Quá trình khảo sát mạch điều khiển điện áp bằng cách thay đổi độ rộng xung p1 docx

Quá trình khảo sát mạch điều khiển điện áp cách thay đổi độ rộng xung LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta bước vào kỷ 21, kỷ tiến khoa học kỹ thuật Sự tiến kỹ thuật giúp thay đổi toàn sống Trong giai đoạn công nghiệp hóa - đại hóa đất nước, VIỆT NAM muốn phát triển cách vững mạnh phải trọng đến việc đầu tư cho giáo dục Trong đó, nghành giáo dục cần phải nâng cao chất lượng lẫn số lượng đào tạo Muốn nâng cao chất lượng giáo dục đòi hỏi phải đầu tư, phát triển mô hình dạy học Mô hình dạy học giúp giảm chí phí đào tạo nâng cao chất lượng giảng dạy Học sinh có dịp làm quen với mô hình giống với hệ thống điều khiển thực tế, rút ngắn khoảng cách lý thuyết thực tế Do Trường học nói chung, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng đầu tư, phát triển công cụ dạy học mang tính chất mô nhằm giúp cho sinh viên lónh hội kiến thức cách thấu đáo thông qua phương pháp trực quan Qua đó, người học phát triển vận dụng kiến thức học cách hiệu theo yêu cầu cụ thể khu chế xuất, nhà máy lónh vực có liên quan điện Để đáp ứng phần nhu cầu trên, khuôn khổ luận văn tốt nghiệp, nhóm thực xin tiến hành đề tài : "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT" Mục đích đề tài xây dựng mô hình thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ linh kiện bán dẫn công suất ứng dụng thông qua việc tiến hành thí nghiệm thí nghiệm Đồng thời, sở mô hình dụng cụ dạy học, nhóm thực cố gắng xây dựng thực tập để sinh viên cố lại học lý thuyết Nội dung mô hình sử dụng linh kiện điện tử công suất thyristor, diode … làm thay đổi điện áp chiều để điều khiển tải dùng công suất lớn Trong thực tế kỹ thuật, đặc biệt lónh vực điều khiển, vấn đề thay đổi điện áp chiều vấn đề thường gặp Chúng ta cần thay đổi điện áp để điều khiển tốc độ động chiều, điều khiển độ sáng đèn điện v.v… Khi nắm ứng dụng trên, sinh viên thấy tầm quan trọng học để vận dụng chúng vào thực tiễn sau học xong Với giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn Vũ Đỗ Cường, Nhóm thực cố gắng thực tốt nhiệm vụ giao Tuy nhiên kiến thức hạn chế, thời gian kinh phí thực hạn hẹp nên nhóm thực không tránh khỏi nhầm lẫn thiếu sót, kính mong góp ý quý thầy cô bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện PHẦN DẪN NHẬP I ĐẶT VẤN ĐỀ Như biết, lónh vực Giáo Dục Đào Tạo nói chung, Đào Tạo Kỹ Thuật nói riêng, chất lượng đào tạo vấn đề hàng đầu xu phát triển Ngoài loài người bước sang niên kỷ chắn cần thiết sản phẩm đào tạo có nhiều chất xám Muốn vậy, Ngành Đào Tạo cần phải đầu tư thiết bị dạy học, mô hình dạy học phù hợp cho đối tượng đào tạo Đứng trước yêu cầu thực tiễn trên, Nhóm sinh viên chúng em xin thực đề tài mô hình dạy học :’’BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ’’ Mục đích Nhóm thực xây dựng dụng cụ dạy học ,bài học thực tập cho sinh viên Khoa Điện Qua giúp cho sinh viên hiểu rỏ linh kiện điện tử công suất ứng dụng II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Với đề tài mang tính thực tiễn ,vấn đề thực việc thiết kế ,thi công xây dựng mô thực tập nhóm hoàn chỉnh thật có ứng dụng rộng rãi Trường Kỹ Thuật Đó điều mà nhóm thực mong muốn đạt Tuy nhiên thời gian, kiến thức có hạn hạn chế khách quan khác nên đề tài không sâu điều khiển động chiều tất phương pháp mà tậ p trung điều khiển động DC cách thay đổi điện áp Đồng thời xây dụng mô hình dạy học cho vừa an toàn vừa đảm bảo phương pháp sư phạm kỹ thuật Tóm lại nội dung thực bao gồm ;  Khảo sát mạch điều khiển điện áp cách thay đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mạch điều khiển điện áp chiều phương pháp thay đổi biến đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mô hình dạy học, xây dựng thực tập dựa mô hình Ngoài nhóm thực hiên chưa thực mô hình điều khiển cho đối tượng tải vòng kín để nâng hiệu ứng dụng thực tế III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Việc vận dụng môn điện tử ứng dụng để điều chỉnh phương pháp cho động chiều vấn đề không mẻ tính mẻ đề tài thể chổ : XÂY DỰNG ĐƯC MÔ HÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC QUAN GIÚP CHO SINH VIÊN KHOA ĐIỆN THÍ NGHIỆM TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội năm 1996 Phạm Quốc Hải Dương Văn Nghi PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Nguyễn Việt Hùng BÀI GIẢNG KỸ THUẬT XUNG VÀ SỐ Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Năm 1998 Bùi Đình Tiếu Nguyễn Trọng Thuần MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ, ĐIỆN TỬ VÀ BÁN DẪN TRONG MÁY SẢN XUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Raymond M.Marston Người Dịch : Ngô Đức Hoàng 110 MẠCH ỨNG DỤNG 0P –AMP Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Năm 1990 R.H.Warring SỔ TAY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ MẠCH Nhà Xuất Bản Thống Kê Joseph Vithayathil POWER ELECTRONICS Principles and Application McGraw-Hill, Inc C.J.SAVANT,Jr MARTIN S.RODEN GORDON L CARPENTER ELECTRONIC DESIGN MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ LỜI NÓI ĐẦU PHẦN DẪN NHẬP I Đặt vấn đề II Giới hạn vấn đề III Mục đích nghiên cứu PHẦN CƠ SỞ LÝ LUẬN I Thể thức nghiên cứu II Cơ sở lý luận 1 PHẦN NỘI DUNG Chương I :GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT I Diode II Transistor III Thyristor 11 Chương II: KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC 15 I Giới thiệu động điện chiều 15 II Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 18 Chương III: KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐỘ RỘNG XUNG 20 I Bộ băm xung chiều dùng SCR 20 II Bộ tạo xung kích cho SCR 29 Chương IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH I Thiết kế mạch II Thi công mạch Chương V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH I Thiết kế II Thi công 33 33 40 42 42 44 Chương VI: SOẠN BÀI THỰC TẬP I Giới thiệu mô hình II Các thí nghiệm KẾT LUẬN MỤC LỤC 46 46 46 I Thể thức nghiên cứu: Thời gian nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu đề tài xem qui trình công nghệ hẳn hoi đòi hỏi phải tiến hành theo khâu bao gồm việc chọn đề tài, biên soạn đề cương, thu thập kiện, xử lý kiện, viết công trình nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp tiến hành thực khoảng thời gian tuần : Tuần : Chọn đề tài, xác hóa đề tài, soạn đề cương, thu thập kiện tài liệu liên hệ Tuần : Biên soạn nội dung phần lý thuyết Tuần : Thiết kế mạch giấy tiến hành thi công, thử mạch Tuần : Thiết kế bàn thực tập Tuần : Soạn thực tập cho mô hình thiết kế Tuần : Hoàn chỉnh mô hình, hoàn thiện phần lý thuyết để in ấn nộp luận văn Phương pháp thu thập kiện : Đây giai đoạn quan trọng, sử dụng phương pháp phương tiện nghiên cứu để thu thập kiện đề tài xác định Dữ kiện thu thập chất liệu để hình thành công trình thực đề tài Vấn đề thu thập kiện đầy đủ, xác, phù hợp với nội dung nghiên cứu Trong phạm vi luận văn người nghiên cứu sử dụng phương pháp tham khảo tài liệu để thu thập kiện giải đề tài Việc tham khảo tài liệu giúp người thực bổ sung thêm kiến thức, lý luận phương pháp mà công trình nghiên cứu trước xây dựng Nhờ người nghiên cứu tập trung giải vấn đề tồn Tuy nhiên việc nghiên cứu tham khảo tài liệu bảo đảm tính kế thừa phát triển có chọn lọc Xử lý kiện : Các kiện sau thu thập chưa thể sử dụng mà phải qua trình sàng lọc, sửa chữa, phân tích khái quát thành lý luận Tài liệu sử dụng tài liệu có chất lượng cao chủ yếu tài liệu gốc nên bảo đảm xác nội dung đề cập Trình bày đồ án : Đề tài tốt nghiệp trình bày theo cấu trúc tập đồ án tốt nghiệp để phù hợp với nội dung thời gian nghiên cứu đồng thời đáp ứng yêu cầu chương trình đào tạo trường Trình bày thành văn công trình nghiên cứu khoa học giai đoạn hoàn thành nghiên cứu, không xem trình kỹ thuật mà trình sáng tạo sâu sắc Chính việc nắm vững bút pháp nghiên cứu khoa học giúp người nghiên cứu làm sáng tỏ thêm kết đạt được, phát triển chúng có thêm kiến thức II Cơ sở lý luận : Đồ án tốt nghiệp thực chất trình nghiên cứu khoa học - trình nhận thức hành động Quá trình đòi hỏi phải có thời gian định tương xứng với nội dung đối tượng nghiên cứu tính chất phức tạp vấn đề nghiên cứu Việc nghiên cứu khoa học giúp ta tìm Cái mang tính chủ quan người nghiên cứu mà mang tính khách quan xã hội Nghiên cứu khoa học phải nhằm mục đích phục vụ xã hội, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Hoạt động ngiên cứu khoa học muốn đạt kết tốt phải hội đủ yếu tố : Phương tiện, phương pháp, sở vật chất, máy móc thiết bị, hình thức tổ chức Các yếu tố có mối quan hệ hữu phù hợp với đối tượng nghiên cứu CÁC CƠ SỞ CHO VIỆC NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Kiến thức lực người nghiên cứu : Trong trình nghiên cứu thực đề tài người nghiên cứu cần phải cân nhắc kỹ độ khó độ phức tạp đề tài cho phù hợp với khả năng, kiến thức lực người nghiên cứu Độ phức tạp đề tài thể mặt : lónh vực nghiên cứu rộng hay hẹp, ngành hay liên ngành, đối tượng nghiên cứu đồng hay không đồng Tuy nhiên cần lưu ý giá trị đề tài không phụ thuộc vào độ phức tạp Đề tài hẹp chưa đề tài giá trị Mỗi đề tài nghiên cứu khoa học có phạm vi định, phạm vi hẹp nghiên cứu sâu Độ khó đề tài nói lên tính vừa sức đố i với người nghiên cứu Do độ phức tạp đề tài thường có mối liên hệ tương hổ với độ khó Kiến thức người nghiên cứu (đây điều kiện chủ quan người nghiên cứu) Trước hết vốn liếng, kinh nghiệm người nghiên cứu Giáo sư Hà Văn Tấn nhận xét : “Trình độ học sinh, sinh viên không cho phép họ từ đầu chọn đề tài nghiên cứu Vì phải có gợi ý thầy cô giáo….” Mỗi đề tài nghiên cứu khoa học có yêu cầu định Người nghiên cứu cần nắm vững nội dung, phương pháp nghiên cứu phù hợp với đề tài, nói khác đề tài nghiên cứu phải mang tính vừa sức Người nghiên cứu phải thể lực nghiên cứu khoa học bao gồm việc nắm vững lý thuyết khoa học lónh vực nghiên cứu mình, nắm mức độ định phát triển tiến thuộc lónh vực nghiên cứu Có chọn đề tài có giá trị Trong tình hình tiến khoa học kỹ thuật giới, khối lượng thông tin khoa học gia tăng với qui mô lớn nhịp độ nhanh đòi hỏi người nghiên cứu phải tham khảo tài liệu nước Để thực vấn đề người nghiên cứu người nghiên cứu khoa học cần có số vốn ngoại ngữ định Thể lòng ham mê khoa học tâm nghiên cứu tìm tòi chân lý 2 Vấn đề thực tiễn : Người nghiên cứu phải coi thực tiễn làm sở, động lực nhận thức Ang - ghen viết : “Khi xã hội có yêu cầu kỹ thuật xã hội thúc đẩy khoa học mười trường đại học” Mặt khác thực tiễn tiêu chuẩn để kiểm tra nhận thức Thực tế việc có thật, tình hình cụ thể, vấn đề chưa giải sống Người nghiên cứu với kinh nghiệm thân công tác hàng ngày thường thấy mặt vấn đề, mối quan hệ phức tạp, diễn biến, phương hướng phát triển vật từ có định hướng thích hợp giải đề tài Chính thực tiễn giúp người nghiên cứu tìm thấy vấn đề cách cụ thể Người nghiên cứu phải xem thực tiễn cao nhận thức ( lý luận ) có ưu điểm có tính phổ biến mà có tính thực trực tiếp.Hồ Chủ Tịch dạy : “Học tập theo nguyên tắt: kinh nghiệm thực tiễn phải nhau” Đề tài thực mang tính thực tiễn, nội dung đề tàilà có thật, phát triển từ thực tế khách quan Có thể nói công trình nghiên cứu điều có giá trị thực tế nó, khác mức độ nhiều, phục vụ trước mắt hay lâu dài, gián tiếp hay trực tiếp Tác động điều kiện khách quan đến việc thực đề tài: Trong trình nghiên cứu thực đề tài người nghiên cứu yếu tố chủ quan góp phần quan trọng đến kết đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu kể phương tiện ngiên cứu, thời gian nghiên cứu người cộng tác nghiên cứu người hướng dẫn nghiên cứu điều kiện khách quan ảnh hưởng trực tiếp đến việc nghiên cứu kết nghiên cứu Người nghiên cứu nắm yếu tố khách quan kết nghiên cứu khẳng định nhiêu CHƯƠNG II : KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC I GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong thời đại ngày nay, hầu hết dây chuyền sản xuất tự động hóa cách áp dụng kỹ thuật tiên tiến khoa học kỹ thuật Tuy thế, động điện chiều coi loại máy quan trọng Nó có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, máy dùng nhiều nghành công nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải… Cấu tạo : Động điện chiều gồm hai phần : Phần tónh (stator) phần quay (rotor) Phần tónh phần đứng yên máy Nó thường bao gồm phận sau : – Cực từ : phận sinh từ trường vỏ máy, gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5  mm ép chặt lại với – Cực từ phụ : đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều giúp cho máy điện làm việc tia lửa xảy chổi điện vành đổi chiều Lõi thép cực từ cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn – Gông từ : dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy – Các phận khác Nắp máy để bảo vệ, Cơ cấu chổi than Phần quay gồm có phận sau : – Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ lớp cách điện ghép chặt lại với – Dây quấn phần ứng : phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép – Các phận khác cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy, trục máy để đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Nguyên lý làm việc động điện chiều : Động điện chiều thiết bị biến đổi lượng dòng chiều thành Trong trình biến đổi đó, phần lượng dòng xoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích thích Phần lại lượng biến đổi thành trục động Khi cho dòng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứn g sinh từ trường phần tónh Từ trường tác dụng tương hỗ lên dòng điện dây quấn phần ứng tạo momen tác dụng lên rotor làm rotor quay Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện chiều chỉnh lưu thành dòng xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng : Công suất ứng với momen điện từ đưa động gọi công suất điện từ Pđt = M = Iư Trong : M : momen điện từ  2n : tốc độ góc phần ứng 60 Iư : dòng điện phần ứng : suất điện động phần ứng Đặc tính đặc tính tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Đặc tính động điện quan hệ hai thông số : tốc độ quay trục momen động sinh trình làm việc trạng thái định mức Đặc tính cho phép ta đánh giá khả chịu tải nắm khả làm việc động dùng để truyền tải Đặc tính tốc độ (I) thể mối quan hệ tốc độ góc với dòng điện mạch Đặc tính tốc độ cho phép ta đánh giá khả chịu tải động qua dòng điện a Sơ đồ đặc tính : + _ U M Rpư CKT RKT Hình II.1 Sơ đồ nguyên lý mạch kích từ độc lập n n n0 n0 nđm nđm Mđm Mnm M Iư.đm Iư.nm I Hình II.2 b Các phương trình : Đặ tính đặ : Phươngctrình đặc tính c tính tốc độ động điện chiều kích từ độc lập U R n  M K E K E K M  Phương trình đặc tính tốc độ : Trong : n : tốc độ quay động n U R  I K E K E U : điện áp đặt vào động R : tổng trở phần ứng I : dòng điện chạy phần ứng M : momen động  : từ thông cực từ KE : hệ số suất điện động phụ thuộc vào cấu tạo KM : hệ số momen động II CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động n n0 n1 n2 U m U1 U2 M TN Bộ điều chỉnh điện áp MC M Hình II.3 Sơ đồ điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt phần Việc điều chỉnh tốc độ theo kiểu cho phép giảm điện áp (nhỏ điện áp định CKT RKT ứng mức) cho tốc độ nhỏ tốc độ định mức m > U1 > U2 n0 > n1 > n2 Phương pháp điều chỉnh có phạm vi điều chỉnh D = 10/1 Ưu điểm phương pháp giữ nguyên đặc tính đường đặc tính Điều chỉnh tốc độ cách đưa thêm điện trở phụ vào phần ứng n _ + CKT K3 K2 n2 n3 RKT M n0 K1 Rö R1 ... II: KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC 15 I Giới thiệu động điện chiều 15 II Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều 18 Chương III: KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐỘ RỘNG XUNG. .. bao gồm ;  Khảo sát mạch điều khiển điện áp cách thay đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mạch điều khiển điện áp chiều phương pháp thay đổi biến đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mô hình dạy... Bộ điều chỉnh điện áp MC M Hình II.3 Sơ đồ điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp đặt phần Việc điều chỉnh tốc độ theo kiểu cho phép giảm điện áp (nhỏ điện áp định CKT RKT ứng mức) cho tốc độ