B. Hoạt động của các khâu trong mạch điều khiển:
U22 Nguyên tắc ổn dòng tự động :
- Nguyên tắc ổn dòng tự động : Ta có : Id = Udo − E Raq ; Udo = π (1 +cos α) ; Udk = Urc max α−θ1 π−2.θ1
.khi dòng nạp Id tăng , cần giảm Id → cần giảm Udo → cần tăng α→ Uđk fải tăng lên , ngược lại khi Id giảm cần giảm Uđk .
Đưa điện áp Us vào khâu khuyếch đại không đảo A5 , ta có : Mặt khác : Uđk = -U V - Uđ
U = Us.(1 +R9 ) .
V R7
Vậy khi dòng nạp Id tăng ,điện áp fản hồi trên điện trở sun tăng → Uđk tăng Ngược lại khi dòng nạp giảm thì Uđk giảm .
- Nguyên tắc ổn áp tự động : khi điện áp nạp cho ăc-quy Ud tăng ,cần giảm Ud Do đó góc α fải tăng lên , điện áp Uđk tăng và ngược lại khi Ud giảm thì Uđk fải giảm .
Đưa điện áp fản hồi qua khâu khuyếch đại đảo A8 ,sau đó trộn với lượng điện áp đặt Uđ . Ta có : U VIII = Uf1(1 + R12/R11) ; Uđk = - U VIII - Uđ
Vậy khi Uf1 giảm sẽ làm U VIII giảm nên Uđk giảm ,ngược lại khi Uf1 tăng thì U
VIII
tăng nên Uđk tăng . < Tính toán chọn điện trở :
- Với khâu ổn dòng : Dùng 2 điện trở sun loại 50A_75mV mắc song song .Ta cần nạp cho 4 bình ăc-quy , mỗi bình có 6 ngăn ăc-quy đơn , mỗi ngăn ăc-quy đơn có sức điện động ban đầu là 2V , điện trở trong của mỗi ăc-quy đơn là 0,015∧ .
Điện áp nạp cho 4 bình ăc-quy khi dòng nạp là 100A là : Un = In.Raq + E = 100.0.015.6.4 + 2.6.4 = 51,6V Ta có Un = Udo = U2 π (1 +cos α) Do đó góc α = 44,36 o Udk = Urc max α−θ1 π− 2.θ1
nên Uđk = Urcmax.0,24 = -13.0,24 = -3,12V Uđk = -U V - Uđ điện áp đặt Uđ = 3,12 – 0,075.150 = -8,13V . Ta có R9/R7 = 150 chọn R7 = 10∧ ; R9 = 1,5k∧ αmin = θ1 Uđkmin = 0 Uđmax = - U V = -11,25V
VR2 / ( VR2 + R8 ) = 11,25/15 chọn R8 = 4k ; Chọn R21 = R10 =
22 R34 = 1k .
- Với khâu so sánh A6 : VR2 = 11k
Như vậy khi nạp cho ăc-quy có điện áp định mức là Ud = 50V ta để điện áp UVR1
ở mức : 93% .11 = 10,23V
Khi điện áp trên ăc-quy vượt quá 93%Uđm thì ta có : Uf1 > 93%Uđm.Rf1/(Rf1+Rf2) = 10,23V
ở đầu ra A6 xuất hiện xung dương ngắt K1 và mở K2 ăc-quy chuyển sang chế độ nạp áp
- Với khâu ổn áp nạp : điện áp nạp cho 4 ăc-quy khi ăc-quy được nạp no là 113% Un = 113%.51,6 = 58,31 V
Un
= Udo = U2
π (α)1 +cos α = 0,357rad =20,5 o
< Uđk = -13.0,102 = -1,326V
điện áp fản hồi lúc này là : Uf1 = 113%.51,6.11/50 = 12,83V
Uđk = -Uf1 – Uđ điện áp đặt trên biến trở VR4 là: Uđ = -Uf1 – Uđk = - 11,504V
Chọn VR4 / (R31+ VR4) =11,504/15 chọn R31 = 4k ; VR4 = 11 k . Chọn R32 = R33 = R13 = 1k .
Ta dùng khoá chuyển mạch loại 4066B Quad Bilateral Switches .
5.
Khâu biến áp xung :
Khâu biến áp xung bao gồm khối khuyếch đại T2 , T3 mắc theo kiểu Darlington và máy biến áp xung tạo ra các xung điều khiển có công suất theo yêu cầu của van .
Diode D6 ngăn chặn xung áp âm có thể En
có khi van bị khoá .
D7 chống điện áp âm đặt lên 2 cực G-K của tiristo
D8 hạn chế quá áp trên các cực colecto và emito của tranzito T2 , T3
Điện trở R25 có tác dụng tạo một sụt áp khoảng 0,4V điều khiển mở tranzito T3 lúc dòng ra đủ lớn và chuyển chúng từ mở sang khoá nhanh hơn .
Điện trở R26 hạn chế dòng ngắn mạch của tranzito T3 .
Van cần điều khiển có các thông số : Ug = 6,5V ; Ig = 150 mA
giá trị dòng thứ cấp của biến áp
2 RH RH D8 MBAX T2 T3 R25 D5 R26 D6 T D7
23 xung : I2 = Ig = 150mA
điện áp thứ cấp của BAX là : U2 = 6,5V + 0,6 = 7,1 V
MBAX có tỉ số biến đổi là 2/1 điện áp sơ cấp của BAX là : U1 = 7,1.2 = 14,2V
Dòng sơ cấp I1 = 150/2 = 75mA .
điện trở R26 = ( En – U1)/I1 = ( 24 – 14,2 )/0,075 = 130 ∧ .
Chọn tranzito T3 loại ST603 có các thông số cơ bản : Uce = 30V ; Ice = 800mA
β = 30÷100 chọn tranzito T2 loại C828 có các thông số như sau : Uce = 30 V ;Ice = 300mA
β = 30÷100 Điện trở R25 = Ube3 = Ube3 = 0,4 = 0,16k∧ . Chọn điện trở R25 = 150∧ Ice2 Ice3 75 β3 30
Chọn điện trở D5 , D6 , D7 , D8 loại D-1001 có các thông số : I = 1A ; Ung = 200V
Tính toán máy biến áp xung : Điện áp sơ cấp U1 = 7,1V Điện áp thứ cấp U2 = 14,2V
Dòng sơ cấp I1 = 75mA ; Dòng thứ cấp I2 = 150mA .
Chọn vật liệu lõi BAX là ferit làm việc trên một fần đặc tính từ hoá Bs = 0,45 T Độ từ thẩm µ = 6000A/m
Số vòng dây sơ cấp : W1 = U1.tx/Bs.S
trong đó tx là chiều dài xung truyền qua BAX có giá trị tx = 50µs = 50.10 −6 s tiết diện của lõi ferit S = 1cm 2 = 10 −4 m 2
< số vòng sơ cấp : W1 = 16 vòng < số vòng thứ cấp : W2 = 8 vòng Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp :
Itb 1 = I1 tx = 75 T 50.10− 6 20.10− 3 = 3,75mA
Giá trị dòng điện trung bình ở thứ cấp :
Itb2 = I2 tx = 150 T = 7,5mA Chọn mật độ dòng điện J = 2,5A/mm2 Đường kính dây sơ cấp : d1 = 2
50.10
−6
20.10−3
I1
24 Đường kính dây sơ cấp : d2 = 2
= 0,044mm
= 0,062mm
Chọn dây đồng có tiết đường kính:d1 = d2 = d = 0,1mm .
I2
D3 R22 R22 A9 T4 R24 R23 D4 7815 D21 C5 D22 C1 C3 C2 C4 D23 C6 D24 7915 6.
Khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy :
Khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy ngừng quá E
trình nạp cho ăc-quy khi điện áp nạp cho ăc-
quy lớn hơn 113%.Uđm . RH
Đặt
UVR3
= 113%.50.Rf1/( Rf1+Rf2 ) =12,43V Uf1 Như vậy khi điện áp nạp cho ăc-quy lớn hơn
113%.50 = 56,5V thì điện áp fản hồi
Uf1 > 56,5.11/50 = 12,43V ở đầu ra A9 xuất hiện xung dương mở tranzito T4Rơle RH được cấp điện tiếp điểm RH ngắt
mạch điều khiển tiristo bị ngắt quá trình nạp dừng .
Ngược lại , khi Uf1 < UVR3 T4 khoá quá trình nạp cho ăc-quy hoạt động bình thường . Chọn biến trở VR3 = 15k . Chọn R22 = R23 = R24 = 1k
E VR3
. Diode D4 có tác dụng chống điện áp ngược đặt lên cuộn hút của Rơle RH . Diode D3 chống điện áp ngược đặt lên Ube của tranzito T4 .
Chọn tranzito T4 loại C828 . Chọn diode loại D-1001 .
7.
Khối tạo nguồn một chiều :
Khối tạo nguồn một chiều cung cấp điện áp một chiều cho các khuyếch đại thuật toán hoạt động và cho các điện áp đặt đặt ở đầu vào các IC thực hiện nhiệm vụ so
sánh điện áp . E
Chọn IC ổn áp loại :
. UA7815 có điện áp ngưỡng = 35V Dòng điện ra Io = 1,5A
điện áp ra : E = 15V
. UA7915 có điện áp ngưỡng = -40V dòng điện ra Io = 1,5A
Điện áp ra : - E = -15V
Chọn tụ lọc fẳng C1 = 1000µF ; C2 =
500µF ; C 3 = C4 = 100µF -E
chọn 2 tụ lọc nhiễu C5 = C6 = 0,1µF
Chọn các diode loại D-1001 có các thông số : Itb = 800mA ; Ung = 100V
8.
25 Từ các số liệu đã tính toán cho mạch điều khiển , cần có 3 nguồn điện áp cung cấp cho các mạch sau: mạch tạo điện áp đồng fa ( W21 ), mạch tạo nguồn điện áp
H C C a/2 c a h
một chiều ổn định cung cấp cho các khuyếch đại thuật toán ( W23 ), mạch cung cấp điện áp một chiều cho khâu khuyếch đại xung và khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy ( W22 ) .
- Với mạch tạo điện áp đồng fa : U21 = 22V , I21 =100mA .
- Với mạch tạo nguồn điện áp một chiều ổn định cung cấp cho các khuyếch đại thuật toán : U23 = 32V , I23 = 500mA .
- mạch cung cấp điện áp một chiều cho khâu khuyếch đại xung và khâu bảo vệ quá áp cho ăc-quy U22 = 24V , I22 = 500mA .
Ta tính được công suất của các MBA nguồn : P21 = 22 . 0,1 = 2,2W
P22 = 32 . 0,5 = 16W P23 = 24 . 0,5 = 12W
P = P21 + P22 + P23 = 2,2 + 16 + 12 = 30,2W
Theo kinh nghiệm thực tế ta tính tiết diện lõi sắt từ theo công thức sau : S = 1,2 =
1,2 = 6,6cm2
Dựa vào bảng tra MBA công suất nhỏ ta chọn lõi sắt có tiết diện S = 7,28cm 2
Ghép bằng lá thép loại III 20×40 có bề dày 0,35mm có các thông số sau : a = 20mm ; h = 50mm ; H = 70mm ; c = 20mm ; B = 40mm ; C = 80mm
thể tích của thép từ Q=125cm 2 ; trọng lượng thép từ G = 0,99kg . - tính số vôn/vòng dây của MBA : Uv = 4,44 . f .B . T . 10 −4
trong đó f = 50Hz ; B = 1,1T ; tiết diện trụ : T = 2,28 Uv = 0,17 V/vòng dây
số vòng của cuộn sơ cấp : W1 = 220/0,17 = 1294 vòng số vòng dây thứ cấp nguồn đồng fa : W21 = 22/0,17 ≈ 130 vòng số vòng dây thứ cấp 22 : W22 = 24/0,17 ≈ 142 vòng số vòng dây thứ cấp 23 : W23 = 32/0,17 ≈ 188vòng
- Dòng điện chạy trong cuộn sơ cấp : I1 = P/U1 = 30,2/220 = 0,14A
P 30,
26 với mật độ dòng điện j = 2,5A/mm 2 thì tiết diện dây sơ cấp là :
s1 = 0,14/2,5 = 0,056mm 2
ta chọn dây có tiết diện s1 = 0,056mm 2 ; d = 0,31mm
tiết diện dây thứ cấp 21 : S21 = I21/j = 0,1/2,5 = 0,04 mm 2 . ta chọn dây có tiết diện s2 = 0,0413mm 2 ; d = 0,23mm
tiết diện dây thứ cấp 22 : S22 = I22/j = 0,5/2,5 = 0,2 mm 2
. ta chọn dây có tiết diện s3 = 0,2040mm 2 ; d = 0,51mm tiết diện dây thứ cấp 23 : S23 = I23/j = 0,5/2,5 = 0,2 mm 2