Đề tài Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ

 150 mA; (dòng điện điều khiển) 
 ΔUv = 1,4 V; 
 2. Tính toán các thông số điện áp, dòng điện và công suất máy biến áp 
 + Công suất biến áp nguồn được tính bởi: 
 Sba = Ks .Pd = 1,05.24.103 = 25,2 KW; 
 + Điện áp các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp: 
 - Điện áp thứ cấp được tính bởi: 
 56
34.2
0
2 == dUU V; 
 - Điện áp sơ cấp bằng điện áp pha nguồn cấp (220 V) 
 + Dòng điện các cuộn dây: 
 - Dòng điện của cuộn thứ cấp: 
 I2 = K2.Id = 0,82.320 = 262,4 A 
 - Dòng điện của cuộn sơ cấp: 
 I1 = Kba.K1.Id = 
1
2
U
U .0,82 . 320 = 66,8 A 
 Ta tiến hành chọn máy biến áp với các thông số trên. 
 3. Tính toán mạch từ MBA 
 Chọn mạch từ 3 trụ tiết diện mỗi trụ được tính theo công thức: 
fc
S
KQ ba××= 
 Trong đó : 
 k: Hệ số kinh nghiệm (thường lấy K=5,8÷6,4).Với MBA khô lấy K=6. 
 c: Số trụ (c=3). 
 f: tần số (f=50 Hz). 
 Sba: Công suất biểu kiến MBA (VA). 
 Thay số vào ta có : 
 )(8,77
503
102,256 3
3
cmQ =×
××= 
 Chọn Q=78 (cm2) 
 19- 19 - 
 Ta chọn mạch từ : làm bằng tôn silic ∋ 310 có bề dày là 0,35 mm 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 tỷ trọng γb=75 kg/dm3
 tổn hao p=1,3 w/kg. Bề dày lá tôn silic ∋ 310 : 0,35(mm) 
a- Tính toán chiều cao sơ bộ của trụ : 
 Dựa vào công thức kinh nghiệm: 
 β
ππ
hqT
l
×
×=
4
 Trong đó : 
 +Thq :Tiết diện hiệu quả Thq=Q. 
 +β :là hệ số quan hệ giữa chiều cao và chiều rộng của biến áp, thường bằng 
1,15÷1,35.Ta chọn β=1,2. 
- Suy ra : 
 )(26
2,1
14,3
784
14,3 cml =
×
×= 
 b/ Tính trọng lượng của trụ: 
 Gt=c×ST×γb×l 
Trong đó : +c: Số trụ (c=3). 
 +ST: Tiết diện trụ: ST=Q=78 (cm3). 
 +γb: Tỷ trọng tôn silic (γb=7,5kg/dm3). 
 Vậy trọng lượng của trụ là : 
 GT=3×0,78×7,5×2,6=45,6 (kg). 
 c/ Tính gông: 
 20- 20 - 
2 2
2
1 1 1 
b 
l l 
a a 
 a
 lG
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 Chọn a=9,5 cm2. 
 lG = 26x2 -9,5 = 42,5 (cm) 
 TG=Q=78 (cm2). 
 Trọng lượng gông: 
 Gg=t×TG×γb×lG
 Trong đó: 
 t: Số gông (t=2) 
 TG: Tiết diện gông. 
 γb:: Tỷ trọng tôn silic. 
 lG: Chiều dài của gông. 
 Thay số vào ta có : 
 Gg= 2×0,78×7,5×4,35=50 (kg). 
 Trọng lượng lõi thép MBA: 
 G=GT+Gg=45,6+50=95,6 (kg). 
 d/ Số lá tôn: 
 -Số lá trụ : 704
1035,05,9
783 1 =××× − (lá) 
 -Số lá chắn đầu ngắn: 470
1035,05,9
782 1 =××× − (lá). 
 -Số lá chắn đầu dài: 235
1035,05,9
781 1 =××× − (lá). 
 21- 21 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 CHUONG III 
 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 
1. Tính toán khâu đồng pha và nguyên lý hoạt động của mạch. 
R1
R2
R3RX1
OP1
+E
-E
D1
D2
+E
220V
a
a'
BADF
( II )
Ung
a. Nguyên lý hoạt động: 
 Khi sơ cấp của MBA đồng pha được nối vào lưới điện (hình trên chỉ vẽ 1 pha của MBA 
đồng pha). Lúc này thứ cấp của MBA xuất hiện hai điện áp Ua0 và -Ua0 có độ lớn bằng nhau 
nhưng ngược dấu. Khi trong nửa chu kì đàu tiên điện áp đặt lên D1 dương ( >0,7 V) và điện 
ápđặt trên D2 âm. Kết quả là D1 dẫn còn D2 khoá. Trong nửa chu kì sau điện áp đổi cực 
tínhdo vậy mà lúc này D1 khoá còn D2 dẫn. Các diode D1, D2 dẫn và khoá cùng với sự 
thay đổi của điện áp thứ cấp làm cho điện áp cửa vào không đảocủa khuyéch đại thuật toán 
OP1 là nửa hình sin dương trong cả chu kì. Điều chỉnh Rx1 để thay đổi điện áp Ung1 vào cửa 
đảo của OP1. Nếuđiện áp vào cửa không đảo UI >Ung1 thì UD=(UI-Ung1)>0. Suy ra điện áp 
ra của OP1 là UII >0 (UII =(E-2)V ) và ngược lại nếu UD=(UI-Ung1)< 0 thì UII=-( E-2) V. Vì 
vậy mà điện áp ra có dạng xung chữ nhật như hình vẽ. 
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
Dien ap dong pha sau chinh luu 
 22- 22 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
b. Tính toán khối đồng pha 
 Vì f=50Hz nên: T=
50
1 = 0,021 s = 20 ms. 
 Do đó trong nửa chu kì của điện áp lưới ta phải tạo ra điện áp răng cưa sao cho : 
 t=tp+ tn =0,01 s 
 Trong đó : 
 + tp:Thời gian phóng của tụ điện ; 
 + tn:Thời gian nạp của tụ điện. 
 Trong thực té tính toán để có dải đièu khiển lớnn từ 0÷Udđmax thì tn<< tp hoặc là tp<< tn. 
 -Trong khuôn khổ của đồ án ta chọn tn<< tp cụ thể là: 
 tn= 0,5 ms. 
 tp= 9,5 ms. 
-Với tn=0,5 (ms) ta phải điều chỉnh Rx1 sao cho : 
 01 ang UU = . 
 Trong đó 
 ( )tU a ωsin2120 = 
 → ( ) 031 9sin212105,0502sin212 =×××= −πngU 
 → )(65,21 VU ng = 
 -Vì dòng yêu cầu vào OP1 nhỏ nên chọn R1=R2=10 (kΩ). 
Chọn R3=1(kΩ).Ta có: 
 23- 23 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 )(66,41565,2 1
13
3
13
3
1 Ω=→+
×=+
×== kR
RR
R
RR
ERU x
xx
ng 
Cuối cùng ta chọn :Rx1=0÷10 (kΩ) và điều chỉnh để Rx1=4,66 (kΩ). 
+ Chọn D1,D2: 
 - Gọi Id là dòng chảy qua tải Rd ( chọn Rd =56 Ω ).Ta có: 
 )(2,0
56
129,0 A
R
UI
d
d
d =×== 
 Chọn Ilv=25%.Iđmv (dòng làm việc của van bằng 25% dòng điện định mức của van). 
 → Iđmv=4×Ilv=4×0,2=0,8 (A). 
 - Điện áp ngược trên van : 
 34122222 =×=×= abng UU (V). 
 Với hệ số dự trữ là k=2 thì Ungmax=34×2=68 (V). 
 Chọn D1và D2 là loại D-1001 với I=1 (A) và Ungnãx=200 (V). 
 + Tính dòng điện chạy ở thứ cấp của máy biến áp đồng pha: 
 I3=0,58×Id=0,116 (A). 
2. Khâu tạo điện áp răng cưa 
C1
DZ
OP2
+E
-E
R4
R5
D3
RX2
R6
+E
( II )
( III )
 a/ Nguyên lý hoạt động 
 Điện áp đồng pha UII được đưa vào cửa đảo của khâu tạo điện áp răng cưa. Do điện áp 
ra của khuếch đại tuyến tính phụ thuộc vào quan hệ: 
 24- 24 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 Ura= K0 . (-UII + U+) 
 Trong đó: U+ là điện áp đặt ở cửa không đảo; 
 K0 là hệ số khuếch đại của bản thân OP2 và K0 là rất lớn. 
 Khi UII 0 
 Suy ra UIII > 0 và tụ C1 được nạp thông qua R5 và D3 về OP1 với dòng nạp: 
 IC= I′2 - I2
Trong đó: IC , I′2 , I2 , được kí hiệu như trên hình vẽ. 
2424
2
15
xx RRRR
EI +=+= 
55
3'
2
5,130
RR
UUI DII =Δ+−= ; 
 Với: ΔUD3 là điện áp rơi trên D3. Chọn bằng 0,5 V 
 UdII= (E- 2)= 13 V 
Điện áp UIII chính là điện áp trên tụ C1 
 Ur = UC = ∫ ∫ +−= dtRRRCdtIC XC )
155,13(.1.1
24511
 Ur = UC = 
1245
).155,13(
C
t
RRR X+
− 
- Diot ổn áp DZ có nhiệm vụ không cho điện áp trên tụ nạp quá UDZ. Chọn loại Diod có 
 UDZ = 10V 
Nếu gọi tn là thời gian nạp của tụ thì ta có phương trình sau: 
 UZ = 
1245
).155,13(
C
t
RRR
n
X+
− 
Khi UII >0 → D3 khoá → Ura = 0 → tụ C sẽ phóng điện về âm nguồn của OP2 
Với dòng điện phóng Ip = 
24 XRR
E
+ 
Điện áp trên tụ giảm dần theo hàm : 
 Ur = UZp = DZ
X
DZ
X
U
CRR
tUdt
CRR∫ ++−=++− 124124 ).(
15
).(
15 
Gọi tp là thời gian phóng của tụ điện ta có : 
 Ur = DZ
X
p U
CRR
t ++
−
124 )(
15
 (2) 
với UDZ =10V và tp=9,5ms như đã chọn, từ (2) ta có: 
 25- 25 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 DZ
X
p U
CRR
t =+ 124 )(
15
 ⇔ 10
)(
10.5,9.15
124
3
=+
−
CRR X
 ⇒ (R4 + RX2)C1 = 14,25.10-3 (3) 
từ (1) ta có: 
 1010.5,0).
)(
15
.
5,13( 3
12415
=+−
−
CRRCR X
thay (3) vào (1) ta có: 
 1010.5,0).
10.25,14
15
.
5,13( 33
15
=− −−CR 
 ⇔ 3
15
10.20
.
5,13 =
CR
 ⇔ R5C1 = 0,675.10-3
chọn C7 = 0,47μF → R5 = 1,43(KΩ) , chọn R5 = 1,5(KΩ) 
từ (3) chọn R4 = 10(KΩ) 
 ta có: (10.103 + RX2) = 30,3(KΩ) → RX2 = 20,3(KΩ) 
 → điều chỉnh biến trở để có RX2 = 20,3(KΩ) 
-Dòng qua Diod D3: I2’ = 66,810.5,1
5,135,13
3
5
==
R
 (mA) 
Chọn linh kiện : 
 OP2 : μA741 có các thông số: 
 Ung= ±3÷22V; UnF= ±15 V; UdF= ±30 V; Ko=5.106; P1=100 mW; 
 [t]=55÷1250C; Ira=±25 mA; En=±15 V; Zra=60 Ω; Zvào=300 KΩ; 
 5,0=
dt
du V. 
 D3 : D-1001 có các thông số : 
 I = 1A ; Ung = 200V ; ΔU = 0,5V 
Đồ thị điện áp ở khâu tạo điện áp răng cưa: 
 26- 26 - 
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Tin hieu dong pha hcn
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-10.00
0.00
10.00
20.00
-E
+E
( IV )
R6
R7
R8RX3
Uph
Ung2
+E
( III )
OP3
3. Khâu so sánh. 
 Yêu cầu của thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lưu 3 pha đối xứng. 
 Góc điều khiển 055
130
75arccos ==α . Đây là giá trị mà động cơ làm việc ổn định . 
 Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở Rx để có Ung2 thoả mãn yêu cầu trên. 
 a/ Nguyên lý hoạt động 
 Điện áp răng cưa được đưa vào cửa đảo của OP3. 
- Khi UD = (Udk2-UIII) > 0 thì UIV= (E-2) (V) 
- Khi UD=(Udk2-UIII) < 0 thì UIV= - (E - 2) V 
 Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vuông liên tiếp. 
-Uph là tín hiệu lấy về từ chiết áp (được nối song song với điện trở và điện kháng kích từ).nó 
có tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp kích từ vào động cơ 
giảm dẫn đến Uph giảm làm cho Ung2 tăng → α giảm → cos(α ) tăng → Ud tăng và 
ngược lại. Và chọn Uph=2(V). 
 - Vì dòng vào khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R7 = R6 = 10 KΩ. 
 - Vì α=550 nên điện áp răng cưa ra là tuyến tính: Urcmax=10 V 
 Suy ra: 
 27- 27 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 710
180
125
180
)55180(
max0
00
2 =×=×−= rcdk UU V 
Với 
38
8
2
)215(
7
x
dk RR
R
U +
−×== 
 Chọn R8 = 1 KΩ ta có: 
 7.103 + 7. Rx3 = 13.103 → Rx3 = 1KΩ 
 Điều chỉnh Rx3 = 1,1 KΩ với biến trở Rx3 = 0 ÷ 10 KΩ. 
 Đồ thị điện áp racủa khối so sánh được vẽ ở hình dưới đây. 
T ime [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-10.00
0.00
10.00
20.00
T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Do thi dien ap so sanh 
 Chọn OP3 là khuyếch đại thuật toán μA741 có các thông số sau : 
 Ung= ±3÷22V; UnF= ±15 V; UdF= ±30 V; Ko=5.106; P1=100 mW; 
 [t]=55÷1250C; Ira=±25 mA; En=±15 V; Zra=60 Ω; Zvào=300 KΩ; 
 28- 28 - 
 5,0=
dt
du V. 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 4. Khâu phát xung chùm 
R10
-E
+E
OP4
C2
+
-
R9
R9
( V )
 a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm:
 Tại thời điểm mà điện áp trên tụ UC2= 0 ta có Ud= Uph- UC2= 0 điện áp ra của 
khuyếch đại thuật toán OP4 là UV=0 , ta tiến hành nạp cho tụ C2 một điện áp UC2<0. Khi đó 
Ud= Uph-UC2 >0 tín hiệu ra của OP4 là UV đạt tới trạng thái dương bão hoà và C2 được nạp 
điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho C2 lúc đầu , tụ C2 được nạp tới trị số : 
 VphC URR
R
UU ×+== 109
10
2 
Suy ra UV=0 dẫn đến Uph= 0. Do đó C2 phóng điện qua R10 về âm nguồn của OP4 và điện 
áp ra của OP4 ở mức âm bão hoà. Quá trình lặp lại làm cho đầu ra của OP4 có xung điện áp 
dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R10 và C2.Đồ thị điện áp ra của khâu phát 
xung chùm như sau: 
T ime [s]
0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-7.00
-3.50
0.00
3.50
7.00
xung chum
 29- 29 - 
O
ut
pu
t v
ol
ta
ge
 [V
]
-2.00
0.00
2.00
4.00
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 b/ Tính toán các thông số của khâu phát xung chùm 
 Chu kì của xung chùm được xác định theo công thức : 
 T=2,2.R10.C2 (1) 
 Nếu chọn tần số của xung chùm là f=10 kHz thì chu kì xung là T=10-4 s. 
Thay vào (1) ta có: 
 6
4
210 1045,452,2
10 −− ×==×CR 
 Chọn C2= 0,01 μF → R10= 4545 Ω .Ta chọn R10=4,5 kΩ. 
 Chọn R9=R10=4,5 kΩ. 
 Chọn khuyếch đại thuật toán loại μA741 với các thông số đã xác định ở phần trước. 
 5. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung 
 30- 30 - 
T1
T2
T3
D4 D5
D6
D7 D8
D9
R17
R15
R16
R13
R12
R11
R14
G1
K1
Uab
so sanh
-E
+E
BAX
xung chum
UB 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 a/ Nguyên lý hoạt động 
 + Tín hiệu từ khâu phát xung được đưa vào cực bazơ của T1 khi tín hiệu dương. Do đó 
D4 thông → Ube1 > 0 → T1 khoá ( T1 là transistor thuận) và ngược lại khi tín hiệu âm thì 
Ube1< 0 nên T1 mở bão hoà. Kết quả là tín hỉệu ở colector của T1 là những xung âm có chu 
kì trùng với chu kì của máy phát xung( T1 có vai trò khuyếch đại tín hiệu). 
 +Tín hiệu từ colector của T1 cùng với tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tín hiệu được 
lấy từ biến áp đồng pha mắc với D7 được đưa vào cực bazơ của transistor T2. T2,T3 được 
mắc theo kiểu Darlingtơn có hệ số khuyếch đại là β=β2×β3. 
 - Khi Uab >0 và tín hiệu so sánh dương thì T2 mở → có tín hiệu ở thứ cấp máy biến áp 
xung. 
 - Khi Uab<0 và tín hiệu so sánh âm thì T2 khoá → không có tín hiệu ở thứ cấp máy biến 
áp xung. 
 + D5 có tác dụng bảo vệ T2 khi điện áp đặt ở cực bazơ của T2 âm. 
 + D6 có tác dụng ngắn mạch dòng chạy trong colector của T3 khi T3 chuyển từ mở 
sang đóng. 
 + R17 có tác dụng tạo thiên áp Ube cho đèn 3 làm đèn 3 tác động mở nhanh khi đèn T2 
mở . 
 + Biến áp xung có tác dụng cách ly giữa mạch lực và đầu ra của hệ thống điều khiển. 
 b/ Tính toán các thông số của KĐX và BAX 
• Tính toán máy BAX : 
 Theo tính toán ở phần mạch lực ta chọn van có thông số về dòng và áp điều khiển là: 
 IG=150 mA 
 UG=3 V 
 Đây là giá trị dòng và áp ở thứ cấp của BAX. 
 Theo kinh nghiệm tính toán thì tỉ số biến áp xung thường là m=1,2÷1,5. Ta chọn m=1,2. 
Như vậy giá trị dòng điện sơ cấp của BAX là: 
 125
2,1
10150
2,1
3
=×==
−
tc
sc
II mA 
 Giá trị điện áp thứ cấp của BAX là: 
 1,45,02,138 =+×=Δ+×= UmUU tcsc V 
 Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp BAX là: 
 31- 31 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
T
t
II xscsctb ×= 
 Trong đó : tx là chiều dài xung truyền qua BAX. 
 Thường chọn tx=50÷250 μs đối với tần số thấp. Ta chọn tx=80 μs. 
 Suy ra : 25
102
1080125 3
6
=×
××= −
−
sctbI mA 
 Giá trị dòng trung bình ở thứ cấp BAX: 
 30
102
1080150 3
6
=×
××=×= −
−
T
tII xtctctb mA 
• Tính toán khối khuếch đại xung chùm: 
 Biên độ của xung chùm = ±13 V. 
 Chọn T1: là loại C828 có các thông số: UEC=35 V 
 IECmax=300 mA 
 β= 10÷30 
 - Tính R11 để cho T1 làm việc ở chế độ mở bão hoà ( UCE=0). 
 Để T1 mở bão hoà thì : β
1
1
C
B
II 〉 hay β
1
1
C
bhB
IKI ×= với Kbh=1,2÷1,5 được gọi là hệ số bão 
hoà. Ta chọn β= 10 và Kbh=1,2. 
Ta có : 
10
2,115
10
2,1
1212
1 ×=×= RR
EI B 
 Chọn R12=1 kΩ. Khi đó IC< IEC mãx. Suy ra: 8,11010
152,1
31 =×
×=BI mA 
 Chọn R11 sao cho : 8,1
13
11
1 == RI B mA → R11=7,2 kΩ. 
 Chọn D4 là loại D-1001 có các thông số: I=1 A 
 Ung=100 V 
• Tính toán khâu khuyếch đại xung: 
 + Điện áp rơi trên cuộn sơ cấp của BAX là: USC= 4,1 (V) ; ISC=125 (mA) 
- Bỏ qua điện trở cuộn dây sơ cấp của BAX 
 R16 ta cần chọn trong khoảng: 
 R16 ≥ 75,18800
15
IEC
==E (Ω) 
 32- 32 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 R16 ≤ )(2,87125,0
1,415 Ω=−=−
SC
SC
I
UE 
Chọn R16 = 50 (Ω) 
- Chọn T2 loại KH: C828 có các thông số: UEC=35 V 
 IEC =300 mA 
 β= 10÷30 
-Chọn T3 là loại ST603 có thông số: UCE=30 V 
 ICE = 800 mA 
 β = 30÷100 
 β
3
2
C
B
II = ; β=β2×β3 =900; (β2=β3=30). 
 → 14,0
900
10125 3
2 =×==
−
β
sc
B
II mA 
 Chọn 2,014,02,1 222 =×=×= β
sc
bhB
IKI mA 
Khi Uab>0, Uss>0 thì phải tính R13,R14 để UB=1,4 (V) 
Ta có : 
 2,02
131214
==+
+−− BBBss IRR
UE
R
UU mA 
Với R12=1 kΩ ( như tính ở trên) ta có: 
 3
13
3
14
102,0
101
4,1154,113 −×=+×
−−−
RR
Chọn R13=1 kΩ ta sẽ tính được R14=1,66 kΩ →Chọn R14=1,5 kΩ. 
Ta chọn R15 nhỏ để khi Uss >0, Uab<0 → điện áp UB< 0. Chọn 7502
5,1
2
14
15 =Ω== kRR Ω. 
Theo kinh nghiệm ta chọn R17 = 1 (kΩ) 
-Chọn D4 ,D5 , D6 là loại D-1001 có các thông số: Ung=100 V 
 I=1 A 
 6- Tính toán khối nguồn và MBA đồng pha 
CL1 
 33- 33 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 34- 34 - 
C1
C2
C3
C4
C5
C6
+
+++
+ +
- - -
---
7815
7815
BADF
380V
a a'
b b'
c c'
W2A 
W1A 
W3A 
 Hình trên là sơ đồ nguyên lý nguồn cung cấp cho mạch điều khiển và là nguồn tín hiệu 
đồng pha. 
 + Mạch điều khiển được cung cấp từ một biến áp nguồn 3 pha có chung lõi với biến áp 
đồng pha: Trong đó W1 là cuộn sơ cấp được nối với nguồn xoay chiều 3 pha 220/380 (V). 
Thứ cấp MBA gồm có các cuộn dây W2 và W3. 
 - W2 cung cấp cho bộ chỉnh lưu (CL1). Đầu ra của bộ chỉnh lưu này là các vi mạch ổn áp 
7815 lấy ra điện áp +E=+15 (V) và vi mạch ổn áp 7915 lấy ra điện áp là -E=-15 (V). Nguồn 
±E được cung cấp cho khuyếch đại thuật toán và các transistor. 
 - W3 có điểm giữa để phát ra tín hiệu đồng bộ. 
 a/ Khối nguồn
 Ta chọn tụ C1, C2 : C1=C2=1000μF (để san bằng điện áp chỉnh lưu). 
 Còn C3=C4=C5=C6=100nF. 
 Điod chọn loại 204 có IΠ tb=800(mA), Ung=100(V) 
b/ Biến áp đồng pha
 Như đã nêu ở trên, mạch tạo xung răng cưa dùng khuyếch đại thuật toáncần điện áp 
đồng pha và điện áp nguồn. Biến áp đồng pha cung cấp cho nguồn nuôi OP (có công suất 
nhỏ dưới 1W vì vậy kích thước của MBA đồng pha rất nhỏ. Thực tế cho thấy rằng nếu chọn 
biến áp đồng pha nhỏ thì dẫn đến số vòng/vol (W0 ) lớn . Do đó cuộn dây sẽ to mặc dù ta 
dùng loại dây nhỏ nhất thì vẫn gây khó khăn cho việc chế tạo và không kinh tế. 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 Theo tính toán ở phần trước ta chọn: 
 U2=15 (V); I2=200 (mA); U3 = 12-0-12 (V) 
 Dòng điện ở thứ cấp MBA đồng pha đã tính ở phần trước là: I3 = 116 mA. 
 + Công suất : 
 S2 = U2×I2 = 15×200×10-3 = 3(VA). 
 S3 = U3×I3 = 12×116×10-3 = 1,4(VA). 
 SΣ = S2 +S3 = 3+1,4 = 4,4(VA). 
 S1 = U1×I1 = SΣ = 4,4 → )`(01,0380
4,4
1 AI == 
 + Tiết diện trụ là : )(5,22,14,42,1 2cmSST =×=×= ∑ 
 + Số vòng/vol: 18
5,2
45
0 ===
TS
kW (vòng/vol). (ta chọn k=45 khi k=42÷50). 
 + Số vòng cuộn dây W1 : W1=W0×U1=18×380=6480 (vòng). 
 + Số vòng cuộn dây W2 : W2=W0×U2=18×15=270 (vòng). 
 + Số vòng cuộn dây W3: W3=W0×U3=18×12=216 (vòng). 
 7. Tính toán khâu phản hồi: 
Ud r1
r2 Rph
Rkt
Lkt
Uph
Bộ biến 
 đổi 
 Tính toán r2, r3 để có Uph=2(V) với Ud=75(V) đây là giá trị để động cơ đồng bộ làm 
việc được ổn định. 
 Chọn Rph=10(KΩ) điện trở công suất. dòng qua Rph: Iph = 410
75=
ph
d
R
U = 7,5 (mA) 
 Ta có : 
 )(267275
200 2
22 Ω=→=×⇔=× rrUU
R
r
phd
ph
 35- 35 - 
Điều chỉnh Rph để được r2=267 (Ω). 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 36- 36 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
KẾT LUẬN 
 Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo 
Phạm quốc Hải và sự giúp đỡ của các bạn cùng lớp, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được 
giao của bản đồ án: Thiết kế hệ thống điều khiển tự động kích từ cho động cơ đồng bộ ba 
pha. 
 Trong nội dung nghiên cứu của bản đồ án này, em đã thực hiện được các nhiệm vụ sau: 
- Tìm hiểu công nghệ và yêu cầu đối với hệ thống kích từ cho động cơ đồng bộ ba 
pha. 
- Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch động lực và mạch điều khiển hệ thống. 
- Lựa chọn các sơ đồ mạch điều khiển, các thiết bị điều khiển và bảo vệ hệ thống. 
 Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân em không thể tránh khỏi những thiếu 
sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn để bản đồ án 
này được hoàn thiện hơn. 
 Em xin chân thành cảm ơn! 
Hà Nội ngày 10 tháng 12 năm 2001 
Sinh viên 
Nguyễn Thanh Lịch 
 37- 37 - 
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công 
suất. 
 38- 38 - 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
1. Gt : Điện tử công suất 
 Tg : Nguyễn Bính 
2. Tl : Hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử công suất 
 ĐHBKHN- Bộ môn Thiết bị điện -Điện tử 
3. Gt : Phân tích và giải mạch (NXBKH_KT) 
 Tg : Phạm Quốc Hải ,Dương Văn Nghi 
4. Gt : Thiết kế máy biến áp ( NXBKH_KT)