đồ án môn học điện tử công suất '''' tốc độ động cơ điện một chiều và thiết kế mạch ''''

Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Luận văn ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 1 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 3 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN 4 LỜI NÓI ĐẦU 5 PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 6 PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH 14 CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU 14 I.1. Giới thiệu chung 14 I.2. Chức năng 14 I.3. Nguyên lý hoạt động của mạch thực tế: 18 I.3.1. Khâu tinh chỉnh 18 I.3.2. Khâu điều chỉnh thô: 18 CHƯƠNG II: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 19 1.2. cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555 20 1.3. cơ sở lý thuyết và phương pháp tính các giá trị trong mạch: 23 1.4. ứng dụng của IC 555: 25 1.5. Mạch ứng dụng: 26 2.Khâu logic: 28 3.Phần tử cách li: 29 4.Mạch động lực 29 5.SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: 30 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA MẠCH 31 3.1. Tư liệu ban đầu và các thiết bị cần thiết cho quả trình lắp mạch: 31 3.2. Quá trình lắp thử mạch: 31 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 2 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 3 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Hưng Yên, tháng 6 năm 2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 4 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Hưng Yên, tháng 6 năm 2009 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kĩ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghịêp địên tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các nghành kinh tế quốc dân và đời sống hang ngày đã và đang được phát triển hết sứa mạnh mẽ. GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 5 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì các nghành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu và tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ chương công nghiệp hoá hiện đại hoá của nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đỏi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn chính xác. Đó là nhiệm vụ của nghành điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết vấn đề này thì nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo tài năng. Sinh viên nghành Tự động hoá tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này, do đó mà phải tự trang bị cho mình những kiến thức, trình độ và sự hiểu biết sâu rộng. Do đó bài tập lớn Điện tử công suất là một bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên nghành Tự động hoá tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất. Vì vậy là sinh viên năm thứ hai mới bắt đầu làm quen với những kiến thức về chuyên nghành, chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên khi làm bài tập lớn cần phải có sự hướng dẫn của các thầy cô giáo Qua đồ án này đã giúp chúng em hiểu them được rất nhiều kiến thức về bộ môn này cũng như hiểu them được kiến thức chuyên nghành tự động hoá của mình. Xin chân thành cảm ơn! Ngày 01 tháng 6 năm 2009 Nhóm sinh viên PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.1. Chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ: Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau: GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 6 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất - Sai số tốc độ: Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và thường được tính theo phần trăm (%) . ω.ω =%S ® ® ω 100% Trong đó: �đ là tốc độ cắt; � là tốc độ là việc thực. Độ trơn của điều chỉnh tốc độ: γ i i 1+ω = ω Trong đó: ω i là giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp i ω i +1: Giá trị tốc độ đạt được ở cấp kế tiếp (i++1) Hệ điều chỉnh vô cấp nếu γ i i 1+ω = ω → 1 tức là hệ truyền đông. Có thể làm việc ổn định với mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh. Hệ điều chỉnh có cấp khi nó chỉ làm việc ổn định ở một số gí trị tốc độ trong dải điều chỉnh. - Độ rộng điều chỉnh (dải điều chỉnh): Dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỉ số giữa giá trị lớn nhất của tốc độ làm việc ứng với mô men tải đã cho. min ω max ω P = Giá trị cực đại max bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ và với động cơ một chiều nó còn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp. Tốc độ nhỏ nhất � min bị chặn dưới bởi yêu cầu về mô men khởi động và khả năng quá tải và về sai số tốc độ làm việc cho phép. Nhìn vào phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: M )k( PP k U 2 f − + −= ΦΦ ω Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng những phương pháp sau: + Điều chỉnh từ thong kích từ của động cơ + Điều chỉnh điện trở trên mạch phần ứng + Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ 1.2. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi từ thông : Điều chỉnh từ thong kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mô men điện từ của động cơ M = kφI và sức điện động quay của động cơ E = kφω. GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 7 ω M Μ nm2 ω02 ω04 ω0 Μ nm1 Μ nm0 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến. Vì vậy hệ điều chỉnh từ thong cũng là hệ phi tuyến. I ω d d ω+ r+r e =i k ktb k kt Trong đó: r k là điện trở dây quấn kích từ r b là điện trở nguồn kích từ � k là số vòng dây của dây quấn kích từ Trong chế độ xác lập ta có quan hệ: kb kt kt r+r e =i φ = f [i kt ] + Xét trường hợp φ x < φ đm khi φ giảm dẫn đến ω o tăng và độ cứng đặc tính cơ giảm dần. Việc tăng tốc độ khi φ giảm chỉ dung trong một giới hạn nhất định, khi phụ tải lớn hơn giới hạn phụ tải nào đó thì việc giảm dần đến việc giảm tốc độ. Thường khi điều chỉnh từ thong thì điện áp được giữ nguyên ở giá trị định mức do đó đặc tính cơ thấp. Trong vùng điều chỉnh từ thong chính là đặc tính cơ có điện áp phần ứng định mức, từ thong định mức được gọi là đặc tính cơ bản (đôi khi chính là đặc tính cơ tự nhiên ). Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 8 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất cổ góp điện. Khi giảm từ thong để tăng tốc độ quay của động cơ đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi. + ưu- nhược điểm: - điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp này ta thu được tố độ động cơ lơan hơn tốc độ định mức và điều chỉnh về phía giảm từ thông. - Khi giảm từ thong ta thu được đặc tính cơ dốc hơn đặc tính cơ định mức. Do đó độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thong. - Chỉ làm việc trong phạm vi tải nhỏ chứ không dung được cho tải lớn vì M = kφI ư giảm từ thông thì mômen giảm rất nhiều. - Khi điều chỉnh bằng giảm từ thong rất dễ mất đến mất từ thong làm cho dòng điện tăng lên rất nhanh làm hỏng động cơ. - 1.3. Điều chỉnh bằng thay đổi điện áp phần ứng động cơ: Đặc tính điều chỉnh khi thay đổi điện áp Khi điều chỉnh tốc độ động cơ theo điện áp phần ứng động cơ thì điện áp kích từ là không đổi. Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập, cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, bộ phận chỉnh lưu điều khiển… Các thiết bị náy có chức năng biến năng lượng xoay chiều thành một chiều có sức điện động E b điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển U đb . Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ xác lập: E b – E = I (R b = R d ) GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 9 Bé biÕn ®æi U ®k E I u + - ~3 pha ω M 0 ω0 ω01 ω02 U ®m U u1 U u2 I KT C KT Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Phương trình đặc tính cơ: M. )k( RR k E 2 bb ΦΦ ω + −= ω = ω 0 (U đk ) B M Vì từ thong của động cơ điện được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi. Còn tốc độ tải lí tưởng phụ thuộc vào điện áp điều khiển U đk . Để thấy được dải điều chỉnh tốc độ ta thấy đựơc tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản được giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi sai số tốc độ và về mô men khởi động. Khi mômen tải là định ứng thì tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất là: β M =ω m® max max 0 ω β ωω 0 m® min min M = Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: M nmmin = M cmax = k M .M đm . Trong đó k M là hệ số quá tải về mômen Vì họ đường đặc tính cơ là đường thẳng song song nên theo độ cứng đặc tính cơ ta có: ω min = (M nmmin – M đm ) β M = β 1 m® (k M -1) GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 10 [...]... MOSFET 4 Mạch động lực Khi có xung kích mở từ OPTO vào cực G của MOSFET thì từng cặp MOSFET tương ứng sẽ dẫn cho dòng điện chạy từ nguồn 24(V) qua động cơ Cuộn dây và tụ điện mắc song song với động cơ có tác dụng giảm dòng điện vào động cơ khi động cơ khởi động GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 29 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử 5 Đồ án môn học Điện tử công suất SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU... sinh viên_ĐK4 Page 30 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA MẠCH 3.1 Tư liệu ban đầu và các thiết bị cần thiết cho quả trình lắp mạch: Các tư liệu ban đầu gồm có: + Hai sơ đồ mạch: - một mạch nguồn (được cho sẵn) - mạch điều khiển động cơ (được cho trước) + Các thiết bị: - Động cơ một chiều 200W-5A - Máy hiển thị song ốilôkốp - Phần mềm...Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất ωo β M dm −1 M dm β D= = M dm kM −1 (k M − 1) β ω o max − Phạm vi điều chỉnh tốc độ D phụ thuộc vào giá trị độ cứng �.Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng 2 làn điện trở phần ứng động cơ Có thể tính sơ bộ: ωo max β M dm < 10 Vậy... Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU I.1 Giới thiệu chung LM 723 là một bộ điều chỉnh điện áp được thiết kế chủ yếu cho một loạt những ứng dụng Bởi chính bản thân nó, nó sẽ cho dòng ra lên tới 150mA; đồng thời bên ngoài có thể bổ xung thêm dòng điện để được dòng cung cấp cho tải như mong muốn Trên đường đặc tính của mạch. .. Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất - /Q = 0 > Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và tụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3 * Quá trình lại lặp lại => Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định Nhận xét: - Vậy, trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3 - Khi nạp điện, ... ngưng dẫn Tương tự, thời gian ngưng dẫn của T2 là: Vậy chu kì dao động của mạch được tính: T Giả sử RB1=RB2=R; C1=C2=C thì chu kì dao động của mạch trở thành: T Và tần số dao động: GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 24 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất Thông thường trong mạch dao động ta có công thức tính thời gian ngưng dẫn của transistor là: T = RCln2... lượng của linh kiện Kết thúc: Thử mạch xem mạch đã chạy chưa nếu không chay quay lại từ bước 7 GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 35 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Điện tử công suất_ Nguyễn Bính 2 Truyền động điện _ Bùi Quốc Khánh- Phạm Quốc Hải- Nguyễn Văn Liễn 3 Tài liệu tham khảo trên mạng 4 Kĩ Thuật Điện Tử_ GVHD: Bùi Trung... thì điện áp đầu ra tại chân E của T1 giảm và ngược lại Sơ đồ nguyên lý: Những giá trị được ước lượng : GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 16 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất Xung điện áp từ V+ tới V- (50ms) 50V Điện áp liên tục từ V+ đến V- 40V Sự chênh lệch điện áp vào- ra 40V Sai lệch của điện áp đầu vào ±5V Điện áp giữa đầu vào không đảo và V+... khi điện trở càng lớn thì � càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn ω ω0 Rf = 0 GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 0 Rf2 Mc M2 M1 Rf1 Page 12 M Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ Ứng với điện trở phụ Rf=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên βTN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ. .. ĐHSPKT Hưng Yên Khoa: Điện- Điện Tử Đồ án môn học Điện tử công suất I.3 Nguyên lý hoạt động của mạch thực tế: Sơ đồ nguyên lí: I.3.1 Khâu tinh chỉnh Tín hiệu lấy ra từ chân 6 ssẽ được phân áp qua bộ phân áp gồm Pot 6 và Pot 2 và R8 sẽ được đưa vào chân 2 của LM723 Ta có: I IC= ICT2+ IBT1 Do đó việc điều chỉnh điện áp của chân 2 sẽ làm thay đổi dòng trên ICT2 và làm thay đổi dòng và áp tại đầu ra của . Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Luận văn ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 1 Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện. Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU I.1. Giới thiệu chung LM 723 là một bộ điều chỉnh điện áp được thiết kế. quá tải và về sai số tốc độ làm việc cho phép. Nhìn vào phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: M )k( PP k U 2 f − + −= ΦΦ ω Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng