2. Phân tích và lựa chọn sơ đồ
4.1.2.Chọn thiết bị bảo vệ
Triac làm việc với dòng điện tối đa Imax = 1.165A chịu một tổn hao trên van là (∆P1) và khi chuyển mạch (∆P2). Tổng tổn hao sẽ là:
∆P = ∆P1 +∆P2 ≈ ∆P1 = ∆U.Ilv = 1,6.11,364 = 18,1824 W.
Tổn hao công suất này sinh ra nhiệt. Mặt khác van chỉ làm việc tới nhiệt độ tối đa cho phép là T = 1100C. Do đó phải bảo vệ van bằng cách gắn van bán dẫn lên cánh toả nhiệt.
Khi van bán dẫn được mắc vào cánh toả nhiệt bằng đồng hoặc nhôm, nhiệt độ của van được toả ra môi trường xung quanh nhờ bề mặt của cánh toả nhiệt. Sự toả nhiệt này là nhờ vào sự chênh lệch nhiệt giữa cánh toả nhiệt và môi trường xung quanh. Khi cánh toả nhiệt nóng lên, nhiệt độ xung quanh cánh toả nhiệt nóng lên. Nhiệt độ xung quanh cánh toả nhiệt tăng lên. Làm cho tốc độ dẫn nhiệt ra môi trường không khí bị chậm lại. Diện tích bề mặt toả nhiệt được tính:
Stn = Ktn.τ
P
∆
Tổn hao công suất: ∆P = 18,1824W.
Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường:τ = Tlv – Tmt
Có Tlv = 1100C, chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 250C.
⇒ τ = 110 - 25 = 85 0C
Ktn: Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt. Chọn Ktn = 8.10-4 W/cm2 0C. ⇒Stn = 85 . 10 . 8 1824 , 18 4 − = 267,39 cm2
Hình 16: Hình dạng cánh tản nhiệt cho triac
4.1.2.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van.
Chọn cầu chì tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch nguồn: Icc = 1,1Ilv = 1,1.18,364 = 12,5 A. Chọn một cầu chì loại 13A.
4.1.2.3. Bảo vệ quá điện áp cho van.
Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt Triac được thực hiện bằng cách mắc R-C song song với triac(hoặc thyristor). Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn, phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảnh thời gian ngắn. Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược sẽ gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm cho quá điện áp giữa Anot và Katot của triac (hoặc thyristor). Khi có mạch R - C mắc song song với triac (hoặc Thyristor) tạo ra mạch vòng phóng điện trong quá trình chuyển mạch nên triac (hoặc thyristor) không bị quá điện áp.
Hình 17: sơ đồ mạch động lực được lựa chọn
Thông thường chọn R = 10 ÷ 100Ω, C = 0,1÷1000µF.
Trên đây chúng em xin trình bày cách tính chọn van và mạch dộng lực cho mạch điều khiển !
4.1.2.4. Tính chọn phần tử cách ly
Có rất nhiều phương án cho khâu cách ly đó có thể dung phần tử cách ly quang biến áp xung hay với mạch công suất nhỏ chỉ cần dùng diot để chống ngược dòng.
Trong phạm vi đề tài là ứng dụng với tải công suất trung bình và nhỏ để đáp ứng được tính gọn nhẹ và gái thành của mạch phương án sử dụng cách ly quang được chúng em quyết định sử dụng vì khá hiệu quả giá thành rẻ gọn nhẹ và cách ly an toàn giữa mạch lực và mạch điều khiển từ các thông số trên chúng em quyết định sử dụng MOC 3021 để thực hiện khâu cách ly này.
Đây là một số sơ đồ kết nối của MOC 3020 ứng với các loại tải khác nhau sau đây là sơ đồ kết nối trong khâu cách ly của chúng em.
Hình 18: Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của moc 3020.
- Điện áp ra của TCA là Umax=Vcc=15V. Sụt áp tại diode lúc này điện áp còn lại là: U=Vcc-0.7= 15-0.7=14,3 V.
-MOC3020 có dòng vào chân 1 là Igt=7mA, lúc này ta có điện trở cần trong mạch là: Rin= UIgt= Ω 7 14.3 =2042.8 Ω. => Chọn trở là Rin=2200Ω=2.2kΩ.
- Điện áp sụt tại đầu ra của MOC là Us=3V và dòng điện để Triac BTA41 dẫn là Igt=50mA, nên ta có:
Rout=UIgt- Us= 50 3 - 11.3 =226 Ω. => Chọn trở là R5=220Ω.
4.1.3. Tính toán bộ nguồn cho mạch điều khiển.
* Chọn biến áp: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Với chỉ tiêu đầu Ura =15V, và đặc tính kĩ thuật của IC 7815 thì điện áp vào IC cần thỏa mãn từ +5V--> +24V. Dòng I=1. Nên Uin =18V, mặt khác còn lượng điện áp dơi trên diode.
Điện áp ra trên cuộn thứ cấp: U2= Uin+ 2x 0.7= 19,4 V. Xét với điện áp lưới U=220V.
Nên ta chọn biến áp :
- Diện tích tiết diện lõi biến áp: S = 6 cm2 - Đường kính dây cuốn biến áp:
+ Sơ cấp: d1=0.53 mm + Thứ cấp: d2=0.65 mm - Số vòng dây cuộn biến áp:
+ Sơ cấp: n1=1650 vòng + Thứ cấp: n2=110 vòng * Chọn chỉnh lưu: U1max=240V, điện áp đặt ngược nên diode chỉnh lưu
Ung=U2 2= U1max 2 1 n n =240 2 15 1 = 23 V Dòng điện qua diode: Id=I2=1A.
Tần số của biến áp ra bộ chỉnh lưu :f= 100Hz Chọn loại diode: 1N4007
* Ổn áp chọn: IC7815 để có điện áp ra Ura=15V
* Chọn tụ lọc: do điện áp lớn nhất là 23V nên chọn tụ lọc có Umax= 25V. Chọn độ gợn sóng sau khối chỉnh lưu là K=5%= 0.05
Chu kỳ: T= f =0.01 s Điệ trở: R= I U = 3 15 =5Ω Khi đó: CL= RK T 3 =0,0013F Ta chọn tụ lọc: 2200µF / 25V