Đang tải... (xem toàn văn)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 1 CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP KHÔNG ĐẢO CHIỀU MỤC L.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC HỌC PHẦN: ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP KHÔNG ĐẢO CHIỀU MỤC LỤC DANH SÁCH HÌNH ẢNH .4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Khái quát chung: .6 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều 1.1.3 Phân loại động điện chiều .6 1.1.4 Nguyên lý hoạt động động điện chiều 1.1.5 Phương trình đặc tính 1.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 13 1.2.1 Phương pháp điều khiển điện trở phụ phần ứng (Rf): 13 1.2.2 Phương pháp điều chỉnh từ thơng kích từ: .14 1.2.3 Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện áp phần ứng: 16 1.3 CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP BẰNG THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG 17 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CHỈNH LƯU LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 18 2.1 TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU THYRISTOR HÌNH CẦU PHA: 18 2.1.1 Chỉnh lưu thyristor cầu pha .18 Sơ đồ chỉnh lưu cầu thyristor cầu pha 18 Nguyên lý chỉnh lưu cầu thyristor cầu pha: .19 Các thông số chỉnh lưu cầu thyristor cầu pha: 20 2.1.2 Các nguyên tắc điều khiển chỉnh lưu 21 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC .24 3.1 LỰA CHỌN MẠCH ĐỘNG LỰC : 24 3.2 TÍNH CHỌN, THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC : 24 3.2.1 Tính chọn thyristor: 25 3.2.2 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu: 26 Tính thơng số : 26 Tính thơng số máy biến áp: 27 3.3 TÍNH CHỌN THIẾT KẾ MẠCH LỌC, MẠCH BẢO VỆ 29 3.3.1 Thiết kế cuộn kháng lọc: 29 Xác định góc mở cực tiểu cực đại 29 Xác định thành phần sóng hài 30 Thiết kế điện cảm cuộn kháng lọc: .30 3.3.2 Thiết kế mạch bảo vệ: .32 Bảo vệ dòng cho van 33 Bảo vệ điện áp cho van: .34 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .35 4.1 Tính biến áp xung: 35 4.2 Tính tầng khếch đại cuối 36 4.3 Chọn cổng AND: 37 4.4 Chọn tụ C3 R9 : 37 4.5 Tính chọn xung chùm: .38 4.6 Tính chọn khâu so sánh: 39 4.7 Tính chọn khâu đồng pha: 40 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 42 5.1 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PROTEUS: 42 5.1.1 Xung qua máy biến áp đầu ra: 43 5.1.2 Xung đồng bộ: 43 5.1.3 Xung cưa: 43 5.1.4 Xung điều khiển sau so sánh Uđk UC: 43 5.1.5 Xung chùm: .43 5.1.6 Xung sau qua cổng AND: .44 5.1.7 Xung qua khâu khuếch đại cuối (BAX): 44 5.2 KẾT LUẬN CHUNG .44 DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1: sơ đồ động điện kích từ song song .7 Hình 1.2: sơ đồ động điện kích từ độc lập Hình 1.3: sơ đồ động điện kích từ nối tiếp Hình 1.4: sơ đồ động điện kích từ hỗn hợp Hình 1.5: mô tả nguyên lý làm việc động điện chiều Hình 1.6: sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập .9 Hình 1.7: đồ thị đặc tính điện động điện chiều kích từ độc lập .11 Hình 1.8: đồ thị độ cứng đặc tính .12 Hình 1.9: đặc tính động điện chiều kích từ độc lập .14 Hình 1.10: sơ đồ nối dây điều chỉnh kích từ động điện chiều KTĐL 14 Hình 1.11: đặc tính điện động điện chiều KTĐL giảm 15 Hình 1.12: đồ thị đặc tính động điện chiều KTĐL điện áp 17 Hình 2.1: sơ đồ chỉnh lưu cầu pha có điều khiển .19 Hình 2.2: dạng sóng chỉnh lưu cầu pha 20 Hình 2.3: sơ đồ khối nguyên tắc chỉnh lưu 22 Hình 2.4: sơ đồ khối mạch điều khiển 22 Hình 2.5: ngun tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 23 Hình 2.6: nguyên tắc điều khiển arcoss 24 Hình 3.1: sơ đồ mạch động lực 26 Hình 3.2: sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ 34 Hình 3.3: bảo vệ điện áp chuyển mạch 37 Hình 4.1: sơ đồ nguyên lý kênh điều khiển 38 Hình 4.2: sơ đồ mạch khâu khuếch đại 39 Hình 4.3: sơ đồ chân IC 4081 40 Hình 4.4: sơ đồ mạch khâu tạo xung chùm 41 Hình 4.5: sơ đồ mạch khâu so sánh 42 Hình 4.6: sơ đồ mạch khâu đồng pha 43 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1.1 Khái quát chung : Động điện chiều loại linh hoạt loại máy điện quay Tốc độ thay đổi trơn phạm vi rộng từ không đến định mức cao Động điện chiều tăng mơmen đến định mức tất tốc độ mômen khởi động ban đầu động điện chiều cao gấp nhiều lần động điện xoay chiều công suất tốc độ 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều Gồm phần chính: phần cảm (phần tĩnh, stator) phần ứng (phần quay, rotor) Phần cảm (stator): gồm phận sau: + Cực từ chính: phận sinh từ trường, gồm có lõi thép dây quấn kích từ Cực từ làm thép kỹ thuật điện ép lại, tán chặc gắn vào vỏ máy nhờ bulong + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặc cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối, thân cực từ phụ có đặt dây quấn cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ, nối liền cực từ đồng thời dùng làm vỏ máy + Các phận khác: Các phận khác gồm có nắp máy cấu chổi than Cơ cấu chổi than để đưa điện từ phần quay ngồi gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ có lị xo ép chổi nên chổi than tì chặt lên cổ góp Phần ứng (rotor): gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, cổ góp trục máy… + Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ Được làm thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dịng điện xốy gây nên + Dây quấn phần ứng: phần sinh sức điện động có dịng điện chạy qua, thường làm đồng bọc cách điện + Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện 1.1.3 Phân loại động điện chiều Căn vào phương pháp kích từ chia động điện chiều thành dịng sau: Động điện kích từ độc lập: Động điện chiều kích từ độc lập có phần kích từ cấp điện từ nguồn điện độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng Động kích từ song song: động kích từ song song có cuộn kích từ mắc song song với cuộn dây phần ứng Hình 1.1: sơ đồ động điện kích từ song song Hình 1.2: sơ đồ động điện kích từ độc lập Động kích từ nối tiếp: Động kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng Động kích từ hỗn hợp: Gồm dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn kích từ song song chủ yếu Hình 1.3: sơ đồ động điện kích từ nối tiếp Hình 1.4: sơ đồ động điện kích từ hỗn hợp 1.1.4 Nguyên lý hoạt động động điện chiều Khi cho điện áp chiều U vào hai chổi điện A B, dây quấn phần ứng có dịng điện Các dẫn ab cd mang dòng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng tương hổ lên tạo nên momen tác dụng lên rotor, làm rotor quay Chiều lực tác dụng xác định theo qui tắc bàn tay trái (hình 1.1.4a) Hình 1.5: mơ tả ngun lý làm việc động điện chiều Khi phần ứng quay vịng, vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ nhau, nhờ có phiến góp đổi chiều dịng điện, nên dòng điện chiều biến đổi thành dòng điện xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng, giữ cho chiều lực tác dụng khơng đổi, lực tác dụng lên rotor theo chiều định, đảm bảo động có chiều quay khơng đổi (hình 1.5) 1.1.5 Phương trình đặc tính Ta có sơ đồ: Hình 1.6: sơ đồ nối dây động chiều kích từ độc lập Theo (hình 1.6) ta viết phương trình cân điện áp mạch phần ứng: Uư=Eư + (Rư+ Rưf) Iư (1) Trong đó: Uư: Điện áp đặt lên phần ứng động cơ(V) Eư: Sức điện động phần ứng (V) Rư: Điện trở mạch phần ứng (Ω) Rưf: Điện trở phụ mắc nối tiếp với mạch phần ứng (Ω) Iư: Dòng điện mạch phần ứng (Α) Với Rư= rư+ rcf+rb+ rct Trong đó: rư điện trở cuộn dây phần ứng (Ω) Rcf: Điện trởcuộn cực từ phụ(Ω) Rb: Điện trở cuộn bù (Ω) Rct: Điện trở tiếp xúc chổi điện (Ω) • Sức điện động Eư phần ứng động xác định theo biểu thưc sau: Eö = PN 2 a (2) Trong đó: p: Số đơi cực từchính N: Số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a: Số đôi mạch nhánh song song cuộn dây phần ứng : Từ thơng kích từ cực từ(wb) ω: Tốc độ góc (rad/s) K= 𝑃𝑁 2𝜋𝑎 : Hệ số cấu tạo động Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vịng/ phút) thì: = ke n 𝜔= 𝑘𝑒 = 60 = 𝐸ư = Vì : Với : 𝑘𝑒 = 2𝜋 𝑛 (3) 𝑃𝑁 60𝑎 𝑛 9,55 𝑃𝑁 60𝑎 𝑛 : Hệ số sức điện động động 𝑘 ≈ 0,105 𝑘 9,55 𝑈ư Thay (1) (2) biến đổi ta : 𝜔 = 𝐾 − 𝑅ư + 𝑅ư𝑓 (𝐾 ) 𝐼ư (4) Biểu thức (4) phương trình đặc tính điện động -Mặt khác, mômen điện từ: Mđt= K. 𝐼ư (5) Nếu bỏ qua tổn thất ổ trục, tổn thất tự quạt mát tổn thất thép mơmen trục động mômen điện từ, ta ký hiệu M, tức là: Mđt= Mcơ=M Vậy phương trình đặc tính động là: 𝜔= 𝑈ư 𝐾 − 𝑅ư + 𝑅ư𝑓 (𝐾 𝑀 (6) )2 Biểu thức (6) phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập Có thể biểu diễn đặc tính dạng khác: = 0 − Trong : 0 = tốc độ động khơng tải lý tưởng K = Rö + Röf ( K )2 gọi độ sụt tốc độ Hình 1.7: đồ thị đặc tính cơ- điện động điện chiều kích từ độc lập Không xét đến ảnh hưởng phản ứng phần ứng ngang trục làm giảm từ thông động tức xem = const quan hệ ω=f(M,I) tuyến tính Đặc tính tự nhiên (TN): đặc tính có tham số định mức khơng có điện trở phụ mạch phần ứng động 𝜔= 𝑈ư 𝑅ư − 𝐼 Kϕ Kϕ Đặc tính nhân tạo (NT): đặc tính có tham số khác định mức có điện trở phụ mạch phần ứng động 𝜔= 𝑈ư 𝑅ư + 𝑅𝑓 − 𝑀 Kϕ (Kϕ)2 Từ đồ thị ta có : Iư = M = ta có: 𝑈 𝜔= 𝐾 = 𝜔0 (7) ω0: gọi tốc độ không tải lý tưởng động Khi ω=0 ta có: Iư = Và Uö = I nm Rö + Röf (8) M = k 𝐼𝑛𝑚 = 𝑀𝑛𝑚 (9) Inm, Mnm: gọi dịng điện ngắn mạch mơmen ngắn mạch 10 U d = U d cos max tương ứng tốc độ động nhỏ nmin Ta có : max = arccos U U d = arccos d Ud 2,34U (1) Trong U d xác định sau : D= nmax Ud ®m − I u.®m Ru = nmin Ud − I u.®m Ru Ud = U + (D − 1)I u.®m Ru D d Ud = 2,34U2 cos + (D − 1)I u.®m ( Ru + RBA + Rdt ) D Ud = 2,34U2 cos + (20 − 1)I u.®m Ru + RBA + X BA 20 Thay số: Ud = 2,34.103.cos(10 ) + (20 − 1).37, 0,5 + 0,156 + 0,196 20 U d = 41,8 Thay số vào (1) ta được: max = ar cos U Ud 41,8 = ar cos d = ar cos = 80 Ud 2,34.103 2,34U2 Xác định thành phần sóng hài Tiến hành khai triển chuỗi Fourier điện áp U d ta : Ud = cos + Uk n sin ( 6 − 1 ) n Thiết kế điện cảm cuộn kháng lọc: Từ phân tích ta thấy rằng, góc mở tăng biên thành phần song hài bậc cao lớn, có nghĩa đập mạch điện áp, dòng điện tăng lên Sự đập mạch làm xấu chế độ chuyển mạch vành góp, đồng thời gây hao tổn phụ dạng nhiệt động Để hạn chế đập mạch ta phải nối tiếp với động cuộn kháng lọc đủ lớn để I m 0,1I udm 29 Ngoài tác dụng hạn chế thành phần song hài bậc cao, cuộn kháng lọc cịn có tác dụng hạn chế dòng điện gián đoạn Điện kháng lọc tính góc mở = max Ta có: U d + u~ = E + Ru I d + L di~ dt U ~ = R.i ~ + L Cân hai vế: Vì: R.i ~ L Nên: U~ = L di dt di dt di dt Trong thành phần xoay chiều bậc cao, thành phần song bậc k=1 có mức độ lớn nhất, gần ta có: U ~ = U1m sin (6 + 1 ) i= Nên: U1m U ~ dt = cos (6 + 1 ) = I m cos (6 + 1 ) L 2 f L Im = Vậy: U1m 0,1I udm 6.2 f L L Suy ra: U1m 6.2 f 0,1.I dm = số xung đập mạch chu kì điện áp lưới U1m = U1m = U cos max + (6)2 tan max (6) − 2,34.103.cos(80) + 36 tan (80) = 81, V 36 − Thay số: L= 81, =11,54 mH 6.2 50.0,1.37, Điện cảm mạch phần ứng có: Luc = Lu + 2LBA = 3,74 + 2.0,62 = 4,98 mH 30 Với Lu = Kd 30Udm 30.220 = 0,6 = 3,74 mH I dm ndm p 37,4.1500.6 Điện cảm cuộn kháng lọc: Lk = L − Luc =11,54 − 4,98 = 6,56 mH 3.3.2 Thiết kế mạch bảo vệ: Hình 3.2: sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ 31 Bảo vệ q dịng cho van Có loại q dịng điện: ngắn mạch tải a) Ngắn mạch: Dùng để trường hợp cố tạo dòng điện lớn ngắn mạch tải, dẫn thứ cấp MBA (ngắn mạch bên ngoài), ngắn mạch pha chọc thủng van (ngắn mạch bên trong), đột biến nghịch lưu b) Quá tải: Xuất không gian làm việc xác lập độ Nó có giá trị không lớn cho phép tồn lâu dài Vì vậy, để bảo vệ Tiristor tránh khỏi dòng điện phá hoại, ta dùng dây chảy tác động nhanh Loại dây chảy làm dây chì bạc đặt vỏ sứ có chứa cát thạch anh • • • Hoạt động dây chảy chia thành giai đoạn: - Giai đoạn 1: giai đoạn chảy từ t = đến xuất hồ quang - Giai đoạn 2: giai đoạn hồ quang bắt đầu đến cắt Để bảo vệ dòng điện cho biến đổi, ta đặt dây chảy vị trí sau: - Vị trí 1: ngõ MBA (Nhóm 1CC) - Vị trí 2: mắc nối tiếp với Tiristor dây chảy (Nhóm 2CC) - Vị trí 3: mắc ngõ chỉnh lưu (Nhóm 3CC) Tính chọn dây chảy: - Nhóm 1CC Dịng điện định mức dây chảy nhóm 1CC: I1CC = 1,1I = 1,1 30,53 = 33,583 (A) - Nhóm 2CC Dòng điện định mức mức dây chảy 2CC: I 2CC = 1,1I hd = 1,1.21,58 = 23,74 (A) - Nhóm 3CC Dòng điện định mức mức dây chảy 3CC: I 3CC = 1,1I d = 1,1.37, = 41,14 (A) Vậy chọn cầu chảy nhóm: 1CC loại 35A; 2CC loại 25A; 3CC loại 50A 32 Bảo vệ điện áp cho van: Hình 3.3: bảo vệ điện áp chuyển mạch Bảo vệ điện áp trình đóng ngắt Thyristor thực cách mắc R-C song song với Thyristor Khi có chuyển mạch, điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng ngồi tạo dịng điện ngược khoảng thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dịng điện ngược tạo sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp Anot Katot Thyristor Khi có mạch R-C mắc song song với Thyristor, tạo mạch vịng phóng điện tích q trình chuyển mạch nên Thyristor khơng bị điện áp Sơ chọn R1 = (5 30) ; C1 = (0, 25 4) F Chọn theo tài liệu [22]: R1 = 5,1 ; C1 = 0, 25 F + Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện, ta mắc mạch R-C hình 8.25; nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây Trị số RC chọn theo tài liệu [22] : R2 =12,5 ; C2 = F + Để bảo vệ van cắt đột ngột máy biến áp non tải, người ta thường mắc mạch R-C đầu mạch chỉnh lưu cầu ba pha phụ ddiot công suất bé Thông thường giá trị tự chọn khoảng 10 200 F Chọn theo tài liệu [4] : R3 = ; C3 = F Chọn giá trị điện trở R4 = k 33 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Hình 4.1: sơ đồ nguyên lý kênh điều khiển Sơ đồ kênh điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha thiết kế theo sơ đồ hình 4.1 Tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở thyristor Các thơng số để tính mạch điều khiển : + Điện áp điều khiển thyristor : Udk = 1,4 V ; + Dòng điện điều khiển thyristor : Idk = 120 mA : + Thời gian mở thyristor : tm = 120 µs ; + Độ rộng xung điều khiển tx = 240 µs ; + Tần số xung điều khiển : fx = 1 = = 2.083KHz 2.t x 2.240.10−6 + Độ đối xứng cho phép : + Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển : + Mức sụt biên độ xung : 4.1 ∆α = 40 ; U = ± 12 V ; Sx = 0,15 : Tính biến áp xung: - Tỷ số biến áp xung: thường m = ÷ ta chọn m = 3; 34 - Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung U2 = Udk = 1,4 V; - Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = m U2 = 1,4 = 4,2 V; - Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung: I2 = Idk = 120 mA; - Dòng điện sơ cấp máy biến áp xung: I1 = 4.2 I 120 = = 40(mA) = 0, 04( A) m Tính tầng khếch đại cuối Hình 4.2: sơ đồ mạch khâu khuếch đại Chọn Tranzitor công suất Tr3 loại 2SC9111 làm việc chế độ xung , có cá thơng số sau : Tranzitor loại N-P-N , vật liệu bán dẫn silic Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ : UCBO = 40 V ; Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ : UEBO = V; Dịng điện lớn colectơ chịu đựng : ICmax = 500 mA ; Công suất tiêu tán colectơ : PC = 1,7 W ; Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : T1 = 1750C ; Dòng làm việc colectơ : IC3 = I1 =40mA ; Dòng làm việc bazơ : IB3 = I C 40 = = 0,8 mA ; 50 Ta thấy với loại thyristor chọn có công suất điều khiển bé : Udk = 1,4 (V), Idk = 120 mA = 0,12 A , nên dòng colectơ – bazơ tranzitor Tr3 bé , trường hợp ta khơng cần tranzitor Tr2 mà có cơng suất điều khiển tranzitor Chọn nguồn cấp cho máy biến áp xung : E = +12 V Với nguồn E = 12 V ta phải mắc thêm điện trở R10 nối tiếp với cực emitơ Tr3 R10 = E − U1 12 − 4, = = 195 Ω ; I1 40.10−3 35 Tất điôt mạch điều khiển dùng loại 1N4009 , có tham số : - Dòng điện định mức : Idm = 10 mA ; - Điện áp ngược lớn : UN = 25 V ; - Điện áp điốt mở thông : Um = V ; 4.3 Chọn cổng AND: Toàn mạch điều khiển phải dùng 12 cổng AND nên ta chọn hai IC 4081 họ CMOS Mổi IC 4081 có cổng AND Các thơng số cổng AND : - Nguồn nuôi IC : Vcc = ÷ V , ta chọn Vcc = 12V - Nhiệt độ làm việc : - 400C ÷ 800C ; - Điện áp ứng với mức logic “1” : ÷ 4,5 V ; - Dịng điện : I < mA ; - Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng ; Hình 4.3: sơ đồ chân IC 4081 4.4 Chọn tụ C3 R9 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào bazơ tranzitor Tr3 Chon R9 thoả mãn điều kiện : R9 ≥ U 4,5 = = 5,625 k ; I r 0,8.10−3 36 Ta chọn R9 = 5,7 kΩ ; Chọn C3.R9 = tx = 240 µs , suy C3 = C3 = 4.5 tx ; R9 240.10−6 = 0, 042 F 5, 7.103 Tính chọn xung chùm: Trong thiết kế mạch điều khiển, thường hay sử dụng khuếch đại thuật tốn Do để đồng dạng linh kiện, khâu tạo chum xung sử dụng khch đại thuật tốn sơ đồ hình b,c nhiên sơ đồ tạo dao động đai hài có ưu điểm mức độ đơn giản, sử dụng rộng rãi mạch tạo xung chữ nhật Hoạt động tạo chùm xung: tụ C liên tục phóng, nạp làm cho Opamp đổi trạng thái Hình 4.4: sơ đồ mạch khâu tạo xung chùm Tính tốn tạo xung chùm: Mạch tạo xung chùm có tần số: f= = 2,1 kHz 2t x T = Ta có: = 480 s f T = R3 C2 ln(1 + R1 ) R2 37 Tổng trở phân áp ( R1 + R2 ) khoảng 20k , điện trở R1 thường lấy nhỏ R2 để giảm độ chênh lệch hai cửa vào OA Do chọn R1 = 5k , R2 = 15k , C 10 F R3 47 Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch, ta chọn R3 biến trở 50 Chọn loại Opam IC TL084 Các thông số TL084: Vcc = 18V , chọn Vcc = 12V Điện áp nguồn nuôi: Hiệu điện hai đầu vào: 30V Nhiệt độ làm việc: T = −25 85C Công suất tiêu thụ: P 680 mW = 0,68W Tổng trở đầu vào: Rin = 106 M Dòng điện đầu ra: I = 30 pA Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: 4.6 du = 13V / s dt Tính chọn khâu so sánh: Hình 4.5: sơ đồ mạch khâu so sánh Khếch đại thuật toán chọn loại TL 084 Chọn R4 = R5 > UV 12 = 12 kΩ ; = IV 1.10−3 Trong nguồn ni Vcc = ± 12 V điện áp vào A3 UV ≈ 12 V 38 Dòng điện vào hạn chế để Ilv < mA Do ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ , dịng điện vào A3 : Ivmax = 4.7 12 = 0, mA 15.103 ; Tính chọn khâu đồng pha: Hình 4.6: sơ đồ mạch khâu đồng pha Điện áp tựa hình thành nạp tụ C1 Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp Tr = R3.C1 = 0,01 s Chọn tụ C1 = 0,1 µF , điện trở R3 = Tr 0, 01 = = 100.103 Ω ; C1 0,1.10−6 Vậy R3 = 50 kΩ ; Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch , R3 thường chọn biến trở lớn 50 kΩ Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có thông số sau : - Tranzitor loại P-N-P , làm silic - Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ : UCBO = 25 V ; - Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ : UBEO = V; - Dịng điện lớn colectơ chịu đựng : ICmax = 100 mA ; - Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : Tcp = 1500C ; - Hệ số khếch đại : β = 250 ; - Dòng điện làm việc cực đại bazơ : I B3 = I C 100 = = 0, mA ; 250 Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ tranzitor Tr1 , chọn sau : Chọn R2 cho R U N max 12 = = 30 k Ω IB 0, 4.10−3 Chọn R2 = 30 kΩ ; 39 Chọn điện áp xoay chiều đồng pha : UA = V ; Điện trở R1 để hạn chế dịng điện vào khếch đại thuật tốn A1 , thường chọn R1 cho dòng vào khếch đại thuật tốn IV < mA Do : R1 UA = = kΩ ; IV 1.10−3 Chọn R1=10 kΩ Bảng linh kiện đề tài: STT Tên linh kiện Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Điện trở Tụ điện Kí hiệu R R R R R C 470 F Số lượng 18 6 Tụ điện C 4 F IC 4801 Semiconductor Limited IC TL084 24 ST 10 IC 7812 Motorola Electronic 11 IC 7912 Inchange Semiconductor 12 Diode KIT 208 A 24 13 Transistor P-N-P A564 Transistor N-P-N 2SC9111 Thyristor T35N500BOF Panasonic NEC Electronics 14 15 Giá trị 10k 100 k 30k 12.5 5.1 40 Nhà sản xuất CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG VÀ KẾT LUẬN 5.1 MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN TRÊN PROTEUS: Hình 5.1: sơ đồ mạch điều khiển kênh 41 5.1.1 Xung qua máy biến áp đầu ra: 5.1.2 Xung đồng bộ: 5.1.3 Xung cưa: 5.1.4 Xung điều khiển sau so sánh Uđk UC: 5.1.5 Xung chùm: 42 5.1.6 Xung sau qua cổng AND: 5.1.7 Xung qua khâu khuếch đại cuối (BAX): 5.2 KẾT LUẬN CHUNG Đồ án chỉnh lưu cầu ba pha hình cầu làm cho chúng em nắm vững kiến thức môn Điện tử công suất Với kết mô đạt yêu cầu, nhiên kết mô nên làm mạch thật khơng tránh khỏi sai sót Với nhu cầu lượng lớn nay, chỉnh lưu có ứng dụng trường hợp cấp thiết bị điện chiều từ nguồn xoay chiều ứng dụng nhiều máy biến tần, lưu điện UPS… 43 ... 1. 9: đặc tính động điện chiều kích từ độc lập .14 Hình 1. 10: sơ đồ nối dây điều chỉnh kích từ động điện chiều KTĐL 14 Hình 1. 11: đặc tính điện động điện chiều KTĐL giảm 15 Hình 1. 12:... đổi chiều dịng điện 1. 1 .3 Phân loại động điện chiều Căn vào phương pháp kích từ chia động điện chiều thành dịng sau: Động điện kích từ độc lập: Động điện chiều kích từ độc lập có phần kích từ. .. vi điều chỉnh hẹp 1. 2.2 Phương pháp điều chỉnh từ thơng kích từ: Ngun lý điều chỉnh: Điều chỉnh từ thơng kích từ động điện chiều điều chỉnh mô men điện từ động M = kØIư sức điện động quay động