ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP, đề tài ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP,BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGÀNH: Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa CHUYÊN NGÀNH: Tự động hóa và điều khiển thiết bị điện công nghiệp ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP,tiểu luận THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP, báo cáo đề tài THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGÀNH: Kỹ thuật Điều khiển Tự động hóa CHUYÊN NGÀNH: Tự động hóa điều khiển thiết bị điện công nghiệp ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP Người hướng dẫn: Ths Nguyễn Ngọc Khốt Sinh viên thực hiện: Kiều Đình Khuê Mã sinh viên: 19810430166 Lớp: D14TDH&DKTBCN2 HÀ NỘI, 04/2022 YÊU CẦU ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài : Thiết kế chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Biết nguồn 3x380V/50Hz, tải động điện chiều kích từ độc lập nam châm vĩnh cửu: Pdm = 10.5kW, Uđm = 442(V), nđm = (3502)v/p, Iđm = 18A TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Sinh viên thực hiện: Kiều Đình Khuê MÃ SV: 19810430166 Lớp: D14TDH&DKTBCN2 Nội dung đồ án xây dựng thành chương: Chương 1: Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tốc độ động , Lý thuyết chỉnh lưu cầu ba pha Chương 2: Thiết kế mạch động lực Chương Xây dựng cấu trúc mạch điều khiển tính tốn lựa chọn thông số cho khâu Chương Tiến hành mơ kiểm chứng LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, tất nước giới nói chung nước ta nói riêng thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công nghiệp, nông nghiệp lĩnh vực sinh hoạt Điện tử công suất ứng dụng ngày nhiều nhà máy, xí nghiệp Ứng dụng Điện tử công suất điều khiển tốc độ động điện lĩnh vực quan trọng ngày phát triển Các nhà sản xuất không ngừng cho đời sản phẩm công nghệ phần tử bán dẫn công suất thiết bị điều khiển kèm Là sinh viên ngành Tự Động Hoá cần phải tự trang bị cho có trình độ tầm hiểu biết sâu rộng Chính đồ án môn học điện tử công suất yêu cầu cấp thiết cho sinh viên Tự Động Hóa Đó điều kiện để chúng em tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức điện tử công suất Qua đồ án em tiếp cận đề tài “Thiết kế chỉnh lưu cầu ba pha để điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập” Mặc dù em nỗ lực cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi tâm cao nhiên lần em làm đồ án, đặc biệt kiến thức kinh nghiệm thực tế nhiều hạn chế nên em tránh khỏi sai sót, em mong nhận phê bình góp ý Thầy, Cô để giúp em hiểu rõ vấn đề đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy Ths Nguyễn Ngọc Khoát Thầy mơn nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em hồn thành đồ án mơn học Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập 1.1.1 Khái niệm 1.1.2 Cấu tạo 1.1.3 Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều 1.1.4 Đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 10 1.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động 11 1.2.1 Thay đổi điện trở phụ ( R ) mạch phần ứng 12 1.2.2 Thay đổi điện áp mạch phần ứng 13 1.2.3 Thay đổi từ thông 15 1.3 Lý Thuyết Về Chỉnh Lưu Cầu Ba pha 16 1.3.1 Chỉnh lưu không điều khiển 16 1.3.2 Chỉnh lưu có điều khiển dùng TIRISTO 17 CHƯƠNG CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 20 2.1 Chọn mạch động lực ( chọn chỉnh lưu cầu pha có điều khiển ) 20 2.1.1 Sơ đồ mạch lực 20 2.2 Tính tốn máy biến áp động lực 20 2.2.1 Tính tốn điện áp chỉnh lưu không tải 20 2.2.2 Tính tốn thơng số máy biến áp 21 2.3 Tính chọn thơng số mạch lực 21 2.3.1 Chọn van động lực 21 2.3.2 Chọn thyristor 21 2.3.3 Bảo vệ điện áp cho van 22 2.3.4 Xác định phạm vi góc điều khiển 22 CHƯƠNG PHÂN TÍCH TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN .23 3.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển Thyristor 23 3.2 Cấu trúc mạch điều khiển 23 3.3 Khâu đồng 24 3.4 Khâu tạo cưa 25 3.5 Khâu so sánh 26 3.6 Khâu tạo xung chùm 26 3.7 Khâu khuếch đại tạo xung 27 CHƯƠNG CHƯƠNG MÔ PHỎNG 29 4.1 Sơ đồ mơ tồn mạch 29 KẾT LUẬN 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO 31 Danh mục hình vẽ CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 1.1 Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập 1.1.1 1, Khái niệm + Mỗi động có đặc tính tự nhiên xác định số liệu định mức sử dụng loạt số liệu cho trước + Những đặc tính nhân tạo có biến đổi thông số nguồn, mạch điện động cơ, thay thổi cách nối dây mạch, dùng thêm thiết bị biến đổi + Bất kỳ thơng số có ảnh hưởng đến hình dáng vị trí đặc tính cơ, coi thông số điều khiển động cơ, tương ứng phương pháp tạo đặc tính nhân tạo hay đặc tính điều chỉnh + Phương trình đặc tính động điện viết theo dạng thuận M = f(ω) hay dạng ngược ω = f(M) + Trong phân tích hệ thống truyền động, thường biết trước đặc tính M c(ω) máy sản xuất + Đạt trạng thái làm việc với thơng số u cầu tốc độ, mơ men, dịng điện động cơ,…cần phải tạo đặc tính nhân tạo động tương ứng Động điện MC có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt – nên dùng nhiều ngành CN có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ (như cán thép, hầm mỏ, gtvt…) 1.1.2 2, Cấu tạo Động điện chiều phân thành hai phần chính: phần tĩnh phần động Phần tĩnh (hay stato): Hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay cịn gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với Cực từ chính: Là phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5 đến 1mm ép lại tán chặt Trong động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc Có động điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy Các phận khác : Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay ngồi Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lò xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách điện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại Phần động (hay rơto): Bao gồm phận sau : + Phần sinh sức điện động gồm có : 1.Mạch từ: Được làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh để lồng dây quấn phần ứng 2.Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với theo qui luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp 3.Tỳ cổ góp: Là cặp trổi than làm than graphit ghép sát vào thành cổ góp nhờ lị xo + Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong động điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài KW thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakelit Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với lớp mica dày từ 0,4 đến 1,2mm hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phiến góp dễ dàng 1.1.3 3, Phân loại, ưu nhược điểm động điện chiều Phân loại động điện chiều: Khi xem xét động điện chiều máy phát điện chiều người ta phân loại theo cách kích thích từ động Theo ta có loại động điện chiều thường sử dụng: + Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng rẽ + Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng + Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tếp với phần ứng + Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng cuộn mắc nối tiếp với phần ứng Ưu nhược điểm động điện chiều Do tính ưu việt hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải , máy phát động điện xoay chiều có cấu tạo đơn giản cơng suất lớn, dễ vận hành mà máy điện (động điện) xoay chiều ngày sử dụng rộng rãi phổ biến Tuy nhiên động điện chiều giữ vị trí định cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (như máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều cỡ giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp Nhưng ưu điểm mà máy điện chiều thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều dùng làm động điện hay máy phát điện điều kiện làm việc khác Song ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng phí thiết bị biến đổi kèm (như biến tần ) đắt tiền 10 Góc điều khiển α góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm tiristo phát xung vào cực điều khiển để mở van Thời điểm mở tự nhiên điểm mà van diot bắt đầu dẫn b) sơ đồ dạng sóng Hình 1.8 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha Hình 1.9 Dạng sóng ngõ c) Ngun lý hoạt động 19 phát xung mở van cho mạch hoạt động phải đồng thời cho hai tiristo cần dẫn ( hình 1.9 ) Xung xác định góc α , xung thứ hai đảm bảo thơng mạch tải Ở phải đảm bảo góc điều khiển van phải sau : α1= α 2= = α 6= α Theo đồ thị u d(θ) ta thấy góc giới hạn θ tbgiữa dịng liên tục dòng gián đoạn 60 Nếu α ≤ 60o ta có : Udα = Ud0.cosα = 2,34.U2.cosα Nếu α > 60o dịng điện gián đoạn Điện áp chỉnh lưu nhận : Udα = Ud0 1+cos(α+60) d) Thông số Điện áp Nếu α ≤ 60o ta có : Udα = Ud0.cosα = 2,34.U2.cosα Nếu α > 60o dịng điện gián đoạn Điện áp chỉnh lưu nhận : Uα = U d 1+cos(α+60) d0 Trị dịng điện trung bình qua tải I= d Ud Rd Mỗi diode dẫn điện khoảng thời gian chu kỳ điện áp nguồn Do đó, trị trung bình dịng điện qua diode I Itbv = 3d Trị số dòng điện hiệu dụng IDhd = I √ 3d Điện áp ngược cực đại van Ungmax = 2,45.U2 Công suất biến áp Sba = S1 BA + S2 BA = 1,05UdId =1,05.Pd 20 o CHƯƠNG CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 2.1 2.1 Chọn mạch động lực ( chọn chỉnh lưu cầu pha có điều khiển ) 2.1.1 1, Sơ đồ mạch lực Hình 2.1 : sơ đồ mạch lực 2.2 2.2 Tính tốn máy biến áp động lực Chọn máy biến áp pha sơ đồ đấu dây Y/Yo , làm mát khơng khí tự nhiên 2.2.1 Tính tốn điện áp chỉnh lưu khơng tải Udo = Udkt = Ud + ΔUv, + ΔUR + ΔUx Trong đó: Ua :Điện áp chỉnh lưu yêu cầu ΔUv: sụt áp van ΔUR : sụt áp điện trở ΔUx: sụt áp gây tượng chuyển mạch Ud = 442V Sụt áp van: ΔUv, = 1,5 (V), với sơ đồ cầu ba pha là: 2.ΔUv = 3(V) Điện áp chỉnh lưu: Ud,kt = 2,34 U2 Công suất chiều tải: Pd = 10,5 (kW) = Udkt Id →Sba = 1,05.Pd = 11,025 (kW) 21 Chọn sụt áp tương đối điện trở dây cuốn: eR =4% Sụt áp tương đối điện kháng tản: ex = 7% Sụt áp điện trở là: ΔUR = 2RaId = ( eR 3U 22 ).Id = 1,044.eR.Udo S ba Sụt áp chuyển mạch : ΔUX = ( eR 3U 22 ).Id = 0.497.ex.Udo →Udo = S п U d +2 ΔU v 1−(1,044 eR +0.497 e x) = 1−(1,044.0 04+ 0.497 0.07) Pd= 10,5kW = Ud Id → Id = 471,88 2.2.2 442+3 ba 10500 = 481,88 (V) = 21.78 (A) 2, Tính tốn thơng số máy biến áp - Cơng suất : Sa =1,05 Pd =1,05 * 10,5 = 11,025 (kW) Điện áp thứ cấp: U2 = Udo / 2,34 = 481,88 / 2,34 = 205 (V) Điện áp thứ cấp MBA: U1 = 380 (V) Hệ số máy biến áp: - - Kba ¿ U1 = U2205 380(1−15 %) = 1,575 Giá trị dòng hiệu dụng thứ cấp MBA: I2 = 0,816 Id= 17.77 (A) Giá trị dòng hiệu dụng sơ cấp MBA : I2 = 2/ kba = 11.28 (A) 2.3 2.3 Tính chọn thơng số mạch lực 2.3.1 1, Chọn van động lực - Dịng trung bình qua van là: Itbv = Id /3 = 7,26 (A) Điện áp ngược lớn đặt lên van, tính tới trường hợp điện áp nguồn lên cao (hơn 10% định mức ) : U Ungmax = 1,1 Um2,1= 1,1 √2U2,1 = 1,1√6 2,34 , = 554,87 - Giả sử điều kiện làm mát tự nhiên, van gắn lên tản nhiệt: → Chọn van có dịng cho phép là: 62,53 (V) - Van chọn có hệ số dự trữ điện áp ku =2 Tức Umax > 2Ungmax =2* 554,87 = 1109,74(V) 22 2.3.2 2, Chọn thyristor Với thông số dòng áp ta chọn Thyristor T10_80 ( theo bảng 2.2.1 trang 429 sách hướng dẫn thiết kế điện tử cơng suất ), có thơng số sau: - Dịng trung bình tối đa cho phép qua van: Itb= 80(A) Dòng điện đỉnh: Idinh = 1200(A) Dòng điện rò van trạng thái khóa: Irị = 6(A) Điện áp tối đa mà van chịu được: Umax =1200(V) Tốc độ tăng điện áp thuận max: du/ dt = 1000(V/µs) Thời gian phục hồi tính chất khóa van: tph = 100(μs) Giá trị tốc độ tăng dòng: di/ dt = 150(A/μs) Sụt áp thuận cho van: ΔU = 2,7 (V) Dòng điều khiển: Idk = 150(mV) Điện áp điều khiển nhỏ đảm bảo mở van: Udk= 4(V) 2.3.3 Bảo vệ điện áp cho van Bảo vệ điện áp q trình đóng cắt thyristor bảo vệ cách mắc R- C song song với thyristor Khi có chuyển mạch, điện tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn, biến thiên nhanh chóng dịng điện tạo suất điện động cảm ứng lớn điện cảm, làm cho điện áp anot katot thyristor Khi có R-C mắc song song với thyristor tạo mạch vịng phịng điện tích q trình chuyển mạch nên thyristor không bị điện áp Ta chọn thông số R, C, sau: R1 = - 30 (Ω) C1 = 0,25 - (μF) 2.3.4 Xác định phạm vi góc điều khiển - Chọn góc mở cực tiêu : α = 10° với góc mở góc dự trữ ta bù giảm điện áp lưới Khi góc mở nhỏ α = α điện áp tải max Udmax = Udo.cosα Khi góc mở lớn α max = α điện áp tải Udmin = Udo.cosα max Từ ta có : 23 U dmax = cosα = D U dmin cosα max cosα max = cosα = cos10 → cosα max = 88o D 30 24 CHƯƠNG : PHÂN TÍCH TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 3.1 Cơ sở lý thuyết điều khiển Thyristor Thyristor mở cho dịng điện chạy qua có điện áp dương đặt lên cực anode có xung điện áp dương đặt vào cực điều khiển, sau Thyristor mở xung điều khiển khơng cịn tác dụng nữa, dịng điện chạy qua Thyristor thông số mạch động lực định Thyristor khóa dịng điện chạy qua 0, muốn mở lại ta phải cấp xung điều khiển lại Do đó, với điện áp hình sin, tùy thuộc vào thời điểm cấp xung điều khiển mà ta khống chế dịng điện Thyristor Để thực đặc điểm ta dùng nguyên tắc sau: - Nguyên tắc điều khiển ngang - Nguyên tắc điều khiển dọc Hiện điều khiển Thyristor sơ đồ chỉnh lưu, người ta thường dùng nguyên tắc điều khiển dọc, nên em sử dụng phương pháp để thiết kế mạch điều khiển Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nguyên tắc điều khiển ngang Ở đây, U tựatạo điện áp tựa có dạng cố định( thường dạng cưa), theo chu kì nhịp đồng U db.Khâu so sánh SS xác định điểm cân hai điện áp U tựavà U dkđể phát động khâu tạo xung TX Như nguyên tắc thời điểm phát xung hay góc mở van thay đổi thay đổi trị số U dk 3.2 Cấu trúc mạch điều khiển Mạch điều khiển bao gồm khâu sau : 25 Hình 3.2 Cấu trúc mạch điều khiển 3.3 Khâu đồng - Chọn mạch đồng hai chu kì : Hình 3.3 Sơ đồ mạch đồng pha Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kì có điểm dùng điôt D1, D2 tải cho chỉnh lưu điện trở Ro Điện áp chinh lưu U clsau tạo đưa tới cực (+) Opam để so sánh với ( cực (- ) opam nối đất ) Nếu U cl> U dbằng điện áp bão hịa (Ubh) Nếu U cl> U dbằng điện áp bão hịa âm (-Ubh) Nhiệm vụ khâu đồng pha: Nhận điện áp từ anode Thyristor điện áp tựa trùng pha với điện áp anode Thyristor Đ iện áp tựa Urc, điện áp tựa phải biến thiên liên tục vùng anode Thyristor 26 3.4 Khâu tạo cưa Hình 3.4 : Mạch tạo cưa Hoạt động : − ¿¿ + ¿¿ + Khi Udb < D3 dẫn ; Do U OA = U OA = = Ucı = Urc UR4 = Udb → Udb = Ucı Khi Cnạp đạt đến nguỡng điơt ốn áp Dz thơng giữ điện áp vị trị số ổn áp ( khơng có Dz = Uc tăng đến +Uab ) + Khi Udb > D3 khóa → Tụ phóng →Uc giảm đến Dz giữ Uc giá trị x ~ - 0,7 Tính tốn : Chu kì: T = 1/ f = 0,02 (s) = 20 (ms) Chọn OA loại TL082 Phạm vi góc điều khiểu 168 độ →Thời gian tụ C phóng: = 168.10 10−3 180 = 9,33 (ms) Chọn điốt ổn áp BZX79C có Upz = 10 (V) Chọn tụ C = 220 (nF) Chọn R6 = 51k nối tiếp biến trở P1 = 8k Thời gian tụ C nạp: tn = T/2 - = 10- 9,33 = 0,67 (ms) Điện áp bão hòa OA: Udb = E- 1,5 = 12 - 1,5 = 10,5 (V) Chọn R4 = (kΩ) Ưu điểm: Tác động nhanh, có sườn cưa dốc, độ xác cao Với phát triển khoa học kỹ thuật ngày đại nên vi mạch dược chế tạo ngày nhiều, chất lượng ngày cao, kích thước ngày gọn Ứng dụng vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha cho ta chất lượng điện áp tựa tốt nên em chọn sơ đồ 27 3.1 3.5 Khâu so sánh Chức năng: So sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để xác định thời điểm phát xung điều khiển →Xác định góc điều khiển α Khâu so sánh thực phần tử transistor, hay khuếch đại thuật toán OA Ta sử dụng phần tử OA cho phép đảm bảo độ xác cao dùng OA chuyên dụng coparator, có giá thành hạ, không cần chỉnh định phức tạp So sánh dùng OA kiểu hai cửa: Hình 3.5 Mạch so sánh Hai điện áp cần so sánh đưa tới hai cực khác OA Trong trường hợp Uđk = U+, Utựa = U Nếu Udk > Utựa → Ura = + Ubh Nếu Udk < Utựa → Ura = - Ubh Tính chọn van : Chọn Opam loại TL082 Chọn điện trở R1 = 10k , R2=10k Udk = (V) 3.2 3.6 Khâu tạo xung chùm Để tạo xung chùm ta tạo xung dao động cho kết hợp với xung đồng pha Tạo dao động xung: ta dùng Opam tạo xung dao động, Opam sử dụng so sánh hai cửa Để kết hợp dao đông xung xung đồng pha ta dùng cổng AND 28 Hình 3.6 Mạch tạo xung chùm Hoạt động mạch dao động + Tụ C liên tục phóng – nạp làm cho Opam đảo trạng xung : thái, lần điện áp trị số chia điện áp R1, R2 + Tổng trở phân áp (R1 +R2) ~ 20 + Dùng tần số cao để tạo xung ( f xc Chọn thông số mạch dao động =6–12 (kΩ) kHz ) Mạch tạo xung chùm có xung: tần số: = ! f = t" x (KHz) →T = 1/f= ! =5 !% "#!$ ! = 200' (µs) &#!$ ChọnC 10 (nF), R1 = (kΩ) ,R2 = 15 (kΩ)., R3=10 (kΩ) Chọn loại Opam TL082 3.3 3.7 Khâu khuếch đại tạo xung Nhiệm vụ : Tạo xung để mở Thyristor, xung để mở Thyristor có u cầu: + Đủ cơng suất + Có sườn dốc thắng đứng, thường xung chữ + Cách ly mạch nhđiềậut khiến mạch lực → Dùng biến áp xung Một số cách khuếch đại xung + Trực tiếp: Không cho phép cách ly mạch điều khiển mạch lực +Ghép qua phần tử quang: Chỉ chịu dịng tải vài chục mA 29 → Khơng đủ công suất để mở van lực + Bằng cách khuếch đại xung: Thông dụng nay, Dễ cách ly mạch điều khiển mạch lực, truyền xung dạng xung chùm → Chọn cách khuếch đại biến áp xung Khuếch đại biến áp xung: Hình 3.7 Mạch khuếch đại Hoạt động : Điện áp đầu vào điện áp dạng xung chùm, có dạng hình chữ nhật, cần mở thyristor, có xung vào có dịng Is nên có dịng chạy biến áp xung Dòng cảm ứng sang thứ cấp cùa biến áp xung điều khiến Dùng xung dương xung dương lượng lấy từ nguồn E, qua xung âm lượng cuộn điện cảm xảy , lượng nhỏ 30 CHƯƠNG MÔ PHỎNG 3.4 4.1 Sơ đồ mơ tồn mạch A B C D E F G H I J 0 +15v +15v +15v TR2 D7 U3 U2:B 1 THYRISTOR DIODE D5 DIODE R10 TL082 -15v 10k Q2 -15v BC337 D C B 10k A TRAN-2P2S R9 R13 R14 10k 10k D11 Q1 U2:A BC337 3 D DIODE C D10 C2 TL082 R7 +15v 10k R8 U7 +15v TR3 10k +15v NOT U5 D4 10k AND_3 TRAN-2P3S BC337 1k DIODE 1k DIODE Q3 AND_3 U1:B R3 TL082 R5 10k R6 TL082 D2 BC337 -15v U1:A 10k -15v +15v R12 10k D9 15k Q4 10k -15v VSINE R1 D3 DIODE V1 R2 R11 220nF 100 U1:A D1 TRAN-2P2S U6 TR1 THYRISTOR DIODE BZX79C C1 U4 D6 P1 +15v D8 DIODE R4 +15v 1nF B A DIODE TL082 DIODE Udk +15v A B 8 C D DATE: FILE NAME: kieudinhkhue_198104 30166_TDH.pdsprj DESIGN TITLE: BY: A B C D E F G H 3/20/2022 kieudinhkhue_198104 30166_T DH.pdsprj PATH: PAGE: C:\Users\Admin\Desktop\kieudinhkhue_19810430166_TDH.pdsprj of TIME: 9:49:52 PM REV:@REV I J @AUTHOR 31 KẾT LUẬN Sau trình học tập nghiên cứu đồ án, với hướng dẫn tận tình thầy Th.S Nguyễn Ngọc Khoát, giúp đỡ bạn lớp, em hoàn thành đề tài “ Thiết kế chỉnh lưu cầu ba pha để điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập” Trong đề tài giúp em hiểu rõ về: - Động điện chiều Thyristor-Bộchỉnh lưu cầu ba - Các khâu trongphamạch điều - Mạch động lực bảo khiển - Cách tính tốn vthơngệ số linh kiện Trong q trình thực hiện, chắn thân em khôngmạch thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 32 TÀI LIỆU KHẢO [1] [2] thuật [3] Tính THAM Sách Hướng dẫn thiết kết điện tử công suất – Phạm Quốc Hải – NXB Khoa học kỹ thuật Giáo trình Điện tử cơng suất – Võ Minh Chính - NXB Khoa học kỹ Giáo trình Tính tốn thiết bị điện tử cơng suất – Trần Văn Đồ án môn học Điện tử công suất – Lê Văn Nghĩa – Trường Đạ i học Bách [4] Khoa Đà Nẵng 33 ...YÊU CẦU ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài : Thiết kế chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Biết nguồn 3x380V/50Hz, tải động điện chiều kích từ độc lập nam châm vĩnh... Chương 1: Tổng quan động điện chiều kích từ độc lập phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ; phương pháp điều chỉnh tốc độ động , Lý thuyết chỉnh lưu cầu ba pha Chương 2: Thiết kế mạch động lực Chương... lớn mạch điện phần ứng mạch điện kích từ mắc vào hai nguồn độc lập Lúc động gọi động điện chiều kích từ độc lập a) Phương trình : Hình 1.1: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập Uư =