2.1.2.1. Bảo vệ quá nhiệt.
Triac làm việc với dòng điện tối đa Imax = 1.136 A chịu một tổn hao trên van là (∆P1) và khi chuyển mạch (∆P2). Tổng tổn hao sẽ là:
∆P = ∆P1 +∆P2 ≈ ∆P1 = ∆U.Ilv = 1,6.1.136 = 1,82W.
Tổn hao công suất này sinh ra nhiệt. Mặt khác van chỉ làm việc tới nhiệt độ tối đa cho phép là T = 1250C. 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 = 1,82W.
Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường:τ = Tlv – Tmt Có Tlv = 1250C, chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 400C.
⇒ τ = 125 - 40 = 85 0C
Ktn: Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt. Chọn Ktn = 8.10-4 W/cm20C. ⇒Stn = 85 . 10 . 8 82 , 1 4 − = 26,76 cm2
Hình 15: hình dạng cánh tản nhiệt cho triac
2.1.2.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van.
*Chọn cầu chì tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch nguồn: Icc = 1,1Ilv = 1,1.1,136 = 1,25 A.
Chọn một cầu chì loại 1 A.
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 16: 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 !
3 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 thong số trên chúng em quyết định sử dụng MOC 3021 để thực hiện khâu cách ly này.
Sau đây là một số sơ đồ kết nối trong datasheet :
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
2.2. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
* Nguyên lý hoạt động
Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển qua khối chỉnh lưu điện áp 15V AC vào các chân 13,6,16 cho TCA 785 chân 5 của mạch nối với điện áp xoay chiều 15V sau máy biến áp để tạo điện áp đồng với mạch lực (mạch lực và mạch điều khiển chung nguồn) .Để tạo được xung răng cưa sau khi tham khảo sơ đồ chân của datasheet chúng em nối chân 12 với một tụ không phân cực 22nF để tạo độ rộng xung và một tụ 68nF vào chân 10 để tạo biên độ cho mạch điều khiển để điều khiển được triac dùng 2 biến trở 50k vào chân 11 để diều khiển độ rộng xung qua đó điều chỉnh góc mở cho triac và từ đó nhận được một giá trị điện áp tương ứng trên tải . (các chân còn lại không dùng chúng em chọn giải pháp để trống không nối mát).Xung ra từ chân điều khiển 14 để điều chỉnh góc mở phần điện áp dương ,chân 15 để phát xung điều khiển mở phần điện áp âm để mở cho triac ta có thể nhận được giá trị điện áp tương ứng đặt cho tải từ đó điều chỉnh được tốc độ động cơ theo ý muốn .Để an toàn cho mạch điều khiển không bị điện áp ngược từ mạch lực sử dụng 2 diot chống ngược dòng và qua mạch cách ly quang sử dụng MOC 3020 như chúng em đã giới thiệu.Mạch lực được bảo vệ bởi cầu chì 1A
Để điều khiển tốc độ động cơ người điều khiển chỉ cần vặn biến trở R11 để nhận được giá trị điện áp tương ứng góc mở càng nhỏ thì điện áp đặt trên tải càng lớn và ngược lại.Biến trở R9 để điều chỉnh độ mịn cho góc mở nhờ điều chỉnh biên độ của xung răng cưa
2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị
2.5. Phương hướng phát triển của đề tài
Với mạch điều áo sử dụng IC tích hợp này chúng ta có thể điều khiển hầu hết các loại động cơ một pha công suất nhỏ và vừa trong các xí nghiệp vừa nhỏ .Cách khắc phục hiện tượng không mở khi có tải là điện cảm lớn chúng em đã trình bày ở trên. Với ưu điểm là gần như điều khiển trơn được tốc độ và dải điều chỉnh rộng .Mạch còn ứng dụng để điều khiển nhiệt độ của lò điện trở và ứng dụng trong kỹ thuật chiếu sang.Mạch có thể chuyển thành mạch điều áo xoay chiều 3 pha khi ta nhân 3 mạch điều khiển.dùng cho các động cơ ba pha công suất lớn trong công nghiệp (lúc này van bán dẫn là tiristor).Thực tế thì nhu cầu điều khiển tốc độ đông cơ trong thực tế là khá lớn .Với mạch điều khiển này
chúng ta có thể điều khiển hầu hết các loại động cơ.Ưu điểm của mạch là giá thành hợp lý nhỏ gọn và rất dễ vận hành cũng như sửa chữa.
LỜI KẾT
Như vậy, sau hai tháng nhận và thực hiện đồ môn học với đề tài : “Nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều điều khiển động cơ một pha” bằng
các phần tử bán dẫn công suất cho đến nay chúng em đã hoàn thành. Cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, và đặc biệt với sự giúp đỡ nhiệt tình, tận tâm của cô giáo: Nguyễn Thị Thanh Tâm chúng em đã thực hiện được một cách tương đối tốt những yêu cầu cơ bản mà đề tài đặt ra.
Nhưng bên cạnh đó, trong thời gian thực hiện đề tài, do với trình độ kiến thức còn có hạn nên không tránh khỏi những sai sót . Do đó chúng em rất mong sẽ nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn để đề tài của chúng em ngày một được hoàn thiện hơn.
Chúng em cũng xin được cảm ơn tất cả các thầy, các cô giáo thuộc bộ môn ‘Điện tử công suất và truyền động điện’ đã giúp đỡ chúng em ,tận tình chỉ bảo để chúng em
có thể hoàn thiện được đề tài đồ án này.
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!
Hưng yên, tháng 11 năm 2012 Nhóm sinh viên thực hiện đồ án :
Hoàng Lương Thái Sơn Trần Văn Thoại
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tài liệu tham khảo:
Điện tử công suất-Nguyễn Văn Doanh Điện tử công suất –Nguyễn Bính
Giáo trình truyền động điện-Đỗ Công Thắng-Nguyễn Phương Thảo
www.alldatasheet.com/ www.dientuvietnam.net/ www.tailieu.vn/
www.hoiquandientu.com/