Thiết kế bộ điều khiển AC DC điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, điều khiển tốc độ động chiều yêu cầu tất yếu máy sản xuất Ta biết hầu hết máy sản xuất địi hỏi có tốc độ, tùy theo công việc, điều kiện làm việc mà ta chọn tốc độ làm việc khác để tối ưu hóa q trình sản xuất Muốn có tốc độ khác máy ta thay đổi cấu trúc học máy tỉ số truyền thay đổi tốc độ động truyền động Ở khảo sát theo phương pháp thay đổi tốc độ chuyển động động Ngày nay, điện tử cơng suất đóng vai trị quan trọng q trình cơng nghiệp hố 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 Việc ứng dụng điện tử công suất để điều khiển tốc độ động chiều có ý nghĩa nên thực đề tài: “Thiết kế điều khiển AC-DC điều chỉnh tốc độ động chiều” Bố cục khóa luận gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thiết kế mạch động lực Chương 3: Tính tốn thiết kế mạch điều khiển Trong thời gian làm đồ án tốt nghiệp quan tâm thầy cô khoa, đặc biệt giáo viên hướng dẫn Th N ỄN T P N giúp đ em nhiệt tình suốt thời gian tìm hiểu nghiên cứu để đồ án em hoàn thành thời gian Tuy nhiên, thực đề tài thời gian, nguồn tài liệu trình độ cịn hạn chế nên khơng tránh khỏi nh ng sai sót Kính mong nhận dẫn đóng góp thầy bạn Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày … tháng … năm 2017 inh viên thực Nguyễn oàng Anh NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… IẢN VIÊN ỚN (Chữ ký, họ tên) DẪN NHẬN XÉT (Của giảng viên phản biện) ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… IẢN VIÊN P ẢN BIỆN (Chữ ký, họ tên) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Error! Bookmark not defined Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan động chiều .1 1.1.1 Cấu tạo động chiều 1.1.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều 1.1.3 Phân loại động chiều 1.1.4 Phương trình đặc tính động điện chiều kích từ độc lập 1.1.5 Phương pháp điều chỉnh tốc độ động chiều kích từ độc lập .8 1.2 Khái quát số chỉnh lưu 13 1.2.1 Khái quát chung 13 1.2.2 Sơ đồ cầu chỉnh lưu pha 13 1.2.3 Mạch chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển 16 Chương 2: THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC 18 2.1 Lựa chọn sơ đồ thiết kế 18 2.2 Thiết kế mạch động lực 18 2.2.1 Tính chọn thyristor 18 2.2.2 Thiết kế cuộn kháng san lD 20 2.2.3 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực 25 2.3 Tính chọn sơ đồ cho mạch kích từ động 28 Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 31 3.1 Nguyên lý, chức yêu cầu mạch điều khiển .31 3.1.1.Nguyên lý .31 3.1.2 Chức mạch điều khiển 32 3.2 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển 33 3.2.1 Khối đồng .33 3.2.2 Khối tạo điện áp cưa 34 3.2.3 Khối so sánh 34 3.2.4 Khối tạo xung 34 3.2.5 Khuếch đại xung 35 3.2.6 Biến áp xung 36 3.3 Thiết kế mạch điều khiển .36 3.3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển .37 3.3.2 Nguyên lý làm việc 38 3.3.3 Tính tốn khối mạch điều khiển 40 KẾT LUẬN 53 Tài liệu tham khảo DAN MỤC CÁC ÌN Hình 1.1: Động điện chiều Hình 1.2:Sơ đồ nguyên lý làm việc động điện chiều Hình 1.3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập .3 Hình 1.4: Động điện chiều kích từ độc lập .4 Hình 1.5: Động điện chiều kích từ song song .4 Hình 1.6: Động điện chiều kích từ nối tiếp Hình 1.7: Động điện chiều kích từ hỗn hợp Hình 1.8: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập .6 Hình 1.9: Họ đặc tính thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động Hình 1.10: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thơng Hình 1.11: Họ đặc tính thay đổi từ thơng 10 Hình 1.12: Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh tốc độ động cách thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng 11 Hình 1.13: Sơ đồ nguyên lí mạch chỉnh lưu cầu pha 14 Hình 1.14: Giản đồ dịng điện điên áp 15 Hình 1.15:Điện áp tải van bán dẫn sơ đồ điều khiển 16 Hình 2.5: Mạch RC bảo vệ điện áp từ lưới 28 Hình 3.1: Nguyên lý điều khiển chỉnh lưu 31 Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch điều khiển 33 Hình 3.3: Mạch khuếch đại xung 35 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển 37 Hình 3.5: Dạng điện áp 39 Hình 3.6: Sơ đồ tạo điện áp đồng pha 40 Hình 3.7: Sơ đồ tạo điện áp tựa .41 Hình 3.8: Sơ đồ khâu so sánh 42 Hình 3.9: Sơ đồ khâu tạo xung 43 Hình 3.10: Sơ đồ tạo điện áp UD 44 Hình 3.11: Sơ đồ ngun lí tạo nguồn nuôi  12V 49 Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan động chiều Động điện chiều gi vị trí định cơng nghiệp giao thơng vận tải, nói chung thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi rộng (trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện ) Mặc dù so với động không đồng để chế tạo động điện chiều c giá thành đắt sử dụng nhiều kim loại hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp nh ng ưu điểm mà máy phát điện chiều thiếu sản xuất đại Ưu điểm động điện chiều làm động điện hay máy phát điện nh ng điều kiện làm việc khác Ưu điểm lớn động điện chiều điều chỉnh tốc độ khả tải Nếu thân động không đồng đáp ứng đáp ứng chi phí thiết bị kèm (như biến tần ) đắt tiền động chiều khơng nh ng điều chỉnh rộng xác mà cấu trúc mạch lực mạch điều khiển đơn giản đồng thời lại đạt chất lượng cao Ngày nay, hiệu suất động chiều công suất nhỏ khoảng 70% ÷ 85%, động điện cơng suất trung bình lớn khoảng 85% ÷ 94% Công suất lớn động điện chiều vào khoảng 10000kW, điện áp vào khoảng vài trăm đến 1000V 1.1.1 Cấu tạo động chiều Động điện chiều gồm có phần : Phần tĩnh (stator) phần động (rơtor) Hình 1.1: Động điện chiều a Phần tĩnh (Stato) - Cực từ chính: Cực từ phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm nh ng thép kỹ thuật điện Cực từ gắn chặt vào vỏ nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện - Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt gi a 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 b Phần quay (rotor) Gồm phận sau: - Lõi sắt phần ứng: Lõi sắt phần ứng dùng để dẫn từ Thông thường dùng nh ng 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 - Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần sinh s.đ.đ có dịng điện chạy qua Thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ thường dùng dây có tiết diện trịn, máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện hình ch nhật Dây quấn cách điện với rãnh lõi thép - Cổ góp: Cổ góp hay cịn gọi vành góp hay vành đổi chiều dùng để đổi chiều dịng điện xoay chiều thành chiều Cổ góp gồm có nhiều phiến đồng hình nhạn cách điện với lớp mica dày 0,4 đến 1,2 mm hợp thành hình trụ trịn Đi vành góp có cao lên để để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dễ dàng - 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 1.1.2 Nguyên lý làm việc động điện chiều b F® t n I + a A I c U F ®t d B - Hình 1.2: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 dịng điện Iư dẫn ab, cd có dịng 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 vịng vị trí dẫn ab, cd đổi chỗ có phiến góp đổi chiều dịng điện gi cho chiều lực tác dụng không đổi đảm bảo động có chiều quay khơng 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 Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động Phương trình cân điện áp: U= Eư+Rư.Iư Trong đó: Rư: điện trở phần ứng Iư: dịng điện phần ứng Eư: sức điện động Theo yêu cầu đề ta xét hệ điều chỉnh tốc độ động điện chiều kích từ độc lập Động điện chiều kích từ độc lập có dịng điện kích từ khơng phụ thuộc vào dịng 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- - E I KT IKT UKT + - Hình 1.3: Sơ đồ nối dây động điện chiều kích từ độc lập 1.1.3 Phân loại động 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 nh ng loại sau đây: +Động điện chiều kích từ độc lập Hình 1.4: Động điện chiều kích từ độc lập + Động điện chiều kích từ song song Hình 1.5: Động điện chiều kích từ song song + Động điện chiều kích từ nối tiếp 3.3.3 Tính toán khối mạch điều khiển a Khối đồng pha D +12 BADP R1 UA R3 A1 + R2 D UB R4 -12 VR1 +12 Hình 3.6: Sơ đồ tạo điện áp đồng pha Mạch tạo tín hiệu đồng dùng chỉnh lưu nửa chu kỳ có điểm trung tính (D 1, D2) để tạo điện áp chỉnh lưu U(1) hình (3.6) Điện áp U(1) so sánh với Uo để tạo tín hiệu tương ứng với điểm mà điện áp nguồn qua điểm không Uo nhỏ xung U(2) hẹp phạm vi điều chỉnh lớn Nếu chọn max = 175o thì: Uo = U sin 5o (3-2) Theo yêu cầu thiết kế đồ án BAĐF dùng lõi thép kỹ thuật điện hình ch E có tiết diện lõi thép là: S = 12 cm2 với công suất tương ứng P = 122 / 1,44 = 100 (W) Điện áp thứ cấp lấy 12 V, điện áp cuộn sơ cấp 240 V để nối vào lưới điện Theo kinh nghiệm ta chọn số vòng vol no = K/ S (3-3) Trong đó: K - hệ số biến áp: 36  42 (vòng) no = 40 : 12 = 3,3 (vòng/ vol) 40 Số vòng dây cuộn sơ cấp: W1 = no U1 = 3,3 240 = 792 (vòng) (3-4) Số vòng dây cuộn thứ cấp: W2 = no U2 = 3,3 12 = 40 (vòng) (3-5) Tại điểm A điện áp đồng pha lấy từ cuộn thứ cấp MBA qua mạch lọc R1 , C1 đưa đến đầu vào KĐTT U1A Ta chọn : R1 = R2 = R3 = R4 = 10 K VR1 = 50 K b Mạch tạo điện áp tựa (điện áp cưa) Dz1 C1 +12 R6 VR6 +12 A2 R4 + R5 -12 U c Hình 3.7: Sơ đồ tạo điện áp tựa Ta thường chọn sơ đồ tạo điện áp tựa dùng khuếch đại thuật toán Sơ đồ xây dựng nguyên tắc sử dụng mạch tích phân Q trình phóng nạp tụ thực nhờ nguồn nạp cho tụ nguồn hai cực tính Khi điện áp đầu vào U(1) mang dấu dương (+E), điện áp tụ (U2) nạp theo công thức sau: U2 = U C = E T1 R C (3-6) Điện áp tụ theo phương trình đường tuyến tính dốc xuống phía Nếu điện áp đầu vào mang dấu âm (-E), điện áp tính theo cơng thức: 41 U2 = U C = (3-7) E T2 R C Điện áp tụ lúc đường lên phía Bằng cách thay đổi thời gian phóng (T1), thời gian nạp (T2) giá trị VR2, VR3 cách tương ứng, ta thay đổi dạng điện áp cưa Ta chọn: VR2 = 10 K VR3 = 50 K R5 = K R6 = 56 K R7 = 330  R8 = 10 K C1 = 0,1 F D2, D3 loại 1ê c Khâu so sánh KĐTT U1A làm việc chế độ so sánh nên đầu điện áp dạng xung hình ch nhật đối xứng Gọi điện áp qua trở R2 U1 Gọi điện áp qua trở R3 U2 Nếu U1> U2 điện áp điểm B bị lật xuống âm nguồn U1< U2 điện áp điểm B lật lên dương nguồn R9 A3 Uc + R10 Uđk Hình 3.8: Sơ đồ khâu so sánh Ta chọn: R9 = R10 = 10 K 42 d Khâu tạo xung Khâu so sánh ta nhận xung vuông rộng kéo dài từ xuất đến nửa chu kỳ xét điện áp chỉnh lưu Nếu xung điều khiển xuất từ thời điểm kéo dài hết nửa chu kỳ kết thúc làm hỏng cực điều khiển Để tạo xung với vài s ta dùng mạch vi phân R12, C2 Tụ C2 R12 để vi phân xung vuông sau khâu so sánh thành xung đơn có biên độ hai lần biên độ hình ch nhật R12 A4 R16 + C2 R15 R13 D2 R14 UD Hình 3.9: Sơ đồ khâu tạo xung tD = R12 C2 = 100 s = 10- (s) Chọn => (3-8) C2 = 0,047 F = 0.047 10-6 F R12 10 4  2,13K = 0,047.10 6 Khi điện áp đưa từ khâu so sánh mức thấp (-Ubh) tụ C2 nạp nguồn âm lên đến trị số Ubh Khi điện áp so sánh chuyển lên mức (+ Ubh ) vào thời điểm R4 xuất xung điện áp có giá trị điện áp có sẵn tụ ( Ubh ) cộng điện áp khâu so sánh Ubh Do chúng mắc nối tiếp nên tổng +2Ubh Sau tụ C2 bắt đầu trình nạp đảo để cuối đạt trị số Ubh ngược dấu ban đầu Xung vi phân đưa đến KĐTT U1B 43 -U R6 R7 D1 U1B A1 R2 D + D2 R8 Hình 3.10: Sơ đồ tạo điện áp UD Đầu vào (-) U1B đặt điện áp phân áp R 6, R7 tạo nên Như vậy, điện áp điểm C = V, điốt D1 thông làm đầu vào (-) KĐTT âm đầu vào (+) nên đầu KĐTT bão hoà gần (+) nguồn Khi xung nhọn điểm C có giá trị (-) Điốt D1 khố, D2 thơng làm đầu vào (+) KĐTT âm so với đầu vào (-) Kết đầu bị lật xuống âm nguồn Như vậy, D có dạng xung với phần (-) hẹp thời điểm điện áp anot qua giá trị Đây tín hiệu điều khiển cho mạch tạo xung cưa KĐTT U1C Chọn R5, R6, R7, R8 dựa điều kiện sau: U U 1B  U U 1B (3-9) U C R  U C R R5 R6    R5  R8 R6  R8 R5  R8 R6  R8 Vậy chọn: R5 = R8 = R7 = 10 K => R6 = K 44 (thoả mãn điều kiện ) e Tính biến áp xung Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần đặc tính từ hố có: B = 0,3 (T), H = 30 ( A/m ) [1], khơng có khe hở khơng khí Tỷ số biến áp xung: thường m = 2 3, chọn m = Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U2 = Udk = 3,0 (v) Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = m U2 = 3.3 = (v) (3-10) + Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = Idk = 0,1 (A) (3-11) + Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2 / m = 0,1/ = 0,033(A) (3-12) + Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: tb= B/ 0 H = 8.103 (3-13) Trong đó: 0 = 1,25 10-6 (H/ m) - độ từ thẩm khơng khí Thể tích lõi thép cần có: V = Q L = ( tb 0 tx sx Ul Il )/ B2 Thay số (3-14) V = 0,834 10-6 (m3 ) = 0,834 ( cm3 ) Chọn mạch từ tích V= 1,4 (cm3 ) Với thể tích ta có kích thước mạch từ sau: a = 4,5 mm b = mm Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 d = 12 mm D = 21 mm 45 Chiều dài trung bình mạch từ : l = 5,2 (cm) + Số vòng quấn dây sơ cấp biến áp xung: Theo định luật cảm ứng điện từ : U1 = w1 Q dB/ dt = w1 Q B/tx (3-15) w1 = U1 tx / B.Q = 186 ( vòng ) (3-16) + Số vòng dây thứ cấp W2 = w1 / m = 186/ = 62 (vòng ) (3-17) + Tiết diện dây quấn thứ cấp: S1 = I1 /J1 = 33,3.10-3 / = 0,0056 (mm2 ) (3-18) j1 = ( A/mm2 ) Chọn mật độ dòng điện: + Đường kính dây quấn sơ cấp: 4S1 d1 = Chọn:  (3-19) = 0,084 (mm) d = 0,1 (mm) + Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = I2/ J2 = 0,1/ = 0,025 (mm2 ) (3-20) Chọn mật độ dòng điện J2 = (A/ mm2 ) + Đường kính dây quấn thứ cấp: d1 = (3-21) 4S = 0,178 (mm)  Chọn dây có đường kính: d2 = 0,18 (mm) + Kiểm tra hệ số lấp đầy: Kld = S1.W1  S W2 = (  d d 112 W1  d2 W2 d ) Như vậy, cửa sổ đủ diện tích cần thiết 46 = 0,03 (3-22) f Tính tầng khuếch đại cuối Chọn Tranzitor công suất loại Tr3 loại 2SC9111 làm việc chế độ xung có thông số: Tranzitor loại npn, vật liệu bán dẫn Si Điện áp gi a Colecto Bazơ hở mạch Emito : UCBO = 40(v) Điện áp gi a Emito Bazơ hở mạch Colecto : UEBO = 4(v) Dịng điện lớn Colecto chịu đựng : Icmax = 500 (mA) Công suất tiêu tán Colecto : Pc Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : T1 = 1750 C Hệ số khuếch đại :  = 1,7 (w) = 50 Dòng làm việc Colecto : Ic3 = I1 = 33,3 (mA) Dòng làm việc Bazơ : IB3 = Ic3 /  = 33,3/50 = 0,66(A) Ta thấy với loại Tiristo chọn có cơng suất điều khiển bé Udk = 3,0 (v), Idk = 0,1 (A), nên dòng Colecto – Bazơ Tranzito Ir3 bé, trường hợp này, ta khơng cần Tranzito I2 mà có đủ cơng suất điều khiển Tranzito Chọn nguồn cấp cho biến áp xung: E = +12 ( V) ta phải mắc thêm điện trở R10 nối tiếp với cực Emitor Ir3, R1 (3-23) R10 = ( E - U1 ) / I1 = 90 () Tất điôt mạch điều khiển dùng loại 1N4009 có tham số: + Dịng điện định mức : Idm = 10 (A) + Điện áp ngược lớn : UN = 25 (v), + Điện áp điôt mở thông : Um = (v) g Tính chọn tạo xung chùm Mỗi kênh điều khiển phải dùng khuếch đại thuật tốn, ta chọn IC loại TL 084 hãng TexasInstruments chế tạo, IC có khuếch đại thuật tốn Thông số TL084 : 47 Điện áp nguồn nuôi : Vcc =  18 (V) chọn Vcc = 12 (V) Hiệu điện gi a hai đầu vào :  30 (V) Nhiệt độ làm việc : T = -25  850 C Công suất tiêu thụ : P = 680 (mW) = 0,68 (W) Tổng trở đầu vào : Rin = 106 ( M) Dòng điện đầu : Ira = 30 ( pA) Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : du/dt = 13 (V/s) Mạch tạo chùm xung có tần số f = 1/2fx = ( kHz) hay chu kỳ xung chùm T = 1/f = 334 (s) Ta có : T = R8 C2 ln(1 + R6 / R7) Chọn R6 = R7 = 33(s) : R8 C2 = 151,8 (s) T = 2,2 R8 C2 = 334 (s) Chọn tụ C2 = 0,1s có điện áp U = 16 (V) ; R8 = 1,518 () Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch ta chọn R8 biến trở K h Tính chọn tầng so sánh Khuếch đại thuật toán chọn loại TL 084 Chọn: R4 = R5> Uv/ I v = 12/ 1.10-3 = 12 (K) Trong nguồn ni Vcc = 12 (V) Thì điện áp vào A3 Uv  12 (v) Dòng điện vào hạn chế để Ilv < (m A) Do ta chọn R4 = R5 = 15 (K) dịng vào A3 : Ivmax = 12/ (15 103) = 0,8 ( m A) i Tạo nguồn ni: 48 (3-24) 7812 C1 +12 C2 -12 Hình 3.11: Sơ đồ ngun lí tạo nguồn ni  12V Ta cần tạo nguồn điện áp  12 (V) để cấp cho biến áp xung, nuôi IC , điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Nếu dùng mạch chỉnh lưu cầu pha dùng Điốt, điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi: U2 = 12 / 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: UV =  35 (V) Điện áp đầu vào : Điện áp đầu : Ura = 12 (V) với IC 7812 Ura = -12 (V) với IC 7912 Dòng điện đầu : Ira =  (A) Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần sóng dài bậc cao Chọn : C4 = C5 = C6 = C7 = 470 (F) ; U = 35 V k.Tính tốn máy biến áp nguồn ni 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 lấy thứ cấp làm nguồn nuôi: 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: 49 Pdph = U2dph I2dph = 10-3 = 0,054 w) (3-25) Công suất tiêu thụ IC TL 084 sử dụng làm khuếch thuật toán ta chọn hai IC TL 084 P81c = PIC = 0,68 = 5,12 (w) (3-26) Công suất BAX cấp cho cực điều khiển Tiristo Px = Udk Idk = 0,1 = 1,8 = 6,976 (W) (3-27) Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi PN = Pdph + P81c + Px (3-28) PN = 0,056 + 5,12 + 1,8 = 6,976 ( W) Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy: S= 1,05 (Pdph + PN ) = 1,05 ( 0,054 + 6,976) = 7,38 ( VA) (3-29) Dòng điện thứ cấp máy biến áp: I2 = S : U2 = ( 7,38 : ) = 0,137 (A) (3-30) Dòng điện sơ cấp máy biến áp: I1 = S/ 3.U2 = 7,38/3 220 = 0,0112(A) (3-31) Tiết diện trụ máy biến áp tính theo công thức kinh nghiệm: Qt = k Q Trong đó: S m f = 1,33( cm2) kQ = - hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m = - số trụ biến áp f = 50 - tần số điện áp lưới Chuẩn hố tiết diện trụ Qt = 1,63 (cm2) kích thước mạch từ thép dày  = 0,5 (mm) Số lượng thép : 68 a=12mm 50 (3-32) b=16mm h=30mm hệ số ép chặt kc= 0,85 Chọn mật độ từ cảm B =1T tụ ta có số vòng dây sơ cấp: w1 = U1 = 6080 ( vòng) 4,44.f B.Qt (3-33) J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) Chọn mật độ dòng điện : Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1 = S 3.U J = 0,0043 (mm2) (3-34) Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = 4.S1  = 0,074 (mm) (3-35) Chọn d1= 0,1 mm để đảm bảo độ bền Đường kính có kể cách điện: dlcd = 0,12 (mm) Số vịng dây quấn thứ cấp: W2 = W1 U2/ U1 = 249 ( vòng) (3-36) Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = S / (6 U2 J2) = 0,053 (mm2) (3-37) Đường kính dây quấn thứ cấp: (3-38) 4.S =  d2 = 0,260 (mm) Chuẩn hố đường kính : d2 = 0,26 (mm) đường kính có kể đến cách điện Chọn hệ số lấp đầy : : d2cd = 0,31 (mm) kld = 0,7 với 51 kld = chọn:  (dlcd w1  d2 cd w1) k ld h 2 = 8,3 (mm) (3-39) c = 12mm Chiều dài mạch từ: L = c + a =2 12 + 12 = 60 (mm) (3-40) Chiều cao mạch từ: H = h + a = 30 + 12 = 54(mm) (3-41) Tính chọn điơt cho chỉnh lưu nguồn ni : + Dịng điện hiệu dụng qua điôt: ID.HD = I2 (3-42) = 0,099 (A) + Điện áp ngược lớn mà điôt phải chịu: UNmax = (3-43) U2 = 22 (v) + Chọn điơt có dịng định mức: Idm  Ki IDMD = 10 0,1 = 1,1 (A) (3-44) Chọn điơt có điện áp ngược lớn nhất: Un = ku UNmax = 22 = 44 (V) Chọn điôt loại KII208A có thơng số: + Dịng điện định mức : Idm = 1,5 (A) + Điện áp ngược cực đại điôt : UN = 100 (V) 52 (3-45) KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu khóa luận em hoàn thành Thiết kế điều khiển AC-DC điều chỉnh tốc độ động chiều Khóa luận bước đầu thiết kế tính tốn mạch động lực mạch điều khiển, từ đưa sơ đồ nguyên lí sơ đồ mạch mạch điều khiển mạch động lực.Về mặt hạn chế khóa luận dùng lại bước tính tốn thử nghiệm chưa thiết kế áp dụng vào sản phẩm thực tế Để khóa luận đưa vào thực nghiệm có hiệu cần phải đầu tư nhiều mặt thời gian, tỉ mỉ chương chọn thiết bị đảm bảo khả làm việc kinh phí 53 Tài liệu tham khảo Điện t c ng su t–Trần Trọng Minh Thiết kế thiết bị điện t c ng su t-Trần Văn Thịnh Điều chỉnh tự động truyền động điện-Bùi Quốc Khánh Truyền động điện-Bùi Quốc Khánh Máy Điện – Tập 1,2,3- Nguyễn Khánh Hà - Vũ Gia Hanh Tài liệu wed-http://www.tailieu.vn ... tốc độ động qn tính nên chưa kịp biến đổi Dịng Iư giảm làm cho moment động giảm theo tốc độ giảm xuống, sau làm việc xác lập tốc độ n với n2> n1 Phương pháp điều chỉnh tốc độ điều chỉnh tốc độ. .. pháp điều chỉnh tốc độ cách thay đổi từ thơng điều chỉnh tốc độ vô cấp cho nh ng tốc độ lớn tốc độ Theo lý thuyết từ thơng giảm gần 0, nghĩa tốc độ tăng đến vô Nhưng thực tế động làm việc với tốc. .. ng tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác Không nh ng có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động