đồ án điều áp xoay chiều 1 pha LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ. Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá hiện đại hoá của Nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết.
LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu nhất Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá - hiện đại hoá của Nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn, chính xác Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết Để giải quyết được vấn đề này thì Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo và tài năng Sinh viên ngành TĐH tương lai không xa sẽ đứng trong độ ngũ này, do đó mà cần phải tự trang bị cho mình có một trình độ và tầm hiểu biết sâu rộng Chính vì vậy đồ án môn học điện tử công suất là một yêu cầu cấp thiết cho mỗi sinh viên TĐH Nó là bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên ngành TĐH tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất Đồ án này hoàn thành không những giúp em có được thêm nhiều kiến thức hơn về môn học mà còn giúp em dược tiép xúc với một phương pháp làm việc mới chủ động hơn,linh hoạt hơn và đặc biệt là sự quan trọng của phương pháp làm việc theo nhóm.Quá trình thực hiện đồ án là một thời gian thực sự bổ ích cho bản thân em về nhiều mặt MỤC LỤC CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1 1.1 Tổng quan động cơ xoay chiều một pha 1 Tổng quan nguyên lý 1 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ một pha .5 1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chiều một pha 7 Sơ đồ mạch lực bộ biến đổi 8 Các phương pháp điều khiển bộ biến đổi 9 CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ MẠCH LỰC 11 2.1 Thiết kế tính toán mạch lực 11 Tính toán thiết kế sơ đồ mạch lực 11 2.2 Mô phỏng sơ đồ mạch lực 14 Tải thuần trở 14 Tải trở cảm 15 CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 17 3.1 Tính toán thiết kế mạch điều khiển 17 Tính toán lựa chọn mạch điều khiển 18 CHƯƠNG 4 MÔ PHỎNG MẠCH LỰC VÀ ĐIỀU KHIỂN 30 4.1 Sơ đồ mô phỏng 30 4.2 Kết quả mô phỏng 31 Đặc tính phát xung 31 Đặc tính điện áp ra 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ một pha [5] 1 Hình 1.2: Dây quấn chính và dây quấn phụ stator 2 Hình 1.3: Rotor và Stator động cơ không đồng bộ một pha có cấu tạo gần giống động cơ 3 pha 2 Hình 1.4: Nguyên tắc tạo từ trường quay trong động cơ không đồng bộ 1 pha 2 Hình 1.5: Nguyên lý làm việc 3 Hình 1.6: Phân tích stđ đập mạch thành hai stđ quay 4 Hình 1.7: Đồ thị momen 5 Hình 1.8: Các sơ đồ điều áp xoay chiều một pha 9 Hình 2.1: Sơ đồ mạch lực 11 Hình 2.2: Cánh nhôm tản nhiệt 13 Hình 2.3: Sơ đồ bảo vệ quá áp cho van mạch lực 13 Hình 2.4: Điều áp xoay chiều một pha tải thuần trở 14 Hình 2.5: Đồ thị dạng dòng điện, điện áp trong ĐAXC tải thuần trở R (R = 10Ω và L = 0) 15 Hình 2.6: Điều áp xoay chiều một pha tải RL 15 Hình 2.7: Đồ thị dạng dòng điện, điện áp trong ĐAXC tải R+L (R = 10Ω và L = 100mH) 16 Hình 3.1: Sơ đồ cấu trúc nguyên tắc điều khiển dọc 17 Hình 3.2: Nguyên lí điều khiển 18 Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý khâu đồng pha 18 Hình 3.4: Điện áp đồng bộ Uđb 19 Hình 3.5: Sơ đồ chân IC 741 19 Hình 3.6: Mạch tạo răng cưa 20 Hình 3.7: Đồ thị điện áp răng cưa 21 Hình 3.8: Khâu so sánh 21 Hình 3.9: Tín hiêu xung sau khâu so sánh 22 Hình 3.10: Khâu phát xung chùm 23 Hình 3.11: Đồ thị khâu tạo xung chùm 23 Hình 3.12: Sơ đồ nguyên lý 25 Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý .Error! Bookmark not defined Hình 3.14: Biểu đồ xung Error! Bookmark not defined Hình 3.15: Cổng AND 25 Hình 3.16: Sơ đồ chân IC4073 26 Hình 3.17: Sơ đồ nguyên lý 26 Hình 3.18: Biến áp xung 28 Hình 4.1: Sơ đồ mô phỏng 30 Hình 4.2: Đặc tính các tầng điều khiển 31 Hình 4.3: Đồ thị điện áp ra điều áp xoay chiều 1 pha, xung chùm 32 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Thông tin về hệ thống 11 Bảng 2.2: Thông số van Thyristor 12 Bảng 2.3: Bảng liệt kê thiết bị mạch lực 14 Bảng 3.1: Bảng liệt kê linh kiện mạch điều khiển 29 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan động cơ xoay chiều một pha Động cơ điện xoay chiều một pha (gọi tắt là động cơ một pha) là động cơ điện xoay chiều không cổ góp được chạy bằng điện một pha Loại động cơ điện này được sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống như động cơ bơm nước động cơ quạt động cơ trong các hệ thống tự động Khi sử dụng loại động cơ này người ta thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ như quạt bàn, quạt trần Thường có một số loại như: - Động cơ điện không đồng bộ một pha có vòng ngắn mạch (công suất dưới 150W) - Động cơ không đồng bộ một phat dùng tụ điện hoặc có vòng dây chập ngược - Các kiểu động cơ này đều dùng rôto lồng sóc để chạy các máy gia dụng - Động cơ điện vạn năng: cả stato và rôto đều có dây quấn Tổng quan nguyên lý Cấu tạo Động cơ 1 pha được cấu tạo gồm 2 bộ phận stator và rotor Hình 1.1: Cấu tạo của động cơ không đồng bộ một pha [5] • Stator Phần tĩnh gồm: mạch từ, dây quấn, vỏ máy 7 Hình 1.2: Dây quấn chính và dây quấn phụ stator Mạch từ có cấu tạo giống như stator động cơ 3 pha dây quấn stator gồm dây quấn chính và dây quấn phụ có kết cấu thường không giống nhau đặt lệch nhau góc 900 • Rotor Roto của động cơ không đồng bộ 1 pha thường dùng la roto lồng sóc Ngoài hai phần chính trên, còn có các bô phận khởi động như tụ điện, ngắt điện ly tâm hay rơle dòng điện rơle điện áp, … Hình 1.3: Rotor và Stator động cơ không đồng bộ một pha có cấu tạo gần giống động cơ 3 pha Nguyên lý làm việc Hình 1.4: Nguyên tắc tạo từ trường quay trong động cơ không đồng bộ 1 pha Nếu chỉ có 1 cuộn dây nối vào 1 pha sẽ có từ trường xoay chiều như sau Hình 1.5: Nguyên lý làm việc Xét từ trường do dòng điện hình sin i = I m sin ωt động cơ không đồng ộ 1 pha chỉ có dây quấn một pha trong dây quấn stator của Dòng điện xoay chiều chạy trong dây quấn stator sẽ sinh ra từ trường xoay chiều, đường sức từ trường được xác định theo quy tắc vặn nút chai Xét tại các thời điểm: B = BT (thuan) + BN (nghich) (1.1) + Tại dòng điện đạt cực đại dương i=I t = T m, cảm ứng B đạt cực đại, 1 4 giả sử đường sức có chiều từ trên xuống dưới BT r r cùng chiều, cùng độ lớn: BT = BN = T