XÂY DỰNG bộ điều KHIỂN CHO bộ BIẾN đổi điều áp XOAY CHIỀU một PHA điều KHIỂN ĐỘNG cơ XOAY CHIỀU một PHA

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC KINH TÊ - KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ĐỒ ÁN TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA Họ tên: Nguyễn Thọ Nam Lớp: DHTD12A1 Mã sinh viên: 18104300013 Hà Nội 2020 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA 1.1 Tổng quan động xoay chiều pha 1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chiều pha 1.3 Đặt toán 11 CHƯƠNG II: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠCH LỰC CHO BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA 12 2.1 Tính tốn, thiết kế mạch lực 12 2.2 Mô mạch lực 14 LỜI NĨI ĐẦU Trong sống, điện có vai trò quan trọng Việc đào tạo kỹ sư ngành điện có vai trị quan trọng khơng Ngày theo đà phát triển xã hội mà điều kiện học tập sinh viên nói chung sinh viên ngành điện nói riêng có nhiều cải thiện thuận lợi Ngành điện ngành có nhiều triển vọng xã hội tương lai Chính em nhiều bạn sinh viên khác chọn ngành điện nghề nghiệp sau Sinh viên trường Đại học Kinh Tế Kỹ Thuật Công Nghiệp Hà Nội sinh viên trường kỹ thuật điều kiện thực hành nghiên cứu quan trọng cần thiết Chính trước tốt nghiệp sinh viên chúng em nhà trường tạo điều kiện cho làm khóa luận để tích lũy thêm vốn kiến thức thực tế áp dụng kiến thức học nhà trường vào thực tế cơng việc Đề tài khóa luận em “Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều pha điều khiển động xoay chiều pha” Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA 1.1 Tổng quan động xoay chiều pha 1.1.1 Tổng quan nguyên lý a Khái niệm động xoay chiều pha Động điện xoay chiều pha (gọi tắt động pha) động điện xoay chiều không 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 b Cấu tạo động điện xoay chiều pha Cấu tạo động điện xoay chiều pha gốm phận : • Phần tĩnh (stato): có cực từ thép Silic ghép lại (khác với máy điện chiều nhỏ dùng thép đúc) để giảm nhỏ tổn hao sắt cho máy khỏi nóng Thường có hai cực lồi (giống quạt điện vòng chập) để quấn hai cuộn dây kích từ Trên mặc cực khơng có vịng chập mạch quạt điện xoay chiều, số vòng dây quấn máy điện chiều • Phần quay (rơto): có cổ góp điện lõi dẫn từ thép Silic dập rãnh để quấn dây dẫn cổ góp điện chổi than máy điện chiều Hình 1.1 : Stato rơt động điện xoay chiều pha c 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 1.1 : Điều khiển động pha tổng trở phụ Hình 1.2 : Điều khiển động pha biến áp tự ngẫu d Ứng dụng động điện xoay chiều pha Động điện xoay chiều pha đạt cơng suất nhỏ, chủ yếu dùng dụng cụ gia đình quạt điện, máy hút bụi, máy bơm nước… 1.1.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động xoay chiều pha Để điều khiển tốc độ động pha người ta sử dụng phương pháp sau:  Điều khiển cách thay đổi số đơi cực  Điều khiển tần số dịng điện đưa vào động  Điều khiển điện áp đưa vào động a Điều khiên tốc độ cách thay đổi số đôi cực  Trường hợp thay đổi tốc độ (M = const)  Công suất trục động vận hành tốc độ cao: �� = 2√3 (�� � )�� ��� ��  Công suất trục động vận hành tốc độ thấp: ��ℎ = 3(�� �)��ℎ ��� ��ℎ Vậy : ��ℎ ��ℎ ��� ��ℎ = 1,15 ( ) �� �� ��� �  Moment động � � tốc độ cao: � = � 2� �  Moment động = tốc độ thấp: �� � � � � � ℎ � � � � � �ℎ Với : �� = 2��ℎ Vậy : �� => � � ℎ = 2,3 ��ℎ => ��ℎ ��� ��ℎ �� ��� �� =≈ 0,8 �� ��ℎ ≈ 1,6 ��  Trường hợp thay đổi tốc độ, moment công suất thay đổi  Công suất trục động vận hành tốc độ cao: �� = 2√3 (�� � )�� ��� ��  Công suất trục động vận hành tốc độ thấp: �� ℎ = 3(�� �)��ℎ ��� ��ℎ Vậy: ��ℎ = 0,5 Suy ra: ��ℎ ( ��� ��ℎ �� ) ��� �� �� ℎ = � � ℎ �� ��� ℎ �� � � ��� �� = > �� ℎ ≈ , �� => � �ℎ ≈ 0,7 �� b Điều khiển tần số dòng điện đưa vào động cầu moment không đổi (như máy cắt gọt kim loại): ′ ′ U f 1 U1= f1 M đảm bảo công suất P yêu cầu  Khi không thay đổi (như máy điện): M ′ f1 = M �′ Với: ′ U f′ ′ = √ U ′ U �′ = √1 U1 �1  Khi yêu cầu moment tỷ lệ với bình phương tốc độ (trong quạt gió): U′ � ′ => f M �1 , � điệ n áp, mo me nt lúc tần số � 1′ �′ , � điệ n áp, mo me nt lúc tần số′ � 1  Khi yêu c U1 �1 ) Điều khiển điện áp đưa vào động � Nếu điện áp �1 giảm x lần (x0.Khi T1 phân cực thuận chứng tỏ T2 phân cực ngược Do vùng từ φ1 π có phát xung điều khiển T2 T2 khơng dẫn được.Phần em trình bày Thứ có điện cảm, dịng điện khơng biến thiên đột ngột thời điểm mở tiristor,điện cảm lớn dòng điện biến thiên chậm Nếu độ rộng xung điều khiển hẹp, dịng điện có xung điều khiển khơng đủ lớn dịng điện trì, van bán dẫn khơng tự giữ dịng điện Kết khơng có dịng điện, van không mở Hiện tượng thấy cuối đầu chu kỳ điện áp, lúc điện áp tức thời đặt vào van bán dẫn nhỏ Khi kết thúc xung điều khiển, dòng điện nhỏ dịng trì nên van bán dẫn khố ln Chỉ điện áp mở van đủ lớn dịng dịng điện trì, dịng điện tồn mạch.Để khắc phục tường tạo xung gián đoạn chùm xung liên tiếp hình vẽ đây.Từ thời điểm mở van cuối bán kỳ: Dưới sơ đồ: Hình 2.4 : Sơ đồ tạo xung gián đoạn chùm xung liên tiếp Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp lý 2.1.2 Tính tốn lựa chọn phần tử mạch lực 2.1.2.1 Thiết bị bảo vệ nhiệt 2.2 Mô mạch lực 2.2.1 Xây xựng mơ hình mơ 2.2.2 Kết mơ CHƯƠNG III: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHO BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA 3.1 Tính tốn, thiết kế mạch điều khiển 3.1.1 Tính tốn, lựa chọn mạch điều khiển Điều khiển Triac sơ đồ chỉnh lưu có nhiều phương pháp khác thường gặp điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính Theo nguyên tắc để điều khiển góc mở � Triac ta tạo điện áp tựa dạng tam giác (điện áp tựa cưa Urc) Dùng điện áp chiều Uđk để so sánh với điện áp tựa Tại thời điểm hai điện áp nhau(Uđk= Urc) Trong vùng điện áp dương anot phát xung điều khiển cuối bán kỳ (hoặc tới dòng điện 0) Để thực ý đồ mạch điều khiển bao gồm khâu bản: Khâu đồng Khâu so sánh Hình 3.1 : Sơ đồ khối khâu mạch điều khiển  Nhiệm vụ khâu sơ đồ khối sau: - Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo điện áp tựa Urc tuyến tính trùng pha với điện áp Anot (cực G) Thyristor (triac) - Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa điện áp điều khiển Có nhiệm vụ so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển Uđk Tìm thời điểm hai điện áp nhau(Uđk= Urc) Tại thời điểm hai điện áp phát xung điều khiển đầu để gửi sang tầng tạo xung khuếch đại xung - Khâu tạo xung khuếch đại xung:Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac Xung để mở Triac cần có yêu cầu: Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời có xung điều khiển (Thường gặp xung kim xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn thời gian mở củacTriac) Cách ly mạch điều khiển mạch động lực (nếu điện áp động lực q lớn) đủ cơng suất  Ngun lí làm việc mạch điều khiển: Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển đưa đến khối đồng pha Đầu khối có điện áp thường hình sin tần số lệch pha góc xác định so với điện áp nguồn Điện áp gọi điện áp đồng � �� Đầu mạch phát điện cưa ta có điện áp cưa đồng tần số góc pha với điện áp đồng Các điện áp gọi điện áp cưa ��� Điện áp cưa ��� đưa vào đầu vào khối so sánh Tại có tín hiệu khác điện áp chiều điều chỉnh lấy từ ngồi Hai tín hiệu mắc với cực tính cho tác động chúng lên mạch so sánh ngược chiều Khối so sánh làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu Tại thời điểm hai tín hiệu tín hiệu đầu khối so sánh xung xuất với chu kỳ ��� Xung cưa có hai sườn có sườn mà đầu khối so sánh xuất xung điện áp sườn sườn sử dụng Vậy ta thay đổi thời điểm xung xuất đầu khối so sánh cách thay đổi �đ giữ nguyên dạng ��� Trong số trường hợp xung khối so sánh đưa đến đầu cực thiết bị cần điều khiển đa số trường hợp tín hiệu khối so sánh chưa đủ yêu cầu cần thiết Người ta phải thực việc khuếch đại thay đổi lại hình dáng xung Các nhiệm vụ thực hiên mạch gọi mạch xung Đầu khối tạo xung khuếch đại xung chuỗi xung điều khiển có đủ thông số yêu cầu công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu xung Tại thời điểm bắt đầu xuất xung hoàn toàn trùng với thời điểm xuất xung đầu khối so sánh Ngày mạch cổ điển thường thay IC tích hợp đầy đủ khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ đạt độ xác cao IC TCA 785 vi mạch  Giới thiệu IC TCA 785 Vi mạch TCA 785 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp cưa đồng bộ, so sánh tạo xung a, Ký hiệu chức TCA 785 C Châ Ký Chức hâ n hiệu n OS Chân nối đất Ký hiệu R9 Chức Điện trở tạo mạch cưa Q* QU Đầu đảo 10 C10 Tụ tạo mạch cưa Đầu U 11 V11 Điện áp điều khiển Q* Đầu đảo 12 C12 Tụ tạo độrộng xung Điện áp đồng 13 L Tín hiệuđiều khiển xung ngắn, xung rộng VSYN C I Tín hiệu cấm 14 Q1 Đầu QZ Đầu z 15 Q2 Đầu VREF Điện áp chuẩn 16 Vs Điện áp nguồn nuôi Hình 3.2 : Hình sóng dạng chân TCA 785 b, Các thơng số TCA 785 3.1.2 Tính toán, lựa chọn phần tử mạch điều khiển 3.2 Mô mạch điều khiển 3.2.1 Xây dựng sơ đồ mô 3.2.2 Kết mô  ... ? ?Xây dựng điều khiển cho biến đổi điều áp xoay chiều pha điều khiển động xoay chiều pha? ?? Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA VÀ ĐỘNG CƠ XOAY. .. CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA 1.1 Tổng quan động xoay chiều pha 1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chiều pha 1.3 Đặt toán... Điều áp xoay chiều pha, Điều áp xoay chiều ba pha 1.2.2 Các phương pháp điều khiển biến đổi Hình 1.4 giới thiệu số mạch điều áp xoay chiều pha Hình 1.4a điều áp xoay chiều điều khiển cách mắc