Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều

Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu cho tải động cơ điện 1 chiều
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUY NHƠN Độc lập – Tự do – Hạnh
phúc
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Họ và tên : Ngô Văn Bản
Khoa : Kỹ thuật & công nghệ
Ngành : Điện kỹ thuật
Khóa : 27
Bộ môn : Điện tử công suất
1. Đầu đề thiết kế:
Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều.
2. Các số liệu ban đầu:
Ud = 440 (V) ; Pd = 27 (KW) ; U1 = 220/380 (V)
f = 50 (hz) ; η = 0,9 ; nđm = 980 (vòng/ phút)
3. Nội dung thuyết minh và các phần tính toán:
1. Khái quát về các bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển
2. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu
3. Thiết kế mạch động lực
4. Thiết kế mạch điều khiển
5. Xác định hàm truyền bộ chỉnh lưu
6. Thuyết minh sơ đồ của hệ thống
4. Các bản vẽ ( ghi rõ các loại bản vẽ , kích thước bản vẽ ):
…...
…………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
………
5. Cán bộ hướng dẫn:
Giáo viên hướng dẫn : Th.S THÂN VĂN THÔNG
Phần hướng dẫn : toàn bộ
SVTH: NGÔ VĂN BẢN Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây kỹ thuật điện tử và bán dẫn công suất lớn phát
triển mạnh mẽ. Các thiết bị điện tử công suất có nhiều ưu điểm: có khả năng
điều khiển rộng, có chỉ tiêu kinh tế cao, kích thước và trọng lượng thấp, độ
tin cậy và chính xác cao…ứng dụng của chúng vào việc biến đổi năng lượng
là điều khiển điện áp và dòng điện xoay chiều thành một chiều và ngược lại
ngày càng sâu rộng.
Ngày nay, không chỉ ở các nước phát triển, ngay ở nước ta các thiết bị
bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong sinh
hoat gia đình. Các xí nghiệp và nhà máy như xi măng, thuỷ điện, giấy,
đường, dệt, sợi, đóng tàu là những minh chứng.
Nhờ chủ trương mở cửa ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp với những
dây chuyền sản xuất mới, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện phải có
những kiến thức về điện tử công suất, về vi mạch và vi xử lý. Xuất phát từ
yêu cầu thực tế và tầm quan trọng của bộ môn điện tử công suất các thầy cô
trong bộ môn điện tử công suất đã cho chúng em từng bước tiếp xúc với việc
thiết kế thông qua những đồ án môn học.

MỤC LỤC
Lời nói đầu..........................................................................................trang
1
Chương I
Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều
I. Cấu tạo chung của động cơ 1 chiều………………………………....trang 4
II. Nguyên lý làm việc của động cơ 1 chiều...………………………...trang 7
III. Giới thiệu về ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập………………………..trang 7
IV. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ từ đó đưa ra phương
án thiết kế bộ nguồn cung cấp………………………………………..trang 15
Chương II
Khái quát về các bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển và lựa chọn sơ
đồ chỉnh lưu
I. Tóm tắt lý thuyết…………………………………………………...trang 18
II. Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu…………………………………………trang 18
Chương III
Thiết kế mạch động lực
III.1. Tính chọn Tiristor …………………………………………......trang 30
III.2. Tính chọn máy biến áp chỉnh lưu……………………………...trang 32
III.3. Thiết kế cuộn kháng lọc………………………………………..trang 45

III.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch lực……………………......trang 52
Chương IV
Thiết kế mạch điều khiển
IV.1. Yêu cầu chung đối với mạch điều khiển……………………….trang 57
IV.2. Nguyên lý chung của mạch điều khiển………………………...trang 57
IV.3. Tính biến áp xung……………………………………………....trang 63
IV.4. Tính tầng khuếch đại cuối cùng………………………………..trang 65
IV.5. Chọn cổng AND………………………………………………..trang 66
IV.6. Chọn tụ C3 và R9………………………………………………..trang 66
IV.7. Tính chọn bộ tạo xung chìm…………………………………....trang 67
IV.8. Tính chọn tầng so sánh…………………………………………trang 68
IV.9. Tính chọn khâu đồng pha………………………………………trang 68
IV.10. Tạo nguồn nuôi……………………………………………….trang 69
IV.11. Tính toán máy biến áp nguồn nuôi và đồng pha……………...trang 71
IV.12. Sơ đồ hệ thống………………………………………………..trang 75
Chương V
Xác định hàm truyền của bộ chỉnh lưu
V.I. Mô hình hệ thống CL – ĐC 1 chiều đơn giản…………………...trang 77
V.II. Nguyên lý điều khiển MODUL tối ưu………………………….trang
80

V.III. Xác định hàm truyền của bộ chỉnh lưu………………………..trang 83
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU
I. Cấu tạo chung của động cơ 1 chiều:
1.Tầm quan trọng của động cơ điện một chiều :
Trong nền sản xuất hiện đại, động cơ một chiều vẫn được coi là một loại
máy quan trọng mặc dù ngày nay có rất nhiều loại máy móc hiện đại sử dụng
nguồn điện xoay chiều thông dụng.
Do động cơ điện một chiều có nhiều ưu điểm như khả năng điều chỉnh tốc
độ rất tốt, khả năng mở máy lớn và đặc biệt là khả năng quá tải. Chính vì vậy
mà động cơ một chiều được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp có
yêu cầu cao về điều chỉnh tốc độ như cán thép, hầm mỏ, giao thông vận
tải...mà điều quan trọng là các nghành công nghiệp hay đòi hỏi dùng nguồn
điện một chiều.
Bên cạnh đó, động cơ điện một chiều cũng có những nhược điểm nhất
định của nó như so với máy điện xoay chiều thì giá thành đắt hơn chế tạo và
bảo quản cổ góp điện phức tạp hơn ( dễ phát sinh tia lửa điện )... nhưng do
những ưu điểm của nó nên động cơ điện một chiều vẫn còn có một tầm quan
trọng nhất định trong sản suất.
Công suất lớn nhất của động cơ điện một chiều hiện nay vào khoảng
10000 KW, điện áp vào khoảng vài trăm cho đến 1000 V. Hướng phát triển
hiện nay là cải tiến tính năng của vật liệu, nâng cao chỉ tiêu kinh tế của động
cơ và chế tạo những động cơ có công suất lớn hơn.
2. Cấu tạo của động cơ điện một chiều: Động cơ điện một chiều có thể
phân thành hai phần chính : phần tĩnh và phần động.

2.1. Phần tĩnh hay stato: Đây là phần đứng yên của máy, bao gồm các bộ
phận chính sau:
a, Cực từ chính: Là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và
dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ . Lõi sắt cực từ làm bằng những lá
thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt .
Trong động cơ điện nhỏ có thể dùng thép khối . Cực từ được gắn chặt vào vỏ
máy nhờ các bulông . Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách
điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối tẩm sơn
cách điện trước khi đặt trên các cực từ . Các cuộn dây kích từ được đặt trên
các cực từ này được nối tiếp với nhau.
b, Cực từ phụ: Cực từ phụ được đặt trên các cực từ chính và dùng để cải
thiện đổi chiều . Lõi thép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên
thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu rạo giống như dây quấn cực từ
chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông.
c, Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời
làm vỏ máy. Trong động cơ điện nhỏ và vừa thường dùng thép dày uốn và
hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép đúc. Có khi trong động cơ
điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy.
d, Các bộ phận khác:
- Nắp máy : Để bảo vệ máy khỏi những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây
quấn và an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Trong máy điện nhỏ và vừa
nắp máy còn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi. Trong trường hợp này nắp máy
thường làm bằng gang.
- Cơ cấu chổi than : để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. Cơ cấu chổi
than bao gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than nhờ một lò xo tì chặy lên
cổ góp. Hộp chổi than được cố định trên giá chổi than và cách điện với giá.

Giá chổi than có thể quay được để điều chỉnh vị trí chổi than cho đúng chỗ.
Sau khi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định lại.
2.2 Phần quay hay rôto:
Bao gồm những bộ phận chính sau :
a, Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ
thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm
tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để
sau khi ép lại thì dặt dây quấn vào.
Trong những động cơ trung bình trở lên người ta còn dập những lỗ thông
gió để khi ép lạ thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục.
Trong những động cơ điện lớn hơn thì lõi sắt thường chia thành những
đoạn nhỏ, giữa những đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe hở thông gió. Khi
máy làm việc gió thổi qua các khe hở làm nguội dây quấn và lõi sắt.
Trong động cơ điện một chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào
trục. Trong động cơ điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá
rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto.
b, Dây quấn phần ứng:
Dây quấn phần ứng là phần phát sinh ra suất điện động và có dòng
điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách
điện. Trong máy điện nhỏ có công suất dưới vài kw thường dùng dây có tiết
diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật.
Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép.
Để tránh khi quay bị văng ra do lực li tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để
đè chặt hoặc đai chặt dây quấn. Nêm có làm bằng tre, gỗ hay bakelit.

c, Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cổ
góp gồm nhiều phiến đồng có được mạ cách điện với nhau bằng lớp mica
dày từ 0,4 đến 1,2mm và hợp thành một hình trục tròn. Hai đầu trục tròn
dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách
điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao lên một ít để hàn các đầu dây của các
phần tử dây quấn và các phiến góp được dễ dàng.
d, Các bộ phận khác:
- Cánh quạt : dùng để quạt gió làm nguội máy. Máy điện một chiều thường
chế tạo theo kiểu bảo vệ ở hai đầu nắp máy có lỗ thông gió. Cánh quạt lắp
trên trục máy, khi động cơ quay cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ. Gió
đi qua vành góp, cực từ lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm
nguội máy.
- Trục máy : trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi. Trục
máy thường làm bằng thép cacbon tốt.
II. Nguyên lý làm việc của ĐCĐMC:
ĐCĐMC làm việc trên nguyên lý khi dòng điện chạy trong khung dây đặt
trong từ trường sẽ chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm khung dây quay.
- phương trình đặc tính cơ điện của động cơ:
u u
U R
ω = - .I
k k
φ φ
- phương trình đặc tính cơ của động cơ:
2 dt
u u
R
U
ω = - .M
k (k )
φ φ
Từ phương trình cho ta thấy đường đặc tính cơ của ĐCĐMC là đường
tuyến tính nên việc điều chỉnh tốc độ là rộng và trơn.

III. Giới thiệu về động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập:
Cho đến nay động cơ điện một chiều vẫn còn dùng rất phổ biến trong các
hệ thống truyền động chất lượng cao, dải công suất động cơ điện một chiều
tư vài W đến hàng MW, giản đồ kết cấu chung của động cơ điện một chiều
kích từ độc lập được thể hiện như hình1.1, phần ứng được biểu diễn vòng
tròn bên trong có có sức điện động Eư , ở phần stato có thể có vài dây quấn
kích từ: dây quấn kích từ độc lập CKĐ, dây quấn kích từ nối tiếp CKN, dây
quấn cực từ phụ CF, dây quấn bù CB.
Khi nguồn điện một chiều có công suất không đủ lớn thì mạch điện phần
ứng và mạch kích từ mắc vào hai nguồn một chiều độc lập nhau,lúc này động
cơ được gọi là động cơ kích từ độc lập.
Uu
Eu
Ru
+ -
+ -
Rkt
CKT
Ukt
Hình 1.1: Giản đồ kết cấu chung của ĐCĐMC kích từ độc lập
*Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Khi đóng động cơ roto quay đến tốc độ n, đặt điện áp Ukt nào đó lên
dây quấn kích từ thì trong dây quấn kích từ có dòng điện ik và do đó mạch từ
của máy sẽ có từ thông φ, tiếp đó ở trong mạch phần ứng thì trong dây quấn

phần ứng sẽ có dòng điện i chạy qua tương tác với dòng điện phần ứng. Tăng
từ từ dòng kích từ (bằng cách thay đổi điện trở Rkt) thì điện áp ở hai đầu động
cơ sẽ thay đổi theo quy luật sau:
Eư = (1% 2%) Uđm
Khi dòng điện kích từ Ikt còn nhỏ thì Eư hoặc U tăng tỉ lệ thuận với Ikt
nhưng khi Ukt bắt đầu lớn thì từ thông φ trong lõi thép bắt đầu bão hoà. Cuối
cùng khi Ikt = Ikt bão hoà thì U = Eư bão hào hoàn toàn.
Hình 1.2: Đặc tính Vol-Ampe của ĐC 1 chiều kt độc lập
1. Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:
Để thành lập phương trình đặc tính cơ ta xuất phát từ phương trình cân
bằng điện áp của động cơ:
Uư = Eư + (Rư + Rf).Iư = Eư + R.Iư
trong đó:
Uư - điện áp phần ứng (V)
Eư - sức điện động phần ứng (V)
Rư - điện trở của mạch phần ứng (Ω )
Rf - điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω )
Iư - dòng điện mạch phần ứng (A)
với:
U
Uư
0 Iktbh
Ikt

Rư = rư + rcf + rb + rct
rư - điện trở cuộn dây phần ứng (Ω )
rcf - điện trở cuộn cực từ phụ (Ω )
rb - điện trở cuộn bù (Ω )
rct - điện trở tiếp xúc của chổi điện (Ω )
Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thức:
u
pN
E = = k
2πa
ω ω
φ φ → =
ω u
E
kφ
trong đó:
p - số đôi cực từ chính
N - số thanh dẫn tác dụng của dây quấn phần ứng
a - số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng
 - từ thông kích từ dưới một cực từ (Wb)
ω - tốc độ góc rad/s
pN
k =
2πa
- hệ số cấu tạo của động cơ
Từ phương trình cân bằng điện áp
→ Eư = Uư – (Rư + Rf).Iư
chia cả hai vế cho k ta được:
u
u u f
u
R +R
E U
= - I
k k k
φ φ φ
hay
u
u f
u
ω
R + R
U
= - I
k k
φ φ
(1) →  = f (I): đặc tính cơ điện
Mặt khác mômen điện từ của cơ điện được xác định bởi:
Mđt = kIư , suy ra Iư =
dt
M
kφ
thế vào (1) ta được 
u f
dt
2
u
U R +R
- .M
(k )
k φ
φ
= ,  = f (M) đặc tính cơ theo mô
men.

ω
ω0
∆ω
M
Nếu bỏ qua tổn thất cơ và tổn thất thép thì mô men cơ trên trục điện cơ bằng
mô men điện từ, ta kí hiệu là M, nghĩa là: Mđt = Mcơ = M
u
u f
2
R +R
U
ω = - .M
( )
k k
φ φ
⇒ (2)
Giả thiết phản ứng phần ứng được bù đủ, từ thông φ = hằng số thì phương
trình đặc tính cơ điện (1) và phương trình đặc tính cơ là tuyến tính đồ thị của
chúng được thể hiện như sau:
Theo các đồ thị trên khi Iư = 0 hoặc M = 0 ta có :  =
u
U
kφ
= 0
0 được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ, còn khi  = 0 ta có:
Iư =
u f
U
R +R = Inm
Inm, Mnm được gọi là dòng điện ngắn mạch và mô men ngắn mạch.
Nhận xét : Nếu cho U, Rư + Rf ,  là hằng số
thì phương trình (2) sẽ là phương trình bậc
nhất:
 = 0 + 
 =
u f M
R +R
kφ : gọi là độ sụt tốc độ
Hình 1.4
2. Ảnh hưởng của các tham số đến đặc tính cơ:
 
ω0
ω0
ωdm
N ωdm
Idm
Inm
I Mdm
Mnm
M
Hình 1.3:đặc tính cơ-điện của ĐC 1 chiều KTĐL

Từ phương trình đặc tính cơ :
u
u f
2
R +R
U
ω = - .M
k (k )
φ φ
Ta thấy có ba tham số ảnh hưởng đến đặc tính cơ đó là: từ thông động
cơ , điện áp phần ứng Uư và điện trở phần ứng động cơ Rư. Ta lần lượt xét
ảnh hưởng của từng tham số đó.
a. Ảnh hưởng của điện trở phần ứng:
Giả thiết Uư = Uđm = hằng số và  = đm = hằng số
Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch
phần ứng.
- Tốc độ không tải lý tưởng:  =
dm
dm
U
kφ = hằng số
- Độ cứng của đặc tính cơ:  =
u f
dm
ΔM
= -
Δ R +R
k
ω
φ
= biến số
Rf = 0: ta có đặc tính cơ tự nhiên.
Rf ≠ 0: càng lớn thì  càng nhỏ dẫn tới đặc tính cơ càng dốc.
Như vậy khi thay đổi điện trở phụ ta được một họ đặc tính cơ như hình vẽ,
ứng với một phụ tải Mc nào đó, nếu Rf càng lớn thì tốc độ càng giảm đồng
thời dòng điện và mômen men ngắn mạch cũng giảm. Cho nên người ta
thường sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ
động cơ phía dưới tốc độ cơ bản.
* Đặc điểm :
- Tốc độ n bằng phẳng
- Phạm vi điều chỉnh rộng
- Vùng điều chỉnh tốc độ nđc <nđm
- Việc điều chỉnh tốc độ thực hiện trong mạch phần ứng có dòng điện lớn,
tổn hao vô ích nhiều, hệ số động cơ giảm.
ω
ω0
Ru(TN)
Rf1
Rf2
Mc
M
Rf3

b. ảnh hưởng của điện áp phần ứng:
Giả thiết  = đm = hằng số.
Điện áp phần ứng Rư = hằng số, trong thực tế thường giảm điện áp.
- Tốc độ không tải lý tưởng: 0x =
x
dm
U
kφ
=biến số, Ux giảm thì 0x giảm
- Độ cứng đặc tính cơ:  = -
2
u
R
(k )
φ
= hằng số.
Như vậy khi thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ ta được một họ
đặc tính cơ song song với đường đặc tính cơ tự nhiên. Nhận thấy rằng khi
thay đổi điện áp, thực chất là giảm áp thì mô men ngắn mạch, dòng điện
ngắn mạch của động cơ giảm và tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một
phụ tải nhất định. Vì vậy phương pháp này cũng được sử dụng để điều chỉnh
tốc độ và hạn chế dòng điện khi khởi động.
*.Đặc điểm
- Tốc độ điều chỉnh bằng phẳng
- Phạm vi điều chỉnh rộng
- Vùng điều chỉnh tốc độ nđc < nđm
- Để thực hiện phương pháp này ta cần phải có nguồn điện áp thay đổi
được (bộ biến đổi điện áp bằng điện tử công suất ).
ω
ω01
ω02
Udm
(TN)
ω03
U1
ω04
U2
M(I)
Hình 1.5

Hình 1.6
c. ảnh hưởng của từ thông:
Giả thiết: điện áp phần ứng Uư = Uđm = hằng số
điện trở phần ứng Rư = hằng số
Muốn thay đổi từ thông ta thay đổi dòng điện kích từ Ikt động cơ
- Tốc độ không tải: 0x = dm
x
U
kφ = biến số
- Độ cứng đặc tính cơ :  = -
2
x
u
(k )
R
φ
= biến số
(1) - đường đặc tính cơ tự nhiên đm = 
(2),(3) – đường đặc tính khi giảm  với
đm = 1 <2 <3
hình 1.7
Khi giảm  thì 0x tăng , giảm ta có một họ đặc tính cơ với 0x tăng dần
và độ cứng của đặc tính giảm dần.
* Đặc điểm:
- Tốc độ bằng phẳng
- Phạm vi rộng
- Vùng điều chỉnh nđm < nđc
n
(3)
(2)
(1)
Mđm
M
U3

- Với điều chỉnh tốc độ thực hiện trong máy kích từ thì dòng điện nhỏ,
tổn hao ít, hiệu suất cao.
IV. Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ từ đó đưa ra phương án
thiết kế bộ nguồn cung cấp:
1. Điều chỉnh điện trở mạch phần ứng và mạch kích từ.
Đối với phương pháp này (biến trở) chỉ tạo ra được những tốc độ động cơ
thấp hơn tốc độ động cơ bản bằng cách giảm độ cứng đặc tính cơ. Nó là
phương pháp điều chỉnh không triệt để, giải điều chỉnh phụ thuộc vào
mômen tải, độ chính xác duy trì tốc độ không cao, độ tinh điều chỉnh kém.
2. Điều chỉnh điện áp mạch kích từ (điều chỉnh từ thông).
Đối với phương pháp này khi giảm từ thông độ cứng đặc tính cơ sẽ giảm
theo biểu thức:
=(kφ)2
/Rư còn tốc độ không tải lí tưởng thì tăng theo quan hệ ω=U/kφ do
đó sai số tĩnh tăng tỉ lệ nghịch với từ thông
* c c.
. .
M M R
1 1
s =Δω = =
β ω U kφ
như vậy độ chính xác duy trì không cao.
 
2 2
1 1
0
0
Mm2
Mnm
Mnm
M Inm
I
Hình 1.8

Phương pháp này có chỉ tiêu kinh tế cao không yêu cầu nhiều thiết bị
phức tạp, công suất mạch điều khiển nhỏ và tổn thất năng lượng không
nhiều, có khả năng tự động hoá hệ thống và tạo được những đặc tính tốt. Tuy
nhiên giải điều chỉnh không rộng, thông thường D = 1,5 các động cơ đặc biệt
khác có D = 4÷8 nhưng loại này to và đắt.
3. Điều chỉnh điện áp nguồn.
Phương pháp này là phương pháp được đánh giá tốt vì:
- Đây là phương pháp điều chỉnh triệt để, có thể điều chỉnh tốc độ trong
bất kì vùng tải nào, kể cả khi không tải lí tưởng.
- Đặc tính cơ tuy mềm hơn đặc tính tự nhiên nhưng cứng hơn các đặc tính
biến trở.
- Đảm bảo sai số nhỏ, khả năng quá tải lớn, giải điều chỉnh rộng và tổn
thất ít.
- Mạch điều chỉnh công suất nhỏ, thao tác nhẹ nhàng có khả năng cải
thiện hệ thành tự động vòng kín.
Từ ba phương pháp trên ta thấy phương pháp 3 là phương pháp khả thi
nhất trong việc điều khiển ĐCĐMC theo yêu cầu của đồ án.
Cần có bộ biến đổi để cung cấp điện cho mạch phần ứng hoặc mạch kích
từ của động cơ. Có hai loại bộ biến đổi cho động cơ điện một chiều là bộ
chỉnh lưu có điều khiển và bộ biến đổi xung áp một chiều (băm xung một
chiều)
Tuy nhiên bộ biến đổi xung áp một chiều cần có thêm bộ chỉnh lưu để
chỉnh lưu dòng xoay chiều nên bộ biến đổi này phức tạp giá thành cao.
Trong yêu cầu của đồ án ta không chọn sơ đồ này và sẽ sử dụng sơ đồ chỉnh
lưu Trisistor - động cơ để thiết kế nguồn cung cấp cho ĐCĐMC.

* Động cơ điện một chiều làm việc với điện áp nguồn cung cấp ở đây chỉ có
dòng xoay chiều ba pha 380/220 V, vì thế để cung cấp điện cho động cơ ta
phải tạo ra bộ chỉnh lưu có điều khiển ba pha.
* Sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển ba pha có các loại sau :
• Chỉnh lưu tia ba pha
• Chỉnh lưu cầu ba pha
• Chỉnh lưu 6 pha hình tia
• Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng
Do yêu cầu thiết kế cũng như công nghệ để mạch lực đơn giản và gọn
nhẹ sẽ không dùng loại sơ đồ Chỉnh lưu 6 pha hình tia và Chỉnh lưu 6 pha
cuộn kháng cân bằng.

CHƯƠNG II
KHÁI QUÁT VỀ CÁC BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU ĐIỀU
KHIỂN VÀ LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU
I. TÓM TẮT LÝ THUYẾT
Để cấp nguồn cho tải một chiều, cần thiết kế các bộ chỉnh lưu. Các bộ
chỉnh lưu biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành một chiều. Các loại bộ
biến đổi này có thể là chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu có điều khiển.
Để giảm công suất vô công, người ta thường mắc song song ngược với tải
một chiều 1 điốt (loại sơ đồ này được gọi là sơ đồ có điốt ngược). Trong các
sơ đồ chỉnh lưu có điốt ngược, khi có và không có điều khiển, năng lượng
được truyền từ phía lưới xoay chiều sang một chiều, nghĩa là các loại chỉnh
lưu đó chỉ có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu nhận năng lượng từ lưới. Các
bộ chỉnh lưu có điều khiển, không điốt ngược có thể trao đổi năng lượng
theo cả 2 chiều. Khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải một chiều
thì bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu nhận năng lượng từ lưới, khi năng
lượng truyền theo chiều ngược lại thì bộ nguồn sẽ làm việc ở chế độ nghịch
lưu trả năng lượng về lưới.
II. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU
II.1. Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha
a. Nguyên lý:
Khi biến áp có ba pha đấu (Y) mỗi pha A,B,C đấu với một van, catốt
đấu chung cho ta điện áp dương của tải còn trung tính biến áp sẽ là điện áp
âm. Các pha A,B,C dịch pha nhau 1200
theo các đường cong điện áp pha vì
vậy ta có điện áp của một pha dương hơn điện áp của hai pha còn lại trong
1/3 chu kỳ.Từ đấy thấy rằng tại mỗi một thời điểm chỉ có điện áp của một
pha dương nên chỉ có một van dẫn mà thôi.

T1
T2
T3
L
R
ub uc
ua
Hình 2.1a: sơ đồ động lực
I
T3
I
T2
t
3
t
2
t
1
U
d
I
T1
t
4
0
U
T1
Hình 2.1b: giản đồ các đường cong khi góc mở α=300

b. Nguyên lý hoạt động:
Khi anốt của van nào dương hơn thì van đó mới được kích mở, thời
điểm hai điện áp của hai pha giao nhau đựơc gọi là góc thông tự nhiên của
các van bán dẫn. Trong trường hợp này ta xét với góc α = 750
tính từ thời
điểm mở tự nhiên
- Ở thời điểm α = 750
phát xung điều khiển IG1, lúc này T1 thoả mãn
hai điều kiện UAK > 0, IG1 > 0 → T1 mở ( T2 , T3 khoá ). Do trong mạch có
thêm điện cảm L nên xuất hiện giai đoạn điện áp âm của pha A tới khi xuất
hiện xung điều khiển IG2 của T2 lúc này tiristor T2 thoả mãn hai điều kiện là
UAK >0, IG2 >0 → T2 dẫn (T1,T3 khoá) tương tự cho T3 khi có xung điều
khiển IG3 thì T3 dẫn (T1, T2 khoá )
- Trong quá trình làm việc của các van như trên với giả thiết rằng Ld đủ
lớn để cho dòng điện là liên tục.
- Trong khoảng thời gian van dẫn dòng điện bằng dòng điện của tải
khi van khoá thì dòng điện van bằng ‘0’ lúc này điện áp ngược mà van phải
chịu bằng điện áp dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn
* Điện áp trung bình nhận được trên tải là:
dα
U =
5π+α
6
2
2 2
π+α
6
3 6U
3
2U sinθdθ = cosα =1.17U cosα
2π 2π
∫
* Dòng điện trung bình nhận được trên tải là: Id =
d
dα
U
R
Nhận xét:
- Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp trên tải liên tục hay gián đoạn
phụ thuộc vào góc mở của các tisistor. Nếu góc của các Tiristor α < 300
thì

các đường cong ud , id là liên tục, khi góc mở α > 300
thì điện áp và dòng
điện tải gián đoạn.
- Khi tải điện cảm (nhất là Ld đủ lớn) dòng điện và điện áp tải là các
đường cong liên tục nhờ có năng lượng dự trữ trong điện cảm để duy trì
dòng điện khi điện áp đổi chiều.
* Ưu điểm của sơ đồ:
- Chỉnh lưu hình tia 3 pha có chất lượng điện áp một chiều tốt hơn chỉnh
lưu một pha.
- Biên độ điện áp đập mạch thấp hơn.
- Thành phần sóng hài bậc cao bé hơn, việc điều khiển các van bán dẫn
trong trường hợp này cũng đơn giản.
* Nhược điểm: Chế độ dòng điện trên tải phụ thuộc vào tính chất của tải là
thuần trở hay là điện cảm nên có những chế độ dòng điện là liên tục và gián
đoạn.
II.2. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha:
1. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng:
T2
T1
T4
T3
T6
T5
L
R
ub uc
ua
Hình 2.2a: sơ đồ động lực

t
4
0
U
d
U
f
t
1
t
2
t
3
i
T1
t
5
t
6
t
1
U
T1
B
C
A
t
i
T3
i
T5
i
T2
i
T4
i
T6
t
t
t
t
t
t
t
t
Hình 2.2b: giản đồ các đường cong cơ bản

a. Nguyên lý:
Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồ
chỉnh lưu tia 3 pha mắc ngược chiều nhau, 3 tisistor T1,T3,T5 tạo thành một
chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp dương tạo thành nhóm anốt. Còn T2,T4,T6 là
chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp âm tạo thành nhóm catốt, hai chỉnh lưu này
ghép lại thành cầu 3 pha.
Chỉnh lưu tia 3 pha điều khiển đối xứng thì dòng điện chạy qua tải là
dòng điện chạy từ pha này sang pha kia, do đó tại mỗi thời điểm cần mở
tisistor chúng ta cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm
anốt dương, một xung ở nhóm catốt âm )
b. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
- Điện áp các pha thứ cấp biến áp:
u2a = 2
2U sinθ
u2b = 2
2π
2U sin(θ- )
3
u2c = 2
4π
2U sin(θ- )
3
- Góc mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin, giả thiết
tisistor T5,T6 đang cho dòng chảy qua. Tại thời điểm
π
θ = +α
6
cho xung điều
khiển mở T1 thì tisistor T1 mở vì u2a >0, sự mở của T1 làm cho T5 được khoá
lại một cách tự nhiên vì u2a > u2c lúc này T6,T1 cho dòng chảy qua, điện áp
nhận được trên tải là:
ud = uab = u2a – u2b

- Thời điểm
3π
θ = +α
6
cho xung điều khiển mở T2 tisistor này mở vì khi
T6 dẫn dòng nó đặt điện áp u2b lên anốt T2 mà u2b>u2c. Sự mở của T2 làm cho
T6 khoá lại một cách tự nhiên (vì u2b>u2c).
- Các xung điều khiển lệch nhau một góc
π
3
được lần lượt đưa tới cực
điều khiển của các tisistor theo thứ tự 1 2 3 4 5 6 1….
Trong mỗi nhóm, khi 1 tisistor mở nó sẽ khoá ngay tisistor dẫn dòng
trước nó.
Thời điểm Mở Khoá
π
θ = +α
6
T1 T5
3π
θ = +α
6
T2 T6
5π
θ = +α
6
T3 T1
π
θ = 7 +α
6
T4 T2
9π
θ = +α
6
T5 T3
11π
θ = +α
6
T6 T4
* Trị trung bình của điện áp trên tải.
5π+α
6
2 2 2
π+α
6
dα
6 3 6
U = 2U sinθdθ = U cosα = 2,34U cosα
2π π
∫
cũng có thể tính Ud = UdI – UdII

Ud I là trị trung bình của ud I do nhóm catôt chung tạo lên.
Ud II là trị trung bình của ud II do nhóm anốt chung tạo lên.
5π
+α
6
2 2
dI
π
+α
6
3 3 6
U = 2U sinθdθ = U cosα
2π 2π
∫
7π+α
6
2
d II
3π+α
6
3 2π 3 6
U = 2U sin(θ+ )dθ = - cosα
2π 3 2π
∫
- Điện áp ngược mà các van phải chịu ở chỉnh lưu cầu 3 pha sẽ bằng ‘0’
khi van dẫn và sẽ bằng điện áp dây khi van khoá
-Dòng điện trên tải là :
dα
d
d
U
I =
R
Nhận xét :
- Hình dáng điện áp nhận được trên tải không có sự xuất hiện của suất
phản điện động Ed khi chế độ dòng điện trên tải là liên tục. Còn khi chế độ
dòng điện gián đoạn suất phản điện động Ed sẽ xuất hiện trên điện áp Ud
- Khi góc mở các Tirisror lớn lên đến góc α > 600
và thành phần điện cảm
của tải quá nhỏ, điện áp tải sẽ bị gián đoạn.
* ưu điểm:
- Chất lượng điện áp trên tải tốt.
- Độ bằng phẳng tương đối cao.
* nhược điểm:

- Cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha do vậy không ít
khó khăn khi chế tạo, vận hành và sửa chữa.
2. Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng.
a. Nguyên lý:
Loại chỉnh lưu này được cấu tạo từ một nhóm (anốt hoặc catốt) có điều
khiển và một nhóm không điều khiển.
D4
T1
D6 T3
D2 T5
L
R
ub uc
ua
Hình 2.3.a: Sơ đồ động lực ( mắc catôt chung )

D
6
D
2
D
4
0
U
f
t
1
t
3
t
5
t
1
U
d
i
T1
i
T3
i
T5
i
D4
i
D6
i
D2
t
t
t
t
t
t
t
t
Hình 2.3.b: giản đồ các đường cong cơ bản.
b. Nguyên lý hoạt động:
- Trong khoảng 0 1
θ
→ T5 và D6 cho dòng tải id = id chảy qua D6 đặt điện áp
u2b lên anốt D2

- Khi 1
θ > θ điện thế catốt D2 là uc2 bắt đầu nhỏ hơn u2b điốt D2 mở cho dòng
id chảy qua D2 và T5, ud = 0.
- Khi 2
θ θ
→ cho xung điều khiển mở T1, trong khoảng 2 3
θ θ
→ thì T1 và D2
cho dòng Id chảy qua, D2 đặt điện thế u2c lên catốt D4
- Khi 3
θ > θ điện thế catốt D4là u2a bắt đầu nhỏ hơn u2c điốt D4 mở dòng tải id
chảy qua D4 và T1, ud = 0
Nhận xét :
- Trong chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng dạng điện áp
ra khi α > 00
chỉ có 3 đập mạch, vì vậy hệ số đập mạch của sơ đồ điều khiển
không đối xứng thấp hơn hệ số đập mạch của sơ đồ điều khiển hoàn toàn.
- Chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện
áp tải liên tục khi góc mở các tiristor nhỏ hơn 600
, khi góc mở tăng lên và
thành phần điện cảm của tải nhỏ, dòng điện và điện áp sẽ gián đoạn.
* ưu điểm :
- Sơ đồ đơn giản, rẻ tiền.
- Sơ đồ chỉnh lưu bán điều khiển thì hệ số công suất cosϕ cao hơn so
với sơ đồ chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn.
- So với sơ đồ điều khiển đối xứng thì sơ đồ chỉnh lưu bán điều
khiển thì việc điều khiển các van bán dẫn thực hiện đơn giản hơn
*Nhược điểm :
- Điện áp chỉnh lưu chứa nhiều thành phần sóng hài lên cần phải có
bộ lọc

- Không đảo được chiều dòng
- Không thực hiện được chế độ nghịch lưu phụ thuộc
- Dòng trung bình qua các van là khác nhau : tbT d
π-α
I = I
2π
tbD d
π+α
I = I
2π
Kết luận :
Sau khi phân tích đánh giá về chỉnh lưu, từ các ưu nhược điểm của các
sơ đồ chỉnh lưu, với tải là động cơ điện 1 chiều có công suất vừa phải như
trên, thì sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng là hợp lý hơn cả, bỡi
vì ở công suất này để tránh mất đối xứng biến áp thì không thể thiết kế theo
sơ đồ hình tia 3 pha, nên sơ đồ thiết kế được chọn là sơ đồ cầu 3 pha điều
khiển đối xứng , sơ đồ nguyên lý mạch động lực như hình sau:
B C
A
U
T2
T1
T4
T3
T6
T5
KL
b c
a
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực

CHƯƠNG III
THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
Các thông số của động cơ như sau:
d
U = 440 V , d
P = 27 KW , 1
U = 220/380 V , f = 50 hz , η = 0,9
d
d
d
27000
= 68,1818
0,9.440
P
I = =
η.U
A
2a 2c
2b
U ,U ,U : sức điện động thứ cấp của máy biến áp nguồn
d
u
d
440
= 0,32Ω
68,1818
U
R = 0,5.(1-η). = 0,5.(1-0,9).
I
III.1. Tính chọn tiristor
Tính chọn Tiristor dựa vào các yếu tố cơ bản là dòng tải, sơ đồ đã
chọn, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van
được tính đến như sau :
- Điện áp ngược lớn nhất mà Tiristor phải chịu:
d
nmax nv nv
2
u
U
U = K U = K .
K
Do lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng nên:
nu nv
3 6
K = ,K = 6 = 2,45
π
nmax
3 6 440π
U = . = .440 = 460,767
π 3
6
V
- Điện áp ngược của van cần chọn

nv nmax
dtu
U = K .U
dtu
K =1,8_ hệ số dự trữ điện áp.
nv
U =1,8.460.767 = 829,38 830
→ ≈ V
- Dòng điện làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng:
lv hd hd d
I = I = K .I
Trong sơ đồ cầu 3 pha, hệ số dòng điện hiệu dụng hd
1
K =
3
lv d
1 1
I = .I = .68,1818 = 39,365(A)
3 3
→
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ diện tích
toả nhiệt :Không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng điện định
mức của van cần chọn :
dm i lv
I = k .I
i
K - hệ số dự trữ dòng điện, chọn i 3,2
K =
dm
I = 3,2.39,365 =126(A)
→
Từ các thông số nv dmv
U ,I ta chọn 6 tiristor loại có:
nv = 830(V)
U
dmv
=126(A)
I
→ chọn 6 Tiristor loại 151RB1000 với các thông số:
Điện áp ngược cực đại của van : Un max = 1000 (V)
Dòng điện làm việc cực đại của van: Iđm max = 150 (A)

Đỉnh xung dòng điện: Ipik max = 3300 (A)
Dòng điện của xung điều khiển : Ig max = 200 (mA)
Điện áp của xung điều khiển: Ug max = 2,5 (V)
Dòng điện rò: Ir max = 15 (mA)
Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn là : ∆Umax = 2,2 (V)
Tốc độ biến thiên điện áp:
du
dt
= 200 (V/µs)
Thời gian chuyển mạch: tcm = 40 (µs)
Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép: Tmax= 125 o
C
III.2. Tính toánMBA chỉnh lưu:
a. Tính các thông số cơ bản:
Chọn MBA 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây Δ / Y làm mát bằng không khí tự
nhiên
- Điện áp pha sơ cấp MBA: U1=380 (V)
- Điện áp pha thứ cấp MBA:
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:
Udo .cos min
α = Ud + 2 v
ΔU + dn ba
ΔU +ΔU
αmin = 100
là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới
∆ Uv = 1,6(V) : sụt áp trên van.
∆ Udn = 0 : sụt áp trên dây nối.

∆ Uba r x
=ΔU +ΔU : sụt áp trên điện trở và điện kháng MBA
∆ Uba = 6%.440 = 26,4 (V)
Thay số ta có
0
v
d ba
d0
min
440+ 2.1,6+0+ 26,4
= = 476,84 (V)
cos10
U +2ΔU +ΔU
U =
cosα
→ Điện áp pha thứ cấp MBA: d0
2f
u
476,84
= = 203,78 (V)
2,34
U
U =
K
- Công suất tối đa của tải:
Pdmax = Ud0.Id = 476,84.68,18 = 32511 (W)
- Công suất biểu kiến của biến áp nguồn được tính:
s
P 27000
S = K . =1,05. = 31500 (VA)
η 0,9
Ks- Hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực Ks = 1,05
- Dòng điện hiệu dụng phía thứ cấp MBA: I2 = Khd.Id
Kld - Hệ số dòng điện hiệu dụng, Khd =
2
3
2
2
I = .68,18= 55,67 (A)
3
→
- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA.
2
1 2 2
ba
1
203,78
= .55,67 = 29,85 (A)
380
U
I = K .I = .I
U
b. Tính toán sơ bộ mạch từ (xác định kích thước bản mạch từ ):

- Tiết diện sơ bộ trụ: Qfe=kq
ba
S
mf
Kq - Hệ số phụ thuộc vào phương thức luôn mát Kq = 6
m - Số trụ của MBA m = 3
f - Tần số nguồn xoay chiều f = 50 (hz)
Thay số: Qfe= 6. 2
31500
= 86,948 (cm )
3.50
- Đường kính của trụ d= fe
4.Q 4.86,948
= =10,52 (cm)
π π
Chuẩn hoá đường kính trụ theo tiêu chuẩn: d = 11 (cm).
Chọn loại thép ∃330 các lá thép có độ dày 0,5mm
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ Bt = 1 (T)
Chọn tỷ số = 2,3
h
m =
d
suy ra h = 2,3.d = 2,3.11= 25,3 (cm)
Ta chọn chiều cao trụ là 25cm.
c. Tính toán dây quấn.
- Số vòng dây mỗi pha sơ cấp MBA
W1=
1
-4
T
fe
U 380
.= =196,9
4,44f.Q B 4,44.50.86,948.10 .1 (vòng)
→ W1 = 197 vòng
- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp MBA.
W2 =
1
2
1
U 203,78
.W = .197 =105,64
U 380 (vòng)

Lấy tròn W2 = 106 (vòng)
Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong MBA; với dây dẫn bằng đồng và
loại MBA khô, chọn J = (2÷ 2,75) A/mm2
, chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2
- Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA
S1 =
2
1
1
I 29,85
= =10,85 (mm )
J 2,75
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B, chuẩn hoá tiết diện
theo tiêu chuẩn:S1=11,40(mm2
).
Kích thước dây có kể cách điện : S1cd = a1.b1 = 1,68.6,9 (mm.mm)
* Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp
J1 =
2
1
1
I 29,85
= = 2,62 (A/ mm )
S 11,40
- Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA:
2
2
2
2
I 55,67
S = = = 20,24 (mm )
J 2,75
Chọn dây tiết diện chữ nhật, cách điên cấp B, chuẩn hoá tiết diện theo
tiêu chuẩn :S2 = 20,40 (mm )
2
Kích thước dây có kể cách điện ; S2cd = a2b2 = 2,83.7,4 (mm.mm)
* Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp
2
2
2
2
I 55,67
J = = = 2,73 (A / mm )
S 20,40
d. Kết cấu dây quấn sơ cấp
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ

-Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp:
g
e
11
1
h-2h
W = .k
b
Trong đó :
h - Chiều cao trụ. h = 25cm
hg - Khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp.
Chọn sơ bộ hg = 1,5cm
kc - Hệ số ép chặt. kc = 0,95
Thay số 11
25-2.1,5
W = .0,95 = 30
0,69
(vòng)
-Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp:
1
11
11
W 197
n = = = 6,7
W 30 (lớp)
Chọn số lớp n11 = 7 lớp. Như vậy có 197 vòng chia thành 7 lớp, 6 lớp đầu
có 28 vòng, lớp thứ 7 có 197- 6.28 = 29 vòng
- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:
11
1
e
W .b 29.0,69
h = = = 21,06 (cm)
k 0,95
Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày: S01= 0,1cm
Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp chọn cd01 = 1,0cm
- Đường kính trong của ống cách điện :
Dt = dfe+2cd01-2.s01 = 11 +2.1 –2.0,1 =12,8 (cm)
- Đưòng kính trong của cuộn sơ cấp:

Dt1 = Dt +2. S01 = 12,8 +2.0,1 = 13 (cm)
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp :cd11 = 0,1 (mm)
- Bề dày cuộn sơ cấp:
Bd1= (a1+cd11.).n11 = ( 1,68+0,1).7 = 12,46(mm) = 1,246 (cm)
- Đường kính ngoài của cuốn sơ cấp:
Dn1 = Dt1+2.Bd1 = 13 + 2.1,246 = 15,492 (cm)
- Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp:
t1 n1
tb1
13+15,492
= =14,246 (cm)
2
2
D +D
D =
- Chiều dài dây quấn sơ cấp:
l1 = W1.π .Dtb = 197.π .14,246 = 8812,29 (cm) = 88,12 (m)
Chọn bề dầy cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp: cd12= 1,0 (cm)
e. Kết cấu dây quấn thứ cấp:
- Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp:
h1 = h2 = 21,06 (cm)
- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp:
2
e
12
2
21,06
= .0,95 = 27,03
0,74
h
W = .k
b (vòng)
- Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp:
2
12
12
W 106
n = = = 3,92
W 27,03 (lớp)

Chọn số dây quấn thứ cấp n12 = 4 lớp. Chọn 3 lớp đầu có số vòng 27 vòng,
còn lớp thứ 4 có: 106 – 3.27 = 25 vòng
- Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp:
12
2
c
W .b 27,03.0,74
h = = = 21,05 (cm)
k 0,95
- Đường kính trong của cuộn thứ cấp:
Dt2 = Dn1 + 2.cd12 = 15,492 + 2.1 = 17,492 (cm)
Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp :cd2= 0,1 (mm)
- Bề dầy cuốn thứ cấp:
Bd2 = ( a2+cd2) .n12 = (0,283 +0,01 ).4 =1,172 (cm)
- Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp:
Dn2 = Dt2 + 2.Bd2 = 17,492 +2.1,172 = 19,84 (cm)
- Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp:
t2 n2
tb2
D +D 17,492+19,84
D = = =18,664 (cm)
2 2
- Chiều dài dây quấn thứ cấp:
l2 = π .W2.Dtb2 = π .106.18,664 = 6212,13(cm) = 62,1213 (m)
f. Ttính kích thước mạch từ:
với đường kính trụ d=11cm, ta có số bậc là 6 trong nữa tiết diện trụ.

1
2
3
4
5
6
W1 W2
a12
a01
hg
Bd1 Bd2
Hình 3.1: Các bậc thang ghép thành trụ.
- Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ:
Qbt = 2.(1,6.10,5+1,1.9,5+0,7.8,5+0,6.7,5+0,4.6,5+0,7.4) = 86,2 cm2
- Tiết diện hiệu quả của trụ:
QT = khq.Qbt = 0,95.86,2 = 81,89 cm2
- Tổng chiều dày các bậc thang của trụ:
dt = 2.(1,6+1,1+0,7+0,6+0,4+0,7) = 10,2 cm
- Số lá thép dùng trong các bậc:
Bậc 1: 1
16
n = .2 = 64
0,5 lá
Bậc 2: 2
11
n = .2 = 44
0,5 lá
Bậc 3: 3
7
n = .2 = 28
0,5 lá

Bậc 4: 4
6
n = .2 = 24
0,5 lá
Bậc 5: 5
4
n = .2 =16
0,5 lá
Bậc 6: 6
7
n = .2 = 28
0,5 lá
Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ, ta chọn gông có tiết diện hình chữ
nhật có các kích thước sau:
Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ: b = dt = 10,2 cm
Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ: a = 10,5 cm
- Tiết diện của gông: Qbg = a.b = 107,1 cm2
- Tiết diện hiệu quả của gông:
Qg = khq.Qbg =0,95.107,1 = 101,7 cm2
- Số lá thép dùng trong 1 gông:
g
b 102
h = = = 204
0,5 0,5
lá
tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ:
U 380
1
B = = =1,061
T -4
4,44.f.W .Q 4,44.50.197.81,89.10
1 1
T
- Mật độ từ cảm trong gông:
Q 81,89
T
B = B . =1,061. = 0,854
g T Q 101,7
g
T
- Chiều rộng cửa sổ:
Tải bản FULL (88 trang): https://bit.ly/3qi8Vie
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

c = 2.(cd01+Bd1+cd12+Bd2) +cd22 = 2.(1+1,246+1+1,172)+2=10,836 cm
- Tính khoảng cách giữa 2 tâm trụ:
c’=c +d = 10,836+11=21,836 cm
- Chiều rộng mạch từ:
C = 2.c + 3.d = 2.10,836 + 3.11 = 54,672 cm
- Chiều cao mạch từ:
H = h + 2dfe = 25 + 2.10,5 = 46 cm
g. Tính khối lượng của sắt và đồng:
- Thể tích của trụ:
VT = 3.QT .h = 3.81,89.25 = 6141,75 cm3
- Thể tích của gông:
Vg = 2.Qg .L = 2.107,1.54,672 = 11710,74 cm3
- Khối lượng của trụ:
MT = VT .mFe = 6,412.7,85 = 48,21 Kg
- Khối lượng của gông:
Mg = Vg . mFe = 11,71074.7,85 = 92 Kg
- Khối lượng của sắt:
MFe = MT + Mg = 48,21 + 92 = 140,21 Kg
- Thể tích đồng:
Vcu = 3.( S1.L1 + S2.L2 )
Tải bản FULL (88 trang): https://bit.ly/3qi8Vie
Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net

= 3.( 11,4.10-4
.88,12.10 + 20,4.10-4
.62,1213.10 ) = 6,815 dm3
- Khối lượng của đồng:
Mcu = Vcu . mcu = 6,815 . 8,9 = 60,67 Kg
Hình3.2: Sơ đồ kết cấu máy biến áp.
h. Tính các thông số của máy biến áp:
- Điện trở của cuộn sơ cấpMBA ở 750
C
1
1
1
l 88,1229
R =ρ = 0,02133. = 0,165(Ω)
S 11,40
0
75
2
ρ = 0,02133(Ωmm / m)
- Điển trở cuộn thứ cấp ở 750
C
2
2
2
l 62,1213
R =ρ = 0,02133. = 0,065
S 20,40 (Ω)
- Điện trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
2
2
2
BA 2 1
1
106
= 0,065+0,165.( ) = 0,113(Ω)
197
W
R = R +R .( )
W
- Sụt áp trên điện trở biến áp:
3852160

Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều

Similar to Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều (20)

More from nataliej4

More from nataliej4 (20)

Recently uploaded

Recently uploaded (10)

Thiết kế bộ nguồn 1 chiều cho tải động cơ điện 1 chiều