Đồ án điện tử công suất

Chương I Giới thiệu chung về máy điện không đồng bộ %1.1 Khái niệm chung Máy điện không đồng bộ là loại máy điện xoay chiều làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ,có tốc độ quay của rô to n (tốc độ của máy ) khác với tốc độ quay của từ trường n1 Máy điện không đồng bộ có hai dây quấn :dây quấn stato( dây quấn sơ cấp) nối với lưới điện có tần số f , dây quấn rôto (thứ cấp) nối tắt lại hoặc khép kín trên điện trở. Dòng điện trên dây quấn rôto được sinh ra nhờ sđđ cảm ứng có tần số f2 phụ thuộc vào tốc độ rôto nghĩa là phụ thuộc vào tải trên trục của máy. Cũng như các máy điện quay khác ,MĐKĐB có tính thuận nghịch ,nghĩa là có thể làm việc ở chế độ động cơ và chế độ máy phát điện. Máy phát điện không đồng bộ có đặc tính làm việc không tốt lắm so với máy phát điện đồng bộ nên ít được dùng . ĐCĐKĐB so với các loại ĐC khác có cấu tạo và vận hành không phức tạp,giá thành rẻ ,làm việc tin cậy nên được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt . ĐCKĐB có các loại :ĐC ba pha ,hai pha,một pha. ĐCĐKĐB có công suất lớn trên 600W thường là loại ba pha có ba dây quấn làm việc,trục các dây quấn lệch nhau trong không gian một góc 120o điện . Các động cơ có công suất nhỏ hơn 600W thường là loại hai pha hoặc một pha . ĐC hai pha có hai dây quấn làm việc ,trục của hai dây quấn đặt lệch nhau trong không gian một góc 90ođiện . ĐC một pha chỉ có một dây quấn làm việc. Các số liệu định mức của ĐCKĐB : Công suất cơ có ích trên trục :Pđm Điện áp dây stato :U1đm Dòng điện dây stato :I1đm Tần số dòng điện stato :f Tốc độ quay rôto :nđm Hệ số công suất :cosfđm Hiệu suất hđm Đ 1.2 Nguyên lý làm việc của ĐCĐKĐB Khi cho dòng điện ba pha vào ba dây quấn stato sẽ tạo ra từ trường quay p đôi cực ,quay với tốc độ n1=. Từ trường quay cắt các thanh dẫn cuẩ dây quấn rôto cảm ứng các sđđ . Vì dây quấn rôto ngắn mạch nên sđđ cảm ứng sẽ sinh ra dòng trong thanh dẫn rôto . Lực tác dụng tương hỗ giữa từ trường quay của máy với thanh dẫn mang dòng điện rôto sẽ kéo rôto quay cùng chiều quay của từ trường với tốc độ n. Tốc độ n của máy nhỏ hơn tốc độ từ trường quay n1 vì nếu tốc độ quay bằng nhau thì không có sự chuyển động tương đối ,trong dây quấn rôto không có sđđ và dòng điện cảm ứng ,lực điện từ bằng không .Độ chênh lệch giữa tốc độ từ từ trường quay vầ tốc độ máy gọi là tốc độ trượt : n2=n1-n hệ số trượt của tốc độ: s= tốc độ động cơ: n=n1(1-s)= Đ1.3 Sơ đồ thay thế động cơ không đồng bộ Phương trình thay thế ĐCĐKĐB : u1=i1(R1+jX1) +io(Rth+jXth) 0 =io(Rth+jXth)-i2,(R2,+jX2,) i1 =io+i2, từ đó ta có sơ đồ thay thế gần đúng ĐCĐKĐB: với: Ro=R1+Rth Xo=X1+Xth R2,/s=R2,+R,2(1-s)/s Rn=R1+R2, Xn=X1+X2, Trong đó R2,(1-s)/s đặc trưng cho công suất cơ của động cơ HINHVE I Đ1.4 Đặc tính cơ ĐCĐKĐB công suất trượt của động cơ: s= dòng điện stato : I1=Uf1[] Trong đó :Xnm=X1+X2, :điện kháng ngắn mạch stato Từ trên ta thấy : khi =0 " s=1 :I1=I1nm =1 " s=0 :I1=U1f[] =Io I1nm:dòng ngắn mạch stato Io :dòng từ hoá có tác dụng tạo ra từ trường quay khi động cơ quay với tốc độ đồng bộ -dòng điện rôto quy đổi về stato: khi 1= ,s=0"=0 khi =0 ,s=1 " *Phương trình đặc tính cơ của ĐCKĐB: -ở chế độ động cơ , mô men điện từ đóng vai trò mô men quay , được tính theo : M=Mđt= Pđt:công suất điện từ được tính theo: Pđt=3 " M= Thay các giá trị I2, tính ở trên vào ta có : M= -Biểu thức trên là phương trình đặc tính cơ của ĐCĐKĐB . Để tính giá trị tới hạn của M và s ta giải phương trình dM/dt=0 " Sth= Mth= Đồ thị đặc tính cơ của ĐCĐKB HINH VE SO II Phương trình đặc tính cơ của động cơ không đồng bộcó thể được biểu diễn : M= Trong đó : a= -ở vùng có độ trượt nhỏ (s<<sth)tỷ sốs/sthnhỏ coi gần đúng s/sth=0 thì đặc tính cơ ở dạng đơn giản hơn -ở các động cơ công suất vừa và lớn :có thể bỏ qua R1. Khi đó : M= (Nó chính là đường tiếp tuyến với đường đặc tính cơ tại điểm đồng bộ 1) -Đối với đặc tính s>sth; khi s>>sthcó thể bỏ qua sth/s thì phương trình đặc tính cơ : M= và b= (Động cơ không làm việc ở đoạn đặc tính này vì độ cứng đặc tính cơ là dương và có độ lớn thay đổi) Chương II Các phương pháp thay đổi tốc độ động cơ không đồng bộ Trong công nghiệp thường sử dụng các hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB : điều chình tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực điều chỉnh tốc độ bằng cách điều chình điện trở rôto dùng bộ biến đổi xung tiristo điều chỉnh tốc độ bằng cách điều khiển công suất trượt điều chỉnh tần số nguồn cung cấp cho động cơ bằng các bộ biến đổi tần số tiristo hay tranzito điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách điều chỉnh điện áp cấp cho động cơ dùng bộ biến đổi tiristo Đ2.1 Điều chỉnh tốc độ động cơ bằng cách thay đổi số đôi cực ĐCĐKĐB trong điều kiện làm việc bình thường có hệ số trượt nhỏ , do đó tốc độ ĐC gần bằng tốc độ đồng bộ n1=60f/p . Khi tần số không đổi thì tốc độ của ĐC tỷ lệ nghịch với số đôi cực . Do đó khi thay đổi số đôi cực của stato có thể thay đổi được tốc độ. A X A X t t t t t t Cùng hai cuộn dây , tuỳ theo cách đấu mà được bước cực khác nhau nghĩa là số cực khác nhau (theo tỷ lệ 2:1 ) . Dây quấn stato có thể nối thành bao nhiêu số đôi cực khác nhau thì có bấy nhiêu cấp . Vì vậy thay đổi tốc độ chỉ có thể thay đổi từng cấp một , không bằng phẳng . Đ2.1 Điều khiển tốc độ bằng phương pháp điều chỉnh điện trở rôto dùng bộ biến đổi tiristo Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh trơn điện trở mạch rôto bằng phương pháp xung Ld C T1 T2 Do Lo Rd Mạch trên tương ứng với mạch sau: Ld Rd K Hoạt động của khoá bán dẫn tương tự trong mạch điều khiển xung áp một chiều : -Khi K đóng :Rd bị ngắt ra khỏi mạch -Khi K mở : Rd đựoc đưa vào mạch Từ đó ta có giá trị Retương đơng trong mạch: Re=Rd =Rdr Trong đó td :thời gian đóng tn :thời gian ngắt Điện trở Re trong mạch một chiều được quy đổi về mạch xoaychiều ba pha ở rôto theo quy tắc bảo toàn công suât tổn hao.Ta có : Rf=1/2Re=r.Rd/2. Nhq vậy nhờ điều chỉnh chu kỳ đóng cắ của khoá K mad ta có thể điều khiển trơn đựoc điện trở rổo và tốc độ tương ứng . Phương pháp trên chỉ được sử dụng trong điều khiển tốc độ ĐCĐKĐB rôto dây quấn Đ2.3 Điều khiển công suất trượt Sơ đồ nguyên lý CL NL Công suất trượt ở tần số f2=sf1 tiêu hao trên điện trở rôto được chỉnh lưu thành năng lượng một chiều cấp cho bộ nghịch lưu sau đó được biến đổi thành năng lượng điện xoay chiều tần số f trả lại cho lưới . Việc điều chỉnh tốc độ động cơ được thẹc hiện bằng cách thây đổi góc mở thyistor của bộ nghịch lưu.Khi đó hệ số trượt của động cơ: S=-KB/KĐ.cosa Trong đó : KB:tỷ số của máy biến áp KĐ: tỷ số vòng dây của tôto vầ stato ĐCKĐB có tính đến hệ số dây quấn Đ2.4 Điều chỉnh tấn số nguồn cung cấp cho động cưo bằng các bộ biến tần số thyisto hay tranzito Tốc độ ĐCKĐB : n= . Khi hệ số trượt thay đổi ít thì hệ số tỷ lệ thuận với f1. Mô men tới hạn của động cơ: Mth= *Khi f1<f1dm : nếu giữ nguyên điện ápU1thì dòng điện động cơ sẽ tăng rất lớn (vì tổng trở giảm theo tần số ) .Do vậy khi giảm tần số cần giảm điện áp đặt vào động cơ theo quy luật nhất định sao cho động cơ sing ra được mô men như trong chế độ định mức . Phương pháp thay đổi tần số điều chỉnh tốc độ động cơ là phương pháp điều chỉnh bằng phẳng , động cơ điện có thể chạy với bất cứ tốc độ nào . Để thay đổi tần số nguồn xoay chiều đặt vào động cơ ,ngày nay người ta dùng bộ biến tần trực tiếo hoặc qua khâu trung gian . Ưu điểm của bộ biến tần trực tiếp là điện áp ra gần sin , hiệu suất cao và khả năng hãm tái sinh động cơ điện . Tuy nhiên do có nhược điểm là sử dụng nhiều thyristo khiến mạch điều khiển phức tạp , giá thành cao nên chỉ khi nào có nhiều động cơ điện cùng thay đổi tốc độ theo quy luật chung thì cách điều chỉnh này mới có ý nghĩa thực tế vì có thể dùng một nguồn điện biến tần chung. Đ2.5 Điều chỉnh rốc độ bằng phương pháp thay đổi điện áp dùng điều áp xoay chiều ba pha Khi điện áp lưới giảm , mô men tới hạn sẽ giảm theo bình phương lầm độ suy giảm của điện áp lưới . Trong khi đó tốc độ đồng bộ w1 giữ nguyên và độ trượt tới hạn sth không thay đổi . Để điều chỉnh điện áp đặt vào động cơ, người ta thường dùng các bộ điều áp xoay chiều ba pha . ứng với các góc mở khác nhau của thyristo , điện áp trung bình đặ vào động cơ giảm nhỏ khác nhau . Phương pháp này thích hợp khi mô men tải giảm nhỏ theo tốc độ (VD: tải là quạt gió ) . Nó cũng cho phép mở máy động cơ dễ dàng bằng cách điều khiển góc mở a để hạn chế dòng mở máy. Các sơ đồ điều áp cơ bản : A B C Đây là sơ đồ đấu 6T song song ngược - là sơ đồ thông dụng nhất hiện nay (Một đôi T đấu song song ngược có thể thay bằng 1triăc hoặc 1T+1Điot.) A B C X Yy Z Đặc điểm : -Tải đấu hình tam giác và trực tiếp đấu vào nguồn điện. . c.Tải đấu hình tam giác ,các van đấu vào từng nhánh của tải . ZAB ZBC ZAC A B C Như vậy đối với động cơ KĐB thì dùng sơ đồ hình a là hợp lý . Các cuộn dây của động cơ không đồng bộ thuộc tải loại này . Hình dáng và trị hiệu dụng của điện áp mỗi pha phụ thuộc vào từng thâm số tải và góc mở a 2.1 Điều áp xoay chiều ba pha …. ĐCKĐB có thể coi là phụ tải ba pha gồm điên trở và điện cảm nối tiếp nhau. Các cuộn dây stato của ĐC thường được nối kiểu Y, mỗi pha bao gồm điêtror R và điện cảm l như hình vẽ. Hình dáng và trị hiệu dụng của điệ áp tải mỗi pha phụ thuộc vào thông số mạch tải và góc mở a. khi tải 3 pha đói xứng thì điện áp, dòng điện tải ở các pha có dạng như nhau, lẹch nhau 2p/3. * Giả thiết điện áp đối xứng: -khi chỉ có 2T ở 2 pha mơ cho dòng chạy qua thì điện trên các pha tải liên quan, bằng 1/2 điẹn áp dây giữa 2 pha đang xét. -Khi 3 ở 3 pha cùng mở cho dòng chảy qua thì điện áp trên các pha tải bằng điện áp pha tương ứng của nguồn . + nếu 0Ê60o : T5 dẫn dòng từ khi nhận được xung điều khiển mở cho đến khi q =600 ,tức là chừng nào UC-()>0 . +nếu 60oÊaÊ90o : T5dẫn dòng khi nhận được xung điều khiển mở cho đến khi T1bắt đầu dẫn dòng . + nếu 90oÊaÊ150o :T5 chỉ dẫn dòng từ khi nhận được xung điều khiển mở cho đến khi q =90o. (Góc mở a được tính từ điểm qua không của điện áp nguồn ) Đ2.2 Tính chọn van Số liệu cho trước của ĐCĐKĐB: Pcơ =22000W Uđm =380/220 Cosf =o,82 h = o,87 *P1=Pcơ/h =3Uf.Ifcosf Û If==46,72(A) Như vậy It=46,72(A) Dòng qua van : Iv=1/2It=23,36 (A) Điện áp ngược đặt lên van :Ung=.U2=380.=930,8 (V) 1. Chọn chế độ làm mát cho van: Thiết bị bán dẫn rất nhạy cảm với nhiệt độ .Nếu khi làm việc , nhiệt độ mặt ghép vượt quá nhiệt độ cho phép thì dù trong thời gian rất ngắn cũng có thể phá huỷ thiết bị bán dẫn . Thiết bị không làm mát thì khả năng chịu dòng tải chỉ còn khoảng (25á50) dòng định mức . Trong công nghiệp người ta thường dùng ba phương pháp làm mát : Làm mát bằng nước (cho nước trực tiếp chảy qua cánh tản nhiệt) Làm mát bằng gió cưỡng bức (dùng quạt thông gió bao quanh cánh tản nhiệt) Làm mát tự nhiên Đối với phương pháp 1 và 2 được dùng cho thiết bị công suất lớn đòi hỏi điều khiển với chất lượng cao. Đối với bộ điều áp xoay chiều ba pha dùng cho động cơ không đồng bộ tải là quạt thông gió thì sử dụng làm mát cho van là phương pháp làm mát tự nhiên là hợp lý .Khi đó ta lấy hiệu suất của van là 25%. 2. Chọn van : -Hệ số dự trữ dòng và áp là :Ku=Ki=1,4 -Dòng chọn van :Icv= (A) -Điện áp chọn van :Ucv=Ungmax.Ku=930,8.1,4=1303,12(V) Như vậy ta có thể chọn loại van TL 250-12 với các thông số : Uimax=1200(V) I =250(A) Toff =50(ms) Ug =7(V) Ig =0,35(A) di/dt =100(A/ms) du/dt =100(V/ms) Đ2.3 Tính bảo vệ van 1. Lý do bảo vệ : các phần tử bán dẫn công suất đòi hỏi các điều kiện bảo vệ rất khắt khe trước hết là các trị số giới hạn cho phép sử dụng do nhà sản suất quy định đối với từng phần tử : -điện áp ngược lớn nhất - trị số trung bình cho phép đối với dong điện - nhiệt độ lớn nhất cho phép của mạch ghép - tốc độ tăng trưởng lớn nhất của điện áp du/dt - tốc độ tăng trưởng lớn nhất của dòng điện di/dt - thời gian khóa Nếu quá trị cho phép của nhà sản suất đều gây ra hư hỏng cho van . Do đó chúng cần được bảo vệ chống những sự cố bất ngờ xảy ra : ngắn mạch tải ,quá điện áp hoặc quá dòng điện . 2.Bảo vệ quá điện áp Khi điện áp ngược đặt lên tirito lớn hơn điện áp ngược cho phép sẽ gây nên hiện tượng quá điện áp trong van . *Nguyên nhân nội tại : khi khoá tiristo bằng điện áp ngược , các điện tích đổi ngược hành trình tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian rất ngắn . Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sđđ cảm ứng rất lớn trong các điện cảm của đường dây nguồn dẫn đến các tiristo . *Nguyên nhân bên ngoài : Là các nguyên nhân xảy ra ngẫu nhiên :khi có sét đánh ,cầu chì bảo vệ chảy… -Để bảo vệ quá điện áp , người ta thường dùng mạch RC bảo vệ riêng cho từng tiristo: R C C R Thông số của R,C phụ thuộc vào mức độ quá điện áp có thể xảy ra , tốc độ biến thiên của dòng điện chiuển mạch ,điện cảm trên đường dây , dòng điện từ hoá máy biến áp … Phương pháp xác định thông số R,C bằng đồ thị giải tích: *Udnmf , Uinmf : giá trị cực đại cho phéo của điện áp thuận và ngược đặt lên tiristo môt cách không chu kỳ (cho trong sổ tay) *Udmf ,Uimf :Giá trị cực đại cho phép của điện áp thuận và ngược đặt lên tiristo một cách chu kỳ (cho trong sổ tay) * Uim :giá trị cực đại của điện áp ngược thựn tế đặt lên tiristo * b : hệ số dự trữ điện áp .b=(1á2) *k : hệ số quá điện áp +hệ số quá điện áp K= +các thông số trung gian :C*min(k) ; R*max(k) ; R* min(k) : được tra theo đồ thị +tính /max khi chuyển mạch tuỳ theo sơ đồ cụ thể +điện lượng tích tụ : Q=f(di/dt) : sử dụng đường cong cho sẵn C=C*min. R*min HINH VE Phần ii Thiết kế mạch điều khiển Chương i Giới thiệu chunhg về thiết bị biến đổi Tiristo chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên anôt và xung dương đặt vào cực điều khiển . Sau khi tiriso mở thì xung điều khiển không còn tác dụng ,dòng điện chạy qua T do thông số của mạch động lực quyết định . Mạch điều khiển có chức năng sau : Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên anôt -catôt của T. Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở được các T ( xung điều khiển thường có biên độ từ 2á10 V , độ rộng lx=20á200ms , txÊ10ms đối với thiết bị biến đổi tần số cao ) . Cấu trúc mạch điều khiển : 1 SS Ucm Ur 1 2 3 4 Ucm:Điện áp điều khiển ,điện áp một chiều Ur : Điện áp đồng bộ ,điện áp xoay chiều hoặc biến thiên của nó,đồng bộ với điện áp anôt-catôt của tiristo Hiệu của Ucm-Ur được đưa vào khâu so sánh 1 ,làm việc như một trigơ . Khi Ucm-Ur=0 thì trigơ lật trạng thái , ở đầu ra ta nhận được một chuỗi xung chữ nhật. Khâu2 : đa hài một trạnh thái dao động ổn định .Khâu này nhận xung khởi động từ bên ngoài . Khi có một xung tác động ở đầu vào thì đầu ra nhận được 1 xung có độ rộng điều chỉnh được. Khâu 3: khuếch đại xung Khâu 4 : biến áp xung Bằng cách tác động vào Ucm có thể điều khiển đựơc vị trí xung điều khiển ,cũng chính là góc a. Yêu cầu mạch điều khiển Mạch điều khiển giữ vai trò quan trọng trong việc điều khiển tốc độ động cơ . Nó khống chế tốc độ động cơ theo những yêu cầu đã định sẵn . Vì đó ta có thể tóm tắt yêu cầu của mạch điều khiển sau: Phát xung điều khiển mở một cách chính xác vào đúng thời điểm mà người điều khiển tính toán sẵn . Các xung điều khiển phát ra phải có đủ độ lớn về biên độ và đủ độ rộng cuẩ các van . Thông thường xung điều khiển có độ rộng không nhỏ hơn 5ms . Xung điều khiển phải có độ đối xứng cao và phạm vi điều khiển góc mở rộng. Dạng xung điều khiển như mong muốn. Đảm bảo tác động nhanh đặc biệt khi có sự cố . Đảm bảo hoạt động tốt , có độ tin cậy cao khi có sự thay đổi cả về độ lớn và tần số của điện áp nguồn. ổn định điện áp ra tải và bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố quá dòng hay ngắn mạch. Đ1. Nguyên tắc điều khiển Trong thực tế người ta thường dung hai nguyên tắc điều khiển : nguyên tắc điều khiển thẳng đứng và điều khiển kiểu arcos để điều chỉnh vị trí xung điều khiển trong nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên T. 1.Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính : a a p Us,Ucm Ucm Us:điện áp đồng bộ thường đặt vào đầu đảo khâu so sánh Ucm:điện áp điều khiển ,đặt vào đầu không đảo khâu so sánh -Hiệu điện thế đầu vào khâu so sánh : Ud=Ucm-Us -Khi Ud=0: khâu so sánh lật trạng thái , ta nhận được sườn xuống của điện áp đầu ra khâu so sánh . Sườn xuống này thông qua đa hài 1 trạng thái ổn định tạo ra 1 xung điều khiển . -Bằng cách làm biến đổi Ucm ,người ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra tức là điều chỉnh được a: a=p. (thường lấy Usm=Ucmmax ) 2.Nguyên tắc điều khiển kiểu thẳng đứng arcos -điện áp đồng bộ Us vượt trước UAK =Umsin(wt) của T một góc p/2 (Us=Umcoswt) -nếu đặt Us vào cổng đảo và Ucm vào cổng không đảo của khâu so sánh thì khi Us=Ucm ,tại đầu ra khâu so sánh ta nhận được một xung .Khi đó : Umcosa=Ucm "a=arcos() Khi Ucm=Um "a=0 Khi Ucm=0 "a=p/2 Khi Ucm=-Um"a=p Khi điều khiển Ucmtừ -UmáUm ta có thể điều khiển được góc a=0áp Đ2. Các phần tử điều khiển I. Khâu tạo điện áp đồng pha :(Biến áp đồng pha) Để điều khiển 6T mở với góc ata cần đến một hệ điện áp 6 pha lầm việc đồng bộ. MBA dùngcho thiết bị chỉnh lưu có đặc điểm là tải của cácpha không đồng thời mà luân phiên nhau theo sự làm việc của cácT. Như vậy MBA luôn làm việc trong tình trạng không đối xứng . Do đó phải chọn sơ đồ nối dây sao cho đảm bảo điều khiển quá trình từ hoá bình thường của trụ lõi thép và giảm nhỏ sự đập mạch điện áp và dòng điện . Như vậy phải tăng số pha dây quấn thứ cấp lên 6 pha . Sơ đồ: A B C a' b' c' a b c A B C a c' b a' c b' a:đồng pha vớiA a':ngược pha với A b:đồng pha với B b':ngược pha với B c:đồng pha với C c':ngược pha với C II . Khâu tạo điện áp so sánh  So sánh hai tín hiệu cùng dấu : - + V1 Vr +Vcc -Vcc V2 HINH VE Ud=Vr-V1 Khi V10 ;V2=Vmax V1>Vr: Ud<0 ;V2=Vmin ở đầu ra của khâu so sánh ta thu được một chuỗi xung chữ nhật dương và âm kế tiếp nhau . Có thể dùng điôt ở đầu ra của khâu sánh để loại một xung âm hoặc dương. 2.So sánh hai tín hiệu khác dấu So sánh tín hiệu của một đại lượng đang biểu diễn với tín hiệu của một đại lượng đặt gọi là tín hiệu điều khiển . Các tín hiệu này thể hiện dưới dạng điện áp . Các điện áp Urvà Uc ngược cực tính nhau được đặt vào cổng đảo OA - + Vc Vr Rc Rr Ro=Rc //Rr V2 Uc Ur Vmax Vmin U-=Uc-(Ur+Uc).Rc/(Rc+Rr) U+=0ịUd= -Uo- Ur<Uc:V2=Vmin Ur>Uc:V2=Vmax III. Khâu tạo điện áp răng cưa đồng bộ IV. Khâu phát tần tần số cao Sử dụng vi mạch 555 do sinetics chế tạo ,bao gồm 2 khuếch đại thuật toán thực hiện chức năng so sánh ,1trigơ ,1tranzito và 3 điện trở 5KW Chân 2 : kích lật trạng thái ,V(2)=2/3E thì V(3)=0 Chân3 : đầu ra .V(3)min=0,1V V(3)max=(E-0,5)V I(3)max=0,2A Chân 4 :chân khoá .V(4)=0thì V(3)=0 Nếu không cần khóa thì nối 4vào8 Chân 6: ngưỡng lật Chân 7: chân phóng điện 8 4 7 6 2 1 3 +E R1 R2 C Chu kỳ xung ra tại chân 3:T=0,693(R1+R2) V.Khâu chộn xung Mạch từ của máy biến áp xung rất dễ bão hoà .Một khi đã bão hoà thì trong cuộn dây thứ cấp không có một sđđ cảm ứng nào đồng thời BAX không cho phép truyền tín hiệu xung có độ rộng quá lớn . Trong thực tế có các dạng xung điều khiển : Xung đơn: xung ngắn có độ rộng xung dưới 100ms .Xung này thường dùng để điều khiển các van tải thuần trở Xung kép ( hai xung đơn) :xung đầu tiên thường xác định góc a,xung thứ 2 là xung đảm bảo mở thông mạch van .Loại này dùngchoa chỉnh lưu cầu ba pha . Xung rộng : xung có độ rộng phụ thuộc góc điều khiển với độ rộng p-a .Là xung vạn năng ứng dụng với mọi mạch lực khác nhau và mọi loại tải .Tuy nhiên khó thực hiện việc cách ly Xung chùm : làmột dạng xung rộng nhưng thong đó là một chùm các xung tần số cao nằm rrông khoảng 6á10KHZ .Loại này thường được ứng dụng rộng rãi trong thực tế . Như vậy để đảm bảo cho T mở chắc chắn trong suốt dải điều chỉnh và mạch từ MBA chưa kịp bão hoà ta sử dụng loại xung chùm .Xung này được tạo thành bằng cách trộn xung chữ nhật với xung có tần số cao. and Xung chữ nhật Xung có f cao Xung chùm Ucn Uf Uc VI.Khâu biến áp xung và khuếch đại xung E2=24V D5 U5 R5 R9 D6 D7 D6 D7 2 3 Tín hiệu U5 là tín hiệu logic . Khi U5=1Thì T2mở bão hoà . Khi U5=0 thì T2tắt. Hai bóng T2,T3 mắc theo sơ đồ darlington với hệ số khuếch đại làb=b2b3 đảm bảo dòng điều khiển đủ lớn để mở T R10:Hạn chế dòng colectơ D5:bảo vệ mặt tiếp giáp CE của tranzito .Khi U5=0,,T tắt nhưng trong cuộn sơ cấp MBA xung vẫn còn sđđ và có năng lượng W=1/2LIo2 .Năng lượng này được khép vòng qua D5 đảm bảo loại trừ hiện tượng quá áp trên các cực C-E của tranzito R9: tạo thiên áp cho T3 đảm bảo cho T3mở chắc chắn BAX: khuếch đại điện áp đảm bảo đặt điện áp mở cho tiristo đồng thời cách ly mạch điều khiển với mạch lực D6:ngăn chặn xung áp âm có thể có khi T bị khoá Hoạt động của sơ đồ : -Ban đầu khi U5=0 :iL=iC=0 -gỉa thiết khi t=0 ;Uc=1,T mở , điện cảm L không cho ic đạt ngay giá trị bão hoà là icT3 = mà chỉ có thể tăng từ từ theo quy luật hàm mũ : iL=iC=(1-e-t/t) với t= Sau khoảng thời gian khoảng 5t ,iCằIC=.Bên thứ cấp MBA xung xuất hiện 1 xung điện áp để mở T Chương ii. Tính toán mạch điều khiển Đ1. Khâu khuếch đại xung và biến áp xung E2=24V D5 U5 R5 R9 D6 D7 D6 D7 2 3 R Với T đã chọn là loại TL 250-12 với các thông số : Ug=7(V) Ig=350(mA) Biến áp xung chọn là loại có tỷ số biến đổi : =1,2 U1=1,2U2=1,2.7=8,4(V) I1==292,7(mA) (Dòng I1 chính là dòng đi vào cực C của T3) Điện áp rơi trên điện trở R10: UR10=E2-U1=15,6(V) Giá trị điện trở R10 cần chọn : R10=.103=53,48(W) (Chọn R10=53W ) Căn cứ vào dòng colectơ ta chọn bóng T3 loại KU-611 với các thông số kỹ thuật sau: IC =5A UEC =40V b =30 Dòng điện badơ củaT3 là dòng qua đèn T2: IB(T3)==9,72(mA) Dòng vào cực badơ của T2 là dòng ra của bộ so sánh . Dòng này có trị số thường nhỏ Chọn Tranzito T2là loại C828 có các thông số kỹ thuật sau: UEC =30v Ic = 0,1A b =30 Dòng điện vào cực badơ của T2là : IB(T2)= =0,243(mA) Như vậy hệ số khuếch đại của mạch là :b=30.30=900 lần R9: điện trở tạo thiên áp cho T3 đảm bảo tạo ra một điện áp khoảng 0,65V mở bão hoà T3. Chọn R9=1K Chọn các điôt D5,D5, D7 là loại D1011 R : điện trở hạn chế dòng vào cực badơ T2.Chọn R=1K Tính biến áp xung Biến áp xung để truyền tín hiệu điều khiển có các đặc điểm sau: Tạo được biên độ xung ra theo yêu cầu Dễ thay đổi cực tính của xung ra Cách ly về điện giữa mạch điều khiển và mạch lực *Chọn tỷ số biến áp xung n=1,2 *Chọn vật liệu sắt từ '330 ,lõi sắt từ có dạng hình chữ E làm việc rrên một phần của đặc tính từ hoá . DB=0,7Tesla DH=50A/m -Từ thẩm lõi sắt từ ; m==1,4.104 -Vì mạch từ có khe hở nên phải tính từ thẩm trung bình .Sơ bộ ta chọn chiều dài trung bình của đường sức từ l=0,1m , khe hở lkh=10-5m. mtb==5,8.103 -Thể tích lõi sắt từ: V=Q.l= Tx: độ rộng xung ,chọn tx=600ms S: Mức độ sụt biên độ xung,S=0,15 I2':dòng điện thứ cấp quy đổi sang sơ cấp ,I2'==0,3A ịV==2,7 cm3 Chọn loại BAX có thể tích V=9,22 cm2 có các thông số : Q=0,92 cm2 l=10,03 cm a=1,2 cm c= 1,2 cm C=4,8 cm H=4,2 cm B=1 cm -Số vòng cuộn sơ cấp BAX: W1==103 vòng -Số vòng cuộn dây thứ cấp BAX: W2=86 vòng Đ2. Khâu tạo xung tần số cao Sơ đồ : 8 4 7 6 2 1 3 +E R1 R2 C Sơ đồ nguyên lý : E=12V + - + - 5K R1 R 6 2 C 5K 5K & & S 3 2 1 V(3) Hoạt động của sơ đồ : Giả thiết S='0' ;R='1' ,T bị khoá.Tụ điện C được nạp điện theo chiều +E - R1- D1 - C - 1 Khi điện áp UC tăng dần lên : +Khi UC=2E/3 : R='0' :Z='1' ;V3='0' ;T mở .Tụ điện C phóng điện theo mạch: C - D2 - R2 - T - C làm điện áp UC giảm dần +Khi UC=E/3 :S='0' ,V3='1' ;Z='0' :T khoá lại . Tính chu kỳ phóng nạp : Khi nạp điện ta có phương trình : i(R1)+UC=E Với i=C Giải phương trình trên bằng phương pháp toán tử Laplace ta có : UC(t)=E(1-e-at)+e-at Với a= Khi t=T1 thì UC=.Vậy T1=0,693R1C Khi phóng điện ta có phương trình: UC9t) =e-t/t Với t=R2C ( Lấy gốc là thời gian tại T1) Khi t=T2 thì UC=v . Do đó T2=0,693R2C Chu kỳ xung :T=T1+T2=0,693C(R1+R2) Tần số xung :f= Chọn tần số xung là 50KHZ tụ điện C=100mF ịđiện trở R1,R2=144W Đ3. Khâu tạo xung đồng bộ - + a a' R2 R1 E=-12V +12V R3 -12V U2 U1 D U1max=Uo Gọi q là góc tính từ điểm qua 0 của điện áp đồng bộ đến điểm giao nhau giữa điện áp đồng bộ và UC. Để dải điều chỉnh góc a được rộng ta chọn q=50 ;phạm vi điều chỉnh là 1800-2.50=1700 -Từ giả thiết trên ta có : Uq=U0sinq Với U0=-12V q=50 ịUq=-1,48 Chọn R1;R2: Bằng phương pháp phân áp ta có: ịR1=7R2 Chọn R1=1KW R2=7KW R3:điện trở đầu vào không đảo của opam; R3=1KW Đ4. Khâu tạo điện áp răng cưa - += =+ - C1 E=12V UB C DZ VR2 R5 Khi UB>0 : Tụ C1nạp điện theo đường E-(VR2,R5) -C1-C-về đất -Dòng nạp: In= - Giá trị điện áp trên tụ C1: UC=UDZ- (Chọn UDZ=9,5V) Sơ đồ thay thế : - += =+ - C1 E=12V C DZ VR2 R5 In Với thời gian nạp : Tn=10=9,4(ms) ịUo-Tn=0 Û 9,5-.9,4.10-3=0 Û(VR2+R5)C1=11,87.10-3 Chọn C1=0,47.10-6F ịVR2+R5=25,25KW Chọn R5=20KW VR2=10 KW -Giá trị dòng nạp là : In==0.47.10-3A Khi UB<0 tụ C1phóng . Sơ đồ thay thế : - += =+ - C1 E=12V UB C DZ VR2 R5 R I1 I3 I2 I2=I3-I1 I1= I3= -Giá trị điện áp trên tụ: UC==.TP (Với TP=10-9,4=0,6V) -Cuối quá trình phóng điện UC=9,5V ị.TP=9,5 Û.0,610-3 =9,5 ÛR6=3.103W -dòng điện phóng :IP=I2=3,02.10-3A UB UC Khâu phản hồi CL2 a b c - += =+ - - += =+ - E - += =+ - Tính khối nguồn -biến áp nguồn 7812 7912 C1 C1 C2 C2 C3 C3 +E=12V -E=-12V E2=24V a' b' c' a b c W1 W2-1 W2-2 W2-3 CL2 CL1 C4 1. Khối nguồn: Mạch điều khiển được cấp nguồn từ một biến áp nguồn 3 pha có chunglõi với biến áp đồng pha .Trong đó : Cuộn dây W1 là cuộn sơ cấp nối với nguồn 3 pha Cuộn dây W2-1:cung cấp điện cho bộ chỉnh lưu CL1 ,đầu ra của bộ chỉnh lưu này là các vi mạch ổn áp Cuộn dây W2-2: Cung cấp điện cho boọ chỉnh lưu CL2 Cuộn dây W2-3: cấp năng lượng điện phát tín hiệu đồng pha Tụ điện C1,C4:san phẳng điện áp sau chỉnh lưu * Khối ổn áp : Vi mạch 7812: -đầu vào U=35V - đầu ra U=+12V Vi mạch 7912:-đầu vào U=35V -đầu ra U=-12V 2.Tính biến áp nguồn : U2-1=17V I2-1=500mA U2-2=10V I2-2=1000mA U2-3=12-0-12V I2-3=100mA Tính công suất : P2-1=3.U2-1.I2-1=3.17.0,5=25,5W P2-2=3.U2-2.I2-2=3.10.1=30W P2-3=3U2-3.I2-3=3.24.0,1=7,2W Tổng công suất :Pồ=P2-1+P2-2+P2-3=62,7W ịChọn máy BA có P=65W Trên thực tế đối với loại MBA có công suất nhỏ ta có tiết diện lõi sắt : S=1,2=9,6cm2 Chọn lá thép E30 với kích thước 30´30 . Với loại biến áp này ta có công thức Wo= -Wo:Số vòng /1V -K : hệ số kinh ngiệm (42á60) (ở đây ta chọn K =48).Thay số vào ta có : W0==50vòng/1v -Số vòng cuộn dây sơ cấp : W1 = WoU1=50.220=11000 vòng W2-1= Wo.U2-1=50.17=850 vòng W2-2= W0.U2-2= 50.10=500 vòng W2-3= W0.U2-3= 50.24=1000 vòng