Đồ án môn Điện tử công suất: Thiết kế bộ ổn áp xoay chiều

Nội dung của đồ án trình bày tổng quan về bộ ổ áp xoay chiều; phân tích lựa chọn phương án thiết kế nguồn ổn áp xoay chiều một pha; thiết kế và thuyết minh sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp; tính chọn thiết bị.

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHI P VI T TRÌỆ Ệ       C NG HÒA XàH I CH  NGHĨA VI T NAMỘ Ộ Ủ Ệ

       Thi t k  b   n áp xoay chi u,  ế ế ộ ổ ề v i các s  li u sau: ớ ố ệ

 Đi n áp ra: 220(V); dòng t i max: 25(A); đi n áp vào: 50 ÷ 380(V); t n s : ệ ả ệ ầ ố50(Hz); cos : 0,85

3. Các nhi m v  c  th  c a ĐAMHệ ụ ụ ể ủ

3.1. N i dung c a b n thuy t minh đ  án ộ ủ ả ế ồ

Chương 1: T ng quan v  b    áp xoay chi uổ ề ộ ổ ề

Chương 2: Phân tích l a ch n phự ọ ương án thi t k  ngu n  n áp xoay chi u ế ế ồ ổ ề

M C L CỤ Ụ

 L I NÓI Đ UỜ Ầ

Ngày nay khi n n công nghi p phát tri n thì nhu c u s  d ng đi n ề ệ ể ầ ử ụ ệtrong đ i s ng và s n xu t chi m m t v  trí vô cùng quan tr ng. Ngu n ờ ố ả ấ ế ộ ị ọ ồnăng lượng đi n v i  u th  là ngu n năng lệ ớ ư ế ồ ượng d  s  d ng, không gây ô ễ ử ụnhi m môi trễ ường và con người có th  s n xu t để ả ấ ược. B i v y đi n năng ở ậ ệ

d n thay th  các năng lầ ế ượng khác nh   than, d u m , khí đ t…ư ầ ỏ ố

Hi n nay, nhu c u s  d ng đi n r t l n. M t v n đ  c n đệ ầ ử ụ ệ ấ ớ ộ ấ ề ầ ược gi i quy t ả ế

đ i v i ngố ớ ườ ậi v n hành đi n cũng nh  các h  s  d ng đi n là có m t ệ ư ộ ử ụ ệ ộngu n đi n ch t lồ ệ ấ ượng cao, th  hi n   các tính năng nh  là :S   n đ nh ể ệ ở ư ự ổ ị

đi n áp ,th i gian cung c p đi n,…  n đ nh đi n áp  nh hệ ờ ấ ệ ổ ị ệ ả ưởng r t nhi u ấ ề

t i các thông sô kĩ thu t ,các ch  tiêu kinh t  c a thi t b  đi n .ớ ậ ỉ ế ủ ế ị ệ

Em đã ch n đ  tài ” ọ ề Thi t k  b   n áp xoay chi u ế ế ộ ổ ề  ” làm đ  tài v i ề ớmong mu n đ  các b n sinh viên khoá sau  đố ể ạ ược th c hành n m ch c ki n ự ắ ắ ế

th c hoàn ch nh v  ngu n  n áp,  đ  t  đó  có th  thi t k  máy  n áp dân ứ ỉ ề ồ ổ ể ừ ể ế ế ổ

d ng hay máy  n áp trong công nghi p.ụ ổ ệ

       Trong th i gian h c t p t i ờ ọ ậ ạ Khoa Đi n­Trệ ường Đ i H c Công ạ ọ

Nghi p Vi t Trìệ ệ , chúng em đã được h c t p và tìm hi u nhi u ki n th c ọ ậ ể ề ế ứchuyên ngành. Đượ ực s  giúp đ  t n tình c a th y giáo ỡ ậ ủ ầ Vũ Doãn Vượ , ngchúng em đã hoàn thành đ  án môn h c m t cách nghiêm túc và đúng th i ồ ọ ộ ờ

h n. Tuy nhiên, vì lạ ượng ki n th c b n thân có h n, chúng em không tránh ế ứ ả ạ

kh i sai sót trong khi th c hi n,vì v y chúng em r t mong s  góp ý, ch  b o ỏ ư ệ ậ ấ ự ỉ ả

t n tình c a các th y cô đ  đ  án thi t k  này hoàn  thi n h n. ậ ủ ầ ể ồ ế ế ệ ơ

Phú Thọ, ngày      tháng      năm 2020

      Sinh viên th c hi nự ệ

       Hoàng Trung Hi uế

. 

n áp là m t thi t b  có th  t  đ ng duy trì đi n áp ra thay đ i trong 

ph m ạ

vi nh  khi đi n áp vào thay đ i trong m t ph m vi l n .Cùng v i s  phát tri nỏ ệ ổ ộ ạ ớ ớ ự ể  

c a khoa  h c kĩ thu t, các lo i  n áp cũng  ngày càng đủ ọ ậ ạ ổ ượ ả ế ừ ơc c i ti n t  đ n 

gi n đ n ph c t p và ch t lả ế ứ ạ ấ ượng ngày càng t t h n.ố ơ

Đ  đánh giá để ược ch t lấ ượng c a  n áp chúng ta có th  d a trên 4 tiêu chí ủ ổ ể ựsau:

+ D i thay đ i đi n áp đ u vào càng l n càng t t, đi u này ch ng t  ả ổ ệ ầ ớ ố ề ứ ỏ

kh  năng  n đ nh đi n áp đ u ra c a  n áp khi đ u vào thay đ i.ả ổ ị ệ ầ ủ ổ ầ ổ

+ Đ   n đ nh c a đi n áp ra hay sai s  c a đi n áp ra th c t  so v i ộ ổ ị ủ ệ ố ủ ệ ự ế ớ

m c đi n áp ra mong mu n.ứ ệ ố

+ Đ  tác đ ng nhanh c a  n áp khi đi n áp lộ ộ ủ ổ ệ ưới thay đ i đ t ng t ổ ộ ộ

nh m gi  cho đi n áp ra c a  n áp luôn  n đ nh.ằ ữ ệ ủ ổ ổ ị

+ Đ  méo d ng sóng c a đi n áp ra.ộ ạ ủ ệ

n đ nh đi n áp  nh h ng r t nhi u t i các thông s  kĩ thu t,các ch  tiêu 

kinh t  c a thi t b  đi n, c  th :ế ủ ế ị ệ ụ ể

Đ i v i đ ng c  không đ ng b  khi điên áp gi m xu ng 10% thì ố ớ ộ ơ ồ ộ ả ố

momen quay gi m 19%, h  s  trả ệ ố ượt tăng 27.5%, dòng roto tăng 14%, dòng Stato tăng 10%, n u gi m ti p 20% thì momen gi m 36%. Ngế ả ế ả ượ ạc l i khi 

đi n áp tăng lên 10% thì mô men quay tăng lên 21% , h  s  trệ ệ ố ượt gi m xu ngả ố  20%, dòng đi n Rôto gi m xu ng 18% , dòng đi n stato gi m xu ng còn ệ ả ố ệ ả ố10%

Đ i v i thi t b  chi u sáng, khi đi n áp gi m xu ng 10%thì quang ố ớ ế ị ế ệ ả ốthông 30%. đi n áp gi m xu ng 20% thì m t s  đèn hu nh quang không có ệ ả ố ộ ố ỳ

kh  năng phát sáng. Khi đi n áp tăng 10% thì quang thông c a đèn tăng lên ả ệ ủ35%, tu i th  c a đèn gi m đi ba l n.ổ ọ ủ ả ầ

Ngu n  n áp đ c bi t quan tr ng đ i v i các thi t b  đồ ổ ặ ệ ọ ố ớ ế ị ược đi u khi n t  ề ể ự

đ ng hoá cao, các dây chuy n s n xu t, các b  vi x  lý. Do đó đ  có m t ộ ề ả ấ ộ ử ể ộdòng đi n  n đ nh đáp  ng t t cho các nhu c u v  s n xu t và dân sinh là m tệ ổ ị ứ ố ầ ề ả ấ ộ  yêu c u vô cùng c p thi t. Cho đ n nay v i s  phát tri n c a khoa h c k  ầ ấ ế ế ớ ự ể ủ ọ ỹthu t cho phép thi t k  b  ngu n  n áp theo nhi u phậ ế ế ộ ồ ổ ề ương pháp nh :ư

I. Gi i th u chung:ớ ệ

Do lưới đi n dao đ ng nhi u  nh hệ ộ ề ả ưởng không t t đ n s  ho t đ ng ố ế ự ạ ộ

c a các thi t b  đi n nên ngủ ế ị ệ ười ta đã ch  t o thi t b  t  đ ng  n đ nh đi n áp ế ạ ế ị ự ộ ổ ị ệ(g i t t là  n áp) .Ph m vi nh  khi đi n áp vào thay đ i trong m t ph m vi ọ ắ ổ ạ ỏ ệ ổ ộ ạ

l n .Cùng v i s  phát tri n c a khoa h c kĩ thu t, các lo i  n áp cũng nga  ớ ớ ự ể ủ ọ ậ ạ ổ ỳcàng đượ ả ế ừ ơc c i ti n t  đ n gi n đ n ph c t p và ch t lả ế ứ ạ ấ ượng ngày càng t t ố

h n. Đ  đánh giá đơ ể ược ch t lấ ượng c a  n áp ngủ ổ ười ta đ a ra công th c sau:ư ứ

K = 

 K : h  s  đánh giá ch t lệ ố ấ ượng  n ápổ

 ΔUv,Uv : đ  bi n thiên đi n áp vào , đi n áp vào ộ ế ệ ệ

 ΔUr,Ur : đ  bi n thiên đi n áp ra , đi n áp ra ộ ế ệ ệ

Nh  v y qua công th c trên chúng ta đã th y r ng mu n nâng cao ch t ư ậ ứ ấ ằ ố ấ

lượng c a  n áp thì ph i gi m đủ ổ ả ả ược đ  bi n thiên c a đi n áp ra.ộ ế ủ ệ

II. Phân lo i và nguyên lý ho t đ ng c a các lo i  n áp thông d ngạ ạ ộ ủ ạ ổ ụ

n áp lo i này g m hai cu n dây W

thép:

­Cu n dây Wộ 1 là cu n tuy n tính (có khe h  không khí trong m ch t )ộ ế ở ạ ừ

­Cu n dây Wộ 2 là cu n bão hoà ộ

­Đi n áp vào Uệ v đ t lên c  hai cu n Wặ ả ộ 1 và W2 còn đi n áp ra l y trên ệ ấ

cu n bão hoà Wộ 2

c) Nguyên lý làm vi cệ

V i c u t o nh  trên chúng ta th y r ng:ớ ấ ạ ư ấ ằ

Uv= U1 + U2

Và n u b  qua t n hao trên hai cu n kháng thì ta có:ế ỏ ổ ộ

       UV= U1 + UR

Đ c tính V – A  c a các ph n t  đặ ủ ầ ử ược th  hi n   hình 1.2 dể ệ ở ưới đây:

Hình 1.2

T  đừ ường đ c tính trên chúng ta nh n th y r ng v i m t s  thay đ i ặ ậ ấ ằ ớ ộ ự ổ

l n đi n áp vào thì đ u ra c a  n áp thay đ i ít h n .Tuy v y s  dao đ ng c aớ ệ ầ ủ ổ ổ ơ ậ ự ộ ủ  

đi n áp ra v n còn tệ ẫ ương đ i l n vì đ c tính V­A c a cu n kháng bão hoà ố ớ ặ ủ ộkhông th  n m song song v i tr c hoành để ằ ớ ụ ược

d)  u nhƯ ược đi m c a  n áp s t t  không tể ủ ổ ắ ừ ụ

M c đích đ  gi m nh  dòng ch y trong cu n Wụ ể ả ỏ ạ ộ 1.Vi c m c thêm t  ệ ắ ụ

đi n trong m ch t o ra hi n tệ ạ ạ ệ ương c ng hộ ưởng vì th   n áp s t t  có t  còn ế ổ ắ ừ ụ

g i là b  c ng họ ộ ổ ưởng

   b) Nguyên lý ho t đ ngạ ộ

T  C đụ ược tính toán sao cho khi đi n áp vào Uệ V = Uđm thì IC = 1, lúc này 

m ch đi n   tr ng thái c ng hạ ệ ở ạ ộ ưởng dòng đi n.       ệ

Đ c tính V – Aặ

      Hình 1.4

Khi vào đường đ c tính trên chúng ta th y r ng: ặ ấ ằ

­Khi UR< UCH : m ch có tính đi n dungạ ệ

­Khi UR<UCH: m ch có tính đi n c mạ ệ ả

Vì v y ph i ch n mi n làm vi c c a  n áp sau đi m c ng hậ ả ọ ề ệ ủ ổ ể ộ ưởng t c là:ứ

­Đi n áp ra b  méo d ngệ ị ạ

­D i đi n áp đ u vào h pả ệ ầ ẹ

­Xu t hi n nh ng sóng hài b cấ ệ ữ ậ

3.  n áp ki u khu ch đ i tỔ ể ế ạ ừ

a) C u t oấ ạ

G m m t khuy ch đ i t  và m t bi n áp t  ng u.Hình v  sau mô t  ồ ộ ế ạ ừ ộ ế ự ẫ ẽ ả

c u t o c a  n áp ki u khuy ch đ i t  ấ ạ ủ ổ ể ế ạ ừ

Hình 1.5 C u t o  n áp khu ch đ i t ấ ạ ổ ế ạ ừ

+ Khuy ch đ i t  là m t khí c  đi n g m nhi u cu n dây cu n quanh ế ạ ừ ộ ụ ệ ồ ề ộ ố

m tlõi thép, trong đó có cu n làm vi c và cu n đi u khi n. Cu n đi u khi n ộ ộ ệ ộ ề ể ộ ề ể

đượ ấc c p đi n m t chi u thệ ộ ề ường có hai cu n m c ngộ ắ ượ ực c c tính nhau đ  ể

kh  s   nh hử ự ả ưởng c a m ch xoay chi u   cu n làm vi c vào m ch m t ủ ạ ề ở ộ ệ ạ ộchi u   cu n đi u khi n.ề ở ộ ề ể

+Đi u ch nh đi n áp hay dòng đi n c a cu n làm vi c nh  đi u khi n ề ỉ ệ ệ ủ ộ ệ ờ ề ểdòng đi n trong cu n đi u khi n.ệ ộ ề ể

+  Đi n áp vào đệ ược đ t vào đ u vào c a bi n áp t  ng u.ặ ầ ủ ế ự ẫ

+  Đi n áp ra l y   đ u ra c a bi n áp t  ng u.ệ ấ ở ầ ủ ế ự ẫ

b) Nguyên lý ho t đ ngạ ộ

UV  = UKĐT + UTN

UR  = K.UTN  = K( UV – U KĐT )

Nh  v y mu n cho Uư ậ ố R  không đ i thì  Iổ ĐK  ph i đả ược đi u ch nh sao cho tho  ề ỉ ảmãn:

­ Khi UV tăng thì đi u ch nh Iề ỉ ĐK tăng đ  Uể KĐT tăng

­ Khi UV gi m thì đi u ch nh Iả ề ỉ ĐK gi m đ  Uả ể KĐT gi mả

Vì v y v n đ  c  b n đ t ra là làm sao t o đậ ấ ề ơ ả ặ ạ ược quá trình t  đ ng thay đ i ự ộ ổ

IĐK theo quy lu t Uậ V thay đ i đ  Uổ ể R không đ i. Đi u này đổ ề ược gi i quy t nh  ả ế ờ

h  th ng đi u khi n g m các c  c u phát, đo, so sánh b ng các ph n t  đi n ệ ố ề ể ồ ơ ấ ằ ầ ử ệ

t  ho c đi n t ừ ặ ệ ử

   c) Nguyên lý ho t đ ng c a  n áp khuy ch đ i tạ ộ ủ ổ ế ạ ừ

Hình1.6 S  đ  nguyên lý làm vi c c a  n áp khu ch đ i t ơ ồ ệ ủ ổ ế ạ ừ

      W1, W2, W3: 3 cu n dây đi u ch nh đó chính là c  c u phát.ộ ề ỉ ơ ấ

Chúng ta ph i ch nh đ nh Rả ỉ ị 1 sao cho khi UV = Uđm và IT = Iđm thì đi n áp ệ

ra Ur = Uđm,t c là :ứ

UV  = Uđm

UT = Iđm

UR= Uđm

+ Cu n Uộ đk2  và Wđk3 được m c n i ti p v i hai cu n kháng bão hoà Lắ ố ế ớ ộ 2 

và cu n tuy n tính Lộ ế 3 qua b  ch nh l u.ộ ỉ ư

+ Cu n Wộ đk2  và Wđk3 đ u ngấ ượ ưc c c tính nhau nên s c t  đ ng c a ứ ừ ộ ủchúng b ng hi u hai s c t  đ ngằ ệ ứ ừ ộ

+ Bi n tr  Rế ở 2 đ  ch nh đ nh dòng Iể ỉ ị đk2

+ Bi n tr  Rế ở 3 đ  ch nh đ nh dòng Iể ỉ ị đk3

+ Vi c đi u ch nh dòng đi u khi n Iệ ề ỉ ề ể đk2 và Iđk3 th c hi n sao cho khiự ệ

      UR = URđm thì IW=0

Hình v  1.7 ẽ  th  hi n đ c tính c a  n áp ki u khuy ch đ i t :ể ệ ặ ủ ổ ể ế ạ ừ

  Hình 1.7

d)  u nhƯ ược đi m c a  n áp khuy ch đ i tể ủ ổ ế ạ ừ

 Ưu đi m ể

­ Kh  năng ch u quá t i l nả ị ả ớ

­ Hi u su t caoệ ấ

­ Thi t b  c ng k nh ph c t pế ị ồ ề ứ ạ

­ Đi n áp ra b  méo d ngệ ị ạ

4.  n áp làm vi c theo nguyên t c bi n ápỔ ệ ắ ế

Trong máy bi n áp, đi n áp t  l  v i s  vòng dây theo bi u th c:ế ệ ỷ ệ ớ ố ể ứ

BL ­ máy bi n áp  n áp: là máy bi n áp t  ng u có con trế ổ ế ự ẫ ượt ch i thanổ

ĐSV: Đ ng c  secvô (đ ng c  1 chi u kích t  nam châm vĩnh c u) truy n ộ ơ ộ ơ ề ừ ử ề

đ ng cho con trộ ượ ủt c a BL

M ch đi u khi n: L y tín hi u t  đ u ra c a  n áp Uạ ề ể ấ ệ ừ ầ ủ ổ ra ,so sánh v i đi n áp ớ ệ

c n gi   n đ nh Uầ ữ ổ ị ôđ

kéo ch i than làm thay đ i s  vòng dây đ  tổ ổ ố ể ương  ng v i đi n áp đ u vào saoứ ớ ệ ầ  cho đi n áp đ u ra s  là đ nh m c thì d ng l i.ệ ầ ẽ ị ứ ừ ạ

M ch đi u khi n đạ ề ể ượ ấc c p tín hi u thông qua bi n áp tín hi u.   đây chúng ệ ế ệ Ở

ta có 2 phương pháp c p đi n áp cho bi n áp tín hi u:ấ ệ ế ệ

1) C p th ng đi n áp lấ ẳ ệ ưới vào s  c p c a bi n áp tín hi u. Khi đi n áp ơ ấ ủ ế ệ ệ  

lưới thay đ i bi n áp tín hi u s  c p tín hi u cho m ch đi u khi n đ  ổ ế ệ ẽ ấ ệ ạ ề ể ể

đi u khi n đ ng c  secvô kéo ch i than t i v  trí vòng dây phù h p v i ề ể ộ ơ ổ ớ ị ợ ớ

đi n áp lệ ưới

2) Có th  n i s  c p c a bi n áp tín hi u v i đi n áp ra c a  n áp. Khi ể ố ơ ấ ủ ế ệ ớ ệ ủ ổ

đi n áp lệ ưới thay đ i kéo theo đi n áp ra cũng thay đ i, bi n áp tín hi uổ ệ ổ ế ệ  

s  c p tín hi u cho m ch đi u khi n đ  đi u khi n cho đ ng c  secvô ẽ ấ ệ ạ ề ể ể ề ể ộ ơkéo ch i than t i v  trí vòng dây tổ ớ ị ương  ng v i đi n áp vào c a  n ápứ ớ ệ ủ ổ  c)  u nhƯ ược đi m c a lo i  n áp làm vi c theo nguyên t c bi n áp:ể ủ ạ ổ ệ ắ ế

­M ch đi u khi n ph c t pạ ề ể ứ ạ

­Đ  tác đ ng ch mộ ộ ậ

­B  gi i h n công su t l n do ti p xúc ch i thanị ớ ạ ấ ớ ế ổ

­Khi thay đ i đ u vào đ t ng t thi đ u ra cũng có sai s  l n do sổ ầ ộ ộ ầ ố ớ ử 

d ng h  c  khí) sau đó m i có sai s  nh ụ ệ ơ ớ ố ỏ

5.  n áp ki u bù:Ổ ể

n áp lo i này làm vi c theo nguyên t c bù đi n áp thi u và c t đi đi n

áp th a. B ng cách s  d ng 1 bi n áp bù chúng ta có th  c ng vào m t giá tr  ừ ằ ử ụ ế ể ộ ộ ị

đi n áp cùng pha v i đi n áp vào khi đi n áp vào nh  h n giá tr  đi n áp ra ệ ớ ệ ệ ỏ ơ ị ệmong mu n. Cũng nh  v y ta có th  tr  đi m t giá tr  đi n áp ngố ư ậ ể ừ ộ ị ệ ược pha v i ớ

đi n áp vào khi đi n áp vào l n h n giá tr  đi n áp ra mong mu n.  ệ ệ ớ ơ ị ệ ố

a) C u t o:ấ ạ        

+ G m m t bi n áp ki u c m  ng, đ u ra đồ ộ ế ể ả ứ ầ ược n i ti p v i cu n th  c p ố ế ớ ộ ứ ấ

c a bi n áp, s  c p c a bi n áp đủ ế ơ ấ ủ ế ược n i v i đi n áp đi u khi n.ố ớ ệ ề ể

+ Có nhi u cách đ  đi u khi n cu n s  c p c a bi n áp bù nh  dùng bi n ề ể ề ể ộ ơ ấ ủ ế ư ế

áp vi sai, hai m t đặ ược mài đi đ  l y đi n áp qua hai ch i quay ngể ấ ệ ổ ược chi u ềnhau c p cho s  c p bi n áp bù. Ho c cách khác là dùng các ph n t  không ấ ơ ấ ế ặ ầ ử

ti p đi m đ  đóng, c t bi n áp bù tu  theo đi n áp lế ể ể ắ ế ỳ ệ ưới là cao hay th p.ấ

b) Nguyên lý ho t đ ng c a  n áp dùng bi n áp bù có bi n áp vi sai đ  ạ ộ ủ ổ ế ế ể

đi u khi n s  c p bi n áp bùề ể ơ ấ ế :

   Hình 1.10

 ­ Nguyên lý ho t đ ng c a lo i  n áp này là bù công su t thi u. Khi đi n áp ạ ộ ủ ạ ổ ấ ế ệ

đ u vào mà thay đ ibao nhiêu so v i đi n áp đ nh m c thì bi n áp bù ch  ầ ổ ớ ệ ị ứ ế ỉ

c nbù dầ ương hay bù âm m t lộ ượng b ynhiêu đ  đi n áp ra là đ nh m c.ấ ể ệ ị ứ

­ T  s  đ  trên chúng ta có: Uừ ơ ồ R = Ul ướ i + Ubù.

­  Đ  đi u khi n đi n áp đ t vào s  c p c a bi n áp bù, m ch đi u khi n ể ề ể ệ ặ ơ ấ ủ ế ạ ề ể

đượ ấcl y tín hi u t  đ u ra cua  n áp s  phát tín hi u đ  đi u khi n 2 secvô ệ ừ ầ ổ ẽ ệ ể ề ểmot quay ngơ ược chi u nhau m t lề ộ ượng đ  sao cho bên th  c p bi n áp bù ể ứ ấ ếcóđượ ược l ng đi n áp c n thi t đ  đ u ra c a  n áp là đ nh m c.ệ ầ ế ể ầ ủ ổ ị ứ

c)  u, nhƯ ược đi m c a  n áp ki u bù:ể ủ ổ ể

 Ưu đi m:ể

 ­ G n nh ọ ẹ

 ­ D i làm vi c r ng, đi u ch nh tr n.ả ệ ộ ề ỉ ơ

 ­ Không b  méo d ng đi n áp.ị ạ ệ

Ch t lấ ượng ngu n đi n năng đồ ệ ược đánh giá qua nhi u y u t  trong đó ề ế ố

y u t  đế ố ược xem là quan tr ng đ i v i ngọ ố ớ ườ ử ụi s  d ng là s   n đ nh đi n áp. ự ổ ị ệ

Thường trong th c t  ph  t i không ph i lúc nào cũng đóng đi n và s  phân ự ế ụ ả ả ệ ự

b  ph  t i là không đôí x ng gi a các pha gây n n s  m t tính đ i x ng cho ố ụ ả ứ ữ ệ ự ấ ố ứ

bô ngu n c  v  góc và giá tr  k t qu  là đi n áp c p cho thi t b  không đồ ả ề ị ế ả ệ ấ ế ị ược 

n đ nh. S  m t đ i x ng đi n áp gây ra s  thi t h i v  kinh t  đôi khi gây 

ra s  c  nghi m tr ng cho ngự ố ệ ọ ười dùng đi n.Có r t nhi u cách đ  t o ra môt ệ ấ ề ể ạ

b   n áp.Tuy nhiên   m i b   n áp có nh ng  u và khuy t đi m riêng.Vi c ộ ổ ở ỗ ộ ổ ữ ư ế ể ệphân tích đ  đ a ra m t k t c u phù h p c  v  kinh t  và k  thu t là công ể ư ộ ế ấ ợ ả ề ế ỹ ậ

vi c h t s c quan tr ng trệ ế ứ ọ ước khi thi t k ế ế

I. Các d ng  n ápạ ổ

1. Ki u  n đ nh đi n áp ki u máy bi n áp k t h p đi u khi n t  đ ngể ổ ị ệ ể ế ế ợ ề ể ự ộ

      Hình 2.1 C u t o máy bi n áp ấ ạ ế

Trong máy bi n áp đi n áp t  l  v i s  vòng dây theo bi u th c: ế ệ ỉ ệ ớ ố ể ứ

Đi n áp đ u ra có th  thay đ i b ng cách thay đ i s  vòng dây qu n, vi c ệ ầ ể ổ ằ ổ ố ấ ệthay đ i đó th c hi n b ng vi c thay đ i đi m đ t c a đi n áp vào ho c ổ ự ệ ằ ệ ổ ể ặ ủ ệ ặ

đi n áp ra. Thệ ường thì vi c đ i này đệ ổ ược th c hi n trên phía cao áp dòng ự ệ

đi n làm vi c bé h n, s vòng l n h n. Đ i v i máy  n áp có công su t nh  ệ ệ ơ ố ớ ơ ố ớ ổ ấ ỏthì ta có th  dùng ti p đi m ch i than trể ế ể ổ ượt trên các vòng dây, còn v i máy cóớ  công su t l n thì vi c đi u ch nh đấ ớ ệ ề ỉ ược th c hi n b ng đ i n i ti p đi m ự ệ ằ ổ ố ế ể.Vi c đ i n i này có th  đệ ổ ố ể ược th c hi n t  đông nh  m t m ch ch c năng ự ệ ự ờ ộ ạ ứ

đi u khi n t  đông truy n đ ng đi n.Tín hi u đi n áp ra s  quy t đ nh chi uề ể ự ề ộ ệ ệ ệ ẽ ế ị ề  chuy n đ ng c a ch i than cũng nh  hể ộ ủ ổ ư ướng đóng và m  c a ti p đi m đ i ở ủ ế ể ố

v i máy có công su t l n.  u đi m c a hình th c  n áp này là đi n áp ra là ớ ấ ớ Ư ể ủ ứ ổ ệhình dáng đi n áp ra gi ng đi n áp vào, giá thành r , không c ng k nh, dệ ố ệ ẻ ồ ề ễ 

khi n và để ược n i v i m t đi n Uố ớ ộ ệ CC.

Đi u khi n cu n kháng thông qua m ch đi u khi n m t chi u Uề ể ộ ạ ề ể ộ ề ĐK

UĐK thay đ i d n đ n dòng đi n đi u khi n thay đ i.Dòng đi n đi u khi n ổ ẫ ế ệ ề ể ổ ệ ề ể

m t chi u t  hoá lõi thép c a cu n kháng s  làm đi n kháng c a cu n kháng ộ ề ừ ủ ộ ẽ ệ ủ ộthay đ i. Khi đó đi n áp r i trên t i s  là:ổ ệ ơ ả ẽ

Nh  v y thay đ i Uư ậ ổ đk s  thay đ i đi n áp r i trên t i Zẽ ổ ệ ơ ả t. Theo phương pháp này k t c u m ch tế ấ ạ ương đ i c ng k nh, quán tính đi u khi n l n có  u ố ổ ề ề ể ớ ư

đi m là b n.Trên c  s  các ph n t  c  b n đó xây d ng nên máy  n đ nh ể ề ơ ở ầ ử ơ ả ự ổ ị

đi n áp ki u t  ng u dùng ph n t  cu n kháng bão hoà có đi u khi n. ệ ể ự ẫ ầ ử ộ ề ể

Nguy n lý c u t o ho t đ ng gi ng nh  máy bi n áp t  ng u nên  u đi m ệ ấ ạ ạ ộ ố ư ế ự ẫ ư ể

c a phủ ương pháp này là kích thước m ch t  đạ ừ ược thu nh  r t nhi u do vây ỏ ấ ề

ti t ki m đế ệ ược vât li u và t n hao tr n m ch t  h n n a vi c đi u khi n ệ ổ ệ ạ ừ ơ ữ ệ ề ể

được th c hi n nh  modul đi u khi n, modul này đự ệ ờ ề ể ược xây d ng t  ự ừ nh ng ữ

ph n t  bán d n n n t c đ  s  lý r t nhanh. Theo cách này thì nó kh c ầ ử ẫ ệ ố ộ ử ấ ắ

ph c đụ ược nh ng nhữ ược đi m mà khuy ch đ i t  g p ph i.Nó kh c ph c ể ế ạ ừ ặ ả ắ ụ

được tính c ng k nh c a thi t b  trong khi các  u đi m khác nh  đ  b n, ổ ề ủ ế ị ư ể ư ộ ề

kh  năng ch u quá t i v n đả ị ả ẫ ược duy trì

3.  n đ nh đi n áp b ng s t t  có t :Ổ ị ệ ằ ắ ừ ụ

Hình 2.3 C u t o  n áp s t t  có t ấ ạ ổ ắ ừ ụ

C u t o và ho t đ ng r t đ n gi n g m hai cu n kháng qu n trên ấ ạ ạ ộ ấ ơ ả ổ ộ ấcùng m t lõi thép k  thuât đi n. M t cu n tuy n tính Lộ ỹ ệ ộ ộ ế 1 và m t cu n phi ộ ộtuy n tính Lế 2 làm vi c   ch  đ  bão hoà.Đi n áp vào và đi n áp ra nh  ệ ở ế ộ ệ ệ ưhình v ẽ

Đ c đi m c a b   n áp này:ặ ể ủ ộ ổ

­Dòng không t i nh , ph m vi  n đ  r ng, b nả ỏ ạ ổ ộ ộ ề

­D ng sóng đi n áp ra méo.ạ ệ

­Công su t b  h n ch  (<1 KVA ).ấ ị ạ ế

4.  n đ nh đi n áp b ng đi n t  công su t:Ổ ị ệ ằ ệ ử ấ

Hình 2.4 C u t o  n áp b ng đi n t  công su t ấ ạ ổ ằ ệ ử ấ

Dùng van bán d n thay đ i góc m  đ  gi i h n đi n áp ra.Vi c thay đ iẫ ổ ở ể ớ ạ ệ ệ ổ  

th i đi m phát xung   s  thay đ i đi n áp ra. Ngoài  u đi m là Uờ ể α ẽ ổ ệ ư ể V đi n áp ệ

ra là m n, có kh  năng đi u ch nh dị ả ề ỉ ướ ải t i,quán tính đi u ch nh bé.   ề ỉ Ở

phương pháp này g p ph i m t s  nhặ ả ộ ố ược đi m là:ể

1. Đi n áp ra s  là không sin. Đi n áp ra s  luôn nh  h n đi n áp vào ệ ẽ ệ ẽ ỏ ơ ệnghĩa là ch  có th  gi m đi n áp n n c n có m t ngu n đi n áp ỉ ể ả ệ ệ ầ ộ ổ ệxoay chi u l n.ề ớ

2. Van bán d n có công su t l n r t đ t và hi m, do đó thi t k  m t ẫ ấ ớ ấ ắ ế ế ế ộngu n có công su t l n là r t khó.ổ ấ ớ ấ

3. Kh  năng ch u quá t i kém do khi quá t i s  sinh ra nhi t l n s  làmả ị ả ả ẽ ệ ớ ẽ  thay đ i đ c tính đi u ch nh và h n n a linh ki n bán d n r t nh y ổ ặ ề ỉ ơ ữ ệ ẫ ấ ạ

v i nhi t n n đ i v i vi c thi t k  to  nhi t cho b  ngu n  n áp ớ ệ ệ ố ớ ệ ế ế ả ệ ộ ổ ổcông su t l n là r t khó khăn.ấ ớ ấ

II. L a ch n phự ọ ương án

Qua s  phân tích   trên thì   m i hình th c  n áp có nh ng  u và ự ở ở ỗ ứ ổ ữ ư

nhược đi m khác nhau. Tuy nhiên v i nh ng  u đi m n i b t c a vi cể ớ ữ ư ể ổ ậ ủ ệ  thi t k  b   n áp xoay chi u theo nguyên t c bi n áp k t h p đi u khi n ế ế ộ ổ ề ắ ế ế ợ ề ể

t  đ ngự ộ  em xin ch nọ  thi t k  theo ph ng án này.ế ế ươ

I.Gi i thi u chung ớ ệ

M ch đi u khi n trong các h  th ng t  đ ng đóng 1 vai trò quan tr ng ạ ề ể ệ ố ự ộ ọkhông th  thi u dể ế ược. M ch đi u khi n th c hi n ch c năng đi u ch nh m t ạ ề ể ự ệ ứ ề ỉ ộhay nhi u thông s  nào đó c a thi t b  nh  dòng đi n, đi n ap theo yêu c u ề ố ủ ế ị ư ệ ệ ầ

đi u ch nh cho trề ỉ ước ho c gi  1 thông s  nào đó  n đ nh theo 1 giá tr  yêu c uặ ữ ố ổ ị ị ầ  

đ t ra. Tuy r ng kích thặ ằ ước, kh i lố ượng c a m ch đi u khi n là nh  nh ng ủ ạ ề ể ỏ ưhàm lượng ch t xám và giá tr   kinh t   ch a trong nó chi m r t cao, cho lên ấ ị ế ứ ế ấ

nó gi  vai trò h t s c quan tr ng t i vi c đánh giá tiêu chu n kĩ thu t và giá ữ ế ứ ọ ớ ệ ẩ ậ

tr  kinh t  c a thi t b  Đ  đ m b o yêu c u kĩ thu t đ t ra, m ch đi u khi n ị ế ủ ế ị ể ả ả ầ ậ ặ ạ ề ể

được thi t k  sao cho ho t đ ng tin c y nh n bi t và x  lí tín hi u 1 cách ế ế ạ ộ ậ ậ ế ử ệchính xác đ m b o hoàn toàn t  đ ng đ  ngả ả ự ộ ể ườ ử ụi s  d ng v n hành, thao tác ậ

d  dàng. Cùng v i m ch đi u khi n nh  b  não c a con ngễ ớ ạ ề ể ư ộ ủ ười thì m ch l c ạ ự

là các ph n t  ch p hành chính là tay chân đ  th c hi n m nh l nh do b  não ầ ử ấ ể ự ệ ệ ệ ộ

­  Máy biến áp  n áp ( máy biổ ến áp đ ng l c ) : là máy biộ ự ến áp t  ng u có ự ẫcon trượt ch i thanổ

­ Ch c năng : Biứ ến áp  n áp t o ra đi n áp  n đ nh 220V khi đi n áp vào ổ ạ ệ ổ ị ệthay đ i t  50V đổ ừ ến 380V 

­  Đ ng c  secvô ĐSV : ( đ ng c  1 chiộ ơ ộ ơ ều kích t  nam châm vĩnh ừ

c u).Truyử ền đ ng cho con trộ ượ ủt c a máy biến áp  n áp.ổ

­  Máy biến áp t  ng u có ch c năng gi  làm Ulự ẫ ứ ả ưới thay đ i và kh o sát d iổ ả ả  

đi n áp có Ulệ ưới thay đ i ( khi ch nh đ nh )c a b   n áp .ổ ỉ ị ủ ộ ổ

­ Máy biến áp tín hi u có ch c năng : l y tín hi u đi n áp t  Uraệ ứ ấ ệ ệ ừ

c a máy  n áp t i m ch điủ ổ ớ ạ ều khi n .ể

D i làm vi c c a m ch:ả ệ ủ ạ

D i làm vi c c a  n áp r ng hay h p cũng quyả ệ ủ ổ ộ ẹ ết đ nh đị ến ch t lấ ượng 

c a  n áp, m t khác cũng đ  phù h p v i điủ ổ ặ ể ợ ớ ều ki n th c tệ ự ế   Vi t Nam nên ở ệquyết đ nh ch n d i làm vi c c a  n áp là t  50V đị ọ ả ệ ủ ổ ừ ến 380V

­ Khi lưới đi n áp dao đông trong ph m vi ệ ạ 50V< 380V < 217V thì : Đ ng c  ộ ơsecvô t  đ ng thay đ i kéo con trự ộ ổ ượt ch i than gi m s  vòng dây s  c p ổ ả ố ơ ấ

tương  ng v i đi n áp vào đ  gi  cho Uứ ớ ệ ể ữ ra  n đ nh xung quanh giá tr  220Vổ ị ị

­  Khi lưới đi n áp dao đ ng trong ph m vi 223V ­> 380V thì:ệ ộ ạ

Đ ng c  secvô t  đ ng kéo con trộ ơ ự ộ ượt ch i than tăng s  vòng dây s  c p ổ ố ơ ấ

tương  ng v i đi n áp vào, gi  cho đi n áp ra  n đ nh xungquanh giá tr  220Vứ ớ ệ ữ ệ ổ ị ị

Qua đó chúng ta th y r ng đi n áp ra qua  n áp s  đấ ằ ệ ổ ẽ ượ ổc  n đ nh ị ở

đi n áp đ nh m c là 220V khi đi n áp lệ ị ứ ệ ưới dao đ ng t  50V độ ừ ến 380V

2. S  đ  nguyên lý m ch đi u khi n  n ápơ ồ ạ ề ể ổ

Hình 3.1.b S  đ  nguyên lý m ch đi u khi n  n áp ơ ồ ạ ề ể ổ

Ch c năng c a các linh ki n đi n t  trong m ch:ứ ủ ệ ệ ử ạ

­ T  Cụ 1: L c tín hi u đi u khi n ọ ệ ề ể

­ T  Cụ 2: M c // Rắ 4 , KĐT1  t o thành khâu quán tính ạ

­ Đi n tr  Rệ ở 1, R2:  Đi n tr  h n ch  dòng và phân áp tín hi uđi u khi nệ ở ạ ế ệ ề ể

­ R5, VR1: Khâu so sánh t o ra đi n áp ạ ệ

­ R3, R4, KĐT1: KHâu khuy ch đ i bão hoà có đ o ế ạ ả

­ R6, R8: Vì   đây ta n i t ng nên Rở ố ầ 6, R8có ch c năng b o v  cho KĐTứ ả ệ 1

­ khi KĐT2 ho c KĐTặ 3 có b  ch t thì không  nh hị ế ả ưởng đ n KĐTế 1

­ R7, VR2, KĐT2: Khâu so sánh t o ngạ ưỡng trên

­ R9, VR3: Khâu so sánh t o ngạ ưỡng dưới

M ch đi u khi n đạ ề ể ượ ấc c p tín hi u thông qua bi n áp tín hi u.   đây ệ ế ệ Ởchúng ta có 2 phương pháp c p đi n áp cho bi n áp tín hi u:ấ ệ ế ệ

­ C p th ng đi n áp lấ ẳ ệ ưới vào s  c p c a bi n áp tín hi u. Khi đi n áp ơ ấ ủ ế ệ ệ

lướithay đ i bi n áp tín hi u s  c p tín hi u cho m ch đi u khi n đ  đi u ổ ế ệ ẽ ấ ệ ạ ề ể ể ềkhi n đ ng c  secvô kéo ch i than t i v  trí vòng dây phù h p v i đi n áp ể ộ ơ ổ ớ ị ợ ớ ệ

lưới

­ Có th  n i s  c p c a bi n áp tín hi u v i đi n áp ra c a  n áp. Khi ể ố ơ ấ ủ ế ệ ớ ệ ủ ổ

đi n áp lệ ưới thay đ i kéo theo đi n áp ra cũng thay đ i, bi n áp tín hi u ổ ệ ổ ế ệ

s c p tín hi u cho m ch đi u khi n đ  đi u khi n cho đ ng c  secvô kéo ẽ ấ ệ ạ ề ể ể ề ể ộ ơ

ch ithan t i v  trí vòng dây tổ ớ ị ương  ng v i đi n áp vào c a  n áp.ứ ớ ệ ủ ổ

b) C  thụ ể

Khi đi n áp lệ ướ ở ứi   m c 217V ­ 223V tín hi u l y v  t  bi n áp tín hi uệ ấ ề ừ ế ệ  

đ a t i c ng đ o c a  KĐT1, b ng tín hi u đ t   c ng không đ o c a KĐTư ớ ổ ả ủ ằ ệ ặ ở ổ ả ủ 1. 

V y đi m A = 0. Khi đi m A = 0 thì Uậ ể ể R7 nh  h n Uỏ ơ R6, t c là tín hi u đ a vào ứ ệ ư

c ng không đ o nh  h n tín hi u đ a vào c ng đ o KĐTổ ả ỏ ơ ệ ư ổ ả 2 nên đi n áp ra   ệ ở

đi m B âm , đi m B âm Trể ể 1 – Tr2 khóa, đ ng th i  Uồ ờ R8 nh  ỏh n Uơ R9, tín hi u đ aệ ư  vào c ng  đ o nh  h n tín hi u đ a vào c ng không  đ o c a KĐTổ ả ỏ ơ ệ ư ổ ả ủ 3, v y t i ậ ạ

đi m C dể ương đ t vào c c B c a Trặ ự ủ 3 – Tr4, Tr3 – Tr4 khóa, đ ng c  không ộ ơ

đượ ấc c p đi n do đó đ ng c  Servo s  không quay.ệ ộ ơ ẽ

Khi đi n áp đ u vào 50V< 380V < 217V tín hi u đi n áp l y v  đ a ệ ầ ệ ệ ấ ề ưvào c ng không đ o c a KĐTổ ả ủ 1 nh  h n tín hi u đ t   c ng vào c a KĐTỏ ơ ệ ặ ở ổ ủ 1 

nh  VRờ 1, vì v y t i đi m A s  dậ ạ ể ẽ ương d n, khi đi m A dầ ể ương thì UR6> UR7 

t c là tín hi u đ a vào c ng đ o c a KĐTứ ệ ư ổ ả ủ 2 nh  VRờ 2 l n h n tín hi u đ a vào ớ ơ ệ ư

c ng không đ o c a KĐTổ ả ủ 2 nh  VRờ 2. 

Vì v y tín hi u ra   đi m B âm, khi B âm thì Trậ ệ ở ể 1 khóa, Tr2 khóa, đ ng ồ

th i Uờ R8 dương h n Uơ R9 t c là tín hi u đ a vào c ng đ o c a KĐTứ ệ ư ổ ả ủ 3 nh  VRờ 3, 

do đó tín hi u ra   đi m C âm. Lúc này có dòng Ic qua Trệ ở ể 3, có dòng IB khoa ́

Tr4, vì v y có dòng ch y t  GND qua đ ng c  Servo quay theo chi u rút ng n ậ ạ ừ ộ ơ ề ắ

s  vòng dây s  c p c a bi n áp l c BL đ  gi  cho đi n áp ra  n đ nh. Khi ố ơ ấ ủ ế ự ể ữ ệ ổ ịUra c a bi n áp l c b ng Vủ ế ự ằ ôđ thì đi m A = 0, đi m B < 0, đi m C > 0, đ ng ể ể ể ộ

c  Servo ng ng quay.ơ ừ

Khi đi n áp đ u vào 223V­ 380V, tín hi u đi n áp l y v  t  bi n áp tín ệ ầ ệ ệ ấ ề ừ ế

hi u sau c u ch nh l u đ a v  c ng không đ o c a KĐTệ ầ ỉ ư ư ề ổ ả ủ 1 l n h n tín hi u ớ ơ ệ

đ t   c ng không đ o c a KĐTặ ở ổ ả ủ 1 nh  VRờ 1, đi m A s  âm d n. Khi A âm,  Uể ẽ ầ R6 

nh  h n Uỏ ơ R7, t c là tín hi u đ a vào đ o nh  h n tín hi u đ t đ a vào c ng ứ ệ ư ả ỏ ơ ệ ặ ư ổkhông đ o cua KĐTả 2 nh  VRờ 2, tín hi u ra   đi m B dệ ở ể ương, Tr1 m , có dòng Iở B cho Tr2, Tr2 m  thì c p ngu n ph n  ng Uở ấ ồ ầ ứ ư cho ĐSV, làm ĐSV quay theo chi u tăng s  vòng s  c p c a bi n áp BL đ  gi  cho Uề ố ơ ấ ủ ế ể ữ ra c a BL b ng Uủ ằ ôđ, 

đ ng th i Uồ ờ R8 l n h n Uớ ơ R9 t c là tín hi u đ a vào c ng đ o âm h n tín hi u ứ ệ ư ổ ả ơ ệ

đ a vào c ng không đ o c a KĐTư ổ ả ủ 3, đi n áp ra c a đi m B dệ ủ ể ương Tr3 – Tr4 khóa. Khi Tr3 – Tr4 m  ĐSV quay theo chi u tăng s  vòng dây s  c p c a ở ề ố ơ ấ ủ

bi n áp BL. ế

Khi Ura b ng Uằ ôđ thì đi m A = 0, đi m B < 0, đi m C > 0, do đó Tr1 – ể ể ể

Tr2 khóa Tr3– Tr4 khóa ĐSV s  ng ng quay.ẽ ừ

Gi n đ  đi n áp ả ồ ệ