BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN

BÀI TẬP LỚN
TỔNG HỢP HỆ THỐNG ĐIỆN CƠ

Giáo viên hướng dẫn: Th.s Nguyễn Đăng Toàn
Sinh viên thực hiện:

Trương Bảo Anh

2017607189

Hoàng Minh Trường

2017607316

HÀ NỘI - 2019

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH LƯU – ĐỘNG CƠ
MỘT CHIỀU.....................................................................................................4
1


1. Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ một chiều
4
2. Giới thiệu sơ đồ........................................................................................................6
2.1 Hoạt động của hệ thống.................................................................................6
Chế độ dòng điện liên tục:............................................................................................ 7

Chế độ dòng điện gián đoạn:...................................................................................... 8

2.2 Đánh giá chất lượng của hệ thống..............................................................9
CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ
CHỈNH LƯU...................................................................................................10
I. Tính chọn mạch lực cho bộ chỉnh lưu.........................................................10
1.

Tính chọn van thyristor..............................................................................10

2.

Tính toán các thông số cơ bản của máy biến áp..............................11

II.

Thiết kế cuộn kháng lọc................................................................................23

1.

Xác định góc mở cực tiểu và cực đại.....................................................23

2.

Xác định điện cảm cuộn kháng lọc........................................................24

3.

Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc...........................................................26


III. Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực......................................29
1.

Bảo vệ quá dòng điện. Tính chọn aptomat và cầu dao.................29

2.

Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn..........................................30

3.

Bảo vệ quá điện áp cho van......................................................................30

IV.

TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ CHỈNH LƯU....................31

1.

Giới thiệu chung.............................................................................................31

2.

Chọn phương pháp phát xung..................................................................31

CHƯƠNG III: TỔNG HỢP VÀ MÔ PHỎNG BỘ ĐIỀU CHỈNH BẰNG
PHẦN MỀM MATLAP SIMULINK...............................................................43
I. Tổng hợp hai mạch vòng tính đến ảnh hưởng của sức điện động. .43
2



1.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện...............................................................43
1.2 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ................................................48
II. Tổng hợp hai mạch vòng bỏ qua ảnh hưởng của sức điện động.....52
2.1 Tổng hợp mạch vòng dòng điện...............................................................52
2.2 Tổng hợp mạch vòng điều chỉnh tốc độ................................................54
2.3 Mô phỏng hệ thống 2 vòng điều chỉnh bằng Matlab/Simulink..57
CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ.....................68
I. Thiết kế mạch điều khiển van.......................................................................68
II. Thiết kế mạch lực................................................................................................68
III. Mạch trọn bộ cho hệ thống

3


CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU HỆ TRUYỀN ĐỘNG CHỈNH
LƯU – ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
1. Khái niệm chung về hệ truyền động chỉnh lưu – động cơ
một chiều
Là bộ chỉnh lưu liên hệ nguồn xoay chiều với tải một chiều, nghĩa là
đổi điện áp xoay chiều của nguồn thành điện áp một chiều trên phụ t ải.
Điện áp một chiều trên tải không được lý tưởng như điện áp của ắc
quy mà có chứa các thành phần xoay chiều cùng với một chiều.
Đầu ra của các sơ đồ chỉnh lưu được coi là một chiều nh ưng th ực sự là
điện áp đập mạch. Trị số điện áp một chiều, hiệu áp suất ảnh h ưởng c ủa
chúng do nguồn xoay chiều rất khác nhau.
Bộ biến đổi Thyristor với chuyển mạch tự nhiên có điện áp (dòng
điện) ra là 1 chiều là các thiết bị biến nguồn điện xoay chiều 3 pha thành
điện áp 1 chiều điều khiển ngược.
Hoạt động của mạch do nguồn điện xoay chiều quyết định vì nh ờ đó

mà có thể thực hiện được các chuyện mạch dòng điện giữa các ph ần t ử l ực.
Việc phân loại chỉnh lưu phụ thuộc nhiều yếu tố:
- Theo số pha có: Chỉnh lưu 1 pha, chỉnh lưu 3 pha...
- Theo sơ đồ nối có: Chỉnh lưu nửa chu kỳ, chỉnh lưu 2 n ửa chu kỳ, ch ỉnh
lưu hình cầu, chỉnh lưu hình tia...
- Theo sự điều khiển có: Chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu có đi ều
khiển, chỉnh lưu bán điều khiển.
+ Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha

4


Đặc điểm của sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha:
 Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cấp
 Các van có một điện cực cùng tên nối chung, điện c ực còn l ại n ối
với nguồn xoay chiều. Nếu điện cực nối chung là Katôt, ta có s ơ
đồ Katôt chung, nếu điện cực nối chung là anôt, ta có s ơ đ ồ n ối
anôt chung.
+ Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha

5


Đặc điểm của chỉnh lưu cầu 3 pha:
Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của điện áp nguồn cung
cấp, trong đó có 3 van có Katôt nối chung (các van 1, 3, 5) t ạo
thành cực dương của điện áp chỉnh lưu, 3 van có anôt chung
(các van 2, 4, 6) tạo thành cực âm của điện áp chỉnh l ưu.
 Mỗi pha của điện áp nguồn nối với 2 van, 1 ở nhóm Katôt
chung, 1 ở nhóm anôt chung.



2. Giới thiệu sơ đồ

Hình 2.1: Sơ đồ hệ thống chỉnh lưu – động cơ một chiều
Trong đó:
+ Đ: động cơ một chiều kích từ độc lập, thực hiện chức năng biến năng
lượng điện một chiều thành cơ năng truyền động cho cơ cấu sản xuất
+ BBĐ: là bộ biến đổi van có điều khiển, thực hiện ch ức năng bi ến năng
lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều cung cấp cho đ ộng
cơ
+ Uđ tín hiệu điện áp đặt
+ FT máy phát tốc thực hiện chức năng khâu phản hồi âm tốc độ
+TH & KĐ là khối tổng hợp và khuyếch đại tín hiệu
+ FX là mạch phát xung

6


2.1 Hoạt động của hệ thống
Giả sử ban đầu hệ thống đã được đóng vào lưới với điện áp thích h ợp,
lúc này động cơ vẫn chưa làm việc. Khi ta đặt vào hệ th ống m ột điện áp đ ặt
Uđ ứng với một tốc độ nào đó của động cơ. Thông qua khâu TH & KH và mạch
FX sẽ suất hiện các xung đưa tới các chân điều khiển của các van của bộ biến
đổi, nếu lúc này nhóm van nào đó đang đ ược đ ặt điện áp thu ận, van sẽ m ở
với góc mở . Đầu ra của BBĐ có điện áp U d đặt nên phần ứng động
cơđộng cơ quay với tốc độ ứng với Uđ ban đầu.
Trong quá trình làm việc, nếu vì một nguyên nhân nào đó làm cho t ốc
độ động cơ giảm thì qua biểu thức : UĐK = Uđ - n.
khi n giảm UĐK tăng  giảm Ud tăng  n tăng về điểm làm việc yêu cầu.

Khi n tăng quá mức cho phép thì quá trình diễn ra ng ược l ại. Đây là nguyên lý
ổn định tốc độ.
* Đặc tính cơ của hệ thống truyền động:
Chế độ dòng điện liên tục:
Khi mômen tải tăng Mt ↑ thì dòng điện Idc↑ tăng dẫn đến năng lượng
điện từ tăng. Khi điện áp nguồn nhỏ hơn sức điện động thì năng
lượng của cuộn dây lớn làm cho năng lượng xả ra đủ sức đ ể duy trì
dòng điện đến thời điểm mở van kế tiếp.
Dòng điện chỉnh lưu Id chính là dòng phần ứng.
Dựa vào sơ đồ thay thế (hình 2.2) viết được sơ đồ đặc tính.
n

E do . cos  R  X K

I
K .dm
K .dm

n

E do . cos  R  X K

M
K .dm
( K .dm ) 2

Đặc tính cơ có độ cứng




( Kdm ) 2
R XK

Xk : Đặc trưng cho sụt áp do chuyển mạch giữa các van.
Thay đổi góc điều khiển:
7


+ Khi  0   sđđ chỉnh lưu biến thiên từ E do đến - Edo và ta được một
họ đặc tính song song nhau nằm ở nửa bên phải mặt phẳng toạ đ ộ   , M  do
các van không cho dòng điện phần ứng đổi chiều.
Các đặc tính cơ của hệ T - Đ mềm hơn các đặc tính cơ c ủa hệ F - Đ b ởi
thành phần sụt áp U k do hiện tượng chuyển mạch giữa các van bán dẫn gây
nên.

Hình 2.2: Họ đặc tính cơ của hệ
0  


2 : Bộ biến đổi làm việc ở chế độ chỉnh lưu, động c ơ có

+ Khi
thể làm việc ở chế độ động cơ nếu sđđ E > 0 và ở chế độ hãm ngược nếu sđđ
E đổi chiều.


  max
2
: Bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ


+ Khi
thuộc, biến cơ năng của tải thành điện năng xoay chiều cùng tần s ố l ưới và
trả về lưới điện. Động cơ làm việc ở chế độ hãm tái sinh khi tải có tính th ế
năng.
Dòng điện trung bình của mạch phần ứng:
I

E  Ed
R XK

8


Phương trình đặc tính:


E do . cos  R  X K

.I
Kdm
Kdm

Chế độ dòng điện gián đoạn:
Do mạch của động cơ có điện cảm và điện cảm ấy có tích lũy và xả
năng lượng. Nếu dòng điện nhỏ, lượng tích lũy năng lượng c ủa cuộn
dây nhỏ nên xả năng lượng nhỏ. Vì vậy khi điện áp của lưới nh ỏ
hơn sức điện động của động cơ, năng lượng của cuộn dây x ả ra đ ể
đảm bảo anod dương hơn catod không đủ duy trì tính ch ất liên t ục
của dòng điện. Lúc này, dòng điện qua van tr ở về 0 trước khi van kế
tiếp bắt đầu dẫn.

Khi làm việc ở chế độ dòng điện gián đoạn, đường đặc tính c ơ
không là đường thẳng, là đường cong có độ cứng thấp h ơn.
Biên giới vùng dòng điện gián đoạn là đường phân tách giữa vùng
dòng điện liên tục và dòng điện gián đoạn chính là t ập h ợp các
đường trạng thái biên.
Trong thực tế tính toán hệ T - Đ chỉ cần xác định biên giới vùng
dòng điện gián đoạn, là đường phân cách giữa vùng dòng điện liên t ục và
dòng điện gián đoạn. Trạng thái biên liên tục là trạng thái mà góc dẫn  = 2
/p và góc chuyển mạch  0 .
Đường biên liên tục gần là đường elip.
Để giảm độ lớn của trục nhỏ elip, tăng số pha của chỉnh lưu. Tuy
nhiên khi tăng số pha chỉnh lưu sơ đồ sẽ phức tạp.

2.2 Đánh giá chất lượng của hệ thống
- Ưu điểm:
+ Tốc độ nhanh, không gây tiếng ồn và dễ t ự động hoá do các van
bán dẫn có hệ số khuếch đại công suất cao.
+ Công suất tổn hao nhỏ, kích thước và trọng lượng nh ỏ
9


+ Giá thành rẻ, dễ bảo dưỡng sửa chữa.
- Nhược điểm:
+ Mạch điều khiển phức tạp, điện áp chỉnh lưu có bi ểu đồ đ ập
mạch cao, gây đến tổn thất phụ đáng kể trong động c ơ và hệ th ống.
+ Chuyển mạch làm việc khó khăn do đường đặc tính n ằm trong
mặt phẳng toạ độ.
+ Trong thành phần của hệ biến đổi có MBA nên hệ số cos  thấp.
+ Do vai trò chỉ dẫn dòng một chiều nên việc chuyển đổi chế độ làm
việc khó khăn với các hệ thống đảo chiều.

+ Do có vùng làm việc gián đoạn của đặc tính nên không phù h ợp
truyền động có tải nhỏ.

CHƯƠNG II: TÍNH CHỌN MẠCH LỰC, MẠCH ĐIỀU
KHIỂN CHO BỘ CHỈNH LƯU

Sơ đồ nguyên lý mạch động lực
10


I.
Tính chọn mạch lực cho bộ chỉnh lưu
1. Tính chọn van thyristor
Điện áp ngược van
Ta có :
Ulv = knv.( Ud/ku)
Unv = kdtU.Ulv
Ud, Ulv, Unv : điện áp tải, điện áp ngược của van, điện áp ngược van khi ch ọn.
Knv, kn : hệ số điện áp ngược và điện áp tải.
Ulv = 2,45.( 220/1,17) = 461 V
Unv = 1,7.461 = 783,7 V
Tính dòng điện van
Ihd = khd. Id
Trong đó: Ihd, Id : Dòng điện hiệu dụng và dòng điện tải.
Khd : Hệ số xác định dòng điện hiệu dụng.
Ihd = 0,58.59,5 = 34,51 A
Khi có cánh tản nhiệt thì : Iđmv = 3.Ihd = 3.34,51 = 103,53 A
Chọn loại thyristor : 151RB100
-


Điện áp ngược cực đại Unmax= 1000V
Dòng điện làm việc cực đại Iđmmax = 150 A
Dòng điện đỉnh cực đại Ipik max=3300 A
Dòng điện xung điều khiển Ig max=200 mA
Điện áp xung điều khiển Ug max=2,5 V
Dòn điện tự giữ Ihmax= 500 mA
Dòng điện rò Ir max=15 mA
Sụt áp trên Thyristor ở trạng thái dẫn ∆U max =2,2 V
Đạo hàm điện áp dU/dt= 200 V/s
11


- Thời gian chuyển mạch(mở và khóa) tcm= 40
- Nhiệt độ làm việc cực đại Tmax= 75oC

2. Tính toán các thông số cơ bản của máy biến áp
Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây ∆/Y làm mát bằng không khí t ự
nhiên.
1. Tính toán công suất biểu kiến máy biến áp

S = Ks . Pd = ks . (p/ƞ) = 1,345.(11000/0,84) = 17613,1 VA
- Hệ số công suất biến áp
2. Điện áp sơ cấp máy biến áp
U1= 380 V
3. Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp
Phương trình cân bằng điện áp khi có tải
Udo.cos αmin = Ud + ∆Uv + ∆Udn + ∆Uba
Trong đó:
αmin = 100 là góc dự trữ khi có suy giảm điện lưới
∆Uv = 2,2 V là sụt áp trên thyristor

∆Udn= 0 V là sụt áp trên dây nối
∆Uba = ∆Ur + ∆Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp.
Chọn sơ bộ:
∆Uba = 6%.Ud = 6%.220 = 13,2V
Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:
Ud0 = (Ud + 2.∆Uv + ∆Udn + ∆Uba)/ cos αmin = (220 + 2,2 + 13,2)/cos100 = 241 V
Điện áp pha thứ cấp máy biến áp :
12


U2f = Ud/ku = 241/1,17 = 206 V
4. Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp

I2 

1
1
.I d 
.59,5  34,35  A 
3
3

5. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến ápK1 = hệ số dòng điện(tra
bảng):
6. Tiết diện sơ bộ trụ

QFe  K Q .

Sba
m. f


Trong đó:
KQ : Hệ số phụ thuộc vào phương thức làm mát, lấy K Q = 6
m : số trụ của máy biến áp
f : tần số xoay chiều, ở đây f = 50 Hz
Thay số ta được :

QFe  6.

17613,1
 65, 02cm2
3.50

7. Đường kính trụ
d

4.QFe
4.65, 02

 9,1cm



Chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d = 9 cm
8. chọn loại thép  330 các lá thép có độ dày 0,5 mm
13


Chọn mật độ từ cảm Bt = 1T
9. Chọn tỷ số m= h/d = 2,3 suy ra h = 2,3.d = 2,3.9 = 20,7cm

Ta chọn chiều cao trụ là 21cm
10. Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp
W1 

U1
380

 263,3
4, 44. f .QFe .BT 4, 44.50.65, 02.10 4.1
vòng

Lấy tròn W1 = 263 vòng
11. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp
W2 

U2
206
.W1 
.263  142,57
U1
380
vòng

Lấy tròn W2 = 143 vòng
12. Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp
Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2

13. Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp
S1 = I1/J1 = 26,33/2,75 = 9,57 mm2
Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B

Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn : S1 = 9,70 mm2
Kích thước dây dẫn có kể cách điện: S1cđ = a1.b1 = 1,68.5,90 mm × mm
Tính lại mật độ dòng điện cuộn sơ cấp:
J1 = = 2,71 (A/mm2 )
14. Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp
S2 = I2/J2 = 34,35/2,75 = 12,49 mm2
14


Chọn dây dẫn tiết diện hình hình chữ nhật , cách điện cấp B.
Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn : S2 = 13,30 mm2
Kích thước dây dẫn có kể cách điện:
S2 = a2.b2 = 1,81.7,40 mm × mm
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp:
J2 = = = 2,58 (A/mm2 )
15. Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp ở cuộn sơ cấp

W11 

h  2.hg
b1

.kc 

25  2.1,5
.0,95  35
0,59
vòng

Trong đó :

Kc =0,95 là hệ số ép chặt.
h, hg: chiều cao trụ, khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp chọn sơ bộ là
1,5.
16. Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp
n11 

W1 263

8
W11 35
lớp

Chọn 8 lớp, như vậy 263 vòng chia làm 8 lớp, 7 l ớp đ ầu tiên m ỗi l ớp có 33
vòng lớp thứ8 có 32 vòng
17. Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp

h1 

W11.b1 35.0,59

 21, 74cm
kc
0,95

18. Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày: S01 = 0,1cm
19. Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp chọncd01 = 1cm
15


20. Đường kính trong của ống cách điện

Dt= dFe +2.cd01 - 2.S01 = 9 + 2.1 – 2.0,1 = 10,8cm
21. Đường kính trong của cuộn sơ cấp
Dt1 = Dt + 2.S01 = 10,8 +2.0,1=11cm
22.Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp cd11= 0,1 mm
23. Bề dầy cuộn sơ cấp
Bd1= (a1 + cd11).n11 = (1,68 +0,1).8.10-1=1,4 cm
24. Đường kính ngoài cuộn sơ cấp
Dn1 = Dt1 +2.Bd1=11+2.1,4=13,8 cm
25. Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp
Dtb1=(Dt1 + Dn1)/2=(11+13,8)/2=12,4cm
26. Chiều dài dây quấn sơ cấp
L1 = W1.π.Dtb= 263.π.12.10-2 =99,15 m
27. chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp cd12 = 1cm
28. Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp
h1 = h2 = 21,74 cm
29.Tính sơ bộ số vòng dây trên mỗi lớp
W12 

h2
21, 74
.kc 
.0,95  28
b2
0, 74
vòng

30. Tính toán sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp
n12 

W2 143


5
W12 28
lớp

16


31. chọn số lớp quấn thứ cấp n12=5 lớp , chọn 4 lớp đầu tiên 29 vòng, lớp thứ5
chọn27 vòng
32. Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp
21,81cm

h2 = (W12 / kc) .b = (28/0,95).0,74=

33. Đường kính trong của cuộn thứ cấp
Dt2=Dn1 + 2.cd12= 13,8 + 2.1=15,8 cm
34. Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây cuộn thứ cấp
cd2=0,1mm
35. Bề dầy cuộn thứ cấp
Bd2=(a2+cd2).n12=(1,81+0,1).5.10-1= 1cm
36. Đường kính ngoài cuộn thứ cấp
Dn2=Dt2+2.Bd2=15,8+2.1=17,8 cm
37. Đường kính trung bình cuộn thứ cấp
Dtb2=(Dt2+Dn2)/2=( 15 +17,8)/2 = 16,4cm
38. Chiều dài dây quấn thứ cấp
L2 = π. W2.Dtb2 = π.143.15,6.10-2= 70,1 m
39. Đường kính trung bình các cuộn dây
D12 = (Dt1+Dn2)/2=(11 +17,8)/2=14,4 cm
→ r12 =D12/2=7,2 cm

40. Chọn khoảng cách giữ hai cuộn thứ cấp
cd22=2cm
41. Với đường kính trụ d=11 cm, ta có số bậc là 6 trong nửa tiết diện trụ

17


42. Toàn bộ tiết diện bậc thamg 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)=86,2cm 2
43. Tiết diện hiệu quả của trụ
QT=khq.Qbt=0,95.86,2=81,89cm2
44. Tổng chiều dày các bậc thang của thang của trụ
dt=2.(1,6+1,1+0,7+0,6+0,4+0,7)=10,2cm
45.Số lá thép dùng trong các bậc
Bậc 1 n1= 16:0,5.2=64 lá
Bậc 2 n2= 11:0,5.2=44 lá
Bậc 3 n3=7:0,5.2= 28 lá
Bậc 4 n4=6:0,5.2=24 lá
Bậc 5 n5=4:0,5.2=16 lá
Bậc 6 n6=7:0,5.2=28 lá
Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ ta chọn gông có ti ết diện hình ch ữ
nhật có các kích thước sau:
Chiều dày gông bằng chiều dày của trụ : b= d t=10,2cm
Chiều cao của gông bằng chiều dày tập lá thép thứ nhất của trụ a=10,5cm
18


Tiết diện gông Qbg=a.b= 107,1cm2
46.Tiết diện hiệu quả của gông
Qg= khq.Qbg=0,95.107,1=101,7cm2

47. Số lá thép dùng trong một gông
hg=b/0,5=102/0,5=204 lá
48. Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

BT 

U1
380

 0, 68T
4, 44. f .W1.Q T 4, 44.50.306.81,89.10 4

49.Mật độ từ cảm trong gông
Bg=Bt.(Qt/Qg)=0,68.(81,89/101,7)=0,55 T
50. Chiều rộng cửa sổ
C=2.(cd01+Bd1+cd12+Bd2)+cd22=2.(1+1,337+1+1,352)+2=11,378 cm
51. Khoảng cách giữa hai tâm trụ
c,=c+d=11,378+11=22,378 cm
52. Chiều rộng mạch từ
C= 2.c+3.d=2.11,378+3.11=55,756cm
53. Chiều cao mạch từ
H = h+2.dFe=25+2.10,5=46 cm
54. Thể tích của trụ
VT=3.QT.h=3.81,89.25=6141,75 cm3
55.Thể tích gông
Vg=2.Qg.L=2.107,1.55,756=11942,94 cm3

19



56. Khối lượng trụ
MT=VT.mFe= 6,412.7,85=48,21 Kg
57. Khối lượng gông
Mg=Vg. mFe=11,94294.7,85=93,752Kg
58. Khối lượng sắt
MFe=MT+Mg=141,962Kg
59.Thể tích đồng
Vcu=3.(S1.L1+S2.L2)=3.( 10,2.10-4.137.10+17,7.10-4.102,6.10)= 9,6(dm3)
60. Khối lượng đồng
Mcu=Vcu.mcu=9,6.8,9=85,44 Kg
61. Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C
R1 = = 0,02133.
trong đó
62. Điện trở của cuộn thứ cấp máy biến áp ở 75 0 C
R2 = = 0,02133.
63. Điện trở của máy biến áp quy đổi về thứ cấp
RBA = R2 + R12 = 0,112 +0,218.2 = 0,176 (  )
64. Sụt áp trên điện trở máy biến áp
Ur = RBA.Id = 0,176.59,5 = 10,47 (V)
65. Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp
XBA= 8 .2.(W2)2...10-7

20


1, 4  1
� 6,8 ��
�
.�
0, 01  (

).102 �
.314.107
�
�
3
�
=8.2.(143)2. �21, 74 ��

= 0,285 (  )
66. Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp
0, 285
LBA = = 314 =0,91 (mH)

67. Sụt áp trên điện kháng máy biến áp
Ux = XBA.Id = 0,285.59,5 = 16,19 (V)
Rdt =.XBA = 0,272 ()
68. Sụt áp trên máy biến áp
2
2
UBA= = 10, 47  16,19 = 19,28 (V)

69. Điện áp trên động cơ khi có góc mở min= 100
U= Ud0.Cosmin - 2.UV - UBA
= 241.cos100 – 2.2,2 – 19,28 =213,66(V)
70. Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp
2
2
ZBA = = 0,176  0, 285 = 0,33 ()

71. Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp

Pn = 3.RBA .I2 = 3.0,176.48,62 = 1247,11 (W)
1247,11
P% = .100 = 17613,1 .100 = 7,08 %

72. Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ
P0 = 1,3.nf . (MT.BT2+Mg.Bg2) =1,3.1,15.(48,21.0,682+93,752.0,552)
21


Po = 75,73 (W)
P % = .100 = 0,43 %
73. Điện áp ngắn mạch tác dụng
0,176.48, 6
206
Unr= .100 =
.100 = 4,15 %

74. Điện áp ngắn mạch phản kháng
X BA .I 2
0, 285.48,6
206
Unx = U 2 .100 =
.100 = 6,72 %

75. Điện áp ngắn mạch phần trăm
2
2
Un= = 4,15  6, 72 = 7,9

76. Dòng điện ngắn mạch xác lập

206
I2nm= = 0,33 = 624,24 (A)

77. Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc đ ộ bi ến
thiên của dòng chuyển mạch
Giả sử chuyển từ mạch T1 sang T3 ta có phương trình
2. LBA . = U23 – U2a =
6.206
2.1,86.103 = 137867,46 (A/s)
max= =
max

= 0,13 (A/s)
Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt
78. Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu

22


220.59,5
 = = 17613,1 = 74,32 %

BẢNG CÁC THÔNG SỐ CỦA MÁY BIẾN ÁP ĐỘNG LỰC
Công suất máy biến áp biểu kiến
Điện áp pha sơ cấp
Điện áp pha thứ cấp
Dòng điện hiệu dụng sơ cấp
Dòng điện hiệu dụng thứ cấp
Số vòng dây mỗi pha sơ cấp

Số vòng dây mỗi pha thứ cấp
Chiều dài dây cuốn sơ cấp
Chiều dài dây cuốn thứ cấp
Điện trở trong cuộn sơ cấp
Điện trở trong cuộn thứ cấp
Điện trở quy đổi về thứ cấp
Điện kháng quy đổi về thứ cấp
Điện cảm quy đổi về thứ cấp
Điện áp ngắn mạch phần trăm

II. Thiết kế cuộn kháng lọc
1. Xác định góc mở cực tiểu và cực đại
Chọn góc mở cực tiểu min= 10o . với góc mở min là dự trữ để có thể bù được
sự giảm điện áp lưới.
Khi góc mở nhỏ nhất  = min thì điện áp trên tải là lớn nhất.
23


Udmax = Udo . Cos min = Uddm và tương ứng tốc độ động cơ sẽ lớn nhất
nđm.

n max =

Khi góc mở lớn nhất  = max thì điện áp trên tải là nhỏ nhất.
Udmin = Udo . Cos max và tương ứng tốc độ động cơ sẽ nhỏ nhất nmin .
Ta có :
U d min
max = arcos = arcos 1,17.U 2

Trong đó Ud min được xác định như sau:

Từ

D = = suy ra

Ud min =
1
.�
1,17.U 2 .cos  min   D  1 .I udm .  Ru  RBA  Rdt  �
�
�
Ud min = D
1 �
3
�
�
�
.�
1,17.U 2 .cos  min   20  1 .I udm . �Ru  RBA  . X BA �
�

�
�
�
= 20 �

Thay số
1 �
3
�
�

�
.�
1,17.206.cos(100 )   20  1 .59,5. �
0,197  0,176  .0, 285 �
�

�
�
�
Ud min = 20 �

Ud min = 48,34 (V)
Thay số vào ta được:
48,34
max = arcos = arcos 1,17.206 = 78,430

24


2. Xác định điện cảm cuộn kháng lọc
Để hạn chế sự đập mạch của các thành phần s óng hài bậc cao ta phải mắc
nối tiếp với động cơ một cuộn kháng lọc đủ lớn để I m 0,1.Iu đm.
Ngoài tác dụng hạn chế thành phần song hài bậc cao, cuộn kháng l ọc còn có
tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn.
Điện kháng lọc được tính khi góc mở  =max
Ta có:
Ud+u~ = E+Ru.Id + Ru .i~ + L
Cân bằng hai vế:
U = R.i~ +L.

vì R.i~<< L. nên U = L.

Trong các thành phần xoay chiều bậc cao, thì thành phần sóng bậc k = 1 có
mức độ lớn nhất gần đúng ta có:
U~ = U1m.Sin(6 +) nên
I = = = Im.Cos(6+1)

U1m
Vậy Im = 3.2. . f .L 0,1 Iu đm

Suy ra:
U1m
L 3.2. . f .0,1.I dm

 = 3 là số xung đập mạch trong một chu kì điện áp.
Trong đó:
U do cos  max
1  32 tg 2 max
2
U1m = 2. 3  1

25