Thiết kế chế tạo mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ

Sự ứng dụng của điện tử công suất trong các hệ thống truyền động điện là rất lớn bởi sự nhỏ gọn của các phần tử bán dẫn và việc dễ dàng tự động hoá cho các quá trình sản xuất. Các hệ thống truyền động điều khiển bởi điện tử công suất đem lại hiệu suất cao. Kích thước, diện tích lắp đặt giảm đi rất nhiều so với các hệ truyền động thông thường.Xuất phát từ yêu cầu thực tế đó, trong nội dung môn học Điện tử công suất và Truyền động điện chúng em đã được giao thực hiện đề tài: “Thiết kế chế tạo mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ”.

Nhận xét giáo viên hướng dẫn Ngày Tháng Năm2021 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .5 Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu chung 1.1.1 Đặc điểm…………………………………….… 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều……….…………………… 1.1.3 Phân loại động điện chiều………….……………………… … 1.1.4 Nguyên lý làm việc động điện chiều.……………………… … 1.1.5 Ưu, nhược điểm ứng dụng động điện chiều.……… … …9 1.2 Các đại lượng định mức phương pháp điều chỉnh tốc độ 1.2.1 Các đại lượng định mức.………………………………………… ….… 1.2.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ.…………………………………… .…9 1.2.2.1 Thay đổi điện trở mạch phần ứng.……………………… … …9 1.2.2.2 Thay đổi từ thơng kích từ động 10 1.2.2.3 Thay đổi điện áp phần ứng động 11 1.1.2.4 Kết luận 12 Chương 2: BỘ CHỈNH LƯU VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 13 2.1 Chỉnh lưu công suất .13 2.1.2 Khái niệm.…………………………………………………… …… .13 2.1.3 Phân loại.…………………………………………………… ……… 13 2.1.4 Cấu trúc mạch chỉnh lưu.…………………………………… …… 13 2.1.5 Mạch chỉnh lưu cầu ………………………………………………… …14 2.2 Thiết bị điều khiển .16 2.2.1 Cấu trúc mạch điều khiển.………………………………….……… ….16 2.2.2 Các nguyên tắc điều khiển.………………………… ……… …17 2.2.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng across .18 2.2.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính .19 2.2.3 Các phương pháp điều khiển.………………………………… .20 2.2.3.1 Khối nguồn điều khiển 21 2.2.3.2 Mạch điều khiển 22 2.2.3.3 Khâu cách ly 26 2.2.4 Sơ đồ khối.………………………………………………………… ….27 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH 28 3.1 Tính tốn thơng số mạch .28 3.1.1 Tính chọn giá trị van bán dẫn 28 3.1.2 Tính toán, chọn phần tử bảo vệ 28 3.2 Sơ đồ thiết kế .29 3.3 Nguyên lý hoạt động toàn mạch 30 KẾT LUẬN .32 TÀI LIỆU THAM KHẢO 33 DANH SÁCH HÌNH ẢNH VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Hình ảnh động điện chiều kích từ độc lập………… ….……6 Hình 1.2 Cấu tạo động điện chiều…………………… ………… …6 Hình 1.3 Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Rf………… …….10 Hình 1.4 Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi  …………… …11 Hình 1.5 Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Uư………… … 12 Hình 2.1 Cấu trúc chỉnh lưu……………………………………….14 Hình 2.2 Chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển …………………………… 14 Hình 2.3 Dạng sóng điện áp dịng điện……………………………….… 15 Hình 2.4 Sơ đồ khối mạch điều khiển………………………………….… 17 Hình 2.5 Nguyên tắc điều khiển thẳng across……………………………18 Hình 2.6 Ngun tắc điều khiển thẳng tuyến tính……………………… 19 Hình 2.7 Các khâu mạch điều khiển dùng IC thuật tốn rời rạc……….20 Hình 2.8 Các khâu dùng IC tích hợp TCA785……………………….…….21 Hình 2.9 Sơ đồ điều khiển 21 Hình 2.10 Hình ảnh, sơ đồ chân TCA 785 ……………… …………….… 23 Bảng 2.1 Chức chân TCA 785………………… ………… 24 Hình 2.11 Dạng tín hiệu TCA 785…………………………………………24 Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo TCA 785 25 Bảng 2.2 Thông số giá trị chân IC 25 Hình 2.13 Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý MOC 3020……………….….…26 Hình 2.14 Sơ đồ khối………………………………………………………… 27 Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cầu chỉnh lưu pha bán điều khiển………… ……28 Hình 3.2 Sơ đồ mạch in……………………………………………………… 29 LỜI NĨI ĐẦU 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 hố cho q 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 thơng thường Xuất phát từ u 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 mạch chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ” Với hướng dẫn cô, chúng em tiến hành nghiên cứu thiết kế đề tài Trong trình thực đề tài khả kiến thức thực tế có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, kính mong thầy, đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực hiện: Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1.1 Giới thiệu chung: 1.1.1 Đặc điểm: Động điện chiều DC loại động hoạt động nguồn điện áp điện áp chiều Hình 1: Hình ảnh động điện chiều kích từ độc lập 1.1.2 Cấu tạo động điện chiều: Động điện chiều phân thành hai thành phần gồm: Phần tĩnh phần động Hình 2: Cấu tạo động điện chiều - Phần tĩnh hay stato hay gọi phần kích từ động cơ, phận sinh từ trường gồm có: + Mạch từ dây kích từ lồng ngồi mạch từ (nếu động kích từ nam châm điện), mạch từ làm băng sắt từ (thép đúc, thép đặc) Dây quấn kích thích hay cịn gọi dây quấn kích từ làm dây điện từ, cuộn dây điện từ mắc nối tiếp với + Cực từ chính: Là 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 hay thép cacbon, động điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối, tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối tiếp với + Cực từ phụ: Cực từ phụ đặt cực từ Lõi thép cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông + Gông từ: Gông từ dùng làm mạch từ nối liền cực từ, đồng th ời làm vỏ máy Trong động điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại, máy điện lớn thường dùng thép đúc + Các phận khác: Nắp máy: Để bảo vệ máy khỏi vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn an toàn cho người khỏi chạm vào điện Trong máy điện nhỏ vừa nắp máy cịn có tác dụng làm giá đỡ ổ bi Trong trường hợp nắp máy thường làm gang Cơ cấu chổi than: Để đưa dòng điện từ phần quay Cơ cấu chổi than bao gồm có chổi than đặt hộp chổi than nhờ lị xo tì chặt lên cổ góp Hộp chổi than cố định giá chổi than cách ện với giá Giá chổi than quay để điều chỉnh vị trí chổi than cho chỗ, sau điều chỉnh xong dùng vít cố định lại - Phần quay hay rôto: Bao gồm phận sau: + Phần sinh sức điện động gồm có: Mạch từ làm vật liệu sắt từ (lá thép kĩ thuật) xếp lại với Trên mạch từ có rãnh đ ể l ồng dây quấn phần ứng Cuộn dây phần ứng: Gồm nhiều bối dây nối với theo quy luật định Mỗi bối dây gồm nhiều vòng dây đầu dây bối dây nối với phiến đồng gọi phiến góp, phiến góp ghép cách điện với cách điện với trục gọi cổ góp hay vành góp Tỳ cổ góp cặp trổi than ghép sát vào thành cổ góp nhờ lị xo + Lõi sắt phần ứng: Dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện có cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm tổn hao dòng điện Fuco gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đ ặt dây quấn vào Trong động trung bình trở lên người ta cịn dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong động điện lớn lõi sắt thường chia thành đoạn nhỏ, đoạn có để khe hở gọi khe hở thơng gió Khi máy làm việc gió thổi qua khe hở làm nguội dây quấn lõi sắt Trong đ ộng điện chiều nhỏ, lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong động điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto ti ết ki ệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto + Dây quấn phần ứng: Dây quấn phần ứng phần phát sinh suất điện động có dịng điện chạy qua, dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ có cơng suất vài Kw thường dùng dây có tiết diện trịn Trong máy điện vừa lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật, dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng lực li tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt đai ch ặt dây quấn Nêm làm tre + Cổ góp: Cổ góp gồm nhiều phiến đồng có mạ cách điện với n hau hợp thành hình trục trịn Hai đầu trục trịn dùng hai hình ốp hình ch ữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao lên để hàn đầu dây phần tử dây quấn phi ến góp dễ dàng 1.1.3 Phân loại động điện chiều: Động điện chiều phân loại theo kích từ thành loại sau: Động điện chiều kích từ độc lập: Phần ứng phần kích từ cung cấp từ hai nguồn riêng lẻ Động điện chiều kích từ song song: Cuộn dây kích từ mắc song song với phần ứng Động điện chiều kích từ nối tiếp: Cuộn dây kích từ mắc nối tiếp với phần ứng Động điện chiều kích từ hỗn hợp: Gồm có hai cuộn dây kích từ, cuộn mắc song song với phần ứng, cuộn mắc nối tiếp với phần ứng 1.1.4 Nguyên lý làm việc động điện chiều: Khi cho điện áp chiều vào, dây quấn phần ứng có điện Các dẫn có dịng điện nằm từ trường chịu lực tác dụng làm rôto quay, chiều lực xác định quy tắc bàn tay trái Khi phần ứng quay nửa vịng, vị trí dẫn đổi chỗ cho Do có phiếu góp chiều dịng điện ngun làm cho chiều lực từ tác dụng không thay đổi Khi quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng với suất điện động Eư chiều suất điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải, động chiều sức điện động Eư ngược chiều dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện động ta có phương trình: U = Eư + Rư.Iư 1.1.5 Ưu, nhược điểm ứng dụng động điện chiều: - Ưu điểm động điện chiều: + Ưu điểm bật động điện chiều có momen mở máy lớn, kéo tải nặng khởi động + Khả điều chỉnh tốc độ tải tốt + Tiết kiệm điện + Bền bỉ, tuổi thọ lớn - Nhược điểm động điện chiều: + Bộ phận cổ góp có cấu tạo phức tạp, đắt tiền hay hư hỏng trình vận hành nên cần bảo dưỡng, sửa chữa cẩn thận, thường xuyên + Tia lửa điện phát sinh cổ góp chổi than gây nguy hiểm, điều kiện môi trường dễ cháy nổ + Giá thành đắt mà công suất không cao - Ứng dụng động điện chiều đa dạng lĩnh vực đời sống: Trong tivi, máy công nghiệp, đài FM, ổ đĩa DC, máy in- photo, đặc biệt công nghiệp giao thông vận tải, thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục phạm vi lớn 1.2 Các đại lượng định mức phương pháp điều chỉnh tốc độ: 1.2.1 Các đại lượng định mức: Đối với máy điện chiều thông số định mức bao gồm: + Công suất định mức (W) + Điện áp định mức (V) + Dòng điện định mức(A) + Tốc độ định mức(v/p) Các thông số khác kiểu máy, phương pháp dịng điện kích thích 1.2.2 Phương pháp điều chỉnh tốc độ: 1.2.2.1 Thay đổi điện trở mạch phần ứng: Ta thấy thay đổi Rf ωo = const cịn Δω thay đổi, ta đường đặc tính điều chỉnh có ωo dốc dần Rf l ớn, v ới tải tốc độ thấp  U dm R R  � 2f M k dm (kdm) Hình 1.3 Đặc tính điều chỉnh tốc độ cách thay đổi Rf - Đặc điểm điều chỉnh: + Tốc độ không tải lý tưởng không đổi + Chỉ cho phép điều chỉnh thay đổi tốc độ phía giảm + Khi Rf tăng, độ dốc đặc tính lớn, đặc tính mềm ⇒ độ ổn định tốc độ kém, sai số tốc độ lớn + Tổn hao công suất dạng nhiệt điện trở phụ Nếu ta tăng Rf đến giá trị làm M ≤ Mc động không quay động làm việc chế độ ngắn mạch (ω = 0) Từ lúc này, ta thay đổi Rf tốc độ 0, nghĩa không điều chỉnh tốc độ động Do phương pháp điều chỉnh phương pháp điều chỉnh không triệt để - Ưu điểm: Thiết bị thay đổi đơn giản, thường dùng cho động cần trục, thang máy, … - Nhược điểm: Tốc độ điều chỉnh thấp giá trị điện trở đóng vào lớn, đặc tính mềm, độ cứng giảm dẫn đến ổn định tốc độ phụ tải thay đổi Tổn hao phụ điều chỉnh lớn, tốc độ thấp tổn hao phụ cao ⇒ Phương pháp thay đổi Rf phù hợp khởi động động 10 - Điện áp điều khiển Uđk điện áp chiều điều chỉnh theo hai hướng dương âm - Nếu đặt uđf vào cổng đảo uđk vào cổng khơng đảo khâu so sánh uđf = uđk ta nhận xung mảnh đầu khâu so sánh khâu lật trạng thái α = arccos + Khi Uđk = U1 ta có α = + Khi Uđk = ta có  = + Khi Uđk = -U1 ta có  =  Như thay đổi điện áp Uđk từ (–U1) đến (+U1) ta thay đổi góc mở van (α) từ đến  - Nhận xét: + Phương pháp điều khiển thẳng đứng arccos thường sử dụng cho hệ chỉnh lưu cần chất lượng điều khiển cao + Điện áp đồng pha tạo cách lọc điện áp lưới, dịch pha góc 900 , điện áp lưới có chất lượng (chúa nhiều sóng điều hịa bậc cao) điều chế hoạt động khơng xác + Mạch điều hkhiển theo nguyên tẵc arccos điều khiển Thyristor nên hệ cỉnh lưu gồm nhiều Thyristor cần số mạch t điều khiển tương ứng gây tốn cồng kềnh cho điều khiển t Xđk uRC uđf uAK Uđk t 2.2.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Hình 2.6 Ngun tắc điều khiển thẳng tuyến tính 0 - Nguyên lý hoạt động : 20 + Dùng điện áp : URC, Uđk Điện áp cưa (URC) có dạng tuyến tính động từ lưới điện, thơng thường thời điểm tạo điện áp cưa trùng với thời điểm chuyển mạch tự nhiên.Điện áp điều khiển (Uđk )là điện áp chiều điều chỉnh biên độ + Điện áp cưa (URC) điện áp điều khiển (Uđk) đưa vào so sánh, URC = Uđk có xung điều khiển mở thông Thyristor + Bằng cách thay đổi điện áp điều khiển Uđk ta điều chỉnh thời điểm phát xung điều khiển mở Thyristor (tức điều khiển góc mở α (α = Π ) để xác định Uđk) Uđk = URC max α = Π Uđk = α = + Thường chọn: URCmax = Uđkmax =10V - Nhận xét: Mạch đáp ứng yêu cầu cấp xung cho Thyristor mạch chỉnh lưu bán điều khiển Do em chọn mạch điều khiển dựa nguyên tắc :“Điều khiển thẳng đứng tuyến tính” 2.2.3 Các phương pháp điều khiển: Một số phương pháp lựa chọn mạch điều khiển * Phương pháp đầu: Sử dụng IC thuật tốn rời rạc thơng qua khâu: - Khâu đồng pha - Khâu tạo điện cưa - Khâu so sánh - Khâu tạo xung chùm - Khâu trộn xung - Khâu khuếch đại biến áp xung 21 Hình 2.7 Các khâu mạch điều khiển dùng IC thuật toán rời rạc - Ưu điểm: + Giá thành rẻ - Nhược điểm: + Mạch phức tạp phải thông qua nhiều khâu + Chất lượng điều khiển không cao * Phương pháp tiếp theo: Dùng IC tích hợp TCA 785 Hình 2.8 Các khâu dùng IC tích hợp TCA785 Đối với việc điều khiển điện áp chiều ta sử dụng vi mạch tích hợp TCA 785 để đơn giản mạch điều khiển - Ưu điểm: + Mạch đơn giản, khâu điều khiển + Tạo điện áp đối xứng + Chất lượng điện áp mong muốn - Nhược điểm : + Giá thành đắt Kết luận: Từ việc so sánh ưu nhược điểm phương án em chọn phương pháp thứ (Sử dụng mạch tích hợp TCA 785) 2.2.3.1 Khối nguồn điều khiển: Hình 2.9 Sơ đồ điều khiển Nhiệm vụ biến đổi dòng xoay chiều 15V thành dòng chiều Dòng điện qua tụ C6 để lọc nguồn đầu vào giúp san phẳng điện áp, qua tụ gốm 22 C1,C5 để lọc nhiễu cao tần Trước qua tụ C5 ổn định điện áp IC 7815 cuối qua tụ C8 để lọc nguồn sau ổn định ện áp 2.2.3.2 Mạch điều khiển: a Mạch tích hợp TCA 785 - Điện áp điều khiển: Uđk = Ug = 1,5(V) - Dòng điện điều khiển: Iđk = 40 (mA) TCA 785 sử dụng để điều khiển thiết bị chỉnh lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều + IC TCA 785 (có tích hợp khâu đồng pha, so sánh, tạo xung, sửa xung, khuyếch đại) tạo xung điều khiển đến kích mở cho Thyristor (T1 T2) + Vi mạch TCA 785 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển: Tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp cưa, so sánh tạo xung - Ưu điểm: + Dễ phát việc chuyển qua điểm không + Phạm vi ứng dụng rộng rãi + Có thể dung làm chuyển mạch điểm khơng + Có thể hoạt động pha (3 IC) + Dòng điện 250 mA + Miền dốc dịng lớn + Dải nhiệt độ rộng b Hình ảnh kí hiệu: Hình 2.10 Hình ảnh, sơ đồ chân TCA 785 c Chức 23 Chân Kí hiệu GND Chức Chân nối đất Đầu đảo QU Đầu U Đầu đảo VSYNC Tín hiệu đồng I Tín hiệu cấm QZ Đầu z VREF Điện áp chuẩn R9 Điện áp tạo xung cưa 10 C10 Tụ tạo xung cưa 11 V11 Điện áp điều khiển 12 C12 Tụ tạo độ rộng xung 13 L 14 Q1 Đầu 15 Q2 Đầu 16 Tín hiệu điều khiển xung ngắn, xung rộng VS Điện áp nguồn nuôi Bảng 2.1 Chức chân TCA 785 d Dạng tín hiệu 24 Hình 2.11 Dạng tín hiệu TCA 785 e Sơ đồ cấu tạo, thơng số TCA 785 Hình 2.12 Sơ đồ cấu tạo TCA 785 Thông số Giá trị Giá trị tiêu biểu (f=50HZ, Giá trị max Đơn vị 25 Dòng tiêu thụ Điện áp vào điều khiển, chân 11 trở kháng vào Mạch tạo cưa Dòng nạp tụ Biên độ cưa Điện trở mạch nạp Thời gian sườn ngăn xung cưa Tín hiệu cấm vào, chân Cấm Cho phép Độ rộng xung ra, chân 13 Xung hẹp Xung rộng Xung chân 14,15 Điện áp mức cao Điện áp mức thấp Độ rộng xung hẹp Độ rộng xung rộng Is V11 4.5 0.2 VS=5V) 6.5 15 R11 I10 V10 R9 10 80 10 V10 MA V MAX kΩ 1000 VS-2 μA V KΩ 300 Ms tP V6I V6H 3.3 3.3 2.5 V V V13 H 3.5 2.5 3.5 2.5 V V V14/V 15 V14/V 15 tP VS-13 0.3 20 530 VS-2.5 0.8 30 620 VS 1.0 40 760 V V μs μs/n F 2.8 3.1 2x10-4 3.4 5x10-4 V 1/K Điện áp điều khiển Điện áp chuẩn VREF Góc điều khiển αrsef ứng với điện áp chuẩn Bảng 2.2 Thông số giá trị chân IC g Nguyên lý làm việc TCA 785 TCA 785 vi mạch phức hợp thực chức mạch điều khiển điện áp đồng tạo điện áp cưa đồng bộ, so sánh tạo xung Nguồn 26 ni 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 V11, góc mở α thay đổi từ đến Với nửa chu kì song xung dương xuất Q1, Q2 Độ rộng khoảng 30-80 μs Độ rộng xung kéo dài đến qua tụ C12 Nếu chân 12 nối đất có xung khoảng α đến 2.2.3.3 Khâu 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 diode để chống ngược dòng Trong phạm vi đề tài ứng dụng với tải cơng suất trung bình nhỏ để đáp ứng tính gọn nhẹ giá thành mạch chúng em sử dụng phương án sử dụng cách ly quang hiệu giá thành rẻ g ọn nhẹ cách ly an toàn mạch lực mạch điều khiển, em định sử dụng MOC 3020 để thực khâu cách ly Hình 13 Sơ đồ khối sơ đồ nguyên lý MOC 3020 27 2.2.4 Sơ đồ khối Khối tạo xung điều khiển Khối nguồn Khối chỉnh lưu Khối tải Hình 2.14 Sơ đồ khối Chức khối: - Khối nguồn: Cấp nguồn cho toàn mạch tải - Khối tạo xung điều khiển: Tạo xung điều khiển lệch pha 180 độ, điều khiển góc mở thyristor - Khối chỉnh lưu: Biến đổi dòng điện, điện áp xoay chiều sang dòng điện, điện áp chiều - Khối tải: Là động điện chiều 28 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MẠCH Dữ liệu cho trước: Các thông số định mức động chiều: = 0,65kW; = 2000vg/ph;= 200V;= 3,6A 3.1 Tính chọn thơng số mạch điện: 3.1.1 Tính giá trị van: - Điện áp lớn tải (Điện áp định mức động cơ): = 0,9.U2 (V) - Điện áp hiệu dụng nguồn cấp cho mạch chỉnh lưu: =/0.9=200/0.9= 222,2(V) - Mà điện áp lưới đặt vào sơ đồ chỉnh lưu 220V - Điện áp làm việc ngược lớn van tính tốn: = U=220 = 311,4(V) - Chọn hệ số dự trữ 1,6 - Điện áp làm việc ngược lớn van thực tế: = Kdt =1,6 311,4= 498,2(V) - Dòng điện làm việc qua tải lớn (Dòng điện định mức động cơ): = 3,6(A) -Dịng làm việc lớn qua van diode tính tốn: = = 3,6(A) - Dịng làm việc lớn van thyrictor tính tốn: == = 1,8(A) - Với điều kiện làm mát cánh tải nhiệt đối lưu khơng khí dịng làm việc thực tế lớn van tính tốn 30% dịng làm việc l ớn van diode thyrictor thực tế là: = = = 12(A) = = = 6(A) Chọn van công suất + ID �12(A) + IT �6(A) Chọn Diode 5408 Thyristor BT 151-500R 29 3.1.2 Tính tốn, chọn phần tử bảo vệ: Các nguyên nhân gây dòng điện cho van: - Quá dòng dài hạn - Ngắn mạch đầu - Ngắn mạch thân van Chọn cầu chì: Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch van bán dẫn - Dòng điện định mức dây chảy nhóm 1CC là: ICC = 1,1×1,8 = 1,98 (A) => Vậy chọn cầu chì nhóm 1CC loại 2(A) 3.2 Sơ đồ thiết kế: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý cầu chỉnh lưu pha bán điều khiển 30 Hình 3.2 Sơ đồ mạch in 3.3 Nguyên lý hoạt động toàn 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 BT 151 ( 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 đặt 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 lý hoạt động mạch lực: + Giả sử nửa chu kỳ ta có điện áp + đặt vào AC_IN2, điện áp âm AC_IN1 Lúc mạch điều khiển tạo xung (với góc ampha tuỳ vào điện áp điều khiển) tới kích mở T2 Dịng điện có chiều từ AC_IN2, qua tải, qua T2 âm nguồn + Ở nửa chu kỳ cịn lại AC_IN1 + AC_IN2 âm Lúc mạch điều khiển xuất xung tới kích mở T1 Dịng điện có chiều từ AC_IN1 qua qua D8, qua tải, qua T1, qua cầu chì AC_IN2 31 + Vậy dịng điện có chiều cố định từ DC_OUT2 DC_OUT1 điều chỉnh từ đến 220V DC 32 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu sách tham khảo với nỗ lực thành viên nhóm, chúng em hồn thành đề tài: “Thi ết k ế m ạch chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển điều chỉnh tốc độ động ện chi ều” với yêu cầu đặt Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến cô , người động viên giúp đỡ chúng em mặt tinh thần kiến thức để chúng em có th ể vượt qua khó khăn từ tìm tịi, học hỏi kiến thức hồn thành đồ án ngày hơm Một lần em xin chân thành cảm ơn bảo, quan tâm sâu sắc, quý báu cô tạo cho em tự tin tinh thần lỗ lực vào cơng việc Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khoa Điện-Điện tử dạy cho chúng em kiến thức chuyên ngành kinh nghiệm quý báu đ ể với lỗ lực thân hồn thành đồ án mơm học Hưng n, ngày tháng năm 2021 Sinh viên thực đồ án: 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO Truyền động điện – Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễu,Nguyễn Thị Hiền Cở sở điều khiển tự động truyền động điện – Trần Thọ,Võ Quang Lạp Điện tử công suất – Võ Minh Chí Kỹ Thuật biến đổi – Võ Quang Lạp Điện tử công suất lý thuyết thiết kế ứng dụng – Lê Văn Doanh 34 ... áp tạo xung cưa 10 C10 Tụ tạo xung cưa 11 V 11 Điện áp điều khiển 12 C12 Tụ tạo độ rộng xung 13 L 14 Q1 Đầu 15 Q2 Đầu 16 Tín hiệu điều khiển xung ngắn, xung rộng VS Điện áp nguồn nuôi Bảng 2 .1. .. đổi điện áp phần ứng để điều khiển tốc độ động điện chiều 12 13 Chương 2: BỘ CHỈNH LƯU VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 2 .1 Chỉnh lưu công suất: 2 .1. 2 Khái niệm: Mạch chỉnh lưu thiết bị dùng để biến đổi... ứng động 11 1. 1.2.4 Kết luận 12 Chương 2: BỘ CHỈNH LƯU VÀ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN 13 2 .1 Chỉnh lưu công suất .13 2 .1. 2 Khái niệm.…………………………………………………… …… .13 2 .1. 3 Phân