Tài liệu Công nghệ kéo sợi PP 5 pdf

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 50 CHƯƠNG 5 XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 5.1 Yêu cầu mạch điều khiển *. Điều kiện Thyristor làm việc - Có điện áp dương đặt nên Anot - Có xung áp dương đặt vào cực điều khiển - Sau khi Thyristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng, dòng điện chạy qua Thyristor do thông số của mạch quyết định. *. Chức năng của mạch điều khiển - Điều chỉnh được vị trí xung điề u khiển trong một nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên Anot-Catot - Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở được Thyristor + Biên độ xung thường từ 2 đến 10V Độ rộng xung t X = 20 ÷100 μs (đối với thiết bị chỉnh lưu) t X ≤ 10 μs (đối với thiết bị biến đổi tần số cao) 5.2. Nguyên tắc điều khiển Trong việc điều khiển chỉnh lưu thì việc tạo thời điểm để phát xung mở Thyristor là một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lưu thường sử dụng hai nguyên tắc đó là. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 51 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos *. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính (Hình 5.1) Hình 5.1. Nguyên lý điều khiển thẳng đứng tuyến tính. Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì tại thời điểm xuất hiện sự cân bằ ng giữa điện áp điều khiển (U đk ) và điện áp tựa (U S cũng chính là điện áp cùng pha trùng pha với điện áp đặt trên A-K của Thyristor và thường đặt vào đầu đảo của bộ so sánh). Thông thường điện áp tựa có dạng răng cưa. Như vậy bằng cách thay đổi U đk người ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra α α Uđk Us Us Uđk π 0 Usm 2π ω t CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 52 Theo đồ thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì góc điều khiển α được xác định: α = sm dk U U . π Trong đó : α góc mở của Thyristor U đk -Điện áp điều khiển U sm - Điện áp đồng bộ cực đại Thông thường người ta lấy U đk max = U sm . Ta nhận thấy rằng góc α là một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển U đk . Vậy ta có thể điều khiển góc α thông qua điều khiển điện áp một chiều. *. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos (Hình 5.2) U U s π U ak 0 α 2π U đk t CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 53 Hình 5.2 . Nguyên lý điều khiển thẳng đứng Arccos Điện áp đồng bộ U S vượt trước điện áp U AK = U m Sinωt của Thyristor một góc bằng 2 π , vậy U s = U m Cosωt Điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ theo 2 chiều ( dương và âm). Nếu đặt U S vào cổng đảo và U đk vào cổng không đảo của một khâu so sánh thì ta sẽ nhận đựoc một xung rất mảnh ở đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái Góc α được xác định α = arcCos( m dk U U ) Khi U đk = Um thì α =0 U đk = 0 thì α= 2 π U đk = -Um thì α = π Như vậy khi điều chỉnh Uđk từ trị U đk = + U m đến trị U đk = -U m ta có thể điều chỉnh được góc α từ 0 đến π Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 54 Trong mạch điều khiển sau đây ta chọn nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos. 5.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển *. Sơ đồ khối gồm các khâu như Hình 5.3 Hình 5.3. Sơ đồ khối mạch điều khiển 1. Khâu đồng pha (Hình 5.4) Biến áp đồng pha là một biến áp có điện áp đầu vào là điện áp của Thyristor (U AK ) điện áp ra được chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điểm giữa nhờ hai diode D 4 và D 5 Các dioê D 4 và D 5 được chọn theo kinh nghiệm, ta chọn loại có mã hiệu IN4007 có các số liệu DF TXM BAX PH Uđk (3) 1 2 4 5 6 ĐF Th CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 55 Dòng tải qua diode 3A Điện áp ngược đặt lên Diode: 700 V U ra D4 10 U 1 0 π 2π ω t U 2 U ’ 2 D5 U 1 6 7 8 T 1 11 220v U 1m U 2 0 π 2π ωt U ’ 2 U 2 U ’ 2 π 2π ωt 0 U ra U 2m U 2m CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 56 Hình 5.4. Khâu biến áp đồng pha 2.Khâu dịch pha (Tạo hàm Cos): Hình 5.5 Khâu này được lấy điện trực tiếp từ đầu ra ( chưa qua chỉnh lưu) của biến áp đồng pha. Sau đó đưa qua mạch tích phân R 3 và hai tụ C 4 mắc song song với tụ C 4 ’ có tác dụng làm dịch pha và đưa vào biến áp T 2 điện áp ra của biến áp T 2 là một tín hiệu dịch pha so với điện áp trên AK của Thyristor ( Đây là điện áp đồng pha tín hiệu để mở Thyristor TH 1 ) Hình 5.5. Khâu dịch pha Điện trở và tụ điện trên sơ đồ được chọn theo kinh nghiệm thực tế R 8 có trị số 1K5 3w Tụ C 4 , C 4 ’ có trị số 105= 1μF 3. Nguồn điện áp điều khiển (Điện áp một chiều) (Hình 5.6) C 4 C ’ 4 ∼ R 8 T 2 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 57 Gồm một biến áp một pha. Điện áp đầu ra của biến áp này được chỉnh lưu theo phương pháp hai nửa chu kỳ có điểm giữa. Sau đó được chỉnh lưu bởi hai Diode. D 10 và D 11 . Điện áp một chiều được lọc qua bộ lọc hình π bao gồm tụ C 7 , R 10 và tụ C 8 . Sau đó được sụt áp trên điện trở R 11 và ổn định bằng diode ổn áp D z1 đưa ra điện áp ổn định 13V. Điện áp này được đưa qua biến trở 5VR (chiết áp điều chỉnh tốc độ). Đầu ra của biến trở là điện áp điều khiển ( điện áp một chiều) Tuy nhiên điện áp này còn đựơc đưa qua bộ tạo mạch bởi R 11 , 4VR ( điều chỉnh thời gian trễ) và tụ C 9 tạo thiên áp cho Transistor mở. Thời gian trễ được tính. τ = R.C = ( R 14 + 4 VR ). C 9 Với 4VR min =0 thì τ = R 14 . C 9 = 2,2.10 3 .470 .10 -6 = 1 (s) Với 4VR max = 50K thì τ = (R 14 + 4RV max )C 9 = = (2,2 + 50 ). 10 3 .470. 10 -6 = 24,5 (s) Tín hiệu ra lấy từ chân E của Q 2 là tín hiệu điều khiển. CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 58 D 11 D U đk C 7 + R 10 R 14 C 8 + D Z1 5VR R 14 Q 2 4VR C 9 + Hình 5.6 Nguồn điện áp điều khiển CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 59 Các linh kiện chọn theo kinh nghiệm Diode D 10 , D 11 : IN4007 ; Diode D z1 : Z13 Tụ điện : C 7 : 50/160V C 8 : 47/63 C 9 : 470/50V Điện trở : R 10 , R 11 : 470Ω R 14 : 2K2 4VR : 50K Transistor : Q 2 : C 1384 4. Khâu tạo xung mở (Hình 5.7) Nguồn cung cấp cho khâu tạo xung là được lấy từ biến áp đồng pha sau khi chỉnh lưu qua D 4 , D 5 được lọc qua tụ C 6 , sụt áp trên R 3 , rồi ổn áp nhờ D Z2 , tín hiệu này được đưa qua 1VR (chỉnh xung) và R 4 mắc song song với S200 (điện trở ổn định nhiệt). Điện áp lấy trên 1VR được đưa vào cực G của Thyristor Th 1 để mở Thyristor này. [...]... trên 5VR Sơ đồ đấu dây như hình 5. 11 69 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 70 CHƯ ƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Ự U 70 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình 5. 11 Sơ đồ đấu dây thực tế 71 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 2 3 4 5 1 0 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 x100 rpm speed display power on 4 5 6 7 3 2 8 1 9 0 10 speed regulator ON OFF switch 71 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình 5. 12... cầu Diode D6 ÷ D9 và được lọc qua tụ C5 Thành điện áp một chiều Điện áp này kết hợp với tín hiệu điều khiển để điều khiển tốc độ động cơ Us r5 r6 3vr TG C5 D6÷D9 63 U®k CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình 5. 9 Khâu phản hồi tốc độ Các số liệu lấy theo kinh nghiệm Diode : D6 ÷ D9 = IN4007 Tụ điện : C5 = 47 /50 V Điện trở : R5 = R6 = 100 Ω 3RV = 50 0 Ω (Biến trở) 5. 4 Nguyên lý hoạt động của mạch điều... của biến áp T3 là ΔU1T3 = 0 .5 (v) Vậy điện áp đặt vào cuộn sơ cấp của biến áp T3 62 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN U1T3 = E1T3 + ΔU1T3 = = 6 + 0 ,5 = 6 ,5( v) Công suất của máy biến áp xung T3 PT3 = E2T3 I2T3 = E2T3 Ig = = 3 0.02 = 0,06 (W) Vậy ta chọn máy biến áp (T3) có thông số Điện áp : Vào/ Ra = 6 ,5/ 3 (V) Công suất : P = 0,06 (W) Chọn tụ C2 ( Theo kinh nghiệm) C2 = 1/ 250 V Diode : Có Ungmax =... 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Ự U 65 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình 5. 10 Sơ đồ mạch điều khiển ly hợp điện từ 66 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Với 4VR min: τ =R14.C9 = 2,2.103.470.10-6 = 1 (s) Với 4VR max: τ= (R14 + 4VRmax) = (2,2 +50 ).103.470.10-6 =24 ,5( s) Tín hiệu ra của điều khiển lấy từ chân E của Tranzitor Q 2 và đưa vào giữa điện trở R6 và R5 + Cuộn 6-7-8: Điện áp trên cuộn này cũng...CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN bias R3 Th1 1vr D3 C6 R4 DZ2 6v S BAX Hình 5. 7 Khâu tạo xung mở Trị số các linh kiện chọn theo kinh nghiệm: Diode: D3 : IN 4007 Dz2 : Z6 Tụ điện: C6 : 47 /50 V Điện trở: R3 : 470 Ω R4 : 100 Ω 60 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 1 VR : 2 K ( Biến trở) S : 200 Ω ( Điện trở ổn định nhiệt) Th 1 : FOR3G 5 Khâu biến áp xung ( Hình 5. 8) Để cách ly mạch điều... 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ổn định 13V Điện áp này được đưa qua biến trở 5VR (chiết áp điều chỉnh tốc độ) Đầu ra của biến trở là điện áp điều khiển + Điện áp này được đưa qua bộ định thiên R14 , 4VR và tụ C9 tạo thiên áp cho Tranzitor Q2 (C1384) mở Mặt khác R14, 4VR và C9 còn tạo thành mạch tạo trễ Thời gian trễ có thể tính bằng: τ = RC = (R14+4VR).C9 65 CHƯ ƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Ự U 65. .. chỉnh lưu cầu qua D6 – D9 và lọc bằng tụ C5 và được sụt áp bằng điện trở R6 Điện áp này được đưa qua R5, 3VR, R7 Điện áp này kết hợp với điện áp đặt lấy từ chân E của Q2 tạo thành tín hiệu phản hồi - Vì mạch công suất là mạch chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ nên tín hiệu cung cấp cho cực G của TH phải đồng pha với tín hiệu điện áp trên AK của nó - Điện áp trên cuộn 4 -5 biến thế T1 được nắn một nửa chu kỳ thông... và mạch công suất * Nguyên lý hoạt động của mạch: 67 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN - Khi đóng điện vào máy biến thế T1 có điện qua cuộn 0 - 220V Tại thời điểm này tín hiệu phát tốc chưa có điện, tụ C9 của mạch định thiên Q2 được nạp, điện áp trên 3VR bằng 0 Lúc này Thyristor được mở bằng tín hiệu lấy trên 1VR và tín hiệu dịch pha trên cuộn 8,9 của biến thế T2 Lúc này điện áp (+) tại đầu 5 (T1)... để mở thyristor Th1) + Cuộn 4 -5 có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu mở thyristor TH thông qua biến áp T3 - Biến áp T2: Có nhiệm vụ để lấy tín hiệu đồng pha có dịch chuyển 66 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN Cuộn 8-9 đóng vai trò như điện trở động, trị số thay đổi theo từng nửa chu kỳ của điện áp nguồn - Biến áp T3: Là biến áp lấy tín hiệu điều khiển thyristor TH - Hai điểm 5 và 6 là tín hiệu được lấy từ... (T1) và (-) ở 5 (T1) thì cuộn 3,4 của T3 không có điện do đó Thyristor Th không mở Như vậy Thyristor chỉ mở ở một nửa chu kỳ của điện áp nguồn tương ứng với điện áp trên AK Sau một thời gian khớp từ chạy, máy phát tốc có điện, tụ C9 đã nạp đầy ( thời gian nạp có thể điều chỉnh được bằng chiết áp 4VR) Do đó Transistor Q2 được mở Điện áp phát tốc qua mạch phản hồi kết hợp với điện áp đặt trên 5VR tạo thành . Diode : D 6 ÷ D 9 = IN4007 Tụ điện : C 5 = 47 /50 V Điện trở : R 5 = R 6 = 100 Ω 3RV = 50 0 Ω (Biến trở) 5. 4 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển Ư ƠN G 5: XÂY D Ự Ự N G MẠCH ĐI ỀU U KHIỂN 65 CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 66 Hình 5. 10 Sơ đồ mạch điều khiển ly hợp điện từ CHƯƠNG 5: XÂY