4.6.1. Giới thiệu chung
Với những mạch điện khụng đũi hỏi độ ổn định của điện ỏp quỏ cao, sử dụng IC ổn ỏp thường được người thiết kế sử dụng vỡ mạch điện khỏ đơn giản. Cỏc loại ổn ỏp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện ỏp cần ổn ỏp. Vớ dụ 7805 ổn ỏp 5V, 7812 ổn ỏp 12V. Việc dựng cỏc loại IC ổn ỏp 78xx là tương tự nhau.
IC 78xx làm ổn định điện ỏp đầu ra từ điện ỏp đầu vào khụng phải dạng DC mà khụng cần dựng tới một bộ phận nào bờn ngồi.
Cú 11 loại điện ỏp đầu ra cố định. Nú cú cỏc giỏ trị: 5V, 6V, 7V, 8V, 9V, 10V, 12V, 15V, 18V, 20V, và 24V. Nú cú thể được sử dụng rộng rĩi trong mạch nguồn với dũng điện cú thể chịu lờn tới 1A.
4.6.2. Sơ đồ chõn và nguyờn lý hoạt động của IC 78xx
Sơ đồ chõn:
Hỡnh 35: sơ đồ kết nối chõn của IC 78xx
Nguyờn lý hoạt động (7812):
Ngừ ra OUT luụn ổn định ở 12V dự điện ỏp từ nguồn cung cấp thay đổi. Mạch này dựng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện ỏp 12V. Nếu nguồn điện cú sự cố đột ngột: điện ỏp tăng cao thỡ mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ cú IC 7812 vẫn giữ được điện ỏp ở ngừ ra OUT 12V khụng đổi.
Mạch trờn lấy nguồn một chiều từ một mỏy biến ỏp với điện ỏp từ 13V đến 30V để đưa vào ngừ IN.
Chỳ ý: Điện ỏp đặt trước IC7812 phải lớn hơn điện ỏp cần ổn ỏp từ 1.5 đến 2V. Tụ điện đúng vai trũ ổn định và chống nhiễu cho nguồn. (cú thể bỏ hai tụ điện nếu mạch điện khụng đũi hỏi).
Một số điểm lưu ý khi sử dụng IC LM78xx:
+ Dũng cực đại cú thể duy trỡ 1A. + Dũng đỉnh 2,2A.
+ Cụng suất tiờu tỏn cực đại nếu khụng dựng tản nhiệt: 2W. + Cụng suất tiờu tỏn nếu dựng tản nhiệt đủ lớn: 15W
Vậy nếu vượt quỏ ngưỡng 4 ý trờn 78xx sẽ bị chỏy.
Ta nờn hạn chế ỏp lối vào 78xx để giảm cụng suất tiờu tỏn trờn tản nhiệt. Thực tế ỏp lối ra cú thể đạt giỏ trị nào đú trong khoảng 11,5 -12,5 (7812) IC 78xx cú bảo vệ chập tải, nờn nếu làm chập thỡ chưa hẳn 78xx đĩ hỏng.
CHƯƠNG V
TÍNH CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Mục đớch và ý nghĩa:
Trong việc chọn thiết bị ở cỏc hệ thống truyền động điện cú ý nghĩa rất quan trọng. Mục đớch của nú để đảm bảo cỏc yờu cầu kỹ thuật của hệ thống với vốn đầu tư tối thiểu.
Trong đú việc chọn cụng suất động cơ cú ý nghĩa rất quan trọng. Nếu chọn cụng suất động cơ lớn hơn cụng suất yờu cầu thỡ làm tăng vốn đầu tư. Động cơ làm việc non tải khong sử dụng hết khả năng phỏt nhiệt dẫn đến làm giảm hiệu suất của hệ thống, hệ số cụng suất thấp làm ảnh hưởng đến chất lượng điện năng. Ngồi ra việc chọn cỏc thiết bị khỏc cũng phải phản ỏnh được chế độ làm việc và đảm bảo cỏc kỹ năng kinh tế và kỹ thuật, tận dụng hết khả năng làm việc của cỏc thiết bị.
5.2 Tớnh chọn mạch động lực:
Cỏc thụng số của động cơ điện 1 chiều như sau:
Uđm = 220 (V) Pđm = 1K (W)
Cỏc thụng số cũn lại của động cơ:
Cú Iđm= = = 4,5(A)
5.2.1. Tớnh toỏn chọn van động lực:
Tớnh chọn Thyristor dựa và cỏc yếu tố dũng tải, sơ đồ đĩ chọn, điều kiện tản nhiệt, điện ỏp làm việc. Cỏc thụng số của van được tớnh như dưới đõy:
Ungmax= Knvan. U2= Knvan. π
= 2. π
= 345,6 (V) Trong đú:
Ud: điện ỏp tải (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
U2: điện ỏp thứ cấp mỏy biến ỏp
Knvan= 2 là hệ số điện ỏp tải đối với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển hồn tồn:
Điện ỏp ngược của van cần chọn là: Ungvan= KdtU. Ungmax= 1,8. 345,6= 622 (V) Trong đú: KdtU là hệ số dự trữ điện ỏp Dũng điện làm việc hiệu dụng của van: Id= Iđm= 4,5 (A) Ilv= Ihd = Khd. Id= 2 1 .4,5 = 3,2(A) Trong đú: Khd= 2 1
là hệ số dũng điện hiệu dụng của cầu chỉnh lưu 1 pha cú điều khiển hồn tồn.
Dũng điện làm việc định mức của van: Ilvđm= Ki. Ilv= 4. 3,2= 12,8 (A)
Trong đú: Ki= 4 là hệ số dự trữ dũng điện
Thụng thường: Ilv= (10ữ30)% .Iđm (ở đõy chọn Ilv=25%. Iđm)
5.2.2.Tớnh chọn diode cho mạch động lực.
+ Dũng điện hiệu dụng qua diode: Idhd= =3.2 (A) + Điện ỏp ngược lớn nhất mà điode phải chịu: Ungmax= 2U2= 2.220=331,13 (V) + Chọn diode cú dũng định mức:
Idm > Ki.Iddm=4.3.2=12.8 (A)
+ Chọn diode cú điện ỏp ngược lớn nhất: Un = kdtu.Unmax=1,8.331,13=596,034 (V)
Trong cỏc thiết bị chỉnh lưu người ta dung MBA để tạo ra điện ỏp thớch hợp, tạo ra số pha cần thiết, cỏch ly phụ tải với lưới điện, cải thiện dũng điện sơ cấp hạn chế dũng ngắn mạch.
Để chọn MBA chỉnh lưu dựa vào sức điện động thứ cấp, điện ỏp sơ cấp và cụng suất tớnh toỏn cần thiết.Điện ỏp sơ cấp lấy theo điện ỏp lưới, sức điện động và cụng suất được tớnh toỏn từ điện ỏp và dũng điện chỉnh lưu.
Chọn MBA 1 pha làm mỏt tự nhiờn bằng khụng khớ Điện ỏp ra sơ cấp MBA: U1= 220 (V)
Thụng số khi chỉnh lưu: d U = 220 (V), d I = 1,98 (A) Điện ỏp thứ cấp MBA là:
Phương trỡnh cõn bằng điện ỏp khi cú tải:
BA dn V d do U U U U U .cosαmin= +2∆ +∆ +∆ Trong đú: min α
= 100 là gúc dự trữ khi cú suy giảm điện ỏp lưới
V U ∆ = 1,7 (V) sụt ỏp trờn Thyristor: dn U ∆ = 0 sụt ỏp trờn dõy nối BA r X U U U =∆ +∆ ∆
là sụt ỏp trờn điện trỏ và điện khỏng MBA
Thụng thường: BA U ∆ = (5ữ 10)%. d U Ta chọn: BA U ∆ = 6%. d U = 6(V).
Từ phương trỡnh cõn bằng điện ỏp khi cú tải ta cú: 0 min 0 10 cos 6 0 7 , 1 . 2 220 cos 2∆ +∆ +∆ = + + + + = α dn BA V d d U U U U U = 232,94 (V) Cụng suất tối đa của tải là:
d d
d U I
P max= 0.
= 232,94.1,98= 461,22 (W) Cụng suất MBA nguồn cấp được tớnh là:
max .P k Sba= s = 1,23.461,22 = 144,84 (VA) Trong đú:567,3 ba S
π 2 2 94 , 232 2 = = U d k U U = 258,73 (V)
Dũng điện hiệu dụng thứ cấp MBA là: I2= k2.Id= 1,2. 1,98= 2,376 (A)
(Với cầu chỉnh lưu 1 pha điều khiển hồn tồn k2= 1,2) Dũng điện hiệu dụng sơ cấp MBA là: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I1 = kBA.I2 = 376 , 2 . 220 73 , 258 . 2 1 2 I = U U = 2,79 (A)
5.3. Tớnh chọn thiết bị bảo vệ cho van:
5.3.1. Bảo vệ qua nhiệt độ cho van bỏn dẫn:
Khi làm việc với dũng điện chạy qua trờn vanc ú sụt điện ỏp do đú cú tổnt thất cụng suất ∆P
. Tổn hao này sinh ra nhiệt đốt núng van bỏn dẫn. Mặt khỏc cỏc van bỏn dẫn chỉ được làm việc dưới nhiệt độ cho phộp Tcp nào đú. Nếu quỏ nhiệt độ cho phộp thỡ cỏc van sẽ bị phỏ hỏng. Để van bỏn dẫn làm việc an tồn khụng bị chọc thủng vỡ nhiệt ta phải chọn và thiết kế hệ thống tản nhiệt hợp lý.
Tổn hao cụng suất trờn mỗi Thyristor là:
∆P = ∆Uv.Ilv = 1,7. 3,2= 5.44(W)
Diện tớch bề mặt tỏa nhiệt là: Sm = Km.τ
P
∆
Trong đú: ∆P
: là tổn hao cụng suất trờn van τ
: độ chờnh lệch nhiệt độ so với mụi trường.
Chọn nhiệt độ mụi trường Tmt= 400C. Nhiệt độ làm việc cho phộp Tcp= 1250C. Chọn nhiệt độ cỏnh tản nhiệt tỏa nhiệt Tlv= 800C.
Vậy: τ = Tlv - Tmt = 125 - 40 = 850C
Km hệ số tỏa nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. chọn Km= 8 (W/m2 oC) Sm = 8.85 38 , 2 = 3,5. 10 3 − (m2)
5.3.2. Bảo vệ quỏ dũng điện cho van:
Cỏc nguyờn nhõn gõy quỏ dũng điện cho van: - Quỏ dũng dài hạn
- Ngắn mạch đầu ra
- Ngắn mạch bản thõn van.
Hỡnh 36: Sơ đồ mạch động lực cú thiết bị bảo vệ
Chọn cầu chỡ: Dựng dõy chảy tỏc động nhanh (nhúm 1CC) để bảo vệ ngắn mạch cỏc thyristor. Dũng điện định mức của dõy chảy nhúm 1CC là:
I1CC= 1,1.Ilv = 1,1.3,2= 3.52 (A) ⇒
Chọn cầu chảy nhúm 1CC loại 5 (A)
Dựng cầu chảy tỏc động nhanh (nhúm 2CC) để bảo vệ ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu. Dũng điện định mức của dõy chảy nhúm 2CC là:
I2CC = 1,1.Id = 1,1.4,5 = 4,95 (A) ⇒
Chọn cầu chảy nhúm 2CC loại 5 (A)
Bảo vệ ngắn mạch thứ cấp MBA (nhúm 3CC) :
I3CC = 1,1.I2= 1,1.4,5 = 4,95 (A)
⇒ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.3.3. Bảo vệ quỏ điện ỏp cho van:
Khi cú sự chuyển mạch van cỏc điện tớch tớch tụ trong cỏc lớp bỏn dẫn phúng ra ngồi tạo ra dũng điện ngược trong thời gian ngắn. Sự biến thiờn nhanh chúng của dũng điện gõy ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong cỏc điện cảm làm cho quỏ điện ỏp giữa anot và catot của Thyristor. Tốc độ biến thiờn đạt 10 (às) dẫn đến quỏ điện ỏp Uqđa= L t
i d d
lớn. Để bảo vệ quỏ điện ỏp ta sử dụng mạch R- C mắc song song với Thyristor tạo ra mạch vũng phúng điện tớch trong quỏ trỡnh chuyển mạch bảo vệ van.
Mạch bảo vệ cho van
Theo kinh nghiệm R1 = (2 ữ 30) Ω; C1 = (0,25 ữ 4) àF Ta chọn: R1 = 2(Ω); C1 = 2(àF)
Bảo vệ xung điện ỏp từ lưới điện ta mắc R-C như hỡnh vẽ. Nhờ cú mạch lọc này mà đỉnh xung gần như nằm lại hồn tồn trờn điện trở đường dõy.
5.4 Tớnh toỏn mạch điều khiển:
Mạch điều khiển được tớnh xuất phỏt từ yờu cầu về xung mở Thyristor: Điện ỏp điều khiển: Uđk= Ug= 2(V)
Dũng điện điều khiển: Iđk= 0,1 (A) Độ rộng xung điều khiển tx= 100 (
A à ) Mức độ sụt biờn độ xung: Sx= 0,1 Độ mất đối xứng cho phộp: ∆α = 40
Điện ỏp nguồn nuụi mạch điều khiển: Unguồn= 12 (V)
T
sơ đồ mạch điều khiển và động lực
IC TCA 785 (cú tớch hợp cỏc khõu dồng pha, so sỏnh, tạo xung, sửa xung ,khuyếch đại) tạo ra 2 xung điều khiển đến kớch mở cho Thyristor BT151 ( T1 và T2).
Chõn 11 của TCA là chõn nhận điện đỏp điều khiển ( từ 0 đến 11V) để thay dổi gúc kớch mở của Thyristor từ 0 đến 180 độ.
Mạch lực ta dựng mạch cầu chỉnh lưu bỏn điều khiển.
Giả sử ta đạt một điện ỏp diều khiển cú thể thay đổi từ 0 đến 11V vào chõn 11 của IC TCA785, ở chõn 14 và 15 của IC TCA785 sẽ xuất ra một chuỗi xung cú thể thay đổi từ 0 đến 180 độ.
Nguyờn lớ hoạt động của mạch lực:
+ Giả sử ở một bỏn kỡ ta cú điện ỏp + đặt vào AC_IN2, diện ỏp õm là ở AC_IN1. Lỳc này ở mạch điều khiển sẽ tạo ra một xung (với gúc anpha tuỳ vào điện ỏp điều
sẽ xuất ra một xung tới kớch mở T1. Dũng điện cú chiều từ AC_IN1 qua qua D3, qua tải, qua T1, qua cầu chỡ về AC_IN2.
+ Vậy dũng điện cú một chiều cố định từ DC_OUT2 về DC_OUT1 và cú thể điều chỉnh được từ 0 đến 220V DC .
KẾT LUẬN
Sau một thời gian nghiờn cứu, tỡm hiểu sỏch tham khảo cựng với sự lỗ lực của cỏc thành viờn trong nhúm và sự nhiệt tỡnh của giỏo viờn hướng dẫn Giang Hồng Bắc. Chỳng em đĩ hồn thành đề tài: “ Thiết kế và chế tạo bộ chỉnh lưu cầu 1 pha cú
điều khiển, điều khiển động cơ một chiều “. Đề tài được hồn thành thỏa mĩn
cỏc yờu cầu do giỏo viờn hướng dẫn đặt ra.
Trong quỏ trỡnh thực hiện, dự cú nhiều lỗ lực của cỏc thành viờn trong nhúm. Nhưng do năng lực cũn hạn chế nờn khụng thể trỏnh khỏi những sai sút. Chỳng em rất mong được sự đúng gúp ý kiến của thầy cụ giỏo, cựng tồn thể độc giả, để khụng ngừng hồn thiện kiến thức bản thõn.
Nhúm sinh viờn thực hiện chỳng em xin chõn thành cảm ơn sự giỳp đỡ của giỏo viờn hướng dẫn Giang Hồng Bắc và tồn thể cỏc thầy cụ giỏo trong khoa đĩ tận tỡnh giỳp đỡ em hồn thành đồ ỏn này !! (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hưng Yờn, ngày…..thỏng…..năm 2013 Nhúm sinh viờn thực hiện: Bựi Trọng Thanh
Tài liệu tham khảo
1: Giỏo trỡnh điện tử cụng suất. Tg: Nguyễn Bớnh
2: TL : hướng dẫn thiết kế thiết bị điện tử cụng suất.
ĐHBKHN: Bộ mụn thiết kế Điện- Điện tử 3: Giỏo trỡnh phõn tớch và giải mạch (NXBKH_KT)
Mục lục
LỜI NểI ĐẦU ………..….… 3
CHƯƠNG I:CƠ SỞ Lí THUYẾT CHUNG VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU...4
1.1 Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều...4
1.2 Cấu tạo động cơ điện một chiều...4
1.3. Nguyờn lý làm việc của động cơ điện một chiều...5
1.4. Phương trỡnh đặc tớnh cơ của động cơ điện kớch từ độc lập...6
1.5.Cỏc phương phỏp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kớch từ độc lập....8
CHƯƠNG II: CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN CễNG SUẤT...17
2.1. Điode………...17
2.2. Thysistor………..…19
2.3. Transistor……….………....21
CHƯƠNG III: LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH LỰC...24
3.1. Phõn biệt sơ đồ mạch chỉnh lưu, luật đúng mở van...24
3.2. Chọn sơ đồ chỉnh lưu động cơ...27
CHƯƠNG IV: LỰA CHỌN VÀ PHÂN TÍCH MẠCH ĐIỀU KHIỂN...31
4.1 Giới thiệu chung...31
4.2.ưMộtưsốưhệưthốngưđiềuưkhiểnưđồngưbộ:...31
4.3.ưHệưthốngưđiềuưkhiểnưtheoưnguyênưtắcưthẳngưđứngưtuyếnưtính...33
4.4.ưCácưkhâuưtrongưhệưthốngưđiềuưkhiểnưthẳngưđứngưtuyếnưtính...34
4.5. Gới thiệu về vi mạch TCA 785...37
4.6. IC ổn ỏp 7812……….………....43
CHƯƠNG V: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ...45
5.1 Mục đớch và ý nghĩa...45 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.2ưTớnh chọn mạch động lực...45
Sơ đồ bo mạch...51 Kết luận……….………..………52 Tài liệu tham khảo……….………...53