ĐỒ án điện tử CÔNG SUẤT

LờI Mở ĐầU Trong lịch sử máy điện, máy điện không đồng đời muộn so với loại máy điện khác,nhng đến loại máy đợc sử dụng rộng rãi nghành kinh tế quốc dân với công suất từ vài chục đến hàng nghìn kilôoat: Trong công nghiệp thờng dùng máy điện máy điện không đồng làm nguồn động lực cho máy cán thép loại vừa nhỏ, động lực cho máy công cụ nhà máy công nghiệp nhẹ Trong hầm mỏ dùng làm máy tời hay quạt gió Trong nông nghiệp dùng làm máy bơm hay máy gia công sản phẩm Trong đời sống hàng ngày, máy điện không đồng chiếm vị trí quan trọng: quạt gió, máy quay đĩa ,động tủ lạnh Bởi có u điểm bật hẳn so với máy điện chiều nh máy điện đồng bộ, là: Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, làm việc chắn, vaọn haứnh tin caọy, chi phớ vaọn haứnh baỷo trỡ sửừa chửừa thấp ,hiệu suất cao,giá thành hạ Máy điện không đồng sử dụng trực tiếp lới điện xoay chiều không cần phải tốn thêm chi phí cho thiết bị biến đổi Tuy nhiên,máy điện không đồng chủ yếu đợc sử dụng chế độ động ,và động điện có , nhợc điểm dòng khởi động động không đồng thờng lớn ( từ đến lần dòng định mức).Dòng điện mở máy lớn làm cho thân máy bị nóng mà làm cho điện áp lới giảm sút nhiều, lới điện công suất nhỏ Do vấn đề đặt ta cần phải giảm đợc dòng điện mở máy động không đồng bộ, đặc biệt với động không đồng rôto lồng sóc.Bởi việc tác động vào động rôto lồng sóc khó khăn so với động không đồng roto dây quấn Tuy nhiên, với việc áp dụng ứng dụng điện tử công công việc trở nên dễ dàng Chơng I: phơng pháp mở máy I-mở máy động đIện không đồng bộ: Khi bắt đầu mở máy rôto đứng yên, hệ số trợt s=1 nên trị số dòng điện mở máy tính theo mạch điện thay bằng: U1 k ( r1 + C1r2 ') + ( x1 + C1 x2 ') Từ công thức ta thấy, dòng điện khởi động cở không đồng phụ thuộc vào thân cấu tạo động phụ thuộc nhiều vào điện áp lới Trên thực tế, mạch từ tản bão hoà nhanh, điện kháng giảm xuống nên dòng điện mở máy lớn so với trị số tính theo công thức trên.ở điện áp định mức, thờng dòng mở máy đến lần dòng định mức Điều làm cho động nhanh bị hỏng mà làm cho điện áp lới khởi động giảm nhiều.Do thiết ta phải làm giảm dòng điện mở máy I = II-các phơng pháp mở máy: Các yêu cầu mở máy bản: - Phải có mômen mở máy đủ lớn để thích ứng với đặc tính tải - Dòng điện mở máy nhỏ tốt - Phơng pháp mở máy thiết bị cần dùng đơn giản, rẻ tiền, chắn - Tổn hao công suất trình mở máy nhỏ tốt 1-Mở máy trực tiếp động điện rôto lồng sóc: Đây phơng pháp đơn giản nhất, ta đóng trực tiếp động điện vào lới điện.Khi điện áp U1 đặt vào stato điện áp lới( nh hình vẽ).Do dòng điện mở máy lớn,nếu quán tính tải lớn, thời gian mở máy dàI làm làm cho máy nóng ảnh hởng đến điện áp lới 2- Hạ điện áp mở máy: Từ công thức dòng điện mở máy ta thấy, giảm điện áp đặt vào stato mở máy giảm đợc dòng điện mở máy.Nhng hạ điện áp mở máy làm cho mômen khởi động giảm xuống: Mk = m1 pU 1r2 ' 2f1[( r1 +C1r2 ' ) +( x1 +C1 x '2 ) ] Do ta dùng phơng pháp cho thiết bị mở máy cỡ nhỏ 2-1-Các phơng pháp : -Nối điện kháng trực tiếp vào mạch điện stato: mở máy mạch điện stato đặt nối tiếp điện kháng, sau mở máy xong điện kháng bị nối ngắn mạch -Dùng biến áp tự ngẫu: ta sử dụng máy biến áp tự ngẫu, bên cao áp nối với lới điện , bên hạ áp nối với động điện.Sau mở máy xong biến áp tự ngẫu đợc loại khỏi mạch -Mở máy phơng pháp đổi nối Y-: phơng pháp thích ứng với máy làm việc bình thờng đấu tam giác, mở máy ta đổi thành -Đùng điều áp xoay chiếu pha sơ đồ gồm tyristor đấu song song ngợc Phân tích u nhợc điểm phơng pháp mở máy + Cả phơng pháp có tác dụng hạ dòng mở máy nhng trình hoat động động dòng tăng đột ngột lý naò phơng pháp không đáp ứng đơc (không hạn trế đơc dòng ) ta dùng điều áp xoay chiều pha u điểm điều áp xoay chiều pha điều chỉnh góc thích hợp xung điều khiển đặt vào thyristor hạ đợc điện áp đặt vào stato hạn chế đợc dòng qua động cơ.Và thamữ gia vào mạch trình hoạt động động Tuy nhiên nhợc điểm phơng pháp dòng điện điện áp vào không sin Nhng thời gian mở máy nhỏ (từ 1ữ3 giây) nên ta sử dụng đợc 2-2-Phơng pháp dùng điều áp xoay chiều pha: Ta sử dụng thyristor đấu song song ngợc theo sơ đồ nh hình vẽ.Khi ta cấp điện áp xoay chiều vào ba đầu A,B,C ,do phụ thuộc vào góc mở van thyristor nên ta có ba dạng điện áp đặt vào động ứng với ba vùng góc mở van Các điện áp nhỏ so với điện áp vào 1-2-1-Phân tích hoạt động điều áp xoay chiều ba pha: -Vì động không đồng coi nh phụ tải gồm có điện trở cuộn cảm nối tiếp nhau, đó: +Điện trở roto biến thiên theo tốc độ quay +Điện cảm phụ thuộc vào vị trí tơng đối dây quấn roto stato +Góc pha dòng điện điện áp biến thiên theo tốc độ quay = (s) -Do tính chất tự nhiên mạch điện có điện cảm, nên khoảng < mà đặt xung điều khiển vào van bán dẫn van dẫn dòng thời điểm = trở Do điện áp động không phụ thuộc vào góc mở .Nếu nh ta không điều chỉnh đợc điện áp, ta đặt xung đIều khiển với góc mở > -Khi > tuỳ thuộc vào giá trị tức thời điện áp dây mà có lúc có ba van ba pha khác dẫn dòng, hay hai van hai pha khác dẫn dòng: + Nếu có ba van ba pha khác dẫn dòng: Khi dòng điện tải: i= U dm sin( + ) 3Z Udm: biên độ điện áp dây : góc lệch pha điện áp dòng điện giai đoạn xét +Nếu có hai pha có van dẫn: Khi ta có dòng điện tải: i= U dm sin( + ) 2Z Tuỳ thuộc vào góc điều khiển mà giai đoạn có ba van dẫn hai van dẫn thay đổi theo Khoảng dẫn van ứng với = ữ 60 o : Trong phạm vi có giai đoạn ba van hai van dẫn xen kẽ nh đồ thị dới : 1) Khoảng van dẫn ứng với = 60 ữ 90 o : Trong phạm vi có giai đoạn hai van dẫn Ta có đồ thị điện áp dới : Chơng Mạch lực 3.Tính toán chọn van Dựa đồ thị dạng điện áp điều áp xoay chiều ba pha,ta tính toán đợc dòng qua van max,điện áp ngợc qua van max Ta tính toán chọn van theo thông số sau: +Tính đợc Ungmax qua van +Tính đợc Itb qua van Từ chọn điều kiện làm mát thích hợp cho van Nếu trờng hợp có van ba pha dẫn dòng điện áp ngợc max đặt lên van là:Ungmax= Up Nếu có hai ba pha có hai van dẫn pha bị ngắt khỏi nguồn lúc điện áp ngợc đặt lên van là: Ungmax = Ud= Up Với diện áp dây :Ud=380V Ungmax= Ud= 380=537.4(V) Dòng điện qua van: Do dòng qua van không sin nên ta phải phân tích chuỗi Fourier sau lấy thành phần bậc nhất,do động không đồng ba pha rôtor lồng sóc coi tải cảm trở đấu theo hình nên ta phải có đợc Ud,Id,góc lệch pha dòng điện điện áp: Ta có thông só động nh sau :Pdc=200KW U=380V/50Hz cos =0.83 n=1450v/phút Hiệu suất =0.85 Chơng Thiết kế mạch điều khiển toàn hệthống I.Giới thiệu chung mạch điều khiển toàn hệ thống * Mạch điều khiển có chức sau : - Điều khiển đợc vị tri xung fạm vi nửa chu kỳ dơng điện áp đặt lên anod catod tiristo - Tạo đợc xung đủ điều kiện mở đợc tiristo ( xung điều khiển thờng có biiên độ từ 2V dến 10V ,độ rộng xung thờng từ 20às đến 100às) Độ rộng xung đợc xác định theo biểu thức sau : tx = I dt dòng trì tiristo * Cấu trúc mạch điều khiển nh sau : Uc X ĐF Urc SS I dt di / dt Trong : - ĐF : khâu tạo điện áp đồng fa - Urc : điện áp ca - Uc : điện áp điều khiển - khâu : khâu so sánh điện áp Uc Urc , Uc Urc = trigơ lật trạng thái - khâu : khâu tạo xung chùm - khâu : khâu khuyếch đại xung - khâu : khâu biến áp xung Bằng cách điều chỉnh Uc ta điều chỉnh đợc vị trí xung điều khiển tức điều chỉnh đợc góc 1.Khâu tạo điện áp đồng Khâu tạo điện áp đồng cho điều áp xoay chiều ba pha để điều chỉnh sáu thyristor thờng cần hệ điện áp sáu pha làm điện áp đồng Góc đợc tính từ gốc O Hệ điện áp pha bao gồm sáu điện áp đồng hình sin lệch góc Yêu cầu đợc thoả mãn dễ dàng dùng máy biến áp ba pha sơ cấp có ba cuộn dây đấu lấy điện áp từ lới Máy biến áp đợcu bố trí hai cach sau: ĐIúm trung tính kí hiệu O nối với đIúm O mạch đIều khiển us1,us3,us5 dùng làm đIửn áp đồng pha a,b,c tơng ứng: ); us5=Usm.sin( - ); 3 us2= Usm.sin( - ); us4=Usm.sin( - );Usm.sin( - ); 3 us1=Usm.sin ;us3= Usm.sin( - 2.Sơ đồ tạo độ rộng xung Mục đích :là để tạo xung có độ rộng yêu cầu để điều khiển thyristor Sơ đồ mạch tạo độ rộng xung đợc trình bày nh hình vẽ sau: Nguyên lý hoạt động nh sau: Khi x=0 Z1=1,Z2=0,Z3=0,Z4=1 từ y=0 Khi x=1 Z1=0,Z2=1 tụ C đợc nạp qua điện trở R,lúc đầu UR1,do Z4=0 y=1 Sau thời gian t=R.C UR=0(Logic khoảng 0.4 ữ 0.6V thf Z4=1 y=0 độ rộng xung tx phụ thuộc vào số thời gian R.C.Ngời ta thờng chọn R=1k Máy phát xung cao tần a) Tác dụng Tạo chùm xung có tần số cao(ở ta chọn tần số 10 Khz).Chùm xung đợc đa vào cổng AND để tạo xung điều khiển mở Tiristor b)Sơ đồ nguyên lý: 4.5k D2 R2 c) 4.5k R1 D1 +E OP4 + Ura R3 10nF R4 U7 !Iz -E C R5 800 DZ 1k 1k Nguyên lý hoạt động: -Mạch có hai đờng phản hồi dơng âm hoạt động chế độ tự dao động điện áp tụ C đợc so sánh với điện áp Up -Nếu OPAM lý tởng điện áp Ura= E (ở chế độ bão hoà).Điện áp tụ C phóng qua đờng C-R2-Đ2-đất nạp qua đờng Đ1-R1-C-đất -Khi điện áp tụ C với điện áp Up mạch lật trạng thái ,Ura trạng thái bão hoà dơng chuyển sang trạng thái bão hoà âm ngợc lại -Nếu R1,R2 khác thời gian phóng nạp khác nhau: Tn = R C Tp = R C d) Tính toán cụ thể: Chọn OPAM IC IL084 có nguồn cung cấp E= 15 V,URabh ta chọn 15 V để tiện cho tính toán,các Điốt Đ1,Đ2 điốt công suất nhỏ dễ dàng chọn Điện áp điểm P đợc tính theo công thức: UP R4 = U R3 + R4 UP = + Khi Ura=E UP+= R4 U R3 + R4 R4 E = V1 R3 + R4 + Khi Ura=-E ->UP-= R4 ( E ) = V1 R3 + R4 Tụ C nạp từ giá trị ban đầu (-V 1) đến giá trị cuối(+V 1) phóng điện từ (+V1) đến (-V1).Điện áp t= trình nạp E t= trình phóng -E Biểu thức nạp tụ C là: Vc(t)=E+(-V1-E)e -t/Tn Biểu thức phóng tụ C là: Vc(t)=-E+(V1+E) e-t/Tp t: thời gian phóng nạp Tn:hằng số thời gian nạp TP :hằng số thời gian phóng Do chu kì phong nạp :T=tn+tP Khi kết thúc trình nạp Vc(tn)=V1= E+(-V1-E)e-tn/Tn hay e-tn/Tn= E V1 E + V1 R4 R4 + R3 R3 = e-tn/Tn= R4 R4 + R3 E+E R4 + R3 t R3 n = ln R4 + R3 Tn EE tn= Tn ln(1+ R4 ) R3 Tơng tự nh ta có thời gian phóng: tP= T p ln(1+ R4 ) R3 Vậy chu kì phóng nạp là: T=tn+tp=( Tn +TP) ln(1+ R4 ) R3 Nếu chọn R=R1=R2 Tn = T p =RC Khi ta có T=2RC ln(1+ R4 ) R3 Giả sử chọn R3=R4=1k ta có T=2RCln 3=2,2RC f= 1 = = 10( Khz ) T 2,2 RC RC=0,45.10-4 Chọn C=10(nF)(là loại tụ hoá) điện trở R tính nh sau: R= 0,45.109 = 4,5K 10.10 Ta có dạng đồ thị trình tụ C dạng xung nh hình vẽ: phóng URa +E +V1 uc -V1 - E nạp Nh xung Ura xung có dạng hình chữ nhật có phần âm phần dơng với biên độ 15V Để loại phần xung âm cắt bớt biên độ ta mắc thêm điện trở sụt áp R5và điốt ổn áp ĐZ đầu ra.Điốt Zener ĐZ loại 1N229B công suất P=0,5(W) UZ=4,3(v) ,Imax=117mmA Imin=11,7 mmA Từ ta có cách chọn điện trở R5 nh sau: URa=I.R5+UZ I.R5=URa-UZ=15-4,3=10,7(V) R5 = 10,7 I Vì 0,0117[...]... cho các khuyếch đại thuật toán hoạt động và cho các điện áp đặt đặt ở đầu vào các IC thực hiện nhiệm vụ so sánh điện áp E Chọn IC ổn áp loại : 7815 UA7815 có điện áp ngỡng = 35V Dòng điện ra Io = 1,5A D21 C5 điện áp ra : E = 15V D22 C1 C3 UA7915 có điện áp ngỡng = -40V dòng điện ra Io = 1,5A Điện áp ra : - E = -15V C2 C4 Chọn tụ lọc fẳng C1 = 1000àF ; C2 = C6 D23 500àF ; C 3 = C4 = 100àF D24 chọn... dòng điện trung bình ở sơ cấp : I tb1 = I1 tx = T Giá trị dòng điện trung bình ở thứ cấp : I tb 2 = I 2 tx T Chọn mật độ dòng điện J = 2,5A/mm2 I1 = J I2 Đờng kính dây sơ cấp : d2 = 2 = J Chọn dây đồng có tiết đờng kính:d1 = d2 = d = Đờng kính dây sơ cấp : d1 = 2 5 Khối tạo nguồn một chiều : Khối tạo nguồn một chiều cung cấp điện áp một chiều cho các khuyếch đại thuật toán hoạt động và cho các điện. .. = 100 6.Khâu tạo điện áp răng ca Do yêu cầu của bộ điều áp xoay chiều ba pha trong mạch để khởi động động cơ không đồng bộ ba pha thì mạch phải có chất lợng càng cao càng tốt,vì tính đồng bộ của các điện áp điều khiển rất cao Cho nên ta phải sử dụng mạch tạo xung nh dới đây: a/ Nguyên lý hoạt động Điện áp của bộ phát xung chủ đạo đợc đa vào cửa đảo của khâu tạo điện áp răng ca Do điện áp ra của khuếch... thông số : I = 1A ; Ung = 200V ; U = 0,5V Khâu so sánh: Điện áp vào: Uvào đợc đa vào cổng âm khối A4 Khi | Uvào Up | = 0 thì trigơ lật trạng thái và có đầu ra U ra là chuỗi xung chữ nhật +Nếu (Uvào Up ) >0 thì Ura = -0,8 Uvào +Nếu (Uvào Up ) 0 D3 khoá Ura = 0 tụ C sẽ phóng điện về âm nguồn của OP2 E R4 + R X 2 Với dòng điện phóng Ip = Điện áp trên tụ giảm dần theo hàm : Ur = UZp = 15 15t dt + U DZ = +U DZ ( R4 + R X 2 ).C1 ( R4 + R X 2 ).C1 Gọi tp là thời gian phóng của tụ điện ta có : Ur = 15t p ( R4 + R X 2 )C1 + U DZ (2) với UDZ =6V và tp=9,5ms nh đã chọn, từ (2) ta... thông số nh sau : Uce = 30V ; Ic =300mA = 30ữ100 Điện trở: Ube3 Ube3 0.4 = Ic3 = 0.125 =320 Chọn điện trở R25 = 300 R25 = Ic 2 3 100 Chọn điện trở D5 , D6 , D7 , D8 loại D-1001 có các thông số : I = 1A ; Ung =200V Tính toán máy biến áp xung : Điện áp sơ cấp U1 = Điện áp thứ cấp U2 = Dòng sơ cấp I1 = ; Dòng thứ cấp I2 = Chọn vật liệu lõi BAX là ferit làm việc trên một fần đặc tính từ hoá Bs = 0,45 T ... tạo điện áp đồng Khâu tạo điện áp đồng cho điều áp xoay chiều ba pha để điều chỉnh sáu thyristor thờng cần hệ điện áp sáu pha làm điện áp đồng Góc đợc tính từ gốc O Hệ điện áp pha bao gồm sáu điện. .. mở máy cỡ nhỏ 2-1-Các phơng pháp : -Nối điện kháng trực tiếp vào mạch điện stato: mở máy mạch điện stato đặt nối tiếp điện kháng, sau mở máy xong điện kháng bị nối ngắn mạch -Dùng biến áp tự... tiếp động điện vào lới điện. Khi điện áp U1 đặt vào stato điện áp lới( nh hình vẽ).Do dòng điện mở máy lớn,nếu quán tính tải lớn, thời gian mở máy dàI làm làm cho máy nóng ảnh hởng đến điện áp lới