖn ¸p gi÷a ®Çu ra víi®Çu vµo ®−îc gäi lµ b¶ng chøc n¨ng.Quy −íc: Møc ®iÖn ¸p cao øng víi møc logic lµ 1. Møc ®iÖn ¸p thÊp øng víi møc logic lµ 0.+ B¶ng ch©n lý Trong m¹ch sè, ®Ó thuËn tiÖn. Th−êng dïng kÝ hiÖu 1 vµ 0 biÓu thÞ møccao vµ møc thÊp. Tõ b¶ng 1.5.1 ta dïng 1 thay thÕ møc cao, dïng 0 thay thÕmøc thÊp, dïng A, B thay thÕ VA, VB, dïng Z thay thÕ VZ, kÕt qu¶ thay thÕ lµb¶ng ch©n lý 1.5 B¶ng 1.6: B¶ng ch©n lý cæng AND A B Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 11.5.2 M¹ch OR 31
  • 33. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46+ M¹ch ®iÖn vµ ký hiÖu: H×nh 1.27 A, B lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo. Z lµ tÝn hiÖu ®Çu ra. H×nh 1.27: M¹ch OR a) kÝ hiÖu b) M¹ch ®iÖn+ Nguyªn lý lµm viÖc Ph©n tÝch t−¬ng tù nh− m¹ch ®iÖn AND , ta xÐt 4 tr−êng hîp kh¸c nhauë ®Çu vµo. KÕt qu¶ ta ®−îc b¶ng chøc n¨ng 1.7 B¶ng chøc n¨ng ®iÖn ¸p cña m¹ch ®iÖn h×nh: 1.27 B¶ng 1.7 VA(V) VB(V) VZ(V) 0 0 - 0,7 0 3 + 2,3 3 0 + 2,3 3 3 + 2,3 Ta thÊy chØ cÇn cã 1 tÝn hiÖu ®Çu vµo ë møc cao th× VZ ë møc cao. §ã lµquan hÖ Logic OR. B¶ng ch©n lý 32
  • 34. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 A B Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 Ta thÊy r»ng mèi quan hÖ gi÷a tÝn hiÖu ®Çu ra Z víi c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµoA, B ®−îc biÓu thÞ b»ng phÐp céng Logic: Z= A+ B1.5.3 Cæng NOT+ M¹ch ®iÖn vµ kÝ hiÖu (H×nh: 1.28)V1(A) lµ tÝn hiÖu ®Çu vµoV0(z) lµ tÝn hiÖu ®Çu raEq lµ nguån ®iÖn ¸p ghimDq lµ ®i«t ghim EB= -12VH×nh: 1.28: Cæng NOT a) KÝ hiÖu b) M¹ch ®iÖn+ Nguyªn lý lµm viÖc Trong cæng NOT tranzito cÇn lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng më. Khi V1 ëmøc thÊp th× T ng¾t hë m¹ch, V0 ë møc cao. Khi V1 ë møc cao th× T th«ng b·ohoµ, V0 ë møc thÊp. Nh− vËy m¹ch cã chøc n¨ng logic NOT. T¸c dông cñanguån ©m lµ EB lµ b¶o ®¶m T ng¾t hë tin cËy khi V1 ë møc thÊp. EQ vµ DQ cãt¸c dông gi÷ møc cao ®Çu ra ë gi¸ trÞ quy ®Þnh. §Ó ph©n tÝch nguyªn lý c«ngt¸c cæng NOT, ta h·y ¸p dông ph−¬ng ph¸p c¬ b¶n dïng ph©n tÝch m¹ch lµ: 33
  • 35. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46gi¶ thiÕt, tÝnh to¸n, ph©n tÝch, so s¸nh, kiÓm tra, kÕt qu¶. B©y giê ta xÐt t×nhhuèng V1= 3,2V vµ 0.3V.- Khi V1= 3,2V Gi¶ thiÕt r»ng tranzito T th«ng b·o hoµ, ®i«t DQ ng¾t. Víi gi¶ thiÕt nh−thÕ, t−¬ng øng ta cã: VB= 0,7V; V0=VCSE= VC= 0,3V; IDQ= 0.TÝnh to¸n: c¨n cø vµo c¸c th«ng sè m¹ch ®· cho ta tÝnh dßng vµ ¸p.M¹ch ®iÖn t−¬ng ®−¬ng H×nh: 1.29 A R1 1.5K B b I1 IB VI3.2V I2 R2 18K VBES EB -12V e VA − VB 3, 2 − 0,7Ta cã: I1= = = 1,67 (mA) R1 1,5 VB − EB 0, 7 − ( −12) I2 = = = 0,71 (mA) R2 18 IB = I1- I2= 1,67- 0,71 = 0,96 (mA) VDQ= VCES- EQ= 0,3- 2,5 = -2,2 (V) EC − VCES E V× ICS = = C = 12/1 = 12 (mA) RC RC I CS 12 IBS= = = 0,4 (mA) β 30 KiÓm tra: c¨n cø kÕt qu¶ tÝnh to¸n, ®èi chiÕu ®iÒu kiÖn ®ãng më, cã thÓbiÕt gi¶ thiÕt hîp lý ®óng hay sai. NÕu sai th× ph¶i xÐt l¹i gi¶ thiÕt, ®−a ra gi¶thiÕt hîp lÝ råi tÝnh to¸n kÕt qu¶. Trong tr−êng hîp cña chóng ta, v× IB > IBS,VDQ < 0,5 nªn gi¶ thiÕt ban ®Çu lµ hîp lý.-Khi V1= 0,3VH×nh 1.30: S¬ ®å t−¬ng ®−¬ng cña m¹ch 34
  • 36. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 R1. 1.5K + VBE V1. 0.3V R2. 18K - e EB. 12V Khi V1= 0,3V v× t¸c dông cña nguån ©m EB, ®iÖn thÕ cña baz¬ nhá h¬n0.3V, nªn tranzito ng¾t 1 c¸ch tin cËy, ®ång thêi ®i«t ghim DQ th«ng. V0= EQ+ VDQ = 2,5 + 0,7 = 3,2 V. §Çu ra cã møc cao. Tãm l¹i m¹ch ®iÖn h×nh 1.28b ®óng lµ cæng NOT. V× khi V1 lµ møc caoth× V0 lµ møc thÊp, khi V1 lµ møc thÊp th× V0 lµ møc cao. Ta cã b¶ng ch©n lý cña cæng NOT Z= A A Z 0 1 1 01.5.4 M¹ch ®iÖn cæng NAND (M¹ch vµ ®¶o)+ M¹ch ®iÖn vµ kÝ hiÖu. H×nh: 1.31 H×nh 1.31: Cæng NAND a) kÝ hiÖu b) M¹ch ®iÖn+ Nguyªn lý lµm viÖc: 35
  • 37. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 M¹ch ®iÖn H×nh 1.31 Gåm 2 phÇn: PhÇn cæng AND bªn tr¸i vµ phÇncæng NOT bªn ph¶i. VËy quan hÖ ®Çu ra vµ ®Çu vµo lµ NAND (Vµ- §¶o). BiÓu thøc hµm logic cña NAND lµ: Z= A.B B¶ng ch©n lÝ cæng NAND A B Z 1 1 0 0 1 1 1 0 1 0 0 11.6 M¹ch TÝch ph©n iC C + ir R A Uv U0 H×nh 1.32: M¹ch tÝch ph©n S¬ ®å bé tÝch ph©n ®−îc m« t¶ trªn h×nh: 1.32 Tõ ®iÒu kiÖn c©n b»ng dßng ë nót A, iR= iC ta cã: dUr Uv -C. = (1-20) dt R 1 RC ∫ Ur= Uvdt + Ur0 (1-21) ë ®©y: Ur0 lµ ®iÖn ¸p trªn tô C khi t=0 (lµ h»ng sè tÝch ph©n x¸c ®Þnh tõ®iÒu kiÖn ban ®Çu). 36
  • 38. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Th−êng khi t= 0, Uv= 0 vµ Ur= 0. Nªn ta cã: t 1 Ur= τ ∫ Uvdt 0 (1-22) ë ®©y: τ= RC gäi lµ h»ng sè tÝch ph©n cña m¹ch. Khi tÝn hiÖu vµo thay®æi tõng nÊc, tèc ®é thay ®æi cña ®iÖn ¸p ra sÏ b»ng: ΔUr Uv =- nghÜa lµ ë ®Çu ra bé tÝch ph©n sÏ cã ®iÖn ¸p t¨ng (hay gi¶m) Δt RCtuyÕn tÝnh theo thêi gian. §èi víi tÝn hiÖu h×nh sin, bé tÝch ph©n sÏ lµ bé läc tÇn sè thÊp, quay phatÝn hiÖu h×nh sin ®i 900 vµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña nã tØ lÖ víi tÇn sè.1.7 M¹ch Vi ph©n R + Uv C Ur H×nh 1.33: M¹ch vi ph©n Bé vi ph©n cho trªn h×nh: 1.33 . B»ng c¸c ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n ta cã®iÖn ¸p ra cña nã tØ lÖ víi tèc ®é thay ®æi cña ®iÖn ¸p vµo: dUv Ur= - RC (1-23) dt Khi tÝn hiÖu vµo lµ h×nh sin, bé vi ph©n lµm viÖc nh− mét bé läc cao tÇn,hÖ sè khuÕch ®¹i cña nã tØ lÖ thuËn víi tÇn sè tÝn hiÖu vµo vµ lµm quay phaUvµo mét gãc 900. Th−êng bé vi ph©n lµm viÖc kÐm æn ®Þnh ë tÇn cao v× khi ®ãZc= → 0 lµm hÖ sè håi tiÕp ©m gi¶m nªn khi sö dông cÇn chó ý ®Æc ®iÓm nµyvµ bæ sung 1 ®iÖn trë lµm nhôt R1. 37
  • 39. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H461.8 Bé ghÐp quang- opto- Couplers1.8.1 §¹i c−¬ng Trong Anh ng÷ bé ghÐp quang cßn ®−îc gäi lµ Photo coupledisolators,Photo- coulers, Photo- coupled pairs vµ Optically Coupled Pairs. Tõ th«ngth−êng nhÊt cho linh kiÖn nµy lµ Opto- Couplers. Bé ghÐp quang dïng ®Ó c¸ch ®iÖn gi÷a nh÷ng m¹ch ®iÖn cã sù kh¸c biÖtvÒ ®iÖn thÕ kh¸ lín. Ngoµi ra nã cßn ®−îc dïng ®Ó tr¸nh c¸c vßng ®Êt (groundcircuit, circuit terrestre) g©y nhiÔu trong m¹ch ®iÖn.1.8.2 C¬ chÕ ho¹t ®éng Th«ng th−êng bé ghÐp quang gåm 1 ®i«t lo¹i GaAs ph¸t ra tia hångngo¹i vµ mét phototranzito víi vËt liÖu Si. Víi dßng ®iÖn thuËn, ®i«t ph¸t rabøc x¹ hång ngo¹i víi chiÒu dµi sãng kho¶ng 900nm. N¨ng l−îng bøc x¹ nµy®−îc chiÕu lªn trªn mÆt cña phototranzito hay chiÕu gi¸n tiÕp qua mét m«itr−êng dÉn quang H×nh 1.38 H×nh 1.34: Bé ghÐp quang §Çu tiªn tÝn hiÖu ®−îc phÇn ph¸t (LED hång ngo¹i) trong bé ghÐpquang biÕn thµnh tÝn hiÖu ¸nh s¸ng. Sau ®ã tÝn hiÖu ¸nh s¸ng ®−îc phÇn nhËn(Phototriac) biÕn l¹i thµnh tÝn hiÖu ®iÖn. 38
  • 40. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 H×nh 1.35: Phototriac1.8.3 TÝnh chÊt c¸ch ®iÖn Nh− ®· nãi, bé ghÐp quang th−êng ®−îc dïng ®Ó c¸ch ®iÖn gi÷a hai m¹ch®iÖn gi÷a hai m¹ch ®iÖn cã ®iÖn thÕ kh¸c biÖt kh¸ lín. Bé ghÐp quang cã thÓ lµmviÖc víi dßng ®iÖn mét chiÒu hay víi tÝn hiÖu ®iÖn cã tÇn sè kh¸ cao. §Æc biÖt víithÓ tÝch nhá bÐ, bé ghÐp quang tá ra −u viÖt h¬n so víi biÕn thÕ.+ §iÖn trë c¸ch ®iÖn §ã lµ ®iÖn trë víi dßng ®iÖn mét chiÒu gi÷a ng¶ vµo vµ ng¶ ra cña béghÐp quang cã trÞ sè bÐ nhÊt lµ 1011 Ω, nh− thÕ ®ñ ®¸p øng yªu cÇu th«ngth−êng. Nh− thÕ chóng ta cÇn chó ý, víi dßng ®iÖn rß trong kho¶ng nA cã thÓ¶nh h−ëng ®Õn ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÖn, vÝ dô khi dßng ®iÖn rß ch¹y vµo cùcgèc cña phototranzito cßn ®Ó trèng. GÆp tr−êng hîp nµy ta cã thÓ t¹o nh÷ngkhe trèng gi÷a ng¶ ra vµ ng¶ vµo. Nãi chung víi bé ghÐp quang ta cÇn cãm¹ch in lo¹i tèt.+ §iÖn dung c¸ch ®iÖn CÊu tróc cña bé ghÐp quang gåm cã phototranzito, LED, phÇn c¬ cã thÓt¹o mét ®iÖn dung tõ 0,3 ÷ 2pF. §iÖn dung nµy ®−îc ®o khi ch©n ë ng¶ vµocòng nh− ch©n ë ng¶ ra ®−îc nèi t¾t. Víi sù thay ®æi cao ¸p kh¸ nhanh(500V/μs) gi÷a ng¶ ra vµ ng¶ vµo, ®iÖn dung kÝ sinh cã thÓ truyÒn ®i sù thay®æi vµ xung ®iÖn ë ng¶ ra cã nh÷ng gai nhän. Trong tr−êng hîp nµy nªn södông bé ghÐp quang kh«ng cã ch©n nèi víi cùc gèc, vµ gi÷a cùc thu víi cùcph¸t nªn nèi mét tô ®iÖn ®Ó lµm gi¶m gai nhiÔu ë xung ra. §Ó kh«ng t¹o thªm®iÖn dung kÝ sinh, víi bé ghÐp quang ta kh«ng nªn dïng ch©n ®Õ ®Ó c¾m IC.+ §iÖn thÕ c¸ch ly §iÖn thÕ c¸ch ly lµ ®iÖn thÕ cao nhÊt mµ bé ghÐp quang cã thÓ chÞu®ùng næi. §iÖn thÕ c¸ch ly cßn tuú thuéc vµo cÊu tróc cña bé ghÐp quang,kh«ng khÝ....1.8.4 HiÖu øng tr−êng 39
  • 41. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 D−íi mét ®iÖn thÕ kh¸ cao gi÷a LED vµ phototranzito cã kho¶ng c¸chkh¸ gÇn, ta cã mét ®iÖn tr−êng kh¸ lín. Nõu bé ghÐp quang lµm viÖc víi ®iÒukiÖn nh− thÕ liªn tôc vµi ngµy, c¸c th«ng sè cña bé ghÐp quang (®Æc biÖt víitranzito) bÞ thay ®æi. HiÖu øng tr−êng cµng râ rµng h¬n víi nhiÖt ®é cao (1000C) vµ mét ®iÖnthÕ mét chiÒu kh¸ cao (1KV). C¸c th«ng sè nh− ®é khuÕch ®¹i, ®iÖn ¸p vµdßng ®iÖn ng−îc cã thÓ thay ®æi. Víi mét ®iÖn tr−êng kh¸ lín ta cã mét hiÖuøng gièng nh− víi tranzito MOS: cã sù ®¶o ®iÖn ë bÒ mÆt. So víi tranzito, c¸c th«ng sè cña LED rÊt æn ®Þnh d−íi t¸c dông cña®iÖn tr−êng. Ng−êi ta cã thÓ b¶o vÖ líp chuyÓn tiÕp pn cña tranzito Silicon b»ng métmµng ion trong suèt ®Ó chèng l¹i ¶nh h−ëng cña ®iÖn tr−êng (Transparent IonShield- Trios). VÝ dô víi bé ghÐp quang SFH6106.1.8.5 Sù l·o ho¸ Víi thêi gian, c«ng suÊt ph¸t s¸ng cña LED bÞ gi¶m ®i, do ®ã ta cã hÖsè truyÒn ®¹t cña mét bé ghÐp quang bÐ ®i. Ng−êi ta tr¸nh sù l·o ho¸ cña métbé ghÐp quang b»ng ph−¬ng ph¸p “Burn- in”. Sau khi s¶n xuÊt c¸c bé ghÐpquang ®−îc cho lµm viÖc víi dßng ®iÖn vµ víi nhiÖt ®é xung quanh kh¸ líntrong mét thêi gian (24h). Do ®ã bé ghÐp quang bÞ l·o ho¸ tr−íc vµ nã kh«ngbÞ l·o ho¸ nhanh nh− c¸c bé ghÐp quang ch−a qua “Burn- in”. §Ó cho bé ghÐp quang lµm viÖc l©u dµi kh«ng bÞ l·o ho¸ qu¸ nhanh,nhiÖt ®é xung quanh vµ dßng ®iÖn lµm viÖc ph¶i gi÷ cµng thÊp cµng tèt.1.8.6 HÖ sè truyÒn ®¹t Th«ng sè quan träng nhÊt cña bé ghÐp quang lµ hÖ sè truyÒn ®¹t dßng®iÖn. HÖ sè truyÒn ®¹t lµ hÖ sè tÝnh theo phÇn tr¨m cho biÕt dßng ®iÖn ra (cñamét phototranzito) lín h¬n so víi dßng ®iÖn vµo cña LED hång ngo¹i trongmét bé ghÐp quang.1.8.7 Bé ghÐp quang víi phototriac 40
  • 42. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 §−îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c triac c«ng suÊt ChØ cã mét ®iÖn trë han dßng cho phototriac H×nh 1.38 H×nh 1.38: Photriac dïng ®Ó ®iÒu khiÓn triac c«ng suÊt Víi bé läc RC ®Ó chèng nhiÔu dV/dt vµ c¸c xung ®iÖn cao tÇn. H×nh 1.39 H×nh 1.39: Phototriac dïng thªm bé läc RC Varistor b¶o vÖ phototriac kh«ng bÞ c¸c xung ®iÖn qu¸ cao lµm hángkhi triac lµm viÖc víi dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cao. H×nh 1.40 H×nh 1.40: Phototriac dïng varistor chèng xung ®iÖn qu¸ cao Ta cã b¶ng so s¸nh ®Æc tÝnh c¸c linh kiÖn ghÐp tÝn hiÖu 41
  • 43. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 (Signal Coupling Devices)Linh kiÖn −u ®iÓm KhuyÕt ®iÓmBé - Kinh tÕ, rÎ tiÒn - Khi ng¾t ®iÖn hay dÉn ®iÖnghÐp - Cã thÓ chÕ t¹o víi vËt liÖu b¸n ®Òu cã mét ®iÖn trë giíi h¹nquang dÉn (®iÖn trë kh«ng thÓ b»ng 0 - Lµm viÖc víi c¶ tÝn hiÖu 1 hay ∞) chiÒu vµ xoay chiÒu ë tÇn sè cao - Dßng ®iÖn khi dÉn ®iÖn vµ - C¸ch ®iÖn tèt ®Õn vµi KV dßng ®iÖn khi ng¾t ®iÖn ®Òu - Tæng trë c¸ch ®iÖn cao cã trÞ sè giíi h¹n - KÝch th−íc nhá (Dip) - HÖ sè truyÒn ®¹t thÊp - Kh«ng cã c«ng t¾c nªn kh«ng bÞ n¶y - C«ng suÊt tiªu thô ÝtR¬ le - Lµm viÖc víi c«ng suÊt lín - §¾t tiÒn v× m¸ r¬le lµm - Khi dÉn ®iÖn cã ®iÖn trë rÊt b»ng kim lo¹i quý thÊp - C«ng suÊt tiªu thô cao - Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu mét - VËt tèc lµm viÖc rÊt chËm chiÒu - KÝch th−íc lín - C¸ch ®iÖn tètBiÕn - TruyÒn tÝn hiÖu víi vËn tèc cao - Kh«ng thÓ truyÒn tÝn hiÖuthÕ - KÝch th−íc trung b×nh mét chiÒu hay xoay chiÒu ëxung - Cã hÖ sè truyÒn ®¹t tèt tÇn sè thÊp. - §Õ c¸ch ®iÖn (cã tæng trë cao ) nªn rÊt ®¾t tiÒnIC ph¸t - Cã thÓ chÕ t¹o víi vËt liÖu b¸n - Tæng trë c¸ch ®iÖn bÐvµ nhËn dÉn, KÝch th−íc bÐ - §iÖn thÕ ®¸nh thñng rÊttÝn hiÖu - TruyÒn tin víi vËn tèc cao thÊp d−íi 30 KV®−êng - Cã thÓ truyÒn tÝn hiÖu DC rÎdµi tiÒn B¶ng 8: Mét sè bé ghÐp quang dïng opto- triac 42
  • 44. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ký hiÖu Tªn bé ghÐp §iÖn ¸p Dßng ®iÖn dv/dt quang ®Çu ra ®Çu ra (V/μs) (V) (mA) MOC3009 7500V PX 250 40 42 MOC3010 7500V PX 250 45 42 MOC3011 7500V PX 250 50 42 MOC3012 7500V PX 250 55 42 TIL3009 3535V PX 250 30 42 TIL3010 3535V PX 250 35 42 TIL3011 3535V PX 250 40 42 TIL3012 3535V PX 250 45 42 MOC3020 7500V PX 400 50 42 MOC3021 7500V PX 400 55 42 TIL3020 3535V PX 400 50 42 TIL3021 3535V PX 400 55 42 43
  • 45. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ch−¬ng 2 Giíi thiÖu vÒ m¹ch ®iÖn xoay chiÒu ba pha vµ ®éng c¬ ba pha2.1 M¹ch ®iÖn ba pha2.1.1 Dßng ®iÖn sin Dßng ®iÖn sin lµ dßng ®iÖn xoay chiÒu biÕn ®æi theo quy luËt hµm sincña thêi gian. BiÓu thøc dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p: i= Imaxsin(ωt + Ψi) (2-1) u= Umaxsin(ωt + Ψu)Trong ®ã i, u lµ trÞ sè tøc thêi cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. Imax , Umax TrÞ sè cùc ®¹i biªn ®é cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p. (ωt + Ψi), (ωt + Ψu): lµ gãc pha gäi t¾t lµ pha cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p.Pha x¸c ®inh trÞ sè vµ chiÒu cña dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p ë thêi ®iÓm t. Ψi, Ψu Pha ban ®Çu cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p. Pha ®Çu lµ pha ë thêi®iÓm t=0. Phô thuéc vµo chän to¹ ®é thêi gian, pha ®Çu cã thÓ b»ng kh«ng ©mhoÆc d−¬ng. ω TÇn sè gãc cña dßng ®iÖn sin, ®¬n vÞ lµ rad/s. Chu k× T cña dßng ®iªn lµ kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó dßng ®iÖn lÆpl¹i trÞ sè vµ chiÒu biÕn thiªn, nghÜa lµ trong kho¶ng thêi gian T gãc pha biÕn®æi mét l−îng: ωT = 2π.Sè chu k× cña dßng ®iÖn trong mét gi©y gäi lµ tÇn sè f. ω = 2πf (2- 2)2.1.2 M¹ch ®iÖn ba pha M¹ch ®iÖn ba pha bao gåm nguån ®iÖn ba pha, ®−êng d©y truyÒn t¶i vµc¸c phô t¶i ba pha. §Ó t¹o ra nguån ®iÖn ba pha ta dïng m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé ba pha. CãcÊu t¹o gåm hai phÇn: PhÇn tÜnh (cßn gäi lµ stato) gåm cã lâi thÐp xÎ r·nh, 44
  • 46. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46trong c¸c r·nh ®Æt 3 d©y quÊn AX, BY, CZ cã cung sè vßng d©y vµ lÖch nhaumét gãc 1200 trong kh«ng gian. Mçi d©y quÊn ®−îc gäi lµ mét pha. PhÇn quay (cßn gäi lµ roto) lµ nam ch©m ®iÖn N- S.Nguyªn lý lµm viÖc nh− sau: Khi quay r«to, tõ tr−êng sÏ lÇn l−ît quÐt c¸c d©yquÊn stato, vµ c¶m øng vµo d©y quÊn stato c¸c søc ®iÖn ®éng sin cïng biªn ®é,cïng tÇn sè vµ lÖch pha nhau mét gãc 1200. NÕu chän pha ®Çu cña søc ®iÖn eA cña d©y quÊn AX b»ng kh«ng th×biÓu thøc søc ®iÖn ®éng cña c¸c pha lÇn l−ît lµ: Pha A: eA= 2 Esinωt 2π Pha B: eB= 2 Esin(ωt - ) (2- 3) 3 2π Pha C: eC= 2 Esin(ωt + ) 3 Nguån ®iÖn gåm ba søc ®iÖn ®éng sin cïng biªn ®é, cïng tÇn sè, lÖch 2πnhau vÒ pha gäi lµ nguån ba pha ®èi xøng. 3 H×nh 2.1: TrÞ sè tøc thêi søc ®iÖn ®éng ba pha2.2 §éng c¬ ba pha2.2.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé+ CÊu t¹o vµ ®Æc ®iÓm.- CÊu t¹o PhÇn tÜnh (Stato): gåm vá m¸y, lâi s¾t vµ d©y quÊn. 45
  • 47. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 * Vá m¸y: th−êng lµm b»ng gang. §èi víi m¸y cã c«ng suÊt lín (trªn1000kW), th−êng dïng thÐp tÊm hµn l¹i thµnh vá. Vá m¸y cã t¸c dông b¶o vÖvµ cè ®Þnh c¸c chi tiÕt m¸y. * Lâi thÐp: §−îc lµm b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn dµy tõ 0.35mm ®Õn 0.5mm ghÐp l¹i víi nhau. Lâi s¾t lµ phÇn dÉn tõ. V× tõ tr−êng ®i qua lâi s¾t lµ tõtr−êng xoay chiÒu, nh»m gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn, mçi l¸thÐp kü thuËt ®iÖn ®Òu cã phñ líp s¬n c¸ch ®iÖn. MÆt trong cña lâi thÐp cã xÎr·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. * D©y quÊn: D©y quÊn ®−îc ®Æt vµo trong r·nh cña lâi s¾t vµ c¸ch ®iÖn víi lâis¾t nhê giÊy c¸ch ®iÖn. D©y quÊn stato gåm ba cuèn ®Æt lÖch nhau 1200 ®iÖn. PhÇn quay (R«to) * Trôc: Lµm b»ng thÐp, dïng ®Ó ®ì lâi s¾t roto. * Lâi s¾t: Gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn gièng nh− ë phÇn stato. Lâi thÕp®−îc Ðp trùc tiÕp lªn trôc. Bªn ngoµi lâi s¾t cã xÎ r·nh ®Ó ®Æt d©y quÊn. * D©y quÊn gåm hai lo¹i: lo¹i r«to d©y quÊn vµ lo¹i r«to kiÓu lång sãc. Lo¹i r«to kiÓu d©y quÊn: D©y quÊn r«to gièng d©y quÊn ë stato vµ cã sècùc b»ng sè cùc stato. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt trun trë lªn th−êng dïng d©yquÊn kiÓu sãng hai líp ®Ó gi¶m ®−îc nh÷ng ®Çu nèi d©y vµ kÕt cÊu d©y quÊn®−îc chÆt chÏ h¬n. C¸c ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th−êng dïng d©y quÊn ®ångt©m mét líp. D©y quÊn ba pha cña r«to th−êng ®Êu h×nh sao (Y). Ba ®Çu kianèi vµo ba vßng tr−ît b»ng ®ång ®Æt cè ®Þnh ë ®Çu trôc. Th«ng qua chæi thanvµ vßng tr−ît, ®−a ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to nh»m c¶i thiÖn tÝnh n¨ng mëm¸y vµ ®iÒu chØnh tèc ®é. Lo¹i r«to kiÓu lßng sãc: Lo¹i d©y quÊn nµy kh¸c víi d©y quÊn stato.Mçi r·nh cña lâi s¾t ®−îc ®Æt mét thanh dÉn b»ng ®ång hoÆc b»ng nh«m vµ®−îc nèi t¾t l¹i ë hai ®Çu b»ng hai vßng ng¾n m¹ch lµm b»ng ®ång hoÆcnh«m, h×nh thµnh mét c¸i lång, ng−êi ®ã gäi lµ lång sãc.D©y quÊn r«to kiÓu lång sãc kh«ng cÇn c¸ch ®iÖn víi lâi s¾t. * Khe hë: Khe hë trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé rÊt nhá (0.2mm ÷1mm). 46
  • 48. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46- §Æc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha * CÊu t¹o ®¬n gi¶n. * §Êu trùc tiÕp vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha. * Tèc ®é quay cña r«to nhá h¬n tèc ®é tõ tr−êng quay cña stato n< n1. Trong ®ã: n Tèc ®é quay cña r«to. n1 Tèc ®é quay tõ tr−êng quay cña stato (tèc ®é ®ång bé cña®éng c¬)+ Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé Khi nèi d©y quÊn stato vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu ba pha, trong ®éng c¬sÏ sinh ra mét tõ tr−êng quay. Tõ tr−êng nµy sÏ quÐt qua c¸c thanh dÉn r«to,lµm c¶m øng lªn d©y quÊn r«to mét søc ®iÖn ®éng E2 sÏ sinh ra dßng ®iÖn I2ch¹y trong d©y quÊn. ChiÒu cña søc ®iÖn ®éng vµ chiÒu cña dßng ®iÖn ®−îcx¸c ®Þnh theo quy luËt bµn tay ph¶i. M n1 H×nh 2.2: S¬ ®å nguyªn lý ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ChiÒu dßng ®iÖn ë nöa phÝa trªn r«to h−íng tõ trong ra ngoµi, cßn chiÒudßng ®iÖn cña c¸c thanh dÉn ë nöa phÝa d−íi cña r«to h−íng tõ ngoµi vµotrong. Dßng ®iÖn I2 t¸c ®éng t−¬ng hç víi tõ tr−êng stato t¹o ra lùc ®iÖn tõ trªnd©y dÉn r«to vµ m«men quay lµm cho r«to quay víi tèc ®é n theo chiÒu tõtr−êng quay. Tèc ®é quay cña r«to n lu«n nhá h¬n tèc ®é cña tõ tr−êng quay stato n1.cã sù chuyÓn ®éng t−¬ng ®èi gi÷a r«to vµ tõ tr−êng quay stato duy tr× ®−îcdßng ®iÖn I2 vµ m«men M. V× tèc ®é cña r«to kh¸c víi tèc ®é cña tõ tr−êngquay stato nªn gäi lµ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé. 47
  • 49. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 §Æc tr−ng cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha lµ hÖ sè tr−ît: n1 − n S= (2 -4) n1 Trong ®ã: n lµ tèc ®é quay cña r«to f1 lµ tÇn sè cña dßng ®iÖn l−íi. P sè ®«i cùc. n1 tèc ®é quay cña tõ tr−êng quay 60 f 1 n1 = (2- 5) p Khi tÇn sè cña m¹ng ®iÖn thay ®æi th× n1 thay ®æi lµm cho n thay ®æitheo. Khi më m¸y th× n= 0 vµ S= 1 gäi lµ ®é tr−ît më m¸y. Dßng ®iÖn trong d©y quÊn vµ tõ tr−êng quay t¸c dông lùc t−¬ng hç lªnnhau khi r«to chÞu t¸c dông cña momen M th× tõ tr−êng quay còng chÞu t¸cdông cña m«men M theo chiÒu ng−îc l¹i. Muèn cho tõ tr−êng quay víi tèc ®én1 th× nã ph¶i nhËn mét c«ng suÊt ®−a vµo gäi lµ c«ng suÊt ®iÖn tõ. 2π n1 Pñt = Mω1 = M (2 − 6) 60Khi ®ã c«ng suÊt ®iÖn ®−a vµo: P = 3UI cos ϕ 1 (2- 7) Ngoµi thµnh phÇn c«ng suÊt ®iÖn tõ cßn cã tæn hao trªn ®iÖn trë d©yquÊn stato. ΔPd1= 3r12I12 (2- 8)Tæn hao s¾t: ΔPst = ΔP (2- 9)C«ng suÊt c¬ ë trôc lµ: 2π n P2, = M ω = M (2- 10) 60 48
  • 50. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46C«ng suÊt c¬ nhá h¬n c«ng suÊt ®iÖn tõ v× cßn tæn hao trªn d©y quÊn r«to: P2= P®t - ΔPd2 (2-11) ΔPd2 = m2I2r2 (2- 12)Trong ®ã: m2 sè pha cña d©y quÊn r«to. V× P’2 < p®t do ®ã n < n1 c«ng suÊt c¬ cña P2 ®−a ra nhá h¬n P2, v× cßn tæn hao do ma s¸t trªn trôc ®éng c¬ vµ tæn hao vµ tæn hao phô kh¸c: P2 = P 2 = ΔPc − ΔPf (2- 13) P2HiÖu suÊt cña ®éng c¬: η= = (0,8÷ 0,9) (2- 14) P1+ C¸c ®¹i l−îng vµ ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé- C¸c ®¹i l−îng HÖ sè tr−ît: §Ó biÓu thÞ møc ®é ®ång bé gi÷a tèc ®é quay cña r«to n vµ tèc ®é cñatõ tr−êng quay stato n1. n1 − n ta cã : s= (2- 15) n1 Hay tÝnh theo phÇn tr¨m: n1 − n s= 100% (2- 16) n1 XÐt vÒ mÆt lý thuyÕt gi¸ trÞ S sÏ biÕn thiªn tõ 0 ®Õn 1 hoÆc tõ 0 ®Õn 100 o/o 60f1Trong ®ã: n1 = (2- 17) p n= n1(1- s) (2- 18) Søc ®iÖn ®éng cña m¹ch r«to lóc ®øng yªn: E2 = 4, 44 K 2 f 2W2φm (2- 19) 49
  • 51. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46Trong ®ã: φm TrÞ sè cùc ®¹i cña tõ th«ng trong m¹ch K2 lµ hÖ sè d©y quÊn r«to cña ®éng c¬. f2 TÇn sè x¸c ®Þnh ë tèc ®é biÕn ®æi cña tõ th«ng quay qua cuén d©y, v×r«to ®øng yªn nªn: pn1 f2 = (2- 20) 60 f2 b»ng víi tÇn sè dßng ®iÖn ®−a vµo f1 -Khi roto quay: TÇn sè trong d©y quÊn r«to: n1 − n n − n n1 p f2s = p= 1 (2- 20) 60 n1 60 VËy f2s = s.f1 (2 -22) Søc ®iÖn ®éng trªn d©y quÊn r«to lóc ®ã lµ: E2s= 4,44f2sW2K2φm (2- 23) Víi f2s = s.f1 thÕ vµo (2- 20) Ta ®−îc: E2s= 4,44f1W2K2φms (2- 24)+ −u nh−îc ®iÓm cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha- −u ®iÓm Trong c«ng nghiÖp hiÖn nay phÇn lín ®Òu sö dông ®éng c¬ kh«ng ®ångbé ba pha. V× nã tiÖn lîi h¬n, víi cÊu t¹o mÉu m· ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh h¹ sovíi ®éng c¬ mét chiÒu Ngoµi ra ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha dïng trùc tiÕp víi l−íi ®iÖnxoay chiÒu ba pha, kh«ng ph¶i tèn kÐm thªm c¸c bé biÕn ®æi. VËn hµnh tincËy, gi¶m chi phÝ vËn hµnh, b¶o tr× söa ch÷a.- Nh−îc ®iÓm 50
  • 52. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Bªn c¹nh nh÷ng −u ®iÓm ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha cßn cã nh÷ngnh−îc ®iÓm sau: DÔ ph¸t nãng víi Stato, nhÊt lµ khi ®iÖn ¸p l−íi t¨ng vµ ®èi víi r«to khi ®iÖn¸p l−íi gi¶m. Lµm gi¶m bít ®é tin cËy v× khe hë kh«ng khÝ nhá. Khi ®iÖn ¸p sôt xuèng th× m«men khëi ®éng vµ m«men cùc ®¹i gi¶m rÊtnhiÒu v× m«men tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p.2.2.2 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ ®ång bé+ §Þnh nghÜa vµ c«ng dông Nh÷ng m¸y ®iÖn xoay chiÒu cã tèc ®é quay r«to n b»ng tèc ®é quay cñatõ tr−êng n1 gäi lµ m¸y ®iÖn ®ång bé. M¸y ®iÖn ®ång bé cã 2 d©y quÊn: d©yquÊn stato nèi víi l−íi ®iÖn cã tÇn sè f kh«ng ®æi, d©y quÊn r«to ®−îc kÝchthÝch b»ng dßng ®iÖn mét chiÒu. ë chÕ ®é x¸c lËp m¸y ®iÖn ®ång bé cã tèc ®équay r«to lu«n kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. §éng c¬ ®ång bé ®−îc sö dông réng r·i trong nh÷ng truyÒn ®éng c«ngsuÊt trung b×nh vµ lín, cã yªu cÇu æn ®Þnh tèc ®é cao. §éng c¬ ®ång béth−êng dïng cho m¸y b¬m, qu¹t giã, c¸c hÖ truyÒn ®éng cña nhµ m¸y luyÖnkim vµ còng th−êng ®−îc sö dông lµm ®éng c¬ s¬ cÊp trong c¸c tæ m¸y ph¸t -®éng c¬ c«ng suÊt lín. −u ®iÓm cña ®éng c¬ ®ång bé lµ cã ®é æn ®Þnh tèc ®é cao, hÖ sè cosφ vµhiÖu suÊt lín. M¹ch stato cña nã t−¬ng tù ®éng c¬ kh«ng ®ång bé, m¹ch r«to cã cuénkÝch tõ vµ cuén d©y khëi ®éng.+ C¸c ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®ång bé Khi ®ãng stato ®éng c¬ ®ång bé vµo l−íi ®iÖn xoay chiÒu cã tÊn sè f1kh«ng ®æi, ®éng c¬ sÏ lµm viÖc víi tèc ®é kh«ng ®æi lµ tèc ®é ®ång bé: ω= 2πf1p-1 (2- 25) 51
  • 53. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Trong ph¹m vi m«men cho phÐp M≤ Mmax , ®Æc tÝnh c¬ lµ tuyÖt ®èicøng, nghÜa lµ ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ β= ∞. §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®ång bé®−îc tr×nh bµy trªn h×nh: 2.5 ω ω1 0 Mmax M H×nh 2.5: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®ång bé Khi m«men v−ît qu¸ trÞ sè Mmax th× tèc ®é ®éng c¬ sÏ mÊt ®ång bé . Trong hÖ truyÒn ®éng dïng ®éng c¬ ®ång bé ng−êi ta cßng sö dông ®ÆctÝnh gãc: M= f(θ) §Æc tÝnh gãc biÓu diÔn quan hÖ gi÷a m«men cña ®éng c¬ víi gãc lÖnhcña vÐc t¬ ®iÖn ¸p pha l−íi ®iÖn vµ vect¬ søc ®iÖn ®éng c¶m øng trong d©yquÊn stato do tõ tr−êng mét chiÒu r«to sinh ra. §Æc tÝnh M= f(θ) ®−îc x©y dùng b»ng c¸ch sö dông ®å thÞ vÐct¬ cñam¹ch stato víi gi¶ thiÕt bá qua ®iÖn trë R cña m¹ch stato. H×nh 2.6: §å thÞ vÐc t¬ cña m¹ch stato ®éng c¬ ®ång bé.Trªn ®å thÞ vÐct¬ H×nh 2.6: U1- ®iÖn ¸p pha l−íi (V) 52
  • 54. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 E - søc ®iÖn ®éng pha stato (V) I1- dßng ®iÖn stato (A) XS- ®iÖn kh¸ng pha stato b»ng tæng ®iÖn kh¸ng cuén d©y mét pha cñacuén stato: Xs = Xμ + X1, θ gãc lÖch pha gi÷a U vµ E φ - gãc lÖch pha gi÷a vÐct¬ ®iÖn ¸p U1 vµ dßng ®iÖn I1. Tõ ®å thÞ vÐct¬ ta cã: U1cosφ = Ecos(φ - θ) U sin θ Theo tam gi¸c ABC: cos(φ - θ)= Thay vµo ph−¬ng tr×nh trªn ta I1 X s U sin θ EU1®−îc: U1cosφ = E hay U1I1 cosφ = sin θ I1 X s Xs U1I1 cosφ lµ c«ng suÊt mét pha cña ®éng c¬. VËy c«ng suÊt ba pha cña ®éng c¬ lµ: EU1 P=3 sin θ (2- 26) Xs Momen ®éng c¬: P 3EU1 M= = sin θ (2- 27) ω1 ω1 X s §©y lµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ ®ång bé.Mét c¸ch gÇn ®óng ta thÊy ®Æc tÝnh gãc cã d¹ng h×nh sin biÓu diÔn trªn h×nh 2.7 H×nh 2.7: §Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ ®ång bé. 53
  • 55. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi θ= π/2 ta cã biÓu ®å cùc ®¹i: 3EU1 Mmax= (2- 28) ω1 X s Lóc nµy: M= Mmsinθ, Mm ®Æc tr−ng cho kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña ®éng c¬,khi t¶i t¨ng gãc lÖch θ, nÕu θ > π/2 th× m«men gi¶m. §éng c¬ ®ång bé th−êng lµm viÖc ®Þnh møc víi θ®m = 450. HÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men: Mm λM = = 2÷ 2.5 M ñt Nh÷ng ®iÒu ph©n tÝch ë trªn chØ ®óng víi ®éng c¬ ®ång bé cùc Èn vµm«men chØ xuÊt hiÖn khi cã kÝch tõ voµ r«to. Cßn víi ®éng c¬ ®ång béc cùclåi do sù ph©n bè khe hë kh«ng khÝ gi÷a r«to vµ stato kh«ng ®Òu nªn trongm¸y xuÊt hiÖn m«men ph¶n kh¸ng phô vµ ph−¬ng tr×nh ®Æc tÝnh gãc cãd¹ng sau: 3 ⎡ U1 E U2⎛ 1 1 ⎞ ⎤ M= ⎢ sin θ + 1 ⎜ − ⎟ sin 2θ ⎥ (2- 29) ω1 ⎢ X d ⎣ 2 ⎜ Xq Xd ⎟ ⎝ ⎠ ⎥ ⎦ Xq, Xd lµ ®iÖn kh¸ng däc trôc vµ ngang trôc. §−êng cong biÓu diÔn momen sÏ lµ tæng cña hai thµnh phÇn: 3EU1 M1 = sin θ , vµ Xd 3U12 ⎛ 1 1 ⎞ M2 = ⎜ − ⎟ sin 2θ (2- 30) 2ω1 ⎜ X q X d ⎟ ⎝ ⎠ Trªn ®å thÞ ®Æc tÝnh gãc biÓu diÔn M1, M2 b»ng c¸c ®−êng nÐt ®øt. §èivíi m¸y cùc Èn Xq= Xd nªn M2= 0 vµ M= M1. Nh−ng th−êng M2 rÊt nhá nªncã thÓ bá qua. Khi ®ã ®Æc tÝnh gãc cña ®éng c¬ cùc Èn vµ cùc låi nh− nhau. Ch−¬ng 3 54
  • 56. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 ¶nh h−ëng cña nguån ®iÖn ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha3.1 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn qu¸ tr×nh khëi ®éng cña ®éng c¬ ba pha ChÕ ®é ®éng c¬ lµ chÕ ®é ®−îc sö dông chñ yÕu cña c¸c m¸y ®iÖnkh«ng ®ång bé. C¸c chÕ ®é kh¸c ®−îc dïng rÊt h¹n chÕ. Tªn gäi ®éng c¬kh«ng ®ång bé lµ ®Ó nhÊn m¹nh r»ng c¸c m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé ®−îc t¹o racã c¸c chØ tiªu, kÜ thuËt chØ ®¶m b¶o ë chÕ ®é ®éng c¬ tuy vÒ nguyªn t¾c nã cãthÓ lµm viÖc ë c¸c chÕ ®é kh¸c. TÊt c¶ c¸c ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ph¶i tù më m¸y ®−îc nghÜa lµ tù lÊy®µ ®−îc tõ tr¹ng th¸i ®øng yªn lªn tíi tèc ®é gãc gÇn tèc ®é ®ång bé sau khith¾ng ®−îc m«men c¶n cña t¶i. Yªu cÇu ®ã ®èi víi ®Æc tÝnh më m¸y trong c¸ckiÓu ®éng c¬ kh«ng ®ång bé kh¸c nhau ®−îc ®Æt ra lµ kh¸c nhau.3.1.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p Ta cã ph−¬ng tr×nh m«men ®éng c¬: 3U12 R2 S M= (3- 1) ω1 ⎡( R1S + R2 ) + S 2 X 2 nm ⎤ 2 ⎢⎣ ⎦⎥ Víi Xnm: §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch M: M«men c¶n cña ®éng c¬, M tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p nguån U12vµ Mnm còng tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn ¸p nguån U12Trong ®ã: Snm lµ ®é tr−ît ng¾n m¹ch R2 Snm= (3- 2) R12 + X 2 nm Ta thÊy Snm kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån U1 nªn khi ®iÖn ¸pnguån thay ®æi th× m«men M thay ®æi nh−ng ®é tr−ît S kh«ng thay ®æi. Do ®ã muèn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p nguån U1 ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ th× chØ®−îc ®iÒu chØnh trong ph¹m vi hÑp.3.1.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè Khi më m¸y ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha lång sãc th× hiÖu øng bÒ mÆttrong c¸c thanh dÉn sinh ra lóc b¾t ®Çu më m¸y lµ lóc tÇn sè dßng ®iÖn trongr«to: f2= sf1. 55
  • 57. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ta thÊy khi thay ®æi tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi f1 th× tÇn sè dßng ®iÖn trongr«to f2 còng thay ®æi theo tõ ®ã lµm thay ®æi ®Æc tÝnh më m¸y cña ®éng c¬kh«ng ®ång bé 3 pha r«to lång sãc.3.1.3 ¶nh h−ëng cña mÊt pha. HiÖn t−îng mÊt pha lµ hiÖn t−îng nguån xoay chiÒu ba pha cÊp cho®éng c¬ ba pha xoay chiÒu ba pha bÞ mÊt mét hoÆc hai pha trong ba pha. Khi mÊt pha th× søc ®iÖn ®éng sinh ra trong d©y quÊn cña ®éng c¬ lµ hÖthèng søc ®iÖn ®éng kh«ng ®èi xøng, tõ tr−êng quay còng lµ tõ tr−êng kh«ng®èi xøng. §©y lµ nguyªn nh©n dÉn ®Õn ®éng c¬ khëi ®éng rÊt nÆng nÒ, th−êngg©y ra nh÷ng tiÕng ån l¹ trong qu¸ tr×nh khëi ®éng cña ®éng c¬, khi khëi ®éngvµ khi qu¸ t¶i ®Òu g©y nãng ®éng c¬, nÕu thêi gian diÔn ra dµi cã thÓ g©y hángc¸ch ®iÖn vµ d©y quÊn ®éng c¬, ®éng c¬ sÏ bÞ háng nÆng nÒ. Trong tr−êng hîpkh¸c cã thÓ kh«ng khëi ®éng ®−îc ®éng c¬ do tõ tr−êng quay qu¸ yÕu kh«ng®ñ ®Ó th¾ng momen c¶n cña ®éng c¬.3.1.4 ¶nh h−ëng cña mÊt thø tù pha HiÖn t−îng mÊt thø tù pha lµ hiÖn t−îng hai trong ba pha cña nguåncung cÊp cho ®éng c¬ bÞ thay ®æi. Khi ®ã sÏ cã hiÖn t−îng lµ tõ th«ng trong®éng c¬ ®æi chiÒu dÉn ®Õn ®éng c¬ quay theo chiÒu ng−îc l¹i. Ta thÊy ®éng c¬ khëi ®éng ®−îc nh−ng chiÒu quay bÞ ®æi ng−îc l¹i dohÖ thèng søc ®iÖn ®éng sinh ra hÖ thèng tõ tr−êng quay bÞ ®æi ng−îc l¹i.Tr−êng hîp nµy xÈy ra sÏ rÊt nguy hiÓm nÕu ®éng c¬ lµm viÖc ë c¸c hÖ thèngtruyÒn ®éng nh−: b¨ng t¶i, thang m¸y.... nã g©y ra nh÷ng t¸c h¹i c¶ vÒ conng−êi lÉn tµi s¶n. Nh− vËy víi nh÷ng d©y truyÒn quan trong nh− vËy th× b¾t buéckhi mÊt thø tù pha th× ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ c¾t ngay ®éng c¬ ra khái nguån.3.1.5 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng Khi nguån ba pha lµ kh«ng ®èi xøng th× khi cÊp nguån ®ã cho ®éng c¬ba pha c¸c søc ®iÖn ®éng sinh ra trong d©y quÊn stato sÏ lµ hÖ thèng søc ®iÖn®éng kh«ng ®èi xøng. Khi ®ã lùc t¸c dông t−¬ng hç tõ tr−êng quay vµ thanhdÉn mang dßng ®iÖn r«to sÏ ¶nh h−ëng ®Õn sù më m¸y cña ®éng c¬. 56
  • 58. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Nh− vËy khi nguån ba pha kh«ng ®èi xøng cÊp cho ®éng c¬ th× c«ngsuÊt nguån cÊp cho ®éng c¬ ®Ó më m¸y ph¶i lín h¬n nguån ®èi xøng métl−îng nhÊt ®Þnh. L−îng nµy tuú thuéc vµo c«ng suÊt m¸y vµ chÕ ®é më m¸ycña ®éng c¬ (mang t¶i hoÆc kh«ng mang t¶i).3.2 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha3.2.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p M«men cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng ®iÖn¸p nguån. Do ®ã khi ®iÖn ¸p nguån thay ®æi th× dÉn ®Õn m«men cña ®éng c¬còng thay ®æi theo. H×nh 3.1: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi gi¶m ®iÖn ¸p. Khi ®iÖn ¸p l−íi suy gi¶m th× m«men tíi h¹n Mth sÏ gi¶m tØ lÖ víi b×nhph−¬ng lÇn ®é suy gi¶m cña ®iÖn ¸p. Trong khi ®ã tèc ®é ®ång bé ω1 vµ ®étr−ît tíi h¹n sth lµ kh«ng thay ®æi. Ta cã ®Æc tÝnh c¬ khi ®iÖn ¸p l−íi gi¶m trªnh×nh 3.13.2.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè 2π f1 Tõ biÓu thøc: ω1= (3- 3) p Víi ω1: tèc ®é ®ång bé 57
  • 59. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 f1: tÇn sè ®iÖn ¸p l−íi P: sè cÆp cùc Ta thÊy khi f1 thay ®æi th× sÏ lµ thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ vµ tèc ®é tõtr−êng quay. XÐt tr−êng hîp khi t¨ng tÇn sè f1> f1®m th× m«men tíi h¹n Mth sÏ gi¶m,tèc ®é ®éng c¬ gi¶m t−¬ng øng. XÐt tr−êng hîp khi gi¶m tÇn sè f1< f1®m th× dßng ®iÖn trong r«to ®éng c¬sÏ t¨ng rÊt lín cã thÓ g©y qóa t¶i nÕu f1 gi¶m qu¸ nhiÒu. ω ω11 f11 f1> f1®m ω12 f12 ω1®m f1®m ω13 f13 f1< f1®m Mth M H×nh 3.2: §Æc tÝnh c¬ khi thay ®æi tÇn sè ®éng c¬ kh«ng ®ång bé3.2.3 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng ChÕ ®é lµm viÖc trong ®ã dßng ®iÖn trong c¸c pha stato hay r«to cña m¸y®iÖn kh«ng ®ång bé kh«ng b»ng nhau gäi lµ chÕ ®é lµm viÖc kh«ng ®èi xøng. ChÕ ®é nµy th−êng do ®iÖn ¸p l−íi s¬ cÊp cung cÊp cho m¸y lµ kh«ng®èi xøng. Chóng ta xÐt sù lµm viÖc cña chÕ ®é nµy: NÕu d©y quÊn stato ®−îc nèi h×nh sao trung tÝnh c¸ch ®iÖn th× thµnhphÇn thø tù kh«ng cña dßng ®iÖn kh«ng xuÊt hiÖn vµ hÖ thèng ®iÖn ¸p s¬ cÊpkh«ng ®èi xøng (Ua1, Ub1, Uc1) cã thÓ biÓu diÔn nh− lµ tæng c¸c thµnh phÇn thøtù thuËn(Ua11, Ub11, Uc11) vµ thø tù nghÞch (Ua12, Ub12, Uc12) nh− sau: 58
  • 60. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Ua11= U11 = (Ua1+aUb1+a2Uc1)/3 (3- 4) Ua12= U12 = (Ua1+a2Ub1+aUc1)/3 (3- 5)Trong ®ã: Ua1, Ub1, Uc1: lµ c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng ®iÖn ¸p s¬ cÊp kh«ng®èi xøng. Ua11: thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn cña pha A Ua12: thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch cña pha A a: to¸n tö quay. a= ej2π/3 Lóc nµy ta cã thÓ biÓu diÔn dßng ®iÖn trong d©y quÊn stato nh− tæng c¸cdßng ®iÖn thø tù thuËn (ia11, ib11, ic11) vµ thø tù nghÞch (ia12, ib12, ic12) do hÖthèng ®iÖn ¸p thø tù thuËn vµ thø tù nghÞch t¹o ra. Dßng ®iÖn thø tù thuËn ia11= i11 ë trong mét pha chÝnh cña stato cã thÓt×m ®−îc nhê gi¶n ®å thay thÕ th«ng th−êng cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé. . . R1+jX1 I 11 I 12 jX2 . R2 U 11 Z0 I01 S H×nh 3.3: S¬ ®å thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé víi ®iÖn ¸p TTT . . R1+jX1 I 11 I 12 jX2 . R2 U 11 Z0 I01 SH×nh2.4: S¬ ®å thay thÕ cña m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé víi ®iÖn ¸p TTN HÖ sè tr−ît cña r«to ®èi víi tõ tr−êng thø tù thuËn lµ: ω1 − ω S1 = (3- 7) ω1 59
  • 61. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46Trong ®ã: ω1: tèc ®é gãc cña tõ tr−êng thø tù thuËn ω: tèc ®é gãc cña r«to Ta cã thÓ tÝnh ®−îc dßng ®iÖn thø tù thuËn i11 vµ dßng ®iÖn thø tùnghÞch i12 trong mét pha trong mét pha vµ t×m ®−îc dßng ®iÖn toµn phÇn trongmçi mét pha stato: ia1= i11+ i21 ib1= a2i11+ ai21 (3- 8) ic1= ai11+ a2i21 Trong ®ã: ia1, ib1, ic1 lµ c¸c thµnh phÇn cña hÖ thèng dßng ®iÖn s¬ cÊp kh«ng®èi xøng. ia11 : thµnh phÇn dßng ®iÖn thø tù thuËn cña pha A ia12 : thµnh phÇn dßng ®iÖn thø tù nghÞch cña pha A ViÖc mÊt ®èi xøng cña c¸c dßng ®iÖn lµ do cã thªm thµnh phÇn dßng®iÖn thø tù nghÞch. Khi ®ã m«men quay M, khi ®iÖn ¸p nguån mÊt ®èi xøng céng tõm«men quay M1 do thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn vµ m«men quay M2 dothµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch g©y ra: M= M1 + M2 (3- 9) Trong ®ã: M: M«men quay ®iÖn ¸p nguån mÊt ®èi xøng M1: M«men quay thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù thuËn M2: M«men quay thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù nghÞch Tõ (3- 9) ë chÕ ®é lµm viÖc nguån kh«ng ®èi xøng th× m¸y ®iÖn kh«ng®ång bé lµm viÖc nÆng nÒ h¬n. V× vËy nh÷ng yªu cÇu vÒ møc ®é ®èi xøng cña ®iÖn ¸p trong l−íi cungcÊp cho m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ rÊt cao.3.2.4 ¶nh h−ëng cña nguån khi mÊt thø tù pha vµ mÊt pha 60
  • 62. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Nguån ®iÖn xoay chiÒu ba pha cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé bapha cã thÓ x¶y ra hiÖn t−îng mÊt thø tù pha vµ mÊt pha.+ HiÖn t−îng mÊt thø tù pha Khi ®éng c¬ ®ang lµm viÖc b×nh th−êng mµ x¶y ra mÊt thø tù pha th×®éng c¬ sÏ ®¶o chiÒu quay, quay theo chiÒu ng−îc l¹i. Trong thùc tÕ th× hiÖn t−îng mÊt thø tù pha cã thÓ x¶y ra v« t×nh hayh÷u ý. V« t×nh lµ do c«ng nh©n kÜ thuËt thao t¸c nhÇm khi nèi nguån cÊp cho®éng c¬, hoÆc thø tù hai trong ba pha cña nguån bÞ nèi sai. H÷u ý lµ do chñ ýcña ng−êi vËn hµnh muèn thay ®æi hai trong ba pha ®Ó ®éng c¬ quay theochiÒu ng−îc l¹i. HiÖn t−îng mÊt thø tù pha cã thÓ khèng chÕ b»ng tay hay tù ®éng nhêhÖ thèng khëi ®éng tõ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ quay theo chiÒu phï hîp víi yªucÇu c«ng nghÖ.+ HiÖn t−îng mÊt pha Khi x¶y ra hiÖn t−îng nµy th× ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò. Khi mÊtmét hoÆc hai pha trong ba pha th× ®éng c¬ vÉn quay nh−ng lóc nµy chÕ ®é lµmviÖc cña ®éng c¬ t−¬ng tù nh− chÕ ®é lµm viÖc kh«ng cã nguån ®èi xøng.Nh−ng trong tr−êng hîp mÊt pha ®éng c¬ lµm viÖc nÆng nÒ h¬n nhiÒu, cã hiÖnt−îng nãng ph¸t nhiÖt, tiÕng kªu kh¸c th−êng do tõ tr−êng quay cña mét hoÆchai pha trong ba pha d©y quÊn stato cña ®éng c¬. Ch−¬ng 4 mét sè ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®éng c¬ ba pha4.1 b¶o vÖ ng¾n m¹ch Ng¾n m¹ch lµ hiÖn t−îng c¸c pha chËp nhau (®èi víi m¹ng trung tÝnhc¸ch ®iÖn víi ®Êt) hoÆc lµ hiÖn t−îng c¸c pha chËp nhau vµ ch¹m ®Êt (®èi víim¹ng trung tÝnh trùc tiÕp nèi ®©t). Nãi c¸ch kh¸c ®ã lµ hiÖn t−îng bÞ nèi t¾tqua mét tæng trë rÊt nhá cã thÓ xem nh− b»ng kh«ng. Khi ng¾n m¹ch tæng trëcña hÖ thèng bÞ gi¶m xuèng vµ tuú theo vÞ trÝ ®iÓm ng¾n m¹ch xa hay gÇnnguån cung cÊp mµ tæng trë hÖ thèng gi¶m xuèng Ýt hay nhiÒu. 61
  • 63. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Khi ng¾n m¹ch, trong m¹ng ®iÖn xuÊt hiÖn qu¸ tr×nh qu¸ ®é nghÜa lµdßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ®Òu thay ®æi, dßng ®iÖn t¨ng lªn rÊt nhiÒu so víi lóc lµmviÖc b×nh th−êng. Song song víi sù biÕn thiªn vÒ dßng ®iÖn, ®iÖn ¸p trongm¹ng còng gi¶m xuèng. Møc ®é gi¶m ®iÖn ¸p nhiÒu hay Ýt lµ tuú thuéc vµo vÞtrÝ ®iÓm ng¾n m¹ch so víi nguån cung cÊp. Thêi gian ®iÖn ¸p gi¶m xuèng x¸c®Þnh b»ng thêi gian t¸c ®éng cña r¬le b¶o vÖ vµ cña m¸y c¾t ®iÖn ®Æt gÇn ®iÓmng¾n m¹ch nhÊt. Trong thùc tÕ ta th−êng gÆp c¸c d¹ng ng¾n m¹ch sau: ng¾n m¹ch bapha, hai pha, mét pha vµ hai pha ch¹m ®Êt. ThiÕt bÞ b¶o vÖ ng¾n m¹ch ta cã thÓ sö dông lµ c¸c cÇu ch¶y, r¬le,¸pt«mat.... ë ®©y chóng t«i xin giíi thiÖu thiÕt bÞ b¶o vÖ ng¾n m¹ch dïngcÇu ch¶y. CÇu ch¶y lµ mét lo¹i khÝ cô dïng ®Ó b¶o vÖ thiÕt bÞ ®iÖn vµ l−íi ®iÖntr¸nh khái dßng ®iÖn ng¾n m¹ch (hay cßn gäi lµ ®o¶n m¹ch, chËp m¹ch). Bé phËn c¬ b¶n cña cÇu ch¶y lµ d©y ch¶y. D©y ch¶y th−êng lµm b»ngc¸c chÊt cã nhiÖt ®é nãng ch¶y thÊp. Víi nh÷ng d©y ch¶y trong m¹ch cã dßng®iÖn lµm viÖc lín, cã thÓ lµm b»ng c¸c chÊt cã nhiÖt ®é nãng ch¶y cao, nh−ngthiÕt diÖn nhá thÝch hîp. Do vËy d©y ch¶y th−êng lµ d©y ch× thiÕt diÖn trßnhoÆc b»ng c¸c l¸ ch×, kÏm, hîp kim ch× thiÕc, nh«m hay ®ång ®−îc dËp. D©y ch¶y ®−îc kÑp chÆt b»ng vÝt vµo ®Õ cÇu ch¶y. CÇu ch¶y th−êng cãn¾p c¸ch ®iÖn ®Ó tr¸nh hå quang b¾n ra xung quanh khi d©y ch¶y ®øt. §Æc tÝnh c¬ b¶n cña d©y ch¶y lµ sù phô thuéc cña thêi gian ch¶y ®øtd©y ch¶y theo dßng ®iÖn ch¹y qua nã. H×nh: 4.1 t(s) 3 2 L K 1 62
  • 64. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 0 I®m Igh I(A) H×nh 4.1: §Æc tÝnh A- s cña d©y ch¶y §Æc tÝnh nµy cßn gäi lµ ®Æc tÝnh thêi gian- dßng ®iÖn A- s (®−êng 1h×nh 1). Dßng ®iÖn qua d©y ch¶y cµng lín, thêi gian ch¶y ®øt cµng nhá. §Ó cÇu ch¶y b¶o vÖ ®−îc ®èi t−îng cÇn b¶o vÖ víi mét dßng ®iÖn nµo®ã trong m¹ch, d©y ch¶y ph¶i ®øt tr−íc khi ®èi t−îng bÞ ph¸ huû. Nãi c¸chkh¸c , ®−êng ®Æc tÝnh A- s cña d©y ch¶y ph¶i n»m d−íi ®Æc tÝnh cña ®èi t−îngcÇn b¶o vÖ (®−êng 2 h×nh 1). Thùc tÕ th× d©y ch¶y th−êng cã ®Æc tÝnh nh− ®−êng 3. Nh− vËy trongmiÒn qua t¶i lín (K ∞ ), ®−êng 3 thÊp h¬n ®−êng 2: cÇu ch¶y b¶o vÖ ®−îc ®èit−îng. Trong miÒn qu¸ t¶i nhá (®o¹n LK), cÇu ch¶y kh«ng b¶o vÖ ®−îc ®èit−îng. Tr−êng hîp nµy, dßng qu¸ t¶i nhá, sù ph¸t nãng cña d©y ch¶y to¶ ram«i tr−êng xung quanh lµ chñ yÕu nªn kh«ng ®ñ lµm ch¶y d©y. TrÞ sè dßng ®iÖn mµ d©y ch¶y bÞ ch¶y ®øt ®−îc gäi lµ dßng ®iÖn giíih¹n. Râ rµng cÇn cã Igh> I®m ®Ó d©y ch¶y kh«ng bÞ ®øt khi lµm viÖc víi dßng®iÖn ®Þnh møc. Th«ng th−êng ®èi víi d©y ch¶y ch× th×: Igh/I®m = 1.25 ÷ 1.45 C¸c cÇu ch¶y sö dông trong kü thuËt cã nhiÒu d¹ng, kiÓu kh¸c nhaunh−ng nguyªn lý lµm viÖc hoµn toµn gièng nhau, h×nh: 4.2 lµ ký hiÖu cÇu ch¶ytrªn s¬ ®å ®iÖn. H×nh 4.2: Ký hiÖu cÇu ch¶y4.2 b¶o vÖ b»ng ¸p t« m¸t ¸p t« m¸t lµ khÝ cô ®iÖn ®ãng m¹ch b»ng tay vµ c¾t m¹ch tù ®éng khi cãsù cè nh−: qu¸ t¶i, ng¾n m¹ch, sôt ¸p.... Nã ®−îc sö dông réng r·i trong viÖcb¶o vÖ ®éng c¬ ®iÖn ¸p d−íi 1000 V.Trong thùc tÕ th−êng thÊy nh÷ng lo¹i sau ®©y: 63
  • 65. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 - Lo¹i 2 cùc, lo¹i 3 cùc. - Lo¹i b¶o vÖ ng¾n m¹ch, lo¹i b¶o vÖ qu¸ t¶i, lo¹i b¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖncã kÕt hîp b¶o vÖ thÊp ¸p vµ lo¹i liªn hîp b¶o vÖ ng¾n m¹ch, qu¸ t¶i. - Lo¹i ®ãng b»ng tay, lo¹i ®ãng b»ng nam ch©m ®iÖn, lo¹i ®ãng b»ngm«t¬ ®iÖn. §Ó b¶o vÖ ®éng c¬ ba pha ng−êi ta sö dông lo¹i ¸p t« m¸t 3 cùc. S¬ ®ånguyªn lý H×nh 4.3 cña ¸p t« m¸t 3 cùc cã bé phËn c¾t qóa t¶i, ng¾n m¹ch vµ®iÖn ¸p thÊp. H×nh 4.3: S¬ ®å nguyªn lý cña ap t« m¸t ba pha Khi nguån ho¹t ®éng b×nh th−êng ¸p t« m¸t ®ang ë vÞ trÝ ®ãng, cÇn 5 cãmãc cµi chÆt víi mãc cña cÇn 15 nhê lùc kÐo xuèng phÝa d−íi cña lß xo 14.Khi qu¸ t¶i, ng¾n m¹ch th× dßng ®iÖn trong m¹ch ¸p t« m¸t t¨ng lªn lµm lùchót cña cuén d©y ®iÖn tõ 10 hoÆc 12. Khi lùc hót nµy th¾ng lùc kÐo cña lß xo11 hoÆc 13 th× c¸n 4 bÞ hót vµo lâi thÐp cña cuén d©y, lóc nµy vÊu 3 sÏ ®Ëp vµocÇn 5, lµm cÇn 5 n©ng lªn phÝa trªn, th¶ tù do cho cÇn 15, d−íi t¸c dông cñac¸c lß xo c¸c tiÕp ®iÓm cña ¸p t« m¸t lµm c¾t m¹ch. NÕu ®iÖn ¸p trong m¹ch cuén d©y 9 bÞ gi¶m thÊp qu¸ møc quy ®ÞnhhoÆc mÊt ®iÖn th× ¸p t« m¸t còng c¾t m¹ch vµ cuén d©y 9 mÊt lùc hót lµm th¶cÇn 7 vµ d−íi t¸c dông cña lß xo 8 vµ vÊu 6 ®Ëp vµo cÇn 5 lµm nh¶ chèt cÇn15. Trong m¹ch cuén d©y ®iÖn ¸p thÊp 9 cã m¾c nèi tiÕp mét tiÕp ®iÓm phô 64
  • 66. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46th−êng më 17 vµ ®iÖn trë phô 16 ®Ó c¾t tõ xa nh÷ng ¸p t« m¸t kh«ng cã béphËn b¶o vÖ qu¸ t¶i. ¸p t« m¸t cã thÓ ®ãng b¨ng tay nhê c¬ cÊu tay ®ßn hoÆc tõ xa nhê c¬cÊu ®iÖn tõ. Dï lµ c¬ cÊu truyÒn ®éng nµo còng cã kh¶ n¨ng c¾t ¸p t« m¸t c¶ ëthêi ®iÓm ®ang ®ãng, nhê ®ã mµ ¸p t« m¸t b¶o vÖ ®éng c¬ mét c¸ch ch¾c ch¾nvµ an toµn cho ng−êi vËn hµnh khi ®ang thao t¸c. Tuy nhiªn ta thÊy c¸c ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®éng c¬ b»ng cÇu ch× vµ ¸pt« m¸t chØ b¶o vÖ ®−îc cho ®éng c¬ trong mét sè tr−êng hîp nhÊt ®Þnh. Ta thö t−ëng t−îng xem gi¶ sö nh− b©y giê mét d©y truyÒn trén xim¨ng ®ang ho¹t ®éng b×nh th−êng bçng x¶y ra sù cè ®¶o pha, lóc ®ã c¸c ®éngc¬ sÏ quay ng−îc l¹i lµm cho qu¸ tr×nh trén nguyªn vËt liÖu sÏ ®¶o ng−îc l¹ig©y hËu qu¶ rÊt nghiªm träng vÒ mÆt kinh tÕ cã khi cßn lµm h¹i tÝnh m¹ng cñacon ng−êi. HoÆc trong c¸c cÇu thang m¸y, c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt kh¸c còngg©y ra c¸c hËu qu¶ t−¬ng tù. Râ rµng trong nh÷ng tr−êng hîp nguån bÞ mÊt pha hoÆc thø tù pha bÞthay ®æi th× c¸c phÇn tö trªn rÊt khã b¶o vÖ, h¬n n÷a nÕu cã thiÕt kÕ ®−îcm¹ch b¶o vÖ th× rÊt tèn kÐm vÒ mÆt kinh tÕ so víi dïng c¸c kinh kiÖn b¸n dÉnc«ng suÊt. VÒ møc ®é an toµn còng nh− tin cËy lµ rÊt cao v× m¹ch b¶o vÖ södông c¸c linh kiÖn b¸n dÉn. H¬n n÷a trong mét sè m«i tr−êng lµm viÖc nh− cã®é Èm hoÆc nhiÕt ®é cao th× c¸c cÇu ch× vµ ¸p t« m¸t cã nhiÒu h¹n chÕ. Nh− vËy ta thÊy m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt cã mét ýnghÜa thùc tÕ rÊt s©u s¾c vµ thiÕt thùc.4.3 b¶o vÖ thÊp ¸p, qu¸ ¸p vµ mÊt ®èi xøng4.3.1 S¬ ®å nguyªn lý (H×nh 4.4) 65
  • 67. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 66
  • 68. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H464.3.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng+ M¹ch b¶o vÖ gåm: C¸c tô C0 t¹o thµnh bé läc thø tù kh«ng. BiÕn ¸p BA1 vµ cÇu chØnh l−u CL1 t¹o thµnh nguån nu«i. C¸c tô C0 t¹o thµnh bé läc ¸p thø tù kh«ng. BiÕn ¸p BA1 vµ cÇu chØnh l−u CL1 t¹o thµnh nguån nu«i. C¸c biÕn ¸p BA2 ÷ BA5 vµ cÇu chØnh l−u CL2 ÷ CL5 t¹o ra ®iÖn ¸p®iÒu khiÓn mét chiÒu. C1 ÷ C8 lµ c¸c tô läc R5, R6, R11, R17 vµ R18 lµ c¸c biÕn trë dïng ®Ó ®Æt lªn mét cùc cña bé sos¸nh. § ®i«t æn ¸p lo¹i zener, t¹o ra ®iÖn ¸p chuÈn Uc= 1÷ 35 V; Ur= 12V R1, R2: C¸c ®iÖn trë ph©n ¸p. T1÷ T8 lµ c¸c tranzito lµm viÖc ë chÕ ®é ®ãng më b·o hoµ. D1 ÷ D7 kh«ng cho ®iÖn ¸p ©m ®Æt lªn c¸c tranzito t−¬ng øng. D8 b¶o vÖ m¹ch r¬le trong qu¸ tr×nh ®ãng më.Bé läc ¸p thø tù kh«ng: Dïng ®Ó x¸c ®Þnh thµnh phÇn thø tù kh«ng xuÊt hiÖn khi ng¾n m¹chmét pha hoÆc hai pha víi ®Êt, ®øt mét pha, hai pha hoÆc c¸c chÕ ®é kh«ng ®èixøng cña m¹ng ®iÖn. Thµnh phÇn ®iÖn ¸p thø tù kh«ng trong hÖ thèng ba pha ®èi xøng: . . 1 . . . U 0 = (U A + U B + U C ) (4- 1) 3 HÖ sè biÕn ®æi cña bé läc b»ng 1: K= Ura/U0= 1 67
  • 69. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46BiÓu diÔn c¸c thµnh phÇn ®iÖn ¸p d−íi d¹ng vÐc t¬. UA UA UCA UAB UAB O’ O OUC UB UBH×nh 4.5 a) Khi ®èi xøng b) Khi mÊt ®èi xøng . . . . Khi ®èi xøng th× : U A + U B + U C = 0 tõ ®©y U0= 0 1 . . Khi mÊt ®èi xøng (pha C) U0= (U A + UB ) (4-2) 3 Tõ h×nh 4.5b ta thÊy ®iÓm trung tÝnh cña bé läc lÖch ®i ë vÞ trÝ O’ lµ®iÓm gi÷a cña UAB. Khi ®ã ®iÖn ¸p cña bé läc so víi ®iÓm trung tÝnh lµm viÖclµ: . . U ra = U oo+ Nguyªn t¾c ho¹t ®éng §iÖn ¸p chuÈn Uc=3V Nhê IC 7812 vµ ®i«t zener nªn ®iÖn ¸p chuÈn UC kh«ng thay ®æi khi®iÖn ¸p ë biÕn ¸p nguån BA1 biÕn thiªn.C¸c pha A, B, C ®Òu cã m¹ch b¶o vÖ nh− nhau nªn ta chØ cÇn xÐt víi mét phabÊt kú. Ch¼ng h¹n pha A.- ë chÕ ®é b×nh th−êng §iÖn ¸p c¸c pha UA, UB, UC lµ ®èi xøng nhau vµ b»ng 220V. Khi ®ã®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé läc cung cÊp cho biÕn ¸p BA2 b»ng 0 lµm cho ®iÖn ¸p®iÒu khiÓn trªn cùc kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n KTT1 còng b»ng 0vµ nhá h¬n ®iÖn ¸p chuÈn ®Æt vµo cùc ®¶o. Do ®ã ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt 68
  • 70. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46to¸n KTT1 ë møc thÊp. §ièt D1 ng¨n kh«ng cho ®iÖn ¸p ©m xuÊt hiÖn trªn cùcB cña ®Ìn T2 , UBE = 0 ®Ìn T2 bÞ kho¸. §iÖn ¸p qua BA3 b»ng 5,5V, qua chiÕt ¸p R5 vµo cùc kh«ng ®¶o cñaKTT2 lµ Ua2= 2,7V < 3V = UC vµ lµm cho ®iÖn ¸p ra b·o hoµ ©m. ChiÕt ¸p R6®· ®−îc ®iÒu chØnh ph©n ¸p cho cùc ®¶o cña KTT3 lµ Ua3 =3,5V>3V=Uc do ®ãUr3 còng b·o hßa ©m. C¸c ®ièt D2, D3 ng¨n ®iÖn ¸p ©m ®Æt lªn cùc B cña ®ÌnT3, T4. ë tr¹ng th¸i nµy UBE = 0 ®Ìn T3, T4 bÞ khãa. R¬ le trung gian ë tr¹ng th¸i ®ãng v× vËy ë tr¹ng th¸i b×nh th−êng ®ÌnT1 th«ng, m¹ch kÝn. Cho phÐp t¶i ho¹t ®éng b×nh th−êng.- ë chÕ ®é mÊt 1 pha Khi mÊt bÊt kú 1 pha trong 3 pha th× ®Çu ra cña bé läc thø tù kh«ngxuÊt hiÖn mét ®iÖn ¸p 110V. Qua BA2, CL2 vµ biÕn trë R23 vµo cùc kh«ng ®¶ocña khuÕch ®¹i thuËt to¸n lµ Ua1 = 3,6V > 3V = Uc lªn ®iÖn ¸p ®Çu ra cñaKTT1 ë møc cao, ®Ìn T2 ®−îc ®Æt mét thiªn ¸p thuËn nªn T2 th«ng b·o hßanªn T2 th«ng b·o hßa ®Ìn T1 khãa, v× T1 khãa nªn r¬le kh«ng cã dßng ch¹yqua lµm cho tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng nh¶ ra, t¶i ®−îc ng¾t ra khái l−íi.Khi mÊt 2 pha lóc nµy ®iÖn ¸p ®Çu ra cña bé läc thø tù kh«ng lµ 220V. §iÖn¸p ®iÒu khiÓn ®Æt lªn cùc kh«ng ®¶o Ua1 =7V > 3V =Uc. Nguyªn lý chÊp hµnhtiÕp theo cña m¹ch t−¬ng tù nh− trong tr−êng hîp mÊt mét pha.- ChÕ ®é qu¸ ¸p vµ thÊp ¸p Ta biÕt r»ng trong m¹ng ®iÖn n«ng nghiÖp ®iÖn ¸p cung cÊp cho c¸c hétiªu thô ®iÖn cho phÐp thay ®æi trong kho¶ng ±10% ®iÖn ¸p ®Þnh møc.Víi U®m= 220 V th× Umaxcp≈ 240 V vµ Umincp≈ 198 V V× thÕ trong phÇn nµy, ng−êi ta chän ®iÖn ¸p cao vµ thÊp ®Ó lµm c¬ sëcho viÖc tÝnh to¸n m¹ch b¶o vÖ: Umax≈ 240 V vµ Umincp≈ 198V Kho¶ng ®iÖn ¸p cho phÐp nµy cßn ®−îc më réng tuú thuéc vµo yªu cÇuvµ c¸c tÝnh chÊt cña thiÕt bÞ cÇn ®−îc b¶o vÖ nhê c¸c biÕn trë. 69
  • 71. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Gi¶ sö ®iÖn ¸p pha A v−ît qu¸ gi¸ trÞ 240V. Qua biÕn ¸p BA3, cÇuchØnh l−u CL3 vµ biÕn trë R5 cùc kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n KTT2®−îc cung cÊp ®iÖn ¸p lµ Ua2> 3V (®iÖn ¸p chuÈn UC). Do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu racña KTT b·o hoµ d−¬ng. R¬le còng chÊp hµnh t−¬ng tù nh− trong tr−êng hîp mÊt pha. Khi ®iÖn ¸p pha A nhá h¬n 198V= Umincp . Khi ®ã ®iÖn ¸p mét chiÒuqua biÕn trë ®· ®−îc chØnh ®Þnh R6 ®Æt lªn cùc cùc ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËtto¸n KTT3 nhá h¬n ®iÖn ¸p chuÈn: Ua3< UC, do ®ã ®iÖn ¸p ®Çu ra cña KTT3 lµUr3 b·o hoµ d−¬ng ®Ìn T4 th«ng b·o hoµ vµ r¬le chÊp hµnh nh− trong tr−ênghîp mÊt pha. ë s¬ ®å nèi thiÕt bÞ víi ®éng c¬. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña s¬ ®å nh− sau: ë thêi ®iÓm ban ®Çu c¸c c«ng t¾c ®Òu ë vÞ trÝ më. Ta ®ãng cÇu dao CD,sau ®ã ®ãng tiÕp c¸c c«ng t¾c CT1, CT2, CT3, c¸c ®Ìn ë trong m¹ch sÏ s¸ng.R¬le RL cã ®iÖn ®ãng tiÕp ®iÓm th−êng më cña nã lµ RL. Lóc nµy c«ng t¾cCT4 vÉn më, khëi ®éng tõ hë m¹ch lµm cho tiÕp ®iÓm K trªn m¹ch ®éng c¬ ëtr¹ng th¸i më. §éng c¬ ch−a cã ®iÖn. Khi ®ãng c«ng t¾c CT4 khëi ®éng tõ cã ®iÖn, ®ãng c¸c tiÕp ®iÓm K, nèikÝn m¹ch cho ®éng c¬. §éng c¬ ho¹t ®éng ë tr¹ng th¸i b×nh th−êng. Khi x¶y ra sù cè nh− mÊt pha, thÊp ¸p hoÆc qu¸ ¸p th× r¬le RL sÏ t¸c®éng lµm më tiÕp ®iÓm RL, Khëi ®éng tõ mÊt ®iÖn sÏ lµm nh¶ c¸c tiÕp ®iÓmK. §ång thêi ®éng c¬ ®−îc ng¾t khái l−íi ®iÖn, ®¶m b¶o an toµn cho toµn béd©y truyÒn s¶n xuÊt còng nh− ®éng c¬. Ta thÊy r»ng m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ nµy cã h¹n chÕ ®ã lµ khã ®iÒu khiÓnc¸c biÕn trë mét c¸ch chÝnh x¸c sau mét thêi gian m¹ch ho¹t ®éng. Trongm¹ch vÉn cßn sö dông mét sè tiÕp ®iÓm b»ng r¬ le, ®iÒu nµy cã h¹n chÕ khim¹ch b¶o vÖ ph¶i ®Æt trong m«i tr−êng cã ®é ch¸y næ cao. H¬n n÷a trong métsè tr−êng hîp m¹ch ho¹t ®éng kh«ng chÝnh x¸c. V× vËy chóng t«i xin giíithiÖu m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt. 70
  • 72. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H464.3 nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt4.3.1 Yªu cÇu cña m¹ch b¶o vÖ Ng¾n m¹ch nhiÒu pha trong cuén d©y phÇn tÜnh lµ d¹ng h− háng c¬ b¶ncña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé, nã cã thÓ lµm háng ®éng c¬, lµm tôt ¸ptrong m¹ch ®iÖn vµ ¶nh h−ëng ®Õn c«ng t¸c cña ®éng c¬ kh¸c. Ta cã thÓ södông cÇu ch¶y hoÆc ¸p t« m¸t ®Ó b¶o vÖ cho ®éng c¬. Ta thÊy r»ng cÇu ch¶y, ¸p t« m¸t chØ b¶o vÖ ®−îc ng¾n m¹ch, thÊp ¸phoÆc qu¸ ¸p cßn khi x¶y ra hiÖn t−îng ®¶o pha hoÆc mÊt thø tù pha th× chóngkh«ng b¶o vÖ ®−îc. Do ®ã nhÊt thiÕt trong c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt ta ph¶i cãthiÕt bÞ b¶o vÖ mÊt pha vµ ®¶o pha. V× khi x¶y ra 2 hiÖn t−îng trªn th× hËu qu¶rÊt nghiªm träng. H¬n n÷a trong c¸c hÖ truyÒn ®éng ®Æc biÖt nh−: thang m¸y, b¨ng t¶i,cÇn trôc khi x¶y ra sù cè mµ kh«ng cã m¹ch b¶o vÖ th× hËu qu¶ thËt kh«ng thÓl−êng tr−íc ®−îc. Tõ ®ã viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ chèng mÊt pha vµ mÊt thøtù pha vµ c¸c d¹ng b¶o vÖ kh¸c lµ ®Æc biÖt quan träng. VËy ®Ò tµi “ Nghiªncøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt” mµ ë ®©y lµnghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ chèng mÊt pha vµ mÊt thø tù pha cho ®éng c¬ba pha mang tÝnh thùc tÕ s©u s¾c vµ thùc sù cÇn thiÕt.4.3.2 NhiÖm vô cña m¹ch b¶o vÖ Trong thùc tÕ vËn hµnh ®éng c¬ phôc vô cho s¶n xuÊt th× m¹ch b¶o vÖ®éng c¬ ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng. M¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ cã nhiÖmvô ph¸t hiÖn kÞp thêi, b¸o tÝn hiÖu cã sù cè (b»ng cßi, ®Ìn b¸o...) , c¾t ®éng c¬ra khái nguån nÕu cã sù cè.Yªu cÇu: T¸c ®éng tin cËy §é chÝnh x¸c cao T¸c ®éng nhanh, cã chän läc §¬n gi¶n gän nhÑ, dÔ vËn hµnh, dÔ söa ch÷a, ®é bÒn cao.4.3.3 M¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ 71
  • 73. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46+S¬ ®å khèi §èi t-îng BiÕn ®æi Tæng hîp KhuÕch ®¹i Kh©u chÊp hµnh+ S¬ ®å nguyªn lý H×nh: 4.6+ Nguyªn t¾c ho¹t ®éng 72
  • 74. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46- Khi nguån ho¹t ®éng b×nh th−êng (cã c¶ ba pha theo ®óng thø tù A, B, C) TÝn hiÖu ®−îc lÊy trùc tiÕp tõ c¸c pha cña nguån xoay chiÒu ba pha cãUd= 380V; Up= 220V. §éng c¬ ®−îc cÊp ®iÖn tõ nguån ba pha qua mét cÇudao ba pha ®−îc ®iÒu khiÓn bëi m¹ch b¶o vÖ ®iÖn tö. Trong s¬ ®å nµy, c¸c ®i«t D1, ®iÖn trë R1 vµ ®iÖn trë æn ¸p Dz1 cña phaA t¹o thµnh m¹ch chØnh l−u vµ ghim ®iÖn ¸p. Trªn ®Çu vµo 2 cña phÇn töNAND N1A (øng víi nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p pha A) sÏ cã xung víibiªn ®é 12V vµ ®é réng xung b»ng nöa ®iÖn ¸p nguån. C¸c phÇn tö t−¬ng øngcña pha B vµ pha C còng t¹o nªn c¸c xung t−¬ng tù pha A nh−ng lÖch phanhau 1/3 chu kú (t−¬ng øng víi gãc pha lµ 1200). Tæ hîp cña c¸c phÇn töN1A, m¹ch t¹o xung C1R4, phÇn tö NOT K1A vµ K4A t¹o nªn mét tÝn hiÖuøng víi s−ên ©m cña xung bëi m¹ch chØnh l−u, ghim pha A cã biªn ®é b»ng12V vµ ®é réng xung chØ phô thuéc vµo tham sè cña m¹ch tÝch ph©n ®−a vµo®Çu vµo mét cña m¹ch AND V1A. TÝn hiÖu nµy ®−îc tæ hîp víi tÝn hiÖu xung12V ®é réng xung T/2 øng víi nöa chu kú d−¬ng cña pha B. Trªn ®Çu ra cñaV1A sÏ cã mét tÝn hiÖu gièng nh− trªn ®Çu vµo 1cña nã nÕu nguån ®ñ pha vµc¸c pha cña nguån ®óng thø tù ®Þnh tr−íc. Qu¸ tr×nh diÔn ra t−¬ng tù ë pha Bvµ pha C nh−ng kho¶ng thêi gian lÇn l−ît chËm sau 1/3 chu kú tÝnh tõ pha A.LÇn l−ît c¸c ®Çu ra cña m¹ch AND N2A, N3A sÏ cã xung ra ë møc cao, c¸cxung lÖch pha nhau vÒ thêi gian lµ 1/3T (vÒ gãc pha lµ 1200). §i«t D4 ®ãng vai trß m¹ch céng ®−a tÝn hiÖu cña ba xung qua tô läc C4.Tô läc C4 cã t¸c dông san b»ng ®iÖn ¸p trung b×nh cña ba xung nµy ®Ó ®−a vµocùc baz¬ cña tranrito T. Tranrito T ®−îc tÝnh to¸n sau cho dßng ®iÖn vµo IBtho¶ m·n ®iÒu kiÖn UBE ≥ UBEbh th× T lµm viÖc ë chÕ ®é më b·o hoµ. Lóc nµy®Çu ra X sÏ cã xung, xung nµy ®−îc ®Æt vµo cùc B cña tranzito T1 lµm cho T1ph©n cùc thuËn. §ång thêi ®Çu ra X1 còng cã tÝn hiÖu ë møc thÊp, lµm cho T2ph©n cùc ng−îc. TÝn hiÖu tiÕp tôc qua N5A vµ ®Æt mét ®iÖn ¸p thuËn lªn cùcbaz¬ cña c¸c tranzito T8, T9, T10, tranzito th«ng lµm cho c¸c ®i«t cña optotriacph¸t s¸ng sÏ t¸c ®éng lµm triac dÉn. CÊp xung ®iÒu khiÓn më c¸c triac TA4, 73
  • 75. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46TA5, TA6. CÊp ®iÖn nguån cho ®éng c¬. Lóc nµy m¹ch ho¹t ®éng b×nhth−êng.- Khi nguån mÊt mét pha Ta vÉn xÐt trong mét chu kú T, gi¶ sö mÊt pha C. ë pha A, qu¸ tr×nh diÔn ra nh− khi nguån cÊp ®iÖn b×nh th−êng (cã c¶ bapha), tøc lµ sau 1/3T th× ®Çu ra cña m¹ch AND V1A cã mét xung ra ë møc cao. ë pha B, do mÊt tÝn hiÖu ë pha C nªn kh«ng cã tÝn hiÖu ®−a vµo ch©ncña m¹ch AND V2A do ®ã ë ®Çu ra cña V2A kh«ng cã xung ra. ë pha C, kh«ng cã tÝn hiÖu ®−a vµo ch©n 1 cña m¹ch AND V3A nªn t¹i®Çu ra cña V3A kh«ng cã xung ra. Nh− vËy, m¹ch céng D4 chØ cã mét xung duy nhÊt ë pha A qua tô läc C4®−a vµo cùc baz¬ cña tranzito T, tÝn hiÖu nµy kh«ng ®ñ ®Ó T më, T bÞ kho¸nªn tÝn hiÖu kh«ng ®−îc ®Æt lªn cùc baz¬ cña tranzito T1 nªn tranzito T1 ph©ncùc ng−îc kh«ng cho dßng ®i qua. §ång thêi lóc nµy ®Çu ra cña X1 cã tÝn hiÖu®Æt lªn cùc B cña T2, lµm T2 ph©n cùc thuËn nh−ng do mÊt pha C nªn tranzitoT3 ph©n cùc ng−îc kh«ng cho dßng qua toµn bé hÖ thèng phÝa sau kh«ng ho¹t®éng. §éng c¬ ®−îc ng¾t ra khái nguån ngõng ho¹t ®éng. Víi ph©n tÝch t−¬ng tù nh− trªn, nÕu x¶y ra mÊt c¸c pha kh¸c, ®éng c¬sÏ kh«ng ®−îc cÊp ®iÖn nªn ngõng ho¹t ®éng ®¶m b¶o an toµn cho toµn bé hÖthèng vËn hµnh.- Khi thø tù pha bÞ thay ®æi Gi¶ sö thø tù pha lóc nµy lµ ACB. Pha A khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu vµo 1 cña V1A, th× ®Çu vµo 2 cñaV1A kh«ng cã tÝn hiÖu v× pha C ®ang ë nöa chu k× ©m do ®ã ®Çu ra cña V1Akh«ng cã tÝn hiÖu ra. T¹i pha B khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu vµo 1 cña V2A th× do pha C ®angë nöa chu k× ©m nªn kh«ng cã tÝn hiÖu vµo ch©n 2 cña V2A, ®Çu ra cña V2Akh«ng cã tÝn hiÖu ra. 74
  • 76. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 T¹i pha C khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu 1 cña V3A th× do pha A ®ang ënöa chu k× ©m nªn nªn kh«ng cã tÝn hiÖu vµo ch©n 2 cña V3A, ®Çu ra cñaV3A kh«ng cã tÝn hiÖu. Nh− vËy khi thø tù pha cña nguån bÞ thay ®æi th× kh«ng cã tÝn hiÖu racña c¸c cæng AND V1A, V2A, V3A do ®ã tô C4 kh«ng ®−îc n¹p ®iÖn nªn TbÞ kho¸, ë ®Çu X kh«ng cã tÝn hiÖu nªn tranzito T1 ph©n cùc ng−îc vµ kh«ngcho dßng ®i qua, lóc nµy c¸c tranzito T2, T3, T4 ph©n cùc thuËn. tÝn hiÖu quacæng AND N4A ®−îc ®−a tíi cùc baz¬ cña c¸c tranzistor T5, T6, T7. Tranzitoth«ng lµm cho c¸c ®i«t cña optotriac ph¸t s¸ng sÏ t¸c ®éng lµm triac dÉn. CÊpxung ®iÒu khiÓn më c¸c triac TA1, TA2, TA3. §¶o l¹i thø tù pha cña nguån®iÖn (®ang bÞ ®¶o thø tù pha) ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò. Trong s¬ ®å ®i«t D5 cã t¸c dông lo¹i trõ ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn tranzito T.Ta cã d¹ng xung ra ë c¸c m¹ch l«gic trong c¸c tr−êng hîp sau: 75
  • 77. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46Tr−êng hîp xung ra khi nguån ®óng, ®ñ pha 76
  • 78. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46Tr−êng hîp xung ra khi nguån mÊt mét pha (Pha C) 77
  • 79. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46Tr−êng hîp xung ra khi nguån ®¶o pha BAC 78
  • 80. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46+ TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¹ch b¶o vÖ Chóng ta tÝnh to¸n m¹ch b¶o vÖ cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cña Nga cã: P®m= 1,5 KW cosϕ= 0,82 Δ/Υ= 220/380 V I= 3,8 A n= 1400 vßng/phót Yªu cÇu khi tÝnh to¸n cho c¸c linh kiÖn ®iÖn tö lµ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p®Æt lªn linh kiÖn ®iÖn tö ph¶i nhá h¬n c¸c gi¸ trÞ ®Þnh møc cña chóng. Ngoµira chóng cßn ph¶i chÞu ®ùng ®−îc c¸c yÕu tè tù nhiªn nh− nhiÖt ®é, ®é Èm.... Víi ®i«t zerne th× tÝnh to¸n sao cho ®i«t zerne kh«ng bÞ háng do nhiÖtvµ ®iÖn ¸p ph¶i nhá h¬n ®iÖn ¸p lµm viÖc cña m¹ch NAND. Chän ®i«t chØnh l−u D1 ÷ D6 lµ lo¹i 1N4007 Chän ®i«t zerne DZ1 ÷ DZ3 cã th«ng sè Uz= 12V vµ Iz= 13mA TÝnh chän ®iÖn trë h¹n chÕ Rhc (R1, R2, R3) U −Uz 220 − 12 Rhc= R1= R2= R3= = = 16,8 K Iz 13 Chän m¹ch NAND (N1A ÷ N4A) Lµ lo¹i 4011 cã ®iÖn ¸p lµm viÖcUlv= 12V M¹ch tÝch ph©n gåm tô ®iÖn C vµ ®iÖn trë R, ta chän: §iÖn trë R= R4= R5 =R6= 6,8 KLóc nµy ta sÏ tÝnh ®−îc gi¸ trÞ cña tô C. 1 Do xung ®−îc t¹o ra trong T nªn vÒ nguyªn t¾c t¹o ra xung æn ®Þnh 2 1th× ®é réng xung ph¶i lµ tx≤ T. 2 1 1 Mµ T= = = 0,02 s f 50 Do hµm xung lµ hµm mò nªn U(t)= E.e-αt 79
  • 81. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 U(t)= 0 khi t→ ∞ hay ®é réng xung tx → ∞ LÊy gi¸ trÞ gÇn ®óng ta cã: U(tx)= 0,05.E vµ coi U(tx= 0)= 0 Mµ tx= 3τ (Theo tµi liÖu kü thuËt xung - V−¬ng Céng) 1 1 Nªn 3τ ≤ T hay τ ≤ T = 0,02/6= 0,003333s 2 6 Mµ τ = RC nªn C= τ.R-1= 0,0033.6,8-1= 485 nF VËy chän C1= C2= C3= 470 nF Chän NOT K1A÷ K8A lo¹i 4049 cã th«ng sè: Ulv= 12 V Chän AND V1A ÷ V6A lo¹i 4081 cã th«ng sè: Ulv= 12V Tô läc C4 chän lo¹i tô cã ®iÖn dung 10μF (C4= 10μF) Ta tÝnh to¸n dßng IB ®−a vµo cùc baz¬ cña T + Tr−êng hîp nguån ®óng thø tù vµ ®ñ pha: T 1 ∫ Ue dt −α t §iÖn ¸p trung b×nh: Utb=3 T 0 Víi U= 12V ®iÖn ¸p nguån 1 1 1 α= = −9 = RC 3 6,8.10 .470.10 319, 6.10−5 3U 3.12 ⎛ − 1 0,02 ⎞ Thay sè: Utb = . (1 − e ) = −α T . ⎜1 − e 319,6.10−5 ⎟ = 5,74 V Tα 1 ⎜ ⎟ 0, 02. −5 ⎝ ⎠ 319,6.10 §iÖn ¸p ®Æt vµo cùc baz¬ cña T: R8 10 UB= (Utb- UD4). = (5,74- 0,7) ≈ 0,83 V R7 + R8 51 + 10 Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy T th«ng b·o hoµ s©u. + Tr−êng hîp nguån mÊt pha: U tb §iÖn ¸p cña mét xung: U1tb= ≈ 1,91 V 3 §iÖn ¸p ®Æt vµo cùc baz¬ cña T: R8 10 UB= (Utb- UD4). = (1,91- 0,7) ≈ 0,2 V R7 + R8 51 + 10 80
  • 82. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy T ng¾t tin cËy Dùa vµo cattano cña ®éng c¬ ta cã: C«ng suÊt trªn mét pha: Pf= P®m/3 = 1,5/3= 0,5 KW Dßng më m¸y: Imm= (5÷7)In = (5÷7).3,8= (19÷26,6) A Víi c¸c th«ng sè võa tÝnh ®−îc ta chän c¸c triac TA1 ÷ TA6 lµ lo¹i25AC65 cña h·ng NEC do NhËt B¶n chÕ t¹o cã: Ulv= 600 V; Ug = 7 V Ilv =25 A ; Ig= 50 mA Chän Optotriac OT1 ÷ OT6 cã th«ng sè sau Input ®i«t: §iÖn ¸p: Uv = 3V Dßng ®iÖn: Iv = 10mA Otput §iÖn ¸p ra: Ur= 400V Dßng ®iÖn ®Çu ra Ir= 100 mA Chän c¸c ®iÖn trë h¹n dßng R26= R27= R28= R29= R30= R31= 220/100= 2,2 K Chän c¸c tranzito: T ÷ T10 lµ lo¹i AC110 cã VCB= 12V; VCE= 10V VEB= 10V; IC= 50mA β= 100 1 ⇒ IE= IC(1+ ) = 50,5 mA β ⇒ IB= 50/100= 0,5 mA Chän ®iÖn trë h¹n dßng cho c¸c tranzito: 12 − VCE 12 − 10 R14= R16= R18= R20= R22= R24= = = 0,4 K IC 50 Chän ®iÖn trë: 12 − VEB 12 − 10 R15= R17= R19= R21= R23= R25= = = 40K IB 0,5 C¸c m¸y biÕn ¸p chän lo¹i cã ®iÖn ¸p vµo 220V, ®iÖn ¸p ra lµ 12 V. Víi ®iÒu kiÖn nµy m¹ch ho¹t ®éng tèt. 81
  • 83. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46+ S¬ ®å m¹ch in H×nh 4.7: S¬ ®å m¹ch in 82
  • 84. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ1. KÕt luËn Sau mét thêi gian nghiªn cøu ®Ò tµi, mÆc dï gÆp nhiÒu khã kh¨n nh−ngvíi nç lùc cña b¶n th©n cïng víi sù h−íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o ThS.Ph¹m ViÖt S¬n ®Õn nay ®Ò tµi tèt nghiÖp cña t«i ®· c¬ b¶n hoµn thµnh. Tõ kÕtqu¶ nghiªn cøu ®−îc trong ®Ò tµi "Nhiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬dïng b¸n dÉn c«ng suÊt". Chóng t«i ®−a ra mét sè kÕt luËn vµ ®Ò nghÞ sau: MÆt tÝch cùc - §Ò tµi ®· giíi thiÖu ®−îc mét c¸ch tæng quan vÒ kinh kiÖn b¸n dÉn. - §Ò tµi ®· giíi thiÖu ®−îc vÒ ®éng c¬ ba pha vµ dßng ®iÖn ba pha. - T×m hiÓu mét sè ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®éng c¬. - Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ khi gÆp sù cè mÊt pha hoÆc®¶o pha dïng b¸n dÉn c«ng suÊt. - X©y dùng m« h×nh thùc, cho ho¹t ®éng thö ®Ó kiÓm nghiÖm l¹i lý thuyÕt. MÆt h¹n chÕ - Do cßn rÊt nhiÒu h¹n chÕ thêi gian còng nh− n¨ng lùc b¶n th©n nªn ®Òtµi kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. T«i rÊt mong sù ®ãng ghãp ý kiÖncña thÇy c« gi¸o vµ b¹n bÌ ®ång nghiÖp ®Ó ®Ò tµi nµy hoµn thiÖn h¬n. MÆt nhËn thøc - Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu, t×m hiÓu c¸c tµi liÖu ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµingoµi nh÷ng hiÓu biÕt v« cïng quan träng vÒ sù ph¸t triÓn cña c«ng nghÖ tù®éng ho¸, viÖc øng dông cña tù ®éng ho¸ vµo s¶n xuÊt... §Ò tµi cßn gióp t«itiÕp cËn víi nh÷ng kiÕn thøc vÒ truyÒn ®éng ®iÖn, m¸y ®iÖn, ®iÖn tö... - H¬n thÕ n÷a ®Ò tµi cßn gióp t«i cã thªm kiÕn thøc thùc tÕ vÒ ¸p dôngtù ®éng ho¸ trong n«ng nghiÖp mét lÜnh vùc v« cïng quan träng vµ còng lµnhiÖm vô cña mét kü s− tù ®éng ho¸ n«ng nghiÖp.2. §Ò nghÞ NÕu tiÕp tôc ®−îc nghiªn cøu ®Ò tµi nµy th× cã thÓ ph¸t triÓn thªm mét sèchøc n¨ng b¶o vÖ n÷a nh− thÊp ¸p hoÆc qu¸ ¸p hay ng¾n m¹ch. 83
  • 85. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Tµi liÖu tham kh¶o 1. M¸y §iÖn - Phan V¨n Th¾ng- Tr−êng §HNNI- Hµ Néi 2. C¬ së kü thuËt ®iÖn tö sè- §H Thanh Hoa B¾c Kinh Ng−êi dÞch: Vò §øc Thä 3. TruyÒn §éng §iÖn- Bïi Quèc Kh¸nh, NguyÔn V¨n LiÔn, NguyÔn ThÞ Hiªn NXB Khoa häc vµ kü thuËt 4. C¬ së kü thuËt ®iÖn- §Æng V¨n §µo, Lª V¨n Doanh Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt 5. KÜ thuËt ®iÖn tö- §ç Xu©n Thô Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc 5. §iÖn tö c«ng suÊt- NguyÔn BÝnh Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt 6. Kü thuËt xung- V−¬ng Céng NXB §¹i Häc vµ Trung Häc chuyªn nghiÖp- 1979 7. Linh kiÖn quang- ®iÖn tö- D−¬ng Minh TrÝ NXB Khoa häc kü thuËt 8.Trang bÞ ®iÖn- ®iÖn tö c«ng nghiÖp- Vò Ngäc Håi Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc 84
  • 86. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 Môc lôcMë ®Çu............................................................................................................... 1Ch−¬ng I: mét sè linh kiÖn b¸n dÉn vµ c¸c m¹ch logic c¬ b¶n......................... 3 1.1§i«t........................................................................................................... 4 1.1.1 §i«t c«ng suÊt .................................................................................. 4 1.1.2 §i«t æn ¸p ......................................................................................... 8 1.1.3 ®i«t ph¸t quang (§Ìn LED).............................................................. 9 1.2 Tranzito c«ng suÊt ................................................................................. 10 1.2.1 CÊu t¹o............................................................................................ 10 1.2.1 Nguyªn t¾c ho¹t ®éng..................................................................... 11 1.2.3 C¸ch thøc ®iÒu khiÓn tranzito........................................................ 12 1.2.4 øng dông cña tranzito c«ng suÊt..................................................... 15 1.2.5 C¸c th«ng sè kü thuËt c¬ b¶n cña tranzito...................................... 16 1.3 Thyristor ................................................................................................ 17 1.3.1 CÊu t¹o............................................................................................ 17 1.3.2 Nguyªn lý lµm viÖc ........................................................................ 18 1.3.3 øng dông cña thyristor.................................................................... 21 1.3.4 C¸c th«ng sè chñ yÕu cña thyristor. .............................................. 22 1.4 Triac...................................................................................................... 23 1.4.1 CÊu t¹o............................................................................................ 24 1.4.2 Nguyªn lý lµm viÖc ........................................................................ 24 1.4.3. §Æc tÝnh volt-ampe cña triac ......................................................... 25 1.4.4 M¹ch ®iÒu khiÓn............................................................................. 26 1.4.5 øng dông cña triac. ......................................................................... 28 1.4.6 C¸c th«ng sè cña triac .................................................................... 28 1.5 C¸c phÇn tö logic c¬ b¶n ...................................................................... 29 1.5.1 M¹ch AND dïng ®i«t b¸n dÉn ....................................................... 30 1.5.2 M¹ch OR ........................................................................................ 31 1.5.3 Cæng NOT ...................................................................................... 33 85
  • 87. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 1.5.4 M¹ch ®iÖn cæng NAND (M¹ch vµ ®¶o) ......................................... 35 1.6 M¹ch TÝch ph©n.................................................................................... 36 1.7 M¹ch Vi ph©n ........................................................................................ 37 1.8 Bé ghÐp quang- opto- Couplers ............................................................. 38 1.8.1 §¹i c−¬ng ....................................................................................... 38 1.8.2 C¬ chÕ ho¹t ®éng............................................................................ 38 1.8.3 TÝnh chÊt c¸ch ®iÖn ........................................................................ 39 1.8.4 HiÖu øng tr−êng.............................................................................. 39 1.8.5 Sù l·o ho¸ ....................................................................................... 40 1.8.6 HÖ sè truyÒn ®¹t ............................................................................. 40 1.8.7 Bé ghÐp quang víi phototriac......................................................... 40Ch−¬ng 2: giíi thiÖu vÒ m¹ch xoay chiÒu ba pha vµ ®éng c¬ ba pha ............. 44 2.1 M¹ch ®iÖn ba pha .................................................................................. 44 2.1.1 Dßng ®iÖn sin ................................................................................. 44 2.1.2 M¹ch ®iÖn ba pha ........................................................................... 44 2.2 §éng c¬ ba pha..................................................................................... 45 2.2.1 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ............................................ 45 2.2.2 Kh¸i qu¸t vÒ ®éng c¬ ®ång bé ....................................................... 51Ch−¬ng 3: ¶nh h−ëng cña nguån ®iÖn ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha.. 54 3.1 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn qu¸ tr×nh khëi ®éng cña ®éng c¬ ba pha ..... 55 3.1.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p.................................................................... 55 3.1.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè ..................................................................... 55 3.1.3 ¶nh h−ëng cña mÊt pha................................................................... 56 3.1.4 ¶nh h−ëng cña mÊt thø tù pha ........................................................ 56 3.1.5 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng ........................................... 56 3.2 ¶nh h−ëng cña nguån ®Õn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ ba pha .................. 57 3.2.1 ¶nh h−ëng cña ®iÖn ¸p.................................................................... 57 3.2.2 ¶nh h−ëng cña tÇn sè ...................................................................... 57 3.2.3 ¶nh h−ëng cña nguån kh«ng ®èi xøng ........................................... 58 86
  • 88. B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 3.2.4 ¶nh h−ëng cña nguån khi mÊt thø tù pha vµ mÊt pha..................... 60Ch−¬ng 4: mét sè ph−¬ng ph¸p b¶o vÖ ®éng c¬ ba pha.................................. 61 4.1 b¶o vÖ ng¾n m¹ch .................................................................................. 61 4.2 b¶o vÖ b»ng ¸p t« m¸t............................................................................ 63 4.3 b¶o vÖ thÊp ¸p, qu¸ ¸p vµ mÊt ®èi xøng ................................................ 65 4.3.1 S¬ ®å nguyªn lý .............................................................................. 65 4.3.2 Nguyªn lý ho¹t ®éng ...................................................................... 67 4.3 Nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt ..... 71 4.3.1 Yªu cÇu cña m¹ch b¶o vÖ............................................................... 71 4.3.2 NhiÖm vô cña m¹ch b¶o vÖ ............................................................ 71 4.3.3 M¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ ..................................................................... 71KÕt luËn vµ ®Ò nghÞ.......................................................................................... 83 1. KÕt luËn.................................................................................................... 83 2. §Ò nghÞ.....................................................................................................85 87