Chế tạo mạch điều chỉnh quạt có thông số Uđm=220V; Pđm=240W dùng Triac

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA XÍ NGHIỆP MỎ - DẦU KHÍ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài : Chế tạo mạch điều chỉnh quạt có thông số Uđm=220V; Pđm=240W dùng Triac GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN THS KHỔNG CAO PHONG Trịnh Xuân Phương Phùng Đặng Tùng Anh Đặng Văn Thuận Hoàng Văn Lĩnh Nguyễn Văn Kiên Phạm Đức Thắng HÀ NỘI 12/2015 LỜI NÓI ĐẦU Điện tử công suất môn học hay lý thú, hút nhiều sinh viên theo đuổi Là sinh viên chuyên ngành tự động hóa, chúng em muốn tiếp cận hiểu sâu môn điện tử công suất.Vì vậy, đồ tập lớn môn học chế tạo sản phẩm điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng lý thuyết học Trong tập lớn điện tử công suất lần này, chúng em nhận đề tài “Chế tạo mạch điều chỉnh quạt có thông số Uđm=220V; Pđm=240W dùng Triac” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em chế tạo thành công mạch điều chỉnh quạt đáp ứng yêu cầu đề tài Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em gặp số vướng mắc lý thuyết khó khăn việc thi công sản phẩm Tuy nhiên, chúng em nhận giải đáp hướng dẫn kịp thời thầy Khổng Cao Phong, góp ý kiến bạn sinh viên lớp Đựơc chúng em xin chân thành cảm ơn mong muốn nhận nhiều giúp đỡ, bảo thầy bạn đồ án sau Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện: Trịnh Xuân Phương Phùng Đặng Tùng Anh Hoàng Văn Lĩnh Đặng Văn Thuận Nguyễn Văn Kiên Phạm Đức Thắng Mục lục Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1Động xoay chiều pha 1.1.1 Khái niệm Động điện xoay chiều pha (gọi tắt động pha) động điện xoay chiều không cổ góp chạy điện pha Loại động điện sử dụng rộng rãi công nghiệp đời sống động bơm nước động quạt động hệ thống tự động Khi sử dụng loại động người ta thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ quạt bàn ,quạt trần Để điều khiển tốc độ động pha người ta sử dụng phương pháp sau: - Thay đổi số vòng dây Stator - Mắc nối tiếp với động điện trở hay cuộn dây điện cảm - Điều khiển điện áp đưa vào động 1.1.2 Nguyên lý điều khiển động xoay chiều pha Trước điều khiển tốc độ động điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến mắc nối tiếp với tải điện trở hay điện kháng mà ta coi Zf điều khiển điện áp biến áp survolter hay ổn áp Hai cách có nhược điểm kích thước lớn khó điều khiển liên tục dòng điện lớn Ngày với việc ứng dụng Tiristor Triac vào điều khiển, người ta điều khiển động pha bán dẫn 1.1.3Một số mạch điều khiển động pha Một ứng dụng rộng rãi điều áp xoay chiều điều khiển động điện pha mà điển hình điều khiển tốc độ quay quạt điện Chức linh kiện sơ đồ hình T - Triac điều khiển điện áp quạt VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn Triac R - điện trở đệm D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac Điện áp tốc độ quạt điều khiển cách điều chỉnh biến trở VR hình a Tuy nhiên sơ đồ điều khiển không triệt để, vùng điện áp nhỏ Triac dẫn khó điều khiển Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt Tốc độ quay quạt điều khiển biến trở VR Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C lúc điều chỉnh thời điểm mở thông diac thời điểm Triac dẫn Như Triac mở thông điện áp tụ đạt điểm dẫn thông diac Kết muốn tăng tốc độ quạt ta cần giảm điện trở VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm điên áp lớn Ngược lại điên trở VR lớn tụ nạp chậm Triac mở chậm lại điện áp tốc độ quạt nhỏ xuống a) Mạch điều khiển có ưu điểm: - Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - sử dụng cho loại tải khác điều khiển độ sáng đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện có hiệu -Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn b) Nhược điểm: Nếu chất lượng Triac, diac không tốt vùng tốc độ thấp quạt xuất tiếng ù thành phần chiều dòng điện Hình 1.2Bộ điều áp xoay chiều pha 1.2.1 Giới thiệu phần tử bán dẫn triac a) Cấu tạo kí hiệu Hình 4: Cấu tạo ký hiệu triac Triac linh kiện bán dẫn tương tự hai Thyristor mắc song song ngược, có cực điều khiển Triac thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp Có thẻ điều khiển cho mở dẫn dòng xung dương (dòng vào cực điều khiển) lẫn xung dòng âm (dòng khỏi cực điều khiển) Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy hơn, nghĩa mở Triac cần dòng điều khiển âm lớn so với dòng điểu khiển dương Vì thực tế để đảm bảo tính đối xứng dòng điện qua Triac sử dụng dòng điều khiển âm tốt *Nguyên lý hoạt động Có tổ hợp điện mở Triac cho dòng chảy qua: B2 G + + + - - - - + Trường hợp MT2 (+), G(+) Thyristor T mở cho dòng chảy qua Thyristor thông thường Trường hợp MT2 (-), G(-) Các điện tử từ N2 phóng vào P2 Phần lớn bị trường nội EE1 hút vào, điện áp đặt lên J2 khiến choBarie cao đến mức hút vào điện tích thiểu số(các điện tử P1) làm động chúng đủ lớn để bẻ gãy liên kết nguyên tử Sillic vùng Kết phản ứng dây chuyền T’ mở cho dòng chảy qua b) Đặc tính V-A Hình : Đặc tính V-A triac Triac có đường đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở α hai chiều 1.3Phân tích chọn sơ đồ mạch điều khiển quạt 1.3.1 Nguyên lý điều khiển động quạt Điều khiển tốc độ cách thay đổi điện áp Tốc độ điều khiển mạch điện tử thay đổi trị số điện áp đặt vào động Điều khiển tần số Hình ĐC 1.3.2 Một số mạch điều khiển động quạt Hình Hình Chức linh kiện: Ta - Triac điều khiển điện áp quạt VR - Biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn triac R - Điện trở hạn chế Da - Điac định ngưỡng điện áp để Triac dẫn C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông điac Nhược điểm hình Triac làm việc lâu ngày bị thiếu xác Để khắc phục, mắc thêm vào mạch điac hình 1.3.3 Nguyên lý hoạt động Khi khóa K đóng → triac chưa dẫn → tụ C nạp → điện áp tụ tăng dần Khi đủ điều kiện → triac dẫn từ đến bán kì Khi triac dẫn cung cấp điện cho động hoạt động Việc dẫn triac phụ thuộc vào biến thiên điện áp u c đặc tính triac Khi thay đổi điện trở VR → số thời gian nạp tụ thay đổi → thời điểm mở triac thay đổi → khoảng thời gian dẫn dòng điện triac thay đổi → điện áp dòng điện đưa vào động điều chỉnh Khi điện áp tụ uc tăng tới ngưỡng điện áp thông (UDA) diac Da → có dòng điều khiển chạy vào cực điều khiển củacủa Khi triac dẫn cung cấp điện cho động hoạt động triac → triac mở từ thời điểm tới dòng điện VD: Giảm điện trở VR → tụ nạp nhanh → triac dẫn nhiều → điện áp đưa vào động lớn → động quay với tốc độ nhanh ngược lại Chương THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Tính toán chọn linh kiện bán dẫn Dựa vào yếu tố dòng tải, sơ đồ cần chọn, điều kiện tản nhiệt, điện áp làm việc P: Công suất định mức tải Pđm=240W U: Điện áp định mức U=220V cos : Hệ số công suất tải lấy cos =0,8 Khi : - Điện áp làm việc cực đại triac U = K U = 220 = 311,13V Điện áp van cần chọn U = K U = 1.2.311,13 = 373.356 V K hệ số dự trữ điện áp Với phần tính toán chúng em lấy điện áp dự trữ van Kdt=1.2 - Dòng điện làm việc van tính theo dòng hiệu dụng Itải=1.36 A Tai Với I = P U cos ϕ = 240/(220×0.8)=1.36 A Với thông số theo datasheet độ phổ biến thị trường chúng em định lựa chọn loại van TIC226 có thông số sau : Hình Điện áp định mức: Uđm = 400-800V Dòng điện định mức: Iđm = A Dòng điện điều khiển: Iđk = 50m A Nhiệt độ làm việc cực đại: T0C = 2300C Trên thông số em chọn ứng với tải động điện pha công suất nhỏ.các giá trị nguồn khó vượt qua giá trị nên chúng em định sử dung TIC226 làm van mạch lực Các giá trị em lấy datasheet triac Với giá trị van đáp ứng sát thông số yêu cầu đông nên chúng em định sử dụng van mạch 2.2 Bảo vệ áp cho van C R Bảo vệ điện áp trình đóng cắt Triac thực cách mắc R-C song song với triac Khi có chuyển mạch điện tích tích tụ lớp bán dẫn, phóng tạo dòng điện ngược khoảnh thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dòng điện ngược gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp Anot Katot triac (hoặc thyristor) Khi có mạch R - C mắc song song với triac tạo mạch vòng phóng điện trình chuyển mạch nên triac không bị điện áp Hình 10 : sơ đồ mạch động lực lựa chọn Với R=10k Ohm C = 220nF 2.3 Sơ đồ mạch mô proteus Hình 11 : Mạch mô Hình 12 : Sơ đồ mạch in LỜI KẾT Như vậy, sau nhận thực tập lớn môn học với đề tài : “Chế tạo mạch điều chỉnh quạt có thông số Uđm=220V; Pđm=240W dùng Triac” phần tử bán dẫn công suất chúng em hoàn thành Cùng với nỗ lực cố gắng thân, giúp đỡ bạn bè lớp, đặc biệt với giúp đỡ nhiệt tình, tận tâm thầy: Khổng Cao Phong chúng em thực cách tương đối tốt yêu cầu mà đề tài đặt Nhưng bên cạnh đó, thời gian thực đề tài, với trình độ kiến thức có hạn nên không tránh khỏi sai sót Do chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy, cô giáo bạn để đề tài chúng em ngày hoàn thiện Chúng em xin cảm ơn tất thầy, cô giáo thuộc môn ‘Điện tử công suất ’đã giúp đỡ chúng em ,tận tình bảo để chúng em hoàn thiện đề tài đồ án Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, tháng 11 năm 2015 Nhóm sinh viên thực đồ án : Trịnh Xuân Phương Phùng Đặng Tùng Anh Đặng Văn Thuận Phạm Đức Thắng Hoàng Văn Lĩnh Nguyễn Văn Kiên [...]... của triac (hoặc thyristor) Khi có mạch R - C mắc song song với triac tạo ra mạch vòng phóng điện trong quá trình chuyển mạch nên triac không bị quá điện áp Hình 10 : sơ đồ mạch động lực được lựa chọn Với R=10k Ohm và C = 220nF 2.3 Sơ đồ mạch mô phỏng trên proteus Hình 11 : Mạch mô phỏng Hình 12 : Sơ đồ mạch in LỜI KẾT Như vậy, sau khi nhận và thực hiện bài tập lớn môn học với đề tài : Chế tạo mạch điều. .. trên em lấy trên datasheet của triac Với các giá trị của van đều đáp ứng và sát các thông số yêu cầu của đông cơ nên chúng em quyết định sử dụng van này trong mạch 2.2 Bảo vệ quá áp cho van C R Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt Triac được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với triac Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn, phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong... 2.3 Sơ đồ mạch mô phỏng trên proteus Hình 11 : Mạch mô phỏng Hình 12 : Sơ đồ mạch in LỜI KẾT Như vậy, sau khi nhận và thực hiện bài tập lớn môn học với đề tài : Chế tạo mạch điều chỉnh quạt có thông số Uđm=220V; Pđm=240W dùng Triac bằng các phần tử bán dẫn công suất cho đến nay chúng em đã hoàn thành Cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, và đặc biệt với sự giúp đỡ... đề tài, do với trình độ kiến thức còn có hạn nên không tránh khỏi những sai sót Do đó chúng em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn để đề tài của chúng em ngày một được hoàn thiện hơn Chúng em cũng xin được cảm ơn tất cả các thầy, các cô giáo thuộc bộ môn ‘Điện tử công suất ’đã giúp đỡ chúng em ,tận tình chỉ bảo để chúng em có thể hoàn thiện được đề tài đồ án