Thiết Kế Và Chế Tạo Bộ Điều Khiển AC-DC Điều Chỉnh Tốc Độ Động Cơ DC

Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, điện tử công suất đóng vai trò quan trọng trình công nghiệp hoá đất nước Sự ứng dụng điện tử công suất hệ thống truyền động điện lớn nhỏ gọn phần tử bán dẫn việc dễ dàng tự động hoá cho trình sản xuất Các hệ thống truyền động điều khiển điện tử công suất đem lại hiệu suất cao Kích thước, diện tích lắp đặt giảm nhiều so với hệ truyền động thông thường như: khuếch đại từ, máy phát - động Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, nội dung môn học Điện tử công suất truyền động điện chúng em giao thực đề tài: “Thiết kế chế tạo điều khiển AC-DC điều chỉnh tốc độ động DC” Với hướng dẫn Thầy: Đỗ Công Thắng, chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đề tài Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên tránh khỏi sai sót, kính mong thầy cô đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1Giới thiệu chung động điện chiều 1.2Cấu tạo động điện chiều 1.3Nguyên lý làm việc động điện chiều: .5 1.4Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập .6 1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ chiều kích từ độc lập 1.6Đảo chiều quay động điện chiều 15 CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH LỰC .17 CHƯƠNG 3: LỰA CHỌN PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN .23 CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN CHỌN THIẾT BỊ , THIẾT KẾ MẠCH 30 4.1Mục đích ý nghĩa 30 4.2Tính chọn mạch động lực: 31 4.3Tính toán mạch điều khiển: .35 4.4Chọn tính toán mạch nguồn .38 4.5Thiết kế mạch 40 GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu chung động điện chiều Như ta biết máy phát điện chiều dùng làm máy phát điện động điện Động điện chiều thiết bị quay biến đổi điện thành Nguyên lý làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ Động điện chiều sử dụng rộng rãi công nghiệp giao thông vận tải Động điện chiều gồm loại sau đây: - Động điện chiều kích từ song song - Động điện chiều kích từ nối tiếp - Động điện chiều kích từ hỗn hợp 1.2 Cấu tạo động điện chiều Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rôtor) Hình 1.2.1: Động điện chiều Gồm phần sau: - Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử   thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy Các phận khác: Nắp máy Cơ cấu chổi than 1.2.1 Phần quay (rotor): Gồm phận sau: a Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào b Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dòng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép c Cổ góp: Cổ góp hay gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ tròn Đuôi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng d Các phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy - Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt 1.2.2 Phần quay (rotor): Gồm phận sau: a Lõi sắt phần ứng: GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ thông thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ cách điện hai đầu ép chặt lại Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào b Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dòng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện.Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện tròn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép c Cổ góp: Cổ góp hay gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều cỏ góp gồm có nhiều phiến đồng hình đuôi nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ tròn Đuôi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng d Các phận khác: - Cánh quạt: Dùng để quạt gió làm nguội máy - Trục máy: Trên đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Trục máy thường làm thép Cacbon tốt 1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều: b A F ®t + n I a I c F ®t d B - Hình 1.3.1:Sơ đồ nguyên lý làm việc động điện chiều Khi cho điện áp chiều U đặt vào chổi than A B dây quấn phần ứng có dòng điện Iư dẫn ab, cd có dòng điện nằm từ trường chịu lực điện từ Fđt tác dụng làm cho rotor quay, chiều lực từ xác định theo quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vòng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dòng điện giữ cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử có chiều quay không đổi Khi động quay dẫn cắt từ trường cảm ứng sức điện động Eư chiều s.đ.đ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động điện chiều sức điện động E ngược chiều với dòng điện I nên Eư gọi sức phản điện động Phương trình cân điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng I ư: dòng điện phần ứng E ư: sức điện động Theo yêu cầu đề ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động điên chiều kích rừ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập có dòng điện kích từ không phụ thuộc vào dòng điện phần ứng nghĩa từ thông động không phụ thuộc vào phụ tải mà phụ thuộc vào điện áp điện trở mạch kích từ + U­ I - E KT IKT + UKT - Hình 1.3.2 : Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc l 1.4 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập Đặc tính quan hệ tốc độ quay mômen (M) động Ứng với chế độ định mức (điện áp, tần số, từ thông ) động vận hành chế độ định mức với đặc tính tự nhiên (Mđm , wđm) Đặc tính nhân tạo động đặc tính ta thay đổi thông số nguồn hay nối thêm điện trở phụ, điện kháng vào động Để đánh giá, so sánh đặc tính người ta đưa khái niệm độ cứng đặc tính β tính sau ∆β = ∆M ∆ω β lớn (đặc tính cứng) tốc độ thay đổi M thay đổi β nhỏ (đặc tính mềm) tốc độ giảm nhiều M tăng, đặc tính tuyệt đối cứng GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử 1.4.1 Phương trình đặc tính Trường hợp Rf= 0: Trong đó: Ke = p.n 60a U= E + Iư.Rư (1) E= Ke Φ n (2) : hệ số sức điện động động a: số mạch nhánh song song cuộn dây K= p.n : hệ số cấu tạo động 2aπ ω : tốc độ góc tính rad/s p: số đôi cực N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng ω= Thế (2) vào (1) ta có: Hoặc: n= Uu R − u Iu K φ K φ (3) Uu R − u Iu K e φ K e φ (4) Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(Iư) gọi phương trình đặc tính điện Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5) :là mômen điện từ động Suy ra: n= Uu Ru − M :là phương trình đặc tính động điện K e φ K e φ K Φ chiều kích từ độc lập Hoặc: ω= Uu Ru − M = ω − ∆ω K φ ( K φ ) đó: ω : tốc độ không tải lý tưởng ∆ω : độ sụt tốc độ GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử 1.4.2 Ảnh hưởng thông số tới tốc độ động Từ phương trình đặc tính cơ: ω = U u Ru + R f − M ta nhận thấy muốn thay đổi K φ ( K φ ) tốc độ ω ta thay đổi φ , Rf , U a Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const): ( Kφdm ) ∆M − Độ cứng đặc tính cơ: β = = giảm Nếu Rf lớn tốc độ động Ru + R f ∆ω giảm đồng thời dòng ngắn mạch mômen ngắn mạch giảm Cho nên người ta thường sử dụng phương pháp để hạn chế dòng điều chỉnh tốc độ động phía tốc độ b Trường hợp thay đổi U< Uđm Tốc độ không tải ω0 = U giảm độ cứng đặc tính Kφ ( Kφ ) ∆M = const β= =− Ru ∆ω Khi thay đổi điện áp ta thu họ đường đặc tính song song Phương pháp sử dụng để điều chỉnh tốc độ động hạn chế dòng khởi động c Ảnh hưởng từ thông: d Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dòng kích từ Ikt tốc độ không tải ω = ( Kφ ) ∆M tăng Độ cứng đặc tính cơ: β = =− Ru ∆ω 1.5 U dm Kφ giảm Phương pháp điều chỉnh tốc độ ĐCĐ chiều kích từ độc lập 1.5.1 Khái niệm chung a Định nghĩa: Điều chỉnh tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay đổi thông số nguồn điện áp hay thông số mạch điện trở phụ, thay đổi từ thông… Từ tạo đặc tính để có tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu Có hai phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ: GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Biến đổi thông số phận khí tức biến đổi tỷ số truyền chuyển tiếp từ trục động đến cấu máy sản suất Biến đổi tốc độ góc động điện Phương pháp làm giảm tính phức tạp cấu cải thiện đặc tính điều chỉnh Vì vậy, ta khảo sát điều chỉnh tốc độ theo phương pháp thứ hai Ngoài cần phân biệt điều chỉnh tốc độ với tự động thay đổi tốc độ phụ tải thay đổi động điện Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác Không có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dãy điều chỉnh tốc độ rộng b Các tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động điện ta cần ý vào tiêu sau để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện: - Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ ta điều chỉnh để có tốc độ lớn hay bé so với tốc độ tốc độ làm việc động điện đường đặc tính tự nhiên - Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh): Phạm vi điều chỉnh tốc độ D tỉ số tốc độ lớn n max tốc độ bé nmin mà người ta điều chỉnh giá trị phụ tải định mức: D = n max/nmin Trong đó:  nmax: Được giới hạn độ bền học  nmin: Được giới hạn phạm vi cho phép động cơ, thông thường người ta chọn nmin làm đơn vị Phạm vi điều chỉnh lớn tốt phụ thuộc vào yêu cầu hệ thống, khả phương pháp điều chỉnh - Độ cứng đặc tính điều chỉnh tốc độ: Độ cứng: β = ∆M/∆n Khi β lớn tức ∆M lớn ∆n nhỏ nghĩa độ ổn định tốc độ lớn phụ tải thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử phương pháp mà giữ nguyên nâng cao độ cứng đường đặc tính Hay nói cách khác β lớn tốt - Độ phẳng hay độ liên tục điều chỉnh tốc độ: Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ Độ liên tục điều chỉnh tốc độ γ đánh giá tỉ số hai cấp tốc độ kề nhau: ni γ= n i +1 Trong đó: ni: Tốc độ điều chỉnh cấp thứ i ni + 1: Tốc độ điều chỉnh cấp thứ ( i + ) Với ni ni + lấy giá trị moment γ tiến gần tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ liên tục Lúc hai cấp tốc độ nhau, nhảy cấp hay gọi điều chỉnh tốc độ vô cấp γ ≠ : Hệ thống điều chỉnh có cấp - Tổn thất lượng điều chỉnh tốc độ: Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao hệ thống có hiệu suất làm việc động η cao tổn hao lượng ∆Pphụ mức thấp - Tính kinh tế hệ thống điều chỉnh tốc độ: Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao hệ thống điều chỉnh phải thỏa mãn tối đa yêu cầu kỹ thuật hệ thống Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông thiết bị máy móc lắp ráp lẫn cho 1.5.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng: Đối với máy điện chiều, giữ từ thông không đổi điều chỉnh điện áp mạch phần ứng dòng điện, moment không thay đổi Để tránh biến động lớn gia tốc lực động hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp mạch phần ứng thường áp dụng cho động chiều kích từ độc lập GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 10 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Dòng trung bình qua van: I TBT = I TBD π I = I d dθ = d ∫ 2π Dòng định mức: I đm = Pđm 270 = = 1,23( A) U đm 220 Dòng làm việc: I lv = kkđ I đm k kđ ≥ 1,6 I lv = 1,6.1,23 = 1,968( A) kkđ : Hệ số dòng khởi động Dòng chọn van: I chon = k I I lv k I ≥ 2,5 I chon = 2,5.1,968 = 4,92( A) kI : Hệ số dòng dự trữ Điện áp ngược lớn mà Thyristor phải chịu là: U ng max T = U ngmãxD = 2U = 220 = 311,13(V ) Ud Ungmax= Knvan U2= Knvan 2 = π 220 2 = 345,6 (V) π Điện áp chọn van: U chon = U ng max k u = 311,13.1,7 = 528,9( A) GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 32 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử ku =1,7 : Hệ số dự trữ điện áp Trong đó: Ud: điện áp tải U2: điện áp thứ cấp máy biến áp Chọn Thyristor loại BT151-650R có thông số sau : Ung max= 650V ; Iđm= 7,5A ; Ug = 1,5V : Ig max = 15mA Tx= 100µs ; Sx = 0,1 Ton = 2ms ; Toff = 70ms b Tính chọn diode công suất Tương tự thông số Thyristor Uchọn=Ungc max.ku=311,13.1,7=528,9(V) Ichọn=kI.Klv=2,5.1,968=4,92(A) Chọn diode công suất 1N5406 : Chịu Ungcmax =600v, URMS=400V, Imax=10A 4.2.2 Bảo vệ nhiệt cho van Khi làm việc với dòng điện chạy qua vanc ó sụt điện áp có tổnt thất công suất ∆P Tổn hao sinh nhiệt đốt nóng van bán dẫn Mặt khác van bán dẫn làm việc nhiệt độ cho phép T cp Nếu nhiệt độ cho phép van bị phá hỏng Để van bán dẫn làm việc an toàn không bị chọc thủng nhiệt ta phải chọn thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý - Tổn hao công suất Thyristor là: ∆P = ∆Uv.Ilv = 0,7 1,40= 0,98(W) Diện tích bề mặt tỏa nhiệt là: Sm = ∆P K m τ Trong đó: GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 33 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử ∆P : tổn hao công suất van τ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường Chọn nhiệt độ môi trường Tmt= 400C Nhiệt độ làm việc cho phép Tcp= 1250C, chọn nhiệt độ cánh tản nhiệt tỏa nhiệt Tlv= 800C Vậy: τ = Tlv - Tmt = 125 - 40 = 850C Km hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ chọn Km= (W/m2 oC) Sm = 2,72 10 −3 (m2) 4.2.3 Chọn cầu chì Dùng cầu chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch đầu chỉnh lưu, dòng điện định mức dây chảy nhóm 2CC là: I2CC = 1,1.Id = 1,1.1,23 = 1,353 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 2CC loại (A) 4.2.4 Thiết kế cuộn kháng san LD: Cuộn kháng lọc LD mắc nối tiếp vào mạch phần ứng động làm giảm dòng điện gián đoạn, làm giảm xung dòng điện chiều đồng thời cải thiện dòng điện chuyển mạch động điện chiều Với Uđm= 220 (V); Id= Iđm= 1,2(A); f= 50 (Hz) Giá trị mong muốn điện cảm lọc tính theo công thức sau: L= Ru mđm W1 (k sb ) −1 Trong đó: Rư tổng trở mạch phần ứng ; Rư=22(Ω) mđm= 2: số lần đập mạch điện áp chỉnh lưu chu kỳ sơ đồ cầu chỉnh lưu điều khiển hoàn toàn W1= π f1: tần số góc điện áp xoay chiều ksb= k đmv 0,667 = = 9,5 k đmr 0,07 GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 34 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Trong đó: kđmv= 0,667: hệ số đập mạch vào kđmr= 0,07: hệ số đập mạch Suy ra: L= 0,33 (H) 4.3 Tính toán mạch điều khiển:  Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở Thyristor: • Điện áp điều khiển: Uđk= Ug= 1,5(V) • Dòng điện điều khiển: Iđk= 15 (mA) • Độ rộng xung điều khiển tx= 100 ( µA ) • Mức độ sụt biên độ xung: Sx= 0,1 • Độ đối xứng cho phép: ∆α = 40 • Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: Unguồn= 15 (V) 4.3.1 Tính toán phần tử mạch điều khiển - Xung cưa: Ta có f = 50Hz => T = 1/f = 20ms =>1 chu kì xung cưa : T1 = 10ms Sườn lên : 9.5 ms Sườn xuống : 0.5ms Chọn tụ cưa: C10 có giá trị : 500pF - µ F V11 R9 C10 Vref K Thời điểm phát xung: tTr = Dòng nạp tụ: I10 = Vref K R9 GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 35 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Điện áp tụ: V10 = Vref K t R9 C10 TCA 785 hãng SIEMEN chế tạo sử dụng để điều khiển thiết bị chỉnh lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều Có thể điều chỉnh góc α từ 00 đến 1800 điện Thông số chủ yếu TCA là: - Điện áp nguồn nuôi: Dòng điện tiêu thụ: Điện áp ra: Điện áp cưa: US= 15V IS= 10mA I= 50mA URC max= (US- 2) V Điện trở mạch tạo điện áp cưa: R9= (20 ÷ 500) kΩ Điện áp điều khiển: U11 = - 0,5 ÷ (US – 2) V Dòng điện đồng bộ: IS = 200 ( µ A) Tụ điện: C10 = 0,5 ( µ F) Tần số xung ra: f = (10 ÷ 500) Hz Chọn giá trị thực tế: C10=0,1(µF); C12 = 4,7nF ; R9 = 33kΩ Biến trở điều chỉnh xung cưa: VR1= 10kΩ Biến trở điều chỉnh chân 11(điện áp điều khiển):VR2 = 10kΩ Khâu đồng pha chọn R8 = 1MΩ 4.3.2 Tính chọn khuếch đại cách ly GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 36 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Hình 4.3.2.Sơ đồ, câú tạo cách ly quang Chọn loại MOC 3020 Yêu cầu: MOC 3020 - Input diode:  Dòng điện vào (DC) 50(mA)  Năng lượng tổn hao 250 : 100mW - Output (max)  Điện áp vào điều khiển : 250V  Dòng vào điều khiển : 1,5A  Dòng điều khiển (50Hz ≤ f ≤ 60Hz) T = 250: I = 100mA T = 700: I = 50mA Igt U  Tổn hao lượng (TA=250C): 300mW Điện áp TCA Umax=Vcc=15V Sụt áp diode lúc điện áp lại là:U=Vcc - 0.7= 15-(0.7*2)=13,6( V) MOC3020 có dòng vào chân Igt=50mA, lúc ta có điện trở cần mạch là: Rin= 13,6 = 50.10 -3 Ω =272 ( Ω ) GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 37 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử => Chọn trở R8=R9=220 Ω Điện áp sụt đầu MOC Us=3V dòng điện vào để điều khiển BT151 dẫn Igt=15mA, nên ta có: Rout= U V - Us 220 - = =14,466(k Ω ) Igt 15 * 10 -3 => Chọn trở R7=R11=10(k Ω ) 4.4 Chọn tính toán mạch nguồn Yêu cầu : Điện áp chiều ổn định, đáp ứng yêu cầu dòng điện điện áp mạch điều khiển Do yêu cầu điện áp nguồn nuôi TCA785 15 (V), sử dụng IC 7815 ổn áp Hình 4.4.1 Mạch nguồn  Chọn máy biến áp: Với tiêu đầu Ura =15V, đặc tính kĩ thuật IC 7815 điện áp vào IC cần thỏa mãn từ +5V > +24V Với điện áp lưới U=220V Chọn biến áp : 220VAC/15VAC  Chọn chỉnh lưu: U1v=220V, điện áp đặt ngược nên diode chỉnh lưu GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 38 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Ungmax=U2 n1 = U1max n =220 15 = 20,5 V Dòng điện qua diode: có I2=1(A) Id = I2 = 0.5( A) Tần số biến áp chỉnh lưu :f= 100Hz - Chọn loại diode: 1N4007 - Ổn áp chọn: IC 7815 để có điện áp Ura=15(V) - Chọn tụ lọc: điện áp lớn 20,5(V) nên chọn tụ lọc có điện áp Umax= 25(V) cao Chọn độ gợn sóng sau khối chỉnh lưu K=5%= 0.05 Chu kỳ: T= =0.01 s f Khi đó: CL= T =0,0013F 3RK Ta chọn tụ lọc C3 : 2200µF / 25V Sử dụng tụ không phân cực C4 mắc song song (C4=0,1µF)  Hiển thị: mắc led nối tiếp với R6 để báo hiệu mạch điều khiển có nguồn Với R6=1,2kΩ GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 39 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử 4.5 Thiết kế mạch  Sơ đồ nguyên lý: GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 40 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 41 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử  Sơ đồ board  Nguyên lí hoạt động mạch là: - IC TCA 785 (có tích hợp khâu dồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung ,khuyếch đại) tạo xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor BT151 ( T1 T2) - Chân 11 TCA chân nhận điện đáp điều khiển ( từ đến 11V) để thay dổi góc kích mở Thyristor từ đến 180 độ - Mạch lực ta dùng mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển Giả sử ta đạt điện áp diều khiển thay đổi từ đến 15V vào chân 11 IC TCA785, chân 14 15 IC TCA785 xuất chuỗi xung thay đổi góc mở từ đến 180 độ - Nguyên lí hoạt động mạch lực: GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 42 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử  Giả sử bán kì ta có điện áp + đặt vào X2-1, điện áp âm X2-2 Lúc mạch điều khiển tạo xung (với góc anpha tuỳ vào điện áp điều khiển) tới kích mở T1 Dòng điện có chiều từ X2-1 qua cầu chì, qua cuộn cảm, qua tải, qua D4 âm nguồn  Ở bán kì lại X2-2 + X2-1 âm Lúc mạch điều khiển xuất xung tới kích mở T2 Dòng điện có chiều từ X2-2 qua T2, qua cuộn cảm, qua tải, qua D1, qua cầu chì X2-1  Vậy dòng điện có chiều cố định từ XO-1 X0-2 điều chỉnh từ đến 200V DC  Phương hướng mở rộng đề tài: Đề tài:”Thiết kế chế tạo biến đổi AC-DC điều chỉnh tốc độ dộng DC” đề tài tương đối hấp dẫn, có ứng dụng vô thiết thực đời sống người Với độ linh hoạt xác cao, hệ thống mạch không phức tạp, giá thành hợp lý nên sử dụng rộng rãi xưởng thực hành, xí nghiệp, nhà máy, khu chế xuất….Với đề tài chúng em mở rộng nội dung nghiên cứu thêm khâu mạch điều khiển thay cho TCA 785.Nhưng trình độ hạn chế nên chưa biến ước mơ thành thực Đôi làm việc chưa khoa học,tìm linh kiện chưa tối ưu…Nhưng nhìn chung mạch thiết kế có độ xác tính ổn định cao, chống nhiễu tốt… GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 43 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử LỜI KẾT Sau thời gian nghiên cứu đề tài giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo hướng dẫn Đỗ Công Thắng chúng em hoàn thành Đồ án môn học điện tử công suất truyền động điện.Trong trình làm đồ án chúng em rút nhiều kiến thức môn học cách thay đổi điện áp phần ứng động điện chiều,biết phương pháp đảo chiều quay động Đồng thời,chúng em tích lũy nhiều kinh nghiệm quy trình tác phong làm đồ án Tuy đồ án chúng em hoàn thành song nhiều thiếu sót hạn chế mặt thời gian,kiến thức kinh nghiệm.Chúng em mong nhận đóng góp thầy cô bạn để đồ án hoàn chỉnh Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn thầy cô khoa nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 44 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Điện tử công suất : Nguyễn Văn Doanh Giáo trình truyền động điện : Đỗ Công Thắng-Nguyễn Phương Thảo Một số trang wed : http://www.alldatasheet.com/ http://www.dientuvietnam.net/ GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 45 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG Trang 46 [...]... thể điều chỉnh được tốc độ vô cấp và cho ra những tốc độ lớn hơn tốc độ cơ bản Theo lý thuyết thì từ thông có thể giảm gần bằng 0, nghĩa là tốc độ tăng đến vô cùng Nhưng trên thực tế động cơ chỉ làm việc với tốc độ lớn nhất: nmax = 3.ncb tức phạm vi điều chỉnh: D = nmax 3 = ncb 1 Bởi vì ứng với mỗi động cơ ta có một tốc độ lớn nhất cho phép Khi điều chỉnh tốc độ tùy thuộc vào điều kiện cơ khí, điều. .. đã biết để điều chỉnh được động cơ điện thì ta phải chọn mạch lực để điều khiển động cơ Tùy thuộc vào yêu cầu điều chỉnh, công suất động cơ mà ta đưa ra phương án chọn mạch lực điều khiển động cơ hợp lý, tối ưu với yêu cầu đề ra Sau đây chúng em giới thiệu một số mạch chỉn lưu cầu 1 pha điều chỉnh động cơ điện 1 chiều dùng Thyristor như sau: 2.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ 2.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu... điều kiện cổ góp động cơ không thể đổi chiều dòng điện và chịu được hồ quang điện Do đó, động cơ không được làm việc quá tốc độ cho phép Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có thể điều chỉnh tốc độ vô cấp và cho những tốc độ lớn hơn ncb Phương pháp này được dùng để điều chỉnh tốc độ cho các máy mài vạn năng hoặc là máy bào giường Do quá trình điều chỉnh tốc độ được thực... hạn chế dòng điện và điều chỉnh tốc độ dưới tốc độ cơ bản Và tuyệt đối không được dùng cho các động cơ của máy cắt kim loại Nhận xét: Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng chỉ cho những tốc độ nhảy cấp và nhỏ hơn ncb Ưu điểm: Thiết bị thay đổi rất đơn giản, thường dùng cho các động cơ cho cần trục, thang máy, máy nâng, máy xúc, máy cán thép Nhược điểm: Tốc độ. .. mạch điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra TCA 785 do hang Simen chế tạo được sử dụng để điều khiển các thiết bị chỉnh lưu, thiêt bị điều chỉnh dòng xoay chiều Đặc trưng: - Dễ phát hiện việc chuyển qua điểm không - Phạm vi ứng dụng rộng rãi - Có thể hoạt động 3 pha (3 IC) - Dòng điện ra 250 mA - Mạch thiết kế đơn giản, thi công nhanh dễ điều khiển và hiệu chỉnh. .. ư giảm làm cho moment động cơ giảm theo và tốc độ giảm xuống, sau đó làm việc xác lập tại tốc độ n 2 với n2 Ckt Rkt > n1 ư + GVHD: Th.ĐỖ CÔNG THẮNG UKT Trang 14 Trường ĐHSPKT Hưng Yên Khoa Điện - Điện tử Phương pháp điều chỉnh tốc độ này chỉ có thể điều chỉnh tốc độ n < n cb Trên thực tế không thể dùng biến trở để điều chỉnh nên phương pháp này sẽ cho những tốc độ nhảy cấp tức độ bằng phẳng γ xa 1 tức... hiện 4 chức năng của một mạch điều khiển: “tề đầu” điện áp đồng bộ tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo xung ra Nguồn nuôi qua chân 16 Tín hiệu đồng bộ được lấy qua chân số 5 và số 1 Tín hiệu điều khiển được đưa vào chân 11 Một bộ nhận biết điện áp 0 sẽ kiểm tra điện áp lấy vào chuyển trạng thái và sẽ chuyển tín hiệu này đến bộ phận đồng bộ Bộ phận đồng bộ này sẽ điều khiển tụ C10; Tụ C10 sẽ được... tử Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu n= R +Rf U − u M K E Φ K E K M Φ2 Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập:... nên đường đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng lớn hơn tất cả các đường đặc tính cơ có đóng điện trở phụ trên mạch phần ứng Nguyên lý điều chỉnh cách thay đổi điện trở- phụ trên mạch phần ứng + tốc độ bằng U được giải thích như sau:Giả Iư sử động cơ đang làm việc xác lập với tốc độ n 1 ta đóng thêm Rf vào mạch phần ứng Khi Eđó dòng điện R phần ứng I ư đột ngột giảm xuống, còn f tốc độ động cơ do quán tính... máy xúc, máy cán thép Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh càng thấp khi giá trị điện trở phụ đóng vào càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ cứng giảm làm cho sự ổn định tốc độ khi phụ tải thay đổi càng kém Tổn hao phụ khi điều chỉnh rất lớn, tốc độ càng thấp thì tổn hao phụ càng tăng 1.6 Đảo chiều quay động cơ điện một chiều Chiều quay của động cơ điện một chiều phụ thuộc vào chiều của mô men, để thay đổi chiều ... điều chỉnh tốc độ với tự động thay đổi tốc độ phụ tải thay đổi động điện Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác Không có khả điều chỉnh tốc độ. .. truyền động điện ta cần ý vào tiêu sau để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện: - Hướng điều chỉnh tốc độ: Hướng điều chỉnh tốc độ ta điều chỉnh để có tốc độ lớn hay bé so với tốc độ tốc độ. .. động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dãy điều chỉnh tốc độ rộng b Các tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ: Khi điều chỉnh tốc độ