25
Trong thực tế nh−ời ta sử dụng hai nguyên tắc điều khiển: Nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính vμ nguyên tắc thẳng dứng arccos. ở đây ta sử dụng nguyên tắc đièu khiển thẳng đứng tuyến tính, theo nguyên tắc nμy ng−ời ta dùng hai điện áp
- Điện áp đồng bộ kí hiệu lμ us đồng bộ với điện áp đặt trên tiristor, th−ờng đặt vμo đầu đảo của khâu so sánh
- Điện áp điều khiển kí hiệu lμ ucm (điện áp một chiều có thê điều chỉnh đ−ợc biên độ ) th−ờng đặt vμo đầu không đảo của khâu so sánh
Bấy giờ hiệu điện thế đặt vμo khâu so sánh lμ ud = ucm – us, khi us = ucm khâu so sách lật trạng thái ta nhận đ−ợc s−ờn ra của điện áp đầu ra của khâu so sánh, s−ờn nμy thông qua đa hμi một trạng thái ổn định tạo ra một xung điều khiển
b.Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển
c.Các khâu trong mạch điều khiển
Phần này trỡnh bày về nguyờn lớ và cấu trỳc sơ bộ của từng khõu trong mạch điều khiển. Cụ thể như sau :
. Khõu đồng pha ĐB:
Khõu này tạo ra một điện ỏp cú gúc lệch pha cú định với điện ỏp đặt lờn vam lực, phự hợp nhất cho mục đớch này là sử dụng biến ỏp. Biến ỏp cũn đạt thờm hai mục đớch quan trọng nữa là :
•Chuyển đổi điện ỏp lực cú giỏ trị cao sang giỏ trị phự hợp với mạch điều khiển cú
điện ỏp thấp.
•Cỏch li hoàn toàn về điện ỏp giữa mạch điờu khiển và mạch lực .Điều này đảm bảo an toàn cho người sử dụng cũng như linh kiện của mạch điều khiển.
Do phạm vi điều chỉnh của mạch lực chỉ từ 0 độ cho tới 150 độ nờn cuốnơ cấp và thứ
cấp của biến ỏp đồng pha đều cú thểđấu Y. Sơ đồ biến ỏp như sau :
26
.Khõu tạo điện ỏp răng cưa:
Khõu này hoạt động theo nhịp của điện ỏp nhằm hỡnh thành điện ỏp cú hỡnh dạng thuận lợi để xỏc định điện ỏp. Ở đõy Ut cú dạng răng cưa. Được tạo ra bằng cỏch sử dụng Transistor kết hợp vớ một mạch tớch phõn.
.Khõu so sỏnh SS:
Khõu này tiến hành so sỏnh điện ỏp tựa và điện ỏp điều khiển, điểm cõn bằng của hai
điện ỏp này là điểm phỏt xung điều khiển, tức là thời điểm tớnh gúc mở α. Khõu so sỏnh cũng sử dụng khuyếch đại thuật toỏn OA
.Khõu dạng xung DX:
Khõu này tạo ra dạng xung của điện ỏp điều khiển sao cho phự hợp với mạch lực và tớnh chất tải. Ở đõy ta sử dụng xung chựm là loại xung dễ điều khiển và hay gặp trong thực tế
nhất.
Xung chựm thực chất là một chựm cỏc xung cú tần số cao gấp nhiều lần lưới điện (fxc=8:12kHz). Độ rộng của xung chựm cú thể được hạn chế trong khoảng 100—130 độ điện , về nguyờn tắc nú phải kết thỳc khi mà điện ỏp trờn van lực mà nú điều khiển chuyển sang dấu õm.
Nguyờn tắc tạo xung chựm là coi tớn hiệu do bộ so sỏnh đi ra như tớn hiệu cho phộp hay cấm khõu khuyếch đại xung được nhận xung tần số cao phỏt ta từ một bộ tạo dao động. Việc làm này được thực hiện bằng cỏch đưa tớn hiệu khõu so sỏnh và tớn hiệu bộ tạo dao động vào cựng một cổng Logic And.
Ởđõy ta tạo ra dao động bằng một mạch tạo dao 555
.Khõu khuyếch đại xung KĐX:
Cú nhiệm vụ khuyếch đại cụng suất của xung điều khiển đảm bảo chắc chắn mở van mạch lực. Ngoài ra khõu này cũn làm nhiệm vụ cỏch li mạch lực và mạch điều khiển. Cú hai loại cỏch li là cỏch li bằng biến ỏp và cỏch li bằng ỏnh sỏng.
Ở đõy ta sử dụng cỏch cỏch li bằng biến ỏp xung. Đồng thời tầng khuyếch đại sử dụng một Transistor Darlington nhằm tăng hệ số khuyếch đại lờn hằng trăm lần.
c b a C B A
27
.Khõu phản hồi:
Bao gồm hồi tiếp tốc độ, bộ khuyếch đại tớn hiệu. Do tớn hiệu từ phớa động cơ nhỏ nờn ta phải bố trớ bộ khuyếch đại trước khi đưa vào bộ điều chỉnh. Bộ phản hồi cú tỏc dụng nhận thụng tin từ phớa tải để bỏo cho mạch điều khiển biết về tốc độ động cơ. Tuỳ theo tốc độ của
động cơ mà mạch điều khiển sẽ bố trớ phỏt thờm cụng suất hay giảm cụng suất đi tới khi tốc độ đạt yờu cầu.
Khõu phản hồi cũn cú tỏc dụng ổn định tốc độ của động cơ, Giảm quỏ trỡnh quỏ độ
dũng điện lỳc khởi động
.Cỏc bộ phận khỏc trong mạch điều khiển :
Ngoài cỏc khõu chớnh trờn mạch điều khiển cũn cú cỏc thiết bọ khỏc. Đú là: • Biến ỏp bảo vệ mạch điều khiển.
Cỏc phần nguồn nuụi. Cú nhiệm vụ tạo ra nguồn điện một chiều nuụi cỏc linh kiện điện tử
d.Sơ đồ mạch điều khiển
* Nguyên lý hoạt động của sơ đồ
Đ−a điện áp pha A: UA = 220 2sin(ωt ) của máy biến áp đồng pha vμo bộ chỉnh l−u hai nửa chu kỳ. Điện áp ra bộ chỉnh l−u lμ UCL, điện áp nμy đ−ợc đem so sánh với điện áp đặt (điện áp một chiều) bằng bộ so sánh thuận, điện áp UCL vμo bộ so sánh thuận có dạng tuần hoμn với chu kỳ T nên điện áp ra bộ so sánh thuận lμ Us có dạng xung vuông góc cùng chu kỳ vμ đồng bộ với điện áp UCL . Điện áp đồng bộ Us nμy đ−a vμo cổng B của tranzitor.
Phần điện áp d−ơng của xung vuông góc qua điôt D1 tới A2 tích phân thμnh điện áp răng c−a Urc . Điện áp âm của điện áp chữ nhật lμm mở thông Tranzitor , kết quả lμ A2 bị ngắn mạch (Urc = 0 ) trong vùng Us âm. Trên đoạn đầu ra của A2 ta có chuỗi điện áp răng c−a.
Điện áp răng c−a đ−ợc so sánh với điện áp điều khiển tại đầu vμo của A3. Tổng đại số Urc+Udk quyết định dấu điện áp UD ở đầu ra của khuyếch đại A3.
Mặt khác ta đ−a đồng thời Urc vμo bộ trừ để tạo đ−ợc điện áp đối xứng với điện áp răng c−a điện áp nμy cũng đ−ợc đem ra so sánh với Uđk, thì t−ơng ứng với góc điều khiển αII , thoả mãn điều kiện α1+αII =1800. Mỗi khi Ucr = Uđk tại đầu ra của bộ so sánh xuất hiện xung vuông. Xung vuông ra khỏi A3 kết hợp với xung chùm từ bộ 555 để đảm bảo Tiristor mở chắc đ−a vμo cổng AND. Điện áp ra cổng AND đ−a vμo bộ khuyếch đại (BKĐ) qua BAX → tạo xung kích mở cổng G của Tiristor
Nh− vậy tại cùng một thời điểm ứng với một giá trị Uđk0 thì T1vμ T4 của bộ BĐ1 dẫn vμ
T1’,T4’ lμm việc ở chế độ đợi vμ đảm bảo theo nguyên tắc điều khiển chung α1+αII =1800
28 tính chọn mạch lực A. MẠCH LỰC I.Tính chọn tiristor Uđm = 600(V), Iđm = 10(A) Ukt = 400(V), Ikt = 0,9(A)
Tính chọn tiristor dựa vμo các yếu tố cơ bản lμ dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện toả nhiệt, điện áp lμm việc, các thông số cơ bản của van đ−ợc tính đến nh− sau
-Điện áp ng−ợc lớn nhất mμ tiristor phải chịu
2 max
ng max
U = 6.U
Ph−ơng trình cân bằng điện áp khi có tải Udocosαmin=Ud + 2ΔUv+ ΔUdn + ΔUba
αmin =100 lμ góc dự trữ khi có suy giảm diện áp l−ới ΔUv = 1,8 (V) : sụt áp trên van
ΔUdn = 0: sụt áp trên dây nối
ΔUba = 6 % . 600 =36(V) = ΔUr + ΔUx : sụt áp trên điện trở vμ điện kháng MBA Thay số ta có 0 v d dn ba d0 min U +2ΔU +ΔU ΔU 600+2.1,8 + 0+36 U = = = 649,46 (V) cosα cos10 + ệ U 2 Udo Udo 649, 46 = 277, 5 2,34 2, 34 3 6/π = = = (V) ệ U 2max = U 2 + 5% = 277,5+277,5 . 5% =291,4 (V) ệ Ung max= 6.U2 max= 6.291,4 = 713,8 (V)
ệ Ung van = K .Udt ng max= 1,8 . 713,8 = 1284,8 (V)
Kdt = 1,8 : hệ số dự trữđiện ỏp
-Dòng điện lμm việc của lv 1 d 1 lv 1 d 1
I = .I = .1 0 = 3 ,3 3 ( A )
3 3
Chọn điều kiện lμm việc của van lμ có cánh toả nhiệt vμ đầy đủ diện tích toả nhiệt :Không có quạt đối l−u không khí, với điều kiện đó dòng điện định mức của van cần chọn :
i lvtb v = tb v =
I k .I
29
i lv
tbv = =
I k .I 3,2 . 3,33 = 10,6 (A)
Từ các thông số Ung van , Itbv ta chọn 12 tiristor loại HT25/14OJ1 Ký hiệu Ung max (V) Iđm max (A) Ipik max (A) Ig max (A) Ug max (V) Ih max (A) Ir max (A) ΔU max (V) tcm (s) du/ dt (V/s) ( T0maxC ) HT25/14OJ1 1400 25 400 50m 2,5 100 m 3m 1,8 60μ 1000 125 Trong đó Ung- Điện áp ngắn mạch cực đại Iđm - Dòng điện lμm việc cực đại Ipik - Dòng điện đỉnh cực đại Ig - Dòng điện xung điều khiển Ug - Điện áp xung điều khiển Ih - Dòng điện tự giữ
Ir - Dòng diện rò
ΔU max-Sụt áp trên tiristor ở trạng thái dẫn du/ dt - Tốc độ biến thiên điện áp
tcm -Thời gian chuyển mạch ( mở vμ khoá).
Tmax - Nhiệt độ lμm việc cực đại II.Tính toán MBA chỉnh l−u
a.Tính các thông số cơ bản
Chọn MBA 3 pha, 3 trụ sơ đồ đấu dây Δ/Y lμm mát bằng không khí tự nhiên
- Điện áp pha sơ cấp MBA:U1= 380(V) - Điện áp pha thứ cấp MBA - Điện áp pha thứ cấp MBA
2 Udo Udo 649, 46
U = 277, 5
2,34 2, 34
3 6/π = = =