- Ngày nay cùng với việc phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kỹ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghiệp điện tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống hàng ngày đã và đang được phát triển hết sức mạnh mẽ. - Tuy nhiên để đáp ứng được nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì ngành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu để tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ trương công nghiệp hoá-hiện đại hoá của Nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đòi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn, chính xác. Đó là nhiệm vụ của ngành điện tử công suất cần phải giải quyết.
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO Điện tử cơng CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập-Tự do-Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ====ϕ0ϕ==== Họ tên: Nguyễn Thanh Lịch Khoá : 43 Nghành học: Tự động hoá I Các số liệu ban đầu Ud = 75V ; Udmax = 130V ; Pđm = 24KW ; Rkđ = 0,8Ω Điện áp nguồn: U = 3x380V II Nội dung thiết kế Giới thiệu chung công nghệ động đồng ba pha phương pháp điều khiển kích từ động đồng ba pha Giới thiệu chung chủng loại thiết bị giao thực thiết kế, công nghệ kích từ Giới thiệu thiết kế mạch lực: 3.1 Tính tốn khối biến áp lực 3.2 Tính tốn khối chỉnh lưu điều khiển 3.3 Tính tốn khối khâu lọc 3.4 Tính tốn khối khâu phản hồi điện áp 3.5 Tính tốn khối khâu phản hồi dịng Giới thiệu thiết kế mạch điều khiển: 4.1 Tính tốn khâu đồng pha 4.2 Tính tốn khâu tạo điện áp cưa 4.3 Tính tốn khâu so sánh 4.4 Tính toán khâu phát xung chùm Các vẽ: - Sơ đồ nguyên lý mạch điêu khiển 1- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công - MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN KÍCH TỪ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ BA PHA I.1 Giới thiệu chung chủng loại thiết bị giao thực thiết kế, cơng nghệ kích từ Nguyên tắc điều khiển mở máy Nguyên tắc điều chỉnh kích thích I.2 Đề xuất phương án tổng thể, phân tích ưu, nhược điểm phương án để đến lựa chọn phương án thực thi thiết kế mạch lực mạch điều khiển Giới thiệu mạch lực Chọn phương án chỉnh lưu Giới thiệu chung mạch điều khiển 13 Lựa chọn phương án thiết kế mạch điều khiển 15 Chương II : THIẾT KẾ MẠCH LỰC 18 Tính tốn chọn van Tính tốn thơng số điện áp, dịng điện cơng suất máy biến áp Tính tốn mạch từ MBA Chương III : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 18 19 19 22 1.Tính tốn khâu đồng pha nguyên lý hoạt động mạch 22 2.Khâu tạo điện áp cưa 24 Khâu so sánh 25 Khâu phát xung chùm 27 2- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Khâu khuyếch đại xung biến áp xung 6- Tính toán khối nguồn MBA đồng pha Tính tốn khâu phản hồi Kết luận Tài liệu tham khảo 29 32 33 35 36 LỜI GIỚI THIỆU - Ngày với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt cơng nghiệp điện tử thiết bị điện tử có cơng suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quốc dân đời sống hàng ngày phát triển mạnh mẽ - Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp công nghiệp ngành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu để tìm giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ trương cơng nghiệp hố-hiện đại hố Nhà nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do địi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an tồn, xác Đó nhiệm vụ ngành điện tử cơng suất cần phải giải Để giải vấn đề Nhà nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo tài Sinh viên ngành TĐH tương lai không xa đứng độ ngũ này, mà cần phải tự trang bị cho có trình độ tầm hiểu biết sâu rộng Chính đồ án mơn học điện tử công suất yêu cầu cấp thiết cho sinh viên TĐH Nó kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp sinh viên, điều kiện sinh viên nghành TĐH tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức điện tử công suất Mặc dù vậy, với sinh viên năm thứ tư cịn ngồi ghế nhà trường kinh nghiệm thực tế cịn chưa có nhiều, cần phải có hướng dẫn giúp đỡ thầy giáo Qua cho em gửi lời cảm ơn tới thầy Phạm Quốc Hải tận tình dẫn, giúp em hồn thành tốt đồ án mơn học Hà nội ngày tháng 12 năm 2001 Sinh viên 3- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Nguyễn Thanh Lịch Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CƠNG NGHỆ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN KÍCH TỪ CỦA ĐỘNG CƠ ĐỒNG BỘ BA PHA I.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHỦNG LOẠI THIẾT BỊ ĐƯỢC GIAO THỰC HIỆN THIẾT KẾ, CƠNG NGHỆ KÍCH TỪ Động đồng dùng rộng rãi hệ truyền động điện công suất lớn, không cần điều chỉnh tốc độ, làm việc chế độ dài hạn Ví dụ: Để truyền động cho máy bơm, quạt gió, máy nén khí số máy cán lớn Ngày phát triển mạnh mẽ công nghiệp điện tử, động đồng nghiên cứu ứng dụng nhiều công nghiệp, loại dải công suất Động đồng có nguyên tắc sau đây: Nguyên tắc điều khiển mở máy Quá trình mở máy chia làm hai giai đoạn: Khởi động không đồng đưa vào đồng +) Trong giai đoạn thứ nhất, sau dây quấn stato nối vào lưới điện ba pha, từ trường quay tạo tác động lên dây quấn khởi động (hay lồng sóc khởi động đạt roto máy) gây nên momen quay đưa tốc độ động lên gần tốc độ đồng +) Trong giai đoạn thứ hai, dịng kích từ đua vào roto , động tự kéo vào đồng lồng sóc khởi động hết tác dụng Trong giai đoạn đầu, dây quấn kích thích có sức điện động cảm ứng lớn Điều làm cho sơ đồ mạch roto thêm phức tạp Điều khiển trình khởi động phải điều khiển hai giai đoạn mạch stato mạch roto 4- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử cơng Để hạn chế dịng điện, dùng cách giảm điện áp biến áp tự ngẫu dùng cuộn kháng Người ta dùng điện trở phụ để hạn chế dòng điện tổn thất lượng lớn tiêu chất lượng khởi động không tôt Với động công suất nhỏ điện áp thấp cho phép sử dụng điện trở phụ để hạn chế dòng điện Trong giai đoạn khởi động không đồng bộ,dây quấn kích thích roto khơng hở mạch sức điện động cảm ứng tạo thành chọc thủng cách điện Không phụ thuộc vào cách nối mạch stato, mạch điện roto có ba cách nối a/ Cách nối thứ nhất: Roto nối trực tiếp vào máy kích thích từ đầu Sơ đồ gọi sơ đồ kích thích trực tiếp Sơ đồ đơn giản, làm việc chắn kinh tế Tuy áp dụng b/ Cách nối thứ hai : Dây quấn kích thích nối vào máy kích thích qua điện trở phụ Khi không thoả mãn điều kiện tkđ1 ≤ tkt , nghĩa kích thích hình thành sớm q ảnh hưởng đến dịng điện stato làm khó khăn cho q trình kéo vào đồng Để hạn chế ảnh hưởng dịng điện kích thích qúa trình khởi động khơng đồng người ta mắc thêm điện trở phụ vào mạch kích thích động khơng đồng điều kiện để áp dụng sơ đồ là: Mc ≤ 40%Mdd Ngược lại kích thích hình thành q chậm q trình khởi độnh khơng đồng kéo dài gây tải dây quấn khởi động c/ Cách nối thứ ba: Dây quấn kích thích nối vào điện trở phóng điện Khi đạt tốc độ vào đồng loại bỏ điện trở phóng điện đóng vào máy kích từ Về mặt khởi động kéo vào đồng sơ đồ tốt gọi sơ đồ gián tiếp Khi không thoả mãn điều kiện: Mc ≤ 40%Mdđ tkđ1 ≤ tkt ta phải sử dụng sơ đồ Điện trở phóng điện sơ đồ có nhiệm vụ sau: - Hạn chế điện áp dây quấn kích thích - Làm tốt đặc tính khởi động động - Tiêu tán nhanh lượng từ trường ngắn mạch phía stato cắt động khỏi lưới Nguyên tắc điều chỉnh kích thích Động điện đồng dùng để truyền động máy sản xuất có momen phụ tải biến đổi lớn (ví dụ máy cán lớn, máy nâng hầm mỏ ) Lúc phụ tải tăng mà kích thích giữ khơng đổi dẫn đến làm giảm công suất phản kháng phát 5- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công vào lưới điện, tăng công suất tiêu thụ từ lưới điện, giảm khả tải động Hệ thống điều khiển có phận tự động điều khiển kích thích Khi phụ tải tăng lên, dịng điện qua cuộn dòng điện biến áp tăng lên, cịn điện áp cuộn điện áp giảm xuống Kết diện áp cuộn biến áp tăng lên, điện áp chiều sau cầu chỉnh lưu tăng lên, kích động tăng lên Những thay đổi lớn tải mà kích thích khơng điều chỉnh theo gây nên dao động lớn tốc độ có khả đưa động khỏi chế độ đồng Lúc phải cắt động khỏi nguồn rơle bảo vệ dòng điện cực đại Nếu q trình cơng nghệ khơng cho phép dù chi tạm thời phải áp dụng sơ đồ tự động hố đồng Và nhiệm vụ thiết kế đồ án Điện tử công suất giao I.2 ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN TỔNG THỂ, PHÂN TÍCH ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA TỪNG PHƯƠNG ÁN ĐỂ ĐI ĐẾN LỰA CHỌN MỘT PHƯƠNG ÁN THỰC THI THIẾT KẾ MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Giới thiệu mạch lực Mạch lực bao gồm khối sau: a/ Biến áp lực (BAL): - Biến điện áp xoay chiều có biên độ cần thiết với điện áp phù hợp tải - Ngồi cịn làm nhiệm vụ cách ly nguồn chỉnh lưu (CL) với lưới điện xoay chiều b/ Chỉnh lưu điều khiển (CLĐK): có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha thành điện áp chiều có biên độ phù hợp với tải c/ Khâu lọc: gồm điện kháng L tụ điện C tác dụng san phẳng điện áp khâu CLĐK (vốn có biên độ điện áp nhấp nhô) thành điện áp chiều phẳng phù hợp với yêu cầu tải Khâu lọc phải thiết kế cho tiêu thụ công suất nhỏ d/ Khâu phản hồi điện áp: Lấy phần nhỏ điện áp tải đưa trở mạch điều khiển để ổn áp Muốn điện áp phản hồi phải phản hồi âm e/Khâu phản hồi dịng: Lấy tín hiệu điện áp tỷ lệ với dòng tải phản hồi trở mạch điều khiển để bảo vệ dòng hay ngắn mạch Ngồi cịn có khâu đóng ngắt cầu dao điện bảo vệ đặt phía trước biến áp lực Chọn phương án chỉnh lưu 6- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Trước hết, phân loại chỉnh lưu thành loại sơ đồ sau xét ưu nhược điểm chúng: Các phương án thiết kế mạch lực: Số liệu yêu cầu: Vd=115 (V), Id = 300 (A) Tải kích từ: WL >> R (tải cảm lớn -> dòng liên tục) • Phương án 1: Chọn sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển pha nửa chu kỳ (-) chỉnh lưu có điều khiển pha hai nửa chu kỳ, chỉnh lưu cần có điều khiển pha Nhận thấy sơ đồ nêu thích hợp dịng tải nhỏ dịng tải lớn mà chọn sơ đồ gây đối xứng lưới -> ảnh hưởng tới hoạt động thiết bị khác Do mà ta phải dùng sơ đồ chỉnh lưu ba pha • Phương án 2: Chọn sơ đồ sau: - Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển - Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng - Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển không đối xứng a/ Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển: Sơ đồ mạch nguyên lý : La Lb T1 Ua T2 Ub Lc T3 Uc ( Lkt>>Rkt ) BAL Lkt Rkt u t I2a 7- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công * Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp van ba van mà dương van cịn lại van dẫn có xung điều khiển mở van Do tải có tải cảm lớn nên dòng điện tải liên tục, tức van dãn dãn điện áp âm van cịn lại chưa mở Giá trị trung bình điện áp tải: Ud = U cos α =1,17U cos α 2π - Giá trị điện áp ngược van: U ng = U - Dịng điện trung bình chảy qua thiristor: IT = Id/3 - Công suất máy biến áp: S1 = 1,209 Pd ; S2 = 1,481 Pd S = (S1 + S2)/2 = 1,345 Pd Ưu điểm: - Do điện áp ngược van lớn sử dụng cho tải có yêu cầu điện áp thấp dòng điện lớn dễ dàng cho việc chọn van - Do có van dãn nên sụt áp van nhỏ -> công suất tiêu thụ van nhỏ - Việc điều khiển mở van dễ dàng Nhược điểm: - Điện áp có độ đập mạch lớn -> xuất nhiều thành phần điều hoà bậc cao - Hiệu suất sử dụng máy biến áp khơng cao Sở dĩ điện áp chảy van khơng đối xứng qua trục hồnh, khai triển chuỗi Furie -> 8- - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công xuất thành phần chiều thành phần xoay chiều Tuy nhiên MBA làm việc với thành phần xoay chiều -> giảm hiệu suất MBA b/ Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển đối xứng: T1 La Ua Lb Ub Lc Uc T3 T5 Rkt ( Lkt>>Rkt ) T2 T6 T4 Lkt Đồ thị điện áp dòng điện: u ua ub uc t id θ IT1 iT4 I2a θ IT4 θ IT4 id 9- - θ Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công iT1 - Thực sơ đồ cầu pha ba đối xứng hai sơ đồ hình pha ghép lại Mỗi sơ đồ hình từ ba pha hoạt động nửa chu kỳ điện áp - Sơ đồ hình từ ba pha thứ gồm T1, T3, T5 ghép catot chung - Sơ đồ hình từ ba pha thứ hai ghép anot chung gồm T2, T4, T6 Góc mở α tính từ giao điểm nửa hình sin L>>R dịng tải liên tục - Giá trị trung bình điện áp tải: Ud = U cos α = 2,34U cos α 2π - Giá trị điện áp ngược lớn van: U ng max = 6U - Giá trị dòng trung bình chạy qua van: IT = Id/3 - Cơng suất máy biến áp : Sba=1,05 Pd Ưu điểm: - Điện áp đập mạch nhỏ mà chất lượng điện áp tốt - Hiệu suất sử dụng máy biến áp tốt dòng điện chạy van đối xứng - Điện áp ngược van lớn Udo=2,34U2 -> sử dụng với điện áp cao Nhược điểm: - Mạch điều khiển phức tạp ta phải tiến hành điều khiển đồng van dãn với - Điện áp rơi van lớn nhiều van sơ đồ CL từ c/ Sơ đồ cầu không đối xứng: 10- 10 - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất U ng1 = 2,65 = Điện tử cơng R3 × E R × 15 = → R x1 = 4,66(kΩ) R3 + R x1 R3 + R x1 Cuối ta chọn :Rx1=0÷ 10 (kΩ) điều chỉnh để Rx1=4,66 (kΩ) + Chọn D1,D2: - Gọi Id dòng chảy qua tải Rd ( chọn Rd =56 Ω ).Ta có: Id = U d 0,9 × 12 = = 0,2( A) Rd 56 Chọn Ilv=25%.Iđmv (dòng làm việc van 25% dịng điện định mức van) → Iđmv=4× Ilv=4× 0,2=0,8 (A) - Điện áp ngược van : U ng = 2 × U ab = 2 × 12 = 34 (V) Với hệ số dự trữ k=2 Ungmax=34× 2=68 (V) Chọn D1và D2 loại D-1001 với I=1 (A) Ungnãx=200 (V) + Tính dịng điện chạy thứ cấp máy biến áp đồng pha: I3=0,58× Id=0,116 (A) Khâu tạo điện áp cưa C1 R4 +E RX2 DZ R5 ( II ) -E D3 OP2 ( III ) +E R6 a/ Nguyên lý hoạt động Điện áp đồng pha UII đưa vào cửa đảo khâu tạo điện áp cưa Do điện áp khuếch đại tuyến tính phụ thuộc vào quan hệ: 24- 24 - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Ura= K0 (-UII + U+) Trong đó: U+ điện áp đặt cửa không đảo; K0 hệ số khuếch đại thân OP2 K0 lớn Khi UII < D3 thơng dẫn đến UD = ( U+ - UII ) > Suy UIII > tụ C1 nạp thông qua R5 D3 OP1 với dòng nạp: I C= I′ - I2 Trong đó: IC , I′ , I2 , kí hiệu hình vẽ I2 = I 2' = Với: E 15 = R4 + R x R4 + R x − U II + ∆U D 13,5 = ; R5 R5 ∆UD3 điện áp rơi D3 Chọn 0,5 V UdII= (E- 2)= 13 V Điện áp UIII điện áp tụ C1 U r = UC = 1 13,5 15 ∫ I C dt = ∫ ( − )dt C1 C1 R5 R4 + R X U r = UC = ( 13,5 15 t − ) R5 R4 + R X C1 - Diot ổn áp DZ có nhiệm vụ khơng cho điện áp tụ nạp UDZ Chọn loại Diod có UDZ = 10V Nếu gọi tn thời gian nạp tụ ta có phương trình sau: UZ = ( t 13,5 15 − ) n R5 R4 + R X C1 Khi UII >0 → D3 khoá → Ura = → tụ C phóng điện âm nguồn OP2 E R4 + R X Với dịng điện phóng Ip = Điện áp tụ giảm dần theo hàm : Ur = UZp = −∫ 15 − 15t dt + U DZ = +U DZ ( R4 + R X ).C1 ( R4 + R X ).C1 Gọi thời gian phóng tụ điện ta có : Ur = − 15t p ( R4 + R X )C1 + U DZ (2) với UDZ =10V tp=9,5ms chọn, từ (2) ta có: 25- 25 - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất 15t p ( R4 + R X )C1 ⇔ Điện tử công = U DZ 15.9,5.10 −3 = 10 ( R4 + R X )C1 ⇒ (R4 + RX2)C1 = 14,25.10-3 (3) từ (1) ta có: ( 13,5 15 − ).0,5.10 −3 = 10 R5 C1 ( R4 + R X )C1 thay (3) vào (1) ta có: ( ⇔ 13,5 15 − ).0,5.10 −3 = 10 R5 C1 14,25.10 −3 13,5 = 20.10 ⇔ R5C1 = 0,675.10-3 R5 C1 chọn C7 = 0,47µF → R5 = 1,43(KΩ) , chọn R5 = 1,5(KΩ) từ (3) chọn R4 = 10(KΩ) ta có: (10.103 + RX2) = 30,3(KΩ) → RX2 = 20,3(KΩ) → điều chỉnh biến trở để có RX2 = 20,3(KΩ) -Dịng qua Diod D3: I2’ = 13,5 13,5 = = 8,66 (mA) R5 1,5.10 Chọn linh kiện : OP2 : µA741 có thơng số: Ung= ± 3÷ 22V; UnF= ± 15 V; UdF= ± 30 V; Ko=5.106; [t]=55÷ 1250C; P1=100 mW; Zra=60 Ω; Zvào=300 KΩ; Ira=± 25 mA; En=± 15 V; du = 0,5 V dt D3 : D-1001 có thông số : I = 1A ; Ung = 200V ; ∆U = 0,5V Đồ thị điện áp khâu tạo điện áp cưa: 20.00 Tin hieu dong pha hcn Output vol tage [V] 10.00 0.00 -10.00 26- 26 -20.00 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m T ime [s] 50.00m 60.00m 70.00m Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Output vol tage [V] 20.00 10.00 0.00 -10.00 0.00 20.00m 40.00m 60.00m T ime [s] Khâu so sánh ( III ) R6 -E OP3 ( IV ) +E R7 Ung2 +E Uph RX3 R8 Yêu cầu thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lưu pha đối xứng Góc điều khiển α = arccos 75 = 55 Đây giá trị mà động làm việc ổn định 130 Do ta phải điều chỉnh biến trở Rx để có Ung2 thoả mãn yêu cầu a/ Nguyên lý hoạt động Điện áp cưa đưa vào cửa đảo OP3 - Khi UD = (Udk2-UIII) > UIV= (E-2) (V) - Khi UD=(Udk2-UIII) < UIV= - (E - 2) V Kết đầu khuếch đại thuật tốn OP3 có dãy xung vng liên tiếp -Uph tín hiệu lấy từ chiết áp (được nối song song với điện trở điện kháng kích từ).nó có tác dụng ổn định chế độ làm việc động cơ: cụ thể điện áp kích từ vào động giảm dẫn đến Uph giảm làm cho Ung2 tăng → α giảm → cos( α ) tăng → Ud tăng ngược lại Và chọn Uph=2(V) - Vì dịng vào khuếch đại thuật tốn nhỏ nên ta chọn R7 = R6 = 10 KΩ - Vì α=550 nên điện áp cưa tuyến tính: Urcmax=10 V Suy ra: 27- 27 - Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất U dk (180 − 55 ) 125 = × U rc max = × 10 = V 180 180 U dk = = Với Điện tử cơng R8 × (15 − 2) R8 + R x Chọn R8 = KΩ ta có: 7.103 + Rx3 = 13.103 → Rx3 = 1KΩ Điều chỉnh Rx3 = 1,1 KΩ với biến trở Rx3 = ÷ 10 KΩ Đồ thị điện áp racủa khối so sánh vẽ hình Output vol tage [V] 20.00 10.00 0.00 -10.00 0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m T ime [s] 20.00 Output vol tage [V] 10.00 0.00 -10.00 Do thi dien ap so sanh -20.00 0.00 20.00m 40.00m 60.00m T ime [s] Chọn OP3 khuyếch đại thuật tốn µA741 có thơng số sau : Ung= ± 3÷ 22V; UnF= ± 15 V; UdF= ± 30 V; Ko=5.106; [t]=55÷ 125 C; Ira=± 25 mA; En=± 15 V; du = 0,5 V dt 28- 28 - P1=100 mW; Zra=60 Ω; Zvào=300 KΩ; Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử công Khâu phát xung chùm R10 -E + - (V) OP4 C2 +E R9 R9 a/ Nguyên lý hoạt động khâu phát xung chùm: Tại thời điểm mà điện áp tụ U C2= ta có Ud= Uph- UC2= điện áp khuyếch đại thuật toán OP4 UV=0 , ta tiến hành nạp cho tụ C điện áp UC20 tín hiệu OP4 U V đạt tới trạng thái dương bão hoà C nạp điện theo chiều ngược lại so với chiều mà ta nạp cho C2 lúc đầu , tụ C2 nạp tới trị số : U C = U ph = R10 ×UV R9 + R10 Suy UV=0 dẫn đến Uph= Do C2 phóng điện qua R10 âm nguồn OP4 điện áp OP4 mức âm bão hồ Q trình lặp lại làm cho đầu OP4 có xung điện áp dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị R 10 C2.Đồ thị điện áp khâu phát xung chùm sau: 7.00 Output vol tage [V] 3.50 0.00 -3.50 -7.00 4.00 0.00 1.00m xung chum 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m T ime [s] Output vol tage [V] 2.00 0.00 -2.00 29- 29 - Do thi dien ap tren C2 -4.00 0.00 500.00u 1.00m T ime [s] 1.50m 2.00m Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử cơng b/ Tính tốn thơng số khâu phát xung chùm Chu kì xung chùm xác định theo công thức : T=2,2.R10.C2 (1) Nếu chọn tần số xung chùm f=10 kHz chu kì xung T=10-4 s Thay vào (1) ta có: 10 −4 R10 × C = = 45,45 × 10 −6 2,2 Chọn C2= 0,01 µF → R10= 4545 Ω Ta chọn R10=4,5 kΩ Chọn R9=R10=4,5 kΩ Chọn khuyếch đại thuật tốn loại µA741 với thơng số xác định phần trước Khâu khuyếch đại xung biến áp xung D7 +E R15 Uab D9 R14 so sanh D6 BAX R16 -E R12 R13 UB T2 xung chum R11 T1 T3 D4 D5 30- 30 - D8 R17 G1 K1 Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động đồng suất Điện tử cơng a/ Ngun lý hoạt động + Tín hiệu từ khâu phát xung đưa vào cực bazơ T1 tín hiệu dương Do D4 thơng → Ube1 > → T1 khoá ( T1 transistor thuận) ngược lại tín hiệu âm Ube1< nên T1 mở bão hồ Kết tín hỉệu colector T1 xung âm có chu kì trùng với chu kì máy phát xung( T1 có vai trị khuyếch đại tín hiệu) +Tín hiệu từ colector T1 với tín hiệu đầu so sánh tín hiệu lấy từ biến áp đồng pha mắc với D7 đưa vào cực bazơ transistor T2 T2,T3 mắc theo kiểu Darlingtơn có hệ số khuyếch đại β=β2×β - Khi Uab >0 tín hiệu so sánh dương T2 mở → có tín hiệu thứ cấp máy biến áp xung - Khi Uab0, Uss>0 phải tính R13,R14 để UB=1,4 (V) Ta có : U ss − U B E +UB − = I B = 0,2 mA R14 R12 + R13 Với R12=1 kΩ ( tính trên) ta có: 13 − 1,4 15 − 1,4 − = 0,2 × 10 −3 R14 × 10 + R13 Chọn R13=1 kΩ ta tính R14=1,66 kΩ →Chọn R14=1,5 kΩ Ta chọn R15 nhỏ để Uss >0, Uab