Hình 4.3.7 Khâu tạo xung chùm và nguyên lý hoạt động
Tại thời điểm mà điện áp trên tụ UC2 = 0 thì ta có:
𝑈𝑥𝑐 =𝑅8+ 𝑅9+ 𝑅10
𝑅8 × 𝑈𝑝 = 𝑈𝑛 = 𝑈𝑐 = 0
Ta tiến hành nạp cho tụ C2 một điện áp UC2<0. Khi đó
𝑈𝑃− 𝑈𝑁 = 𝑈𝑃− 𝑈𝐶 > 0 → Uxc = Umax
Khi đó thì tụ C được nạp theo chiều ngược lại so với chiều mà ta đã nạp cho tụ
𝐶2 lúc ban đầu. Khi Uxc = 0 thì UP = 0. Khi đó 𝐶2 phóng điện qua R9 về âm nguồn của OA4 và điện áp ra của OA4 bão hòa. Quá trinh này lặp lại làm đầu ra của 𝑂𝐴4 có xung điện áp hình chữ nhật với tần số phụ thuộc vào giá trị R10C2.
33
Tính toán thông số các khâu
Chu kỳ của xung chùm được xác định theo công thức:
𝑇 = 𝑅8. 𝐶2. ln (1 + 𝑅9 𝑅10) Chọn 𝑇 = 1 𝑓 = 1 10.103 = 10−4s. Chọn 𝐶2 = 1𝑛𝐹 → 𝑅8 = 𝑇 2,2.𝐶2 = 10−4 2,2.1.10−9 ≈ 5𝑘Ω. Chọn R8 = R9 = R10 = 5kΩ. Chọn R14 = 1kΩ. 4.3.5. Cổng AND Hình 4.3.8 Cổng AND
Cổng AND nên ta chọn IC 408.IC này có 4 cổng gồm các thông số: Nguồn nuôi IC: VDD = 3÷12V ta chọn VDD = 12V
Nhiệt độ làm việc : -40°C ÷ 80°C Điện áp với mức logic 1 : 2 ÷ 4,5V Dòng điện : I < 1mA
34
4.3.6. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung.
Hình 4.3.9 Khâu khuếch đại và biến áp xung
Hình 4.3.10 Nguyên lý hoạt động
Với các SCR là loại LS431050 với các thông số: UG = 3V
35 IG = 200mA
a)Tính toán khuyếch đại xung
Biến áp xung tỉ số biến đổi: 𝑈1 𝑈2 = 1 Điện áp thứ cấp của biến áp xung:
𝑈2= 𝑈𝐺+ 0,6 = 3,6𝑉
Điện áp sơ cấp của biến áp xung :
𝑈1 = 𝑚. 𝑈2 = 1.3,6 = 3,6𝑉
Dòng điện của quận sơ cấp của biến áp xung : I1 = 𝐼𝐺
1 = 0,2 A
Dòng điện I1chính là dòng điện đi vào cực C của Q4
Điện áp rơi trên R24 là :
UR = E – U1 = 12 – 3,6 = 8,4V → R22 = 𝑈𝑅
𝐼1 = 8,4 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
3,6 = 2,33Ω Chọn R11 = 1000Ω
Căn cứ vào IC của TZT của Q3 ta chọn Q3 là TZT H1061 với các thông số sau: VCE = 80V, 𝐼𝐶𝐸 = 4A, β = 100
Dòng vào cực IB của Q3 là dòng chạy qua Q1 𝐼𝐶= βIB → IB = IC
β = 4
100 = 0,04𝐴
Vậy ta chọn TZT 𝑄1 là C2383 có các thông số sau: VCE = 60V, 𝐼𝐶𝐸 = 0,5A, β = 100
Dòng điện vào cực 𝐼𝐵 của TZT Q2 là:
𝐼𝐶= β𝐼𝐵 → 𝐼𝐵 = 𝐼𝐶
𝛽 = 0,5
100= 0,005𝐴 = 5𝑚𝐴
Ta có R22 là điện trở định thiên cho Q3, chọn R11 = 1kΩ Chọn D4, D5, D6 loại D4007
R12 là điện trở hạn dòng cho Q1, Chọn R12 = 1kΩ b)Tính toán biến áp
36 Tạo được biên độ xung ra theo yêu cầu
Dễ thay đổi cực tính của xung ra
Cách ly về điện giữa tín hiệu điều khiển và mạch lực Chọn tỉ số biến áp xung n = 1,2
Chọn vật liệu sắt từэ 330, lõi sắt có dạng hình chữ E làm việc trên một đặc tính từ hóa.ΔB = 0,7Tesla ΔH = 50A/m Từ thẩm của lõi sắt từ là µ = ΔB 𝐻.µ0.= 0,7 10−6.50 = 1,4. 10−4
Vì mạch từ có khe hở nên tín từ th m trung bình. Ta chọn chiều dài trung bình của đường sức từ l = 0,1m, khe hở 𝑙𝑘ℎ= 10−5 m µ𝑡𝑏 = ΔB 𝑙𝑘ℎ+ µ1 = 5,8.103 Thể tích lõi sắt từ 𝑉 = µ𝑡𝑏 𝑡𝑥. 𝑠. 𝑈. 𝐼2. µ0 𝛥𝐵2 Trong đó : Tx độ rộng xung, chọn Tx = 600 µs S mức độ sụt biên độ xung, S = 0,15
𝐼2là dòng điện áp thứ cấp quy đổi sang sơ cấp
𝐼2= 0,5𝐼𝐺 = 0,5.200 = 100mA = 0,1 (A)
𝑉 = 6. 10
−4. 5,8. 103. 4𝜋. 10−7. 0,15.3,6.0,1
0,72 = 4,81. 10−6𝑚3 = 4,8 (𝑐𝑚3)
Chọn loại biến áp xung có thể tích V= 9,22 (𝑐𝑚3) Số vòng sơ cấp biến áp xung :
𝑊1= 𝑈.𝑡𝑥
ΔB.Q.K = 11,4.6.10−4
0,76.0,7.0,92.10−4 = 140 (vòng)
Số vòng dây thứ cấp biến áp xung :
𝑊2=7.140
37
4.3.7. Khối nguồn (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Máy biến áp nguồn có các thông số sau : Điện áp sơ cấp : 220V
Điện áp thứ cấp : 24V
Hiệu suất máy biến áp : 0,85
Số vòng dây sơ cấp là W1, số vòng dây thứ cấp là W21 và W22.
Trong mạch có hai bộ chỉnh lưu cầu điốt dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thứ cấp thành dòng một chiều để cấp vào hai IC ổn áp là IC7812 tạo ra dòng +12V và IC7912 tạo ra dòn –12V.
Mạch sử dụng 4 tụ điện một chiều là bộ lọc.
Tính toán máy biến áp :
Công suất máy biến áp : 𝑆 =𝑃1+𝑃2
2
P2 là công suất thứ cấp : P2 U .I2 2 24.248(W)
P1 là công suất phía sơ cấp : 2 1 P 48 P 56, 47(W) 0,85 → Dòng điện qua cuộn sơ cấp : 1
1 1 P 56, 47 I 0, 26(A) U 220 →S 56, 47 48 52, 24(VA) 2
Tiết diện cắt ngang của lõi thép : 2
s 1, 2 S 1, 2 52, 248, 67(cm ) Số vòng/volt : 0 50 50 W 5, 67 s 8, 67 (vòng/volt) →W1 U .W1 0 220.5, 671268, 26(vòng) →W21W22 U .W2 0 12.W0 12.5, 7669,12(vòng)
Tiết diện dây dẫn :
2 I
S (mm )
J
Chọn mật độ dòng điện qua dây dẫn : 2 J2 A/ mm
Tiết diện cuộn dây sơ cấp : 1 2
1
I 0, 26
S 0,13(mm )
J 2
38 Tiết diện cuộn dây thứ cấp : 2 2
2
I 2
S 1(mm )
J 2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đường kính dây quấn sơ cấp : 1 2
1
4.S 4.0,13
d 0, 407(mm )
Đường kính dây quấn thứ cấp : 21 2
21 22 4.S 4.1 d d 1, 273(mm ) Chọn tụ lọc : C1C3 2200 F, C 2 C4 470 F Chọn linh kiện bán dẫn Chọn điốt :
Tất cả các điốt trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4009 có tham số : Dòng điện định mức : Idm 10(mA)
Điện áp ngược lớn nhât : Un 25(V)
Điện áp để cho điốt thông : Um 1(V)
Chọn IC :
Mỗi kênh điều khiển đều phải dùng sau khuếch đại thuật toán. Do đó ta chọn hai IC loại TL804 do hãng Texas Instrument chế tạo. Mỗi IC này có 4 khếch đại thuật toán.
Thông số của TL804 :
Điện áp nguồn nuôi : Vcc 12V
Hiệu điện thế giữa hai đầu vào : U 30V
Nhiệt độ làm việc : T 25 85 C0 Công suất tiêu thụ : P0, 68W Tổng trở đầu vào :
6 in
R 10 M Dòng điện đầu ra : Iout 30pA
Tốc độ biến thiên điện áp : du 13(V / s)
39
Chương 5
KẾT QUẢ SAU MÔ PHỎNG
Chương trình mô phỏng khác nhau để mô phỏng mạch điều khiển như Tina, Circuit Maker, PSIM… do vậy chúng em chọn chương trình mô phỏng PSIM, nó có những ưu điểm riêng của nó nên em đã chọn
43
LỜI CẢM ƠN
Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Nguyễn Duy Minh và sự giúp đỡ của các bạn cùng nhóm cũng như là các bạn trong lớp, nhóm chúng em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao của bản đồ án. Thiết kế hệ thống điều khiển kích từ cho máy phát điện.
Trong quá trình thực hiện, chắc chắn bản thân nhóm chúng em không thể tránh khỏi những thiết sót, nhóm chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
44
TÀI LIỆU THAM KHẢO (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
1. Phạm Quốc Hải – Hướng Dẫn Điện Tử Công Suất – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật – Năm 2009.
2. Võ Minh Chính – Giáo Trình Điện Tử Công Suất – NXB Khoa Học và Kỹ Thuật – Năm 2007.