Đề án tốt nghiệp: Hướng dẫn Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ phần 5 ppsx

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 25- 25 - 1010.5,0). )( 15 . 5,13 ( 3 12415 CRRCR X thay (3) vào (1) ta có: 1010.5,0). 10.25,14 15 . 5,13 ( 3 3 15 CR 3 15 10.20 . 5,13 CR R 5 C 1 = 0,675.10 -3 chọn C 7 = 0,47F R 5 = 1,43(K) , chọn R 5 = 1,5(K) từ (3) chọn R 4 = 10(K) ta có: (10.10 3 + R X2 ) = 30,3(K) R X2 = 20,3(K) điều chỉnh biến trở để có R X2 = 20,3(K) -Dòng qua Diod D 3 : I 2 = 66,8 10.5,1 5,135,13 3 5 R (mA) Chọn linh kiện : OP 2 : A741 có các thông số: U ng = 322V; U nF = 15 V; U dF = 30 V; K o =5.10 6 ; P 1 =100 mW; t=55125 0 C; I ra =25 mA; E n =15 V; Z ra =60 ; Z vào =300 K; 5,0 dt du V. D 3 : D-1001 có các thông số : I = 1A ; U ng = 200V ; U = 0,5V Đồ thị điện áp ở khâu tạo điện áp răng ca: T ime [s] 0.00 20.00m 40.00m 60.00m Output vol tag e [V] -10.00 0.00 10.00 20.00 Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m Output voltage [V] -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 Tin hieu dong pha hcn Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 26- 26 - -E +E ( IV ) R6 R7 R8 RX3 Uph Ung2 +E ( III ) OP3 Yêu cầu của thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lu 3 pha đối xứng. Góc điều khiển 0 55 130 75 arccos . Đây là giá trị mà động cơ làm việc ổn định . Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở R x để có U ng2 thoả mãn yêu cầu trên. a/ Nguyên lý hoạt động Điện áp răng ca đợc đa vào cửa đảo của OP3. - Khi U D = (U dk2 -U III ) > 0 thì U IV = (E-2) (V) - Khi U D =(U dk2 -U III ) < 0 thì U IV = - (E - 2) V Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vuông liên tiếp. -U ph là tín hiệu lấy về từ chiết áp (đợc nối song song với điện trở và điện kháng kích từ).nó có tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp kích từ vào động cơ giảm dẫn đến U ph giảm làm cho U ng2 tăng giảm cos( ) tăng U d tăng và ngợc lại. Và chọn U ph =2(V). - Vì dòng vào khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R 7 = R 6 = 10 K. - Vì =55 0 nên điện áp răng ca ra là tuyến tính: U rcmax =10 V Suy ra: 710 180 125 180 )55180( max 0 00 2 rcdk UU V Với 38 8 2 )215( 7 x dk RR R U Chọn R 8 = 1 K ta có: 7.10 3 + 7. R x3 = 13.10 3 R x3 = 1K Điều chỉnh R x3 = 1,1 K với biến trở R x3 = 0 10 K. Đồ thị điện áp racủa khối so sánh đợc vẽ ở hình dới đây. 3. Khâu so sánh. Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 27- 27 - Chọn OP3 là khuyếch đại thuật toán A741 có các thông số sau : U ng = 322V; U nF = 15 V; U dF = 30 V; K o =5.10 6 ; P 1 =100 mW; t=55125 0 C; I ra =25 mA; E n =15 V; Z ra =60 ; Z vào =300 K; 5,0 dt du V. 4. Khâu phát xung chùm R10 -E +E OP4 C2 + - R9 R9 ( V ) Time [s] 0.00 20.00m 40.00m 60.00m Output voltage [V] -20.00 -10.00 0.00 10.00 20.00 Do thi dien ap so sanh Time [s] 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m Output voltage [V] -10.00 0.00 10.00 20.00 Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 28- 28 - a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm: Tại thời điểm mà điện áp trên tụ U C2 = 0 ta có U d = U ph - U C2 = 0 điện áp ra của khuyếch đại thuật toán OP4 là U V =0 , ta tiến hành nạp cho tụ C 2 một điện áp U C2 <0. Khi đó U d = U ph -U C2 >0 tín hiệu ra của OP4 là U V đạt tới trạng thái dơng bão hoà và C 2 đợc nạp điện theo chiều ngợc lại so với chiều mà ta nạp cho C 2 lúc đầu , tụ C2 đợc nạp tới trị số : VphC U RR R UU 109 10 2 Suy ra U V =0 dẫn đến U ph = 0. Do đó C 2 phóng điện qua R 10 về âm nguồn của OP4 và điện áp ra của OP4 ở mức âm bão hoà. Quá trình lặp lại làm cho đầu ra của OP4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R 10 và C 2 .Đồ thị điện áp ra của khâu phát xung chùm nh sau: b/ Tính toán các thông số của khâu phát xung chùm Chu kì của xung chùm đợc xác định theo công thức : T=2,2.R 10 .C 2 (1) Nếu chọn tần số của xung chùm là f=10 kHz thì chu kì xung là T=10 -4 s. Thay vào (1) ta có: T ime [s] 0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m Output voltage [V] -7.00 -3.50 0.00 3.50 7.00 xung chum T ime [s] 0.00 500.00u 1.00m 1.50m 2.00m Output voltage [V] -4.00 -2.00 0.00 2.00 4.00 Do thi dien ap tren C2 Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 29- 29 - 6 4 210 1045,45 2,2 10 CR Chọn C 2 = 0,01 F R 10 = 4545 .Ta chọn R 10 =4,5 k. Chọn R 9 =R 10 =4,5 k. Chọn khuyếch đại thuật toán loại A741 với các thông số đã xác định ở phần trớc. 5. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung T1 T2 T3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 R17 R15 R16 R13 R12 R11 R14 G1 K1 Uab so sanh -E +E BAX xung chum a/ Nguyên lý hoạt động + Tín hiệu từ khâu phát xung đợc đa vào cực bazơ của T1 khi tín hiệu dơng. Do đó D4 thông U be1 > 0 T1 khoá ( T1 là transistor thuận) và ngợc lại khi tín hiệu âm thì U be1 < 0 nên T1 mở bão hoà. Kết quả là tín hỉệu ở colector của T1 là những xung âm có chu kì trùng với chu kì của máy phát xung( T1 có vai trò khuyếch đại tín hiệu). +Tín hiệu từ colector của T1 cùng với tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tín hiệu đợc lấy từ biến áp đồng pha mắc với D7 đợc đa vào cực bazơ của transistor T2. T2,T3 đợc mắc theo kiểu Darlingtơn có hệ số khuyếch đại là = 2 3 . - Khi U ab >0 và tín hiệu so sánh dơng thì T2 mở có tín hiệu ở thứ cấp máy biến áp xung. - Khi U ab <0 và tín hiệu so sánh âm thì T2 khoá không có tín hiệu ở thứ cấp máy biến áp xung. + D5 có tác dụng bảo vệ T2 khi điện áp đặt ở cực bazơ của T2 âm. U B Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 30- 30 - + D6 có tác dụng ngắn mạch dòng chạy trong colector của T3 khi T3 chuyển từ mở sang đóng. + R 17 có tác dụng tạo thiên áp U be cho đèn 3 làm đèn 3 tác động mở nhanh khi đèn T2 mở . + Biến áp xung có tác dụng cách ly giữa mạch lực và đầu ra của hệ thống điều khiển. b/ Tính toán các thông số của KĐX và BAX Tính toán máy BAX : Theo tính toán ở phần mạch lực ta chọn van có thông số về dòng và áp điều khiển là: I G =150 mA U G =3 V Đây là giá trị dòng và áp ở thứ cấp của BAX. Theo kinh nghiệm tính toán thì tỉ số biến áp xung thờng là m=1,21,5. Ta chọn m=1,2. Nh vậy giá trị dòng điện sơ cấp của BAX là: 125 2,1 10150 2,1 3 tc sc I I mA Giá trị điện áp thứ cấp của BAX là: 1,45,02,13 8 UmUU tcsc V Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp BAX là: T t II x scsctb Trong đó : t x là chiều dài xung truyền qua BAX. Thờng chọn t x =50250 s đối với tần số thấp. Ta chọn t x =80 s. Suy ra : 25 102 1080 125 3 6 sctb I mA Giá trị dòng trung bình ở thứ cấp BAX: 30 102 1080 150 3 6 T t II x tctctb mA Tính toán khối khuếch đại xung chùm: Biên độ của xung chùm = 13 V. Chọn T1: là loại C828 có các thông số: U EC =35 V I ECmax =300 mA = 1030 - Tính R 11 để cho T1 làm việc ở chế độ mở bão hoà ( U CE =0). . Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 25- 25 - 1010 .5, 0). )( 15 . 5, 13 ( 3 124 15 CRRCR X thay (3) vào (1) ta có: 1010 .5, 0). 10. 25, 14 15 . 5, 13 ( 3 3 15 CR . = 0 10 K. Đồ thị điện áp racủa khối so sánh đợc vẽ ở hình dới đây. 3. Khâu so sánh. Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 27- 27 - . 20.00m 30.00m 40.00m 50 .00m Output voltage [V] -10.00 0.00 10.00 20.00 Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất. 28- 28 - a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát