4.1 .Giới thiệu mạch điều khiển
4.3. Tính tốn các thơng số mạch điều khiển
4.3.1. Tính biến áp xung
Yêu cầu đối với BAX là phải tạo được xung theo yêu cầu, cách ly mạch điều khiển và mạch động lực, dễ dàng phân bố xung tới các cực điều khiển của Tiristor.
- Chọn tỷ số biến áp của BAX: Thơng thường BAX được thiết kế có tỷ số biến áp là n = 2 3 vậy chọn n = 2.
- Tính tốn với BAX có n = 2. Các xung cần tạo ra có các thơng số (A), (V), độ rộng xung điều khiển: . Mạch từ của BAX chọn vật liệu là 330, loại chữ E, có 3 trụ làm việc trên 1 phần của đặc tính từ hóa B = 0,7(T).
4.3.2. Tính chọn khâu đồng pha.
Điện áp tựa được hình thành do sự nạp của tụ C1. Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có trong nữa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng số thời gian tụ nạp được.
Tr = R3. C1 =0,005 s. Chọn tụ C1 = 0,1 µF, thì điện trở R3 = = 50. 103 Ω ; Vậy R3 = 50 kΩ ;
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp ráp mạch, R3 thường chọn là biến trở lớn hơn 50 kΩ . Chọn tranzitor Tr1 loại A564 có các thơng số sau:
- Tranzitor loại P-N-P, làm bằng silic.
- Điện áp giữa colectơ và bazơ khi hở mạch emitơ là: UCBO = 25 V ; - Điện áp giữa emitơ và bazơ khi hở mạch colectơ là: UEBO = 7 V; - Dòng điện lớn nhất ở colectơ có thể chịu đựng: ICmax = 100 mA ;
- Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp: Tcp = 1500C ;
- Hệ số khếch đại: β = 250 ;
- Điện trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào bazơ của tranzitor Tr1 và được chọn như sau:
Chọn R2 sao cho R2 ≥ = 30 kΩ ; Chọn R2 = 30 kΩ ;
Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA = 9 V ;
Điện trở R1 để hạn chế dòng điện đi vào khếch đại thuật toán A1, thường chọn R1 sao cho dịng vào khếch đại thuật tốn IV < 1 mA.
Do đó: R1 ≥ = 9 kΩ ; Chọn R1 = 10 kΩ ;
4.3.3. Tính chọn khâu so sánh.
Khếch đại thuật tốn đã chọn loại TL 084.
Chọn R4 = R5 > = 6 kΩ ;
Trong đó nếu nguồn ni Vcc = ± 12 V thì điện áp vào A3 là UV ≈ 12 V. Dòng điện vào được hạn chế để Ilv < 1 mA.
Do đó ta chọn R4 = R5 = 15 kΩ, khi đó dịng điện vào A3 là: Ivmax = = 0,8 mA ;
4.3.4. Khâu phản hồi
* Phản hồi âm dịng điện
Ta có hệ số phản hồi âm dịng điện:
β= (4.1)
Với U*imax = 40(V), Id max = . IT = . 2,27 = 3,2A Thay vào cơng thức 4.1 ta tính được β = = 12,5 * Chọn máy phát tốc:
Máy phát tốc là máy điện nhỏ, làm việc ở chế độ máy phát và thực hiện chức năng biến đổi chuyển động của trục thành tín hiệu điện áp ra.
Phương trình đặc tính của máy phát tốc:
UF=K.n= K1. Trong đó:
UF: Là điện áp ra của máy phát tốc K, K1: Là hệ số khuếch đại
n: Là vận tốc quay của roto (vịng/phút) α: Là góc quay
Chọn máy phát tốc ZYS-1A có hằng số thời gian: Tω = 0,01 (s), I=0,8(A), P=4,4W
* Phản hồi âm tốc độ:
Ta có hệ số phản hồi âm tốc độ:
γ = (4.2)
Với Ucđ max = 5V, nmax = 1500v/p
Thay vào cơng thức 4.2 ta tính được γ = = 0,003
4.3.5. Tính chọn bộ tạo xung chùm.
Mỗi kênh điều khiển phải dùng bốn khếch đại thuật tốn, do đó ta chọn IC loại TL 084 do hãng Texas Intruments chế tạo các IC này có khếch đại tốn.
Các thơng số của TL 084:
- Điện áp nguồn nuôi: Vcc = ± 15 V ;
- Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: U = ± 30 V ;
- Nhiệt độ làm việc: t = - 25 ÷ 850C ;
- Cơng suất tiêu thụ: P = 680 mW = 0,68 W ;
- Tổng trở đầu vào: Rin = 106 MΩ ;
- Dòng điện đầu ra: Ira = 30 pA ;
- Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: = 13 V/µs ;
Hình 4.13 Sơ đồ chân IC TL084.
Mạch tạo xung chùm có tần số f = = 3 kHz, hay chu kỳ của xung chùm: T = = 334 µs ;
Chọn R6 = R7 = 33 kΩ, thì T = R8. C2 = 334 µs ; Vậy ta có: R8. C2 = 151,8 µs ;
Chọn tụ C2 = 0,1 µF, có điện áp U = 16 V suy ra R8 = 1,518 Ω ;
Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch, ta chọn R8 là biến trở 2Ω
4.3.6. Tính tầng khếch đại cuối cùng.
Tầng khuếch đại xung sử dụng các Tranzito ngược mắc theo cầu Dalingtor chọn dựa theo thông số của các biến áp xung: u1=20 (v), I1=I2=0,21 (A).Tranxito Tr1 làm việc ở chế độ xung, chọn loại 605 có các thơng số kỹ thuật sau:
VCE = 40 (v), ICmax = 1,5(A), =20 40, Pm = 3(w), tmax = 850c Ta chọn =20 IB1=IC/ =0,21/20 =0,01(A) =10 (mA).
Nên cho dịng càng nhỏ thì xung càng ít mất đối xứng chọn thêm tầng khuếch đại trung gian Tr2 làm việc ở chế độ khuếch đạị, loại M25 có các thơng số kỹ thuật sau: VCE = 40 (v), ICmax= 300(mA), =13 25, chọn Tr2 có hệ số =15.
4.3.7. Tính nguồn ni.
Ta cần tạo ra nguồn điện áp U ± 15 V để cấp cho máy biến áp xung ni IC, các bộ điều chỉnh dịng điện, tốc độ và điện áp đặt tốc độ.
Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển dùng 6 con điôt để tạo ra điện áp – 15 V, và + 15 V.
Điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi là:
U2 = = 6,4 V, ta chọn U2 = 9 V ;
Việc xây dựng nguồn ổn áp một chiều bằng thyristor có nhược điểm là chọn và tính tốn phức tạp địi hỏi phải có kỹ thuật chuyên môn cao. Sự ra đời của các vi mạch ổn áp họ 7812 và 7912 cho phép đơn giản hố q trình này, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong thực tế.
Vi mạch IC 7812 thường có ba chân, chân đầu vào, chân đầu ra và chân nối đất. Do có nhiều hãng sản xuất ra loại IC này do đó hình dáng bên ngồi và thứ tự của các chân có khác nhau.
c c c c * * -15v +15v 7915 7815 Hình 4.14 Sơ đồ nguồn ni