Đang tải... (xem toàn văn)
Như ta đã biết máy phát điện một chiều có thể dùng làm máy phát điện hoặc động cơ điện. Động cơ điện một chiều là thiết bị quay biến đổi điện năng thành cơ năng. Nguyên lý làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Động cơ điện một chiều được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp và giao thông vận tải. Động cơ điện một chiều gồm những loại sau đây: Động cơ điện một chiều kích từ song song Động cơ điện một chiều kích từ nối tiếp Động cơ điện một chiều kích từ hỗn hợp
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - o0o - CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -*** - ĐỀ TÀI MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực : Mai Đức Khải Nguyễn Hữu Khải Khoá học Ngành đào tạo : 2017-2018 : Điện Tử Công Nghiệp Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ động DC dùng chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển Số liệu cho trước: - Động có thông số Uđm= 220V(DC),Pđm =200W,Iđm= 1A N=2000 V/ph - Các trang thiết bị máy móc - Tài liệu chuyên môn Nội dung cần hoàn thành: Phân tích, lựa chọn phương án Lý thuyết vấn đề liên quan Phân tích, lựa chọn thiết bị Lập trình điều khiển mô Sản phẩm đề tài : Quyển thuyết minh vẽ, GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Đỗ Công Thắng KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày Tháng Năm 2017 Giáo Viên Hướng Dẫn KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Nhận xét giáo viên phản biện Ngày Tháng Năm 2017 Giáo viên phản biện KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 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 chúng em giao thực đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ động DC dùng chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển 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 Nhóm sinh viên thực 1.Mai Đức Khải 2.Nguyễn Hữu Khải KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÍ THUYẾT CHUNG 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) 1.2.1 Phần tĩnh (stator) Gồm phần sau: a 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 thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulông Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện b Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều c Gông từ: Dùng để làm mạch từ nối liền cực từ đồng thời làm vỏ máy d Các phận khác - Nắp máy - Cơ cấu chổi than 1.2.2 Phần quay (rotor) Gồm phận sau: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 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 1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều: b A F® t + n I a I c F® t B d - Hình 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 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 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 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 Iư: dòng điện phần ứng Eư: 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 - Hình2 : Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập 1.4 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập Đặc tính quan hệ tốc độ quay mômen (M) động KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 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 1.4.1.Sơ đồ nguyên lý: + - U + E CKT Rf RKT Sơ đồ nguyên lý IKT CKT E - U Rf RKT Hình 3: Sơ đồ nguyên lý động điện chiều Khi nguồn điện chiều có công suất lớn điện áp không đổi mạch kích từ thường mắc song song với mạch phần ứng Khi nguồn điện chiều có công suất không đủ lớn mạch điện phần ứng mạch kích từ mắc vào nguồn chiều độc lập 1.4.2.Phương trình đặc tính cơ: Trường hợp Rf= 0: U= E + Iư.Rư (1) Trong đó: KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ E= Ke Φ n Ke = p.n 60a ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ (2) : hệ số sức điện động động a: số mạch nhánh song song cuộn dây K= p.n : hệ số cấu tạo động aπ ω : tốc độ góc tính rad/s p: số đôi cực N: số dẫn tác dụng cuộn dây phần ứng Thế (2) vào (1) ta có: ω = Uu R − u Iu K φ K φ U R u u n= K φ − K φ I u e e Hoặc: (3) (4) Phương trình (4) biểu diễn mối quan hệ n= f(I ư) gọi phương trình đặc tính điện Mặt khác: M= M= K.Ф.Iư (5): mômen điện từ động U R u u Suy ra: n= K φ − K φ K M e e Φ phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập U R u u M = ω − ∆ω Hoặc: ω = K φ − ( K φ ) đó: ω : tốc độ không tải lý tưởng ∆ω : độ sụt tốc độ 1.4.3.Ảnh hưởng thông số tới tốc độ động cơ: Từ phương trình đặc tính cơ: ω = U u Ru + R f − M ta nhận thấy muốn thay đổi tốc K φ ( K φ ) độ ω ta thay đổi φ , Rf , U • Trường hợp Rf thay đổi (Uư= Uđm= const; Ф= Фđm= const): KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ ( Kφ dm ) ∆M Độ cứng đặc tính cơ: β = = − R + R giảm Nếu Rf lớn tôcf độ động ∆ω u f 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 • Trường hợp thay đổi U< Uđm Tốc độ không tải ω0 = U ( Kφ ) ∆M − = giảm độ cứng đặc tính β = = Kφ Ru ∆ω const 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 • Ảnh hưởng từ thông: Muốn thay đổi Φ ta thay đổi dòng kích từ Ikt tốc độ không tải ω = cứng đặc tính cơ: β = U dm tăng Độ Kφ ( Kφ ) ∆M − = giảm Ru ∆ω 1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập: 1.5.1 Khái niệm chung: 1.5.1.1 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: 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 10 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ TCA 785 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển: “tề đầu” điện áp đồng tạo điện áp cưa đồng bộ, so sánh tạo xung Nguồn nuôi qua chân 16 Tín hiệu đồng đượclấy qua chân số số Tín hiệu điều khiển đưa vào chân 11 Một nhận biết điện áp kiểm tra điện áp lấy vào chuyển trạng thái chuyển tín hiệu đến phận đồng Bộ phận đồng điều khiển tụ C10; Tụ C10 nạp đến điện áp không đổi (quyết định R9) Khi điện áp V10 đạt đến điện áp V11 tín hiệu đưa vào khâu logic Tuỳ thuộc vào biên độ điện áp điều khiển V 11, góc mở α thay đổi từ đến 180 o Với nửa chu kì song xung dương xuất Q1, Q2 Độ rộng khoảng 30-80μs Độ rộng xung kéo dài đến 180o thông qua tụ C12 Nếu chân 12 nối đất có xung khoảng α đến 180o Nguyên lí hoạt động khâu tạo xung điều khiển Thyristor: Điện áp lưới sau qua máy biến áp hạ xuống 12VAC đưa vào chân số chân số qua điện trở R Tín hiệu điều khiển V dk đưa vào chân 11 so sánh với điện áp cưa tạo tụ C10 cho ta xung điều khiển thyristor có góc mở α tăng dần đầu chân 14 15 Khi xảy ngắn mạch chân 16 nhận tín hiệu cấm, chân 14 15 không tín hiệu đầu CHƯƠNG TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Mục đích ý nghĩa: 40 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Trong việc chọn thiết bị hệ thống truyền động điện có ý nghĩa quan trọng Mục đích để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật hệ thống với vốn đầu tư tối thiểu Trong việc chọn công suất động có ý nghĩa quan trọng Nếu chọn công suất động lớn công suất yêu cầu làm tăng vốn đầu tư Động làm việc non tải khong sử dụng hết khả phát nhiệt dẫn đến làm giảm hiệu suất hệ thống, hệ số công suất thấp làm ảnh hưởng đến chất lượng điện Ngoài việc chọn thiết bị khác phải phản ánh chế độ làm việc đảm bảo kỹ kinh tế kỹ thuật, tận dụng hết khả làm việc thiết bị 5.2 Tính chọn mạch động lực: Các thông số động điện chiều sau: Uđm = 220 (V) Pđm = 200 (W) I=1(A) f= 50 (Hz) 2p= n1 = 2000(v/p) Các thông số lại động cơ: - Dòng điện phần ứng định mức động cơ: Iưđm = 1A) - Hiệu suất :η đm =0,76 - Điện trở mạch phần ứng động cơ: U đm Rư = 0,5.(1- η đm ) I = 0,5.(1- 0,75).220÷1,2=22(Ω) đm - Điện cảm mạch phần ứng động cơ: Lư= γ 60.U đm = 0,1(H) 2π p.nđm I đm Trong đó: γ = 0,25 hệ số lấy cho động có cuộn bù 5.2.1 Tính toán chọn van động lực: 41 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Tính chọn Thyristor dựa yếu tố dòng tải, sơ đồ chọn, điều kiện tản nhiệt, điện áp làm việc Các thông số van tính đây: Điện áp ngược lớn mà Thyristor phải chịu là: Ud Ungmax= Knvan U2= Knvan 2 = π 220 2 = 345,6 (V) π Trong đó: Ud: điện áp tải U2: điện áp thứ cấp máy biến áp Knvan= hệ số điện áp tải cầu chỉnh lưu pha điều khiển hoàn toàn: Điện áp ngược van cần chọn là: Ungvan= KdtU Ungmax= 1,8 345,6= 622,008 (V) Trong đó: KdtU hệ số dự trữ điện áp Dòng điện làm việc hiệu dụng van: Id= Iđm= 1,2 (A) Ilv= Ihd = Khd Id= 1,2 = 0,85(A) Trong đó: Khd= hệ số dòng điện hiệu dụng cầu chỉnh lưu pha có điều khiển hoàn toàn Dòng điện làm việc định mức van: Ilvđm= Ki Ilv= 0,85= 3,4(A) Trong đó: Ki= hệ số dự trữ dòng điện Thông thường: Ilv= (10 ÷ 30 )% Iđm (ở chọn Ilv=25% Iđm) Chọn Thyristor loại BT151 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 5.2.2 Chọn máy biến áp (MBA) chỉnh lưu: 42 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Trong thiết bị chỉnh lưu người ta dung MBA để tạo điện áp thích hợp, tạo số pha cần thiết, cách ly phụ tải với lưới điện, cải thiện dòng điện sơ cấp hạn chế dòng ngắn mạch Để chọn MBA chỉnh lưu dựa vào sức điện động thứ cấp, điện áp sơ cấp công suất tính toán cần thiết.Điện áp sơ cấp lấy theo điện áp lưới, sức điện động công suất tính toán từ điện áp dòng điện chỉnh lưu Chọn MBA pha làm mát tự nhiên không khí Điện áp sơ cấp MBA: U1= 220 (V) Thông số chỉnh lưu: U d = 220 (V), I d =1 (A) Điện áp thứ cấp MBA là: Phương trình cân điện áp có tải: U cos α = U d + 2∆U V + ∆U dn + ∆U BA Trong đó: α = 100 góc dự trữ có suy giảm điện áp lưới ∆U V = 1,7 (V) sụt áp Thyristor: ∆U dn = sụt áp dây nối ∆U BA = ∆U r + ∆U X sụt áp điện trỏ điện kháng MBA Thông thường: ∆U BA = (5 ÷ 10)% U d Ta chọn: ∆U BA = 6% U d = 6(V) Từ phương trình cân điện áp có tải ta có: U d0 = U d + 2∆U V + ∆U dn + ∆U BA 220 + 2.1,7 + + = = 232,94 (V) cos α cos10 Công suất tối đa tải là: Pd max = U d I d = 232,94.1,2= 279,528 (W) Công suất MBA nguồn cấp tính là: Sba = k s Pmax = 1,23.279,528 = 343,82 (VA) Trong đó: Sba : Công suất biểu kiến MBA k s = 1,23: hệ số công suất cầu chỉnh lưu pha điều khiển hoàn toàn 43 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Điện áp pha thứ cấp MBA là: U2 = U d 232,94 = kU 2 = 258,73 (V) π Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA là: I2= k2.Id= 1,2 1,2= 1,44 (A) (Với cầu chỉnh lưu pha điều khiển hoàn toàn k2= 1,2) Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA là: I1=KBA.I2=(258,73÷220).1,44=1,7(A) 5.3 Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van: 5.3.1 Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn: 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 Tcp 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 = 1,5 1,40= 2,1(W) Diện tích bề mặt tỏa nhiệt là: Sm = ∆P K m τ Trong đó: ∆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 44 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Km hệ số tỏa nhiệt đối lưu xạ chọn Km= (W/m2 oC) Sm = 3,08 10 −3 (m2) 5.3.2 Bảo vệ dòng điện cho van: Các nguyên nhân gây dòng điện cho van: - Quá dòng dài hạn - Ngắn mạch đầu - Ngắn mạch thân van Hình:Sơ đồ mạch động lực có thiết bị bảo vệ Chọn cầu chì: Dùng dây chảy tác động nhanh (nhóm 1CC) để bảo vệ ngắn mạch thyristor Dòng điện định mức dây chảy nhóm 1CC là: I1CC= 1,1.Ilv = 1,1.1,40 = 1,54 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 1CC loại (A) Dùng cầu chảy tác động nhanh (nhóm 2CC) để bảo vệ ngắn mạch đầu chỉnh lưu Dòng điện định mức dây chảy nhóm 2CC là: I2CC = 1,1.Id = 1,1.1,98 = 2,178 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 2CC loại (A) Bảo vệ ngắn mạch thứ cấp MBA (nhóm 3CC) : I3CC = 1,1.I2= 1,1.2,376 = 2,61 (A) ⇒ Chọn cầu chảy nhóm 3CC loại (A) 5.3.3.Bảo vệ điện áp cho van: 45 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Khi có chuyển mạch van điện tích tích tụ lớp bán dẫn phóng tạo dòng điện ngược thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dòng điện gây sức điện động cảm ứng lớn điện cảm làm cho điện áp anot catot Thyristor Tốc độ biến thiên đạt 10 (µs) dẫn đến điện áp Uqđa= L di lớn Để bảo vệ điện áp ta sử dụng mạch R- C mắc song song với Thyristor tạo dt mạch vòng phóng điện tích trình chuyển mạch bảo vệ van C1 R1 T Mạch R-C bảo vệ cho van Theo kinh nghiệm R1 = (2 ÷ 30) Ω; C1 = (0,25 ÷ 4) µF Ta chọn: R1 = 2(Ω); C1 = 2(µF) Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện ta mắc R-C hình vẽ Nhờ có mạch lọc mà đỉnh xung gần nằm lại hoàn toàn điện trở đường dây 5.4 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= 12 (V) 5.5 Tính chọn phần tử cách ly Có nhiều phương án cho khâu cách ly dung phần tử cách ly quang biến áp xung hay với mạch công suất nhỏ cần dùng diot để chống ngược dòng Trong phạm vi đề tài ứng dụng với tải công suất trung bình nhỏ để đáp ứng tính gọn nhẹ gái thành mạch phương án sử dụng cách ly quang chúng 46 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ em định sử dụng hiệu giá thành rẻ gọn nhẹ cách ly an toàn mạch lực mạch điều khiển từ thong số chúng em định sử dụng MOC 3021 để thực khâu cách ly Sau số sơ đồ kết nối datasheet : 47 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Đây số sơ đồ kết nối MOC 3020 ứng với loại tải khác sau sơ đồ kết nối khâu cách ly chúng em Hình 18: Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý moc 3020 48 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Sơ đồ nguyên lí Nguyên lí hoạt động mạch - 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 ( T! 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 11V vào chân 11 IC TCA785, chân 14 15 IC TCA785 xuất chuỗi xung thay đổi từ đến 180 độ - Nguyên lí hoạt động mạc lực: + Giả sử bán kì ta có điện áp + đặt vào AC_IN2, diện áp âm AC_IN1 Lúc mạch điều khiển tạo xung (với góc anpha tuỳ vào điện áp điều khiển) tới kích mở T2 Dòng điện có chiều từ AC_IN2 qua cầu chì, qua D7, qua tải, qua T2 âm nguồn + Ở bán kì lại AC_IN1 + AC_IN2 âm Lúc mạch điều khiển xuất xung tới kích mở T1 Dòng điện có chiều từ AC_IN1 qua qua D8, qua tải, qua T1, qua cầu chì AC_IN2 + Vậy dòng điện có chiều cố định từ DC_OUT2 DC_OUT1 điều chỉnh từ đến 220V DC 49 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Sơ đồ bo 50 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu sách tham khảo với lỗ lực thành viên nhóm nhiệt tình giáo viên hướng dẫn Đỗ Công Thắng Chúng em hoàn thành đề tài: “ Đề tài hoàn thành thỏa mãn yêu cầu giáo viên hướng dẫn đặt Trong trình thực hiện, dù có nhiều lỗ lực thành viên nhóm Nhưng lực hạn chế nên tránh khỏi sai sót Chúng em mong đóng góp ý kiến thầy cô giáo, toàn thể độc giả, để không ngừng hoàn thiện kiến thức thân Nhóm sinh viên thực chúng em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ giáo viên hướng dẫn Đỗ Công Thắng toàn thể thầy cô giáo khoa tận tình giúp đỡ em hoàn thành đồ án !! Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2017 Nhóm sinh viên thực Mục lục Lời mở đầu 51 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ Chương I:Động Cơ Điện Một Chiều………………………………….………… … 1.1 Giới thiệu chung động điện chiều…… ……………………… … 1.2 Cấu tạo động điện chiều……………………………………… … 1.2.1 Phần tĩnh (stator)……………… …………………….…… … .5 1.2.2 Phần quay (rotor)……………………………………….…….… 1.3 Nguyên lý làm việc động điện chiều……….……… … … 1.4 Phương trình đặc tính động điện kích từ độc lập……… … .8 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý………………………………… ………….….… 1.4.2 Phương trình đặc tính cơ………………………….………….…… 1.4.3 Ảnh hưởng thông số tới tốc độ động cơ…………….… .9 1.5 Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập 1.5.1 Khái niệm chung………………… …………………… ……… 10 1.5.1.1 Định nghĩa…………….……………….……… …… 10 1.5.1.2 Các tiêu kỹ thuật để đánh giá hệ thống điều chỉnh tốc độ.……………………………………………………………11 1.5.2 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp phần ứng ……….…12 1.5.3 Điều chỉnh tốc độ thay đổi từ thông……………….… 14 1.5.4 Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 16 1.5.5 Điều chỉnh tốc độ động rẽ mạch phần ứng……… …18 Chương 2:Các Phần Tử Bán Dẫn Công Xuất 22 2.1 Diot 22 2.2 Thyristor 24 Chương 3: Lựa Chọn Và Phân Tích Mạch Lực 3.1 Khái quát chung…………………………………………….……….…… 28 3.2 Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ……………………….………… ……… 28 52 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 3.2.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu pha……………………………….……… 28 3.2.2 Mạch chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển………….………… 29 Chương 4:Tính Toán Mạch Điều Khiển…………………………….…….…… 34 4.1 Gới thiệu vi mạch TCA 785………………….…………….….…… 34 4.1.1 Sơ đồ nguyên lý…………………………………………… … 34 4.1.2 Nguyên lí làm việc TCA 785…………………………….… 40 Chương 5:Tính Toán Mạch Lực……………………………… ………… 41 5.1 Mục đích ý nghĩa………………………………………….……….… 41 5.2 Tính chọn mạch động lực…………………………………… ….…… 41 5.2.1 Tính toán chọn van động lực……………………………… …… 41 5.2.2 Chọn máy biến áp (MBA) chỉnh lưu…………………….….…… 43 5.3 Tính chọn thiết bị bảo vệ cho van………………….…….…….………… 44 5.3.1 Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bán dẫn………………….…………44 5.3.2 Bảo vệ dòng điện cho van ……………………….….……… 45 5.3.3 Bảo vệ áp cho van 46 5.4 Tính toán mạch điều khiển………………………….………….…….…… 46 5.5 Tính chọn phần tử cách li 47 Sơ đồ nguyên lí 49 Sơ đồ bo .50 Kết luận 51 53 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TĐĐ 54 ... qua mặt ghép P-N Ta nói mặt ghép bị phân cực ngược P - -+ + + P N - -+ + + ENG - E+NG - Phân cực thuận N + Phân cực ngược Hình 2: Phân cực cho diode c Đặc tính vôn-ampe Đặc tính vôn-ampe diode... điểm: - Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển đơn giản - Không cần sử dụng đổi nguồn pha - Điện áp sau chỉnh lưu tương đối ổn định, có tính liên tục Nhược điểm: - Điện áp sau chỉnh lưu nhỏ (U1/Ud lớn) -. .. VÀ TĐĐ - Để mở thysistor ta đặt xung điện áp U g tác động vào cực G (dương so với K) điện tử từ N2 sang P2 số chúng chảy vào nguồn Ug hình thành dòng điều khiển ig chảy theo mạch G-J3-K-G, phần