Xây dựng bộ chỉnh lưu cầu một pha tiristor có công suất p 1kw, điện áp u 220v có bộ lọc điện, cấp điện cho động cơ một chiều để điều chỉnh tốc độ bằng điện áp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG…………… Luận văn Xây dựng chỉnh lưu cầu pha tiristor có cơng suất P = 1kW, điện áp U = 220V có lọc điện, cấp điện cho động chiều để điều chỉnh tốc độ điện áp LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI MỞ ĐẦU Trong năm gần với phát triển ngày mạnh mẽ lĩnh vực khoa học, ứng dụng điện tử cơng suất vào cơng nghiệp nói chung cơng nghiệp điện tử nói riêng, thiết bị điện tử có cơng suất lớn đƣợc chế tạo ngày nhiều, đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống, làm cho yêu cầu hiểu biết thiết kế loại thiết bị cần thiết lại kỹ sƣ ngành điện Điện áp chiều loại lƣợng đƣợc sử dụng rộng rãi hệ thống truyền động điện trang bị điện Các thiết bị sử dụng điện áp chiều có dải điều chỉnh rộng, trơn láng, yêu cầu lớn cần phải có hệ thống tự động truyền động điện Việc sản xuất điện chiều sử dụng máy phát điện chiều có nhiều tốn phức tạp Để đơn giản mà lại hiệu ta dùng chỉnh lƣu Những kiến thức lực đạt đƣợc trình học tập trƣờng đƣợc đánh giá qua đợt làm đồ án tốt nghiệp Vì em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trƣờng với tìm tịi nghiên cứu để hoàn thành tốt nhiệm vụ đƣợc giao Qua thời gian học tập trƣờng em đƣợc giao đề tài: ‘‘Xây dựng chỉnh lưu cầu pha tiristor có cơng suất P = 1kW, điện áp U = 220V có lọc điện, cấp điện cho động chiều để điều chỉnh tốc độ điện áp.’’ với hƣớng dẫn GS.TSKH.Thân Ngọc Hoàn, giảng viên môn Điện tự động công nghiệp, trƣờng Đại Hoc Dân Lập Hải Phòng Đề tài gồm nội dung: Chƣơng : Các chỉnh lƣu có điều khiển Chƣơng : Thiết kế chỉnh lƣu cầu pha cho động điện chiều Chƣơng : Lắp ráp chỉnh lƣu cầu pha kết thí nghiệm Những sản phẩm kết đạt đƣợc ngày hơm truy khơng lớn lao Nhƣng thành cố gắng bốn năm học tập Là thành công bƣớc đầu em trƣớc trƣờng -1- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG CÁC BỘ CHỈNH LƢU CÓ ĐIỀU KHIỂN Để cấp nguồn cho tải chiều, cần thiết kế chỉnh lƣu Các chỉnh lƣu biến đổi lƣơng điện xoay chiều thành chiều Các loại biến đổi chỉnh lƣu có điều khiển không điều khiển Để giảm công suất vô công, ngƣời ta thƣờng mắc song song ngƣợc với tải chiều điốt ( loại sơ đồ đƣợc gọi sơ đồ có điốt ngƣợc) Trong sơ đồ chỉnh lƣu có điốt ngƣợc, có khơng có điều khiển lƣợng đƣợc truyền từ phía lƣới xoay chiều sang chiều, nghĩa loại chỉnh lƣu làm việc chế độ chỉnh lƣu nhận lƣợng từ lƣới Các chỉnh lƣu có điều khiển, khơng có điốt ngƣợc trao đổi lƣợng theo hai chiều Khi lƣợng truyền từ lƣới xoay chiều sang tải chiều, nguồn làm việc chế độ chỉnh lƣu nhận lƣợng từ lƣới, lƣợng truyền theo chiều ngƣợc lại (nghĩa từ phía tải chiều lƣới xoay chiều) nguồn làm việc chế độ nghịch lƣu trả lƣợng lƣới Theo dạng xoay chiều cấp nguồn, chia thành hay ba pha Các thông số quan trọng sơ đồ chỉnh lƣu là: dòng điện điện áp tải; dòng điện chạy cuộn dây thứ cấp mày biến áp; số lần đập mạch chu kỳ Dòng điện chạy cuộn dây thứ cấp mày biến áp chiều hay xoay chiều, phân loại thành sơ đồ có dịng điện biến áp chiều hay xoay chiều Số lần đập mạch chu kỳ quan hệ tần số sóng hài thấp điện áp chỉnh lƣu với tần số điện áp xoay chiều Chỉnh lƣu loại có khơng có điều khiển, đề tài em xin nghiên cứu sâu loại chỉnh lƣu có điều khiển 1.1 CHỈNH LƢU MỘT PHA 1.1.1 Chỉnh lƣu nửa chu kỳ Ở sơ đồ chỉnh lƣu nửa chu kỳ hình 1.1, sóng điện áp chiều bị gián đoạn nửa chu kỳ, điện áp anot van bán dẫn âm Do sử dụng sơ đồ chỉnh lƣu nửa chu kỳ, chất lƣợng điện áp xấu, trị số điện áp tải trung bình lớn nhất(khi khơng điều khiển) đƣợc tính: Udo = 0,45.U2 (1 - 1) -2- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chất lƣợng điện áp xấu cho hệ số sử dụng máy biến áp xâu: Sba = 3,09.Ud.Id (1 - 2) T Ud t U1 U2 t1 R L t Id Hình 1.1 Sơ đồ chỉnh lưu nửa chu kỳ Đánh giá chung loại chỉnh lƣu nhận thấy loại chỉnh lƣu bản, sơ đồ nguyên lý đơn giản Tuy chất lƣợng kỹ thuật nhƣ: chất lƣợng điện áp chiều; hiệu suất sử dụng máy biến áp xấu Do loại chỉnh lƣu đƣợc ứng dụng thực tế Khi cần chất lƣợng điện áp tốt hơn, ngƣời ta thƣờng sử dụng sơ đồ chỉnh lƣu chu kỳ theo phƣơng án sau 1.1.2 Chỉnh lƣu chu kì với biến áp có điểm trung tính T1 U U L R U T2 Hình 1.2 Sơ đồ chỉnh lưu hai nửa chuy kỳ với biến áp có điểm trung tính Theo sơ đồ hình 1.2, biến áp phải có hai cuộn dây thứ cấp với thống số giống hệt nhau, coi hai sơ đồ chỉnh lƣu nửa chu kỳ hình 1.1, hoạt động lệch pha 1800 Ở nửa chu kỳ có van dẫn cho dịng điện chạy qua Cho nên hai nửa chu kỳ sóng điện áp tải trùng với điện áp cuộn dây có van dẫn Điện áp tải đập mạch hai nửa chu kỳ, với tần số lần tần số điện áp xoay chiều (fđm = 2f1) Hình dạng đƣờng cong -3- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com điện áp, dòng điện tải,(Ud, Id), dòng điện van bán dẫn I1, I2 điện áp van T1 mơ tả hình 1.3a tải trở hình 1.3b tải điện cảm lớn U U Id d I1 t1 t p1 t2 p2 t3 I1 t t1 t2 I1 t3 t I2 I2 t UT1 t d p3 I2 Id t UT1 t t UT1 b a Hình 1.3 Các đường cong điện áp, dòng điện tải, dòng điện van điện áp Tiristor T1 Điện áp trung bình tải, tải trở (dịng điện gián đoạn) đƣợc tính : Ud = Udo.(1+cos )/2 (1 - 3) Trong đó: Udo - Điện áp chỉnh lƣu khơng điều khiển bằng: Udo = 0,9.U2 - Góc mở Tiristor Khi tải điện cảm lớn, dòng điện, điện áp tải liên tục, lúc điện áp chiều đƣợc tính: Ud = Udo.cos (1 - 4) -4- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Trong sơ đồ chỉnh lƣu, loại có điện áp ngƣợc van phải chịu lớn nhất: U nv 2.U ~ Mỗi van dẫn nửa chu kỳ, dịng điện trung bình mà van bán dẫn phải chịu tối đa nửa dòng điện tải, trị hiệu dụng dòng điện chạy qua van Ihd = 0,71.Id Một số ƣu nhƣợc điểm sơ đồ So với chỉnh lƣu nửa chuy kỳ loại chỉnh lƣu có chất lƣợng điện áp tốt Dịng điện chạy qua van khơng q lớn, tổng điện áp rơi van nhỏ Đối với chỉnh lƣu có điều khiển, sơ đồ hình 1.2 nói chung việc điều khiển van bán dẫn tƣơng đối đơn giản Tuy việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấp giống nhau, mà cuộn làm việc nửa chu kỳ phức tạp, hiệu suất sử dụng máy biến áp xấu Mặt khác điện áp ngƣợc van bán dẫn phải chịu có trị số lớn nhất, làm cho việc lựa chọn van bán dẫn khó 1.1.3 Chỉnh lƣu cầu pha đối xứng Chỉnh lƣu cầu pha đối xứng đƣợc cấu tạo từ bốn tiristor mắc theo hình 1.4 Hoạt động sơ đồ khái qt mơ tả nhƣ sau Trong nửa chu kỳ đầu (UAB > 0) điện áp anod Tiristor T1 dƣơng (catod T2 âm), có xung điều khiển mở cho hai van T1,T2 đồng thời, van đƣợc dẫn để đặt điện áp lƣới lên tải.Điện áp tải chiều trùng với điện áp xoay chiều chừng Tiristo dẫn (khoảng dẫn tiristo phụ thuộc vào tính chất tải) Đến nửa chu kỳ sau, điện áp đổi dấu (UAB < 0), anod tiristo T3 dƣơng T4 âm, có xung điều khiển cho van T3,T4 đồng thời, van đƣợc dẫn, để đặt điện áp lƣới lên tải, với điện áp chiều tải có chiều trùng với nửa chu kỳ trƣớc -5- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com T4 U T1 A T2 F T3 B E R L Hình 1.4 Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha đối xứng Chỉnh lƣu cầu pha hình 1.4 có chất lƣợng điện áp hồn toàn giống nhƣ chỉnh lƣu chu kỳ với biến áp có trung tính nhƣ sơ đồ hình 1.2 Hình dạng đƣờng cong điện áp, dòng điện tải, dòng điện van bán dẫn tƣơng tự nhƣ hình 1.3 a,b Trong sơ đồ này, dòng điện chạy qua van giống nhƣ sơ đồ hình 1.2, nhƣng điện áp ngƣợc van phải chịu nhỏ Unv = U2 Việc điều khiển đồng thời Tiristor T1,T2 T3,T4 thực đƣợc nhiều cách, cách đơn giản sử dụng biến áp xung có hai cuộn thứ cấp nhƣ hình 1.5 D Mạch Điều Khiển D T1 (T3) T2 (T4) ` Hình 1.5 Phương án cấp xung chỉnh lưu cầu pha 1.1.4 Chỉnh lƣu cầu pha không đối xứng Điều khiển Tiristo sơ đồ hình 1.4 đơi lúc gặp khó khăn cần mở tiristo đồng thời, công suất xung không đủ lớn Để tránh việc mở đồng thời van nhƣ trên, mà chất lƣợng điện áp chừng mực -6- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com đáp ứng đƣợc, ngƣời ta sử dụng chỉnh lƣu cầu pha không đối xứng Chỉnh lƣu cầu pha khơng đối xứng thực hai phƣơng án khác nhƣ hình 1.6 Giống hai sơ đồ là: chúng có hai Tiristor hai điốt, lần cấp xung điều khiển cần xung; điện áp chiều tải có hình dạng nhƣ hình 1.7a,b trị số giống nhau, đƣờng cong điện áp tải có phần điện áp dƣơng, nên sơ đồ không làm việc với tải có nghịch lƣu trả lƣợng lƣới Sự khác hai sơ đồ đƣợc thể rõ rệt làm việc với tải điện cảm lớn, lúc dòng điện chạy qua van điều khiển không điều khiển khác U T1 T2 D1 T2 D1 R L R D2 a U T1 D2 L b Hình 1.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu pha điều khiển khơng đối xứng Trên sơ đồ hình 1.6a (với minh hoạ đƣờng cong hình 1.7a) điện áp anod T1 dƣơng catod D1 âm có dịng điện tải chạy qua T1, D1 đến điện áp đổi dấu (với anod T2 dƣơng) mà chƣa có xung mở T2, lƣợng cuộn dây tải L đƣợc xả qua D2, T1 Nhƣ việc chuyển mạch van không điều khiển D1, D2 xảy điện áp bắt đầu đổi dấu Tiristor T1 bị khố có xung mở T2 Kết chuyển mạch van có điều khiển đƣợc thực việc mở van Từ giải thích thấy rằng, van bán dẫn đƣợc dẫn nửa chu kì (các điốt dẫn từ đầu đến cuối nửa chu kì điện áp âm catod, cịn Tiristor đƣợc dẫn từ thời điểm có xung mở bị khoá việc mở Tiristor nửa chu kì kế tiếp) Về trị số, dịng điện -7- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com trung bình chạy qua van Itb = (1/2 ).Id Dòng điện hiệu dụng van Ihd = 0,71 Id Theo sơ đồ hình 1.6b (với minh họa đƣờng cong hình 1.7b), điện áp lƣới đặt vào anod catod tiristor thuận chiều có xung điều khiển, việc dẫn van hồn tồn giống nhƣ sơ đồ hình 1.6a Khi điện áp đổi dấu, lƣợng cuộn dây L đƣợc xả qua điốt D 1, D2, van đóng vai trị điốt ngƣợc Chính mà Tiristor tự động khoá điện áp đổi dấu Từ đƣờng cong dịng điện van hình 1.7b thấy rằng, sơ đồ dòng điện qua tiristor nhỏ dòng điện qua điốt Ud Ud Id t t1 t2 t3 t IT1 IT2 Id t t1 t2 t3 t IT1 t t t ID1 t ID2 t IT2 t ID1 t ID2 t a Hình 1.7 Giản đồ đường cong b a- cho hình 1.6a; b- cho hình 1.6b Nhìn chung, loại chỉnh lƣu cầu pha có chất lƣợng điện áp tƣơng đƣơng nhƣ chỉnh lƣu chu kì với biến áp có trung tính Chất lƣợng điện áp chiều nhƣ nhau, dòng điện làm việc van nhau, nên việc ứng dụng chúng tƣơng đƣơng Mặc dù chỉnh lƣu cầu pha có ƣu điểm chỗ: điện áp ngƣợc van bé hơn; biến áp dễ chế tạo có -8- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com hiệu suất cao Thế nhƣng, chỉnh lƣu cầu pha có số lƣợng van nhiều gấp hai lần, làm giá thành cao hơn, sụt áp van lớn gấp hai lần nên tải điện áp thấp hiệu suất chỉnh lƣu thấp, chỉnh lƣu cầu điều khiển đối xứng điều khiển phức tạp Các sơ đồ chỉnh lƣu pha cho điện áp với chất lƣợng chƣa cao, biên độ đập mạch điện áp lớn, thành phần hài bậc cao lớn điều không đáp ứng đƣợc cho nhiều loại tải Muốn có chất lƣợng điện áp tốt phải sử dụng sơ đồ có số pha nhiều 1.2 CHỈNH LƢU BA PHA 1.2.1 Chỉnh lƣu tia ba pha Chỉnh lƣu tia ba pha có cấu tạo từ biến áp ba pha với thứ cấp đấu có trung tính, ba van bán dẫn nối cực tính để nối tới tải, ba đầu cịn lại van bán dẫn nối tới pha biến áp Tải đƣợc nối đầu nối chung van bán dẫn với trung tính nhƣ giới thiệu hình 1.8a Khi biến áp có ba pha đấu ( ) pha A,B,C nối van nhƣ hình 1.8a, ba catod đấu chung cho điện áp dƣơng tải, cịn trung tính biến áp điện áp âm Ba pha điện áp A,B,C dịch pha góc 1200 theo đƣờng cong điện áp pha, có điện áp pha dƣơng điện áp hai pha khoảng thời gian 1/3 chu kì (1200) Từ thấy rằng, thời điểm có điện áp pha dƣơng hai pha Nguyên tắc điều khiển tiristor là: anod tiristor dƣơng tiristor đƣợc kích mở Thời điểm điện áp hai pha giao đƣợc coi góc thơng tự nhiên tiristor Các tiristior đƣợc mở với góc mở nhỏ thời điểm góc thơng tự nhiên (nhƣ chỉnh lƣu ba pha, góc mở nhỏ = 00 dịch pha so với điện áp pha góc 300) -9- LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com +E -E R1 Ghép quang R2 D Tr A U1 U2 R1 R2 C Uv C Ura Ura b D U UA t a URC c Hình 2.13 Khâu đồng pha dùng tranzitor a dùng tranzitor, b dùng ghép quang, c đường cong điện áp Trên hình 2.14a sơ đồ tạo điện áp tựa dùng khuếch đại thuật toán (KĐTT), b đƣờng cong điện áp minh hoạ hoạt động sơ đồ bên Hình 2.14 Khâu đồng pha dùng KĐTT a- sơ đồ; b- đường cong điện áp khâu Điện áp tụ đƣợc hình thành nạp tụ C1, mặt khác để bảo đảm điện áp tụ có nửa chu kỳ điện áp lƣới tuyến tính số thời gian tụ nạp đƣợc Tr = R3 C1 = 0,005 s Chọn tụ C1 = 0,1 ( F) điện trở R3 = Tr/ C1 = 0,005 / 0,1 10-6 - 43 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Vậy: R3 = 50 103 =50 k Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch R3 Thƣờng chọn biến trở lớn 50 k 100 k , chọn Tranzito Tr loại C828 Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ tranzito Tr đƣợc chọn nhƣ sau: Chọn R2 thoả mãn điều kiện: R2 UN Max/IB 15/0,5 10-3 = 30 k Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA =24V Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khuếch đại thuật toán A1, thƣờng chọn R1 cho dịng vào khuếch đại thuật tốn Iv < 1mA Do R1 > UA/I v = 24/ 1.10-3 = 24 K Chọn R1 = 27 k ) 2.4.6 Tính tốn khối nguồn ni Biến áp nguồn ni loại biến áp có điểm giữa, hạ áp từ điện áp 220V xoay chiều xuống mức điện áp 24 Sau đƣợc hạ điện áp ta cho qua mạch chỉnh lƣu ổn áp để tạo điện áp cấp nguồn cho IC khuếch đại thuật toán IC ghép quang Chọn biến áp nguồn nuôi biến áp đồng pha biến áp 3A KDK Việt Nam sản xuất, đầu biến áp 24 - -24 Công suất P = U I = 24 = 72W Cầu chỉnh lƣu loại RS57L với dòng định mức 5A Để đảm bảo chất lƣợng điện áp cho ic ổn định ta sử dụng IC ổn áp LM7815 LM7915 Điện áp 220VC/50Hz đƣợc đƣa tới cuộn sơ cấp biến áp T1, điện áp lấy cuộn thứ cấp có giá trị 24V đƣợc nắn thành điện áp chiều chỉnh lƣu cầu, sau đƣa vào chân IN LM7815 LM7915 Tụ C1, C2 , C7 , C8 , C9 có vai trị tụ lọc nguồn - 44 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com IC ổn áp 7812: đầu vào U = 48V đầu U = +15V IC ổn áp 7912: đầu vào U = 48V đầu U = -15V IC ổn áp 7805: đầu vào U = 15V đầu U = 5V Tụ lọc phẳng điện áp : C1 = C2 = C7 = C8 = C9 = 470µF; 50V Tụ lọc sóng hài bậc cao : C3 = C4 = C5 = C6 = 10nF; 50V U3 LM7805 U1 LM7815 + C3 1uF C2 470uF IN OUT COM C5 1uF OUT + IN BRIDGE T1 2to1CT + D1 V1 -220/220V C7 470uF C9 470uF COM 15V 50 Hz 5V + COM C1 470uF C4 1uF OUT 1uF C6 IN + -15V C8 470uF U2 LM7915 Hình 2.15 Sơ đồ khối nguồn nuôi sử dụng IC ổn áp Khi tính tốn lựa chọn khâu mạch điều khiển xong ta tiến hành ghép khâu lại với thành mạch mở tiristo hoàn chỉnh R10 22k V12 -15V V13 15V R9 22k VR2 100k 50% + R4 100k + T1 1to1 R3 100k V1 -15V C2 0.471uF + D1 1N4007 + VR1 100k 60% V6 15V R7 100k V3 -15V 100k R2 100k V2 15V Tr1 NPN 100k 22k E 5V R1 -15V V14 R6 U1 PC817 R8 D3 1N4007 V7 15V + C1 0.47uF R12 100k + V5 -15V SCR1 S8015L Tr2 D2 1N4007 R13 1k Hình 2.16 Sơ đồ kênh điều khiển mở tiristo - 45 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Để đơn giản thuận tiện cho việc lắp ráp mạch in ta chọn chung điện trở mạch điều khiển loại 100 kΩ, linh kiện khác nhƣ tính tốn phần Sau tính tốn lựa chọn xong thiết bị linh kiện mạch điều khiển ta có đƣợc sơ đồ chỉnh lƣu cầu pha có điều khiển nhƣ hình 2.17 5V U2 OP4N25 ECG241 50k T1 1to1 15V + TL084 + 15V 1N4007 100k + TL084 50k TL084 -15V 50k 0.1uF -15V -15V 1N4007 ECG241 1N4007 -24/24V 100k 50k + 15V + 80k 5V 0.1uF 50 Hz 5V 0.1uF 15V 100k -24/24V T3 1to1 1N4007 + TL084 -15V 100k 15V + TL084 80k 5V 50k + 2N6238 15V + TL084 50k + 0.1uF 50k -15V -15V 50 Hz -220/220V 5V 50k 15V + TL084 + 15V 1N4007 100k + TL084 50k TL084 -15V 0.5k 0.1uF -15V -15V ECG241 50k 50 Hz 2N6238 2N6238 1N4007 1N4007 15V + 50k + T2 1to1 5TO1 50 Hz 80k 5V 0.1uF -24/24V L1 1uH U6 OP4N25 ECG241 100k 2N6238 1N4007 ECG241 1N4007 50k U3 OP4N25 ECG241 5V U7 OP4N25 ECG241 0.1uF -24/24V T4 1to1 1N4007 + TL084 -15V 15V 100k + TL084 -15V 50k + 15V 100k 80k 5V 50k 15V + TL084 50k + 0.1uF -15V 50 Hz ECG241 1N4007 1N4007 50k Hình 2.17 Sơ đồ tổng thể mạch điều khiển động lực - 46 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG LẮP RÁP BỘ CHỈNH LƢU CẦU MỘT PHA VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 3.1 LỰA CHỌN LINH KIỆN 3.1.1 Linh kiện mạch điều khiển Mạch điều khiển chỉnh lƣu cầu pha bao gồm tiristo đƣợc điều khiển mạch mở tiristo riêng biêt, tính tốn lựa chọn đƣợc nêu chi tiết chƣơng sau thống kê linh kiện mạch điều khiển Bảng 2.1 Tổng linh kiện mạch điều khiển Tên linh kiện Số lƣợng(chiếc) IC khuếc đại thuật toán TL084 IC ghép quang PC817 Điện trở 100 kΩ 40 Điện trở 22 kΩ Biến trở 100 kΩ Điốt 1N4007 12 Transisto C828 Tụ hóa 470 µF – 50V Tụ hóa 0.47µF – 50V Tụ hóa 0.1µF – 50V Tụ gốm 10nF Cầu chỉnh lƣu 5A Biến áp 220/24 ( 3A ) Tản nhiệt nhơm ( loại nhỏ) Dƣới hình ảnh số linh kiện mạch điều khiển Các linh kiện nhƣ điện trở, tụ điện điốt khơng cịn mẻ em xin giới thiệu IC khuyếch đại thuật toán TL084 IC ghép quang PC817 - 47 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com a, b, Hình 3.1 Linh kiện mạch điều khiển a- IC TL084 b- IC ghép quang PC817 3.1.2 Linh kiện mạch động lực Mạch động lực bao gồm van động lực thiết bị bảo vệ van Việc tính tốn lựa chọn thiết bị đƣợc trình bày chi tiết chƣơng dƣới thống kê số lƣợng linh kiện mạch động lực Bảng 2.1 Tổng linh kiện mạch động lực Tên thiết bị Số lƣợng( chiếc) Van bán dẫn Tiristo S8015L Áptơmát SA11B Cầu chì 5A Điện trở R1 = 12.5 Điện trở R2 = 10 Tụ điện C1= F Tụ điện C2= 0,25 F Tản nhiệt nhôm Cuộn kháng lọc điện Hình 3.2 Một tiristo mạch động lực - 48 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.2 CHẾ TẠO MẠCH IN Trong thực tế có nhiều phần mềm làm mạch in, thông dụng hai phần mềm Circuit maker phần mềm Orcad Dƣới mạch điều khiển kênh đƣợc thiết kế phần mềm vẽ mạch in Orcad Hình 3.3 Mạch in mạch điều khiển tiristo Sau in mạch ta ghép bốn mạch mở vào để tạo mạch điều khiển cầu pha Hình 3.4 Mạch in mạch nguồn điện áp điều khiển - 49 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.5 Mạch in mạch động lực Khi vẽ mạch xong tiếp đến in tẩy rửa mạch in dung dịch FeCl3 3.3 LẮP RÁP HỆ THỐNG Sau mạch in đƣợc hồn thành tiếp cơng việc lắp ráp linh kiện điện tử vào mạch Việc hàn linh kiện phải cẩn trọng nhiệt độ mỏ hàn q nóng dẫn tới chết linh kiện sai số lớn Hình 3.6 Mạch điều khiển tiristor T1 T3 (T2 T4) thi công - 50 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 3.7 Mạch nguồn điện áp điều khiển thi công xong Khi hoàn thành tất khâu từ điều khiển đến nguồn nuôi động lực, việc cuối lắp ráp chỉnh lƣu thành khối thống bảng mạch Hình 3.8 Bộ chỉnh lưu lắp ráp hoàn chỉnh - 51 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 3.4 KẾT QUẢ ĐO LƢỜNG Tiến hành cấp nguồn cho chỉnh lƣu kiểm tra chất lƣợng dạng điện áp máy sóng Oscilloscope Hình 3.9 Dạng điện áp chỉnh lưu Khi thực thí nghiệm điều chỉnh điện áp chỉnh lƣu, kết đạt đƣợc dải điện áp rộng ứng với góc mở nhỏ lớn 3.5 NHẬT XÉT CHUNG Sau trình nghiên cứu lắp mạch, mơ hình vật lý chỉnh lƣu cầu pha tisitor thu đƣợc kết nhƣ sau : Dải điện áp điều chỉnh rộng, chất lƣợng điện áp ổn đinh Vì sử dụng nhiều phần tử IC chuyên dụng nên mạch họat động ổn định, khả chống nhiễu hiệu suất mạch cao Dạng điện áp chỉnh lƣu đáp ứng đƣợc yêu cầu đề tài Trên thực tế có nhiều chỉnh lƣu pha vơi chất lƣợng điện chiều khơng nhiều nhƣng giá thành cịn cao Mạch điều khiển hoạt động ổn định, để nâng tải ta cần tính tốn lựa chọn van bán dẫn - 52 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com lớn hơn, phù hợp với yêu cầu tải Theo tính tốn chi phí cho chỉnh lƣu khoảng 60% so với công suất thị trƣờng Trên thực tế sai số linh kiện điện trở, tụ điện… không nhỏ Để khắc phục điều ta tiến hành mắc nối tiếp, song song, linh kiện để đạt đƣợc giá trị nhƣ tính tốn, thiết kế - 53 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com KẾT LUẬN Sau ba tháng nghiên cứu thực đề tài dƣới hƣớng dẫn tận tình GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn với cố gắng nỗ lực thân, em hoàn thành đồ án tốt nghiệp theo kế hoạch đƣợc giao Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp em nắm vững cách phân tích cơng việc thiết kế, cách đặt vấn đề cho toán thiết kế Giúp cho em có cách xử lý sát thực biết cách kết hợp với kiến thức đƣợc học để tính tốn chọn phƣơng án tối ƣu cho thiết kế Trong đề tài em thực đƣợc vấn đề nhƣ sau: Nghiên cứu tổng quan chỉnh lƣu có điều khiển Tính tốn xây dựng thành cơng mơ hình thực nghiệm chỉnh lƣu cầu pha Ứng dụng rèn luyện đƣợc kĩ vẽ mạch in phần mềm Orcad rửa mạch in thủ công tay Tuy nhiên, thời gian kinh nghiệm có hạn nên bên cạnh kết đạt đƣợc, đề tài chƣa thực đƣợc số vấn đề nhƣ sau : Mạch đƣợc làm thủ công tay khơng thể tránh khỏi sai số, linh kiện thực tế đáp ứng giá trị nhƣ tính tốn Mạch thiết kế lắp ráp chƣa thật tối ƣu Nếu tích hợp vỉ mạch sản phẩm ngƣợc lƣu gọn nhẹ, kinh tế, có giá trị thẩm mỹ cao Dù cố gắng hoàn thành đồ án với cƣờng độ làm việc cao, kỹ lƣỡng có hƣớng dẫn cụ thể quý thầy cô nhƣng hiểu biết cịn hạn chế chƣa có kinh nghiệm thực tiễn nên chắn đồ án có nhiều thiếu sót bất cập Vì vậy, em mong sửa chữa đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn để em đƣợc rút kinh nghiệm bổ sung thêm kiến thức - 54 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn (2004), Điện tử công suất, Nhà xuất xây dựng [2] Lê Văn Doanh –Nguyễn Thế Công –Trần Văn Thịnh (2005), Điện tử công suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [3] TS Trần Văn Thịnh (2008), Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhà xuất giáo dục [4] Nguyễn Bính (2000), Điện tử cơng suất, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [5] Dƣơng Minh Trí (2007), Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, Nhà xuất trẻ [6] TS Đỗ xuân Thụ (2002), Kĩ thuật điện tử, Nhà xuất giáo dục [7] Lê Văn Doanh (1997), Điện tử công suất điều khiển động điện, Nhà xuất khoa học kỹ thuật [8] Diễn đàn Điện Tử Việt Nam (www.dientuvietnam.net) [9] Diễn đàn Sinh viên Bách Khoa (www.svbkol.org) [10] Datasheet Linh kiện Điện tử (www.datasheetcatalog.com) - 55 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG CÁC BỘ CHỈNH LƢU CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.1 CHỈNH LƢU MỘT PHA 1.1.1 Chỉnh lƣu nửa chu kỳ 1.1.2 Chỉnh lƣu chu kì với biến áp có điểm trung tính 1.1.3 Chỉnh lƣu cầu pha đối xứng 1.1.4 Chỉnh lƣu cầu pha không đối xứng 1.2 CHỈNH LƢU BA PHA 1.2.1 Chỉnh lƣu tia ba pha 1.2.2 Chỉnh lƣu cầu ba pha đối xứng 12 1.2.3 Chỉnh lƣu cầu pha không đối xứng 15 1.3 CHỈNH LƢU KHI CÓ ĐIỐT NGƢỢC 17 1.4 TỔNG KẾT CHƢƠNG 19 CHƢƠNG THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƢU CẦU MỘT PHA CHO ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 20 2.1 THIẾT KẾ TÍNH TỐN MẠCH ĐỘNG LỰC 20 2.1.1 Tính tốn van động lực 20 2.2 TÍNH TỐN CUỘN KHÁNG LỌC ĐIỆN 22 2.2.1 Xác định góc mở cực tiểu cực đại 22 2.2.2 Xác định thành phần sóng hài 23 2.2.3 Xác định điện cảm cuộn kháng 25 2.2.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc 26 2.3 TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BẢO VỆ MẠCH ĐỘNG LỰC 30 2.3.1 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn 30 2.3.2 Bảo vệ dòng điện cho van bán dẫn 31 2.3.2 Bảo vệ điện áp cho van bán dẫn 32 2.4 TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 33 - 56 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.4.1 Các yêu cầu mạch điều khiển 34 2.4.2 Nguyên lý hoạt động mạch 34 2.4.3 Lựa chọn khâu khuyếch đại tạo xung 36 2.4.3 Lựa chọn khâu so sánh 39 2.4.4 Lựa chọn khâu đồng pha tạo điện áp cƣa 41 2.4.6 Tính tốn khối nguồn ni 44 CHƢƠNG LẮP RÁP BỘ CHỈNH LƢU CẦU MỘT PHA VÀ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM 47 3.1 LỰA CHỌN LINH KIỆN 47 3.1.1 Linh kiện mạch điều khiển 47 3.1.2 Linh kiện mạch động lực 48 3.2 CHẾ TẠO MẠCH IN 49 3.3 LẮP RÁP HỆ THỐNG 50 3.4 KẾT QUẢ ĐO LƢỜNG 52 3.5 NHẬT XÉT CHUNG 52 KẾT LUẬN 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 - 57 - LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... biến ? ?p có điểm giữa, hạ ? ?p từ điện ? ?p 220V xoay chi? ?u xuống mức điện ? ?p 24 Sau đƣợc hạ điện ? ?p ta cho qua mạch chỉnh l? ?u ổn ? ?p để tạo điện ? ?p c? ?p nguồn cho IC khuếch đại thuật toán IC gh? ?p quang... 1.8a, ba catod đ? ?u chung cho điện ? ?p dƣơng tải, cịn trung tính biến ? ?p điện ? ?p âm Ba pha điện ? ?p A,B,C dịch pha góc 1200 theo đƣờng cong điện ? ?p pha, có điện ? ?p pha dƣơng điện ? ?p hai pha khoảng thời... với cơng suất khoảng 1kw, có cuộn kháng lọc điện c? ?p điện cho động chi? ?u để đi? ?u chỉnh tốc độ theo phƣơng ph? ?p đi? ?u chỉnh điện ? ?p Trình tự thiết kế đƣợc trình bày chi tiết chƣơng sau - 19 - LUAN