Sơ đồ mạch chỉnh lưu này gồm cỏc mạch: Đồng bộ 3 pha,tự thớch ứng thứ tự pha, đồng hồ bỏo giờ khống chế điện ỏp,khởi động số,khởi động cấp cuối.
Tớn hiệu đồng bộ 3 pha trực tiếp lấy ra trờn dõy vào 3 pha của mạch chủ, được lọc bởi R3,C1,R7,C2,R11,C3 lại qua bộ ngẫu hợp quang điện để cỏch ly điện,lấy ra được 6 tớn hiệu đồng bộ hỡnh chữ nhật lệch pha nhau 600(mức điện thấp hữu hiệu) dẫn vào 5P~10P của IC6 tương ứng với cỏc chõn C,CF,B,BF,AF.
Bờn trong của IC6 cú mạch tự thớch ứng thứ tự pha, đảm bảo cho điện vào 3 pha xoay chiều của nguồn trung tần cú thể khụng phõn thứ tự pha (nhưng tớn hiệu đồng bộ cần phải nhất trớ với thứ tự pha của mạch chủ).
IC1D cựng với mạch chung quanh tạo thành bộ bỏo giờ khống chế điện ỏp chu kỳ tớn hiệu ra của nú biến hoỏ tuyến tớnh với điện ỏp ra Vk của chiết ỏp điều chỉnh.Tớn hiệu bỏo giờ khống chế điện ỏp được dẫn đến 11P của IC6, làm nhiệm vụ đồng hồ bỏo giờ khởi động số CLOCK0. Đặc trưng của khởi động số là dựng phương phỏp đếm số(xung đồng hồ bỏo giờ) để thực hiện dịch pha.6 đường chỉnh xung khởi đọng dịch pha đều do IC6 phỏt ra.IC2C,IC2D cựng cỏc mạch chung quanh tạo thành mạch xung rộng cú tớn hiệu ra cố định. đường xung khởi động dịch pha chỉnh lưu sau khi được khuyếch đại nhờ đốn tinh thể IC5 khởi động bộ biến ỏp xung chỉnh lưu ở ngồi. Ở đõy bộ biến ỏp xung ỏp dụng phương phỏp thực cụng tỏc phản kớch.
Hinh 4.6. Hình dạng IC6
- IC5 là phần tử UNL2003A/SO cú chức năng khuyếch đại dũng.UNL2003 cú 7 chõn đầu vào va 7 chõn đầu ra
1 2 3 4 5 6 7 8 16 5 1 4 1 3 1 2 1 1 1 0 1 9
Hỡnh 4.7. Cṍu tạo của IC UNL2003
Cỏc thụng số của UNL2003: -Điện ỏp đầu vào: 30V -Dũng ra: 25mA -Cụng suất tiờu tỏn :1W
- Hoạt động ở nhiệt độ mụi trường: -200C-850C
- IC1,IC2 là LM339N là một phần tử gồm 4 khuyếch đại thuật toỏn cú cấu trỳc như sau:
Hinh 4.8. Cṍu tạo của IC LM339N
Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán là phõ̀n tử cơ bản được sử du ̣ng rụ ̣ng rãi trong các ma ̣ch điờ ̣n tử với chức năng sử lý các tín hiờ ̣u tương tự. Hiờ ̣n nay các bụ ̣ khyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán đóng vai trò quan tro ̣ng và được ứng du ̣ng rụ̃ng rãi trong kỹ thũ ̣t khuyờ́ch đa ̣i, ta ̣o tín hiờ ̣u hình sin và xung, trong bụ ̣ ụ̉n áp và bụ ̣ lo ̣c tích cực..
Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán có ký hiờ ̣u như sau:
Hỡnh 4.8. Ký hiờ ̣u KĐTT
Cỏc thụng số cựa LM339:
- Điện ỏp vào Vcc=+36V hoặc ±18 V -Cụng suất tiờu tỏn :PD=1W
IC6
Hỡnh 4.9. Sơ đụ̀ khụ́i phõ̀n chỉnh lưu 4.4.1. Khõu đụ̀ng pha chỉnh lưu
Khõu này ta ̣o ra mụ ̣t điờ ̣n áp có góc lờ ̣ch pha cụ́ đi ̣nh với điờ ̣n áp đă ̣t lờn lực, trong sơ đụ̀ là sáu van chỉnh lưu, phù hợp nhṍt cho mu ̣c đích nay là dùng may biờ́n áp. Dùng máy biờ́n áp khụng những thỏa mãn được yờu cõ̀u trờn mà còn đa ̣t thờm đươ ̣c hai mu ̣c tiờu quan tro ̣ng sau:
- Chuyờ̉n đụ̉i đươ ̣c điờ ̣n áp lực thường có giá tri ̣ cao sang giá tri ̣ phù hợp với ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n thường là điờ ̣n áp thṍp.
- Cách ly hoàn toàn vờ̀ điờ ̣n giữa ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n với ma ̣ch lực.Đảm bảo an toàn cho người sử du ̣ng cũng như các linh kiờ ̣n điờ̀u khiờ̉n.
Hinh 4.10. Sơ đụ̀ khõu đụ̀ng pha chỉnh lưu 4.4.2. Khõu tạo xung chỉnh lưu
Ma ̣ch ta ̣o dao đụ ̣ng dùng khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán là ma ̣ch rṍt thụng du ̣ng hiờ ̣n nay. Khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán được sử du ̣ng như bụ ̣ so sánh hai cửa. Tu ̣ C liờn tu ̣c đươ ̣c phóng na ̣p làm cho khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán đảo tra ̣ng thái mụ̃i lõ̀n điờ ̣n áp trờn tu ̣ C đa ̣t tri ̣ sụ́ của bụ ̣ chia điờ ̣n áp trờn điờ ̣n trở.
4.4.3. Khõu điờ̀u khiờ̉n chỉnh lưu
Hình 4.12. Khõu điờ̀u khiờ̉n chỉnh lưu
Khõu này gụ̀m 6 máy biờ́n áp xung đờ̉ phát xung điờ̀u khiờ̉n 6 con Thyristor chỉnh lưu, các xung điờ̀u khiờ̉n là xung chùm. Các tín hiờ ̣u điờ̀u khiờ̉n đươc khuyờ́ch đa ̣i nhờ con IC ULM2003A.Trình tự phát xung do con IC6 quyờ́t đi ̣nh. Da ̣ng xung chùm là da ̣ng xung cho phép mở van tụ́t nhṍt trong mo ̣i trường hợp với mo ̣i da ̣ng tải và sơ đụ̀ chỉnh lưu khác nhau. Xung chùm thực chṍt là mụ ̣t chùm các xung có tõ̀n sụ́ cao gṍp nhiờ̀u lõ̀n lưới điờ ̣n ( fXC = 8ữ12 kHz ) Đụ ̣ rụ ̣ng của xung chùm có thờ̉ được ha ̣n chờ́ trong khoảng 100ữ130 đụ ̣ điờ ̣n và nguyờn tắc nó phải kờ́t thúc khi điờ ̣n áp trờn van lực mà nó điờ̀u khiờ̉n đụ̉i sang dṍu õm.
Nguyờn tắc ta ̣o xung chùm là coi tín hiờ ̣u do bụ ̣ so sánh đưa ra như mụ ̣t tín hiờ ̣u cho phép hay cṍm khõu khuyờ́ch đa ̣i xung được nhõ ̣n xun tõ̀n sụ́ cao phát từ mụ ̣t bụ ̣ ta ̣o dao đụ ̣ng đa hài tới nó.Ta ta ̣o xung ở đõy dùng khuyờ́ch đa ̣i thũ ̣t toán OA.
Ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n chỉnh lưu thường làm viờ ̣c trong điờ̀u kiờ ̣n nhiờ̃u ma ̣nh do bản thõn ma ̣ch lực của nó gõy ra.Các nhiờ̃u này có thờ̉ truyờ̀n theo đường dõy nguụ̀n tới đõ̀u vào của ma ̣ch khuyờ́ch đa ̣i và lan đờ́n tõ ̣n khõu khuyờ́ch đa ̣i xung.Nờ́u khuyờ́ch đa ̣i xung có hờ ̣ sụ́ khuyờ́ch đa ̣i lớn, đă ̣c biờ ̣t nờ́u dùng ma ̣ch khuyờ́ch đa ̣i có phản hụ̀i dương sẽ rṍt dờ̃ gõy ra hiờ ̣n tượng khuyờ́ch đa ̣i giả làm mở van khụng đúng thời điờ̉m.Ta dùng ma ̣ch khuyờ́ch đa ̣i khụng lớn đờ̉ đảm bảo chụ́ng nhiờ̃u tụ́t. Khuyờ́ch đa ̣i xung có nhiờ ̣m vu ̣ tăng cụng sṹt xung cho khõu ta ̣o xung hình thành đủ ma ̣nh đờ̉ mở van lực. Đõ̀u ra của khõu khuyờ́ch đa ̣i xung được nụ́i với cực G và K của Thyristor.
4.4.4. Khõu điờ̀u chỉnh cụng sṹt
Khõu điờ̀u chỉnh cụng sṹt bao gụ̀m chiờ́t áp, đi ụ́t, tu ̣ điờ ̣n. Chiờ́t áp này được bụ́ trí ở cánh cửa của tủ điờ̀u khiờ̉n. Trong quá trình võ ̣n hành lò điờ ̣n trung tõ̀n nṍu thép chiờ́t áp này được người võ ̣n hành điờ̀u chỉnh đờ̉ cho nhưng thõm sụ́ tụ́t nhṍt trong qua trình nṍu thép. Khi điờu chỉnh được cụng sṹt cao nhṍt chiờ́t áp này được giữ nguyờn giá tri ̣ điờ ̣n trở.
R31 Vcc C17 D26 Chiết áp 47k - 3W
Hình 4.13. Khõu điờ̀u chỉnh cụng sṹt
Nguyờn lý cụng tác của chiờ́t áp điờ̀u chỉnh:
Cú hai chiết ỏp: Chiết ỏp điều chỉnh điện ỏp và chiết ỏp điều chỉnh gúc đảo chiều Trong đú chiết ỏp điều chỉnh điện ỏp và dũng IC3C là chiết ỏp thụng thường PI, cả quỏ trỡnh khởi động và vận hành, chiết ỏp này phải làm việc từ đầu đến cuối, cũn chiết ỏp gúc đổi chiều IC3B dựng làm cầu đảo chiều cú thể cụng tỏc ổn định dưới một gúc α nào đú.
Qỳa trỡnh hoạt động của mạch chiết ỏp cú thể phõn ra hai tỡnh huống,thứ nhất là khi điện ỏp một chiều chưa đạt đến trị số lớn nhất tức là IC3D khụng cú hạn biờn trong khi đú IC3A lại hoạt động ở trạng thỏi hạn biờn, đối ứng là một gúc đảo chiều nhỏ nhất,lỳc này hệ thống hồn tồn là:một mạch tuần hồn cú điện ỏp /dũng điện tiờu chuẩn, một trường hợp khỏc là điện ỏp một chiều đĩ đạt đến giỏ trị lớn nhất, tức là IC3D bắt đầu hạn biờn.Sự điều chỉnh của cầu chỉnh lưu khụng cũn tỏc dụng nữa và IC3A ra khỏi trạng thỏi hạn biờn và bắt đầu làm việc. điều chỉnh trị số đĩ cho của gúc α, của chiết ỏp điều chỉnh gúc đảo chiều làm cho điện ỏp trung tần đầu ra tăng lờn, đạt đến sự cõn bằng mới.Lỳc này chiết ỏp điều chỉnh điện ỏp,dũng và chiết ỏp điều chỉnh gúc đổi chiều cựng làm việc với nhau.
Hình 4.14. Khõu phản hụ̀i điờ ̣n áp và dòng điờ ̣n
Sau khi tớn hiệu điện ỏp trung tần đến từ bộ hỗ cảm điện ỏp trung tần được dưa vào cỏc đầu số 27 và 28 thỡ chia làm hai đường,một đường sau khi do IC1A tiến hành chuyển đổi mức điện ỏp đưa đến 30P của IC6,một đường khỏc sau khi qua bộ chỉnh lưu D7-D10 lại phõn làm 2 đường,1 đường đua đến chiết ỏp điện ỏp/dũng, đường khỏc dẫn đến bộ bảo vệ quỏ điện ỏp.
Tớn hiệu dũng lấy được từ bộ hỗ cảm xoay chiều của mạch chủ tần số,trước tiờn chuyển đổi thành tớn hiệu điện ap tại bờn ngồi,rồi dẫn vào từ cỏc đầu sụ 24,25, và 26 sau khi đi qua chỉnh lưu bởi đi ụt D11-D16,rồi lại phõn thành hai đường,1 đường làm tớn hiệu bảo vệ quỏ dũng cũn đường kia làm tớn hiệu phản hồi của chiết ỏp điều chỉnh điện ỏp dũng.
Khõu phản hụ̀i điờ ̣n áp có hai đõ̀u được cung cṍp bởi nguụ̀n điờ ̣n mụ ̣t chiờ̀u có giá tri ̣ là 18V, điờ ̣n áp này do máy biờ́n áp chuyờ̉n từ mức điờ ̣n áp mụ ̣t chiờ̀u 1000V vờ̀. Ba đõ̀u vào của khõu phản hụ̀i dòng được cung cṍp dòng điờ ̣n 0,02 A từ máy biờ́n dòng. Trong sơ đụ̀ dùng hai máy biờ́n dòng, mụ ̣t ha ̣ từ múc 2000A xuụ́ng 5A, hai ha ̣ tù 5A xuụ́ng 0,02 A.
4.5. Nguyờn lý làm việc của bộ nghịch lưu
,iT2 ,iT4 iT3 iN t t t t t G1,G2 G3,G4 iT1
Hình 4.15. Biờ̉u đụ̀ xung điờ̀u khiờ̉n nghich lưu sơ đụ̀ cõ̀u mụ̣t pha
Đối với nghịch lưu dũng và nghịch lưu cộng hưởng,người ta chỉ quan tõm đến thời điểm mở của cỏc thyristor,cũn cỏc quỏ trỡnh khoỏ cỏc thyristor sẽ được thực hiện bằng cỏch mở cỏc thyristor cựng nhúm.Theo nguyờn lý hoạt động của sơ đồ cầu một pha, tacú thể đề ra nguyờn tắc phỏt xung điều khiển lờn cỏc cực điều khiển (G1,G2,G3,G4) theo biểu đồ xung như hình trờn.
Xung điều khiển đưa vào cặp thyristor T1,T2 lệch nhau 1800 so với xung điều khiển đưa vào cặp T3,T4.
;Nguyờn lý nhưu sau: Mạch phỏt xung sẽ tạo ra xung tần số bằng tần số ra của nghịch lưu.Sau khi qua bộ đảo xung, sẽ được phõn thành hai kờnh lệch nhau 1800. Xung từ cỏc kờnh này được vi phõn để lấy thụng tin về thời điểm mở cỏc cặp Thyristor.Cỏc xung này đưa vào cỏc bộ khuyếch đại xung để tạo ra cỏc xung điều khiển cú độ dài bằng cụng suất đủ để mở cỏc thyristor động lực. Để điều chỉnh tần số thỡ mạch tạo xung phải cú khả năng thay đổi tần số theo quy luật mong muốn Udkh=f(f) Để ổn định tần số đối với phụ tải hay biến thiờn người ta dung cỏc bộ phản hồi dũng và ỏp của phụ tải. Mạch phỏt xung chỉ đúng vai trũ kớch thớch mở lỳc ban đầu, sau khi mạch dao động thỡ mạch phỏt xung sẽ được cắt ra.
4.5.1. Khõu đồng pha nghịch lưu
Hỡnh 4.16. Khõu đồng pha nghịch lưu
Khõu này cũng cú nhiệm vụ tạo ra một điện ỏp cú gúc lệch pha cố định lờn cỏc van của mạch nghịch lưu, giỳp bảng điều khiển cú thể điều khiển việc đúng mở của cỏc Thyristor nghịch lưu.
Hình 4.17. Mạch điờ̀u khiờ̉n nghi ̣ch lưu
Ma ̣ch điờ̀u khiờ̉n phõ̀n nghi ̣ch lưu đươ ̣c cṍp điờ ̣n áp 22 vụn từ máy biờ́n áp lṍy từ nguụ̀n điờ ̣n áp lưới 380 V. Trong ma ̣ch cũng sử du ̣ng con IC ULN2003A/So con IC khuyờ́ch đa ̣i có nhiờ ̣m vu ̣ khuyờ́ch đa ̣i tín hiờ ̣u điờ̀u khiờ̉n các Thyristor.
4.5.1. Khõu khởi đụ̣ng và kờ́t thúc khởi đụ̣ng khi khụng khởi đụ̣ng được
Bộ phận khởi động nghịch lưu ỏp dụng kiểu khởi động mềm quột tần số điện ỏp bằng khụng,chỉ cần lấy tớn hiệu phản hồi điện ỏp trung tần trong một đường,khụng cần đến tớn hiệu dũng trờn tụ điện trung tần mạch song song, điện cảm,tụ,về bản chất tương đương với mạch ngồi kớch chuyển thành mạch tự kớch thuộc mạch phản hồi cú giỏ trị bỡnh qũn,do trờn mạch chủ khụng cần mắc thờm bất cứ mạch khởi động nào,khụng cần đến quỏ trỡnh khởi động để nạp từ trước hoặc nạp điện trước,do đú mạch chủ được giản hoỏ,quỏ trỡnh điều chỉnh được giản đơn.
Quỏ trỡnh khởi động đại để như sau:trước khi khởi động mạch đổi chiều, đầu tiờn dung tớn hiệu ngoại kớch cao hơn tần số cộng hưởng của mạch điện cảm,tụ. điện ỏp trung tần sẽ được xỏc lập và phản hồi đến mạch tự động điều tần.Mạch tự động điều tần một khi đĩ làm việc sẽ đỡnh chỉ động tỏc tần số quột xuống thấp của tớn hiệu ngoại kớch biến thành mạch điều tần tự động khống chế gúc dẫn trước,làm cho thiết bị vận hành ổn định.
Đo khởi động thất bại LM339 Vcc Vcc Vcc Khĩa 1 IC4A R69 R41 C29 C23 R40 Vcc LM324 IC3B D31 D30 Rw3 R47 C21 C22 R39 Dw4 Rw4 Khĩa 2 LM324 IC3C C20
Hình 4.18. Mạch khởi đụ̣ng và kờ́t thúc khởi đụ̣ng khi khụng khởi đụ̣ng được
Nếu một lần khởi động khụng thành cụng cú nghĩa là mạch tự động điều tần chưa bỏm chắc tớn hiệu phản hồi điện ỏp trung tần,lỳc này tớn hiệu ngoại kớch vẫn cứ quột đến tần số thấp nhất,mạch khởi động trở lại một khi kiểm tra tần số ngoại kớch tiến vào đoạn tần số thấp nhất thỡ tiến hành khởi động một lần nữa,lại đẩy tớn hiệu ngoại kớch đến tần số cao nhất,rồi quột lại một lần nữa,cú đến khi khởi động thành cụng.Chu kỳ khởi động trở lại vào khoảng 0,5 giõy.
4.5.4. Khõu tạo tõ̀n sụ́ khởi đụ̣ng
Tớn hiệu điện ỏp trung tần dẫn vào từ cỏc đầu số 27 và 28, đi qua IC1A chuyển thành tớn hiệu súng hỡnh vuụng,dẫn vào chõn 30 của IC6.Tớn hiệu khởi động đổi chiều được lấy ra từ 15P,16P của IC6 sau khi qua bộ khuyếch đại IC7A khởi động đốn tinh thể Q5,Q6.IC4C và IC4B hợp thành bộ bỏo giờ khống chế điện ỏp đổi chiều,dẫn vào chõn số 33 CLOCK 2 của IC6; chiết ỏp vi chỉnh RW6 dựng xỏc định tần số cao nhất của bộ bỏo giờ khống chế điện ỏp(tức tần số cao nhất của tớn hiệu ngoại kớch đảo chiều).
V C C V C C R 5 2 R 5 3 f m a x D 3 3 D 3 4 R 4 8 C 2 7 k h o a 3 - + L M 3 3 9 I C 4 C R W 6 - + L M 3 3 9 I C 4 B R 5 1 C 2 6 C 3 0
Hỡnh 4.19. Khõu tạo tần số khởi đụ̣ng nghịch lưu
Ngồi ra khi phỏt sinh bảo vệ quỏ điện ỏp,bộ dao động bảo vệ quỏ điện ỏp IC6 sẽ dao động,dẫn ra gấp 2 lần xung khởi động tần số đổi chiều lớn nhất,làm cho 4 Thyristor trong cầu đổi chiều đều thụng điện.
IC4A là bộ đo kiểm tra khi khởi động thất bại, đầu ra của nú sẽ khống chế mạch khởi động nội bộ IC6.
4.5.5. Khõu bảo vờ ̣ quá dòng
Tớn hiệu bảo vệ quỏ dũng sau khi qua Q3 được đảo pha, đưa đến 20P của IC6,phong toả xung khởi động chỉnh lưu,khởi động đốn chỉ thị LED “D104” làm cho sỏng và khởi động bộ bỏo động.Sau kho bộ khởi động quỏ điện ỏp làm việc,chỉ cú thụng qua sự phục hồi tớn hiệu hoặc thụng qua đúng mở mỏy tiến hành “nạp điện phục hồi” mới cú thể vận hành trở lại.Thụng qua chiết ỏp vi chỉnh W1 cú thể điều chỉnh mức điện quỏ dũng.
Trường hợp đầu vào xoay chiều 3 pha bị thiếu pha,bảng khống chế vẫn cú thể thực hiện sự bảo vệ và chỉ thị đối với nguồn điện.Nguyờn lý như sau:Phõn biệt lấy tớn hiệu điện ỏp 3 pha A,B,C qua sự ngăn cỏch của bộ ngẫu hợp quang điện dẫn đến IC6 tiến hành đo và xỏc định,mỗi khi xảy ra hỏng húc “thiếu pha”ngồi việc phong toả xung khởi động chỉnh lưu,cũn phải khởi động đốn chỉ thị LED “D102” và bộ bỏo động.
4.5.6. Khõu đo thiờ́u điờ ̣n áp
Để mạch khống chế cú thể vận hành chuẩn xỏc và tin cậy,trờn mạch khống chế
cũn lắp đặt bộ khởi động ổn định thời gian và bộ bảo vệ khi thiếu điện ỏp nguụng