Thiết kế biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ

Với đồ án này em đã nêu ra một khía cạnh nhỏ trong lĩnh vực điều khiển động cơ không đồng bộ. “Thiết kê biến tần 3 pha để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ” Nội dung các chương mục như sau : Chương I : Khái quát chung về hệ truyền động điện biến tần động cơ không đồng bộ. Chương II : Tính chọn mạch lực và thiết bị liên quan. Chương III : Thiết kế mạch điều khiển cho bộ biến đổi.

LỜI NÓI ĐẦU Ngày với việc phát mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp nói chung công nghiệp điện tử nói riêng thiết bị điện tử có công suất lớn chế tạo ngày nhiều.Và đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày phát triển mạnh mẽ.Qua người khai thác triệt để ưu điểm vốn có loại động chiều xoay chiều phục vụ nhu cầu ngày cao lĩnh vực tự động hóa Với đồ án em nêu khía cạnh nhỏ lĩnh vực điều khiển động không đồng “Thiết kê biến tần pha để điều chỉnh tốc độ động không đồng bộ” Nội dung chương mục sau : Chương I : Khái quát chung hệ truyền động điện biến tần động không đồng Chương II : Tính chọn mạch lực thiết bị liên quan Chương III : Thiết kế mạch điều khiển cho biến đổi CHƯƠNG I : KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN BIẾN TẦN ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ I.1 HỆ THỐNG ĐIỀU TỐC BIẾN TẦN- ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU Trong hệ thống điều tốc biến tần cho loại động xoay chiều đồng không đồng biến tần khâu quan trọng định đến chất lượng hệ thống truyền động Phụ thuộc vào phạm vi điều chỉnh, vào phạm vi công suất truyền động, vào hướng điều chỉnh mà có loại biến tần phương pháp khống chế biến tần khác Trong thực tế biến tần chia làm hai nhóm: biến tần biến tần trực tiếp biến tần gián tiếp có khâu trung gian chiều Trước đây, hệ truyền động dùng biến tần trực tiếp chất lượng điện áp đầu thấp nên thường dùng lĩnh vực công suất lớn, nơi tiêu hiệu suất đặt lên hàng đầu Ngày nay, với phát triển điện tử công suất kỹ thuật vi điều khiển, phương pháp điều khiển biến tần kiểu ma trận cho chất lượng điện áp cao, giảm ảnh hưởng xấu đến lưới điện nên phạm vi ứng dụng ngày mở rộng Được ứng dụng nhiều hệ điều tốc biến tần dùng biến tần gián tiếp, biến tần loại khống chế theo phương pháp khác nhau: điều chế độ rộng xung (PWM); điều khiển vector; điều khiển trực tiếp mô men Biến tần điều chế độ rộng xung (PWM) với việc điều khiển điện áp tần số theo qui luật U1/f1 = Const dễ thực nhất, đường đặc tính biến tần tịnh tiến lên xuống, độ cứng tốt, thoả mãn yêu cầu điều tốc thông thường, tốc độ giảm thấp sụt áp điện trở điện cảm tản cuộn dây ảnh hưởng đáng kể đến mô men cực đại động cơ, buộc phải tiến hành bù sụt điện áp cho mạch stator Điều khiển Es/f1 = const mục tiêu thực bù điện áp thông dụng với U1/f1 = const, trạng thái ổn định làm cho từ thông khe hở không khí không đổi (Фm = const), từ cải thiện chất lượng điều tốc trạng thái ổn định Nhưng đường đặc tính phi tuyến, khả tải mômen quay bị hạn chế Hệ thống truyền động điều khiển Er/f1 = const nhận đường đặc tính tuyến tính giống động chiều kích thích từ độc lập, nhờ thực điều tốc với chất lượng cao Dựa vào yêu cầu tổng từ thông toàn mạch rotor Фrm= const để tiến hành điều khiển nhận Er/f1=const Trong trạng thái ổn định trạng thái động trì Er/f1=const mục đích điều tốc biến tần điều khiển vec tơ I.2 SƠ LƯỢC VỀ CÁC HỆ THỐNG BIẾN TẦN Khái niệm Biến tần thiết bị tổ hợp linh kiện điện tử thực chức biến đổi tần số điện áp chiều hay xoay chiều định thành dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển nhờ khoá điện tử Phân loại Biến tần trực tiếp: Bộ biến đổi dùng khâu biến đổi biến đổi nguồn điện xoay chiều có điện áp tần số không đổi thành điện áp xoay chiều có điện áp tần số điều chỉnh Do trình biến đổi qua khâu trung gian nên gọi biến tần trực tiếp, gọi biến đổi sóng cố định (Cycloconverter) Như điện áp xoay chiều U1(f1) cần qua van chuyển tải với U2(f2) Tuy nhiên, loại biến tần có cấu trúc sơ đồ van phức tạp sử dụng cho truyền động điện có công suất lớn, tốc độ làm việc thấp Vì việc thay đổi tần số f2 khó khăn phụ thuộc f1 Ví dụ o o b a o c ~ U , T CK ck A N A f T CK CK B N CK B CK T N C C f • B H1.3: Sơ đồ biến tầnCtrực tiếp 2.Biến tần gián tiếp: Còn gọi biến tần độc lập Trong biến tần điện áp chỉnh lưu thành dòng chiều Sau qua lọc trở lại dòng xoay chiều với tần số f2 nhờ nghịch lưu độc lập (quá trình thay đổi f2 không phụ thuộc vào f1).Việc biến đổi hai lần làm giảm hiệu suất biến tần.Tuy nhiên việc ứng dụng hệ điều khiển số nhờ kĩ thuật vi xử lí nên ta phát huy tối đa ưu điểm biến tần loại thường sử dụng Ví dụ : L1 Lo T9 T7 T11 D7 D9 D11 T1 C1 T3 T5 C3 C5 D1 o o ~ o D5 U2 D10 U1 , f1 D3 Co D12 D8 D6 D4 C4 D2 C6 , f2 C2 T10 T12 T8 T4 T6 T8 L2 H1.4: Sơ đồ biến tần gián tiếp Chỉnh lưu Lọc Nghịch lưu H1.5: Sơ đồ khối Phân loại biến tần gián tiếp Do tính chất lọc nên biến tần gián tiếp lại chia làm hai loại sử dụng nghịch lưu dòng nghịch lưu áp a) Bộ biến tần gián tiếp nguồn dòng: Là loại biến tần mà nguồn tạo điện áp chiều nguồn dòng, dạng dòng điện tải phụ thuộc vào dạng dòng điện nguồn, dạng áp tải tuỳ thuộc vào thông số tải quy định b) Bộ biến tần gián tiếp nguồn áp: Là loại biến tần mà nguồn tạo điện áp chiều nguồn áp (nghĩa điện trở nguồn 0) Dạng điện áp tải tuỳ thuộc vào dạng điện áp nguồn, dạng dòng điện tải phụ thuộc vào thông số mạch tải quy định Ñ K B Bộ biến tần nguồn áp có ưu điểm tạo dạng dòng điện điện áp sin hơn, dải biến thiên tần số cao nên sử dụng rộng rãi Bộ biến tần nguồn áp có hai phận riêng biệt, phận động lực phận điều khiển Phần động lực gồm có phần sau: - Bộ chỉnh lưu: có nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều có tần số f1 thành dòng chiều - Bộ nghịch lưu: quan trọng biến tần, biến đổi dòng điện chiều cung cấp từ chỉnh lưu thành dòng điện xoay chiều có tần số f2 - Bộ lọc: phận thiếu mạch động lực cho phép thành phần chiều chỉnh lưu qua ngăn chặn thành phần xoay chiều Nó có tác dụng san điện áp sau chỉnh lưu Phần điều khiển: Là phận thiếu được, định làm việc mạch động lực, để đảm bảo yêu cầu tần số, điện áp biến tần mạch điều khiển định CHƯƠNG 2: TÍNH CHỌN MẠCH LỰC VÀ THIẾT BỊ LIÊN QUAN I.1 TÍNH TOÁN MẠCH CÔNG SUẤT Bộ nghịch lưu a) Sơ đồ nguyên lý: H2.5 Sơ đồ nguyên lý nghịch lưu áp ba pha gián tiếp -Hoạt động: Tụ C1 đảm bảo nguồn nguồn áp để tiếp nhận lượng phản kháng từ tải Phương pháp điều khiển van mosfet thông thường điều khiển cho góc mở van λ = 180o λ = 120o Ở ta xét góc dẫn với tải đấu sao, ta xác định điện áp tải khoản thời gian 600 (vì 600 có trạng thái chuyển mạch) với nguyên tắc van dẫn coi thông mạch Nhìn chung sơ đồ có dạng pha tải nối với hai pha đấu song song Do điện áp pha tải có hai giá trị E Khi pha đấu song song với pha lại E pha nối tiếp với nhánh song song lại.Với giả thiết tải đối xứng b) Dạng sóng mạch nghịch lưu: T1 T2 T3 T4 T5 T6 Ua Ub Uc io H2.7 Dạng sóng mạch nghịch lưu c)Tính chọn phần tử mạch: + Các thông số động không đồng roto lồng sóc: -Công suất định mức: Pdm = 7,5 Kw -Điện áp định mức: Ufdm = 220 V -Hệ số công suất: Cos ϕ = 0,78 -Hiệu suất: η = 0,8 Từ thông số dễ dàng tính đại lượng cần thiết: -Dòng điện định mức: Pdm 7,5.103 I dm = = = 18, (A) 3.UY η cos φ 3.220.0,8.0,78 -Điện trở pha tải: Rf = U fdm I dm cos φ = 220 0,78 = 9, 42 (Ω) 18, 2  U fdm   220  Lt = − 9, 722 = 0, 022 (H)  ÷ −R =  ÷ ωdm  I dm  2.50.3,14  18,  + Tính chọn Mosfet: Để lựa chọn van ta cần tính điện áp cực đại đặt lên van dòng điện trung bình chảy qua van Bộ biến tần điều chỉnh theo quy luật = Const, mà dải điều chỉnh tần số động f= - 120Hz Do ta có = Umax = Vậy U dm f max = 220 120= 528 (V) f dm 50 +) Tính toán thông số điện áp chế độ điều chỉnh cực đại -Ta có điện áp cực đại pha tải: Uma = Umax -Điện áp đầu vào cực đại nghịch lưu: 3 Udmax = Umza = 528 = 1120 (V) - Điện áp cực đại đặt lên Mosfet: Ung = Udmax =1120 (V) +) Tính toán thông số dòng điện chế độ điều chỉnh cực đại -Dòng điện hiệu dụng pha tải chế độ điều chỉnh cực đại Ihd = U max ( 2π f max Lt ) = + R2 380 ( 2.3,14.120.0, 022 ) + 9, 72 = 19, 77 -Hệ số: cos ϕ max = R ( 2π f max Lt ) + R2 = 9, 72 ( 2.3,14.120.0, 022 ) + 9.722 = 0,50 -Dòng trung bình qua Mosfet: IM = Im I hd (cos ϕ max + 1) = (cos ϕ max + 1) 2π 2π Thay số ta được: IM = 2.9, 72 (0, 022 + 1) = 10,85 (A) 2π - Chọn hệ số dự trữ dòng điện: ki = 1,8 Vậy cần chọn Mosfet chịu dòng điện trung bình: ITBM = 1,8.IM = 1,8 10,85 = 19,53 (A) Từ ta chọn: Mosfet SKM284F với thông số: IDmax=20 A UDSmax= 1500 V + Tính chọn điốt ngược: +) Điện áp: -Điện áp cực đại đặt lên điôt: Ungm = Udmax -Chọn hệ số an toàn điện áp kud = 1,8 Vậy điôt phải chịu điện áp: Ulv = 1,8 U d max = 1,8.1120 = 2016 (V) +) Dòng điện: -Dòng trung bình chảy qua điốt: ID = = Im I hd (cos ϕ max − 1) = (cos ϕ max − 1) 2π 2π 28,17 (0,71 − 1) = 1,84 2π (A) Thay số ta được: ID -Chọn hệ số dự trữ dòng điện: ki = 3,2 Vậy cần chọn điốt chịu dòng trung bình: ITBD = 3,2.1,84 = 5,888 (A) Từ ta chọn điốt: Điôt BYX38 với thông số Idm= A Ungm=2300 Bộ chỉnh lưu 10 H 2.9 Mạch bảo vệ áp chuyển mạch Theo kinh nghiệm chọn R = (5 ÷ 30 ) Ω ; C = (0,25 ÷ ) µF Bảo vệ van bán dẫn khỏi đánh thủng xung điện áp từ lưới a b 1CC 1CC R2 C2 R2 c 1CC R2 C2 C2 H2.10 Mạch bảo vệ điện áp từ lưới Để bảo vệ xung điện áp từ lưới điện, mắc song song với tải đầu vào mạch R - C, nhằm lọc xung Khi xuất xung điện áp đường dây, nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây Trị số R,C phụ thuộc nhiều vào tải Chọn R = (5 - 20)Ω, C = µF 21 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN I CẤU TRÚC SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỔNG QUÁT Mạch điều khiển nghịch lưu Sơ đồ khối Nhiệm vụ khâu: - Khâu phát xung chủ đạo: khâu tự dao động tạo xung điều khiển để đưa đến phận phân phối xung Khâu đảm nhận điều chỉnh xung, đảm nhận chức khuyếch đại xung - Khâu phân phối xung: làm nhiệm vụ phân phối xung điều khiển vào khâu khuyếch đại xung - Khâu khuyếch đại trung gian: có nhiệm vụ khuyếch đại xung nhận từ phận phân phối xung đưa đến đảm bảo kích thích mở van II TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Tính mạch điều khiển nghịch lưu a Khâu phát xung chữ nhật : Khâu phát xung chủ đạo dùng IC555 làm việc chế độ phi ổn để tạo dãy xung có tần số mong muốn Giới thiệu IC555: 22 H3.9: Cấu tạo IC555 Cấu tạo vi mạch 555 hình H3.9 gồm ba điện trở K Ω mắc nối tiếp từ VCC xuống mass tạo điện tham chiếu 2VCC/3 cho mạch so sánh 1(upper comp) VCC/3cho mạch so sánh (lower Comp) FlipFlop RS transistor T1 ,T2 phận chuyển mạch tạo xung Các chân IC 555 sau: 1.Nối đất Đầu vào Trigger 3.Xung đầu 4.Reset Điện điều khiển Chân ngưỡng Chân xả 8.+VCC b Sơ đồ mạch phát xung chủ đạo: 23 H3.10: Sơ đồ khâu phát xung chủ đạo o Nguyên lý làm việc: Ở trạng thái ban đầu cấp điện điện áp tụ UC = Do điện áp chân Do điện áp chân mức cao ( ≈ UC = 12 V) ban đầu chân mức thấp (=0 ) Tụ C bắt đầu nạp điện từ +VCC qua R1,R2 Điện áp tụ tăng dần Khi điện áp tụ ≥ 2VCC/3 điện áp ngõ chân chuyển trạng thái mức thấp, chân mức cao Lúc tụ phóng điện, điện áp tụ giảm dần Khi điện áp tụ < VCC/3 lúc chân đổi trạng thái thấp ,còn chân chuyển lên cao, tụ C lại nạp điện Quá trình dao động tiếp tục diễn tạo xung chữ nhật đầu + Dạng xung đầu điện áp tụ C : V U O U C c Tính toán tần số xung IC555 trigơ Vi mạch IC555 làm việc chế độ tự dao động, tần số dao động phụ thuộc vào phóng nạp tụ C Khi C nạp ta có phương trình : 24 Ri + u c = VCC với i=C du c dt du c +a u c =a* VCC với a= RC dt viết phương trình dạng toán tử Laplace aE E p U c (p) - u c (0) + a U c (p)= p , với u c (0)= U c (p)= aE E + p ( p + a ) 3( p + a ) ⇒ u c (t)= E (1- e Khi t= T1 u c = − at )+ E − at e E Do T1 =C R16 ln2 =0.7C R16 Khi C phóng điện ta có phương trình : uc = 2E − t CR17 e E Khi t= T2 (lấy T1 làm gốc thời gian phóng điện ) u c = , T2 =0.7C R17 Vậy chu kỳ xung : T= T1 + T2 =0.7C ( R16 + R17 ) Tần số xung vi mạch IC555: f555 = 1 = 0,7C ( R + R ) T 16 17 Vì xung đầu vào (xung CLOCK) lấy từ IC555 trigơ có xung, tần số xung trigơ tần số điện áp xoay chiều tải f = f 555 1 = = 6 * 0.7C ( R16 + R17 ) 4,2C ( R16 + R17 ) 25 Muốn thay đổi tần số tải phải thay đổi tần số xung phát xung chủ đạo IC555 tức điều chỉnh giá trị C, R1 , R2 Với tải động không đồng roto lồng sóc yêu cầu điều chỉnh tần số từ 0-70HZ Ta chọn giá trị tụ C 0.1 µf, giá trị R1 chọn tương ứng với tần số f = 70Hz R2 =0 : 70 = 4,2.0,1.10− R16 ⇒ R16 = 34014 Ω lấy R16 = 34 kΩ Giá trị điện trở R17 chọn tương ứng với f=0 Hz R16= 34 kΩ R17 phải đạt vô cùng, thực tế điều Vậy điều chỉnh R17 để tần số = ta điều chỉnh RC đến giá trị để tần số gần ngắt R17 khỏi mạch.Từ ta chọn R2 = 50kΩ Khâu phân phối xung Yêu cầu phân phối xung để điều khiển mosfet kích mở theo luật: +Khi M1 dẫn M4 khóa, tức M1 có xung điều khiển M4 hoàn toàn xung điều khiển + Khi M3 có xung M6 xung + Khi M5 có xung M2 xung Để tạo phân phối xung ta dùng Flip-Flop Theo phân tích ta dùng Flip-Flop D để phân phối xung Mỗi xung cách 600 Bảng chức FF-D: Với : Qn+1 = D Bảng đầu vao kích FF-D: 26 Tại thời điểm nghịch lưu có mosfet mở, nên cần phải phân phối xung đến mosfet phù hợp với yêu cầu Trạng thái FF-D cần có sau: Từ ta thành lập bảng trạng thái FF-D sau : Dựa vào bảng trạng thái ta tìm liên hệ đầu đầu vào FF-D theo phương pháp tối giản bảng nô 27 H3.12: Sơ đồ khâu phân phối xung T - T T T T T Khâu khuếch đại a Nguyên lý H3.12: Sơ đồ khâu khuếch đại Khối có tác dụng cách ly mạch điều khiển mạch động lực, 28 ngăn không cho điện áp phía mạch động lực "tràn" vào mạch điều khiển gây nguy hiểm Khối cách ly nhận tín hiệu từ ngõ mạch điều khiển, sau khuếch đại lên điện áp có biên độ đủ lớn để kích mở Mosfet, đồng thời tín hiệu điều khiển tạo điện áp ngược đặt vào cực G Mosfet để khóa Nguyên lý hoạt động: Bình thường chưa có tín hiệu vào ngõ vào cách ly, Q4 bị phân cực ngược nên hoạt động chế độ khóa, làm cho dòng chảy qua R12 xuống Diod D0 không nên coi Diod D0 không hoạt động nghĩa Q0 nằm trạng thái khóa Khi có tín hiệu mức độ cao tới khối điều khiển đưa qua R15 kích mở cho T, lúc dòng chảy qua R12 xuống T qua D0 xuống mass, nghĩa D0 hoạt động làm cho Q0 hoạt động, lúc có dòng chảy tới R13 chảy qua Q0, qua R14 tạo điện áp rơi R14 điện áp đưa vào cực G Mosfet để mở b.Tính chọn phần tử mạch khuếch đại xung -Để cho Mosfet mở chắn ta chọn điện áp điều khiển UGS = 10 V -Ta chọn Transistor quang PT loại PC 817 có thông số sau: UCEMax = 35V; Hệ số truyền đạt 60%; Điện áp cách ly 5Kv -Ta coi điện áp rơi Transistor Q0 dẫn bão hòa 0,2V điện áp rơi Diod D0 1,8V -Nguồn nuôi có điện áp Vcc=12 V -Chọn transistor Q4 theo điều kiện IC1 = Iop = 10mA, VCE>VCC loại NPN -Công suất tiêu tán Q4 cực đại : Pmax = VCET.IC1 = 12.10 = 120 (mW) Vậy ta chọn loại 2SC828 có thông số sau: VCB0 =30(V) VEB0 = 5(V) VCE0 = 30(V) IC =50 (mA) β 130 = α 520 -Điện trở R12 tính sau: 29 R12 = Vcc − 1,8 − 0,7 12 − 1,8 − 0,7 = = 950 (Ω) 10.10 −3 10.10 −3 Chọn R12 = (kΩ) -Dòng điện cực Q4 là: I 10 C1 IB1 = β = 130 = 0,077 mA Khi đó: R15 = 4,5 − 0,2 − 1,4 = 38( KΩ) 0,077.10− Ta có: I CT0 = Vcc − U G − VCE U = 0,6.I E = 0,6 G R1 R2 Suy ra: R13 VCC − U G − VCE 12 − 10 − 0,2 = = = R14 0,6U G 0,6.10 10 14 Chọn dòng qua R : R14 I ET0 = I = 10 mA Khi đó: R14 = U G 10 = 1KΩ I R14 10 −1 30 13 14 Vậy R = 0,3.R = 300 (Ω) II.3 Tạo nguồn nuôi H3.13: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu pha dùng điôt, điện áp thứ cấp 12 máy biến áp nguồn nuôi: U2 = 2,34 = 5,1(v) ta chọn U2 =9(v) Để ổn định điện áp nguồn nuôi ta dùng vi mạch ổn áp 7812 7912 thông số chung vi mạch này: Điện áp đầu vào: UV = 7÷35 (V) Điện áp đầu ra: Ura= ± 12(V) với IC 7812 IC 7912 Dòng điện đầu ra: Ira = 0÷1 (A) Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao Chọn C4= C5 =C6 =C7 = 470 (µF) ; U= 35 V a Tính toán máy biến áp nguồn nuôi đồng pha Ta thiết kế máy biến áp dùng cho việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi, chọn kiểu máy biến áp pha trụ, trụ có cuộn dây, cuộn sơ cấp hai cuộn thứ cấp Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha: U2= U2dph= UN = (V) Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2dph= 1( m A) Công suất nguồn nuôi cấp cho biến áp xung: 31 Pdph = U2dph I2dph = 6.9.1.10-3 = 0,054 (w) Công suất tiêu thụ IC TL 084 sử dụng làm khuếch thuật toán ta chọn hai IC TL 084 để tạo cổng AND P81c = PIC = 8.0,68= 5,12 (w) Công suất BAX cấp cho cực điều khiển Tiristo Px = Udk Idk = 6.1,4.0,15= 1,26 (W) Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pdph +P81c +Px PN = 0,056 +5,12+ 1,26 = 6,436 ( W) Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy: S= 1,05 (Pdph + PN ) = 1,05 ( 0,054+ 6,436) = 6,815( VA) Dòng điện thứ cấp máy biến áp: S 6,815 I2 = 6.U = 6.9 = 0,126 (A) Dòng điện sơ cấp máy biến áp: S 6,815 I1 = 3.U = 3.220 = 0,01 (A) Tiết diện trụ máy biến áp tính theo công thức kinh nghiệm: Qt= kQ S =1,28( cm2) m f Trong đó: kQ= 6- hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m= 3- số trụ biến áp f = 50- tần số điện áp lưới Chuẩn hoá tiết diện trụ Qt= 1,63 (cm2) Kích thước mạch từ thép dày σ = 0,5 (mm) Số lượng thép: 68 a H h a a c a C 32 H3.13: Kích thước mạch từ biến áp a=12mm b=16mm h=30mm hệ số ép chặt kc= 0,85 Chọn mật độ từ cảm B =1T trụ ta có số vòng dây sơ cấp: U1 W1 = 4,44 f B.Q =6080 (ṿong) t Chọn mật độ dòng điện J1= J2= 2,75 (A/mm2) Tiết diện dây quấn sơ cấp: I1 0,01 S1= J = 2,75 = 0,0036 (mm2) Đường kính dây quấn sơ cấp: 4.S1 = 0,068 (mm) π d1= Chọn d1= 0,1 mm để đảm bảo độ bền Đường kính có kể cách điện dlcd = 0,12 (mm) Số vòng dây quấn thứ cấp: W U 6080.9 W2 = U = 220 = 249 ( vòng) Tiết diện dây quấn thứ cấp: I 0,126 S2 = J = 2,75 = 0,046 (mm2) Đường kính dây quấn thứ cấp: d2= 4.S = 0,242 (mm) π Chuẩn hoá đường kính: d2 = 0,26 (mm) Đường kính có kể đến cách điện: d2cd = 0,31 (mm) 33 Chọn hệ số lấp đầy: kld= 0,7 π 2 (d lcd W1 + d cd W2 ) Với : kld= = 4,167 (mm) k ld h Chọn c= 12mm Chiều dài mạch từ: C= 2.c+3.a =2.12+3.12=60 (mm) Chiều cao mạch từ: H= h+2.a = 30+ 2.12=54(mm) Tính chọn điôt cho chỉnh lưu nguồn nuôi: Dòng điện hiệu dụng qua điôt: IDHD = I 2 = 0,089 (A) Điện áp ngược lớn mà điôt phải chịu: UNmax= U2 = 22 (v) Chọn điôt có dòng định mức: Idm≥ Ki IDHD =10.0,089=0,89 (A) Chọn điôt có điện áp ngược lớn nhất: Un= ku UNmax=2.22=44 (V) Chọn điôt loại KII208A có thông số: Dòng điện định mức: Idm = 1,5 (A) Điện áp ngược cực đại điôt: UN=100 (v) 34 KẾT LUẬN Sau thời gian thực đề tài, hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Đăng Toàn, em thực xong đề tài Nhưng kiến thức chưa vững chắn nên có số lỗi làm, mong thầy bạn góp ý thêm để em hoàn thiện đề tài cách tốt Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO “ Điện tử công suất”- Nguyễn Bính Nhà xuất khoa học kĩ thuật – 1995 Một số tài liệu viết mạng internet 35 [...]... Ta thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và tạo nguồn nuôi, chọn kiểu máy biến áp 3 pha 3 trụ, trên mỗi trụ có 3 cuộn dây, một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp Điện áp lấy ra ở thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha: U2= U2dph= UN = 9 (V) Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2dph= 1( m A) Công suất nguồn nuôi cấp cho biến áp xung: 31 Pdph = 6 U2dph I2dph = 6.9.1.10 -3 = 0,054... là tần số của điện áp xoay chiều trên tải f = f 555 1 1 = = 6 6 * 0.7C ( R16 + 2 R17 ) 4,2C ( R16 + 2 R17 ) 25 Muốn thay đổi tần số của tải thì phải thay đổi tần số xung của bộ phát xung chủ đạo IC555 tức là điều chỉnh giá trị C, R1 , R2 Với tải là động cơ không đồng bộ roto lồng sóc yêu cầu điều chỉnh tần số từ 0-70HZ Ta chọn giá trị của tụ C là 0.1 µf, giá trị của R1 được chọn sẽ tương ứng với tần. .. 27 H3.12: Sơ đồ khâu phân phối xung T - T T T T 4 3 6 5 T 2 3 Khâu khuếch đại a Nguyên lý H3.12: Sơ đồ khâu khuếch đại Khối này có tác dụng cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực, 28 ngăn không cho điện áp phía mạch động lực "tràn" vào mạch điều khiển gây nguy hiểm Khối cách ly nhận tín hiệu từ ngõ ra của mạch điều khiển, sau đó khuếch đại lên điện áp có biên độ đủ lớn để kích mở Mosfet, đồng. .. thời khi không có tín hiệu điều khiển thì tạo ra điện áp ngược đặt vào cực G của Mosfet để khóa Nguyên lý hoạt động: Bình thường khi chưa có tín hiệu vào ngõ vào của bộ cách ly, Q4 bị phân cực ngược nên hoạt động ở chế độ khóa, làm cho dòng chảy qua R12 xuống Diod D0 bằng không nên coi như Diod D0 không hoạt động nghĩa là Q0 cũng đang nằm ở trạng thái khóa Khi có tín hiệu mức độ cao tới khối điều khiển... 0,2 − 1,4 = 38 ( KΩ) 0,077.10− 3 Ta có: I CT0 = Vcc − U G − VCE U = 0,6.I E = 0,6 G R1 R2 Suy ra: R 13 VCC − U G − VCE 12 − 10 − 0,2 3 = = = R14 0,6U G 0,6.10 10 14 Chọn dòng qua R : R14 I ET0 = I = 10 mA Khi đó: R14 = U G 10 = 1KΩ I R14 10 −1 30 13 14 Vậy R = 0 ,3. R = 30 0 (Ω) II .3 Tạo nguồn nuôi H3. 13: Sơ đồ mạch tạo nguồn nuôi Ta dùng mạch chỉnh lưu cầu 3 pha dùng điôt, điện áp thứ cấp 12 máy biến áp nguồn... 4,2.0,1.10− 6 R16 ⇒ R16 = 34 014 Ω lấy R16 = 34 kΩ Giá trị điện trở R17 được chọn tương ứng với f=0 Hz và R16= 34 kΩ khi đó R17 phải đạt vô cùng, trên thực tế điều đó là không thể Vậy điều chỉnh R17 để tần số = 0 ta chỉ có thể điều chỉnh RC đến một giá trị nào đó để tần số gần bằng 0 rồi ngắt R17 khỏi mạch.Từ đó ta chọn R2 = 50kΩ 2 Khâu phân phối xung Yêu cầu phân phối xung để điều khiển các mosfet kích... lọc càng tốt Chọn mạch lọc C Tính chọn tụ C0: Ta có: U d max Lt C0 = 3. R 2 ∆U ( 2 ln 2 − 1) t C Thường nhận: ∆UC = 0,1Udmax 6 53, 37.0,0174 Thay số ta được: C0 = 3. 7,812.0,1.6 53, 37 ( 2 ln 2 − 1) = 3, 67.10 −4 (F) =36 7( µF ) Tụ phải chịu được điện áp: UC = Udmax =6 53, 37 (V) e Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn Khi dòng điện chảy qua các van, sẽ có tổn hao... : Tần số nguồn xoay chiều Vậy ta tính được: Q = 6 98260 = 1 53, 56 cm2 3. 50 Đường kính trụ 14 d= 4.1 53, 56 4.Q = = 13, 89 (cm) π π Chọn: d = 14 (cm) Chọn từ cảm B=1 Tesla Tính toán dây quấn Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp U 38 0 1 n1 = 4, 44 f Q.B = 4, 44.50.1 53, 56.10−4.1 = 111, 46 lấy n1 = 112 vòng Số vòng dây mỗi pha thứ cấp U 508,82 2 n2 = U n1 = 38 0 112 = 149,96 1 lấy n2 = 150 vòng Chọn mật độ. .. máy biến áp: S 6,815 I1 = 3. U = 3. 220 = 0,01 (A) 1 Tiết diện trụ của máy biến áp được tính theo công thức kinh nghiệm: Qt= kQ S =1,28( cm2) m f Trong đó: kQ= 6- hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m= 3- số trụ của biến áp f = 50- tần số điện áp lưới Chuẩn hoá tiết diện trụ Qt= 1, 63 (cm2) Kích thước mạch từ lá thép dày σ = 0,5 (mm) Số lượng lá thép: 68 lá a H h a a c a C 32 H3. 13: Kích thước mạch từ biến. .. xung điều khiển thì M4 hoàn toàn không có xung điều khiển + Khi M3 có xung thì M6 không có xung + Khi M5 có xung thì M2 không có xung Để tạo được phân phối xung như vậy ta dùng các Flip-Flop Theo như phân tích trên ta dùng 3 Flip-Flop D để phân phối xung Mỗi xung ra cách nhau 600 Bảng chức năng của FF-D: Với : Qn+1 = D Bảng đầu vao kích của FF-D: 26 Tại mọi thời điểm bộ nghịch lưu luôn có 3 mosfet