ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT đề tài THIẾT kế bộ CHỈNH lưu HÌNH TIA BA PHA để điều KHIỂN tốc độ ĐỘNG cơ điện một CHIỀU KÍCH từ độc lập

Nội dung Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay đổi điện áp phầ

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

SUẤT

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH TIA BA PHA

ĐỂ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN

Khoa Điện – Điện tử Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

-o0o -Họ và tên sinh viên: Hà Tiến Đạt Lớp: 19TDH2

GVHD: Võ Khánh Thoại

1.Tên đề tài:

Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

2 Các số liệu ban đầu:

1 Nguồn điện lưới xoay chiều 3 pha 220/380V

2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập:

Pđm= .13 KW; Uđm=220 V; nđm= 1400 vg/ph; ηđm= .0,84 ; J=…0,54… kgm2

3 Hệ số dự trữ điện áp: Ku= 1,5 ÷ 1,8

Hệ số dự trữ dòng điện: Ki= 1,1 ÷ 1,4

3 Nội dung

Chương 1: Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập và các phương

pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tôc độ động cơ bằng cách thay

đổi điện áp phần ứng

Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu tiaba pha

Chương 3: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch động lực

Chương 4: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch điều khiển

Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận

Chương 6: Mô phỏng mạch trên Matlab/Simulink

4 Bản vẽ: (A1) Bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực, mạch điều

khiển và bảo vệ

5 Tài liệu tham khảo:

Các tài liệu môn học

Kiểm tra tiến độ đồ án Đà Nẵng, ngày 26 tháng 02 năm 2022

(Giáo viên HD ký mỗi lần SV đến Giảng viên hướng dẫn

gặp thông qua đồ án)

Võ Khánh Thoại

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, điện tử công suất đã và đang đóng một vai trò rất quan trọng trong quá

trình công nghiệp hoá đất nước Sử dụng ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ

thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ

dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất

Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao

Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thường

như: khuếch đại từ, máy phát - động cơ Và để đáp ứng được nhu cầu ngày càng khắc

khe của nền công nghiệp thì điện tử công suất luôn phải nghiên cứu, phát triển để ra

giải pháp tối ưu nhất Đặc biệt trong cuộc cách mạng công nghệ 4.0 thì tự động hóa

trong công nghiệp có vai trò hết sức quan trọng

Do đó các nhà máy, phân xưởng cần phải có các thiết bị tự động đòi hỏi sự bền

bỉ, độ an toàn, chính xác cao Đó là nhiệm vụ của điện tử công suất cần phải giải

quyết Trong nền công nghiệp hiện đại ngày nay, động cơ điện một chiều vẫn được coi

là một loại máy điện rất quan trọng Mặc dù động cơ điện xoay chiều có tính ưu việt

hơn như cấu tạo giản đơn, công suất lớn… Nhưng không thể hoàn toàn thay thế được

động cơ điện một chiều

Đặc biệt là trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm vi

rộng như máy cán thép, máy công cụ lớn đầu máy điện Vì vậy việc điều khiển động

cơ điện một chiều một cách ổn định, chính xác là một trong những nhiệm vụ của điện

tử công suất Ở đồ án này, em xin trình bày một trong những phương pháp điều khiển

động cơ điện một chiều Đó là “Thiết kế bộ chỉnh lưu tia ba pha để điều khiển tốc độ

động cơ điện một chiều kích từ độc lập”

LỜI CẢM ƠN

Là sinh viên ngành Tự động hóa, việc trang bị cho mình những kiến thức về điện

tử công suất là một điều cần thiết Đồ án môn học điện tử công suất là một công cụhữu hiệu để em bổ sung, mở rộng và tổng kết kiến thức căn bản về điện công suất

Qua đồ án môn học Điện tử công suất với đề tài: "Thiết kế chỉnh lưu hình tia ba

pha điều khiển động cơ điện một chiều kích từ độc lập", đã giúp em hiểu rõ hơn về:

động cơ điện một chiều, Thyristor, bộ chỉnh lưu hình tia ba pha, các khâu điều khiển,

vi mạch TCA780, mạch bảo vệ,…cũng như cách tính toán các thông số của các linhkiện trong mạch

Với sự hướng dẫn của thầy: “ThS.Võ Khánh Thoại” em đã tiến hành nghiên cứu

và thiết kế đề tài Mặc dù vậy, trong quá trình thực hiện đồ án chắc chắn không tránhkhỏi những thiếu sót Nếu có sai sót kính mong thầy và các bạn góp ý để em hoànthiện hơn và có cơ hội bổ sung vào vốn kiến thức của mình

Em xin chân thành cảm ơn!!!

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do sinh viên tự thực hiện dựa vào việc tham khảo một số tài

liệu và không sao chép tài liệu hay công trình đã có trước đó Nếu có bất kỳ sự

lận nào tôi xin chịu trách nhiệm về nội dung đồ án của mình

Sinh viên thực hiện

Hà Tiến Đạt

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 2

LỜI CAM ĐOAN 3

MỤC LỤC 4

DANH MỤC HÌNH ẢNH 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 12

1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

1.2 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều

1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

1.3.1 Điều chỉnh R phần ứng bằng cách mắc điện trở phụ Rf

1.3.2 Thay đổi điện áp phần ứng

1.3.3 Thay đổi từ thông

1.4 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 26

2.1 Tổng quan về chỉnh lưu tia ba pha

2.2 Chỉnh lưu không điều khiển

2.2.1 Sơ đồ và dạng sóng

2.2.2 Nguyên lý hoạt động

2.2.3 Thông số

2.3 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

2.3.1 Sơ đồ và dạng sóng

2.3.2 Hoạt động của sơ đồ khi tải thuần trở

2.3.3 Thông số

2.4 Hoạt động của tải điện cảm

2.4.1 Giới thiệu

2.4.2 Thông số

2.5 Chỉnh lưu có điều khiển khi có diode xả năng lượng

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG LỰC 32

3.1 Sơ đồ mạch động lực

3.2 Nguyên lý hoạt động

3.3 Tính chọn thyristor

3.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

3.4.1 Tính công suất biểu kiến của máy biến áp

3.4.2 Điện áp pha sơ cấp của máy biến áp

3.4.3 Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

3.4.4 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp

3.4.5 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp

3.5 Tính sơ bộ mạch từ

3.5.1 Tiết diện sơ bộ trụ

3.5.2 Đường kính trụ

3.5.3 Chọn loại thép

3.5.4 Chọn tỷ số

3.6 Tính toán dây quấn

3.6.1 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp

3.6.2 Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp

3.6.3 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp

3.6.4 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

3.6.5 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

3.6.6 Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp

3.6.7 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

3.7 Kết cấu dây dẫn sơ cấp

3.7.1 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

3.7.2 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp

3.7.3 Chọn số lớp

3.7.4 Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp

3.7.5 Chọn ống cuốn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày

3.7.6 Khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp

3.7.7 Đường kính trong của ống cách điện

3.7.8 Đường kính trong của cuộn dây sơ cấp

3.7.9 Chọn bề dày giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp

3.7.10 Bề dày cuộn sơ cấp

3.7.11 Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp

3.7.12 Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp

3.7.13 Chiều dài dây quấn sơ cấp

3.7.14 Chọn bề dày cách điện giữa sơ cấp và thứ cấp

3.8 Kết cấu dây dẫn thứ cấp

3.8.1 Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp

3.8.2 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn thứ cấp

3.8.3 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn thứ cấp

3.8.4 Chọn số lớp dây quấn thứ cấp

3.8.5 Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp

3.8.6 Đường kính trong của cuộn dây thứ cấp chọn a12 = 1,0 (cm)

3.8.7 Chọn bề dày cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp

3.8.8 Bề dày cuộn thứ cấp n12 = 6 (lớp)

3.8.9 Đường kính ngoài của cuộn dây thứ cấp

3.8.10 Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp

3.8.11 Chiều dài dây quấn thứ cấp

3.8.12 Đường kính trung bình các cuộn dây

3.8.13 Chọn khoảng cách giữa hai cuộn thứ cấp

3.9 Tính kích thước mạch từ

3.9.1 Với đường kính trụ d = 9 cm, ta có số bậc là 5 trong nửa tiết diện trụ

3.9.2 Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ

3.9.3 Tiết diện hiệu quả của trụ

3.9.4 Tổng chiều dày các bậc thang của trụ

3.9.5 Số lá thép dùng trong các bậc

3.9.6 Tiết diện hiệu quả của gông (khq = 0,95)

3.9.7 Số lá thép dùng trong một gông

3.9.8 Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ

3.9.9 Mật độ tự cảm trong gông

3.9.10 Chiều rộng cửa sổ

3.9.11 Tính khoảng cách giữa 2 tâm trục

3.9.12 Chiều rộng mạch từ

3.9.13 Chiều cao của mạch từ

3.10 Tính khối lượng sắt và đồng

3.10.1 Thể tích của trụ

3.10.2 Thể tích của gông

3.10.3 Khối lượng của trụ

3.10.4 Khối lượng của gông

3.10.5 Khối lượng của sắt

3.10.6 Thể tích đồng

3.10.7 Khối lượng của đồng

3.11 Tính các thông số máy biến áp

3.11.1 Điện trở cuộn sơ cấp của máy biến áp ở 75ºC

3.11.2 Điện trở cuộn thứ cấp của máy biến áp ở 75ºC

3.11.3 Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp

3.11.4 Sụt áp trên điện trở máy biến áp

3.11.5 Điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp

3.11.6 Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp

3.11.7 Sụt áp trên điện kháng máy biến áp

3.11.8 Sụt áp trên máy biến áp

3.11.9 Điện áp trê động cơ khi có góc mở αmin = 10ºC

3.11.10 Tổng trở ngắn mạch quy qui đổi về thứ cấp

3.11.11 Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp

3.11.12 Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ

3.11.13 Điện áp ngắn mạch tác dụng

3.11.14 Điện áp ngắn mạch phản kháng

3.11.15 Điện áp ngắn mạch phần trăm

3.11.16 Dòng điện ngắn mạch xác lập

3.11.17 Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại

3.11.18 Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng điện chuyển mạch

3.11.19 Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu

3.12 Thiết kế cuộn kháng lọc

3.12.1 Xác định góc mở cực tiểu và cực đại

3.12.2 Xác định các thành phần sóng hài

3.12.3 Xác định điện cảm cuộn kháng lọc

3.12.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN 50

4.1 Xác định yêu cầu cơ bản

4.1.1 Nguyên tắc điều khiển

4.1.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos

4.2 Lựa chọn và thiết kế mạch điều khiển

4.2.1 Vi mạch TCA 780

4.2.2 Khâu khuếch đại xung

4.3 Phân tích hoạt động của mạch điều khiển

4.4 Tính chọn các thông số của các phần tử mạch điều khiển

4.4.1 Tính chọn các phần tử trong khâu khuếch đại xung

4.4.2 Chọn các phần tử bên ngoài TCA 780

4.4.3 Tính toán máy biến áp đồng pha

4.4.4 Tính chọn biến áp xung

4.4.5 Sơ đồ cả hệ thống hoàn chỉnh

CHƯƠNG 5 MẠCH BẢO VỆ VÀ KẾT LUẬN 65

5.1 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực

5.1.1 Giới thiệu

5.1.2 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn

5.1.3 Bảo vệ quá dòng điện cho van

5.1.4 Bảo vệ quá điện áp cho van

5.1 Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ

5.2 Kết luận

CHƯƠNG 6 MÔ PHỎNG MẠCH TRÊN MATLAB/SIMULINK 70

6.1 Mô phỏng bộ chỉnh lưu 3 pha tia dùng THYRISTOR

6.2 Mô phỏng động cơ DC

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều 14

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều 15

Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập 16

Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động cơ kích từ song song 16

Hình 1.5 Đường đặc tính 19

Hình 1.6 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng 19

Hình 1.7 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập bằng thay đổi điện áp mạch phần ứng 20

Hình 1.8 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông 21

Hình 1.9 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập dùng bộ biến đổi điều khiển điện áp phần ứng 22

Hình 1.10 Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp 22

Hình 1.11 Đặc tính cơ quá trình thay đổi điện áp 23

Hình 2.1 Dạng sóng ngõ ra 26 Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha 27

Hình 2.3 Dạng sóng 28

Hình 2.4 Sơ dồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển 28

Hình 2.5 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải thuần trở 29

Hình 2.6 Sơ đồ động lực chỉnh lưu tia ba pha điều khiển 29

Hình 2.7 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải điện cảm 30

Hình 2.8 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển khi có diode xả năng lượng 31

Hình 3.1 Mạch động lực có các thiết bị bảo vệ 32 Hình 3.2 Bố trí cuộn dây biến áp 39

Hình 3.3 Sơ đồ chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ 39

Hình 3.4 Kết cấu cuộn từ mạch kháng 41

Hình 3.5 Sơ đồ kết cấu máy biến áp 41

Hình 3.6 Kết cấu mạch từ cuộn kháng 47

Hình 4.1 Xác định góc thông tự nhiên và khoảng dẫn của Thyristor trong chỉnh lưu ba pha 50 Hình 4.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 51

Hình 4.3 Sơ đồ khối điều khiển thyristor 51

Hình 4.4 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcoss 52

Hình 4.5 Sơ đồ nguyên lý TCA780 53

Hình 4.6 Sơ đồ vi mạch TCA 780 53

Hình 4.7 Ký hiệu chân TCA780 54

Hình 4.8 Vi mạch TCA780 55

Hình 4.9 Sơ đồ 1 pha của khâu khuếch đại xung 55

Hình 4.10 Sơ đồ 1 pha điều khiển Thyristor 57

Hình 4.11 Giản đồ đường cong mạch điều khiển 57

Hình 4.12 Đặc tính điều chỉnh Ud = f ( ) 64

Hình 5.1 Hình dáng và kích thước giới hạn cánh tỏa nhiệt một van bán dẫn 66 Hình 5.2 Mạch R-C bảo vệ quá điện áp do chuyển mạch 67

Hình 5.3 Mạch R-C bảo vệ điện áp từ lưới 68

Hình 5.4 Sơ đồ nguyên lý mạch động lực 68

Hình 6.1 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink 70 Hình 6.2 Dạng sóng chỉnh lưu tia 3 pha Thyristor trên Simulink 71

Hình 6.3 Mô hình động của động cơ một chiều kích từ độc lập với từ thông kích từ không đổi 72

Hình 6.4 Chương trình mfile trên Matlab 72

Hình 6.5 Chạy chương trình ta được kết quả của mfile 73

Hình 6.6 Mô hình động cơ DC trên Simulink 73

Hình 6.7 Mô hình của động cơ một chiều kích từ độc lập trên Simulink 74

Hình 6.8 Kết quả dạng sóng 74

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP - CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TÔC ĐỘ ĐỘNG CƠ - PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG CÁCH

THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG

1.1 Tổng quan về động cơ điện một chiều kích từ độc lập

 Giới thiệu động cơ điện 1 chiều

- Khái niệm

+ Là loại máy điện quay sử dụng điện một chiều Động cơ điện một chiều là thiết

bị biến đổi điện năng thành cơ năng Máy điện một chiều làm việc ở chế độ động cơkhi E < U, lúc đó dòng điện Iư ngược chiều với E

+ Động cơ 1 chiều được dùng phổ biến trong công nghiệp, trong ngành giaothông vận tải và những nơi có yêu cầu điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong phạm virộng Trong phân tích các hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính cơ Mc(ω)của máy sản xuất Đạt được trạng thái làm việc với những thông số yêu cầu tốc độ, mômen, dòng điện động cơ,…cần phải tạo ra những đặc tính cơ nhân tạo của động cơtương ứng Mỗi động cơ có một đặc tính cơ tự nhiên xác định bởi các số liệu định mức

và được sử dụng như loạt số liệu cho trước

+ Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện có thể viết theo dạng thuận M =f(ω) hay dạng ngược ω = f(M)

+ Động cơ điện một chiều được dùng rất phổ biến trong công nghiệp, giao thôngvận tải và nói chung trong các thiết bị cần điều chỉnh tốc độ quay liên tục trong mộtphạm vi rộng Máy điện một chiều có thể làm việc cả hai chế độ máy phát và động cơ.Khi máy làm việc ở chế độ máy phát công suất đầu vào là công suất cơ còn công suấtđầu ra là công suất điện Động cơ quay roto máy phát điện một chiều có thể là turbinegas, động cơ điesel hoặc là động cơ điện Khi máy điện một chiều làm việc ở chế độđộng cơ, công suất đầu vào là công suất điện còn công suất đầu ra là công suất cơ Cảhai chế độ làm việc, dây quấn đông cơ điện một chiều đều quay trong từ trường và códòng điện chạy qua

- Mômen điện từ tính theo công thức:

M = kMΦIư

- Phương trình cân bằng điện áp của động cơ:

U = E + R I

- SĐĐ phần ứng động cơ điện một chiều tính theo công thức:

Eư = kEΦn = kMΦω

1.2 Cấu tạo và hoạt động của máy điện một chiều

 Cấu tạo

- Phần tĩnh Stato là một phần đứng yên của máy

Phần tĩnh gồm các bộ phận tĩnh sau:

+ Cực từ chính:

Cực từ chính là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từlồng ngoài lõi sắt cực từ Lõi sắt cục từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thépcácbon dày 0,5 đến 1mm ép lại và tán chặt Trong máy điện nhỏ có thể làm bằng thépkhối Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông Dây quấn kích từ được quấnbằng dây đồng cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối

và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ Các cuộn dây kích từ đặt trên cáccực từ này được nối nối tiếp với nhau

+ Cực từ phụ:

Cực từ phụ được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều Lõithép của cực từ phụ thường làm bằng thép khối và trên thân cực từ phụ có đặt dâyquấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính Cực từ phụ được gắn vào vỏ nhờnhững bulông

+ Gông từ:

Gông từ dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trongmáy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại Trong máy điện lớnthường dùng thép đúc Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy

+ Các bộ phận khác gồm có:

+ Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây

quấn hay an toàn cho người khỏi chạm phải điện Trong máy điện nhỏ và vừa, nắpmáy còn có tác dụng làm giá đở ổ bi Trong trường hợp này nắp máy thường làm bằnggang

+ Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài

+ Cơ cấu chổi than gồm có chổi than đặt trong hộp chổi than và nhờ một lò xo tìchặt 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 chổ Saukhi điều chỉnh xong thì dùng vít cố định chặt lại

+ Dây quấn phần ứng:

Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dâyquấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ(công suất dưới vài kW) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa vàlớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận vớirảnh của lõi thép

+ Cổ góp: là (còn gọi là vành góp hay vành đổi chiều) dùng để đổi chiều dòngđiện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Các bộ phận khác:

+ Cánh quạt: Dùng để quạt gió 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

Hình 1.1 Cấu tạo của động cơ điện một chiều

- Nguyên lý hoạt động

+ Khi ta cho dòng điện một chiều đi vào chổi than thì do dòng điện chỉ đi vàothanh dẫn dưới cực N và đi ra các thanh dẫn dưới cực S nên dưới tác dụng của từtrường sẽ sinh ra 1 moment có chiều không đổi làm quay máy Chiều của lực điện từđược xác định theo qui tắc bàn tay trái

+ Bộ phận chỉnh lưu (chổi than cổ góp) sẽ đảo chiều dòng điện sau nửa vòngquay Kết quả là phần bên trái của cuộn dây thì dòng điện luôn đi ra phía sau phần bênphải cuộn dây thì dòng điện luôn đi ra phía trước nên moment lực tạo ra luôn hướng vềmột chiều quay.

Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Động cơ điện một chiều

+ Khi động cơ làm việc, các dây dẫn phần ứng chuyển động trong từ trường củaphần cảm nên trong chúng lại xuất hiện suất điện động cảm ứng, sinh ra dòng cảm ứngngược chiều với dòng điện đưa vào phần ứng Vì thế sức điện động cảm ứng này còngọi là sức phản điện

+ Dòng điện trong cuộn dây phần ứng tạo ra một từ trường riêng, gây ảnh hưởngđến từ trường của cuộn dây phần cảm và tạo ra hiện tượng gọi là phản ứng phần ứng.Phản ứng phần ứng là một trong những nguyên nhân gây ra tia lửa điện giữa chổi than

và cổ góp cũng như các lá thép trong cổ góp Cực từ phụ đặt xen giữa các cực từ chínhdùng để hạn chế phản ứng phần ứng Cuộn dây cực từ phụ mắc nối tiếp với cuộn dâyphần ứng

+ Ở động cơ công suất trung bình và lớn, người ta còn dùng biện pháp tăng khe

hở không khí giữa stato và roto và đặt thêm các rãnh ở cực từ chính một cuộn dây gọi

là cuộn bù Cuộn bù cũng mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng

+ Động cơ điện một chiều có 2 cực từ chính (hình 1.2) gọi là có 1 cặp cực (p =1) Hình 1.2a là động cơ có 2 cặp cực (p = 2)

 Các trị số định mức

Chế độ làm việc định mức của máy điện một chiều là chế độ làm việc trongnhững điều kiện mà xưởng chế tạo đã quy định Chế độ đó đươc đặc trưng bằng nhữngđại lượng ghi trên nhãn máy và gọi là những đại lượng định mức Trên nhãn máythường ghi những đại lượng sau:

Công suất định mức: Pđm (KW hay W);

Điện áp định mức: Uđm (V);

Dòng điện định mức: Iđm (A);

Đặc điểm của động cơ kích từ độc lập là dòng điện kích từ và từ thông động cơkhông phụ thuộc dòng điện phần cứng Sơ đồ nối dây của động cơ kích từ độc lập vớinguồn điện mạch kích từ UKT riêng biệt so với nguồn điện mạch phần cứng Uư.

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở trong nguồn coi nhưbằng không thì điện áp nguồn sẽ là không đổi, không phụ thuộc dòng điện chạy trongphần ứng động cơ Khi đó, động cơ kích từ song song cũng được coi như kích từ độclập Vì vậy, ở đây ta coi hai loại động cơ này như nhau

Hình 1.3 Sơ đồ nối dây của động cơ kích

từ độc lập Hình 1.4 Sơ đồ nối dây động cơ kích từ song song

 Phương trình đặc tính.

- Phương trình cân bằng điện áp

Uư =Eư +(Rư +Rf).(Iư )Trong đó: Uư – Điện áp phần ứng (V)

Rư = rư + rcf + rcb + rct – Điện trở phần ứng động cơ (Ω)

Bao gồm:

rư : Điện trở cuộn dây phần ứng;

rcf: Điện trở cực từ phụ;

rcb: Điện trở cuộn bù (nếu có);

rct: Điện trở tiếp xúc của chổi than trên cổ góp rcf

Rf: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω)

Iư: Dòng điện mạch phần ứng (A)

Eư: Sức điện đồng phần ứng động cơ (V)

Được xác định theo công thức: Eư = K Ф ω

Trong đó: K =2πa pN hệ số cấu tạo của động cơ

Với: p: Số đôi cực từ chính

N: Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng

a: Số mạch nhánh đấu song song của cuộn dây phần ứng

- Phương trình đặc tính cơ điện

Từ phương trình chính, công thức tính sức điện động, công thức thể hiện mốiquan hệ giữa momen điện từ và dòng điện phần ứng Iư Ta được phương trình đặc tính

cơ điện:

ω = U ư

KФ đm – R ư +R fư

KФ đm .

Phương trình biểu thị quan hệ tốc độ ω là một hàm của momen M được gọi là phương

trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Nếu dùng đơn vị tốc độ là vòng/phút thì phương trình đặc tính cơ sẽ trở thành:

Từ các phương trình đặc tính cơ-điện và phương trình đặc tính cơ, với giả thiếtphần ứng được bù đủ và f = const có thể vẽ được các đặc tính cơ-điện và đặc tính cơ lànhững đường thẳng.

Hình 1.5 Đường đặc tính

Hình a : Đường đặc tính cơ-điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập

Hình b : Đường đặc tính cơ của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập

1.3 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ

Hình 1.6 Điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở mạch phần ứng

+ Trong trường hợp này tốc độ không tải lý tưởng:

|β tn|=(K Φ đm) 2

R

β tn có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng hơn tất cả các đường đặctính có điện trở phụ Như vậy khi mắc nối tiếp điện trởR f vào phần ứng, nếu R f cànglớn thì độ dốc của đường đặc tính, số vòng quay và tốc độ động cơ càng giảm

Tuy nhiên phạm vi điều chỉnh hẹp và phụ thuộc vào tải (tải càng lớn phạm vi điềuchỉnh càng rộng), không thực hiện được ở vùng gần tốc độ không tải

Điều chỉnh có tổn hao lớn Người ta thường chỉ dùng để làm điện trở điều chỉnh tốc độ

ở chế độ làm việc lâu dài

1.3.2 Thay đổi điện áp phần ứng

Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư =const; Φ = Φđm = const

+ Thay đổi điện áp đặt vào phần ứng thì:

Hình 1.7 Đường đặc tính cơ điều chỉnh tốc độ động cơ điện 1 chiều kích từ

độc lập bằng thay đổi điện áp mạch phần ứng

+ Tốc độ không tải lý tưởng:

ω 0x=K Ф U x

đm

+ Độ cứng đặc tính cơ:

β=−(K Ф)2

R =const

 Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng thì các đường đặc tính cơ song song vớinhau độ dốc của đường đặc tính, số vòng quay, momen ngắn mạch, dòng điện ngắnmạch và tốc độ động cơ giảm Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứngthì chỉ thay đổi được theo chiều tốc độ giảm (vì mỗi cuộn dây đã được thiết kế với

Uđm, nên không thể tăng điện áp đặt lên cuộn dây), phạm vi điều chỉnh hẹp

1.3.3 Thay đổi từ thông

Ta có: Rf = 0; RưΣ = Rư =const; Uư=Uđm = const

Ta thay đổi dòng kích từ Ikt để thay đổi từ thông

Hình 1.8 Đặc tính cơ và đặc tính cơ điện của ĐCĐ 1 chiều kích từ độc lập khi

Ta nhận thấy rằng khi từ thông thay đổi thì:

+ Dòng điện ngắn mạch không đổi:

để điều chỉnh theo chiều tăng (từ tốc độ định mức), phạm vi điều chỉnh rộng, tổn hao

điều chỉnh nhỏ (ưu) nhưng không điều chỉnh ở dưới tốc độ định mức (nhược) Do vậythông thường được áp dụng hợp với phương pháp khác nhằm tăng phạm vi điều chỉnh.

1.4 Điều chỉnh tốc độ dộng cơ bằng thay đổi điện áp phần ứng

Để điều chỉnh được điện áp động cơ một chiều đòi hỏi phải có một nguồn riêng

có U điều chỉnh được Ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều,các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… vì là nguồn có công suất hữu hạn so vớiđộng cơ các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòngmột chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu

Hình 1.9 Sơ đồ khối và sơ đồ thay thế ở chế độ xác lập dùng bộ biến đổi điều

ω=ω0∗U đ k − M

|β|

Hình 1.10 Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp

- Trong khi giảm tốc độ theo cách giảm điện áp phần ứng, nếu giảm mạnh điện

áp, nghĩa là chuyển nhanh từ tốc độ cao xuống tốc độ thấp thì cùng với quá trình giảm

tốc có thể xảy ra quá trình hãm tái sinh Chẳng hạn, cũng trên hình 1.10, động cơ đang

làm việc tại điểm A với tốc độ lớn ωA trên đặc tính cơ 1 ứng với điện áp U1 Ta giảmmạnh điện áp phần ứng từ U1 xuống U3 Lúc này động cơ chuyển điểm làm việc từđiểm A trên đường 1 sang điểm E trên đường 3 (chuyển ngang với ωA=ωE) Vì ωE lớnhơn tốc độ không tải lý tưởng ωo của đặc tính cơ 3 nên động cơ sẽ làm việc ở trạng tháihãm tái sinh trên đoạn EC của đặc tính 3

-Khi thay đổi phần ứng (thay đổi theo chiều giảm điện áp), vì từ thông của động

cơ được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi, còn tốc độ không tải lítưởng ωo = K Φ U thay đổi tùy thuộc vào giá trị điện áp phần ứng Do đó ta thu được họđặc tính mới song song và thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên tức là vùng điều khiển tốc độnằm dưới tốc độ định mức Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi yêu cầu

về sai số tốc độ và về mômen khởi động Khi mômen tải là định mức thì các giá trị lớn

- Với một cơ cấu máy cụ thể thì các giá trị ω 0 max, M đm, K M là xác định, vì vậyphạm vi điều chỉnh D phụ thuộc tuyến tính vào giá trị của độ cứng Khi điều chỉnhđiện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạchphần ứng gấp khoảng hai lần điện trở phần ứng động cơ Do đó có thể tính sơ bộ được:

ω 0max∗|β|M1

đm ≤ 10

- Vì thế tải có đặc tính mômen không đổi thì giá trị phạm vi điều chỉnh tốc độcũng không vượt quá 10 Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độchính xác duy trì tốc độ làm việc thì việc sử dụng các hệ thống hở như trên là khôngthoả mãn được

- Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể coi đặc tính cơ tĩnh của hệ truyền độngmột chiều kích từ độc lập là tuyến tính Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng

có đặc tính cơ trong toàn dải là như nhau, do đó độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớnnhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh Hay nói cách khác, nếu tại đặc tính cơthấp nhất của dải điều chỉnh mà sai số tốc độ không vượt quá giá trị sai số cho phép,thì hệ truyền động sẽ làm việc với sai số luôn nhỏ hơn sai số cho phép trong toàn bộdải điều chỉnh Sai số tương đối của tốc độ ở đặc tính cơ thấp nhất là:

s= ω 0min −ω min

ω 0min = ∆ω

ω 0min s= M đm

|β|ω 0min ≤ s cp

- Vì các giá trị M đ m, ω 0min, S cp là xác định nên có thể tính được giá trị tối thiểu của

độ cứng đặc tính cơ sao cho sai số không vượt quá giá trị cho phép Để làm việc này,trong đa số các trường hợp cần xây dựng các hệ truyền động điện kiểu vòng kín

- Trong suốt quá trình điều chỉnh tốc độ và mômen nằm trong hình chữ nhật baobởi các đường thẳng ω=ω đ m, M=M đ m và các trục tọa độ Tổn hao năng lượng chính làtổn hao trong mạch phần ứng nếu bỏ qua các tổn hao không đổi trong hệ

(k∗Ф đm)2

η ư= ω¿

ω¿+ M¿R¿

- Khi làm việc ở chế độ xác lập ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằngmômen tải trên trục: M¿=M¿c và gần đúng coi đặc tính cơ của phụ tải là M c¿=(ω¿)x thì:

η ư= ω¿

ω¿+R¿.(ω¿ )x−1

 Kết luận: chọn phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi điện áp đặt

vào phần ứng động cơ

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT VỀ CHỈNH LƯU TIA BA PHA ĐỘNG CƠ

ĐIỆN MỘT CHIỀU

2.1 Tổng quan về chỉnh lưu tia ba pha

Như đã đề cập ở chương trước, phương pháp điều chỉnh điện áp được lựa chọntrong điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập Thực tế, để thay đổiđiện áp phần ứng động cơ người ta có thể thay đổi góc mở chậm α nếu dùng bộ biếnđổi là hệ thống chỉnh lưu, hoặc thay đổi tần số băm trong trường hợp bộ biến đổi là bộbăm xung áp một chiều Ở chương này sẽ giới thiệu tổng quan về chỉnh lưu và đi sâuvào chỉnh lưu có điều khiển tia ba pha để điều khiển tốc độ động cơ điện một chiềukích từ động lập

2.2 Chỉnh lưu không điều khiển

2.2.1 Sơ đồ và dạng sóng

Hình 2.1 Dạng sóng ngõ ra

Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha 2.2.2 Nguyên lý hoạt động

- Trong khoảng θ1 < θ < θ2: Điện áp pha a cao nhất, D1 dẫn, Uo=Ua

- Trong khoảng θ2 < θ < θ3: Điện áp pha b cao nhất, D2 dẫn ,Uo=Ub

- Trong khoảng θ3 < θ < θ4: Điện áp pha c cao nhất, D3 dẫn , Uo=Uc

Điện áp trung bình ở lối ra là: Utb = 1,17Up

- Mỗi diode dẫn điện trong khoảng thời gian 13 chu kỳ của điện áp nguồn Do

đó, trị trung bình dòng điện qua diode:

m = 3

2.3 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

2.3.1 Sơ đồ và dạng sóng

Hình 2.3 Dạng sóng

Hình 2.4 Sơ dồ chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển

Điện áp ra trung bình: Trường hợp: α≤ 30; Utb=1,17Up cos α là góc tính từ điểm giaonhau của các đường điện áp pha (phần dương) đến khi có xung điều khiển

Khi α ¿ 30:

Udtb = 3√2

2π U f¿ + α )+1]

2.3.2 Hoạt động của sơ đồ khi tải thuần trở

Hình 2.5 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải thuần trở 2.3.3 Thông số

- Khi tải thuần trở góc mở < 30:

2.4 Hoạt động của tải điện cảm

2.4.1 Giới thiệu

Hình 2.6 Sơ đồ động lực chỉnh lưu tia ba pha điều khiển

Hình 2.7 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển tải điện cảm 2.4.2 Thông số

2.5 Chỉnh lưu có điều khiển khi có diode xả năng lượng

Hình 2.8 Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển khi có diode xả năng lượng

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐỘNG

LỰC

3.1 Sơ đồ mạch động lực

Hình 3.1 Mạch động lực có các thiết bị bảo vệ

3.2 Nguyên lý hoạt động

Bộ biến đổi Thyristor có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều của lưới thànhdòng điện một chiều cung cấp cho phần ứng động cơ Nó có thể điều khiển suất điệnđộng bộ biến đổi nên có khả năng điều chỉnh tốc độ động cơ

Trong bộ biến đổi Thyristor: máy Biến áp lực có nhiệm vụ biến đổi điện áp lướicho phù hợp với điện áp cung cấp cho động cơ, tạo điểm trung tính, tạo pha cho chỉnhlưu nhiều pha, hạn chế biên độ dòng ngắn mạch, giảm di/dt < di/dt cp nhằm bảo vệvan…

Hệ thống Thysitor: nắn dòng cho phù hợp với động cơ

Bộ điều khiển dùng làm biến thiên góc α, do đó biến thiên Uo dẫn đến thay đổi ω

Bộ lọc gồm tụ điện Co và cuộn kháng L nhằm lọc các thành phần sóng hài bậccao sao cho K sb < K sb cp, với K sb cp phụ thuộc yêu cầu của tải

- Các thông số cơ bản còn lại của động cơ được tính:

Id = Iudm = P dm

Ƞ dm ∗U dm= 0,84∗22013000 = 70,34 (A)

U2a; U2b; U2c: Sức điện động thứ cấp máy biến áp nguồn

E – Sức điện động của động cơ

R, L – Điện trở và điện cảm trong mạch

R=2∗R ba +R ư +R k +R dt L=2∗L ba + L ư +L k

Rba, Lba là điện trở và điện kháng của máy biến áp quy đổi về thứ cấp.

R ba =R2+R1∗(w2

w1)2

L ba =L2+L1∗(w2

w1)2

Rk, Lk là điện trở và điện kháng cuộn lọc

Rdt là điện trở mạch phần ứng động cơ được tính gần đúng như sau :

ku = 3√6

2π là hệ số điện áp tải.

Ud là điện áp tải của van.

U2 là điện áp nguồn xoay chiều của van.

- Điện áp ngược van cần chọn:

𝑈𝑛𝑣 = 𝐾dtU*𝑈𝑛𝑚𝑎𝑥 = 1,8 *460,7 = 829,3(𝑉) Trong đó: 𝐾dtU là hệ số dự trữ điện áp, chọn 𝐾dtU = 1,8

- Dòng làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng:

Ilv = Ihd = Khd*Iudm = Iu dm√3 = 70,34√3 = 40,61 (A) Trong đó: Khd = √13 là hệ số dòng điện hiệu dụng.

Ihd là dòng điện hiệu dụng của van

I là dòng điện qua tải

Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh tản nhiệt và đầy đủ diện tích tảnnhiệt, không có quạt đối lưu không khí, với điều kiện đó dòng định mức của van cầnchọn:

Idm = Ki*Ilv = 1,4* 40.61= 56.85 (A)

Trong đó: Ki là hệ số dự trữ dòng điện, chọn Ki = 1,4

 Từ các thông số Unv, Iđm ta chọn 3 Thysistor loại T60N1000VOF có các thông số :

- Điện áp ngược cực đại của van : Unv = 1000 (V)

- Dòng điện định mức của van : Iđm = 60 (𝐴)

- Đỉnh xung dòng điện : Ipik = 1400 (𝐴)

- Dòng điện của xung điều khiển : Iđk = 150 (𝑚𝐴)

- Điện áp của xung điều khiển : Uđk = 1,4 (V)

- Dòng điện rò : Ir = 25 (𝑚𝐴)

- Sụt áp lớn nhất của Thysistor ở trạng thái dẫn là: ∆U = 1,8 (V)

- Tốc độ biến thiên của điện áp : dU dt =1000 (V/us)

- Thời gian chuyển mạch : tcm = 180 (us)

- Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : Tmax = 125 (ºC)

3.4 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu

3.4.1 Tính công suất biểu kiến của máy biến áp

S = Ks*Pd = Ks*Ƞđm Pđm = 1,05*130000,84 = 16250 (VA)

Trong đó:

- S là công suất biểu kiến của biến áp

- Chọn KS = 1,05 là hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực

- Pđm: Công suất cực đại của tải

- ηđm: Hiệu suất máy biến áp

3.4.2 Điện áp pha sơ cấp của máy biến áp

Up = U1= 380 (V)

3.4.3 Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp

Phương trình cân bằng điện áp khi có tải:

Ud0*cosamin = Ud + 2∆Uv + 2∆Udn+ 2∆Uba

Trong đó:

- amin = 10º là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới.

- ∆Uv = 1,8 (V) là sụt áp trên Thyristor

- ∆Udn ≈ 0 là sự sụt áp trên dây nối

- ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux là sự sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp

K u= 3√6

2π là hệ số điện áp của sơ đồ

3.4.4 Dòng điện hiệu dụng sơ cấp của máy biến áp

kQ là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy kQ = 6

m là số trụ của máy biến áp, lấy m = 3

3.5.3 Chọn loại thép

∋330 các lá thép có độ dày 0,5mmChọn mật độ từ cảm trong trụ BT = 1 (T)

3.5.4 Chọn tỷ số

m = h/d = 2,3

h = 2,3*d = 2,3*9 = 20,7 (cm)

Ta chọn chiều cao trụ là h = 20 (cm)

3.6 Tính toán dây quấn

3.6.1 Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp

W1 = 4,44∗f∗Q U 1

fe ∗B T = 4,44∗50∗62,45∗10380 −4 ∗1 = 274,09 (vòng) Lấy W1 = 275 (vòng)

3.6.2 Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp

W2 = U 2 U 1*W1 = 205,6380 * 275 = 149 (vòng)

Lấy W2 = 150 (vòng)

3.6.3 Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô, ta chọn:

J2 = J1 = 2,75 (A/mm2)

3.6.4 Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp

S1 = J 1 I 1 = 2,7531 = 11,27 (mm2)

Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B

Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S1= 11,4 (mm2)

Kích thước dây dẫn có kể cách điện:

Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S2= 20,4 (mm2)

Kích thước dây dẫn có kể cách điện:

S2cd = a2*b2 = 2,83*7,4 = 24,27 (mm2)

3.6.7 Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp

J2 = S2 I 2 = 57,4320,4 = 2,8 (A/mm2)

3.7 Kết cấu dây dẫn sơ cấp

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm, bố trí theo chiều dọc trục

3.7.1 Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp

W11 = h−2 b¿h g

1 *kc = 20−2∗1,50.86 *0,95 = 20 (vòng)Trong đó :

kc = 0.95 là hệ số ép chặt

h là chiều cao trụ h = 20 cm

hg là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp

Chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông là 1,5 cm

3.7.2 Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp

3.7.8 Đường kính trong của cuộn dây sơ cấp