MỤC LỤC MỤC LỤC 1 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN 3 PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 4 LỜI NÓI ĐẦU 5 LỜI CẢM ƠN 6 Chương 1 7 TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỈNH LƯU, MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA 7 1.1 Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu 7 1.1.1 Khái niệm về chỉnh lưu 7 1.1.2 Phân loại mạch chỉnh lưu 7 1.1.3 Cấu trúc chung của mạch chỉnh lưu 8 1.1.4 Các thông số đặc trưng của mạch chỉnh lưu 9 1.2 Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha 10 1.2.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển (tải thuần trở) 10 1.2.2 Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha có điều khiển (tải R+L) 13 1.2.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu một phha bán điều khiển 14 Chương 2 20 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN VÀ CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN 20 2.1 Mạch công suất 20 2.2 Thiết kế và tính chọn các linh kiện cho mạch điều khiển 22 2.2.1 Giới thiệu về các phương pháp điều khiển 22 2.2.2 TCA 785 26 2.2.3 MOC 3020 32 2.2.4 Tính toán mạch nguồn 33 2.3 Thiết kế, chế tạo mạch 35 2.3.1 Sơ đồ nguyên lý 35 2.3.2 Sơ đồ board mạch 36 2.3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 36 Chương 3 38 KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ 38 LỜI KẾT 38 TÀI LIỆU THAM KHẢO 39 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN STT Nội dung nhận xét Điểm ĐG (tối đa 10) 1 Năng lực chung ( Ý thức thực hiện và khả năng làm việc nhóm) .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. 2 Năng lực chuyên môn( Kiến thức lí thuyết , Khả năng thự hành) .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. .............................................................................................................. Điểm kết luận:..................... Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2023 Giảng viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thế giới đang chứng kiến sự thay đổi to lớn của nền sản xuất công nghiệp do việc áp dụng những thành tựu của cuộc cách mạng khoa học công nghệ. Cùng với sự thay đổi của nền sản xuất công nghiệp, ngành khoa học công nghệ về tự động hoá cũng có những bước phát triển vượt bậc và trở thành ngành mũi nhọn của thế giới. Khi mà tất cả mọi thứ đang dần trở nên tự động hóa, không còn cần quá nhiều vào công sức của con người thì việc học tập cũng như nghiên cứu về tự động hóa sẽ giúp ích được rất nhiều cho đời sống nhân dân. Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó, trong nội dung đồ án môn học 2 chúng em đã được giao thực hiện đề tài:” THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN”. Với sự hướng dẫn của thầy: Đào Minh Tuấn, chúng em đã tiến hành nghiên cứu và hoàn thiện đề tài. Trong quá trình thực hiện đề tài do khả năng và kiến thức thực tế còn hạn chế nên không thế tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn Nhóm sinh viên thực hiện LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Đào Minh Tuấn người đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ giải đáp những vướng mắc giúp chúng em có thể thực hiện tốt đồ án này. Nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy trong quá trình nghiên cứu đã giúp chúng em tích lũy được kiến thức, giúp chúng em hiểu rõ hơn, nắm bắt chắc hơn về những vấn đề cơ bản phục vụ cho quá trình học tập sau này cũng như trong tương lai. Chương 1 TỔNG QUAN VỀ MẠCH CHỈNH LƯU, MẠCH CHỈNH LƯU HÌNH CẦU MỘT PHA 1.1 Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu 1.1.1 Khái niệm về chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều 1.1.2 Phân loại mạch chỉnh lưu Tùy theo số pha của nguồn điện xoay chiều phía đầu vào mạch chỉnh lưu mà có thể chia ra thành mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha hay n pha: Nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa dây pha và dây trung tính, thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình tia. Còn nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa các dây pha thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình cầu. Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu hình tia n pha: Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn xoay chiều. Các van có số điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay chiều. Nếu điện cực nối chung là Katốt thì sơ đồ được gọi là Katốt chung, còn nếu điện cực nối chung là Anốt ta có sơ đồ nối Anốt chung. Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều n pha phải có điểm trung tính, trung tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu. Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu cầu n pha: Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của nguồn xoay chiều, trong đó có n van có Katốt nối chung được gọi là nhóm van Katốt chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bởi chỉ số lẻ, n van còn lại có Anốt nối chung nên gọi là nhóm van Anốt chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bằng chỉ số chẵn. Mỗi pha nguồn xoay chiều nối với 2 van, một nhóm Anốt chung và một nhóm ở Katốt chung. Điểm nối chung của các van nối Katốt chung và nối Anốt chung là 2 điện cực của điện áp ra. Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn diode thì gọi là sơ đồ không điều khiển. Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn thyristor thì gọi là sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển hay điều khiển hoàn toàn. Còn sơ đồ chỉnh lưu dùng cả thyristor và diode thì gọi là sơ đồ bán điều khiển Kết hợp các phương pháp và đặc điểm phân loại như trên ta có sơ đồ phân loại như sau: Hình 1.1 Sơ đồ phân loại mạch chỉnh lưu. 1.1.3 Cấu trúc chung của mạch chỉnh lưu Trong thực tế các mạch chỉnh lưu có nhiều loại và khá đa dạng về hình dáng cũng như tính năng. Tuy nhiên về cơ bản cấu trúc trong bộ biến đổi thường có các bộ phận sau: Biến áp nguồn nhằm biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại. Van công suất chỉnh lưu, các van này có nhiệm vụ biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều. Mạch lọc nhằm lọc nhiễu, sóng hài và san phẳng dòng điện hay điện áp để mạch chỉnh lưu có chất lượng tốt hơn.
Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu
1.1.1 Khái niệm về chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều
1.1.2 Phân loại mạch chỉnh lưu
Tùy theo số pha của nguồn điện xoay chiều phía đầu vào mạch chỉnh lưu mà có thể chia ra thành mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha hay n pha:
Nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa dây pha và dây trung tính, thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình tia Còn nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa các dây pha thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình cầu.
Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu hình tia n pha:
- Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn xoay chiều.
- Các van có số điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay chiều Nếu điện cực nối chung là Katốt thì sơ đồ được gọi là Katốt chung, còn nếu điện cực nối chung là Anốt ta có sơ đồ nối Anốt chung.
- Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều n pha phải có điểm trung tính, trung tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu.
Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu cầu n pha:
- Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của nguồn xoay chiều, trong đó có n ta kí hiệu bởi chỉ số lẻ, n van còn lại có Anốt nối chung nên gọi là nhóm van Anốt chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bằng chỉ số chẵn.
- Mỗi pha nguồn xoay chiều nối với 2 van, một nhóm Anốt chung và một nhóm ở Katốt chung.
- Điểm nối chung của các van nối Katốt chung và nối Anốt chung là 2 điện cực của điện áp ra.
- Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn diode thì gọi là sơ đồ không điều khiển. Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn thyristor thì gọi là sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển hay điều khiển hoàn toàn Còn sơ đồ chỉnh lưu dùng cả thyristor và diode thì gọi là sơ đồ bán điều khiển
- Kết hợp các phương pháp và đặc điểm phân loại như trên ta có sơ đồ phân loại như sau:
Hình 1.1 Sơ đồ phân loại mạch chỉnh lưu.
1.1.3 Cấu trúc chung của mạch chỉnh lưu
Trong thực tế các mạch chỉnh lưu có nhiều loại và khá đa dạng về hình dáng cũng như tính năng Tuy nhiên về cơ bản cấu trúc trong bộ biến đổi thường có các bộ phận sau:
- Biến áp nguồn nhằm biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại.
- Van công suất chỉnh lưu, các van này có nhiệm vụ biến đổi nguồn xoay chiều thành nguồn một chiều.
- Mạch lọc nhằm lọc nhiễu, sóng hài và san phẳng dòng điện hay điện áp để mạch chỉnh lưu có chất lượng tốt hơn.
- Mạch đo lường trong bộ chỉnh lưu thường dùng để đo dòng điện, điện áp, công suất.
- Mạch điều khiển là bộ phận rất quan trọng trong các bộ chỉnh lưu có điều khiển, nó quyết định độ chính xác, ổn định và chất lượng bộ chỉnh lưu.
- Phụ tải mạch chỉnh lưu thường là phần ứng động cơ điện một chiều, kích từ máy điện một chiều, xoay chiều, cuộn hút nam châm điện, các tải có sức điện động E, đôi khi tải là các đèn chiếu sáng hay các điện trở tạo nhiệt…vv Dưới đây là sơ đồ khối minh họa sơ đồ cấu trúc của một bộ chỉnh lưu:
Hình 1.2 Cấu trúc chung mạch chỉnh lưu.
1.1.4 Các thông số đặc trưng của mạch chỉnh lưu
- Giá trị điện áp trung bình tren tải: Là thông số điện áp nhận được ngay sau mạch chỉnh lưu và được ký hiệu (Ud)
- Dòng điện trung bình qua tải: Là dòng điện sau chỉnh lưu cấp cho phụ tải được ký hiệu (Id)
- Công suất một chiều tải tiêu thụ: Là công suất phụ tải một chiều sau chỉnh lưu và được ký hiệu (Pd)
Thông số van bán dẫn
- Giá trị trung bình dòng điện chảy qua van: IVtb hoặc IVAV
- Giá trị hiệu dụng dòng điện chảy qua van: IVhd hoặc IRMS
- Điện áp ngược cực đại mà van phải chịu khi làm việc: UVngmax
- Điện áp thuận cực đại mà van phải chịu khi làm việc: UVthmax
- Giá trị hiệu dụng dòng điện chảy qua cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp: I1 và I2
- Công suất biểu kiến sơ cấp và thứ cấp máy biến áp S1 = U1 ×I1; S2 = U2 ×
Mạch chỉnh lưu hình cầu một pha
1.2.1 Mạch chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển (tải thuần trở)
Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu một pha không điều khiển tải R.
Nguyên lý làm việc và dạng sóng
Hình 1.4 Dạng sóng mạch chỉnh lưu hình cầu một pha không điều khiển.
- Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, xét điều kiện lý tưởng và điện
- áp phía thứ cấp u2 = √ 2 U 2 sinωt(v).t(v).
- Trong nửa chu kỳ đầu 0¿t ¿ , điện áp u2 dương, khi đó cặp van D1 và
D2 được phân cực thuận, nên dẫn điện Còn cặp van D4 và D3 bị phân cực ngược nên bị khóa lại, khi đó ta có:
- uD1 = uD2 = 0; uD4 = uD3 = - u2 0; ud = u2 0; iD1 = iD2= id; iD4 = iD3 = 0.
- Trong nửa chu kỳ sau