ĐÁNH GIÁ 1 Điểm từng tiêu chí và điểm cuối cùng làm tròn đến Vận dụng được các kiến thức về thiết kế mạch lực, mạch điều khiển bộ biến đổi công suất, hệ truyền động điện ứng dụng trong
TỔNG QUAN HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN
Khái quát chung về hệ truyền động điện
1.1.1 Hệ truyền động điện là gì ?
Hệ truyền động điện là sự kết hợp của nhiều thiết bị và phần tử điện - cơ, có chức năng chuyển đổi điện năng thành cơ năng để cung cấp cho các cơ cấu công tác trên phụ tải Ngoài ra, hệ thống này còn cho phép điều khiển dòng năng lượng theo công nghệ của phụ tải.
1.1.2 Hệ truyền động của phụ tải a Truyền động của máy bơm nước
Trong sơ đồ truyền động của máy bơm nước, động cơ điện (D) chuyển đổi điện năng thành cơ năng, tạo ra mômen M để quay trục máy và các cánh bơm Cánh bơm đóng vai trò là cơ cấu công tác (CT), chịu tác động để tạo ra mômen công tác Mct ngược chiều với tốc độ quay w của trục động cơ Mômen này tác động lên trục động cơ và được gọi là mômen cản Mc.
Nếu mômen cản cân bằng với mômen động cơ (M = Mc) thì hệ sẽ có chuyển động ổn định với tốc độ không đổi w = const
Hình 1.1 Truyền động của máy bơm nước b Truyền động của mâm cặp máy tiện
Hình 1.2 Truyền động mâm cặp máy tiện
Sơ đồ truyền động của mâm cặp máy tiện bao gồm cơ cấu công tác với mâm cặp, phôi được kẹp và dao cắt Động cơ tạo ra mômen làm quay trục, qua bộ truyền lực chuyển động quay được truyền đến mâm cặp và phôi Lực cắt từ dao cắt lên phôi tạo ra mômen tác động ngược chiều với động cơ Khi dời điểm đặt mômen tác động về trục động cơ, ta có mômen cản Hệ thống hoạt động ổn định khi mômen động cơ bằng mômen cản, với tốc độ quay không đổi.
4 c Truyền động của cần trục
Hình 1.3 Truyền động của cần trục
Cơ cấu công tác (CT) bao gồm trống tời (TT), dây cáp (C) và tải trọng (G) tác động lên trống tời, tạo ra mômen trên cơ cấu công tác Mct Khi dời điểm đặt của Mct về trục động cơ, mômen cản Mc sẽ thay thế cho Mct, trong khi động cơ tạo ra mômen quay M Khác với các ví dụ trước, mômen cản Mc có chiều tác động do lực trọng trường quyết định, không phụ thuộc vào chiều của tốc độ Điều này dẫn đến hai trường hợp: một là khi mômen cản ngược chiều chuyển động của động cơ, cơ cấu công tác tiêu thụ năng lượng từ động cơ; hai là khi Mct cùng chiều với động cơ, cơ cấu công tác tạo ra chuyển động và cung cấp năng lượng cho động cơ.
1.1.3 Cấu trúc chung của hệ truyền động điện
Động cơ (Đ) có thể kết nối trực tiếp với lưới điện công nghiệp hoặc thông qua thiết bị biến đổi (BĐ) để cung cấp điện năng phù hợp với yêu cầu của động cơ.
Cấu trúc hệ truyền động điện có thể được mô tả bằng sơ đồ khối, bao gồm các khâu chính và bộ điều khiển (ĐK) để thực hiện việc đóng cắt, bảo vệ và điều khiển toàn bộ hệ thống Để dễ dàng khảo sát, hệ truyền động điện được chia thành hai phần: phần điện và phần cơ.
1.1.4 Phân loại các hệ truyền động điện
Các hệ truyền động điện được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm đặc điểm của động cơ điện, khả năng điều chỉnh, mức độ tự động hóa, loại thiết bị biến đổi và công suất của hệ thống Từ những tiêu chí phân loại này, tên gọi của từng hệ thống cũng được hình thành.
Truyền động điện bao gồm nhiều loại, trong đó có truyền động điện một chiều sử dụng động cơ một chiều, truyền động không đồng bộ với động cơ không đồng bộ, truyền động điện đồng bộ áp dụng động cơ đồng bộ, và truyền động điện bước với động cơ bước.
Truyền động điện một chiều được sử dụng cho các phụ tải cần điều chỉnh tốc độ và mômen, mang lại chất lượng điều chỉnh tốt nhưng có cấu tạo phức tạp và chi phí cao Đặc biệt, nó yêu cầu bộ nguồn một chiều, do đó trong những trường hợp không cần yêu cầu cao về điều chỉnh, truyền động điện không đồng bộ thường được lựa chọn Trong những năm gần đây, truyền động điện không đồng bộ đã phát triển mạnh mẽ, đặc biệt với các hệ thống điều khiển tần số, đạt được chất lượng điều chỉnh cao tương đương với truyền động điện một chiều, mặc dù yêu cầu về bộ biến đổi (biến tần) phức tạp hơn.
Hệ truyền động điện được chia thành hai loại: không tự động và tự động Hệ không tự động thường đơn giản, chỉ bao gồm động cơ điện và một số thiết bị bảo vệ như áptomát và khởi động từ, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau Ngược lại, hệ truyền động điện tự động có cấu trúc phức tạp hơn, với các mạch phản hồi và khả năng điều chỉnh vòng kín, mang lại chất lượng điều chỉnh cao và khả năng đáp ứng linh hoạt cho các yêu cầu công nghệ của phụ tải.
Truyền động điện được chia thành hai loại: không điều chỉnh và điều chỉnh Hệ truyền động không điều chỉnh thường kết hợp với hộp tốc độ để thực hiện điều chỉnh cơ khí, dẫn đến cấu trúc phức tạp, chất lượng điều chỉnh thấp và chi phí sản xuất cao Ngược lại, hệ truyền động điều chỉnh cho phép điều chỉnh tốc độ và mômen của phụ tải thông qua phương pháp điều khiển điện từ động cơ, mang lại cấu trúc đơn giản, chất lượng điều chỉnh cao và thuận tiện trong thao tác.
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN , MẠCH LỰC
Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha
Mạch xoay chiều ba pha hiện nay trong thực tế thường gặp 3 sơ đồ sao: Hình 2.1a, b, c.
Hình 2.1: Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng cặp thyristor mắc song song ngược
Các loại tải đấu bao gồm tải đấu sao trung tính, tải đấu sao không trung tính và tải đấu tam giác Tải đấu sao có trung tính có ưu điểm là sơ đồ tương tự ba mạch điều áp một pha, giúp điều khiển dịch pha theo điện áp lưới, làm giảm điện áp trên các van bán dẫn do điện áp vào van là điện áp pha Tuy nhiên, nhược điểm của sơ đồ này là dòng điện điều hòa bậc cao tồn tại trên dây trung tính, và khi góc mở của van khác 0, sẽ có dòng tải gián đoạn Loại sơ đồ nối này chỉ thích hợp với tải ba pha có bốn.
Các sơ đồ không trung tính có nhiều điểm khác biệt so với sơ đồ trung tính, đặc biệt là ở việc dòng điện chạy giữa các pha và yêu cầu cấp xung điều khiển cho hai thyristor cùng lúc Việc cung cấp xung điều khiển này có thể gặp khó khăn trong mạch, và việc thay đổi thứ tự pha nguồn lưới cũng có thể làm cho sơ đồ không hoạt động Hiện nay, đối với các tải có công suất trung bình, sơ đồ điện áp ba pha sử dụng cặp thyristor đang dần được thay thế bằng sơ đồ Triac.
Triac hoạt động theo nguyên lý điều khiển tương tự như các cặp thyristor mắc song song ngược, cho phép sử dụng các sơ đồ khác nhau như Hình 2.1 và Hình 2.2 tùy thuộc vào loại linh kiện có sẵn Sơ đồ Hình 2.2 có ưu điểm về khả năng điều khiển đối xứng và đơn giản trong cách ghép nối Đối với những tải không yêu cầu điều khiển đối xứng, sơ đồ cặp thyristor – điốt có thể được áp dụng.
Mặc dù sơ đồ này có những ưu điểm như số lượng van bán dẫn ít và mạch điều khiển đơn giản, nhưng ứng dụng thực tế của nó còn hạn chế do không có xung điều khiển vẫn có thể dẫn đến dòng chạy qua tải Nhược điểm chính là việc điều khiển không đối xứng, dẫn đến sự khác biệt rõ rệt giữa giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện các pha Sơ đồ này chỉ phát huy hiệu quả khi tải và nguồn làm việc không đối xứng và có số lượng van bán dẫn hạn chế Đối với động cơ không đồng bộ, khi cần điều chỉnh tốc độ và đảo chiều quay, cần phải thay đổi thứ tự pha Sơ đồ điều khiển cho phép đảo chiều quay động cơ không đồng bộ bằng cách cấp xung điều khiển cho các van bán dẫn tương ứng với các pha lưới, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong cả chiều quay thuận và ngược.
B1, C1 được nối tương ứng B, A, C của động cơ.
Trong thiết kế sơ đồ mạch động lực cho bộ điều áp xoay chiều ba pha, cần thực hiện nhiều bài toán tổng hợp Dù ở chế độ xác lập, dòng điện và điện áp trên các van bán dẫn vẫn chỉ đạt gần đến trạng thái ổn định Do đó, trong phần thiết kế này, chúng ta sẽ chỉ tập trung vào bộ điều áp hoạt động ở chế độ xác lập.
Khi chọn van bán dẫn cho sơ đồ điều áp ba pha, tổn hao công suất ∆P được xác định dựa trên đường cong dòng điện qua van Tổn hao công suất xảy ra khi van dẫn, và ∆P phụ thuộc vào giá trị dòng điện trung bình và hiệu dụng của van Đường cong đặc tính Vôn – Ampe của van sẽ giúp xác định thiết kế phù hợp cho hệ thống.
Tính chọn van bán dẫn
a Tính chọn van theo dòng điện
Trong điều áp xoay chiều, dòng điện chạy qua tải được xác định là dòng hiệu dụng Dòng điện cho van bán dẫn được tính là dòng điện lớn nhất trong quá trình làm việc Trong điều khiển xung pha, dòng điện lớn nhất xảy ra khi góc mở van bán dẫn ở mức nhỏ nhất Góc mở nhỏ nhất của van bán dẫn thường có giá trị α = 0 khi dòng điện tải là dòng điện hình sin.
Công suất định mức Pđm , điện áp định mức Uđm, hệ số công suât cos , hiệu suất η
Dòng điện hiệu dụng chạy qua van bán dẫn khi tải đấu Y ( Hình 2.1 b, 2.2 b ).
Dòng điện tính toán là yếu tố quyết định khi lựa chọn Triac, với sơ đồ chọn Triac Ivlv=IHD Trong trường hợp sử dụng sơ đồ ghép thyristor song song ngược, dòng điện được chọn dựa trên thyristor Chúng ta sẽ tập trung vào sơ đồ ghép thyristor song song ngược trong bài viết này.
Ilvl = 1 2 IHD =5.80A Trong đó: Ivlv là dòng điên làm việc của van.
Lựa chọn điều kiên tỏa nhiệt van bán dẫn lúc đó dòng điện van cần chọn là:
Trong đó kI là hệ số xét tới điều kiện tỏa nhiệt van
Khi lựa chọn dòng điện cho van bán dẫn, cần xem xét không chỉ dòng điện làm việc dài hạn mà còn cả điều kiện phát nhiệt của van Một số loại tải có chế độ làm việc riêng, ảnh hưởng đến cách tính toán dòng điện.
Khi mở máy động cơ không đồng bộ, dòng điện quá độ Iqđ có thể tăng lên từ 5-7 lần so với dòng định mức Điều này đặc biệt quan trọng khi chọn van bán dẫn, vì dòng điện quá độ này cần được xem xét kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Khi dòng điện quá độ xảy ra trong thời gian ngắn, khoảng vài giây, quán tính nhiệt chưa đủ để làm quá nhiệt cho van Chúng ta chỉ cần kiểm tra điều kiện Iqđ < Ix (Ix là dòng điện xung của van bán dẫn) Việc bỏ qua quán tính nhiệt của van bán dẫn là hợp lý vì khi chọn van, hệ số kI đủ lớn cho thấy dòng điện của van lớn hơn dòng điện làm việc thực Với điều kiện tỏa nhiệt nhất định, thời gian qua tải ngắn hạn chưa đủ để gây quá nhiệt, chỉ cần đảm bảo dòng điện chạy qua không vượt quá dòng cực đại là đủ.
Khi dòng điện quá độ kéo dài, cần điều chỉnh hệ số kI để tăng cường khả năng xử lý Để đánh giá ảnh hưởng của dòng quá độ, cần khảo sát một bài toán nhiệt phức tạp, bao gồm việc tính toán công suất trong thời gian quá độ, xác định thời gian quá độ, diện tích bề mặt tỏa nhiệt và điều kiện làm mát, từ đó giải phương trình liên quan.
∆P = Aτ + C dτ dt Trong đó : ∆P tổn hao trên van bằng Rv i 2 lv biến thiên
A là hệ số tỏa nhiệt đặc trưng cho điều kiện làm mát
C là nhiệt dung của van và cánh tỏa nhiệt, trong khi τ đại diện cho độ chênh nhiệt với môi trường Nếu thời gian quá độ kéo dài đến hàng nhiều phút, cần xem xét dòng b Việc tính chọn van cần dựa vào điện áp.
Trong các sơ đồ điều áp ba pha không trung tính, cần lựa chọn điện áp của van bán dẫn dựa trên điện áp dây của lưới Do đó, điện áp làm việc cực đại Ulv của van bán dẫn được tính toán dựa trên tiêu chí này.
Ulv =√ 2 U d = 537,4 V Trong đó: Ud - điện áp dây của lưới ba pha.
Uf - điện áp pha Điện áp của van bán dẫn Uv đựơc chọn:
Trong đó: Kdt hệ số dự trữ điện áp thường chọn Kdt>1,6 Chọn Kdt=1,8.
Tuỳ theo khả năng thiết bị mà ta có hệ số Kdt có thể càng lớn càng tốt
Sau khi xác định dòng điện và điện áp, hãy tham khảo các sổ tra cứu hoặc bảng để chọn linh kiện phù hợp Tiến hành kiểm tra linh kiện này theo dòng điện quá độ để đảm bảo tính chính xác Đặc biệt, cần chú ý đến việc bảo vệ các linh kiện bán dẫn để tránh hư hỏng trong quá trình sử dụng.
Bảo vệ van bán dẫn là yếu tố quan trọng giống như các thiết bị bán dẫn khác, với các loại bảo vệ phổ biến như bảo vệ ngắn mạch bằng Aptomat AT Dòng điện định mức của Aptomat được lựa chọn trong khoảng (1,1 - 1,3) lần dòng điện định mức của tải Đặc biệt, dòng điện ngắn mạch của Aptomat cần được điều chỉnh lớn hơn dòng điện quá độ của tải IQĐ nhưng vẫn phải nhỏ hơn dòng điện xung của van bán dẫn Ixv.
Hình 2.5 Mạch động lực và các thiết bị bảo vệ của điều áp xoay chiều 3 pha
- Bảo vệ xung điện áp từ lưới bằng mạch R1C1
- Bảo vệ xung điện áp do chuyển van R2C2 cũng có thể được chọn gần đúng:
Ta thiết kế mạch động lực cho khởi động mềm động cơ không đồng bộ roto dây quấn có các thông số sau:
P =9kw, n 20v/phút , η =0,85, điều kiện làm mát Vì vậy ở đây chúng ta chọn sơ đồ với các cặp tiristo nối song song ngược như (Hình 2.6).
Dòng điện chạy qua mỗi Tiristor
Tiristor có dòng điện làm việc lên tới 10.054 A, dẫn đến tổn hao năng lượng lớn Do đó, việc lựa chọn điều kiện làm mát cho Tiristor rất quan trọng, bao gồm việc sử dụng cánh tỏa nhiệt và quạt đối lưu không khí Với các điều kiện này, Tiristor có thể hoạt động với dòng điện đạt tới 50% dòng điện định mức.
50 = 20.10 A Điện áp của Tiristor khi ở trạng thái khóa
UT =√ 2 U d =√ 2.380 = 537,4 V Điện áp định mức của Tiristor cần chọn
Tiristor mắc vào lưới xoay chiều 50Hz nên thời gian chuyển mạch của Tiristor không có ảnh hưởng lớn đến việc chọn Tiristor.
Hình 2.6 Sơ đồ động lực điều khiển khởi động động cơ không đồng bộ
Từ các thông số trên ta chọn Tiristor loại VS-50RIA100 có các thông số:
2.2.1 Thiết kế mạch điều khiển
Hiện nay mạch điều khiển chỉnh lưu thường được thiết kế theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính
Khi áp dụng điện áp xoay chiều vào anot của thyristor, việc điều khiển góc mở của thyristor trong vùng điện áp dương (+) yêu cầu tạo ra điện áp tựa tam giác, thường được gọi là điện áp răng cưa Do đó, cần thiết phải có điện áp trong vùng dương của anot và chọn khâu đồng pha.
Ngày nay, vi mạch được sản xuất với số lượng lớn và chất lượng ngày càng cao, kích thước ngày càng nhỏ gọn Việc ứng dụng vi mạch trong thiết kế đồng pha giúp cải thiện chất lượng điện áp, tuy nhiên, vấn đề mở và khóa transistor trong vùng điện áp gần 0 vẫn còn thiếu chính xác Điều này ảnh hưởng đến quá trình nạp và xả tụ điện trong khu vực điện áp lưới gần 0 Do đó, hiện nay, sơ đồ khuất đại thuật toán (KĐTT) thường được sử dụng để khắc phục những nhược điểm này.
Hình A Khâu đồng pha (KĐTT)
Để xác định thời điểm mở của thyristor, cần so sánh hai tín hiệu Udk và Urc Việc so sánh này có thể được thực hiện thông qua transistor và khâu khuếch đại thuật toán Khi tín hiệu Udk bằng Urc, đầu ra của bộ so sánh sẽ chuyển trạng thái.
Khuếch đại thuật toán với hệ số khuếch đại lớn cho phép đầu ra có điện áp nguồn nuôi từ tín hiệu đầu vào nhỏ Sơ đồ khuếch đại thuật toán, như trong hình B, thường được sử dụng trong các ứng dụng so sánh, mang lại ưu điểm là phát xung điều khiển chính xác tại Udk = Urc.
Hình B Khâu so sánh c Khâu tạo xung khuếch đại:
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ
Tính biến áp xung
+ Chọn vật liêu làm lõi là sắt ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc trên một phần của đặc tính từ hóa có : ∆β =0,3T ∆H =3.0V
+ Tỷ số biến áp xung : thường m = 2 – 3, chọn m = 3 + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung : U2 = Uđk = 1,6 V
+ Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung : U1 = mU2 = 3.1,6
+ Dòng thứ cấp cuộn biến áp xung : I2 = Iđk = 0.1A
+ Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: μtb= μ ∆ B
Hình chiếu lõi máy biến áp xung + Thể tích lõi thép cần có:
Chọn mạch từ có thể tích V = 1,4 cm 3 Với thể tích đó ta có các kích thước mạch từ như sau: a = 4,5 mm , b = 6 mm, Q = 0,27 cm 2 = 27mm 2 , d
+ Số vòng dây quấn sơ cấp máy biến áp xung : Theo định luật cảm ứng điện từ :
+ Số vòng dây sơ cấp :
W2 = W1/m = 99/3 = 33 vòng + Tiết diện dây quấn thứ cấp :
6 = 0,0083 mm 2 Chọn mật độ dòng điện J1 = 6 A/mm2
+ Đường kính dây quấn sơ cấp : d1 = √ 4 π S 1 = √ 4.0,0083 π =0,102mm chọn d = 0,1 mm
+ Tiết diện dây quấn quấn thứ cấp:
2 = 0 , 4 15 = 0,0375 mm 2 Chọn mật độ dòng J2= 4A/mm 2
+ Đường kính dây quấn thứ cấp : d1 = √ 4 π S 2 = √ 4.0,0375 π = 0,0477 mm Chọn dây có đường kính d2 = 0,18mm
+ Kiểm tra hệ số lấp đầy
Như vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết. Điện áp giữa colecto và bazo khi hở mạch emito : UCBO = 40V Điện áp giữa emito và bazo khi hở m = 4V
Dòng điện lớn nhất ở colecto có thể chịu đựng được : ICmax = 500mA
Công suất tiêu tán ở colecto : PC = 1.7W
Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp : T1= 1750C
Dòng làm việc của colecto : IC3 = I1 = 30 mA
Dòng làm việc của bazo : IB3 = I C 3 β = 30 50 = 0,6 mA
Ta thấy với loại thyristor đã chọn có công suất điều khiển khá bé :
Uđk = 5V, Iđk = 0,1 A nên dòng colector-bazo của tranzito Tr3 khá bé, trong trường hợp này ta có thể không cần tranzito Tr2 mà vẫn có đủ công suất tranzito.
Chọn nguồn cấp cho máy biến áp xung : E = ± 12V Với nguồn E ± 12V phải mắc them điện trở R11 với cực emito của Tr3, R1 :
Trong mạch điều khiển, tất cả các điốt sử dụng loại 1N4009 với các thông số kỹ thuật quan trọng Dòng định mức của điốt là 10mA, điện áp ngược lớn nhất đạt 25V và điện áp để điốt mở thông là 1V Tính toán cho thấy giá trị điện trở là 233 Ω khi áp dụng công thức 30.10 − 3.
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 6 cổng AND nên ta chọn hai
IC 4081 họ CMOS Mỗi IC 4081 có 4 cổng AND Các thông số :
Nguồn nuôi IC : VCC = 3 - 9V, chọn 12V
39 Điện áp đáp ứng với mức logic “1” : 2 – 4,5V
Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng
Chọn R10 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng đưa vào bazo của tranzito Tr3, chọn R9 thỏa mãn điều kiện
3.4 Tính bộ tạo xung chùm
Mỗi kênh điều khiển phải dùng 4 khuếch đại thuật toán, dó đó ta chọn 6 IC TL084 do Texas Instruments chế tạo, các IC này có khuếch đại thuật toán.
- Điện áp nguồn nuôi : VCC = ± 18V
- Hiệu điện thế giữa 2 đầu vào : ± 30V
- Công suất tiêu thụ : P = 680mW = 0,68W
- Tổng trở đầu vào : Rin = 106 MΩ
- Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du dt = 13 V/μs
Mạch tạo chùm xung có tần số f = 1/2tx = 3kHz hay chu kỳ chùm xung :
Chọn tụ C2 = 0,1 μs có điện áp U = 16V -> R9 = 1,518 Ω Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch, ta chọn R8 là biến trở 2 kΩ.
3.5 Tính chọn tầng so sánh
Khuếch đại thuật toán đã chọn loại TL084
Trong đó nếu nguồn nuôi VCC = 12V thì điện áp vào A3 là UV
12V Dòng vào được hạn chế để I lv < 1mA.
Do đó ta chọn R5= R6 kΩ , khi đó dòng vào A3
3.6 Tính chọn khâu đồng pha Điện áp tựa được hình thành do sự nạp của tụ C1 Mặt khác để đảm bảo điện áp tựa có trong nửa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp được Tr = R3.C1 = 0,005s.
Chọn tụ C1 = 0,1μF thì điện trở R4 = T r
Vậy R4 = 50.10 3 Ω = 5kΩ Để thuận lợi điều chỉnh khi lắp ráp mạch, R3 thường được chọn là biến trở lớn hơn 50kΩ
Chọn Tranzito Tr1 loại A564 có các thông số sau :
Transistor loại PNP được làm bằng silicon (Si) với điện áp giữa colecto và bazo khi hở mạch emito là UCBO = 25V Điện áp giữa emito và bazo khi hở mạch colecto là UBEO = 7V Dòng điện lớn nhất mà colecto có thể chịu đựng là ICmax = 100mA, và nhiệt độ lớn nhất ở mạch tiếp giáp là Tcp = 150°C.
Dòng cực đại của bazo : IB3 = I c β = 0 250 , 1 = 0,4 mA Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào bazo của Tranzito Tr1 được chọn như sau :
Chọn cổng AND
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 6 cổng AND nên ta chọn hai
IC 4081 họ CMOS Mỗi IC 4081 có 4 cổng AND Các thông số :
Nguồn nuôi IC : VCC = 3 - 9V, chọn 12V
39 Điện áp đáp ứng với mức logic “1” : 2 – 4,5V
Công suất tiêu thụ : P = 2,5 nW/1 cổng
Chọn R10 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng đưa vào bazo của tranzito Tr3, chọn R9 thỏa mãn điều kiện
Tính bộ tạo xung chùm
Mỗi kênh điều khiển phải dùng 4 khuếch đại thuật toán, dó đó ta chọn 6 IC TL084 do Texas Instruments chế tạo, các IC này có khuếch đại thuật toán.
- Điện áp nguồn nuôi : VCC = ± 18V
- Hiệu điện thế giữa 2 đầu vào : ± 30V
- Công suất tiêu thụ : P = 680mW = 0,68W
- Tổng trở đầu vào : Rin = 106 MΩ
- Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du dt = 13 V/μs
Mạch tạo chùm xung có tần số f = 1/2tx = 3kHz hay chu kỳ chùm xung :
Chọn tụ C2 = 0,1 μs có điện áp U = 16V -> R9 = 1,518 Ω Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch, ta chọn R8 là biến trở 2 kΩ.
Tính chọn tầng so sánh
Khuếch đại thuật toán đã chọn loại TL084
Trong đó nếu nguồn nuôi VCC = 12V thì điện áp vào A3 là UV
12V Dòng vào được hạn chế để I lv < 1mA.
Do đó ta chọn R5= R6 kΩ , khi đó dòng vào A3
Tính chọn khâu đồng pha
Điện áp tựa hình thành từ quá trình nạp của tụ C1 Để đảm bảo điện áp tựa duy trì tính tuyến tính trong nửa chu kỳ điện áp lưới, hằng số thời gian tụ nạp được xác định là Tr = R3.C1 = 0,005s.
Chọn tụ C1 = 0,1μF thì điện trở R4 = T r
Vậy R4 = 50.10 3 Ω = 5kΩ Để thuận lợi điều chỉnh khi lắp ráp mạch, R3 thường được chọn là biến trở lớn hơn 50kΩ
Chọn Tranzito Tr1 loại A564 có các thông số sau :
Transistor loại PNP được làm bằng silicon (Si) với điện áp hở mạch giữa colecto và bazo là UCBO = 25V Điện áp hở mạch giữa emito và bazo là UBEO = 7V Dòng điện lớn nhất mà colecto có thể chịu đựng là ICmax = 100mA, trong khi nhiệt độ lớn nhất ở mạch tiếp giáp đạt Tcp = 150°C.
Dòng cực đại của bazo : IB3 = I c β = 0 250 , 1 = 0,4 mA Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào bazo của Tranzito Tr1 được chọn như sau :