Thiết kế bộ biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

-   - Đồ án điện tử Thiết kế biến tần pha để điều chỉnh tốc độ động không đồng LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com LỜI NÓI ĐẦU WX# "WX Trong năm gần lónh vực điều khiển truyền động điện phát triển mạnh mẽ Đặc biệt với phát triển khoa học kỹ thuật điện tử tin học nói riêng khai thác tất ưu điểm bật vốn có động không đồng với động chiều Với đồ án em nêu khía cạnh nhỏ lónh vực điều khiển động không đồng roto lồng sóc “Thiết kế biến tần pha để điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ” Nội dung chương trình mục sau: Chương 1: sơ lược động không đồng Chương 2: tổng quan hệ thống biến tần, nguyên lý làm việc biến tần Chương 3: mạch động lực, sâu vào nguyên lý làm việc thiết bị phương pháp tính toán chọn mạch bảo vệ mạch, hệ thống điều khiển ứng dụng kỹ thuật xung số vào mạch điều khiển để điều khiển hoạt động mạch Chương 4: hệ thống điều khiển: ứng dụng kó thuật xung số vào mạch điều khiển để điều khiển hoạt động mạch Tuy nhiên với trình độ có hạn không tránh khỏi sai sót, em mong thầy cô thông cảm đóng góp ý kiến để giúp em tiến Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa điện –bộ môn tự động đo lường bảo thời gian làm đề tài Đà Nẵng, Ngày Tháng Năm2004 Sinh viên thực SƠ LƯC VỀ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ A- CẤU TẠO VÀ ĐẶC ĐIỂM I- CẤU TẠO: I-1: Cấu tạo phần tónh (stato) Gồm vỏ máy, lỏi sắt dây quấn I-1.a Vỏ máy: Thường làm gang Đối với máy có công suất lớn (1000 kw), thường dùng thép hàn lại thành vỏ Vỏ máy có tác dụng cố định không dùng để dẫn từ LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com I-1.b Lỏi sắt: Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,35 mm đến 0,5 mm ghép lại Lỏi sắt phần dẫn từ Vì từ trường qua lỏi sắt từ trường xoay chiều, nhằm giảm tổn hao dòng điện xoáy gây nên, thép kỹ thuật điện có phủ lớp sơn cách điện Mặt lõi thép có xẻ rảnh để đặt dây quấn I-1.c Dây quấn : Dây quấn đặt vào rãnh lỏi sắt cách điện tốt với lỏi sắt Dây quấn stato gồm có ba cuộn dây đặt lệch 120 o điện I-2 Cấu tạo phần quay (roto): I-2 a Trục : Làm thép, dùng để đở lỏi sắt roto I-2-b Lỏi sắt: Gồm thép kỹ thuật điện giống phần stato Lỏi sắt ép trực tiếp lên trục Bên lỏi sắt có xẻ rảnh để đặt dây quấn I-2.c Dây quấn roto: Gồm hai loại: loại roto dây quấn loại roto kiểu lồng sóc * Loại roto kiểu dây quấn : dây quấn roto giống dây quấn stato có số cực số cực stato Dây quấn ba pha roto thường đấu hình (y) Ba đầu nối vào ba vòng trượt đồng đặt cố định đầu trục Thông qua chổi than vòng trượt, đưa điện trở phụ vào mạch roto nhằm cải thiện tính mở máy điều chỉnh tốc độ *Loại roto kiểu lồng sóc: loại dây quấn khác với dây quấn stato Mỗi rảnh lỏi sắt đặt dẫn đồng nhôm nối tắt lại hai đầu hai vòng ngắn mạch đồng nhôm, làm thành lồng, người ta gọi lồng sóc I-3 Khe hở: Khe hở động không đồng nhỏ (0,2 mm ÷ 1mm) Do roto khối tròn nên roto LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com II- ĐẶC ĐIỂM CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ - Cấu tạo đơn giản - Đấu trực tiếp vào lưới điện xoay chiều ba pha - Tốc độ quay roto nhỏ tốc độ từ trường quay stato n < n1 Trong đó: n tốc độ quay roto n1 tốc độ quay từ trường quay stato (tốc độ đồng động ) B- NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ Khi nối dây quấn stato vào lưới điện xoay chiều ba pha, động sinh từ trường quay Từ trường quét qua dẫn roto, làm cảm ứng dây quấn roto sức điện động LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com e2 sinh dòng điện i2 chạy dây quấn Chiều sức điện động chiều dòng điện xác định theo qui tắc bàn tay phải M Hình.1-1 sơ đồ nguyên lý động không đồng Chiều dòng điện dẫn phía roto hướng từ ngoài, dòng điện dẫn phía roto hướng từ vào Dòng điện i2 tác động tương hỗ với từ trường stato tạo lực điện từ dây dẫn roto mômen quay làm cho roto quay với tốc độ n theo chiều quay từ trường Tốc độ quay roto n nhỏ tốc độ từ trường quay stato n1 Có chuyển động tương đối roto từ trường quay stato trì dòng điện i2 mômen Vì tốc độ roto khác với tốc độ từ trường quay stato nên gọi động không đồng Đặc trưng cho động không đồng ba pha hệ số trượt: S = n1 − n n1 (1-1) Trong đó: N tốc độ quay roto F1 tần số dòng điện lưới P số đôi cực N1 tốc độ quay từ trường quay (tốc độ đồng động cơ) 60 f1 (1-2) n1 = p Khi tần số mạng điện thay đổi n1 thay đổi làm cho n thay đổi Khi mở máy n = s = gọi độ trượt mở máy Dòng điện dây quấn tư ø trường quay tác dụng lực tương hổ lên nên roto chịu tác dụng mômen m từ trường quay chịu tác dụng mômen m theo chiều ngược lại Muốn cho từ trường quay với tốc độ n1 phải nhận công suất đưa vào gọi công suất điện từ Pđt = M ω = M 2π n1 60 (1-3) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Khi công suất điện đưa vào: P = U I cos ϕ ∆ P d = 3r I (1-4) Ngoài thành phần công suất điện từ có tổn hao điện trở dây quấn stato Tổn hao sắt: (1-5) ∆ P st = ∆ P Pñt = P1 − ∆ Pñt − ∆ Pst (1-6) Công suất trục là: P ' = M ω = M 2π n 60 (1-7) Công suất nhỏ công suất điện từ tổn hao dây quấn roto: P2 = Pđt − ∆ P d Trong đó: (1-8) ∆ P d = m I r (1-9) M2 số pha dây quấn roto Vì p’2 < pđt n < n1 Công suất p2 đưa nhỏ p’2 tổn hao ma sát trục động tổn hao phụ khaùc: (1-10) P = P ' = ∆ P − ∆ p f Hiệu suất động cơ: η= P2 = ( ,8 ÷ ,9 ) P1 (1-11) C- CÁC ĐẠI LƯNG VÀ PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ Các đại lượng 1.a Hệ số trượt: Để biểu thị mức độ đồng tốc độ quay roto n tốc độ từ trường quay stato n1 Ta có : s = n1 − n n1 S oo = n1 − n 100 o o n1 Hãy tính theo phần traêm: (1-12) (1-13) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Xét mặt lý thuyết giá trị s biến thiên từ đến từ đến 100 o/o Trong : 60 f p n = n (1 − s ) n1 = (1-14) (1-15) 1.b Sức điện động mạch roto lúc đứng yên Trong ñoù: E 20 = , 44 K f 20 (1-16) W 2Φ m φ m trịsốcựcđạïicủatừthôngtrong mạchtừ K2 hệ số dây quấn roto động F20 tần số xác định tốc độ biến đổi từ thông quay qua cuộn dây, roto đứng yên nên: f 20 = pn 60 (1-17) F20 với tần số dòng điện đưa vào f1 1.c Khi roto quay: Tần số dây quấn roto là: f 2s = (n1 − n ) p n1 − n = 60 n1 X n1 p 60 (1-18) (1-19) Vaäy f2s = s.f1 Sức điện động dây quấn roto lúc là: E s = , 44 f s W K Φ m Với f2s = s.f1 vào (1-19), ta được: (1-20) (1-21) E s = , 44 f 1W K Φ m S Phương trình động không đồng ba pha LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com 2.a Phương trình đặc tính tốc độ Theo sơ đồ đẳng trị pha hình (1-2), ta có biểu thức dòng điện roto qui đổi stato U I '2 = (r1 + (1-29) r '2 ) + ( x + x '2 ) S Khi tốc độ động n = , theo (1-26) ta có s =1 Nếu điện áp đặt lên cuộn stato u1 = const biểu thức (1 –29) quan hệ dòng điện roto qui đổi stato i’2 với độ s hay với tốc độ n Do biểu thức (1-29) phương trình đặc tính tốc độ 2.b Phương trình đặc tính M = 3U 1r '2 (1-35) ⎡⎛ ⎤ r '2 ⎞ ω ⎢⎜ r + ⎟ + ( x1 + x '2 )2 ⎥ s ⎠ ⎣⎢⎝ ⎦⎥ Biểu thức (1-35) phương trình đặc tính Được biểu diễn quan hệ m = f(n) hình 1-3 Giá trị s biến thiên từ - ∞ đến + ∞ mômen quay có hai giá trị cực đại gọi mômen tới hạn (mt) Lấy đạo hàm mômen theo hệ số trượt cho dm/ds = Ta có hệ số trượt tương ứng với mômen tới hạn mt gọi hệ số trượt tới hạn S th = r '2 (1-36) r22 + ( x1 + x'2) Do ta biểu thức mômen tới hạn : M th = pU 2ω ( r + (1-37) r12 + xn ) Giải phương trình (1-35), (1-36), (1-37) ñaët : ε= r '2 (1-38) r1 + x n Ta dạng đơn giản phương trình đặc tính cơ: n1 nđm +s s = (1-39) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com M = M th (1 + ε ) s s th + + 2ε sth s Hình 1-3 Đặc tính động không đồng Nhận thấy dạng gần phương trình đặc tính sau: Đối với động roto lồng sóc, động có công suất lớn R1 , n1 > n trạng thái làm việc động stđ = M tđ = r'2 (1-45) r12 + xn pU 2ω 1(r + r 12 + x n ) (1-46) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com nh hương thông số đến đặc tính : 3.a nh hưởng suy giảm điện áp lưới cấp động không đồng Khi điện áp lưới suy giảm, theo (1-37) mth giảm bình phương lần độ suy giảm điện áp lưới theo (1-36) sth không thay đổi 3.b nh hưởng điện trở, điện kháng mạch stato : Khi nối thêm điện trở điện kháng vào mạch stato theo (1-36) (1-37) sth mth giảm 3.c nh hưởng số đôi cực p Ta có 2π f p ω = ω1 (1 − s) ω1 = : (1-47) suy : (1-48) thay đổi số đôi cực tốc độ từ trường quay ω1 thay đổi, tốc độ động thay đổi 3.d nh hưởng thay đổi tần số lưới f1 cấp cho động không đồng : Theo (1-47) (1-48) thay đổi f1 ω1 thay đổi ω thay đổi - f1 >f1đm , mth ≈ f12 nên mth giảm nên u1 không đổi - f1 < f1đm , với u1 không đổi theo (1-1) dòng i1 tăng nhanh Điều không cho phép nên thay đổi f1 phải thay đổi u1 theo qui luật để động không đồng sinh momen chế độ định mức Các phương pháp điều khiển tốc độ động luật ; 4.a Điều chỉnh điện áp động : Momen động không đồng tỉ lệ với bình phương điện áp stato nên điều chỉnh momen tốc độ động cách thay đổi điện áp giữ nguyên tần số 4.b Điều chỉnh điện trở mạch roto : Ta có : r = rr + rf , tăng giá trị điện trở tổng r tức làm tăng độ trượt tới hạn sth momen tới hạn mth động không đổi 4.c Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động không đồng : Luật điều khiển tần số Luật điều chỉnh giữ khả tải không đổi Nếu bỏ qua điện trở dây quấn stato tính momen tới hạn : M th ⎛U L2m U2 = ∗ s2 = K m ⎜⎜ s Ls LBs ω ⎝ ω0 ⎞ ⎟⎟ ⎠ (1-49) Điều kiện giữ cho khả tải không đổi là: M th M = th M M dm (1-50) Luật điều chỉnh từ thông không đổi : LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Tìm trị số cực đại ∆U c : d∆U c I z T = (1 − Z ) = ⇒ Z = dz C f I T I z T ⇒ ∆U c max = ∆U c ( Z = ) = z ⇒ ∆U c max % = 4C f 4C f U d Chọn trị C f cho ∆U c max % ≤ ∆U c cp = 15% ⇒Cf = Id Z max Ta có tần số dao động mạch lọc C f , L f : f = L 2π L f C f Để tránh tượng cộng hương xay mạch ta cần chọn f ≥ (2 ÷ 3) f L với f tần số làm việc Tranzito T f Ta chọn f = ,5 f L ⇒ f L = L ,5 Suy : 2π 1 = ,5 L f C f ⎛ 2,5 ⇒ L f C f = ⎜⎜ ⎝ 2π f ⎛ 2,5 ⇒ L f = ⎜⎜ ⎝ 2π f ⎞ ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎛ 2,5 ⎞ ⎛ 2,5 ⎞ ⎟⎟ =⎜ =⎜ = 147 ⎟ ⎟ ⎠ C f ⎝ 50 ⎠ C f ⎝ 50 ⎠ 17 * 10 − Như ta chọn trị số điện cảm điện dung là: V- BỘ CHỈNH LƯU: Bộ chỉnh lưu có chức biến nguồn xoay chiều thành nguồn chiều, ta dùng mạch chỉnh lưu hình cầu không điều khiển, chỉnh lưu bao gồm nhóm van điều chỉnh lưu bà máy biến áp + Van có tác dụng đóng mở tạo thành dòng chiều + Máy biến áp có tác dụng biến đổi điện áp nguồn phù hợp với yêu cầu càn thiết phụ tải, cách ly phụ tải lưới điện để vận hành an toàn, cải thiện dạng sóng nguồn điện lưới Ngoài có tác dụng hạn chế tốc độ tăng dòng anod So với chỉnh lưu không điều chỉnh hình tia chỉnh lưu hình cầu có đặc điểm sau: + Có điện áp đặt lên van nhỏ lần so với hình tia + Điện áp đầu phía chỉnh lưu có độ nhấp nhô thấp, chất lượng điều chỉnh tốt + Có điện áp nguồn nhỏ so với hình tia, máy biến áp tận dụng triệt để hơn,lõi thép không bị từ hoá Nhưng sơ đồ hình cầu có Diod nhiều van nên giá thành đắt 30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Sơ đồ chỉnh lưu hình V-1 Sơ đồ chỉnh lưu nguyên lý dạng sóng: Sơ đồ chỉnh lưu hình tia Ta ûi 31 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất U U2a Nguyenvanbientbd47@ gmail.com U2b U2c t Ud t ia t ib t ic t ¾ Điện áp chỉnh lưu U = U d + ∆U = 383.4 + 5834(15% + 4%) + = 617 (V ) ¾ Giá trị hiệu dụng điện áp pha thứ cấp máy biến áp π 14 U2 f = U = 617 = 261 (V ) 6 ¾ Tỉ số máy biến áp 2U f 261 m= = = 69 U1 380 ¾ Điện áp lớn Diod phải chịu là: U im = * U f = * 261 = 639.3 (V ) ¾ Giá trị trung bình dòng qua Diod : 32 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com I 38 ID = d = = 79 ( A ) 3 ¾ Giá trị dòng điện chạy qua pha thứ cấp máy biến áp : 2 I2 = Id = 38 = 94 ( A ) 3 ¾ Trị hiệu dụng dòng chảy qua pha sơ cấp máy biến áp I1 = m.I = 0.69 * 1.94 = 1.34 ( A) ¾ Chọn Diod có hệ số dự trữ áp : K v = 1.6 Chọn Diod có hệ số dự trữ dòng : K i = 1.2 ¾ Vậy Diod chịu : U im = 1.6 * 693.3 = 1023 (V ) I D = 1.2 * 0.79 = 0.95 ( A) Lúc mở máy dòng tăng lên bốn lần : Chọn Diod : BJI −10 Có I tb = 10 ( A) U im = 300 ÷ 1500 (V ) Các van chỉnh lưu pha cần chia làm nhóm : - Nhóm catod chung gồm van D1, D3, D5 - Nhóm atod chung gồm van D4, D6, D2 Trong nhóm Anod van âm dẫn, nhóm Catod van dương dẫn Vậy tại điểm có hai van dẫn cho dòng chạy qua, van nhóm Atod 2π van lại nhóm Catod, van dẫn khoảng dẫn λ = Ta xét khoảng ÷ θ1 , van D1, D6 dẫn Khi đó, điện áp Ua đặt vào đầu tải điện áp Ub qua van D6 đặt vào đầu lại tải, : U d = U a − U b = U ab Tại thời điểm θ1 lúc Ub = Dc nên van D2 mở sau Vc âm Vb nên D2 D6 bị khoá lại : Tương tự, khoảng θ1 ÷ θ D1 D2 mở nên: U d = U a − U c = U ac Giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu : Ud = π 6 U cos d = U f = 34U f θ θ f 2π ∫− π π Điện áp ngược lớn dặt lên Diod là: U ng max = 2U f cos 30 o = 2.45U f 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Dòng chảy Diod dòng chỉnh lưu : I D = I d Giá trị trung bình dòng tải : U −E π 6U f cosθ − E Id = 2π ∫− π R dθ = d R Giá trị trung bình dòng chảy moãi Diod : I π 6U f cosθ ID = 2π ∫− π R dθ = d R CHỈÅNG IV Så âäư khäúi ca hãû thäúng âiãưu khiãøn: Phạt xung âiãưu MẢCH ÂIÃƯU KHIÃØN Phán phäúi xung Khuyãúc h âaûi xung 34 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com I- PHẠT XUNG CH ÂẢO : Kháu phạt xung ch âảo dng IC555 lm viãûc åí chãú âäü phi äøn cọ tạc dủng tảo dy xung cọ táưn säú mong mún I-1 Giåïi thiãûu IC555: Vi mảch IC555 hng Signetics chãú tảo gäưm khuúch âải thût toạn OA1, OA2 thỉûc hiãûn chỉïc nàng so sạnh mäüt Trigå, mäüt Transitor v âiãûn tråí mäùi cại 5kΩ Vi mảch cọ chán hỗnh veợ 5k OA1 5k OA2 Näúi våïi cỉûc ám ca ngưn ni Kờch lỏỷt V2=2E /3 thỗ V3 = 5k Cäøng V(3) = 0,1v , V(3)m = 0.5v, I3max =0.2A Chán khoaï V(4) = thỗ V(3) = 0, nóỳu khọng cỏửn khoaù thỗ nọỳi vaỡo Loỹc nhióựu, thổồỡng thỗ gừn tuỷ õióỷn 0,01.à thỗ chỏn xuọỳng mass Nguọửn lỏỷt V6 = 2E/3 thỗ V3 = Chán phọng âiãûn thỉåìng âỉåüc âáúu våïi tủ C ca mảch ngoi Näúi våïi cỉûc dỉång ca ngưn ni E =5-18v tiãu thủ dng âiãûn 0,7 mA/1V ngưn ni I-2 Så âäư mảch phạt xung ch âảo : I-2.a Så âäư mảch : Vcc (5-15v) Rb Vc Ra LM 555 35 0.01uF C LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com I-2.b Nguyãn lê lm viãûc : ÅÍ trảng thại ban âáưu måïi cáúp âiãûn, âiãûn ạp trãn tủ Uc = Do váûy âiãûn ạp tải chán v cng bàịng nãn åí âáưu chán âiãûn ạp åí mỉïc cao (≈Uc = 17v ) v âáưu chán åí mỉïc tháúp ( = ) Tủ C bàõt âáưu nảp âiãûn tỉì +Vcc qua Ra , Rb âiãûn ạp trãn tủ cng tàng Khi âiãûn ạp trãn tủ C 2Ucc/3 thỗ bừt õỏửu seợ chuyóứn traỷng thaùivóử mỉïc tháúp cn chán s åí mỉïc cao, lục ny tủ C s phọng âiãûn, âiãûn ạp trãn tủ cng gim Khi âiãûn ạp trãn tủ gim âãún giạ trở Uc Ucc /3 thỗ õỏửu õọứi mổùc traỷng thaùi chuøn lãn mỉïc cao cn chán chuøn vãư mỉïc tháúp, tủ âiãûn C lải nảp âiãûn tråí lải, quạ trỗnh dao õọỹng cổù tióỳp dióựn, ồớ õỏửu chỏn s âỉåüc dy xung âiãưu khiãøn v sau âọ âỉa âãún kháu phán phäúi xung * Dảng xung nhæ sau : II- KHÁU PHÁN PHÄÚI XUNG : Yãu cáưu phán phäúi xung l tảo cạc xung âiãưu khiãøn måí Transitor theo quy lût âọng måí âäüng cå, tỉì bng tưn tỉû dáùn âiãûn ca cạc van Transitor ta coù nhỏỷn xeùt sau: + Khi T1 dỏựn thỗ T4 khoùa, tổùc laỡ T1 coù xung õióửu khióứn thỗ T4 hon ton khäng cọ xung âiãưu khiãøn + Khi T3 coù xung thỗ T6 hoaỡn toaỡn khọng coù xung âiãưu khiãøn + Khi van T5 cọ xung âiãưu khiãøn thỗ T2 hoaỡn toaỡn khọng coù xung õióửu khióứn óứ tảo âỉåüc sỉû phán phäúi xung váûy cáưn sỉí dủng cạc Trigå våïi cạc âáưu âo v khäng õaớo Theo nhổ phỏn tờch trón thỗ coù Trigồ ( Trigå âãúm täúi âa âỉåüc trảng thại tổùc laỡ coù xung õỏửu vaỡo thỗ õỏửu nhỏỷn õổồỹc xung ra, nhổng chu kỗ âiãûn ạp chè cọ xung ( mäùi xung cạch 600 ) nãn chè âæåüc xáy dæûng bäü âãúm Modul m thäi tỉïc l åí âáưu vo cọ xung thỗ õỏửu coù xung, xung õổồỹc cung cáúp tỉì âáưu ca kháu phạt xung ch âảo IC555 Bäü âãúm âỉåüc xáy dỉûng trãn cå såí ca Trigå D ( Flip Flop D ) Bng chỉïc nàng cuía Flip Flop D 36 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Qn 0 1 D 1 Qn+1 1 Qn → Qn+1 → 0 → 1 → → D 1 Våïi Qn+1 = D Tỉì bng trãn ta cọ bng âáưu vo kêch ca Flip Flop D Tải mi thåìi âiãøm bäü nghëch lỉu ln cọ Transitor ( Transitor ) måí nãn cáưn phi phán phäúi xung âãún cạc Transitor ph håüp våïi u cáưu måí → trảng thại cáưn cọ ca cạc Flip Flop D sau Ck Q1 Q2 Q3 Q1 Q2 Q3 Tỉì âọ ta thnh láûp bng trảng thại ca cạc Flip Flop D M xung Trảng thại hiãûn tải Trảng thại kãú tiãúp Âáưu vaìo Flip Flop D 37 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Qn1 Qn2 Qn Qn+13 Qn+12 Qn+11 D3 D2 D1 M1 0 1 1 M2 1 1 1 1 M3 1 1 1 M4 1 0 0 M5 0 0 0 0 M6 0 0 0 Dỉûa vo bng traỷng thaùi cho caùc Flip Flop D ta tỗm õổồỹc sỉû liãn hãû giỉỵa cạc âải lỉåüng âáưu vo v cáưn täúi gin theo phỉång phạp Karnaugh 00 01 11 10 0 x x 1 00 01 11 10 1 x 0 0 T1 00 01 11 10 0 1 x x T3 T2 CLOCK T4 T5 T6 38 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Cơng suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com III - KHÁU KHUÚCH ÂẢI XUNG: Kháu khuúch âải dng linh kiãûn bạn dáùn, âọ sỉí dủng cạc pháưn tỉí ghẹp quang (Optocoptcur ) nhàịm cạch ly giỉỵa mảch âäüng lỉûc v mảch âiãưu khiãøn Så âäư khuúch âải xung cho mäüt táưng cäng sút thüc nhọm chàơn Ngưn tảo xung + 5v Ngưn phủ +Ua 12v R5 R6 Âi âãún âäüng cå vaì Transitor cäng sút TPL-521 Tỉì cạ c Fli p Flo R4 Q2 Q1 T Så âäö khuyãúch âải xung cho mäüt táưng cäng sút thüc nhọm l Transit or cäng sút nghëch lỉu nhọm -E Ám ngưn nghëch lỉu Ngưn tảo xung +5v Ngưn phủ -Ub 12v R5 R6 Dỉång ngưn +E nghëch lỉu TPL521 Tỉì cạ c R4 393 Transitor Q2 Q1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com cäng suáút T Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com Nguyãn lê lm viãûc: Khi tên hiãûu âỉa vo chán B ca Transitor Q1 tổỡ caùc Trigồ ồớ mổùc logic thỗ Q1 ngỉng dáùn , âáưu vo v âáưu ca Optocoptaur khäng cọ dng, âọ Q2 ngỉng dáùn v Transitor T khäng âỉåüc kêch thêch åí cỉûc B tên hiãûu âáưu vo ca chán B ca Q1 tỉì caùc Trigồ ồớ mổùc logic thỗ Q1 dỏựn doỡng , laìm cho Q2 dáùn vaì kêch Transitor cäng suáút dáùn 40 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Nguyenvanbientbd47@ gmail.com IV - TÊNH TOẠN MẢCH ÂIÃƯU KHIÃØN: IV-1 Xạc âënh táưn säú xung ca IC555 v cạc Trigå: Vi mảch IC555 lm viãûc åí chãú âäü tỉû dao âäüng, táưn säú dao âäüng phủ thüc vo sỉû phọng nảp ca tủ C Khi tủ C nảp qua âiãûn tråí R1 v R2: tỉì så âäư mảch âiãûn ta cọ phỉång trỗnh cỏn bũng õióỷn aùp cuớa maỷch õióỷn: iR +Uc = Vcc i: dng âiãûn nảp cho tủ, i = C du c dt Phổồng trỗnh mọ taớ quaù trỗnh nảp cho tủ Cr L duc + uc = Vcc Vióỳt hóỷ phổồng trỗnh naỡy dổồùi daỷng toaùn tổớ Laplace dt ⎧ duc ⎫ ⎨Tn ⎬ + ⎩ dt ⎭ L{ } = L uc Hay Tn [PUc(p) - Uc(0) ] + Uc(p) = ⇒ Uc(p)(Tnp +1) = våïi Tn = C.R Vcc Vcc p Vcc + TnUc(0) p Taûi thồỡi õióứm ban õỏửu cuớa quaù trỗnh naỷp õióỷn thỗ Uc(0) = Vcc/3 Vỏỷy phổồng trỗnh vióỳt laỷi : Uc(p) [ Tnp + 1] = ⇒ Uc(p) = Uc(p) = Vcc +TnVcc/3 p V ccTn V cc V cc V ccTn + = + P (T n P + 1) Tn P + pT (P + ) 3T (P + ) n n Tn Tn V cc T n V cc Tn ] + ( − ) = Vcc[ − T n p P + 3(P + ) P 3(P + ) Tn Tn Tn Tổỡ aớnh ta tỗm õổồỹc gäúc ca toạn tỉí Laplace : Uc(t) = Vcc (1 - −t T n ) e (1) Khi kóỳt thuùc quaù trỗnh naỷp thỗ Uc (T1) = 2Vcc/3 , thay vo (1) ta cọ 2V cc −T1 =V cc (1− e Tn ) 3 tỉì phỉång trỗnh (2) giaới ta õổồỹc (2) T1 = 0,7.C.(RA +RB ) Tổồng tổỷ phổồng trỗnh phoùng õióỷn cuớa tuỷ 41 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất Uc(p) (TnP + ) = Nguyenvanbientbd47@ gmail.com V cc + T nU c (0) P (*) Tải cạc thåìi âiãøm ban âáưu, cho quạ trỗnh tuỷ phoùng laỡ: Uc(0)=2Vcc/3,thay vaỡo (*) ta õổồỹc v cc + T nV cc P V V cc T Tn V cc V cc ⇒Uc(p) = + = cc [( n − )+ ] 1 Tn P P + 3P+ Tn P (P + ) P + Tn Tn Tn Tn 1 ⇒Uc(p) = Vcc [ + ] P 3(P + ) Tn t Tổỡ aớnh ta tỗm âæåüc gäúc Uc(t) = Vcc(1 - e Tn ) (3) Uc(p) (TnP +1 ) = Kóỳt thuùc quaù trỗnh phoùng õióỷn thỗ : Uc(T1) = Vcc/3, thay vaỡo (3) ta âæåüc V cc −T2 =V cc (1− e Tn ) 3 ⇒ T2 = 0,7Tn = 0,7CR vỗ quaù trỗnh phoùng õióỷn chố phoùng qua RB vỏỷy chu kỗ xung laỡ: T = T1 + T2 = 0,7C(R1 +2R2 ) Táưn säú xung ca vi maûch IC555 : f555 = 1 = T 0,7C (R1 + 2R2 ) Vỗ coù xung ồớ õỏửu vaỡo (xung CLOCK ) lỏỳy tổỡ IC555 thỗ ồớ âáưu ca Trigå cọ xung, váûy táưn säú xung ca cạc Trigå xng chênh l táưn säú ca âiãûn ạp xoay chiãưu trãn ti = f = f 555 1 = 6.0,7C (R1 + 2R2 ) 4,2C (R1 + 2R2 ) Muäún thay âäøi tỏửn sọỳ nguọửn thỗ ta phaới thay õọứi tỏửn sọỳ mảch phạt xung ch âảo IC555 tỉïc l âiãưu chènh giạ trë C,R1,R2 âãø âån gin ta chn trỉåïc giạ trë tủ C v âiãưu chènh bàịng cạch thay âäøi giạ trë ca cạc âiãûn tråí R1, R2 Våïi ti l âäüng cå khäng âäưng bäü räto läưng sọc, u cáưu âiãưu chènh táưn säú ngưn cung cáúp cho ti tỉì 1550hz Ta chn giại trë tủ C l 0,1µf Giạ trë âiãûn tråí R1 s tỉång ỉïng våïi táưn säú 50hz vaì R2 = laì 42 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất 50 = Nguyenvanbientbd47@ gmail.com 4,2.0,1.10−6 R1 ⇒ R1 = 47600 Ω láúy R1 = 47kΩ Giaï trë âiãûn tråí R2 s tỉång ỉïng våïi táưn säú 15hz vaì R1 = 47kΩ 15 = 4,2.0,1.10 ( 47 + 2R2 ).103 −6 ⇒ R2 = 55,8kΩ láúy R2 = 50kΩ Bäü phán phäúi xung dng vi mảch 4013 chỉïa Trigå D loải CMOS cọ âiãûn ạp mỉïc logic ‘1’ l 4,9v v dng khong 500µA IV-2 Tênh chn cạc pháưn tỉí mảch khuúch âải xung: Theo toạn trỉåïc, Transitor cäng sút T ca pháưn nghëch lỉu chn loải BUX-48 cọ cạc thäng säú =8, IC max=15A vồùi doỡng laỡm vióỷc IClv=6,73A thỗ doỡng cuớa Bazå T laì IB= 6,73 = 0,84A IV-2.a Tênh chn cạc pháưn tỉí ca mảch khuúch âải xung * Choün Transitor Q1: choün theo âiãöu kiãûn Ic = Iop = 5mA, VCE>VCC loaûi NPN Váûy ta choün loaûi 2SC828 Thäng säú P (mw) FT(MHz) t0C UCB max UCE max UBE max Ic max β Type C828 250 200 125 30 30 50 22 SN Âiãûn tråí R5 choün theo âiãöu kiãûn R5 = V CC −V LEP −V CE (Q1 ) I op = − − 0,5 = 500 (Ω) Choün R5 = 470Ω Vỗ Q1 chổa baợo hoaỡ nón hóỷ sọỳ khuyóỳch õaỷi dng låïn, vê dủ β = 200 váûy dng 5.103 IB = = = 25µA β 200 Ic Dng ny nh hån dng cung cáúp ca mảch CMOS 4013 nãn ta cho thãm âiãûn tråí hản dng 43 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Đồ án Điện Tử Công suất R4 = Nguyenvanbientbd47@ gmail.com V cc −V CEsat(Q1 ) −V D −V BE (Q1 ) IB = − 0,2 − 0,7 − 0,7 = 136000Ω =136KΩ 2,5.10−5 Trãn thỉûc tãú nãn dng trë säú nh hån, vê dủ 68KΩ âãø âm bo LED optocopteur âỉåüc cung cáúp â dng Chn R4 = 68KΩ IC (Q2) > IBT = 0,84A *Choün Transitor Q2: theo âiãöu kiãûn UCE(Q2) > UCE = 30v loải NPN Váûy chn Q2 l loải C2275 cọ cạc thäng säú sau t0C UCE max (v ) IC max Type Thäng säú P(w) fT(MHz) β C2275 25 200 150 150 1,5 A 40 SN *OPTOCOPTEUR: choün loải TLP-521 Nháût Bn chãú tảo cọ cạc thäng säú sau: Âiãûn tråí cạch ly: RCL =1011Ω Âiãûn ạp cạch ly: 2500v dng âiãûn XXXXXXXX phạt quang 5mA Tè säú truưn dng 50-100 láưn láúy tè säú truưn dng 50 ta coï IOP = 5.50 = 250 mA = IB (Q2) IC (Q2) = βIB(Q2) = 40.0,25 = 10A, dng âiãûn ny quạ låïn so våïi dng âiãûn cáưn laì I CQ2 0,84 = 0,021A nãn ta gàõn thãm R6 âãø hản chãú dng âiãûn β 40 V −V −V 15− 0,7 − 1,5 = 690Ω choün R6 =560Ω 1/8W, åí âáy âiãûn Choün R6 = CC BE (Q2 ) BE (T ) = I BQ2 0,021 I BQ2 = = ạp ni mảch kên l 15v IV-3 Chn mảch âiãưu khiãøn bäü âiãưu chènh xung âiãûn ạp: Nhỉ ta â toạn åí trãn, Transitor bäü âiãưu chốnh xung laỡm vióỷc ồớ tỏửn sọỳ 500hz vỗ vỏỷy ta phi chn bäü âiãưu khiãøn Transitor cho táưn säú xung âiãưu khiãøn phi bàịng 500hz Åí âáy ta chn vi mảch tảo xung IC555 våïi táưn säú xung f555 = 500hz â toạn åí trãn ta cọ táưn säú xung ca IC555 l: f555 = 1 = T 0,7C (R1 + 2R2 ) Ta chn tủ C= 0,047µF, ta cọ f555 = = 500 0,7.0,047.10−6 ( R1 + 2R2 ) Choün R1 = 18KΩ R2 = 47KΩ ⇒ R1+2R2 =60790 Ω 1/8W 44 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... bật vốn có động không đồng với động chiều Với đồ án em nêu khía cạnh nhỏ lónh vực điều khiển động không đồng roto lồng sóc ? ?Thiết kế biến tần pha để điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ? ?? Nội dung... nhanh Điều không cho phép nên thay đổi f1 phải thay đổi u1 theo qui luật để động không đồng sinh momen chế độ định mức Các phương pháp điều khiển tốc độ động luật ; 4.a Điều chỉnh điện áp động. .. tổng r tức làm tăng độ trượt tới hạn sth momen tới hạn mth động không đổi 4.c Điều chỉnh tần số nguồn cấp cho động không đồng : Luật điều khiển tần số Luật điều chỉnh giữ khả tải không đổi Nếu bỏ