Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động cơ dùng bán dẫn công suất

Luận văn tốt nghiệp Đề tài: " Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất" LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Mở đầu Đặt vấn đề Hiện điện đÃ nguồn lợng tạo đà cho phát triển mọi, ngành lĩnh vực đời sống, kinh tế, quốc phòng quốc gia thời kỳ khác lợng điện thâm nhập vào trình sản xuất, phục vụ mục đích ngời khác Nhng điều rõ ràng xÃ hội phát triển, đại nhu cầu điện lớn đợc ứng dụng rộng rÃi Tuy nhiên lợng điện mang tính u việt thông số nh dòng điện, điện áp, tần số ổn định mức cho phép Còn lới điện xảy cố nh pha, ngắn mạch, chế độ đối xứng điện áp đảo thứ tự pha biện pháp bảo vệ tin cậy gây tác hại xấu đến thiết bị điện nguy hiểm cho ngời sử dụng Vì việc nghiên cứu, thiết kế ứng dụng thiết bị bảo vệ vấn đề quan trọng Các thiết bị điện tinh vi đại cần thiết phải bảo vệ Yêu cầu cđa b¶o vƯ Êy ph¶i rÊt tin cËy, chÝnh xác độ chắn cao Chế độ không đối xứng lới điện ba pha gây qua tải, phát nóng tăng tổn thất máy phát, động không đồng bộ, máy biến áp làm cho thiết bị điện hoạt động không tin cậy bị hỏng Chế độ đối xứng nguy hiểm mà động không đồng thờng gặp pha thứ tự pha thay đổi Khi động bị tải, mômen quay giảm, nhiệt độ tăng cao làm cháy hỏng cách điện Thiệt hại động bị hỏng hóc, làm gián đoạn quy trình công nghệ nhà máy, xí nghiệp, gây hậu nghiêm trọng để bảo vệ động điện thiết bị ®iƯn ba pha nãi chung ng−êi ta sư dơng çc thiết bị bảo vệ nh: cầu chảy, áptômát, rơle nhng nhiều trờng hợp cha đạt đợc nhu cầu cần thiết bảo vệ Chẳng hạn để bảo vệ động bị qua tải ngời ta thờng dùng loại rơle nhiệt, song LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 nhiều trờng hợp rơle nhiệt không tác động, động bị pha đảo pha Vì nhiều quốc gia giới đÃ đầu t mạnh mẽ cho việc nghiên cứu ứng dụng thành tựu khoa học kỹ thuật sở phát triển mạnh mẽ kỹ thuật điện tử, điện tử công suất vào việc nghiên cứu chế tạo thiết bị bảo vệ Trong giai đoạn công nghiệp hóa đại hóa kinh tế đất nớc cần sử dụng nhiều thiết bị bán dẫn công suất đợc đa vào mạch điều khiển để tạo nên thay đổi sâu sắc vợt bậc lĩnh vực sản xuất việc phục vụ đời sống hàng ngày Theo bùng nổ khoa học kỹ thuật, điều kéo theo phát triển hoàn thiƯn cđa çc triac, diod, thyristor çc bé biÕn đổi ngày đại, gọn nhẹ, độ tác động nhanh, dễ ghép nối với vi mạch điện tử §Ĩ tiÕp thu çc tiÕn bé cđa khoa häc kü thuật nhằm đáp ứng yêu cầu đổi công nghệ để đa tự động hóa vào sản xuất em xin giới thiệu đề tài Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất. nớc ta, nhiều năm gần số đơn vị khoa học kỹ thuật đÃ đầu t nghiên cứu chế tạo thiết bị bảo vệ chống pha đảo pha động điện Cơ sơ việc nghiên cứu chế tạo dựa t liệu nớc cải tiến số thiết bị sẵn có cho phù hợp với điều kiện nớc ta Hiện kinh tế phát triển theo xu hớng thị trờng, ngành thiết bị điện đợc đa dạng hoá Các thiết bị bảo vệ mà phong phú, nhiều chủng loại, chế tạo theo nhiều tiêu chuẩn khác Bên cạnh u việt tính kỹ thuật, phạm vi sử dụng Các thiết bị bộc lộ nhiều trở ngại giá thành cao Đặc biệt nông nghiệp, sở kinh tế nhỏ, xí nghiệp xay sát, chế biến nông sản, trạm bơm công suất nhỏ việc sử dụng thiết bị bảo vệ đắt tiền cho động toán nan giải Do hạn chế mặt trình độ thời gian nghiên cứu, kinh nghiệm nhiều non nên đề tài không thiếu sai sót, cha đợc LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 hoàn thiện Rất mong đợc góp ý, giúp đỡ thầy cô giáo, cán khoa học kỹ thuật bạn đồng nghiệp quan tâm đến đề tài Mục đích đề tài - Tìm hiểu linh kiện bán dẫn phần tử logic - Nghiên cứu động ba pha cân pha - ứng dụng linh kiện bán dẫn phần tử logic vào việc nghiên cứu, thiết kế mạch bảo vệ động nội dung đề tài Đề tài ứng dụng điện tử công suất Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất đề tài rộng Các phơng pháp nghiên cứu ứng dụng đòi hỏi nhiều thời gian Vì thời gian làm đồ án có hạn nên đề tài đợc giới hạn nh sau Chơng1: Giới thiệu số linh kiện bán dẫn số mạch logic Chơng 2: Giới thiệu mạch điện xoay chiều động ba pha Chơng 3: ảnh hởng nguồn điện đến làm việc động ba pha Chơng 4: Một số phơng pháp bảo vệ động ba pha Phơng pháp nghiên cứu - Thiết kế, tính toán mạch điện lý thuyết - Tổ hợp tín hiệu phát pha đảo pha pha nguồn, từ hai pha liên tiếp để đảm bảo thứ tự pha Việc tổ hợp tín hiệu đợc thực mạch logic Nhật: 4011, 4049, 4081 - Tiến hành lắp ráp khảo nghiệm thực tế để hiệu chỉnh lại mạch Chơng I LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 số linh kiện bán dẫn mạch logic 1.1 Điôt 1.1.1 Điôt công suất + Cấu tạo nguyên lý hoạt động Điôt đợc hình thành từ hai chất bán dẫn P N ghép lại với tạo thành lớp chuyển tiếp P- N Điôt bán dẫn có cấu tạo nh hình 1.1 c) Hình 1.1: Điôt bán dẫn a- Cấu trúc bên điôt b- Ký hiệu điôt c- Hình dạng bên điôt Đặc tính V- A điôt biểu diễn quan hệ U= f(I) dòng điện qua điôt điện đặt vào cực điôt Đặc tính V- A tĩnh điôt có nhánh Nhánh thuận: ứng với phân áp thuận (sơ đồ nối mạch góc I) dòng điện tăng theo điện áp Khi điện áp đặt vào điôt vợt ngỡng Un cỡ 0,1ữ 0,5 V cha lớn đặc tính có dạng parabol (đoạn 1) Khi điện áp lớn đặc tính gần nh đờng thẳng (đoạn 2) Điện trở thuận điôt điểm đặc tính thờng nhỏ có thÓ tÝnh theo: ΔI = = tgα Rth ΔU (1-1) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Đó giá trị nghịch đảo đạo hàm dI đặc tính điểm dU tính điện trở Nhánh ngợc ứng với phân áp ngợc (sơ đồ nối mạch góc III) Lúc đầu , điện áp ngợc tăng dòng điện ngợc (dòng điện rò) nhỏ tăng nhng chậm (đoạn 3) Tới điện áp ngợc U > 0,1V dòng điện ngợc có trị số nhỏ vài mA gần nh nguyên Sau điện áp ngợc đủ lớn U > Ungmax dòng điện ngợc tăng nhanh (đoạn khuỷnh 4) cuối (đoạn 5) điôt bị đánh thủng Lúc này, dòng điện ngợc tăng vọt dù có giảm điện áp Điện áp lúc điện áp chọc thủng Điôt bị phá hỏng Để đảm bảo an toàn cho điôt, ta nên cho điôt làm việc với điện áp ngợc 0,8 Ungmax dòng điện rò qua điôt nhỏ không đáng kể điôt coi nh trạng thái khóa Vùng khuỷnh vùng điện trở ngợc điôt từ trị sè rÊt lín chun sang trÞ sè rÊt nhá dÉn đến dòng điện ngợc từ trị số nhỏ trở thành trị số lớn Hình 1.2: Đặc tính V-A điôt LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Khi phân cực thuận dòng điện qua điôt theo công thøc: ⎛ q.VD ⎞ I D = I s ⎜ e KT − 1⎟ ⎝ ⎠ (1- 2) Ta cã: q= 1,6.10-19 C T: NhiƯt ®é tut ®èi (0K) K: Hằng số boltzman, k=1,38 K=1,38.10-23j/0K + Các thông số điôt - Dòng điện định mức l dòng cực đại cho phép qua điôt thời gian điôt mở (ID) -Điện áp ngợc cực đại UNgmax điện áp ngợc cực đại cho phép đặt vào điôt thời gian dài điôt khoá - Điện áp rơi định mức u điện áp rơi điôt điôt mở dòng qua điôt dòng thuận định mức - Thời gian phục hồi tính khoá Tk thời gian cần thiết để điôt chuyển từ trạng thái mở sang trạng thái khoá + Các ứng dụng điôt - Chỉnh lu pha hai nöa chu kú V1 = Vm Sinωt V2 = -Vm Sint Hình1.3: Mạch chỉnh lu pha hai nửa chu kú - M¹ch chØnh l−u pha mét nưa chu kú V1 = Vm Sinωt V2 = Vm (Sinωt - 2/3) V3 = Vm (Sint - 4/3) Hình 1.4: Mạch chØnh l−u ba pha mét nöa chu kú LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 - Chỉnh lu cầu V1 V2 Hình 1.5: Chỉnh lu cầu - Dùng bảo vệ tranzito Hình 1.6: Mạch bảo vệ tranzito Bảng 1.1: Điôt công suất MÃ hiệu Itb Uim U Tốc độ quạt A V V m/s Tộc độ nớc l/ph Liên Xô (cũ) chế tạo B- 10 10 100ữ 1000 0,7 B-20 20 100÷ 1000 0,7 B-25 25 100÷ 1000 0,7 B-50 50 0,7 B-200 200 0,7 12 BK2b-350 350 BΠ-10 10 BΠ- 25 25 300÷ 1000 0,6 BΠ-50 50 300÷ 1000 0,6 100÷ 1000 100÷ 1000 0,8 300÷ 1000 0,6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 B-200 200 B-1000 1000 1000 0,7 300ữ 1000 12 0,8 HÃng Thomson chế tạo ESM- 61 10 200ữ 800 BYX- 61 12 80÷ 300 BYT 30 30 200÷ 1000 BYT 60 60 200÷ 1000 BYW 80 80 50÷ 200 1.1.2 Điôt ổn áp Điôt ổn áp loại điôt bán dẫn có đặc tính ổn áp, đợc dùng sản xuất chuyên dụng phục vụ thiết bị ổn áp mạch điện tử Nó đợc phân biệt với loại điôt khác có ứng dụng chỉnh lu, tách sóng + Tác dụng ổn áp Để thấy rõ tác dụng ổn áp điôt ta hÃy xét phần nghịch đặc tuyến V- A điôt ổn áp Khi điện áp nghịch đạt đến giá trị định, dòng điện nghịch tăng lên cách đột biến, sau ứng với phạm vi biến thiên lớn dòng điện nghịch phạm vi biến thiên nhỏ điện áp nghịch Đó tợng đánh thủng điện Điều kiện để sử dụng đặc tính ổn áp nói mạch điện điôt ổn áp phải có biện pháp hạn chế dòng điện cho đánh thủng không dẫn đến đánh thủng nhiệt làm hỏng bóng ổn áp + Mạch điện tơng đơng Hình 1.7: Mạch điện tơng đơng ký hiệu điôt ổn áp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 + Nguyên lý đánh thủng: Hiện tợng đánh thđng x¶y chun tiÕp P- N cã thĨ hai chế sau đây: - Hiện tợng đánh thủng zener (xuyên hầm): Khi điện trờng nghịch đặt vào đủ lớn điện tử liên kiết đồng hoá trị đủ lợng để tách khỏi nguyên tử trở thành điện tử tự do, tạo cặp điện tử- lỗ trống Vì lúc số hạt dẫn tăng đột biến nên xảy tợng đánh thủng - Cơ chế đánh thủng thác lũ: Khi điện trờng nghịch đặt vào mạnh, lợng hạt dẫn tăng lên lớn hơn, xảy va chạm làm bứt điện tử lớp nguyên tử Phản ứng dây chuyền xảy làm cho số hạt dẫn tăng lên đột biến nên xảy tợng đánh thủng + Các tham số điôt ổn áp - Điện áp ổn áp giá trị điện áp ổn áp hai cực điôt ổn áp làm việc mạch điện ổn áp Giá trị thay đổi nhỏ, phụ thuộc vào dòng điện công tác nhiệt độ - Dòng điện công tác giá trị dòng điện nằm đoạn đặc tuyến làm việc điôt zener đợc dùng để tham khảo - Hệ số nhiệt độ hệ số biểu thị ảnh hởng biến đổi nhiệt độ giá trị điện áp ổn áp - Điện trở động tỷ số số gia điện áp số gia dòng điện tơng ứng Điện trở động thay đổi theo dòng địên công tác, dòng địên công tác lớn điện trở động nhỏ - Công suất tiêu hao cho phép tham số xác định nhiệt độ tăng cao cho phép Nếu biết điện áp ổn áp tính đợc dòng điện công tác cực đại cho phép tỷ số công suất tiêu hao cho phép với giá trị điện áp ổn áp 1.1.3 điôt phát quang (Đèn LED) + Linh kiện hiển thị bán dẫn - Một số vật liệu bán dẫn đặc biệt nh hợp chất GaAsP, làm thành lớp chuyển tiếp P- N, có điện áp thuận đặt vào, có xạ quang, tức biến điện thành quang Sử dụng chuyển tiếp P- N xạ quang chế tạo linh kiện nh điôt phát quang (đèn LED) LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 - Khi nguồn hoạt động bình thờng (có ba pha theo thứ tự A, B, C) Tín hiệu đợc lấy trực tiếp từ çc pha cđa ngn xoay chiỊu ba pha cã Ud= 380V; Up= 220V Động đợc cấp điện từ nguồn ba pha qua cầu dao ba pha đợc điều khiển mạch bảo vệ điện tử Trong sơ đồ này, điôt D1, điện trở R1 điện trở ổn áp Dz1 pha A tạo thành mạch chỉnh lu ghim điện áp Trên đầu vào phần tử NAND N1A (ứng với nửa chu kỳ dơng điện áp pha A) có xung với biên độ 12V độ rộng xung nửa điện áp nguồn Các phần tử tơng ứng pha B pha C tạo nên xung tơng tự pha A nh−ng lƯch pha 1/3 chu kú (t−¬ng øng với góc pha 1200) Tổ hợp phần tử N1A, mạch tạo xung C1R4, phần tử NOT K1A K4A tạo nên tín hiệu ứng với sờn ©m cđa xung bëi m¹ch chØnh l−u, ghim pha A có biên độ 12V độ rộng xung phụ thuộc vào tham số mạch tích phân đa vào đầu vào mạch AND V1A Tín hiệu đợc tổ hợp với tín hiệu xung 12V độ réng xung T/2 øng víi nưa chu kú d−¬ng cđa pha B Trên đầu V1A có tín hiệu giống nh đầu vào 1của nguồn đủ pha pha nguồn thứ tự định trớc Quá trình diễn tơng tự pha B pha C nhng khoảng thời gian lần l−ỵt chËm sau 1/3 chu kú tÝnh tõ pha A Lần lợt đầu mạch AND N2A, N3A sÏ cã xung ë møc cao, çc xung lƯch pha vỊ thêi gian lµ 1/3T (vỊ gãc pha 1200) Điôt D4 đóng vai trò mạch cộng đa tÝn hiƯu cđa ba xung qua tơ läc C4 Tơ lọc C4 có tác dụng san điện áp trung bình ba xung để đa vào cực bazơ tranrito T Tranrito T đợc tính toán sau cho dòng điện vào IB thoả mÃn điều kiện UBE UBEbh T làm việc chế độ mở bÃo hoà Lúc đầu X có xung, xung đợc đặt vào cực B tranzito T1 làm cho T1 phân cực thuận Đồng thời đầu X1 cịng cã tÝn hiƯu ë møc thÊp, lµm cho T2 phân cực ngợc Tín hiệu tiếp tục qua N5A đặt điện áp thuận lên cực bazơ tranzito T8, T9, T10, tranzito thông làm cho điôt optotriac phát sáng tác động làm triac dẫn Cấp xung điều khiển mở triac TA4, 73 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 TA5, TA6 Cấp điện nguồn cho động Lúc mạch hoạt động bình thờng - Khi nguån mÊt mét pha Ta vÉn xÐt mét chu kú T, gi¶ sư mÊt pha C ë pha A, trình diễn nh nguồn cấp điện bình thờng (có ba pha), tức sau 1/3T đầu mạch AND V1A có xung ë møc cao ë pha B, mÊt tín hiệu pha C nên tín hiệu đa vào chân mạch AND V2A đầu V2A xung pha C, tín hiệu đa vào chân mạch AND V3A nên đầu V3A không cã xung Nh− vËy, m¹ch céng D4 chØ cã mét xung nhÊt ë pha A qua tô läc C4 đa vào cực bazơ tranzito T, tín hiệu không đủ để T mở, T bị khoá nên tín hiệu không đợc đặt lên cực bazơ tranzito T1 nên tranzito T1 phân cực ngợc không cho dòng qua Đồng thời lúc đầu X1 có tín hiệu đặt lên cực B T2, làm T2 phân cực thuận nhng pha C nên tranzito T3 phân cực ngợc không cho dòng qua toàn hệ thống phía sau không hoạt động Động đợc ngắt khỏi nguồn ngừng hoạt động Với phân tích tơng tự nh trên, xảy pha khác, động không đợc cấp điện nên ngừng hoạt động đảm bảo an toàn cho toàn hệ thống vận hành - Khi thứ tự pha bị thay đổi Giả sử thứ tự pha lúc ACB Pha A có tín hiệu đa vào đầu vào V1A, đầu vào V1A tín hiệu pha C nửa chu kì âm đầu V1A không cã tÝn hiƯu T¹i pha B cã tÝn hiệu đa vào đầu vào V2A pha C nửa chu kì âm nên tín hiệu vào chân V2A, đầu cđa V2A kh«ng cã tÝn hiƯu 74 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Tại pha C có tín hiệu đa vào đầu V3A pha A nửa chu kì âm nên nên tín hiệu vào chân V3A, đầu cđa V3A kh«ng cã tÝn hiƯu Nh− vËy thø tự pha nguồn bị thay đổi tÝn hiƯu cđa çc cỉng AND V1A, V2A, V3A tụ C4 không đợc nạp điện nên T bị khoá, đầu X tín hiệu nên tranzito T1 phân cực ngợc không cho dòng qua, lúc tranzito T2, T3, T4 phân cực thuận tín hiệu qua cổng AND N4A đợc đa tới cực bazơ tranzistor T5, T6, T7 Tranzito thông làm cho điôt optotriac phát sáng tác động làm triac dẫn Cấp xung điều khiển mở triac TA1, TA2, TA3 Đảo lại thứ tự pha nguồn điện (đang bị đảo thứ tự pha) động quay theo chiều cũ Trong sơ đồ điôt D5 có tác dụng loại trừ điện áp ngợc đặt lên tranzito T Ta có dạng xung mạch lôgic trờng hợp sau: 75 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Ngun Văn Hiệu TĐH46 Trờng hợp xung nguồn đúng, ®ñ pha 76 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Trờng hỵp xung ngn mÊt mét pha (Pha C) 77 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Trờng hợp xung nguồn đảo pha BAC 78 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Ngun Văn Hiệu TĐH46 + Tính toán thông số mạch bảo vệ Chúng ta tính toán mạch bảo vệ cho động không đồng Nga có: Pđm= 1,5 KW cosϕ= 0,82 Δ/Υ= 220/380 V I= 3,8 A n= 1400 vòng/phút Yêu cầu tính toán cho linh kiện điện tử dòng điện điện áp đặt lên linh kiện điện tử phải nhỏ giá trị định mức chúng Ngoài chúng phải chịu đựng đợc yếu tố tự nhiên nh nhiệt độ, độ ẩm Với điôt zerne tính toán cho điôt zerne không bị hỏng nhiệt điện áp phải nhỏ điện áp làm việc mạch NAND Chọn điôt chỉnh lu D1 ữ D6 loại 1N4007 Chọn điôt zerne DZ1 ữ DZ3 có thông số Uz= 12V Iz= 13mA Tính chọn điện trở h¹n chÕ Rhc (R1, R2, R3) Rhc= R1= R2= R3= U −Uz 220 − 12 = = 16,8 K Iz 13 Chọn mạch NAND (N1A ữ N4A) Là loại 4011 có điện áp làm việc Ulv= 12V Mạch tích phân gồm tụ điện C điện trở R, ta chọn: §iƯn trë R= R4= R5 =R6= 6,8 K Lóc nµy ta tính đợc giá trị tụ C Do xung đợc tạo độ rộng xung phải tx Mà T= T nên nguyên tắc tạo xung ổn định T 1 = = 0,02 s f 50 Do hµm xung hàm mũ nên U(t)= E.e-t 79 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Ngun Văn Hiệu TĐH46 U(t)= t hay độ rộng xung tx Lấy giá trị gần ta cã: U(tx)= 0,05.E vµ coi U(tx= 0)= Mµ tx= (Theo tài liệu kỹ thuật xung - Vơng Céng) Nªn 3τ ≤ T hay τ ≤ T = 0,02/6= 0,003333s Mµ τ = RC nªn C= τ.R-1= 0,0033.6,8-1= 485 nF VËy chän C1= C2= C3= 470 nF Chọn NOT K1Aữ K8A loại 4049 có thông số: Ulv= 12 V Chọn AND V1A ữ V6A loại 4081 có thông số: Ulv= 12V Tụ lọc C4 chọn loại tụ có điện dung 10F (C4= 10F) Ta tính toán dòng IB đa vào cực bazơ T + Trờng hợp nguồn thứ tự đủ pha: T Điện áp trung bình: Utb=3 Ue t dt T Với U= 12V điện áp nguồn α= 1 = = −9 6,8.10 470.10 319, 6.10−5 RC − 0,02 ⎞ ⎛ 3U 3.12 −α T 319,6.10−5 Thay sè: Utb = ⎜1 − e (1 − e ) = ⎟⎟ = 5,74 V ⎜ Tα ⎝ ⎠ 0, 02 319,6.10−5 §iƯn áp đặt vào cực bazơ T: UB= (Utb- UD4) R8 10 = (5,74- 0,7) ≈ 0,83 V R7 + R8 51 + 10 Từ kết ta thấy T thông bÃo hoà sâu + Trờng hợp nguồn pha: Điện áp xung: U1tb= U tb 1,91 V Điện áp đặt vào cực bazơ T: UB= (Utb- UD4) R8 10 = (1,91- 0,7) ≈ 0,2 V R7 + R8 51 + 10 80 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Từ kết ta thấy T ngắt tin cậy Dựa vào cattano động ta có: Công suất pha: Pf= Pđm/3 = 1,5/3= 0,5 KW Dòng mở máy: Imm= (5ữ7)In = (5ữ7).3,8= (19ữ26,6) A Với thông số vừa tính đợc ta chọn triac TA1 ữ TA6 loại 25AC65 hÃng NEC Nhật Bản chế tạo có: Ulv= 600 V; Ilv =25 A ; Ug = V Ig= 50 mA Chọn Optotriac OT1 ữ OT6 có thông số sau Input điôt: Điện áp: Uv = 3V Dòng điện: Iv = 10mA Otput Điện áp ra: Ur= 400V Dòng điện đầu Ir= 100 mA Chọn điện trở hạn dòng R26= R27= R28= R29= R30= R31= 220/100= 2,2 K Chọn tranzito: T ữ T10 loại AC110 cã VCB= 12V; VCE= 10V VEB= 10V; IC= 50mA β= 100 ⇒ IE= IC(1+ ) = 50,5 mA IB= 50/100= 0,5 mA Chọn điện trở hạn dòng cho tranzito: R14= R16= R18= R20= R22= R24= 12 − VCE 12 − 10 = = 0,4 K IC 50 Chän ®iƯn trë: R15= R17= R19= R21= R23= R25= 12 − VEB 12 − 10 = = 40K 0,5 IB Các máy biến áp chọn loại có điện áp vào 220V, điện áp 12 V Với điều kiện mạch hoạt động tốt 81 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 + Sơ đồ mạch in Hình 4.7: Sơ đồ mạch in 82 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Kết luận đề nghị Kết luận Sau thời gian nghiên cứu đề tài, gặp nhiều khó khăn nhng với nỗ lực thân với hớng dẫn tận tình thầy giáo ThS Phạm Việt Sơn đến đề tài tốt nghiệp đÃ hoàn thành Từ kết nghiên cứu đợc đề tài "Nhiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất" Chúng đa số kết luận đề nghị sau: Mặt tích cực - Đề tài đÃ giới thiệu đợc cách tổng quan kinh kiện bán dẫn - Đề tài đÃ giới thiệu đợc động ba pha dòng điện ba pha - Tìm hiểu số phơng pháp bảo vệ động - Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động gặp cố pha đảo pha dùng bán dẫn công suất - Xây dựng mô hình thực, cho hoạt động thử để kiểm nghiệm lại lý thuyết Mặt hạn chế - Do nhiều hạn chế thời gian nh lực thân nên đề tài tránh khỏi thiếu sót Tôi mong đóng ghóp ý kiện thầy cô giáo bạn bè đồng nghiệp để đề tài hoàn thiện Mặt nhận thức - Qua trình nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu để thực đề tài hiểu biết vô quan trọng phát triển công nghệ tự động hoá, việc ứng dụng tự động hoá vào sản xuất Đề tài giúp tiếp cận với kiến thức truyền động điện, máy điện, điện tử - Hơn đề tài giúp có thêm kiến thức thực tế áp dụng tự động hoá nông nghiệp lĩnh vực vô quan träng vµ cịng lµ nhiƯm vơ cđa mét kü s− tự động hoá nông nghiệp Đề nghị Nếu tiếp tục đợc nghiên cứu đề tài phát triển thêm số chức bảo vệ nh thấp áp áp hay ngắn mạch 83 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Tài liệu tham khảo Máy Điện - Phan Văn Thắng- Trờng ĐHNNI- Hà Nội Cơ sở kỹ thuật điện tử số- ĐH Thanh Hoa Bắc Kinh Ngời dịch: Vũ Đức Thọ Truyền Động Điện- Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Nguyễn Thị Hiên NXB Khoa học kỹ thuật Cơ sở kỹ thuật điện- Đặng Văn Đào, Lê Văn Doanh Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Kĩ thuật điện tử- Đỗ Xuân Thụ Nhà xuất Giáo Dục Điện tử công suất- Nguyễn Bính Nhà xuất Khoa häc kü thuËt Kü thuËt xung- V−¬ng Céng NXB Đại Học Trung Học chuyên nghiệp- 1979 Linh kiện quang- điện tử- Dơng Minh Trí NXB Khoa học kỹ thuật 8.Trang bị điện- điện tử công nghiệp- Vũ Ngọc Hồi Nhà xuất Giáo Dục 84 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 Mục lục Mở đầu Ch−¬ng I: mét sè linh kiƯn bán dẫn mạch logic 1.1Điôt 1.1.1 Điôt c«ng suÊt 1.1.2 Điôt ổn áp 1.1.3 điôt phát quang (Đèn LED) 1.2 Tranzito c«ng suÊt 10 1.2.1 CÊu t¹o 10 1.2.1 Nguyên tắc hoạt động 11 1.2.3 Cách thức điều khiển tranzito 12 1.2.4 øng dơng cđa tranzito c«ng suÊt 15 1.2.5 Các thông số kỹ thuật tranzito 16 1.3 Thyristor 17 1.3.1 CÊu t¹o 17 1.3.2 Nguyên lý làm việc 18 1.3.3 øng dơng cđa thyristor 21 1.3.4 Các thông số chủ yếu thyristor 22 1.4 Triac 23 1.4.1 CÊu t¹o 24 1.4.2 Nguyªn lý lµm viƯc 24 1.4.3 Đặc tính volt-ampe triac 25 1.4.4 M¹ch ®iỊu khiĨn 26 1.4.5 øng dơng cđa triac 28 1.4.6 Các thông số triac 28 1.5 Các phần tử logic b¶n 29 1.5.1 Mạch AND dùng điôt bán dẫn 30 1.5.2 M¹ch OR 31 1.5.3 Cæng NOT 33 85 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiƯp Ngun Văn Hiệu TĐH46 1.5.4 Mạch điện cổng NAND (Mạch đảo) 35 1.6 Mạch TÝch ph©n 36 1.7 Mạch Vi phân 37 1.8 Bé ghÐp quang- opto- Couplers 38 1.8.1 Đại cơng 38 1.8.2 Cơ chế hoạt động 38 1.8.3 Tính chất cách điện 39 1.8.4 HiÖu øng tr−êng 39 1.8.5 Sù l·o ho¸ 40 1.8.6 Hệ số truyền đạt 40 1.8.7 Bé ghÐp quang víi phototriac 40 Ch−¬ng 2: giới thiệu mạch xoay chiều ba pha động ba pha 44 2.1 Mạch điện ba pha 44 2.1.1 Dòng điện sin 44 2.1.2 Mạch điện ba pha 44 2.2 Động ba pha 45 2.2.1 Khái quát động không đồng bé 45 2.2.2 Kh¸i qu¸t động đồng 51 Chơng 3: ảnh hởng nguồn điện đến làm việc động ba pha 54 3.1 ảnh hởng nguồn đến trình khởi động động ba pha 55 3.1.1 ảnh hởng điện áp 55 3.1.2 ảnh hởng tần số 55 3.1.3 ¶nh h−ëng cña mÊt pha 56 3.1.4 ¶nh h−ëng cđa mÊt thø tù pha 56 3.1.5 ảnh hởng nguồn không đối xứng 56 3.2 ¶nh h−ëng cđa ngn đến làm việc động ba pha 57 3.2.1 ảnh hởng điện áp 57 3.2.2 ¶nh h−ëng cđa tÇn sè 57 3.2.3 ảnh hởng nguồn không đối xøng 58 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com B¸o ço tèt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 3.2.4 ảnh hởng nguồn mÊt thø tù pha vµ mÊt pha 60 Chơng 4: số phơng pháp bảo vệ ®éng c¬ ba pha 61 4.1 bảo vệ ngắn mạch 61 4.2 bảo vệ áp tô mát 63 4.3 bảo vệ thấp áp, áp mÊt ®èi xøng 65 4.3.1 Sơ đồ nguyên lý 65 4.3.2 Nguyên lý hoạt ®éng 67 4.3 Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất 71 4.3.1 Yêu cầu mạch bảo vệ 71 4.3.2 Nhiệm vụ mạch bảo vÖ 71 4.3.3 Mạch bảo vệ động 71 Kết luận đề nghị 83 KÕt luËn 83 §Ị nghÞ 85 87 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất. nớc ta, nhiều năm gần số đơn vị khoa học kỹ thuật đÃ đầu t nghiên cứu chế tạo thiết bị bảo vệ chống pha đảo pha động điện Cơ sơ việc nghiên cứu chế... bán dẫn phần tử logic - Nghiên cứu động ba pha cân pha - ứng dụng linh kiện bán dẫn phần tử logic vào việc nghiên cứu, thiết kế mạch bảo vệ động nội dung đề tài Đề tài ứng dụng điện tử công suất. .. nội dung đề tài Đề tài ứng dụng điện tử công suất Nghiên cứu thiết kế mạch bảo vệ động dùng bán dẫn công suất đề tài rộng Các phơng pháp nghiên cứu ứng dụng đòi hỏi nhiều thời gian Vì thời gian