Đang tải... (xem toàn văn)
MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN2LỜI NÓI ĐẦU3MỤC LỤC4Chương I. TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN61.1.Động cơ điện xoay chiều một pha61.1.1.Khái niệm61.1.2.Cấu tạo của động cơ xoay chiều một pha61.1.3.Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha81.1.4.Một số mạch điều khiển động cơ một pha81.2.Bộ điều áp xoay chiều một pha101.2.1.Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực101.2.2.Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac131.2.3.Điều áp xoay chiều một pha ứng với các loại tải14Chương II. MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN182.1.Chọn mạch lực182.2.Chọn mạch điều khiển182.2.1.Giới thiệu TCA 78520Chương III. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ253.1.Sơ đồ khối253.1.1.Khối nguồn253.1.2.Khối điều khiển263.1.3.Phần tử cách ly263.1.4.Tính chọn van động lực283.1.5.Chọn thiết bị bảo vệ303.1.6.Mạch lực323.2.Sơ đồ nguyên lý toàn mạch323.3.Mô phỏng dạng sóng bằng phần mềm343.4.Sơ đồ mạch in373.6.Mạch thực tế383.7.Dạng sóng đo thực tế39KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ43TÀI LIỆU THAM KHẢO44
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng .năm 2021 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường công nghiệp hóa đại đất nước ngành điện – điện tử nói chung hay điện tử cơng suất nói riêng có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể Trong chương trình đào tạo có điện tử cơng suất truyền động điện phần hay lý thú, hút nhiều sinh viên theo đuổi nghiên cứu Là sinh viên chuyên ngành điện - điện tử, chúng em muốn tiếp cận hiểu sâu môn điện tử cơng suất truyền động điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng lý thuyết học Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em nhận đề tài “Thiết kế chế tạo điều áp xoay chiều pha, dùng TRIAC” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em chế tạo thành công điều khiển điện áp xoay chiều pha đáp ứng yêu cầu đề tài Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em gặp số vướng mắc lý thuyết khó khăn việc thi cơng sản phẩm, Tuy nhiên, chúng em nhận giải đáp hướng dẫn kịp thời góp ý thầy cô khoa bạn sinh viên lớp Được chúng em xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận nhiều giúp đỡ, bảo cô giáo bạn đồ án sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 Động điện xoay chiều pha 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo động xoay chiều pha 1.1.3 Nguyên lý điều khiển động xoay chiều pha 1.1.4 Một số mạch điều khiển động pha 1.2 Bộ điều áp xoay chiều pha 10 1.2.1 Giới thiệu số sơ đồ mạch động lực 10 1.2.2 Giới thiệu phần tử bán dẫn triac 13 1.2.3 Điều áp xoay chiều pha ứng với loại tải 14 Chương II MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 18 2.1 Chọn mạch lực 18 2.2 Chọn mạch điều khiển 18 2.2.1 Giới thiệu TCA 785 20 Chương III THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ .25 3.1 Sơ đồ khối 25 3.1.1 Khối nguồn 25 3.1.2 Khối điều khiển 26 3.1.3 Phần tử cách ly 26 3.1.4 Tính chọn van động lực 28 3.1.5 Chọn thiết bị bảo vệ 30 3.1.6 Mạch lực 32 3.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 32 3.3 Mơ dạng sóng phần mềm 34 3.4 Sơ đồ mạch in 37 3.6 Mạch thực tế 38 3.7 Dạng sóng đo thực tế 39 KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC 45 Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1.1 Động điện xoay chiều pha 1.1.1 Khái niệm Động điện xoay chiều pha (gọi tắt động pha) động điện xoay chiều khơng cổ góp chạy điện pha Loại động điện sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống động bơm nước động quạt động hệ thống tự động Khi sử dụng loại động người ta thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ quạt bàn , quạt trần Hình 1.1 Động điện xoay chiều pha 1.1.2 Cấu tạo động xoay chiều pha Động gồm có hai phần stator rotor Stato gồm cuộn dây ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành trịn để tạo từ trường quay Rơto hình trụ có tác dụng cuộn dây quấn lõi thép a, Phần quay (rotor) Gồm phận sau: - Lõi thép phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thông thường dùng thép kỹ thuật điện phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào - Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh suất điện động có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép - Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt b, Phần tĩnh (stato) Gồm có hai phần: Cực từ chính: ghép từ miếng thép kỹ thuật điện dây quấn kích từ lồng ngồi Cực từ tạo nên từ trường máy phân bố từ trường bề mặt phần ứng Dây quấn kích từ dây đồng dây nhơm Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với Cực từ phụ: Các cực từ phụ đặt xen cực từ để hạn chế tia lửa điện cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép, dây quấn đồng nhôm bọc cách điện mắc nối tiếp với phần ứng Hình 1.2 Roto stato 1.1.3 Nguyên lý điều khiển động xoay chiều pha Trước điều khiển tốc độ động điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến mắc nối tiếp với tải điện trở hay điện kháng mà ta coi Zf điều khiển điện áp biến áp survolter hay ổn áp Hai cách có nhược điểm kích thước lớn khó điều khiển liên tục dòng điện lớn Ngày với việc ứng dụng Tiristor Triac vào điều khiển, người ta điều khiển động pha bán dẫn Hình 1.3 Các phương pháp điều khiển 1.1.4 Một số mạch điều khiển động pha Một ứng dụng rộng rãi điều áp xoay chiều điều khiển động điện pha mà điển hình điều khiển tốc độ quay quạt điện Chức linh kiện sơ đồ hình 1.2: T - Triac điều khiển điện áp quạt VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn Triac R - điện trở đệm D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac Điện áp tốc độ quạt điều khiển cách điều chỉnh biến trở VR hình a Tuy nhiên sơ đồ điều khiển khơng triệt để, vùng điện áp nhỏ Triac dẫn khó điều khiển Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt Tốc độ quay quạt điều khiển biến trở VR Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C lúc điều chỉnh thời điểm mở thông diac thời điểm Triac dẫn Như Triac mở thông điện áp tụ đạt điểm dẫn thông diac Kết muốn tăng tốc độ quạt ta cần giảm điện trở VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm điện áp lớn Ngược lại điện trở VR lớn tụ nạp chậm Triac mở chậm lại điện áp tốc độ quạt nhỏ xuống *Mạch điều khiển có ưu điểm: - Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - sử dụng cho loại tải khác điều khiển độ sáng đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện có hiệu -Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn * Nhược điểm: Nếu chất lượng Triac, diac khơng tốt vùng tốc độ thấp quạt xuất tiếng ù thành phần chiều dịng điện Hình 1.4 Các phương pháp thay đổi tốc độ động 1.2 Bộ điều áp xoay chiều pha 1.2.1 Giới thiệu số sơ đồ mạch động lực Hình giới thiệu số mạch điều áp xoay chiều pha Hình 1a điều áp xoay chiều điều khiển cách mắc nối tiếp với tải điện kháng hay điện trở phụ (tổng trở phụ ) biến thiên Sơ đồ mạch điều chỉnh đơn giản dễ thực Tuy nhiên, mạch điều chỉnh kinh điển dùng, hiệu suất thấp (nếu Zf điện trở ) hay cos thấp (nếu Zf điện cảm ) Zf TBB§ U1 U2 a i Z U1 i Z U2 i U1 b Z U2 C Hình 1.5 Các phương án điều áp pha Người ta dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 hình 1b Điều chỉnh biến áp tự ngẫu có ưu điểm điều chỉnh điện áp U2 từ đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ điện áp vào Nếu cần điện áp có điều chỉnh, mà vùng điều chỉnh lớn điện áp vào, phương án phải dùng biến áp tất yếu Tuy nhiên, dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh, khó đạt yêu cầu mong muốn, đặc biệt không điều chỉnh liên tục được, chổi than khó chế tạo để tiếp xúc vòng dây biến áp Hai giải pháp điều áp xoay chiều hình 1a,b có chung ưu điểm điện áp hình sin, đơn giản Có chung nhược điểm qn tính điều chỉnh chậm khơng điều chỉnh liên tục dịng tải lớn Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, khắc phục nhược điểm vừa nêu Các sơ đồ điều áp xoay chiều bán dẫn hình 1c sử dụng phổ biến Lựa chọn sơ đồ sơ đồ tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải khả cung cấp linh kiện bán dẫn Có số gợi ý lựa chọn sơ đồ sau: Hình 1.6 Sơ đồ điều áp xoay chiều pha bán dẫn a Bằng hai thyristor song song ngược b Bằng triac c Bằng hai thyristor hai diode d Bằng bốn diode thyristor Sơ đồ kinh điển hình 2.a thường sử dụng nhiều hơn, điều khiển với công suất tải Hiện Thyristor chế tạo có dịng điện đến 7000A, việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ hoàn toàn đáp ứng Tuy nhiên, việc điều khiển hai thyristor song song ngược đơi có chất lượng điều khiển khơng tốt lắm, đặc biệt cần điều khiển đối xứng điện áp, cung cấp cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn biến áp hay động xoay chiều) Khả đối xứng điện áp tải điều khiển linh kiện mạch điều khiển tiristor gây nên sai số Điện áp tải thu gây đối xứng so sánh hình 3b Điện áp dịng điện khơng đối xứng hình 3.b cung cấp cho tải, làm cho tải có thành phần dịng điện chiều, cuộn dây bị bão hồ, phát nóng bị cháy Vì việc định kỳ kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch việc nên thường xuyên làm sơ đồ mạch Tuy vậy, dòng điện tải lớn sơ đồ tối ưu cho việc lựa chọn Hình 3.12 Dạng sóng tải làm việc ổn định, Triac dẫn gần hồn tồn 1.4 Sơ đồ mạch in Hình 3.13 Sơ đồ mạch in 1.5 Sơ đồ bố trí linh kiện Hình 3.14 Sơ đồ bố trí linh kiện 1.6 Mạch thực tế 1.7 Dạng sóng đo thực tế Sóng nguồn vào xoay chiều Xung cưa Xung chân 14, 15 mạch điểu khiển Điện áp góc mở = 0� Điện áp tải góc mở = 60� Điện áp tải góc mở = 90� Điện áp tải góc mở = 120� Điện áp tải góc mở = 180� KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ Hướng phát triển đề tài Với mạch điều áp sử dụng IC tích hợp điều khiển hầu hết loại động pha công suất nhỏ vừa xí nghiệp vừa nhỏ Cách khắc phục tượng khơng mở có tải điện cảm lớn chúng em trình bày Với ưu điểm gần điều khiển trơn tốc độ dải điều chỉnh rộng Mạch ứng dụng để điều khiển nhiệt độ lò điện trở ứng dụng kỹ thuật chiếu sáng Mạch chuyển thành mạch điều áp xoay chiều pha ta nhân mạch điều khiển dùng cho động ba pha công suất lớn cơng nghiệp Thực tế nhu cầu điều khiển tốc độ động thực tế lớn Với mạch điều khiển điều khiển hầu hết loại động Ưu điểm mạch giá thành hợp lý nhỏ gọn dễ vận hành sửa chữa Hưng Yên, ngày 21 tháng năm 2022 Nhóm sinh viên thực đồ án: TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Văn Đạm Thiết kế mạng hệ thống điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 [2] Điện tử công suất - Nguyễn Văn Doanh [3] Điện tử cơng suất - Nguyễn Bính [4] Giáo trình truyền động điện - Đỗ Công Thắng - Nguyễn Phương Thảo www.alldatasheet.com/ www.dientuvietnam.net/ www.tailieu.vn/ www.hoiquandientu.com/ PHỤ LỤC ... môn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng lý thuyết học Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em nhận đề tài “Thiết kế chế tạo điều áp xoay chiều pha, dùng TRIAC? ??... án điều áp pha Người ta dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 hình 1b Điều chỉnh biến áp tự ngẫu có ưu điểm điều chỉnh điện áp U2 từ đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ điện áp. .. thiết kế điều áp xoay chiều cho động (tải R+L) nên chúng em chọn sơ đồ dùng Triac để điều khiển sơ đồ dùng Triac có lợi điểm sau: - Cơng suất tải không lớn nên Triac ? ?áp ứng đầy đủ công suất đáp