Tài liệu máy điện không đồng bộ

Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ngîc g©y nªn søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m, vèn lu«n lu«n cã cña ®êng d©y nguån dÉn ®Õn c¸c thyristor.. V× vËy, gi÷a anèt vµ ca[r]

LờI Mở ĐầU

Trong lch 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

n hng nghìn kilơoat:

Trong cơng nghiệp thờng dùng 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 nh

Trong hầm mỏ dùng làm máy têi hay qu¹t giã

Trong nơng 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, vận hành tin cậy, chi phớ vận hành bảo trì sửa chữa thấp ,hiệu suất cao,giá thành hạ

Máy điện không đồng sử dụng trực tiếp lới điện xoay chiều khơng 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 dịng khởi động động không đồng thờng lớn ( từ đến lần dòng định mức).Dòng điện mở máy lớn khơng 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 rơto lồng sóc.Bởi việc tác động vào động rơto lồng sóc khó khăn so với động không đồng roto dây quấn Tuy nhiên, với việc áp dụng ứng dụng điện tử cơng cơng việc trở nên d dng hn

Chơng I:

các phơng pháp më m¸y

I-mở máy động đIện khơng đồng bộ:

x1+C1x2'¿

¿ r1+C1r2'¿2+¿

¿

√¿

Ik=U1 ¿

Từ cơng thức ta thấy, dịng 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 hồ nhanh, điện kháng giảm xuống nên dịng điện mở máy lớn so với trị số tính theo cơng thức trên.ở điện áp định mức, thờng dòng mở máy đến lần dòng định mức Điều khơng làm cho động nhanh bị hỏng mà làm cho điện áp lới khởi động giảm nhiều.Do thiết ta phải lm gim dũng in m mỏy

II-các ph ơng pháp mở máy: Các yêu cầu mở máy b¶n:

- Phải có mơmen 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 rơto 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 dịng 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- H¹ ®iƯn ¸p më m¸y:

r1+C1r2'¿

+¿ ¿ 2 πf1¿

Mk=m1pU1

2r 2'

¿

Do ta dùng phơng pháp cho thiết bị mở máy cỡ nhỏ

2-1-Các ph ơng pháp :

-Ni 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

Ph©n tích u nhợc điểm phơng pháp mở máy

+ Cả phơng pháp có tác dụng hạ dịng mở máy nhng q trình hoat động động dòng tăng đột ngột lý n phơng pháp khơng đáp ứng đơc (khơng hạn chế đơc dịng ) 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 tham gia vào mạch trình hoạt động động

Tuy nhiên nhợc điểm phơng pháp dịng điện điện áp khơng sin Nhng thời gian mở máy nhỏ (từ 13 giây) nên ta sử dụng đợc

Vì ta định chọn phơng án dùng điều áp xoay chiều ba pha để làm bộ khởi động cho động khơng đồng ba pha rơto lồng sóc

2-2-Ph ơng pháp dùng điều áp xoay chiều pha:

1-2-1-Phân tích hoạt động điều áp xoay chiều ba pha:

-Vì động khơng 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 khơng phụ thuộc vào góc mở .Nếu nh ta khơng 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:

Khi dịng điện tải:

i=Udm

√3 Zsin(θ+ϕ)

Udm: biên độ điện áp dây

: góc lệch pha điện áp dòng điện giai đoạn xét

Khi ta có dịng điện tải:

i=Udm

2 Z sin(θ+ϕ)

Tuỳ thuộc vào góc điều khiển mà giai đoạn có ba van dẫn hai van dẫn thay đổi theo

*Kho¶ng dÉn cđa van øng víi  =  60o :

*Kho¶ng van dÉn øng víi  = 60  90o :

Chơng Mạch lực 1.Tính toán chọn van

Dựa đồ thị dạng điện áp điều áp xoay chiều ba pha,ta tính tốn đợc dịng qua van max,điện áp ngợc qua van max

Ta tính tốn chọn van theo thơng số sau: +Tính đợc Ungmax qua van

+Tính đợc Itb qua van

Từ chọn điều kiện làm mát thích hợp cho van Ungmax = √2 Ud= Up

Với diện áp dây :Ud=380V

Ungmax= √2 Ud= √2 380=537.4(V)

Do dịng qua van khơng 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 thơng só động nh sau :Pdc=200KW

U=380V/50Hz cos ϕ =0.83 n=1450v/phót HiƯu st η =0.85

Nhận xét : góc điều khiển  = điện áp tải hình sin nh vậy, dịng trung bình qua van lúc lớn Từ ta xác định đợc giá trị dịng điện trung bình qua van

Itb max= 2 π ∫θ

1 π+ θ1

Imaxsin θ dθ

Từ cos =0.83 ta có dòng điện chậm pha so với điện áp góc

1 =340.

 Itb max=

2 π Imax[−cos (π +θ1)−(−cos θ1)]

I = P1

√3 Udmcos ϕ =

P2

η√3 Udmcos ϕ = 200

0 ,85√3 ,38 , 83 =430.7A

Imax=I √2 =430,7 √2 =609.1A

 Itb max=1

π 609 , 1 0,83 =161 (A)

Khi chọn van ta phải ý đến điều kiện làm mát cho van hoạt động, van toả nhiệt lớn nên điều kiện làm mát cho van ảnh hởng đến hiệu nh tuổi thọ van Nếu van hoạt động điều kiện đợc làm mát khơng khí nhờ cánh tản nhiệt van làm việc tốt với 25% dịng định mức Nếu van làm việc điều kiện làm mát quạt gió cỡng van chịu đợc đến 30  60% dòng định mức Nếu làm mát nớc van chịu đợc đến 80% dòng định mức

dòng qua van khơng q lớn nên ta chọn chế độ làm mát cho van khơng khí có quạt gió cỡng Ta chọn điều kiện thích hợp để van chịu dịng tới 40% dịng định mức van

Khi đó:

Itb maxthuc=

Itb max 40 % =

161 40 %

= 405.5 ( A )

Để chọn giá trị điện áp ngợc lớn van, ta chọn thêm hệ số dự trữ điện áp ku = 1,6 

ta chän : ku = 1,6

Ung = ku Ung max = 1,6 537= 860 (V)

Từ giá trị Itb Ung , tra sổ tay ta chọn đợc van C501 hãng G.E Mỹ chế tạo với thông số sau :

Ung = 700  1700 ( V )

Itb =550( A )

di dtmax

=1000

II - Tính toán bảo vƯ van b¸n dÉn

Trong q trình van hoạt động van phải đợc làm mát để van khơng bị phá hỏng nhiệt ta tính toán chế độ làm mát cụ thể cho van Tuy nhiên, van bị hỏng van phải chịu tốc độ tăng dòng, tăng áp lớn.Nhng dịng tăng qua thyistor thời gian ngắn 3s nên van chịu đợc Để tránh tợng áp van dẫn đến hỏng van ta phải có biện pháp thích hợp để bảo vệ van Biện pháp bảp vệ van thờng dùng mắc mạch R, C song song van để bảo vệ áp mắc nối tiếp cuộn kháng để hạn chế tốc độ tăng dòng

khi dịng qua cuộn kháng ổn định điện cảm cuộn kháng hầu nh không lúc cuộn dây dẫn điện nh dây dẫn bỡnh thng

Ta có mạch nh hình vẽ:

Để tính tốn giá trị cuộn kháng ta xét trình độ mạch:

U ❑f = i.R + L. di dt

Ta thấy tốc độ tăng dòng lớn là:

di

dt max = Uf

L

Để đảm bảo an toàn cho van ta phải chọn L cho di/dt max phải nhỏ tốc độ tăng dòng chịu đợc van, hay là:

di

dt max < 1000 A/s

 Uf

L < 1000A/s

L > 200 10Uf − 6 =

220 √2

1000 106 = 0.31 H

Ta chọn cuộn kháng bão hồ có giá trị để tổng điện cảm động cuộn kháng mắc nối tiếp phải có giá trị >0.31 H.Sau tính tốn bảo vệ chống tốc độ tăng dịng ta tính tốn bảo vệ áp cho van Ngời ta chia hai loại nguyên nhân gây nên áp:

2 - Nguyên nhân bên ngoài: nguyên nhân thờng xẩy ngẫu nhiên nh đóng cắt không tải máy biến áp đờng dây, cầu chì bảo vệ nhẩy, có sấm sét

Để bảo vệ điện áp tích tụ điện tích chuyển mạch gây nên ngời ta dùng mạch RC đấu song song với thyristor nh hình dới:

Thơng số R, C phụ thuộc vào mức độ điện áp xảy ra,

tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đờng dây, dịng điện từ hố máy biến áp Việc tính tốn thơng số mạch R, C phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian nên ta sử dụng phơng pháp xác định thông số R, C đồ thị giải tích, sử dụng đờng cong có sẵn

C¸c bíc tÝnh to¸n nh sau:

- Xác định hệ số áp theo công thức:

k = Uimp

b Uim

với Uimp giá trị cực đại cho phép điện áp ngợc đặt diot

hc thyristor cách không chu kỳ, tra sổ tay tra cøu

Uim giá trị cực đại điện áp ngợc thực tế đặt diot thyristor

C❑min

(k ) , Rmax❑ (k) , Rmin❑ (k )

bằng cách tra đồ thị sổ tay tra cứu

- tÝnh didt max chuyển mạch nh phần tính toán cuộn kháng bÃo

hoà

- Xỏc nh in lng tích tụ Q = f( didt ), sử dụng đờng cong cho

trong sổ tay tra cứu để xỏc nh

- Tính toán giá trị R, C theo c«ng thøc:

C = Cmin

❑ .2 Q

Uim

Rmin❑ √LUim

2 Q ≤ R ≤ Rmax ❑

√LUim

2 Q

trong L điện cảm mạch RLC

Tuy nhiên, thực tế, tính tốn thiết kế bảo vệ van khó có đầy đủ tất đờng cong đặc tính cần thiết nên ngời ta thờng chọn giá trị R, C theo kinh nghiệm:

R = 20  100 (  ) ; C = 0,4  ( F )

Víi dßng qua van nhá, ta chọn giá trị R lớn, C nhỏ.Với dòng qua van lớn, ta chọn giá trị R nhỏ, C lớn

Theo tính toán, dòng qua van 161 A lớn nên ta chọn giá trị R, C nh sau:

R = 20 

C = 0,8 F ( giá trị chuẩn)

Ngoi ra, mạch lực cần có thêm thiết bị bảo vệ ngắn mạch, q tải nh áptơmát, cầu chì pha cầu chì trớc van để tăng cao tính an tồn cho mạch

Ch¬ng 3.

ThiÕt kÕ mạch điều khiển toàn hệthống

I.Giới thiệu chung mạch điều khiển toàn hệ thống

1.Cỏc yêu cầu chung hệ thống điều khiển

a)Đảm bảo phát xung với đủ yêu cầu để mở van: -Đủ biên độ ,Ux

-Đủ độ rộng,tx

-Sên xung ng¾n (ts=0.5 1s)

(xung điều khiển thờng có biên độ từ 2V dến 10V ,độ rộng xung thờng từ 20s đến 100s)

Các thơng số liên quan đến hình dạng xung điều khiển đợc minh hoạ hình vẽ:

b)Đảm bảo tính đối xứng kênh điều khiển

Trong sơ đồ điều khiển thyristor độ lệch cho phép xung kênh khác phải phạm vi cho phép với giá trị điện áp điều khin

c)Đảm bảo cách ly mạch điều khiển mạch lực

i vi khõu bin ỏp xung,thờng đợc sử dụng nh khâu truyền xung cuối tầng khuếch đại xung,điện áp chịu đựng sơ cấp thứ cấp phải đạt 1500V2000V sơ đồ làm việc với điện áp lới 3380VA d)Đảm bảo quy luật thay đổi pha xung điều khiển

Đây yêu cầu để đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển α

Thông thờng sơ đồ biến đổi xung áp xoay chiều góc α phải thay đổi phạm vi 002100.

e)Có thể điều chỉnh đợc góc điều chỉnh α ,không phụ thuộc thay đổi điện áp lới

f)Không gây nhiễu hệ thống điều khiển điện tử khác xung quanh

g)Cã khả bảo vệ áp,quá dòng pha b¸o hiƯu cã sù cè

Đối với yêu cầu cụ thể sơ đồ biến đổi xung áp xoay chiều ba pha cho mạch điều khiển mở máy động không đồng rôto lồng sóc có hai u cầu mà mạch điều khiển phải thực đợc là:

I.Khi mở máy dịng mở máy qua động phải đợc hạn chế lúc

này dịng mở máy tăng lên đột ngột với gía trị lớn làm hại động cơ. II.Để hạn chế dòng mở máy ta dùng biến đổi xung áp xoay chiều ba pha để hạ điện áp đặt vào stato động dịng lúc mở máy đợc hạn chế.Vậy lúc mở máy ta thờng điều chỉnh Udk để cho điện áp stato khoảng 60%Udm nên sau khởi động ta phải cho điện áp stato phải tăng trở lại.

Sau khởi động Udc phải tăng trở lại theo nh đồ thị dới

đây nhờ điều chỉnh Udc ta điều chỉnh đợc thời gian khởi động

§Ĩ thùc hiƯn điều ta phải dùng khâu sau :

Mục đích:

Khi khởi động có giá trị định ta điều chỉnh điện áp điều khiển để lúc khởi động có : Udc =60%Udm để dòng qua động đợc

h¹n chÕ

Sau cơng tắc start đóng mạch tích phân hoạt động Udk hàm

chính nhờ Udk tăng góc  giảm dần Udc tăng dần đạt theo ỳng

yêu cầu

Phõn tớch hot động:

Khi cha đóng cơng tắc.Udk=Udk0,trong Udk0là điện áp điều khiển ứng với

Udc=60%Udm

Khi đóng cơng tắc Ud=-E :

Ta cã: -Udk=

C ∫IC dt=

1

C ∫

Ud R2+Rx

dt= Ud

C (R2+Rx)t = − E

C (R2+Rx)

t +C

Từ đó:

Udk=

E C (R2+Rx)

t +Udk0

Vậy sau Udk tăng dần α giảm dần Udc tăng dần

Vậy nhờ khâu ta thực đợc yêu cầu đề cho việc khởi ng

* Cấu trúc mạch điều khiển nh sau :

X S S

1

Uc

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

- khõu : 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 π3 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 đợc bố trớ bng

cách sau:

Điểm trung tính kí hiệu O nối với điểm O mạch đIều khiÓn us1,us3,us5

dùng làm điện áp đồng pha a,b,c tơng ứng: us1=Usm.sin( θ + π

3 );us3= Usm.sin( θ -π

3 ); us5=Usm.sin( θ - π );

us2= Usm.sin θ ; us4=Usm.sin( θ - 2 π

2 Khâu biến áp xung khuyếch đại xung:

a) T¸c dông

Khâu khuếch đại xung khâu cuối quan trọng tron hệ thống điều khiển Khâu KĐX có nhiệm vụ khuếch đại tín hiệu điều khiển đa đến để điều khiển van bán dẫn công suất để đảm bảo tham số nh biên độ,độ rộng công suất.Một nhiệm vụ KĐX cách ly mạch động lực hệ thống điều khiển

Khối KĐXcó tác dụng tăng dòng từ cổng AND (dòng từ cổng AND thờng nhỏ) sau qua BAX để tạo đợc dòng điều khiển Ig ,áp điều

khiển Ug có biên độ thích hợp để mở Tiristor

Khâu biến áp xung bao gồm khối khuyếch đại T1 máy biến áp xung tạo

các xung điều khiển có công suất theo yêu cầu cña van

Máy biến áp xung loại biến áp đặc biệt điện áp đặt lên phía sơ cấp có dạng cung chữ nhật mà khơng phải điện áp hình sin.Điều dẫn đến chế độ làm việc tính tốn BAX khác so với biến áp thông thờng

b)Hoạt động:

Sơ đồ gồm khoá Transistor T1 đợc điều khiển xung có độ

rộng tx Khi T1 mở bão hoà gần nh toàn điện áp nguồn Un đợc đặt lên

cuộn sơ cấp máy biến áp xung.Điện áp cảm ứng bên phía thứ cấp có cực tính dơng mở điơt D2 đa dịng điều khiển vào cực điều khiển catôt thyristor T Điôt D4 có tác dụng làm giảm điện áp ngợc đặt lên catôt cực điều khiển thyistor T điện áp dơng hơn điện áp anôt.Điều đảm bảo an toàn cho tiếp giáp G-K thyistor T chế độ khoá

Khi transistor T1 khố lại dịmg collector-emitter 0.Tuy nhiên dịng qua cuộn dây sơ cấp BAX khơng thể bị dập tắt đột ngột đợc.Sức điện động tự cảm cuộn dây đảo chiều theo hớng muốn trì dịng này,nghĩa cực tính sức điện đọng có dấu (-) phía (+) phía dới.Sức điện động lớn tỷ lệ với tốc độ giảm dịng

điện sơ cấp i1: di1

dt Tuy nhiờn điơt D1 điơt ổn áp DZ mở tạo

đờng khép kín cho dịng điện i1.Dịng điện i1 suy giảm dần không

tổn hao công suất điện trở cuộn dây chủ yếu tiêu tán sụt áp điơt D1 điơt DZ.Nhờ điện áp collector transistor T1 đ-ợc giữ mức Un+(UD1+UDZ)

Điện trở R mắc nối tiếp nguồn biến áp xung có tác dụng hạn chế dịng từ hố BAX.Điện trở R đợc tính để đảm bảo dịng qua transistor T1 khơng vợt qúa dịng collector lớn cho phép

c.Tính tốn cụ thể cho sơ đồ:

Víi th«ng sè:

IG=0.2A;

UGK=5V;

tx=100 μ s;

DiÖn tÝch xung điều khiển U.tx=5.100=500(V s).Với dòng điều khiển

yêu cấu IG=0.2 A theo bảng tra ta chọn BAX loại IT235 với cuộn

dây có tỉ số máy biến áp 1:1,Điện cảm Lp=3mH

Dũng sơ cấp BAX:I1=IG+I μ Trong I μ dịng điện từ hố BAX

Vì điện áp đặt lên cuộn dây BAX khơng đổi nên dịng từ hố thay đổi tỷ lệ bậc với thời gian

I μ =(U1.t)/Lp

Nh vËy:I ❑μ max =(U1.tx)/Lp

Ta ph¶i cã U1=UGK+ Δ UD=5+1=6V

VËy: I ❑μ max =(6.100.10 ❑− 6 )/(3.10

❑− 3 )=200.10 ❑− 3 =0.2A

ILmax=(30-6)/0.4=60 Ω

Theo sơ đồ thf transistor phải chọn loại có dịng ICmax>0.4A hệ số khuyếch

đại dịng β =100.Khi dòng điều khiển bazơ 4mA phù hợp Chọn điơt ổn áp DZ với Uon=12V UCemax=30+12+1=43V

Chọn tranzito T loại ST603 có thông số : Uce =30V ;

Ice =800mV  = 30100

3 Khèi t¹o nguån mét chiÒu :

D21 D23 7815 7915 D22 D24 C1 C2 C3 C4 C5 C6 E -E

Khối tạo nguồn chiều cung cấp điện áp chiều cho khuyếch đại thuật toán hoạt động cho điện áp đặt đặt đầu vào IC thực nhiệm vụ so sánh điện áp

Chọn IC ổn áp loại :

UA7815 có điện áp ngỡng = 35V Dòng điện Io = 1,5A

điện áp : E = 15V

UA7915 có điện áp ngỡng = -40V dòng điện Io = 1,5A

Điện áp : - E = -15V

 Chän tơ läc f¼ng C1 = 1000F ; C2 = 500F ; C = C4 = 100F chän tơ läc nhiƠu C5 = C6 = 0,1F

4.Khâu tạo điện áp c a

Do yêu cầu điều áp xoay chiều ba pha mạch để khởi động động khơng đồng ba pha mạch phải có chất lợng cao tốt,vì tính đồng điện áp điều khiển cao

Mạch tạo tín hệu ca dùng khuếch đại thuật toán cho độ tuyến tính sờn ca tốt hơn.Độ ổn định sơ đồ cao tốt so với sơ đồ khác dùng transistor

Cho nªn ta phải sử dụng mạch tạo xung nh dới đây:

a/ Nguyên lý hoạt động

Điện áp phát xung chủ đạo đợc đa vào cửa đảo khâu tạo điện áp ca

Khi UII<0 điơt D thơng C1 đợc nạp thơng qua R5 D3 v II vi

dòng nạp:

IR2=

UII R5

Chän UDZ=6V,ta chän ®iƯn trë R2 cho dòng qua tụ C khoảng 1ms

t n giá trị UDZ điơt ổn áp

Nếu dịng qua tụ có giá trị khơng đổi điện áp tụ thay đổi theo quy luạt

tuyÕn tÝnh UC= IC

C t,do IC

C =

UC t =

6

10−3 =6.10 ❑

3 .

Từ dịng qua tụ có giá trị : IC=6.10 ❑3 C

Chän tô: C=0.22F

IC=0,22.10 ❑− 6 6.10 ❑3 =1.32mA

C1 DZ OP2 +E -E R4 R5 D3 RX2 R6 +E

( II )

R5= UII

IC

= 12

1 , 32 10− 3 =9.05.10 ❑3 Ω

Chän R5=8.2k Ω

Khi UII >0  D3 kho¸  Ura =  tơ C sÏ phãng điện âm nguồn

OP2.Dòng qua tụ dòng qua điện trở Rx2 R4,thời gian phóng l¹i

sẽ 9ms nên ta phải chọn giá trị dịng điện cho tụ C phóng điện đến 0V sau 10.67ms

Trong khoảng thời gian điện áp tụ C thay đổi theo quy luật:

UC=UCo -IC

C t,víi UCo=UDZ=6V

VËy : 0=6- IC

C 10,67.10 ❑− 3  IC=

6 C

10 , 67 10− 3 =

0 22 10− 6 10 , 67 10− 3 =0,124.10 ❑− 3 (A).

V× : IC=

UII

Rx 2+R4

 Rx2+R4=

UII

Rx 2+R4

= 12

0 ,124 10−3 =96.77k

Để hiệu chỉnh đợc điện áp tụ C 0V sau 10.67ms có khả điều chỉnh điện áp rắng ca nhiều kênh khác ta chọn :

R4=60k điện trở cố định, Rx2=60k biến trở điều chỉnh

Chän linh kiÖn :

OP2 : A741 có thông số:

Ung= 322V; UnF= 15 V; UdF= 30 V; Ko=5.106; P1=100

mW;

t=551250C; I

ra=25 mA; En=15 V; Zra=60 ; Zvµo=300

K;

du

dt =0,5

D3 : D-1001 có thông số :

I = 1A ; Ung = 200V ; U = 0,5V

Điện áp vào: Uvào đợc đa vào cổng âm khối A4

Khi | Uvào Up | = trigơ lật trạng thái có đầu Ura chuỗi xung

chữ nhật

+Nếu (Uvào Up ) >0 Ura = -0,8 Uvào

+Nếu (Uvào Up ) <0 Ura = 0,8 Uvào

6.Khâu tạo đIện áp chuẩn:

Khâu với đầu vào điện áp đồng cho đầu xung điện áp chuẩn ( có dạng nh hình vẽ) để đa vào đầu mạch tạo xung ca.Bởi vì, để tạo đợc xung ca có dạng sau ,ta cần phải có thời gian nạp tụ phải thật ngắn thời gian phóng tụ dài

Hoạt động:

Điện áp đồng đợc so sánh với 0(V) tạo thành xung vuông Sau qua mạch vi phân áp có dạng nh đồ thị sau qua bộ so sánh với Uref

để tạo đợc xung áp mong muốn đa vào tạo xung ca

7.Khâu tạo Độ rộng xung theo yêu cầu: Mục đích:

Sau tạo đợc điện áp ca cho qua so sánh để tạo đợc xung vuông cho việc điều khiển thyristor nhng độ rộng xung lớn so với xung cần thiết để điều khiển ta phải dùng cách để tạo đợc xung có độ rộng yêu cầu

Hoạt động

Góc  đợc tạo tăng giảm điện áp điều khiển Udk nên dải điều

chØnh réng nhÊt cña góc 0o210o

Giả sử ta có điện áp ca nh hình vẽ :

Sau so sánh ta có xng vng dơng rộng q ta muốn điều chỉnh độ rộng để xung điều khiển rộng mức thơi ta làm nh sau: Cho Udk=Udkmin ta xấc định đợc maxvà ta cho Udk điện áp ca

qua so sánh ta tách đợc phần xung cần cắt bỏ

Tiếp ta cho phần xung điều khiển cần cắt bỏ xung điều khiển có độ rộng qua phần tử logic XOR ta có xung điều khiển với độ rộng yêu cầu.

Vậy ta tạo đ-ợc xung có độ rộng đủ lớn để mở thyristor

8.Khâu 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

Ta dïng vi m¹ch CD4093 cđa h·ng FAIRCHILD

với thơng số sau để tạo đơc xung chùm có tần số khoảng 10kHz

Vi mạch bao gồm Trigơ Schmitt

Ta dùng để tạo xung chữ nhật có tần số 10kHZ.Mạch tạo xung nh sau:

Trong VT+, VT- hai ngỡng lật trigơ

Theo tần số xung s quyt nh bi tớch R.C

Tra bảng th«ng sè cđa CD4093 ta cã VDD=5V,VT+=3.3V,VT-=1.8V

Ta đặt điện áp VDD vào đầu điều khiển(CONTROL) trigơ

VËy f=

VT+¿(VDD−VT−)

¿ VDD− VT+¿

¿ (VT−)¿

¿ RCln¿

1 t1+t2=

1 ¿

=

1

RCln(3 3)(5− 8) (1 8)(5 − 3)

=

R C 1, 238 =10000Hz

Từ :R.C=

10000 , 238 =8,08.10 ❑− 5

Chän R=100 Ω vµ C=0.808 μ F

mạch vào chân VDD , VSS nh với thông số thích hợp ta sÏ cã

mạch dao động tạo xung có tần số 10kHz

Sơ đồ mạch điều khiển tồn hệ thống:

Phân tích hoạt động sơ đồ hệ thống điều khiển cho biến đổi xung áp xoay chiều ba pha nhằm mục đích hạn chế dòng khởi động lúc khởi động động cơ:

Sơ đồ bao gồm sáu kênh điều khiển,mỗi kênh đIều khiển việc đóng mở van định thời điểm thích hợp

Nguồn điện áp lới sau qua máy biến áp tạo đợc điện áp hình sin đồng lệch góc 60o.

Hoạt động kênh nh sau: Kênh 1:

c-a,sau cho xung qua so sánh với điện áp Udk c cp bi b

tạo điện áp điều khiĨn,ta cã xung ch÷ nhËt víi gãc më α Nhê Udk mµ ta sÏ

chỉnh đợc α với độ lớn theo yêu cầu góc mở điều chỉnh đợc nhờ điều chỉnh biến trở,cho qua diot để lọc lấy phần dơng điện áp.Xung xung chữ nhật có độ dài lớn mà ta cần xung có độ dài 2100- α ,do ta phải thực cắt xung,điều đợc thực dễ

dàng nhờ việc ta cho Udkmin để có α max ta lại cho xung chữ nhật ứng

với α max xung chữ nhật vừa tạo cho qua phần tử XOR ta đợc

xung chữ nhật có độ rộng theo yêu cầu.Cho qua với xung chùm đến phần tử AND.Xung sau đợc đa qua khuếch đại khâu biến áp xung để tạo xung có độ lón theo yêu cầu để mở đợc thyristor

Ch¬ng 4.

Mơ hoạt động của

hÖ thèng b»ng Simulink

3.Kết mô phỏng:

a.Đồ thị điện áp điều khiển dòng điện pha A,điện áp pha A: Đồ thị góc điều khiển :

Dạng góc điều khiển nh hình vẽ,lúc khởi động cho góc tăng để giảm điện áp giảm dịng điện qua động sau giảm góc để tăng điện áp đặt vào pha A sau khởi động

PHô LôC IC: CD4093BC

Học kỳ vừa qua với giúp đỡ tận tình thầy giáo Trần trọng minh thầy giáo mơn tự động hố XNCN em cố gắng hồn thành đồ án mơn học điện tử công suất với đề tài “thiết kế khởi động cho động không đồng ba pha” Mặc dù lúc đầu bỡ ngỡ ,nhng đợc sự bảo tận tình thầy giáo Trần trọng minh, em hồn thành đồ án ,có thêm đơc nhiều kinh nghiệm quý báu thực tế , kiến thức điện tử công suât môn học khác để sau có đủ tự tin làm đồ án khác ,giúp em:

- Hiểu đợc cấu tạo , nguyên lý hoạt động biến đổi xung ap xoay chiều ba pha ứng dụng vao thực tế

- Biết cánh thiết kế tính toán mạch lực

- Biết cách thiết kế tính toán mạch điều khiển

Kt qu mụ phng cho thấy mạch lực mạch điều khiển hoạt động tốt đáp ứng đợc yêu cầu thực tế đặt Điều chứng tỏ tính đắn mạch thiết kế Kết sở cho việc ứng dụng để thiết kế mạch thực tế

Tuy nhiên, thời gian có hạn kiến thức em hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Trần trọng minh tận tình hớng dẫn , giúp đỡ em suốt thời gian làm đồ án để em hoàn thành đồ án

Hµ Néi Ngµy 14 tháng 12 năm 2003

Sinh viên thùc hiƯn :ph¹m viƯt hång