(Khoá luận tốt nghiệp) động cơ một chiều

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3 PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG SĐĐ CỦA ĐỘNG CƠ 1.4 ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.4.1 Đặc tính động kích từ độc lập song song 1.4.2 Đặc tính động kích từ nối tiếp 1.4.3 Đặc tính động kích từ hỗn hợp 1.5 KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.6 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.6.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp nguồn nạp 1.6.2 Điều chỉnh tốc độ thay đổi địên trở mạch Rôto 1.6.3 Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thông CHƢƠNG TÍNH CHỌN MẠCH LỰC 11 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ BĂM XUNG MỘT CHIỀU 11 2.1.1 Nguyên lý: 11 2.1.2 Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp ra: 11 2.2 CÁC MẠCH ĐỘNG LỰC 12 2.2.1 Băm áp chiều nối tiếp 12 2.2.2 Băm áp chiều song song 15 2.2.3 Băm áp nối tiếp song song phối hợp 17 2.3 SƠ ĐỒ BỘ BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU CĨ ĐẢO CHIỀU CẢ DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 17 2.3.1 Các biểu thức tính tốn: 19 2.3.2 Điều khiển 20 2.4 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI VAN DỰNG TRONG MẠCH BĂM XUNG 22 2.4.1 Trasistor công suất: 22 2.4.2 Transistor Mos công suất: 24 2.4.3 Tiristor: 24 2.4.4 GTO - gate turn off thyristor: 26 2.4.5 Thiết kế mạch động lực 27 CHƢƠNG TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 31 3.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 31 3.1.1 Nguyên lí điều khiển 31 3.1.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển 32 3.1.3 Các khâu 33 3.1.4 Khâu so sánh 43 3.1.5 Khâu khuếch đại 44 KÊT LUẬN 47 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật công nghệ bán dẫn điện, ngày điện tử cơng suất giữ vai trị quan trọng kỹ thuật điện Môn học điện tử công suất trở thành môn học bắt buộc sinh viên nghành kỹ thuật điện, tự động hóa Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, máy điện chiều đƣợc dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ nhƣ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải, cấu nâng hạ… Nhƣợc điểm chủ yếu máy điện chiều có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền tin cậy, nguy hiểm môi trƣờng dễ nổ Khi sử dụng động điện chiều cần phải có nguồn điện chiều kèm theo (bộ chỉnh lƣu hay máy phát điện chiều) Nhƣng có ƣu điểm vƣợt trội nên máy điện chiều có tầm quan trọng sản xuất Trong đồ án đề cập đến lĩnh vực thiết kế băm xung cho động điện chiều kích từ độc lập với ba chƣơng: Chƣơng : Tổng quan động điện chiều Chƣơng : Tính chọn mạch động lực Chƣơng 3: Tính chọn mạch điều khiển Đây đề tài có nội dung phong phú đa dạng, nhiên trình tìm hiểu nghiên cứu tránh khỏi sai sót mong thầy, bạn đóng góp ý kiến để đồ án hồn thiệt CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Máy điện chiều loại máy điện biến thành lƣợng điện chiều ( máy phát ) biến điện dòng chiều thành (động chiều) Ở máy điện chiều từ trƣờng từ trƣờng không đổi Để tạo từ trƣờng không đổi ngƣời ta dùng nam châm vĩnh cửu nam châm điện đƣợc cung cấp dịng điện chiều Có hai loại máy điện chiều : loại có cổ góp, loại khơng có cổ góp Máy điện chiều cho phép điều chỉnh tốc độ khoảng rộng mô men mở máy lớn đƣợc sử dụng rộng rãi làm động kéo ,khi cần điều chỉnh xác tốc độ động khoảng rộng, máy điện chiều đƣợc sử dụng rộng rãi làm nguồn nạp ắc quy, hàn điện, nguồn cung cấp điện… 1.1 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau: -Kích từ độc lập -Kích từ song song -Kích từ nối tiếp -Kích từ hỗn hợp 1.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Động điện chiều có cấu trúc gồm phận phần cảm phần ứng cổ góp chổi than Phần cảm phận tạo từ trƣờng đặt Stato,thông thƣờng phần cảm nam châm điện gồm có cực từ N-S cuộn dây kích từ Phần ứng có lõi thép đặt Rơto,có phay rãnh để đặt dây quấnphần ứng Mỗi cuộn dây đƣợc nối tới hai góp cổ góp điện Trong chế độ máy phát ,cần cấp điện chiều cho cuộn kích từ nối Rơto với động sơ cấp khác để quay Rôto ( máy lai động ) Khi Rôto quay từ trƣờng phần cảm,trong cuộn dây xuất điện động, đƣợc cổ góp chổi than nắn thành sđđ chiều Trong chế độ động cơ, cần cấp điện chiều cho cuộn kích từ cuộn dây phần ứng Dòng điện chảy phần ứng tác dụng với từ trƣờng gây phần cảm tạo thành mơ men quay Rơto Hình Sơ đồ cấu tạo động địên chiều 1.3 PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG SĐĐ CỦA ĐỘNG CƠ Khi đƣa máy điện chiều kích từ vào lƣới điện cuộn phần ứng chạy dịng điện, dòng điện tác động với từ trƣờng sinh lực, chiều đƣợc xác định quy tắc bàn tay trái tạo mô men điện từ làm cho rotor quay với tốc độ ,trong cuộn dây xuất sđđ cảm ứng: Eƣ =ke Khi n dịng Iƣ thay đổi ta có: Uƣ +(-eƣ)+(-La )=iƣRƣ chế độ ổn định ( n=const, Iƣ=const), ta có: Uƣ =Eƣ+IƣRƣ Trong : Eƣ: sức điện động phần ứng Rƣ: điện trở phần ứng Iƣ: dòng điện phần ứng Dịng điện Iƣ đƣợc tính theo cơng thức sau: Iƣ = =k Trong đó: P- số đơi cực từ N- số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng a- số đôi mạch nhánh điện áp cuộn dây phần ứng - từ thơng kích từ cực Sức điện động : Eƣ =ke n , = = , ke =0.105k 1.4 ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.4.1 Đặc tính động kích từ độc lập song song U Ru ckt Rf Hình Động điện chiều kích từ song song Đặc tính mối quan hệ hàm tốc độ mô men điện từ =f(M) , Ikt=const Dịng kích từ đƣợc xác định bằng: Ikt = , =ktikt Phƣơng trình đặc tính điện : = Trong = = =Uƣ /k tốc độ không tải = 1.4.2 Đặc tính động kích từ nối tiếp Đó mối quan hệ n=f(M) với U=Uđm , Rđc=const Sơ đồ động kích từ nối tiếp đƣợc biểu diễn : Uu CKT Rf E Hình 3.Động điện chiều kích từ nối tiếp Từ cơng thức: Uƣ =Eƣ +RƣIƣ ta có: = = Uu k Ru M k Trong máy Ikt =Iƣ Khi 0Iđm ,máy bão hồ Động khơng trùng với đƣờng hypebol Sự thay đổi tốc độ bình thƣờng đối vơí động nối tiếp xác định theo biểu thức: = ’- đm / đm 100% Trong : ’-tốc độ quay động tảI thay đổi từ định mức tới 25% Qua phân tích ta thấy đặc tính động kích từ nối tiếp khơng có tốc độ khơng tải Khi tải giảm mức, tốc độ động tăng đột ngột khơng đƣợc để động mắc nối tiếp làm việc không tảI, thực tế không đƣợc cho động nối tiếp chạy dây cu-roa 1.4.3 Đặc tính động kích từ hỗn hợp Uu Rf1 ckt1 E Rf2 ckt2 Hình Đặc tính động kích từ hỗn hợp Trên hình vẽ ta biểu diễn động kích từ hỗn hợp đặc tính Động gồm cuộn kích từ : cuộn nối tiếp cuộn song song Đặc tính giống nhƣ đặc tính động kích từ nối tiếp song song phụ thuộc vào cuộn kích từ giữ vai trị định Các dây quấn kích từ nối thuận nối ngƣợc làm giảm từ thông Đặc tính động kích từ hỗn hợp nối thuận (đƣờng 1)sẽ đƣờng trung bình đặc tính động kích từ song song (2) nối tiếp(3) Các động làm việc nặng nề ,dây quấn kích từ nối tiếp dây quấn kích từ cịn dây quấn kích từ song song dây quấn kích từ phụ đƣợc nối thuận Dây quán kích từ song song đảm bảo tốc độ động không tăng lớn mômen nhỏ Động kích từ hỗn hợp có dây quấn kích từ nối tiếp kích từ phụ nối ngƣợc có đặc tính cứng (4) nghĩa tốc độ quay động hầu nhƣ không thay đổi Ngƣợc lại nối thuận làm cho động có đặc tính mềm hơn,momen mở máy lớn hơn, thích hợp với máy ép, máy bơm, máy nghiền, máy cán 1.5 KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Khởi động động trình đƣa động từ trạng thái nghỉ ( n=0 ) tới tốc độ làm việc Chúng ta có phƣơng pháp khởi động sau : a Khởi động trực tiếp Vì Rtnhỏ nên Ikđ có giá trị lớn(20 25)Iđm Sự tăng dịng đột ngột làm xuất tia lửa cổ góp, xuất xung học làm sụt điện áp lƣới Phƣơng pháp hầu nhƣ không đƣợc sử dụng b Khởi động điện trở khởi động Rkd R a) b) Hình Động điện chiều kích từ song song a) Sơ đồ b) Đặc tính Ngƣời ta đƣa vào Rơto điện trở có khả điều chỉnh gọi điện trở khởi động Dịng khởi có giá trị: Ikđ = Điện trở khởi động đƣợc ngắt dần theo tăng tốc độ Nấc khởi động thứ phải chọn cho dịng phần ứng khơng lớn q mơmen khởi động khơng nhỏ q Khi có dịng phần ứng động kích từ nối tiếp có mơmen khởi động lớn động kích từ độc lập 1.6 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU Các phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ Có phƣơng pháp điều chỉnh tốc độ sau: -Thay đổi điện áp nguồn nạp -Thay đổi điện trở mạch rotor -Thay đổi từ thông 1.6.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp nguồn nạp Khi cho Uƣ =var 0=var Nếu Mc =const tốc độ =var ta điều chỉnh đƣợc tốc độ động Khi điện áp nạp thay đổi đặc tính song song với Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp nạp thay đổi đƣợc theo chiều tốc độ giảm (vì cuộn dây đƣợc thiết kế với Uđm , nên tăng điện áp đặt lên cuộn dây) Song độ láng điều chỉnh lớn, phạm vi điều chỉnh hep Trên hình vẽ ta biểu diễn đặc tính động Uƣ =var Hình Đặc tính thay đổi điện áp nguồn cung cấp 1.6.2 Điều chỉnh tốc độ thay đổi địên trở mạch Rôto Ta có : thay đổi đƣợc =M.(Rt +Rđc), M=const mà thay đổi Rđc ta ( độ giảm tốc độ ), tức thay đổi đƣợc tốc độ động Đồ thị nhƣ hình vẽ Hình Điều chỉnh tốc độ thay đổi điện trở mạch rôto R1 = R2 = R T = 2.R.C.ln = 2.R.C.1,1 = 2,2 R.C Để phối hợp trở kháng điện áp tụ với tải bên cần dùng thêm khuếch đại A2 c)Tạo điện áp tam giác tích phân sóng vng Mạch tạo điện áp tam giác nhận đƣợc từ tích phân xung vng nhƣ hình 3.5 Xung vng tạo nhiều cách khác Tích phân xung trình nạp, xả tụ Nếu điện áp vào khâu tích phân khơng đối xứng xuất sai số đáng kể Điện áp tựa hình 3.5b mang tính phi tuyến cao Điện áp tựa nhận đƣợc tuyến tính sử dụng sơ đồ hình 3.5.a Khuếch đại A1 có hồi tiếp dƣơng điện trở R1, đầu có trị số điện áp nguồn dấu phụ thuộc hiệu điện áp hai cổng V+, V- R2 C R1 V+ _ V R3 + A1 - UA1 UA2 t -A + a b Hình 3.5 Bộ tạo sóng điện áp vng tam giác KĐTT Đầu vào V+ có hai tín hiệu, tín hiệu khơng đổi lấy từ đầu A 1, tín hiệu biến thiên lấy từ đầu A2 Điện áp chuẩn so sánh để định đổi dấu điện áp A1 trung tính vào V- Giả sử đầu A1 dƣơng UA1> 0, khuếch đại A2 tích phân đảo dấu cho điện áp có sƣờn xuống điện áp tựa Điện áp vào V+ lấy từ R1 R2, hai điện áp trái dấu Điện áp vào qua R2 biến thiên theo đƣờng nạp tụ, điện áp vào qua R1 không đổi, tới UV+ = đầu A1 đổi dấu thành âm Chu kì 36 điện áp A1 luân phiên đổi dấu nhƣ cho ta điện áp nhƣ hình 3.5b Tần số điện áp tựa đƣợc tính: f 4.R3 C R2 R1 (3.4) Bằng cách chọn trị số điện trở tụ điện ta có đƣợc điện áp tựa có tần số nhƣ mong muốn d)Tạo điện áp tam giác dao động tích Mạch dao động tích UJT (tranzitor đơn nối) cho điện áp tam giác UE +Ucc Rt R2 Rt +Ucc B2 RB2 B E E B1 C U P R2 t B2 UB2 RB1 t R1 C B1 UB1 t R1 a c b Hình 3.6 Mạch dao động tích a sơ đồ ngun lí, b sơ đồ thay thế, c đƣờng cong Mạch điện hình 3.6 mạch tích bản, R1, R2 nhận tín hiệu xung Tụ C điện trở Rt mạch nạp để tạo điện áp tam giác khơng tuyến tính tụ C Hoạt động sơ đồ hình 3.6 nhƣ sau: Khi đóng điện tụ C đẳng thế, coi UE = 0, tranzitor trạng thái khoá Tụ C nạp qua điện trở Rt làm UE tăng đến điện áp đỉnh với trị số: UP UB U EB R B! U CC R B! R B 37 0,6V (3.5) lúc điốt EB dẫn Tụ C xả nhanh qua điốt EB - RB - R1 Khi tụ C xả từ UP đến ngƣỡng dƣới Umin điốt EB ngƣng dẫn, tụ nạp trở lại bắt đầu chu kì Tần số dao động mạch: f RT C ln Gần coi R B1 R B1 R B R B! R B! R B lúc f RT C ln (3.6) 0,5 (3.7) 0,69 RT C (3.8) e) Mạch tạo điện áp tam giác dùng IC566 Mạch VCO (Voltage Control Osilator - mạch dao động điều khiển điện áp) dùng IC 566 có hình dáng cấu trúc hình 2.13 R Current Sources Schmitt Trigger C Hình 3.7 Sơ đồ cấu trúc IC566 38 Các chân: GND: Nối đất NC: Không dùng Square Ware Output: Đầu sóng vng Triangle Ware Output: Đầu sóng tam giác Modulation Input: Đàu vào điều chế> R: Chân vào nối điện trở C: Chân vào nối tụ +Ucc: Nguồn nuôi dƣơng Mạch nguồn dịng điện (current sources) có tác dụng giữ cho dịng điện nạp tụ C qua điện trở R có trị số ổn định Dịng điện nạp tụ điều chỉnh điện áp tựa vào chân Điện áp tụ khuếch đại đệm dƣa chân tăng theo hàm bậc Mạch Trigger Schmitt cho dạng sóng điện áp hình vng khuếch đai đệm đƣa chân Mạch khuếch đại đệm IC để khuếch đại sóng vng tam giác, đồng thời phối hợp trở kháng để đƣa tới tầng sau +Ucc = 12 V 100 10 K 5K fmax 10.10 0,01.10 12 12 5000 Hz 0,01MF fmax 15 K 10.10 0,01.10 12 11,9 12 170 Hz Hình 3.8 Mạch ví dụ tạo sóng tam giác IC566 Thay đổi điện áp đƣa vào chân làm thay đổi dòng điện nạp tụ C dẫn tới thay đổi tốc độ nạp tụ Kết thay đổi tần số sóng vng tam giác 39 Trong đó: R - điện trở vào chân C - tụ điện nối vào chân U5 - điện áp chân - chân điều chỉnh Trị số đƣợc phép 3/4.Ucc< U5< Ucc Trị số điện trở R giới hạn: k < R < 20 k Trên hình 3.8 vẽ mạch ứng dụng tạo điện áp tam giác Sơ đồ tạo điện áp tựa VCO IC 566, IC 4046, dƣợc dùng nhiều cần điều chỉnh tần số xung điều khiển điện áp f)Mạch dao động dùng IC 567 IC 567 loại IC vòng khố pha có khối dao động CCO (Current Control Oscilator – dao động tạo xung đƣợc điều khiển dòng điện) Hình dáng cấu trúc IC đƣợc mơ tả hình 3.9 +UCC R1 Input detector C2 1MF R1 A1 VCO R2 + Quadrature phase detector - A2 Uref C1 C3 2.2MF Hình 3.9 Sơđồ cấu trúc IC 567 40 Rtải Chức chân: - Output Filter C3 – chân nối lọc tụ đầu 2- Low Rass Filter C2 – chân nối tụ C2 xuống mass để lọc tín hiệu tần số thấp - Input – chân nhận tín hiệu đầu vào - +Ucc – chân dƣơng nguồn nuôi 4,75 – 10 V - Timing R1 – chân nối điện trở chân để định tần số CCO - Timing R1, C1 – chân nối tụ lọc xuống mass, nhƣ mạch lọc để chạy ổn định tần số cho mạch CCO Tần số dao động có trị số thay đổi nhƣ sau: 1,1 (3.9) Hz R.C - Ground – nối đất (mass) để lấy nguồn nuôi cho IC f - Output - đầu với colector hở Nguyên lí tạo xung IC nhƣ sau: Điện trở R chân tụ C chân xác định tần số dao đông mạch f0 1,1 Hz R.C (3.10) Tín hiệu f0 đồng thời đƣa vào hai khối so pha so áp vuông pha, chúng nhận tín hiệu đầu vào chân để so với tín hiệu f mạch dao động IC tạo nên Hai tụ điện C1, C2 chân có tác dụng lọc xoay chiều tần số thấp đầu mạch so pha so áp vuông pha Điện trở R1, R2 IC đƣợc xem điện trở tải cho hai mạch Khi tần số đầu vào fv tần số dao động f0 khác khơng có dịng điện qua điện trở R2 IC Lúc đó, khơng có dòng qua R2 IC, điện áp vào V+ OP-AMP so sánh cao điện áp chuẩnVref đầu vào V- Mạch so sánh cho điện áp cao chân Khi tần số đầu vào fv tần số dao động f0 có dịng điện qua điện trở R2 IC tạo sụt áp Lúc đó, điện áp vào V+ OP- 41 AMP so sánh thấp điện áp chuẩnVref đầu vào V- Mạch so sánh cho điện áp mức thấp chân Mạch dao động có dạng xung vng chân xung tam giác chân Khi chân có điện áp mức cao, tụ C nạp, chân có điện áp tăng Khi chân có điện áp mức thấp, tụ C xả, chân có điện áp giảm, nhƣ mơ tả hình 2.16 U5 t U6 t Một sơ đồ ví dụ tạo xung tam giác giới thiệu hình 3.11 +Ucc5,6 IC 567 Hình 3.10Đường cong điện áp chân X IC 567 Hình 3.11 Sơđồ tạo điện áp tam giác IC 567 g)Tạo điện áp tam giác vng Mạch tạo điện áp tam giác vng tạo đƣợc từ dao động đa hài không đối xứng hình 3.12 Hằng số thời gian nạp tụ phụ thuộc phần điện trở VR Bằng cách thay đổi vị trí chạy biến trở, hai chiều nạp tụ có hai trị số điện trở khác Từ có độ dốc hai chiều nạp tụ khác Hai cạnh tam giác có độ nghiêng khác Khi vị trí chạy nằm sát mép hình 42 vẽ nạp tụ theo chiều lên dài hơn, nạp theo chiều xuống nhanh ngƣợc lại D2 VR D1 V+ VV+ A + V- t R1 C R2 a b Hình 3.12Sơ đồ mạch tạo sóng tam giác vng Mạch tạo sóng vng tam giác IC555 đƣợc giới thiệu nhiều tài liệu sử dụng tốt trƣờng hợp 3.1.4 Khâu so sánh Trong ba khâu điều khiển trên, khâu so sánh tƣơng tự nhƣ khâu tƣơng ứng chỉnh lƣu không giới thiệu chi tiết Tƣơng tự nhƣ mạch so sánh thƣờng gặp Khâu so sánh điều áp chiều xác định thời điểm mở khoá van bán dẫn Đầu vào khâu gồm có hai tín hiệu, điện áp tựa (điện áp tam giác) điện áp chiều làm điện áp điều khiển Một sơ đồ ví dụ điển hình giới thiệu hình 3.12a dạng điện áp vào, hình 3.12b Từ hình 3.12b, thấy chu kì điện áp tựa có hai thời điểm điện áp tựa điện áp điều khiển Tại thời điểm đó, đầu khâu so sánh đổi dấu điện áp Tƣơng ứng với thời điểm đột biến điện áp đầu khâu so sánh cần có lệnh mở khố van bán dẫn 43 U Ur Uđ c k t _ + Us t s a b Hình 3.13 Mạch so sánh hai cổng KĐTT 3.1.5 Khâu khuếch đại Mạch động lực nhƣ giới thiệu thực hai loại linh kiện khác Do đó, việc thiết kế mạch điều khiển cho hai loại linh kiện có đặc điểm khác Chúng ta thiết kế mạch khuếch đại cho hai loại linh kiện a.Mạch khuếch đại cho điều áp chiều Tiristor Trong sơ đồ mạch kinh điển, điều áp chiều Tiristor cần có hai lệnh mở khoá van bán dẫn tƣơng ứng với thời điểm đột biến điện áp hình 3.13b Mạch khuếch đại cho Tiristor điều áp chiều hình 3.14a giới thiệu hình 3.14b, c Các xung điều khiển cho hai thời điểm mở khoá van bán dẫn động lực cần hai mạch khuếch đại Nếu sử dụng sơ đồ khuếch đại có hai mạch khuếch đại giống nhƣ hình 3.14b, cần có đảo dấu A2 sau khâu so sánh Ƣu điểm sơ đồ mạch đơn giản việc thiết kế nguồn ni cho mạch, hai mạch khuếch đại có linh kiện giống nên đơn giản chọn linh kiện, mạch thƣờng hay chọn Mạch khuếch đại hình 3.14c giải thích dễ dàng nguyên lí, theo hoạt động hai loại tranzitor NPN, PNP sƣờn lên điện áp so sánh phát lệnh mở T1, sƣờn xuống phát lệnh mở T2 Tuy nhiên việc thiết kế nguồn nuôi đối xứng làm phức tạp thêm mạch nguồn hai tranzitor khác loại đƣợc coi nhƣợc điểm Với lí mà mạch đƣợc chọn thiết kế 44 T1 + C U1 T2 L Zd D +15V BAX1D2 T1 D1 Urc A1 + Uđ Uss R1 Tr1 Tr2 k Tr3 R2 R3 A +2 R4 Tr4 BAX2 D4 D3 T2 +15V +15V BAX1D2 T1 D1 Urc Uss R1 Tr1 Uđ Tr2 k R2 Tr4 Tr3 BAX2 D4 T2 D3 -15V Hình 3.14 Một số sơ đồ mạch điều khiển băm áp dùng Tiristor 45 b Mạch khuếch đại cho van động lực Tranzitor Giống nhƣ mạch khuếch đại tiristor, mạch khuếch đại cho van động lực tranzitor có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở tranzitor Sự phù hợp phù hợp công suất cách li mạch điều khiển với mạch động lực (khi mạch động lực có điện áp cao) Trên hình 3.14 giới thiệu số mạch khuếch đại ghép nối tầng so sánh với tầng động lực Hình 3.14a dùng cho mạch có điện áp nguồn động lực U1 thấp Hình 3.14b dùng cho mạch động lực có điện áp nguồn U1 cao, nhƣng mạch điều khiển có điện áp cấp nguồn điều khiển (U đk) cách li Hình 3.14c dùng cho mạch động lực có điện áp nguồn U1 cao, nhƣng mạch điều khiển không cần điện áp cấp nguồn điều khiển cách li, mà sử dụng trực tiếp điện áp nguồn cấp U1, trƣờng hợp để bảo vệ ghép quang cần có điốt ổn áp Dz +U U L D d R Dq T U d n d Tr Tr R Tq d R Tr L D Dq d q Tr a L R 1 R R Tr +U D n d Uđk +U Dz Tr c b Hình 3.14 Sơ đồ tầng khuếch đại cho băm áp tranzitor a khuếch đại trực tiếp; b cách li ghép quang; c điều khiển van động lực nguồn 46 KÊT LUẬN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp dƣới hƣớng dẫn tận tình thầy cô giáo khoa Điện tự động đặc biệt thầy giáo thạc sỹ Nguyễn Đoàn Phong kết hợp sách em học tập đƣợc nhiều kiến thức giúp ích cho đồ án đƣợc hồn thành thời hạn Đồ án giải đƣợc vấn đề sau: Tìm hiểu tổng quan động điện chiều Tính chọn mạch động lực Tính chọn mạch điều khiển Đã xây dựng đƣợc mơ hình Do thời gian thực hạn chế với kiến thức tài liệu thơng tin có hạn, nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến thầy cô khoa Điện- Điện Tử bạn đồng nghiệp để đồ án đƣợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn tới Th.S Nguyễn Đoàn Phong ngƣời trực tiếp tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện giúp em hoàn thành đồ án Em xin cám ơn thây cô giáo khoa điện! 47 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 PHÂN LOẠI ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.2 CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.3 PHƢƠNG TRÌNH CÂN BẰNG SĐĐ CỦA ĐỘNG CƠ 1.4 ĐẶC TÍNH CƠ HỌC CỦA ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.4.1 Đặc tính động kích từ độc lập song song 1.4.2 Đặc tính động kích từ nối tiếp 1.4.3 Đặc tính động kích từ hỗn hợp 1.5 KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.6 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU 1.6.1 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp nguồn nạp 1.6.2 Điều chỉnh tốc độ thay đổi địên trở mạch Rôto 1.6.3 Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thông CHƢƠNG TÍNH CHỌN MẠCH LỰC 11 2.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ BĂM XUNG MỘT CHIỀU 11 2.1.1 Nguyên lý: 11 2.1.2 Các phƣơng pháp điều chỉnh điện áp ra: 11 2.2 CÁC MẠCH ĐỘNG LỰC 12 2.2.1 Băm áp chiều nối tiếp 12 2.2.2 Băm áp chiều song song 15 2.2.3 Băm áp nối tiếp song song phối hợp 17 2.3 SƠ ĐỒ BỘ BĂM XUNG ÁP MỘT CHIỀU CĨ ĐẢO CHIỀU CẢ DỊNG ĐIỆN VÀ ĐIỆN ÁP 17 2.3.1 Các biểu thức tính tốn: 19 2.3.2 Điều khiển 20 2.4 GIỚI THIỆU MỘT SỐ LOẠI VAN DỰNG TRONG MẠCH BĂM XUNG 22 2.4.1 Trasistor công suất: 22 2.4.2 Transistor Mos công suất: 24 2.4.3 Tiristor: 24 2.4.4 GTO - gate turn off thyristor: 26 2.4.5 Thiết kế mạch động lực 27 CHƢƠNG TÍNH CHỌN MẠCH ĐIỀU KHIỂN 31 3.1 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 31 3.1.1 Nguyên lí điều khiển 31 3.1.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển 32 3.1.3 Các khâu 33 3.1.4 Khâu so sánh 43 3.1.5 Khâu khuếch đại 44 KÊT LUẬN 47 LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật công nghệ bán dẫn điện, ngày điện tử công suất giữ vai trị quan trọng kỹ thuật điện Mơn học điện tử công suất trở thành môn học bắt buộc sinh viên nghành kỹ thuật điện, tự động hóa Động điện chiều có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, máy điện chiều đƣợc dùng nhiều ngành cơng nghiệp có u cầu cao điều chỉnh tốc độ nhƣ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải, cấu nâng hạ… Nhƣợc điểm chủ yếu máy điện chiều có cổ góp làm cho cấu tạo phức tạp, đắt tiền tin cậy, nguy hiểm môi trƣờng dễ nổ Khi sử dụng động điện chiều cần phải có nguồn điện chiều kèm theo (bộ chỉnh lƣu hay máy phát điện chiều) Nhƣng có ƣu điểm vƣợt trội nên máy điện chiều có tầm quan trọng sản xuất Trong đồ án đề cập đến lĩnh vực thiết kế băm xung cho động điện chiều kích từ độc lập với ba chƣơng: Chƣơng : Tổng quan động điện chiều Chƣơng : Tính chọn mạch động lực Chƣơng 3: Tính chọn mạch điều khiển Đây đề tài có nội dung phong phú đa dạng, nhiên trình tìm hiểu nghiên cứu khơng thể tránh khỏi sai sót mong thầy, bạn đóng góp ý kiến để đồ án hồn thiệt