Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ô tô một chiều

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nội dung : Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ôtô một chiều với các thông số sau: + U = 48 VDC. + Iđm = 60 A + D = 25 :1 + Không đảo chiều + n = 1000 v/ph. Giáo viên hướng dẫn: PHẠM QUỐC HẢI. Nhóm sinh viên thực hiện: Phan Thanh Minh. Lê Văn Quyết. Bùi Anh Tuấn. Nguyễn Danh Tuấn. Nguyễn Thanh Long. LỜI NÓI ĐẦU Trong giai đoạn công nghiệp hoá, hiện đại hoá nền kinh tế đất nước, ngày càng có nhiều thiết bị bán dẫn công suất hiện đại được sử dụng rộng rãi trong trong tất cả các lĩnh vực sản xuất, phục vụ đời sống con người. Đặc biệt trong lĩnh vực điều chỉnh tự động sử dụng van bán dẫn. Trong các lĩnh vực điều chỉnh tự động nói chung cũng như trong lĩnh vực giao thông nói riêng việc đòi hỏi cần có các bộ điều chỉnh nhằm tiết kiệm năng lượng ngày càng được đòi hỏi và thay thế . Bên cạnh đó trong lĩnh vực giao thông việc sử dụng các động cơ xăng,diezen ngày càng có xu hướng giảm vì các nhược điểm như: Tiêu hao nhiều năng lượng, ô nhiễm môi trường . Đồng thời với các thành tựu của khoa học kỹ thuật thì việc chế tạo các động cơ điện ngày càng được hoàn thiện . Song song với sự phát triển đó là sự đòi hỏi phải có bộ điều khiển các loại động cơ đó với chất lương tốt nhất, thoả mãn các yêu cầu về kinh tế và kỹ thuật nhằm sử dụng và thay thế các động cơ cũ. Bộ băm xung áp một chiều sử dụng van bán dẫn trong tương lai đáp ứng được nhu cầu cần thiết về bộ điều khiển điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều. Nội dung của đồ án: + Chương I: Giới thiệu chung về động cơ điện một chiều. + Chương II: Bộ băm xung áp một chiều. + Chương III: Các phương án Tổng thể. + Chương IV:Thiết kế mạch lực. + Chương V :Thiết kế mạch điều khiển Mặc dù rất cố gắng trong việc thiết kế nhưng do kiến thức có hạn nên không thể tránh khỏi một số hạn chế nhất định ,mong các thầy đóng góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Để hoàn thành đồ án này chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Quốc Hải. Nhóm sinh viên thực hiện.

doc43 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 12/06/2013 | Lượt xem: 1934 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ô tô một chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
víi nhau. b. Cùc tõ phô : Cùc tõ phô ®­îc ®Æt trªn c¸c cùc tõ chÝnh vµ dïng ®Ó c¶i thiÖn ®æi chiÒu . Lâi thÐp cña cùc tõ phô th­êng lµm b»ng thÐp khèi vµ trªn th©n cùc tõ phô cã ®Æt d©y quÊn mµ cÊu r¹o gièng nh­ d©y quÊn cùc tõ chÝnh. Cùc tõ phô ®­îc g¾n vµo vá m¸y nhê nh÷ng bul«ng. c. G«ng tõ : G«ng tõ dïng lµm m¹ch tõ nèi liÒn c¸c cùc tõ, ®ång thêi lµm vá m¸y. Trong ®éng c¬ ®iÖn nhá vµ võa th­êng dïng thÐp dµy uèn vµ hµn l¹i. Trong m¸y ®iÖn lín th­êng dïng thÐp ®óc. Cã khi trong ®éng c¬ ®iÖn nhá dïng gang lµm vá m¸y. d. C¸c bé phËn kh¸c. - N¾p m¸y : §Ó b¶o vÖ m¸y khái nh÷ng vËt ngoµi r¬i vµo lµm h­ háng d©y quÊn vµ an toµn cho ng­êi khái ch¹m vµo ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá vµ võa n¾p m¸y cßn cã t¸c dông lµm gi¸ ®ì æ bi. Trong tr­êng hîp nµy n¾p m¸y th­êng lµm b»ng gang. - C¬ cÊu chæi than : ®Ó ®­a dßng ®iÖn tõ phÇn quay ra ngoµi. C¬ cÊu chæi than bao gåm cã chæi than ®Æt trong hép chæi than nhê mét lß xo t× chÆy lªn cæ gãp. Hép chæi than ®­îc cè ®Þnh trªn gi¸ chæi than vµ c¸ch ®iÖn víi gi¸. Gi¸ chæi than cã thÓ quay ®­îc ®Ó ®iÒu chØnh vÞ trÝ chæi than cho ®óng chç. Sau khi ®iÒu chØnh xong th× dïng vÝt cè ®Þnh l¹i. 1. 2.2 PhÇn quay hay r«to. Bao gåm nh÷ng bé phËn chÝnh sau : a. Lâi s¾t phÇn øng : dïng ®Ó dÉn tõ. Th­êng dïng nh÷ng tÊm thÐp kü thuËt ®iÖn dµy 0,5mm phñ c¸ch ®iÖn máng ë hai mÆt råi Ðp chÆt l¹i ®Ó gi¶m tæn hao do dßng ®iÖn xo¸y g©y nªn. Trªn l¸ thÐp cã dËp h×nh d¹ng r·nh ®Ó sau khi Ðp l¹i th× dÆt d©y quÊn vµo. Trong nh÷ng ®éng c¬ trung b×nh trë lªn ng­êi ta cßn dËp nh÷ng lç th«ng giã ®Ó khi Ðp l¹ thµnh lâi s¾t cã thÓ t¹o ®­îc nh÷ng lç th«ng giã däc trôc. Trong nh÷ng ®éng c¬ ®iÖn lín h¬n th× lâi s¾t th­êng chia thµnh nh÷ng ®o¹n nhá, gi÷a nh÷ng ®o¹n Êy cã ®Ó mét khe hë gäi lµ khe hë th«ng giã. Khi m¸y lµm viÖc giã thæi qua c¸c khe hë lµm nguéi d©y quÊn vµ lâi s¾t. Trong ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nhá, lâi s¾t phÇn øng ®­îc Ðp trùc tiÕp vµo trôc. Trong ®éng c¬ ®iÖn lín, gi÷a trôc vµ lâi s¾t cã ®Æt gi¸ r«to. Dïng gi¸ r«to cã thÓ tiÕt kiÖm thÐp kü thuËt ®iÖn vµ gi¶m nhÑ träng l­îng r«to. b. D©y quÊn phÇn øng. D©y quÊn phÇn øng lµ phÇn ph¸t sinh ra suÊt ®iÖn ®éng vµ cã dßng ®iÖn ch¹y qua. D©y quÊn phÇn øng th­êng lµm b»ng d©y ®ång cã bäc c¸ch ®iÖn. Trong m¸y ®iÖn nhá cã c«ng suÊt d­íi vµi kw th­êng dïng d©y cã tiÕt diÖn trßn. Trong m¸y ®iÖn võa vµ lín th­êng dïng d©y tiÕt diÖn ch÷ nhËt. D©y quÊn ®­îc c¸ch ®iÖn cÈn thËn víi r·nh cña lâi thÐp. §Ó tr¸nh khi quay bÞ v¨ng ra do lùc li t©m, ë miÖng r·nh cã dïng nªm ®Ó ®Ì chÆt hoÆc ®ai chÆt d©y quÊn. Nªm cã lµm b»ng tre, gç hay bakelit. c. Cæ gãp : dïng ®Ó ®æi chiÒu dßng ®iÑn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu. Cæ gãp gåm nhiÒu phiÕn ®ång cã ®­îc m¹ c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng líp mica dµy tõ 0,4 ®Õn 1,2mm vµ hîp thµnh mét h×nh trôc trßn. Hai ®Çu trôc trßn dïng hai h×nh èp h×nh ch÷ V Ðp chÆt l¹i. Gi÷a vµnh èp vµ trô trßn còng c¸ch ®iÖn b»ng mica. §u«i vµnh gãp cã cao lªn mét Ýt ®Ó hµn c¸c ®Çu d©y cña c¸c phÇn tö d©y quÊn vµ c¸c phiÕn gãp ®­îc dÔ dµng. d. C¸c bé phËn kh¸c. - C¸nh qu¹t : dïng ®Ó qu¹t giã lµm nguéi m¸y. M¸y ®iÖn mét chiÒu th­êng chÕ t¹o theo kiÓu b¶o vÖ. ë hai ®Çu n¾p m¸y cã lç th«ng giã. C¸nh qu¹t l¾p trªn trôc m¸y , khi ®éng c¬ quay c¸nh qu¹t hót giã tõ ngoµi vµo ®éng c¬. Giã ®i qua vµnh gãp, cùc tõ lâi s¾t vµ d©y quÊn råi qua qu¹t giã ra ngoµi lµm nguéi m¸y. - Trôc m¸y : trªn ®ã ®Æt lâi s¾t phÇn øng, cæ gãp, c¸nh qu¹t vµ æ bi. Trôc m¸y th­êng lµm b»ng thÐp cacbon tèt. 2. 3 . § Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu : 2.3.1. §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp hoÆc song song: Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬: BiÓu thÞ quan hÖ gi÷a tèc ®é (n)vµ m«men (M) w w0 M M®m Do R­ rÊt nhá, nªn khi t¶i thay ®æi tõ kh«ng ®Õn ®Þnh møc th× tèc ®é gi¶m rÊt Ýt cho nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song song rÊt cøng. Víi ®Æc ®iÓm nh­ vËy, ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song song ®­îc dïng trong nh÷ng tr­êng hîp tèc ®é hÇu nh­ kh«ng ®æi khi t¶i thay ®æi. 2.3.2. §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp: ë ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp, dßng ®iÖn kÝch thÝch chÝnh lµ dßng ®iÖn phÇn øng : It= I­=I. VËy trong ph¹m vi kh¸ réng cã thÓ biÓu thÞ: F=KF.I trong ®ã hÖ sè tû lÖ KF chØ lµ h»ng sè trong vïng I (0,8 ¸ 0,9)I®m th× h¬i gi¶m xuèng do hiÖn t­îng b·o hoµ m¹ch tõ. Nh­ vËy, biÓu thøc ®Æc tÝnh c¬ cã d¹ng: M=CM.F.I­=CM. Þ nÕu bá qua R­ th×: hay: M= Nh­ vËy khi m¹ch tõ ch­a b·o hoµ, ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp cã d¹ng lµ ®­êng hypebol bËc hai. w* M* M®m Ta thÊy, ë ®éng c¬ mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp, tèc ®é quay n gi¶m rÊt nhanh khi M t¨ng. Vµ khi mÊt t¶i (M=0, I=0) th× n cã trÞ sè rÊt lín. V× vËy th­êng chØ cho phÐp ®éng c¬ lµm viÖc víi t¶i tèi thiÒu P2=(0,2 ¸ 0,25)P®m. Tõ d¹ng ®Æc tÝnh c¬ ta còng cã nhËn xÐt lµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp rÊt mÒm Þ ®éng c¬ nèi tiÕp rÊt ­u viÖt trong nh÷ng n¬i cÇn më m¸y nÆng nÒ vµ cÇn tèc ®é thay ®æi trong mét vïng réng. 2.3.3 §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp: Lo¹i nµy ®­îc chÕ t¹o gåm hai cuén d©y nèi tiÕp vµ song song. T¸c dông cña d©y quÊn kÝch thÝch song song vµ nèi tiÕp bï nhau hoÆc ng­îc nhau. Trªn thùc tÕ ng­êi ta chØ sö dông lo¹i kÝch thÝch hçn hîp bï v× ®éng c¬ ng­îc kh«ng ®¶m b¶o ®­îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc æn ®Þnh. §éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp bï cã ®Æc tÝnh c¬ mang tÝnh chÊt trung gian gi÷a hai lo¹i kÝch thich song song vµ nèi tiÕp. Khi t¶i t¨ng th× tõ th«ng t¨ng, do ®ã ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp bï mÒm h¬n so víi ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch song song. Tuy nhiªn møc ®é t¨ng cña tõ th«ng kh«ng m¹nh nh­ ë ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp cho nªn ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp bï cøng h¬n so víi ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp. Tõ nh÷ng ®Æc tÝnh c¬ trªn ta thÊy r»ng ®éng c¬ mét chiÒu kÝch thÝch nèi tiÕp vµ hçn hîp ®¸p øng ®­îc yªu cÇu truyÒn ®éng. Nã cã nh­ng ­u ®iÓm : + §Æc tÝnh c¬ mÒm vµ ®é cøng thay ®æi theo phô t¶i. §iÒu nµy rÊt thÝch hîp trong giao th«ng cã yªu cÇu tèc ®é thay ®æi theo t¶i. + Cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i lín vÒ m«men vµ kh¶ n¨ng khëi ®éng tèt h¬n. Nhê vËy cho phÐp lµm viÖc ë m«i tr­êng kÐo t¶i nÆng nÒ. + V× tõ th«ng cña ®éng c¬ chØ phô thuéc vµo dßng phÇn øng I­ nªn kh¶ n¨ng chÞu t¶i cña ®éng c¬ kh«ng chÞu ¶nh h­ëng cña sôt ¸p l­íi ®iÖn nªn rÊt thÝch hîp cho nh÷ng truyÒn ®éng dïng trong nghµnh giao th«ng cã ®­êng d©y cung cÊp ®iÖn ®i kÌm theo t¶i. Thùc tÕ trong lÜnh vùc nµy ®éng c¬ kÝch thÝch nèi tiÕp ®­îc sö dông. Tuy nhiªn ng­êi ta còng dïng c¶ ®éng c¬ kÝch thÝch hçn hîp v× nã cho phÐp thùc hiÖn h·m t¸i sinh n¨ng l­îng mµ vÉn ®¶m b¶o tèt c¸c yªu cÇu truyÒn ®éng. x2. C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. ViÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÐo t¶i trong giao th«ng cã thÓ dïng ph­¬ng ph¸p ®iÖn kÕt hîp c¶ ph­¬ng ph¸p c¬ qua c¬ cÊu b¸nh r¨ng ®Ó t¨ng d¶i ®iÒu chØnh. §iÒu chØnh b»ng ph­¬ng ph¸p ®iÖn cµng tèt bao nhiªu cµng gi¶m ®é phøc t¹p & cång kÒnh cña c¬ cÊu c¬ khÝ bÊy nhiªu. Thùc tÕ tån t¹i hai ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu: §iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho ®éng c¬; tøc lµ thay ®æi U­. §iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch kÝch tõ ; tøc lµ thay ®æi tõ th«ng F. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi F cã thÓ thay ®æi ®­îc liªn tôc & gi÷ ®­îc hiÖu suÊt cña ®éng c¬ lµ kh«ng ®æi v× sù ®iÒu chØnh dùa trªn viÖc t¸c dông lªn m¹ch kÝch thÝch cã c«ng suÊt nhá so víi c«ng suÊt ®éng c¬. Nh­ng do b×nh th­êng ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc, øng víi kÝch thÝch tèi ®a (F=F®m=Fmax), nªn chØ cã thÓ ®iÒu chØnh theo h­íng gi¶m tõ th«ng; tøc lµ ®iÒu chØnh tèc ®é trong vïng trªn tèc ®é & giíi h¹n ®iÒu chØnh tèc ®é bÞ h¹n chÕ bëi c¸c ®iÒu kiÖn c¬ khÝ vµ ®¶o chiÒu quay nªn ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng thÝch hîp trong tr­êng hîp ®éng c¬ kÐo t¶i giao th«ng. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ chØ cho phÐp ®iÒu chØnh tèc ®é quay d­íi tèc ®é ®Þnh møc v× kh«ng thÓ n©ng cao ®iÖn ¸p lªn trªn U®m cña ®éng c¬. Ph­¬ng ph¸p nµy cho phÐp ®iÒu chØnh triÖt ®Ó v× cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: + HiÖu suÊt ®iÒu chØnh cao. + Kh«ng cã tæn hao trong m¸y ®iÖn khi ®iÒu chØnh. + ViÖc thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng, cô thÓ lµ gi¶m U­ Þ m«men ng¾n m¹ch Mnm gi¶m, dßng ng¾n m¹ch Inm gi¶m; ®iÒu nµy rÊt cã ý nghÜa trong lóc khëi ®éng ®éng c¬. + §é sôt tèc tuyÖt ®èi trªn toµn d¶i ®iÒu chØnh øng víi mét m«men lµ nh­ nhau. + §iÒu chØnh tr¬n trong toµn bé gi¶i ®iÒu chØnh. Tuy vËy, ph­¬ng ph¸p nµy ®ßi hái c«ng suÊt ®iÒu chØnh cao, vµ ®ßi hái ph¶i cã nguån ®iÖn ¸p ®iÒu chØnh ®­îc. Tõ nh÷ng ph©n tÝch trªn ta thÊy viÖc chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng lµ thÝch hîp cho ®éng c¬ kÐo t¶i giao th«ng. MÆc dï, d¶i ®iÒu chØnh chØ cho phÐp thÊp h¬n tèc ®é ®Þnh møc nh­ ta cã thÓ më réng d¶i ®iÒu chØnh nhê kÕt hîp víi c¬ cÊu c¬ khÝ. x3. Giíi thiÖu nguyªn lý chung cña bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu. Nh­ ë trªn ®· ®Ò cËp, ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®­îc lùa chän trong ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. Thùc tÕ, ®Ó thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ ng­êi ta cã thÓ thay ®æi gãc më chËm a nÕu dïng bé biÕn ®æi lµ hÖ thèng chØnh l­u, hoÆc thay ®æi tÇn sè b¨m trong tr­êng hîp bé biÕn ®æi lµ bé b¨m xung ¸p mét chiÒu. ViÖc sö dông hÖ thèng chØnh l­u tiristor - ®éng c¬ chØ øng dông trong tr­êng hîp t¶i cña nã lµ lo¹i ®éng c¬ c«ng suÊt lín, sö dông s¬ ®å chØnh l­u tiristor – ®éng c¬ mét chiÒu lu«n ®i kÌm theo viÖc ®­a thªm bé läc kång kÒnh nªn chØ kh¶ dông cho truyÒn ®éng ®Çu m¸y tÇu ®iÖn kÐo t¶i lín. Víi lo¹i ®éng c¬ c«ng suÊt nhá th× viÖc dïng bé b¨m xung ¸p mét chiÒu lµ phï hîp. V× thiÕt bÞ b¨m xung lµm viÖc víi hiÖu suÊt cao (theo tÝnh to¸n lµ xÊp xØ b»ng 1); Ýt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é vµ ®iÒu kiÖn m«i tr­êng v× tham sè ®iÒu kiÓn lµ thêi gian ®ãng më; ®Æc biÖt lµ cã kÝch th­íc nhá gän (tÝnh c¶ läc), nªn rÊt phï hîp víi xe ®iÖn di ®éng. Sau ®©y giíi thiÖu nguyªn lý chung cña bé b¨m xung, ®ång thêi ph©n tÝch kh¸i l­îc vÒ c¸c yÕu tè ¶nh h­ëng ®Õn chÕ ®é lµm viÖc cña bé b¨m xung - ¸p còng nh­ vÊn ®Ò lùa chän thiÕt bÞ ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu vÒ chØ tiªu kü thuËt vµ kinh tÕ. T¶i ChØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn L2 · · · · · · K D C1 C2 S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m xung ¸p mét chiÒu Trªn s¬ ®å th× bé b¨m xung ¸p lµm viÖc nh­ mét c«ng t¸c t¬ tÜnh (K) ®ãng më liªn tôc 1 c¸ch chu k× . Nhê vËy mµ biÕn ®æi ®­îc ®iÖn ¸p mét chiÒu kh«ng ®æi E thµnh c¸c xung ®iÖn ¸p mét chiÒu Utb cã trÞ sè cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc. §iÖn ¸p Utb nµy ®Æt vµo phÇn øng ®éng c¬ sÏ lµm thay ®æi tèc ®é ®éng c¬ « t«. Khi bé b¨m xung ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é gi¶m ¸p th× 0<Utb<E. Khi bé b¨m xung ¸p lµm viÖc ë chÕ ®é t¨ng ¸p th× E<Utb<0. Trong s¬ ®å trªn L,C lµ bé phËn läc ®Ó san b»ng vµ gi÷ cho ®iÖn ¸p t¶i thùc tÕ lµ kh«ng ®æi ,môc ®Ých lµ gi¶m hÖ sè ®Ëp m¹ch n©ng cao chÊt l­îng ®iÒu chØnh . §iÖn ¸p trªn t¶i thu ®­îc phô thuéc vµo tÇn sè ®ãng c¾t kho¸ K.Trong khi ®ã c¸c h¹n chÕ vÒ c«ng nghÖ vµ tæn hao cña bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu quyÕt ®Þnh giíi h¹n tÇn sè lµm viÖc cña bé biÕn ®æi .§Ó tr¸nh c¸c sãng kh«ng mong muèn vµ tõ ®Êy tr¸nh ®­îc Momen ®Ëp m¹ch th× tÇn sè ph¶i lín h¬n mét møc nµo ®ã .TÇn sè ®ãng c¾t cµng nhanh th× cµng gi¶m ®­îc kÝch th­íc cña bé läc ,nh­ng nÕu qu¸ lín sÏ sinh ra nhiÔu v« tuyÕn .V× vËy ph¶i c©n nh¾c ®Ó lùa chän ®­îc bé biÕn ®æi lµm viÖc ë d¶i tÇn thÝch hîp( d­íi 1KHz). Thùc tÕ th­êng dïng tÇn sè b¨m kho¶ng 400Hz ¸ 600Hz. Thùc tÕ kho¸ K trªn s¬ ®å nguyªn lý ®­îc thay b»ng kho¸ ®iÖn tö cô thÓ lµ Tiristor hoÆc Transistor(C«ng suÊt hoÆc MOS). Dïng Tiristor cã ­u ®iÓm lµ trÞ sè giíi h¹n cao ,lµm viÖc ch¾c ch¾n rÎ tiÒn,tæn hao khi dÉn nhá nh­ng cã nh­îc ®iÓm lµ më chËm nªn chØ sö dông réng r·i ë tÇn sè ®ãng më thÊp (d­íi 500Hz). Transistor MOS thÝch hîp víi d¶i tÇn sè chuyÓn m¹ch cao h¬n 100KHz. Transistor c«ng suÊt thÝch hîp víi d¶i tÇn tõ 20->100Khz,cã gi¸ thµnh rÎ h¬n,tæn hao Ýt h¬n MOS. Víi hÖ thèng dïng Transistor th× yªu cÇu lµm m¸t kh«ng cao b»ng Tiristor,nh­ng Tiristor l¹i cho phÐp dÔ b¶o vÖ chèng l¹i c¸c sù cè h¬n Transistor .V× vËy ë nh÷ng m«i tr­êng lµm viÖc nÆng nÒ viÖc sö dông Transistor lµ h¹n chÕ. ViÖc sö dông lo¹i linh kiÖn nµo dïng trong bé biÕn ®æi trong thùc tÕ lµ dùa vµo kh¶ n¨ng kinh tÕ kü thuËt vµ trong nhiÒu tr­êng hîp th× viÖc lùa chän kh«ng râ rµng . Ngoµi sù ¶nh h­ëng cña c¸c th«ng sè kü thuËt lµ tÇn sè ®ãng c¾t, giíi h¹n vÒ c¸c linh kiÖn th× chÊt l­îng ®iÒu chØnh tèc ®é «t« cßn phô thuéc vµo c¶ c¬ cÊu ®iÒu chØnh lµ kÝn hay hë. Dïng s¬ ®å ®iÒu chØnh kÝn (cã vßng ph¶n håi) sÏ t¨ng thªm tÝnh æn ®Þnh tèc ®é víi mét tÇn sè ®ãng c¾t nhÊt ®Þnh, n©ng cao ®­îc chÊt l­îng ®iÒu chØnh. ch­¬ng II: Bé b¨m xung ¸p mét chiÒu Bé b¨m xung ¸p mét chiÒu cã nhiÒu ­u ®iÓm trong truyÒn ®éng giao th«ng. Bé b¨m xung ¸p biÕn ®æi ®­îc ®iÖn ¸p mét chiÒu tõ 0 ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nguån US mét c¸ch tr¬n liªn tôc. PhÇn trªn còng ®· ®Ò cËp tíi nguyªn lý chung cña bé biÕn ®iÖn ¸p mét chiÒu, ë ch­¬ng nµy ta ®i chi tiÕt giíi thiÖu tæng quan nguyªn lý ®iÒu chØnh, c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ mét sè s¬ ®å b¨m xung ¸p thùc tÕ. x 1 . Nguyªn lý Nguyªn lý chung lµ biÕn ®æi gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p mét chiÒu ë c¸c møc kh¸c nhau. Ura t t1 t2 T BB§ mét chiÒu US Ura Ura lµ mét d·y xung vu«ng (lý t­ëng) cã ®é réng t1 vµ ®é nghØ t2. §iÖn ¸p ra b»ng gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p xung. Nguyªn lý c¬ b¶n cña c¸c bé biÕn ®æi nµy lµ ®iÒu khiÒn c¸c phÇn tö c«ng suÊt b»ng ph­¬ng ph¸p xung. §Ó cã hiÖu suÊt lín th× ®iÖn ¸p sôt trªn c¸c phÇn tö c«ng suÊt ë tr¹ng th¸i më ph¶i nhá, dßng qua nã ë tr¹ng th¸i më rÊt nhá. x2. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra Cã hai ph­¬ng ph¸p: Thay ®æi ®é réng xung (t1). Thay ®æi tÇn sè xung (T hoÆc f). 2.1. Ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®é réng xung Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi t1, gi÷ nguyªn T Þ Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ra khi thay ®æi ®é réng lµ: trong ®ã ®Æt: lµ hÖ sè lÊp ®Çy, cßn gäi lµ tØ sè chu kú. Nh­ vËy theo ph­¬ng ph¸p nµy th× d¶i ®iÒu chØnh cña Ura lµ réng (0 < e £ 1). 2.2. Ph­¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè xung Néi dung cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ thay ®æi T, cßn t1=const. Khi ®ã: VËy Ura=US khi vµ Ura=0 khi f=0. Ngoµi ra cã thÓ phèi hîp c¶ hai ph­¬ng ph¸p trªn. Thùc tÕ ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi ®é réng xung ®­îc dïng phæ biÕn h¬n v× ®¬n gi¶n h¬n, kh«ng cÇn thiÕt bÞ biÕn tÇn ®i kÌm. x3. C¸c d¹ng c¬ b¶n Dùa vµo c¸ch m¾c kho¸ xung, c¸c bé läc vµ nguån cung cÊp mµ cã c¸c d¹ng s¬ ®å sau: 3.1. BiÕn ®æi h¹ ¸p: S¬ ®å nguyªn lý nh­ sau: L1 D1 US Ura Cläc t¶i PhÇn tö ®iÒu chØnh quy ­íc lµ kho¸ K ( thùc tÕ lµ Tiristor hoÆc Tranzitor). §Æc ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ kho¸ K, cuén c¶m vµ t¶i m¾c nèi tiÕp. T¶i cã tÝnh chÊt c¶m kh¸ng hoÆc dung kh¸ng. Bé läc L & C. §i-«t m¾c ng­îc víi Ura ®Ó tho¸t dßng t¶i khi kho¸ K ng¾t. + K ®ãng Þ US ®­îc ®Æt vµo ®Çu cña bé läc. Lý t­ëng th× Ut¶i = US (nÕu bá qua sôt ¸p trªn c¸c van trong bé biÕn ®æi). + K më Þ hë m¹ch gi÷a nguån vµ t¶i, nh­ng vÉn cã dßng It¶i do n¨ng l­îng tÝch luü trong cuén L vµ Lt¶i, dßng ch¹y qua D, do ®ã Ura=Ut¶i’ =0. Nh­ vËy, Ut¶i tb £ US. T­¬ng øng ta cã bé biÕn ®æi h¹ ¸p. §Æc tÝnh truyÒn ®¹t: 3.2. BiÕn ®æi t¨ng ¸p: S¬ ®å nh­ sau: L1 D1 US Ura Cläc t¶i K §Æc ®iÓm: L1 nèi tiÕp víi t¶i, Kho¸ K m¾c song song víi t¶i. Cuén c¶m L1 kh«ng tham gia vµo qu¸ tr×nh läc gîn sãng mµ chØ cã tô C ®ãng vai trß nµy. + K ®ãng, dßng ®iÖn tõ +US qua L1 ® K ® -US. Khi ®ã D t¾t v× trªn tô cã UC (®· ®­îc tÝch ®iÖn tr­íc ®ã). + K ng¾t, dßng ®iÖn ch¹y tõ +US qua L1 ® D ® T¶i. V× tõ th«ng trong L1 kh«ng gi¶m tøc thêi vÒ kh«ng do ®ã trong L1 xuÊt hiÖn suÊt ®iÖn ®éng tù c¶m eL, cã cïng cùc tÝnh US. Do ®ã tæng ®iÖn ¸p: U=US+eL ® lµm D th«ng ® Ut¶i=US+eL. VËy ta cã bé biÕn ®æi t¨ng ¸p. §Æc tÝnh cña bé biÕn ®æi lµ tiªu thô n¨ng l­îng tõ nguån US ë chÕ ®é liªn tôc vµ n¨ng l­îng truyÒn ra t¶i d­íi d¹ng xung nhän. §Æc tÝnh truyÒn ®¹t: 3.3. BiÕn ®æi ®¶o cùc: S¬ ®å m¾c nh­ sau: L1 D1 US Ura Cläc t¶i K L1 chØ ®ãng vai trß tÝch luü n¨ng l­îng. C ®ãng vai trß läc. + K ®ãng, trªn L1 cã US, dßng ch¹y tõ +US ® K ® L1 ® -US. N¨ng l­îng tÝch luü trong cuén c¶m L1; ®i-«t D t¾t; Ut¶i=UC, tô C phãng ®iÖn qua t¶i. + K ng¾t, cuén c¶m L1 sinh ra søc ®iÖn ®éng ng­îc chiÒu víi tr­êng hîp ®ãng Þ D th«ng Þ n¨ng l­îng tõ tr­êng n¹p vµ C, tô C tÝch ®iÖn; Ut¶i sÏ ng­îc chiÒu víi US. VËy ®iÖn ¸p ra trªn t¶i ®¶o dÊu so víi US. Gi¸ trÞ tuyÖt ®èi |Ut¶i| cã thÓ lín h¬n hay nhá h¬n US. 3.4. BiÕn ®æi c«ng suÊt lín theo nguyªn lý nhiÒu nhÞp: §Æc ®iÓm: M¾c song song n bé biÕn ®æi riªng lµm viÖc cïng mét t¶i vµ nguån US. §Ó gi¶m ®é gîn sãng cña It¶i vµ Ut¶i , c¸c kho¸ K1, K2, K3, ¼ lµm viÖc lÖch pha nhau mét gãc 2p/n. Khi ®ã mçi bé biÕn ®æi chÞu dßng ®iÖn It¶i/n ; tÇn sè lµm viÖc f=fS/n. Cã thÓ lµm viÖc ë hai chÕ ®é : lÇn l­ît vµ ®ång thêi. NhËn xÐt: C¸c bé biÕn ®æi (3 & 4) cã ­u ®iÓm ë chç lµ cho phÐp nhËn ®­îc ®iÖn ¸p ra t¶i Ut¶i cao h¬n ®iÖn ¸p nguån cung cÊp US, song chóng chØ thÝch hîp víi d¶i c«ng suÊt nhá nªn Ýt th«ng dông. x4. transistor c«ng suÊt : 4.1 CÊu t¹o : Transistor lµ linh kiÖn b¸n dÉn gåm 3 líp : PNP hay NPN. Transistor PNP: a).CÊu t¹o b). Ký hiÖu ( b ) C B E ( a ) E B C N P P ( a ) E C B P N N C B E ( b ) Transistor NPN a). CÊu t¹o b). Ký hiÖu VÒ mÆt vËt lý transistor gåm 3 phÇn : phÇn ph¸t, phÇn nÒn vµ phÇn thu. Vïng nÒn (B) rÊt máng. Transistor c«ng suÊt cã cÊu tróc vµ ký hiÖu nh­ nhau: ( b ) ( a ) E IC B UBE IE C IB UCE E · · B C Transistor c«ng suÊt a). CÊu tróc b). Ký hiÖu 4. 2 Nguyªn lý ho¹t ®éng : · · · Base p - IE + IC IE Colector Emiter C C E E N · · · · N p · · · - + RE UEE UCC RC ·· · P H×nh ?<? S¬ ®å ph©n cùc transistor. §iÖn thÕ UEE ph©n cùc thuËn mèi nèi B – E (PN) lµ nguyªn nh©n lµm cho vïng ph¸t (E) phãng ®iÖn tö vµo vïng P (cùc B) . HÇu hÕt c¸c ®iÖn tö ( electron) sau khi qua vïng B råi qua tiÕp mèi nèi thø hai phÝa bªn ph¶i h­íng tíi vïng N ( cùc thu ), kho¶ng 1% electron ®­îc gi÷ l¹i vïng B. C¸c lç trèng vïng nÒn di chuyÓn vµo vïng ph¸t. Mèi nèi B - E ë chÕ ®é ph©n cùc thuËn nh­ mét diode, cã ®iÖn kh¸ng nhá vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn nã nhá th× mèi nèi B - C ®­îc ph©n cùc ng­îc bëi ®iÖn ¸p UCC . B¶n chÊt mèi nèi B - C nµy gièng nh­ mét diode ph©n cùc ng­îc vµ ®iÖn kh¸ng mèi nèi B - C rÊt lín. Dßng ®iÖn ®o ®­îc trong vïng ph¸t gäi lµ dßng ph¸t IE. Dßng ®iÖn ®o ®­îc trong m¹ch cùc C ( sè l­îng ®iÖn tÝch qua ®­êng biªn CC trong mét ®¬n vÞ thêi gian lµ dßng cùc thu IC  ). Dßng IC gåm hai thµnh phÇn : - Thµnh phÇn thø nhÊt ( Thµnh phÇn chÝnh ) lµ tû lÖ h¹t Electron ë cùc ph¸t tíi cùc thu . Tû lÖ nµy phô thuéc duy nhÊt vµo cÊu tróc cña transistor vµ lµ h»ng sè ®­îc tÝnh tr­íc ®èi víi tõng transistor riªng biÖt. H»ng sè ®· ®­îc ®Þnh nghÜa lµ a. VËy thµnh phÇn chÝnh cña dßng IC lµ aIE, th«ng th­êng a = 0,9 ® 0,999. - Thµnh phÇn thø hai lµ dßng qua mèi nèi B - C ë chÕ ®é ph©n cùc ng­îc l¹i khi IE = 0. Dßng nµy gäi lµ dßng ICBO - nã rÊt nhá. - VËy dßng qua cùc thu : IC = a.IE + ICBO . *C¸c th«ng sè cña transistor c«ng suÊt IC : Dßng colector mµ transistor chÞu ®­îc . UCEsat : §iÖn ¸p UCE khi transistor dÉn b·o hoµ . UCEO : §iÖn ¸p UCE khi m¹ch bad¬ ®Ó hë, IB = 0. UCEX : §iÖn ¸p UCE khi bad¬ bÞ kho¸ bëi ®iÖn ¸p ©m, IB <0. ton : Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó UCE tõ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nguån U gi¶m xuèng UCEsat » 0. tf : Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó iC tõ gi¸ trÞ IC gi¶m xuèng 0. tS : Thêi gian cÇn thiÕt ®Ó UCE tõ gi¸ trÞ UCEsat t¨ng ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nguån U. P : C«ng suÊt tiªu t¸n bªn trong transitor. C«ng suÊt tiªu t¸n bªn trong transistor ®­îc tÝnh theo c«ng thøc P = UBE.IB + UCE.IC. - Khi transistor ë tr¹ng th¸i më : IB = 0, iC = 0, nªn P = 0. - Khi transistor ë tr¹ng th¸i ®ãng : UCE = UCEsat . ( b ) ( a ) IC UCE b a UCE IC IC · Trong thùc tÕ transistor c«ng suÊt th­êng ®­îc cho lµm viÖc ë chÕ ®é kho¸ : IB = 0, IC = 0, transistor ®­îc coi nh­ hë m¹ch. Nh­ng víi dßng ®iÖn gèc ë tr¹ng th¸i cã gi¸ trÞ b·o hoµ , th× transistor trë vÒ tr¹ng th¸i ®ãng hoµn toµn. Transistor lµ mét linh kiÖn phô thuéc nªn cÇn phèi hîp dßng ®iÖn gèc vµ dßng ®iÖn gãp. ë tr¹ng th¸i b·o hoµ ®Ó duy tr× kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn vµ ®Ó tr¸nh ®iÖn tÝch ë cùc gèc qu¸ lín, dßng ®iÖn gèc ban ®Çu ph¶i cao ®Ó chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn nhanh chãng. ë chÕ ®é kho¸ dßng ®iÖn gèc ph¶i gi¶m cïng qui luËt nh­ dßng ®iÖn gãp ®Ó tr¸nh hiÖn t­îng chäc thñng thø cÊp. ( b ) ( a ) IC UCE b a UCE IB IC · Tr¹ng th¸i dÉn vµ tr¹ng th¸i bÞ kho¸ a) Tr¹ng th¸i ®ãng m¹ch hay ng¾n m¹ch IB lín, IC do t¶i giíi h¹n b) Tr¹ng th¸i hë m¹ch IB = 0. C¸c tæn hao chuyÓn m¹ch cña transistor cã thÓ lín. Trong lóc chuyÓn m¹ch, ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc vµ dßng ®iÖn cña transistor còng lín. TÝch cña dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cïng víi thêi gian chuyÓn m¹ch t¹o nªn tæn hao n¨ng l­îng trong mét lÇn chuyÓn m¹ch. C«ng suÊt tæn hao chÝnh x¸c do chuyÓn m¹ch lµ hµm sè cña c¸c thong sè cña m¹ch phô t¶i vµ d¹ng biÕn thiªn cña dßng ®iÖn gèc . * §Æc tÝnh tÜnh cña transistor UCE = f(IC). §Ó cho khi transistor ®ãng, ®iÖn ¸p sôt bªn trong cã gi¸ trÞ nhá, ng­êi ta ph¶i cho nã lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ, tøc lµ IB ph¶i ®ñ lín ®Ó IC cho ®iÖn ¸p sôt UCE nhá nhÊt. ë chÕ ®é b·o hoµ, ®iÖn ¸p sôt trong transistor c«ng suÊt b»ng 0,5 ®Õn 1V trong khi ®ã tiristor lµ kho¶ng 1,5 V §Æc tÝnh tÜnh cña transistor: UCE = f ( IC ). Vïng tuyÕn tÝnh Vïng gÇn b·o hoµ Vïng b·o hoµ UCE IC 4. 3 øng dông cña transistor c«ng suÊt : Transistor c«ng suÊt dïng ®Ó ®ãng c¾t dßng ®iÖn mét chiÒu cã c­êng ®é lín. Tuy nhiªn trong thùc tÕ transistor c«ng suÊt th­êng cho lµm viÖc ë chÕ ®é kho¸ . IB = 0 , IC = 0 : transistor coi nh­ hë m¹ch . ch­¬ng III: c¸c ph­¬ng ¸n Tæng thÓ Thùc tÕ cã rÊt nhiÒu s¬ ®å b¨m xung ¸p mét chiÒu víi nhiÒu ®Æc ®iÓm kh¸c nhau tuú môc ®Ých sö dông, song chóng ®Òu lµm viÖc dùa trªn nh÷ng nguyªn lý cña c¸c d¹ng c¬ b¶n nh­ ®· giíi thiÖu ë môc trªn. D­íi ®©y xin giíi thiÖu mét sè s¬ ®å b¨m xung ¸p: x1. Bé b¨m nèi tiÕp : 1. 1 Nguyªn lý ho¹t ®éng : S¬ ®å nguyªn lý cña hÖ thèng ®­îc biÓu diÔn nh­ sau : (-) (+) Id D0 ID0 LC DC U E Ud + · - · C + - · · · · · · VS1 · VS2 · Ld Rd ­ S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m nèi tiÕp . trong ®ã : VS1 : lµ tiristor chÝnh. VS2 : lµ tiristor phô, dïng ®Ó ng¾t bé b¨m. LC, DC, C : lµ c¸c phÇn tö chuyÓn m¹ch, t¹o m¹ch cho tô C. D0 : Diode hoµn n¨ng l­îng, duy tr× dßng qua t¶i khi bé b¨m ng¾t. Bé b¨m nèi tiÕp lµ mét kho¸ ®iÖn S b»ng tiristor ®­îc ®iÒu khiÓn ®ãng më trong hÖ thèng mét c¸ch chu kú. Khi S ®ãng th× ®iÖn ¸p ngâ ra trªn t¶i Ud = U cpnf khi S më th× Ud = 0. Gi¶ sö ë tr¹ng th¸i ban ®Çu VS1 vµ VS2 ®Òu bÞ kho¸, tô C ®­îc n¹p ®Çy víi b¶n cùc d­¬ng ë phÝa trªn nh­ ghi chó trong h×nh trªn Cho xung ®iÒu khiÓn kÝch tiristor VS1 , VS2 më, dßng ®iÖn tõ cùc d­¬ng cña nguån U ch¹y qua VS1 vµo phô t¶i (R, L, E) råi trë vÒ cøc ©m cña nguån U. §ång thêi tô C sÏ phãng ®iÖn teo vßng : VS1 - LC - DC - C vµ tô C ®­îc n¹p ®iÖn theo chiÒu ng­îc l¹i . §iÖn ¸p ra trªn t¶i Ud = U . Khi cho xung ®iÒu khiÓn kÝch tiristor phô VS2, VS2 më, ®Æt ®iÖn ¸p gi÷a hai b¶n cùc cña tô C lªn VS1 lµm cho VS1 bÞ kho¸ l¹i. Lóc nµy ®iÖn ¸p ra trªn t¶i Ud =0. Thay ®æi tû sè thêi gian ®ãng vµ thêi gian ng¾t cña VS1 sÏ ®iÒu chØnh ®­îc gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ra trªn t¶i. Gäi T lµ chu kú cña bé b¨m, T= T®g + Tng . Trong ®ã : T®g = aT lµ thêi gian ®ãng m¹ch cña VS1 . Tng = T - T®g lµ thêi gian ng¾t m¹ch. a = T®g/T lµ tû sè ®ãng cña chu kú. Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iªn ¸p ra trªn t¶i : Khi ta thay ®æi tû sè ®ãng a th× cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc Utb. Cã hai c¸ch ®Ó thay ®æi a : - Gi÷ cè ®Þnh chu kú xung T ( tÇn sè cè ®Þnh) , thay ®æi thêi gian ®ãng m¹ch T®g cña bé b¨m. Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc gäi lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®é réng xung . - Gi÷ cè ®Þnh thêi gian ®ãng m¹ch T®g thay ®æi chu kú cña bé b¨m T ( tÇn sè biÕn thiªn ) . Ph­¬ng ph¸p nµy ®­îc gäi lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu tÇn . Khi a = 0 tøc lµ T®g ta cã Utb = 0, bé b¨m th­êng xuyªn ng¾t m¹ch, n =0 . Khi a = 1 tøc lµ T®g = T ta cã Utb = U, bé b¨m th­êng xuyªn ®ãng m¹ch, n = nmax. Trong hÖ thèng, thêi gian ®ãng m¹ch T®g cã thÓ ®iÒu chØnh tuú theo ý muèn nh­ng T®g kh«ng thÓ nhá h¬n mét nöa chu kú cña m¹ch dao ®éng LC, tøc lµ ph¶i ®¶m b¶o : Ta cã s¬ ®å biÓu diÔn ®iÖn ¸p ra trªn t¶i Ud nh­ sau : Tñg Tng T Utb Ud U t 0 S¬ ®å biÓu diÔn ®å thÞ ®iÖn ¸p ngâ ra trªn t¶i Ud XÐt qu¸ tr×nh dao ®éng cña dßng t¶i : Trong kho¶ng thêi gian 0< T < T®g kho¸ S ®ãng ®iÖn. §iÖn ¸p ra trªn t¶i Ud = U , dßng ®iÖn t¶i I t¨ng tõ gi¸ trÞ nhá nhÊt Imin ®Õn gi¸ trÞ lín nhÊt Imax. BiÓu thøc I ®­îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch gi¶i ph­¬ng tr×nh cña m¹ch ®iÖn khi S ®ãng: BiÓu thøc tæng qu¸t cña dßng ®iÖn sÏ lµ : T¹i thêi ®iÓm t =0 th× : Thay gi¸ trÞ K1 vµo ta ®­îc : Khi t = T®g ta cã trÞ sè lín nhÊt cña dßng ®iÖn : Ta nhËn thÊy trong gia ®o¹n S ®ãng th× dßng t¶i t¨ng tõ trÞ sè nhá Imin ®Õn Imax theo quy luËt cña hµm sè mò. Lý luËn t­¬ng tù, xÐt trong kho¶ng thêi gian T®g < t < T, S ng¾t ®iÖn, ®iÖn ¸p ra trªn t¶i Ud = 0 th× dßng ®iÖn trªn t¶i gi¶m theo hµm mò vµ kh t = T th× ®¹t gi¸ trÞ Imin . Trong ®ã : T­ = L/R . Khi S ®ãng liªn tôc th×: i = I = Imax = Imin = ( U - E )/R NÕu T®g cña kho¸ S gi¶m nhá ®Õn gi¸ trÞ tíi h¹ T®ggh th× Imin = 0. Lóc nµy hÖ thèng sÏ lµm viÖc ë biªn giíi chuyÓn tõ chÕ ®é liªn tôc sang chÕ ®é dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n. Imax Imax Imax Imin Imin Imin I t 0 U Ud t 0 T dg Tng T IS t 0 ID0 t 0 Ta cã ®å thÞ ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn ë chÕ ®é liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n cña bé b¨m nh­ sau : §å thÞ biÓu diÔn ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ngâ ra ë chÕ ®é liªn tôc vµ gi¸n ®o¹n cña bé m¨m nèi tiÕp. 1 .2 C¸ch ®iÒu chØnh tèc ®é : I­ L­ D0 E­ + · - · U · · · Ñ Khi ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu U kh«ng ®æi, tèc ®é cña ®éng c¬ sÏ thay ®æi nhê sù thay ®æi tû sè thêi gian ®ãng ng¾t kho¸ S. Ta cã s¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông bé b¨m nèi tiÕp nh­ sau : S¬ ®å m¹ch ®éng lùc hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ sö dông bé b¨m nèi tiÕp . Trong chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc v× Tx = T nªn ta cã Utb = aU víi 0 £ a £ 1. §èi víi t¶i lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã dßng trung b×nh cña phÇn øng lµ I, søc ®iÖn ®éng E th× ta cã : E = Utb – IRö víi : Theo c«ng thøc trªn hä c¸c ®Æc tÝnh tèc ®ä hay ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña ®éng c¬ ë chÕ ®é dßng ®iÖn liªn tôc lµ mét hä c¸c ®­êng th¼ng song songg øng víi c¸c trÞ sè kh¸c nhau cña a. Trong chÕ ®é dßng ®iÖn gi¸n ®o¹n, ta cÇn gi÷ cho gi¸ trÞ T®g hay a cè ®Þnh th× ®­êng biªn liªn tôc lµ mét nöa ®­êng elip vÏ b»ng c¸c nÐt ®øt. Dßng trung b×nh liªn tôc Itblt cã trÞ sè lnh¬ nhÊt lµ Itblt = 0 øng víi n = 0 ( Khi a =0 ) vµ n = nmax ( Khi a = 1 ). a1 M, I n MC amin = 0 amax = 1 a2 a3 n1 n2 n3 nmax Hä ®Æc tÝnh c¬ ®iÖn cña hÖ thèng b¨m nèi tiÕp ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu . Nh­ vËy, trong hÖ thèng b¨m nèi tiÕp sÏ ®¶m b¶o cho m¸y ®iÖn lµm viÖc ë tr¹ng th¸i ®éng c¬. Khi S më th× Ud = U vµ khi S ®ãng th× Ud = 0. V©y ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn trung b×nh qua ®éng c¬ lu«n lu«n d­¬ng. HÖ thèng nµy sÏ lµm viÖc ë gãc phÇn t­ thø nhÊt cña mÆt ph¼ng to¹ ®éU, I U I §å thÞ biÓu diÔn ph¹m vi ®iÒu chØnh cña hÖ thèng sö dông bé b¨m nèi tiÕp x2. Bé b¨m song song : 2. 1 Nguyªn lý ho¹t ®éng: S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m song song ®­îc biÓu diÔn nh­ sau : U E Ud Id IT - · · + · · D L R ­ T · S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m song song. L : lµ ®iÖn c¶m cña phÇn øng ®éng c¬ kÕt hîp víi ®iÖn c¶m bæ sung ®Ó gi÷ cho dßng Id = const. XÐt trong kho¶ng thêi gian 0 <t < aT th× tiristor T më, diode D ®­îc ph©n cùc ng­îc nªn bÞ kho¸ ®Ó tr¸nh llµm ng¾n m¹ch nguån U . Lóc nµy : Ie = 0, Ud = 0, IT = Id. Trong kho¶ng thêi gian aT < t < T th× kho¸ D më. Lóc nµy: Ie = Id , Ud = U, IT = 0. Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p mét chiÒu : Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn tr¶ vÒ nguån : Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng ®iÖn ch¹y qua tiristor : Ph­¬ng tr×nh m¹ch t¶i khi m¸y ®iÖn ë tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh : Ta cã d¹ng sãng cña ®iÖn ¸p ngâ ra Ud vµ cña dßng Ie, IT nh­ sau : U aT T Ud t 0 Ie t 0 IT t 0 Id S¬ ®å biÓu diÔn d¹ng sãng cña ®iÖn ¸p ngâ ra, dßng Ie vµ IT. 2. 2 C¸ch ®iÒu chØnh tèc ®é : - · · + · · D L­ U · Ñ M¹ch ®éng lùc cña hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ mét chiÒu sö dông bé b¨m song song. Khi t¶i lµ mét m¸y ®iÖn mét chiÒu, bé b¨m song song sÏ cho phÐp thùc hiÖn h·m t¸i sinh. Trong chÕ ®é h·m, m¸y ®iÖn sÏ lµm viÖc nh­ lµ mét m¸y ph¸t ®iÖn, tr¶ n¨ng l­îng vÒ nguån ®· tõng nu«i nã khi nã lµm viÖc ë tr¹ng th¸i ®éng c¬ ®iÖn. Tõ biÓu thøc Ie ta nhËn thÊy r»ng cã thÓ khãng chÕ dßng ®iÖn h·m t¸i sinh b»ng c¸ch t¸c ®éng vµo tû sè chu kú a. Tõ ph­¬ng tr×nh m¹ch t¶i khi m¸y ®iÖn ö tr¹ng th¸i h·m t¸i sinh ®Ó cã thÓ tiÕn hµnh h·m t¸i sinh cho m¸y ®iÖn, n¨ng l­îng trë vÒ nguån th× Id >0 do ®ã søc ®iÖn ®éng E >Ud . Nh­ vËy, khi S më th× Ud = 0 vµ khi S ng¾t th× Ud = U dßng ®iÖn h­íng vÒ chiÒu ©m mÆc dï Ud d­¬ng. Do ®ã ph¹m vi ®iÒu chØnh sÏ ®­îc biÓu diÔn nh­ sau : U I §å thÞ biÓu diÔn ph¹m vi ®iÒu chØnh cña hÖ thèng sö dông b¨m song song. x 3. bé b¨m xung ¸p lo¹i B : 3.1 Nguyªn lý ho¹t ®éng : L1 · · · · · · · R E S1 S2 id ud C · · S¬ ®å nguyªn lý cña bé b¨m xung ¸p lo¹i nµy nh­ sau: D2 US D1 Gi¶i thÝch: + S1, S2 lµ lo¹i ®iÒu khiÓn hoµn toµn ( Transistor c«ng suÊt) + T¶i cña bé b¨m xung ¸p lµ ®éng c¬ kÝch tõ nèi tiÕp cã thÓ thay thÕ b»ng R-L-E; trong ®ã E lµ søc ph¶n ®iÖn ®éng cña ®éng c¬. + D1lµ Diod hoµn n¨ng l­îng ;D2 lµ diod cã t¸c dông tr¶ n¨ng l­îng t¸i sinh cho nguån. §Ó chiÒu dßng ®iÖn t¶i nh­ h×nh vÏ ta cho S1 ho¹t ®éng nh­ mét kho¸ ®ãng c¾t ;cßn S2 kh«ng lµm viÖc .Khi S1 më dßng ®iÖn tõ nguån ch¶y qua S1 qua t¶i vµ trë vÒ ©m nguån .Khi S1 kho¸ dßng t¶i ®­îc khÐp m¹ch qua ®iod D1 ®¶m b¶o dßng t¶i lµ liªn tôc ngay c¶ khi S1 kho¸ . §Ó ®¶o chiÒu dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬ (dßng id) ta cho S2 vµ D2 vµo vËn hµnh cßn S1 ng¾t. Khi ®ã ,do qu¸n tÝnh ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò mÆc dï bÞ ng¾t ra khái nguån ® E > 0. Lóc nµy m¹ch t¶i chØ cã nguån duy nhÊt E khÐp m¹ch qua S2 ® xuÊt hiÖn dßng ®iÖn ch¹y ng­îc l¹i chiÒu ban ®Çu .C«ng suÊt ®iÖn tõ cña ®éng c¬ lµ:P®t= Id.E > 0. C«ng suÊt lóc nµy ®­îc tÝch luü trong cuén c¶m L. Khi S2 ng¾t, trªn ®iÖn c¶m L sinh ra søc ®iÖn ®éng tù c¶m (DUL) cïng chiÒu víi E.Tæng hai søc ®iÖn ®éng nµy lín h¬n ®iÖn ¸p nguån US lµm D2 dÉn ng­îc dßng vÒ nguån vµ tr¶ l¹i phÇn n¨ng l­îng ®· tÝch luü trong cuén c¶m L. §Ó ®¶m b¶o S2 dÉn dßng ®iÖn ng­îc ngay khi dßng thuËn qua D1 t¾t ta ph¸t xung vµo më S2 ®ång thêi víi viÖc ph¸t xung kho¸ S1. Sau ®©y lµ biÓu ®å d¹ng sãng m« t¶ ho¹t ®éng cña s¬ ®å: i®k1 i®k2 ud id US iD1 iD2 iS Ud Id BiÓu ®å d¹ng sãng dßng, ¸p US1 Tõ biÓu ®å d¹ng sãng ta cã nhËn xÐt : + Dßng qua phÇn øng ®éng c¬ lµ liªn tôc nÕu ta ®¶m b¶o S2 dÉn tr­íc hoÆc sau khi dßng qua D1 t¾t. + Dßng ®iÖn qua phÇn øng ®éng c¬ cã phÇn ©m nªn gi¸ trÞ trung b×nh cña nã cã thÓ nhá bÊt kú ,thËm chÝ b»ng 0 hoÆc ©m .§iÒu nµy cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc b»ng c¸ch thay ®æi thêi gian dÉn cña S1 vµ S2. NhËn xÐt: ¦u ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ: + Dßng qua t¶i lu«n lµ liªn tôc,do ®ã t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho ®éng c¬ ho¹t ®éng ªm. + Cã thÓ thùc hiÖn ®­îc qu¸ tr×nh t¸i sinh n¨ng l­îng. 3.2 C¸c biÓu thøc cã liªn quan: V× t¶i lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu nªn ta cã thÓ thay thÕ b»ng t¶i R-L-E, trong ®ã: E: Søc ph¶n ®iÖn ®éng cña ®éng c¬ R: §iÖn trë d©y quÊn cña ®éng c¬ L: §iÖn c¶m d©y quÊn cña ®éng c¬ X¸c ®Þnh Imax vµ Imin : Khi H ®ãng m¹ch (t­¬ng ®­¬ng víi viÖc më S1) ta cã : ; víi Sö dông ph­¬ng ph¸p biÕn ®æi Laplace ta ®­îc: Khi míi b¾t ®Çu cho bé biÕn ®æi lµm viÖc th× Id=0. Nh­ng sau mét vµI chu kú, dßng Id sÏ biÕn ®éng vµ x¸c lËp gi÷a hai gi¸ trÞ Imax vµ Imin ( Do D1 & D2 dÉn khi S1 kho¸). Do ®ã Id(0)=Imin . Thay vµo ph­¬ng tr×nh trªn ta ®­îc: Tra b¶ng gèc ¶nh ta t×m ®­îc: Khi m¹ch hë ( t­¬ng ®­¬ng víi viÖc kho¸ S1 më S2). Ta cã ph­¬ng tr×nh trong giai ®o¹n D1 dÉn : (V× tÇn sè ®ãng c¾t cao nªn coi nh­ E kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña bé b¨m xung ) T­¬ng tù nh­ vËy ta t×m ®­îc nghiÖm VËn dông c¸c s¬ kiÖn : t=eT Þ Id=Imax t=T Þ Imin=Id Trong ®ã: X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p trung b×nh trªn t¶i : Tõ biÓu ®å d¹ng sãng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn t¶i, ta cã: Gi¸ trÞ trung b×nh cña dßng t¶i : Tõ ph­¬ng tr×nh cña m¹ch t¶i ta cã: §é nhÊp nh« cña dßng ®iÖn t¶i : Ta cã: (Khi lÊy gi¸ trÞ xÊp xØ nh­ trªn ta coi R=0) Tõ biÓu thøc võa tÝnh ®­îc ta thÊy r»ng :Khi T=const th× ®é nhÊp nh« DId lµ hµm cña tû sè chu kú e .Tõ ®ã ta cã ; Cho Do ®ã DIdmax= VËy muèn cho dßng ®iÖn t¶i Ýt nhÊp nh«,cÇn t¨ng tÇn sè b¨m f hoÆc t¨ng ®iÖn c¶m L(b»ng c¸ch nèi thªm 1 ®iÖn c¶m nèi tiÕp víi phÇn øng ®éng c¬). Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua van: Ta cã : Gi¸ trÞ trung b×nh qua diod : NhËn xÐt: Qua c¸c ph­¬ng ph¸p ®· nªu trªn ta chän ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn dïng b¨m xung ¸p lo¹i B v× nã cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: + Dßng qua t¶i lu«n lµ liªn tôc,do ®ã t¹o ®iÒu kiÖn tèt cho ®éng c¬ ho¹t ®éng ªm. + Cã thÓ thùc hiÖn ®­îc qu¸ tr×nh t¸i sinh n¨ng l­îng. MÆt kh¸c s¬ ®å sö dông Transistor v× nã cã nh÷ng ­u ®iÓm sau: + Cã thÓ sö dông víi tÇn sè ®ãng c¾t cao. + §iÒu khiÓn ®­îc hoµn toµn, kh«ng cÇn thªm c¸c m¹ch phô trî cho viÖc kho¸ c­ìng bøc nh­ ë thyristor. + ThÝch hîp víi c«ng suÊt nhá... Tuy nhiªn ph­¬ng ph¸p nµy cã nh­îc ®iÓm lµ m¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p h¬n. Trong qu¸ tr×nh quay theo mét chiÒu x¸c ®Þnh nµo ®ã 1 van lu«n ë tr¹ng th¸i dÉn b·o hoµ Þ G©y ra tæn hao dÉn lín . S¬ ®å m¹ch lùc khi dïng Transistor nh­ sau: Ch­¬ng IV: ThiÕt kÕ m¹ch lùc x1 Chän van m¹ch lùc : Chän ®éng c¬: U®m=48V;I®m = 60A; Rw= 0,2W; Lw= 0,1mH; h=83%. Víi tÇn sè lµm viÖc th«ng th­êng lµ f=400Hz Þ T=2.5 ms. Tõ c¸c th«ng sè trªn ta tÝnh ®­îc: Ew®m= Udm- Rw.I®m=48 - 0,2 ´ 60 = 36V. ViÖc chän van b¸n dÉn m¹ch lùc ®­îc chän theo c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña van. Hai th«ng sè c¬ b¶n ®Ó chän van lµ: + Gi¸ trÞ dßng trung b×nh lín nhÊt cña van (Itb max); ®©y lµ gi¸ trÞ dßng lín nhÊt mµ van cã thÓ chÞu ®­îc øng víi chÕ ®é lµm m¸t tèt nhÊt cho van (chÕ ®é lý t­ëng). Trong thùc tÕ, kh«ng ®¹t ®­îc ®iÒu kiÖn lµm m¸t lý t­ëng nªn viÖc sö dông van kh«ng ®­îc qu¸ gi¸ trÞ nµy. + Gi¸ trÞ biªn ®é ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt cho phÐp ®Æt lªn van (Ung­îc max ); nÕu v­ît qu¸ gi¸ trÞ nµy th× van bÞ chäc thñng. Nh­ ®· ®Ò cËp ë phÇn tr­íc, ta dïng c¸c van b¸n dÉn lµ c¸c tranzito c«ng suÊt; tøc lµ c¸c van ®iÒu kiÓn hoµn toµn. XuÊt ph¸t tõ ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ, ta chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t lµ lµm m¸t c­ìng bøc b»ng qu¹t giã, víi c¸c c¬ cÊu: Van + c¸nh t¶n nhiÖt chuÈn + tèc ®é giã (12 m/s). V× vËy: Itb van thùc= (0,4 ¸ 0,5) Itb van max. Chän tranzito c«ng suÊt (T1 ¸ T4). Tõ biÓu thøc dßng trung b×nh qua van x¸c ®Þnh ë trªn, ta cã: Itb Van = IT = e.Id Þ Itb van max thùc = Id max = Þ Tõ biÓu ®å d¹ng sãng ®iÖn ¸p ®Æt trªn van, ta thÊy ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn van lµ US; tøc lµ : Ung van max = US = 48V. Tõ kÕt qu¶ hai th«ng sè tÝnh to¸n ®­îc ë trªn ta chän lo¹i transistor c«ng suÊt lo¹i ESM 3004 cã c¸c th«ng sè sau: M· hiÖu UCE ,V UCE0 , V UCE..sat,V IC, A b IB, A toff, ms ton, ms ts, ms Pm, W ESM 3005 600 500 1.5 120 12 10 1 1,5 3,5 400 Chän c¸c ®i-ot (D1 ¸ D4). BiÓu thøc dßng trung b×nh qua c¸c ®i-èt lµ: ID = Id.(1-e) Þ ID max thùc = Id max = 60A. Còng tõ ®å thÞ d¹ng sãng cña diode ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn c¸c diode lµ: 48V. VËy ta chän lo¹i BYT60 do h·ng Thomson chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè: M· hiÖu Itb , A Umax , V BYT 60 60 200 ¸ 1000 x2.ThiÕt kÕ m¹ch trî gióp : Thùc tÕ lµ tæn hao chuyÓn m¹ch cña tranzitor c«ng suÊt lín h¬n rÊt nhiÒu so víi tr­êng hîp nã lµm viÖc víi t¶i x¸c ®Þnh. MÆt kh¸c, so víi tiristor kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i cña tranzitor kÐm h¬n. Trong tr­êng hîp cô thÓ lµ tranzitor ph¶i lµm viÖc nh­ mét kho¸ ®iÖn tö ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn víi tÇn sè ®ãng c¾t lín, th× tæn thÊt n¨ng l­îng khi chuyÓn tr¹ng th¸i lµ ®¸ng kÓ, v× n¨ng l­îng tæn thÊt tØ lÖ víi tÇn sè ho¹t ®éng cña Tranzitor. V× vËy, ®Ó gi¶m nhá tæn thÊt khi chuyÓn m¹ch vµ tr¸nh cho tranzitor lµm viÖc qu¸ nÆng nÒ th× ng­êi ta sö dông thªm c¸c m¹ch ”trî gióp”. C¸c phÇn tö chñ yÕu cña m¹ch trî gióp lµ L2 vµ C2 . Chøc n¨ng cña L2 lµ h¹n chÕ sù t¨ng cña ic trong qu¸ tr×nh tranzitor ®ãng m¹ch, cßn tô ®iÖn C2 cã t¸c dông lµm chËm sù t¨ng cña VCC trong qu¸ tr×nh tranzitor c¾t m¹ch. S¬ ®å m¹ch trî gióp nh­ sau: R1 1k D1 DIODE D2 DIODE R2 1k L2 1uH Q1 NPN C2 1uF T¶i c¶m M¹ch trî gióp ®ãng: C¶m kh¸ng L2 lµm chËm qu¸ tr×nh t¨ng cña ic tõ 0®Ic x¸c ®Þnh. §iÖn trë R1 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn do hiÖn t­îng tù c¶m xuÊt hiÖn trªn L khi transistor khãa. Diot D1 chØ cho phÐp dßng do hiÖn t­îng tù c¶m ®i qua. M¹ch trî gióp kho¸: Tô ®iÖn C2 cã t¸c dông lµm chËm sù t¨ng cña vce tõ 0®+E trong qu¸ tr×nh transistor c¾t m¹ch. §iÖn trë R2 lµ ®iÖn trë phãng ®iÖn cña tô C khi transistor dÉn. Diod D2 lµ diod n¹p cña tô C khi transistor kho¸. Khi biÓu diÔn m¹ch lùc trªn s¬ ®å nguyªn lý ta kh«ng ®­a thªm c¸c m¹ch trî gióp vµo nh»m ®¬n gi¶n ho¸ m¹ch nh­ng thùc tÕ mçi tranzitor sö dông ®Òu thiÕt kÕ m¹ch trî gióp ®i kÌm. Ch­¬ng V: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn x1. C¸c khèi c¬ b¶n cña m¹ch ®iÒu khiÓn 1.1. M¹ch t¹o dao ®éng: +12V 1 Gnd 2 Trg 3 Out 4 Rst 5 Ctl 6 Thr 7 Dis 8 Vcc 555 + CT .067uF + C1 .01uF RA 52k RB 0.4k R1 2k Bé t¹o dao ®éng Timer555 §Ó t¹o ®­îc xung vu«ng víi tÇn sç 400Hz ta sö dông vi m¹ch t¹o dao ®éng Timer555 víi c¸c th«ng sè cho nh­ trªn:Vra(3) = 0.1 V ®Õn 11.5 V, Ira(3)max = 0.2A Vcc R1 R2 C 6,2 S¬ ®å thay thÕ cña vi m¹ch nh­ sau: :Tr¹ng th¸i (møc logic) lµ ®Çu ra ®¶o cña FF S-R trong vi m¹ch Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi =1 th× Transistor dÉn b·o hoµ ,tô dÉn ®iÖn qua Transistor nªn ®iÖn ¸p trªn tô Uc gi¶m Khi tô Uc gi¶m tíi Uc= th× =0. Ur = “1” Ur t1 t2 T t t BiÓu ®å d¹ng sãng cña Timer555 ë chÕ ®é ®a hµi phiÕm ®Þnh Khi Uc t¨ng tíi Uc= th× =1 Transistor l¹i dÉn b·o hoµ. U r = “0” Kho¶ng thêi gian t1 phô thuéc vµo tn¹p,víi tn¹p=(RA+RB)C Kho¶ng thêi gian t2 phô thuéc vµo tphãng ,víi tphãng=RBC Qua tÝnh to¸n ta ®­îc t1=(RA+RB)Cln2 t2= RBCln2 Chän C=0,067mF;RB=0,4kW ÞRA=52kW;ta sÏ ®­îc tÇn sè dao ®éng cña Timer lµ f=400Hz 1.2. M¹ch t¹o xung r¨ng c­a: Bé t¹o xung r¨ng c­a ZY6 +V 15V PNP 1k R 1k C2 0.8uF Q1 MSD601-ST1 Ta sö dông m¹ch nh­ sau: T1 T2 Víi c¸c th«ng sè ®­îc chän nh­ sau: Transistor: T2 Chän lo¹i NPN:MSD601_ST1 Vceo = 40V,IC = 100mA T1 Chän lo¹i PNP :2SA1126 : Vceo =600V, IC = 100 mA, b =100 Diod Zener DZ: Chän lo¹i ZY6; Zener Silic ; Uz=6V;P=1W Trong s¬ ®å nµy th× T1 ,Dz R t¹o ra nguån dßng vµ nguån dßng nµy ®­îc n¹p cho tô C I= = 6 (mA) Trong ®ã: Uz:§iÖn ¸p æn ®Þnh cña Diod Zener Dz. b:HÖ sè khuyÕch ®¹i cña Transistor T1. Nguyªn lý ho¹t ®éng: -Khi T2 bÞ kho¸ (Kh«ng cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc gèc):Tô C ®­îc n¹p ®iÖn Uc= ®iÖn ¸p ®ång bé r¨ng c­a tuyÕn tÝnh víi thêi gian ,ta cã UCmax = 14 V (v× tn¹p = RB .C. ln2 = 1.8.10-5 s) -Khi T2 th«ng (Cã ®iÖn ¸p ®Æt vµo cùc gèc):Lóc nµy tô C phãng ®iÖn qua T2 nªn Uc nhanh chãng gi¶m vÒ 0 (Coi R@0) 1.3. Kh©u so s¸nh : Ta sö dông vi m¹ch LMC6762A/NS víi s¬ ®å nh­ sau: +V -10V +V 10V Rvar +V -15V +V 15V LMC6762A/NS Urc Ura M¹ch so s¸nh lµ m¹ch b¸o hiÖu sù b»ng nhau gi÷a ®iÖn ¸p cÇn so s¸nh Uv vµ ®iÖn ¸p chuÈn Uref §Çu ra cña m¹ch so s¸nh lµ møc logic cao hoÆc thÊp (®iÖn ¸p ra d¹ng xung vu«ng cã ®é lín phô thuéc vµo ®iÖn ¸p b·o hoµ cña vi m¹ch so s¸nh vµ cã ®é rçng xung phô thuéc vµo ®iÖn ¸p chuÈn), Nguyªn lý ho¹t ®éng: -Kh.i Uv>Uref th× Ur=-Ubh-Vcc -Khi Uv<Uref th× Ur=+Ubh+Vcc 1.4. M¹ch ph¶n håi d­¬ng dßng ®iÖn vµ ph¶n håi ©m tèc ®é : -§Ó ph¶n håi d­¬ng dßng ®iÖn: Ta dïng Sensor dßng S1 ®Ó nhËn biÕt dßng ®iÖn phÇn øng cña ®éng c¬ ,sau ®ã cho qua bé khuyÕch ®¹i víi hÖ sè K .M¹ch sÏ ph¶n håi d­¬ng dßng ®iÖn vÒ bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn R(I). - §Ó ph¶n håi ©m tèc ®é: Ta sö dông m¸y ph¸t tèc nèi cïng trôc víi trôc ®éng c¬ ,®iÖn ¸p ®Çu ra cña m¸y ph¸t tèc tû lÖ víi tèc ®é theo biÓu thøc sau:U=¡w vµ ®­îc ph¶n håi trë l¹i vµo bé ®iÒu chØnh tèc ®é. + Khi dïng m¹ch ph¶n håi ©m tèc ®é ®Ó gi¶m sai sè tèc ®é ,tøc lµ lµm t¨ng ®é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ nh­ vËy sÏ lµm t¨ng gi¸ trÞ cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch vµ momen ng¾n m¹ch , g©y nguy hiÓm cho ®éng c¬ khi bÞ qu¸ t¶i vµ g©y háng hãc cho c¸c bé phËn truyÓn lùc . + §Ó gi¶i quyÕt m©u thuÉn gi÷a yªu cÇu vÒ æn ®Þnh tèc ®é vµ yªu cÇu vÒ h¹n chÕ dßng ®iÖn ng­êi ta th­êng dïng ph­¬ng ph¸p ph©n vïng t¸c dông .Trong vïng biÕn thiªn cho phÐp cña m«men vµ dßng ®iÖn phÇn øng ®Æc tÝnh c¬ cÇn cã ®é cøng thÝch hîp ®Ó ®¶m b¶o sai sè lµ nhá. + Khi dßng ®iÖn vµ momen qu¸ ph¹m vi cho phÐp nµy th× ta ph¶i gi¶m m¹nh ®é cøng c¬ cña ®Æc tÝnh c¬ ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn . + MÆt kh¸c ,trong qu¸ tr×nh khëi ®éng ,h·m ,®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ th­êng cã yªu cÇu gi÷ cho gia tèc kh«ng ®æi ®Ó ®¹t ®­îc tèi ­u vÒ thêi gian qu¸ ®é cÇn cã ®o¹n ®Æc tÝnh c¬ cã ®é cøng b»ng kh«ng. + Nh­ vËy c¸c m¹ch vßng ®iÒu chØnh ®­îc nèi theo cÊp ®éc lËp víi nhau ,viÖc ph©n vïng t¸c dông gi÷a æn ®Þnh tèc ®é vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn . + §iÖn ¸p ®Çu ra cña bé R(w) lµ ®iÖn ¸p ®Æt dßng ®iÖn phÇn øng Ui ®Æt . + Bé ®iÒu chØnh dßng R(I) cã nhiÖm vô duy tr× dßng phÇn øng lu«n b»ng gi¸ trÞ Ui ®Æt.Bé R(w) : U®I = (V) Trong ®ã : U®I lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo bé ph¶n håi dßng ®iÖn. T = R1. C lµ h»ng sè thêi gian tÝch ph©n K = R2 / R1 hÖ sè khuyÕch ®¹i e = U® - Uph lµ ®é sai lÖch ®iÖn ¸p Khi U® = Uph ® e = 0 ® U®I = h»ng sè ® tèc ®é cña ®«ng c¬ æn ®Þnh. U® > Uph ® e >0 ® U®I t¨ng ® tèc ®é ®éng c¬ t¨ng tíi khi e = 0. U®< Uph ® e <0 ®U®I gi¶m Kh©u ph¶n håi I: §Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña bé ®iÒu chØnh tèc ®é vµ ®Æc tÝnh c¬ * Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña c¸c vßng ph¶n håi : Khi b¾t ®Çu qu¸ tr×nh thay ®æi tèc ®é, gi¶ sö xÐt khi khëi ®éng ®éng c¬. Do cã sù thay ®æi ®ét ngét U® trong khi Uph tèc ®é ch­a thay ®æi kÞp nªn sai lÖch ®Çu vµo dw = U® - Uph cã gi¸ trÞ lín . §iÓm lµm viÖc cña R(w) sÏ rÊt s©u trong vïng b·o hoµ cña ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh, tÝn hiÖu ra cña R(w) sÏ lµ U®I = U®I max = const, m¹ch vßng tèc ®é bÞ “ng¾t” ra khái s¬ ®å. Do ho¹t ®éng cña m¹ch vßng dßng ®iÖn mµ dßng ®iÖn mµ dßng ®iÖn phÇn øng ®­îc duy tr× ë gi¸ trÞ I = I®max t­¬ng øng tÝn hiÖu vµo cña m¹ch vßng lµ U®i max, ®iÓm b¾t ®Çu khëi ®éng lµ ®iÓm A. Tèc ®é ®éng c¬ t¨ng dÇn lªn nh­ng dßng ®iÖn phÇn øng vÉn ®­îc duy tr× ë gi¸ trÞ I = I®max chõng nµo bé ®iÒu chØnh tèc ®é R(w) ch­a ra khái vïng b·o hoµ .§o¹n dÆc tÝnh c¬ khëi ®éng lµ ®o¹n AB cã ®é cøng b»ng kh«ng vµ dßng ®iÖn kh«ng ®æi. T¶i ®iÓm B tèc ®é w = wB sao cho dw = dwB , ®iÓm lµm viÖc cña R(w) b¾t ®Çu ra khái vïng b·o hoµ vµ lät vµo vïng tuyÕn tÝnh cña ®Æc tÝnh, m¹ch vßng t«c ®é b¸t ®Çu ph¸t huy t¸c dông ®iÒu chØnhcïng víi m¹ch vßng dßng ®iÖn t¹o ®o¹n ®Æc tÝnh BC cã ®é cøng tho¶ m·n ®¹t ®é chÝnh x¸c cao. C¸c qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh tèc ®é vµ khi qu¸ t¶i lín còng x¶y ra t­¬ng tù trªn. 1.5 BiÕn trë R® : Dïng ®Ó t¹o ®iÖn ¸p ®Æt U® Theo yªu cÇu D = 25 : 1 ; ®Æt tèc ®é lín nhÊt khi U® = 15 V,chän biÕn trë 10 kW. Khi tèc ®é nhá nhÊt U® = 15/25 = 0,6 V, vÞ trÝ biÕn trë R®= 10.0,6/15 = 0,4 kW ta chèt l¹i ë ®ã . Cßn biÕn trë Rph ta dïng ®Ó ®iÒu chØnh soa cho Uph phï hîp víi U®. 1.6. Mét sè m¹ch phô trî kh¸c: a.M¹ch c¸ch ly: S¬ ®å nguyªn lý: M¹ch c¸ch ly ®­îc dïng ë ®©y lµ mét phÇn tö ghÐp quang m¾c nèi tiÕp víi m¹ch khuÕch ®¹i dïng transistor m¾c kiÓu Darlington. PhÇn tö ghÐp quang lµ thiÕt bÞ gåm hai m¹ch: M¹ch s¬ cÊp dïng ®Ìn LED (diod quang) lµ phÇn tö ph¸t tia s¸ng. M¹ch thø cÊp lµ photo-transistor dïng ®Ó nhËn biÕt tia s¸ng. M¹ch s¬ cÊp vµ thø cÊp c¸ch ly hoµn toµn, ®iÖn trë c¸ch ®iÖn kho¶ng 1011W. Tû sè gäi lµ tû sè truyÒn dßng (CRT). Khi Un=+15V th× diod quang ph¸t s¸ng do vËy photo transistor sÏ dÉn dßng IC. Dßng IC ®­îc dïng ®Ó ®iÒu khiÓn më transistor m¾c kiÓu Darlington cã hÖ sè khuÕch ®¹i lín, dßng Idk ®· ®­îc khuÕch ®¹i sÏ lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®Ó më van c«ng suÊt. C¸c ®iÖn trë R3, R4, R5, R6 ®­a vµo cã t¸c dông t¹o ra mét sôt ¸p ®iÒu khiÓn më c¸c transistor lóc dßng ra ®ñ lín vµ chuyÓn tõ më sang kho¸ nhanh h¬n. Chän th«ng sè cho m¹ch: PhÇn tö ghÐp quang ®­îc chän ë ®©y lµ 4N32 cã th«ng sè nh­ sau: IFm=10mA Ungmax=6V UDth=1,25V CRT=500% VCEO=30V UCEsat=0,75V Do Un lµ tÝn hiÖu ra cña m¹ch so s¸nh nªn Un=±15V vËy ¸p ng­îc ®Æt nªn diod lµ 15V sÏ lín h¬n ¸p ng­îc cña diod quang do vËy cÇn ph¶i l¾p thªm mét diod D bªn ngoµi ®Ó b¶o vÖ, ë ®©y chän diod BA220 cã ¸p thuËn ®¹t 0,75V. Gi¸ trÞ ®iÖn trë R tèi thiÓu: Ta cã thÓ chän R=2kW, Víi tû sè truyÒn dßng lµ 500% do vËy IC= 50mA, dßng nµy sÏ lµ qu¸ nhá nÕu ta dïng ®Ó diÒu khiÓn transistor c«ng suÊt ESM 3005 ®· chän ë phÇn thiÕt kÕ bé b¨m(dßng ®iÒu khiÓn IB cña nã lµ 5A). Tuy nhiªn ®iÒu nµy ®­îc kh¾c phôc b»ng c¸ch dïng m¹ch khuÕch ®¹i c«ng suÊt. Transistor ®­îc chän dïng ®Ó khuÕch dßng lµ 2N3903 cã hÖ sè khuÕch ®¹i b=120. VËy trÞ sè dßng ®iÒu khiÓn sÏ lµ: Idk=IC. b=50.10-3.120= 6 A Gi¸ trÞ ®iÖn trë R1: Transistor 2N3903 cã UCEsat=0,75V do vËy: b. Vi m¹ch NAND: Sö dông vi m¹ch 4011 hä CMOS. §©y lµ m¹ch Vµ ®¶o ,®Çu ra cña m¹ch cã møc logic cao nÕu mäi ®Çu vµo cña m¹ch ®Òu cã møc logic thÊp. §Ó b¶o vÖ vi m¹ch khi cã ®iÖn ¸p ©m, ta ph¶i khö ®iÖn ¸p ©m b»ng diode. Ta chän zenner 15V ®Ó ®¶m b¶o ®iÖn ¸p cho m¹ch ®iÒu khiÓn. c.m¹ch lÆp : Sö dông khuyÕch thuËt to¸n kh«ng ®¶o TL084 víi s¬ ®å nh­ sau: M¹ch lÆp Cã chøc n¨ng gi¶m IB vµo Transistor nh»m b¶o vÖ Transistor cña m¹ch t¹o xung r¨ng c­a x2. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn - Ban ®Çu khi më m¸y ,ng­êi vËn hµnh ®Æt tèc ®é cho ®éng c¬ lµ Uw®,sau ®ã Ên nót më m¸y T, ®ãng vµo lµm cho ®iÖn ¸p®iÒu khiÓn U®k ®­îc ®­a tõ bé so s¸nh ra lµ ±15V .Lóc ®ã khi U=15V th× T1 th«ng ,T2 kho¸ vµ khi U=-15V th× T1 kho¸ T2 th«ng , T1 th«ng nªn ®éng c¬ ®­îc ®Æt ®iÖn ¸p vµ quay - Khi muèn ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ,ng­êi vËn hµnh thay ®æi l¹i Uw® b»ng c¸ch ®iÒu chØnh l¹i gi¸ trÞ cña U®k tøc lµ lµm thay ®æi nªn U= thay ®æi theo, ®iÒu chØnh e tr¬n ®­îc th× ta sÏ cã mét d¶i tèc ®é tr¬n . x3 TÝnh to¸n b¶o vÖ B¶o vÖ hÖ thèng m¹ch lùc: §Ó b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ khái hiÖn t­îng ng¾n m¹ch vµ qu¸ t¶i vÒ dßng ®iÖn ta dïng cÇu ch× hoÆc aptomat, ngoµi ra ë ®Çu vµo ®iÖn ¸p nguån ta dïng mét cÇu dao ®Ó ®ãng c¾t m¹ch khi cã sù cè x¶y ra. Chän cÇu ch× b¶o vÖ hÖ thèng m¹ch lùc nhËn ®iÖn tõ l­íi nªn ta ph¶i m¾c cÇu ch× vµo ®­êng d©y cung cÊp, cô thÓ lµ ta m¾c vµo phÝa s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p. C¸c th«ng sè ®Æc tr­ng cho cÇu ch× lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc vµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc. ØChän cÇu ch×: Nh­ ph©n tÝch ë trªn ta ®· cã: Dßng ®iÖn ch¹y vµo ®éng c¬ I®m = 60A §iÖn ¸p ®Æt lªn ®éng c¬ U = 48V Dßng b¶o vÖ cña cÇu ch× ®­îc chän theo Ibv =1,3Ilv. Do vËy ta chän ®­îc hai cÇu ch× b¶o vÖ cã c¸c th«ng sè sau: Dßng t¸c ®éng It® =1,5.60 = 90A §iÖn ¸p ®Þnh møc U®mcc =48V Do ®ã ta ®Æt ë ®Çu vµo m¹ch lùc cÇu ch× lo¹i ®iÖn ¸p thÊp kiÓu èng PP-2 do Liªn X« chÕ t¹o :I®m = 100A, I®m d©ych¶y = 100A. ØB¶o vÖ van: * B¶o vÖ qu¸ dßng: Khi van b¸n dÉn lµm viÖc cã dßng ®iÖn ch¹y qua van g©y nªn sôt ¸p trªn van, do cã tæn hao DP = DU.Ilv, tæn hao nµy g©y ra nhiÖt lµm ®èt nãng van, mÆt kh¸c c¸c van b¸n dÉn chØ chÞu ®­îc mét nhiÖt ®é tèi ®a cho phÐp To nµo ®ã. Do ®ã chóng ph¶i ®­îc ®¶m b¶o lµm viÖc an toµn: Tuy nhiªn,®èi víi c¸c van b¸n dÉn ta sö dông, ta thÊy: Van ë m¹ch lùc: DP = DU.Ilv=1,5.60=90W tæn hao lµ kh¸ lín do ®ã nh­ ë phÇn trªn ta cã phÇn m¹ch trî gióp vµ qu¹t giã * B¶o vÖ qu¸ ¸p: Trong qóa tr×nh lµm viÖc,do c¸c nguyªn nh©n mµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn van t¨ng vät, v­ît qua gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®Ønh mµ nã chÞu ®­îc do ®ã sÏ g©y nªn h­ háng. C¸c nguyªn nh©n g©y qua ¸p th­êng lµ: Tõ nguån cung cÊp: do ®æi chiÒu c¸c c«ng t¾c t¬, do sÐt hay do dao ®éng cña nguån. Tõ bé biÕn ®æi do sù chuyÓn m¹ch cña c¸c thiÕt bÞ kh¸c ë chÕ ®é qu¸ ®é hay do ®iÖn ¸p hå quang cña cÇu ch× khi nã t¸c ®éng bëi cã sù cè. §Ó b¶o vÖ c¸c van, chèng l¹i sù qu¸ ®é cña ®iÖn ¸p nãi trªn, ta th­êng dïng m¹ch RC m¾c song song víi van cÇn b¶o vÖ ®ãng vai trß h¹n chÕ ®Ønh cña ®iÖn ¸p c¶m øng trong qóa tr×nh dÉn ng­îc cña van. * B¶o vÖ qu¸ t¶i ®éng c¬: do khi bÞ kÑt trôc déng c¬, hay ®éng c¬ lµm viÖc qu¸ t¶i ta dïng role nhiÖt ®Ó b¶o vÖ ®éng c¬. Chän lo¹i r¬le cã I®mRL = 1,2 - 1,4I®m. §Ó tiÖn lîi cho viÖc b¶o vÖ qu¸ ¸p ta ®Æt mét ¸p t« m¸t ë ®Çu vµo m¹ch lùc. Cßn ë mçi Transistor ®­îc b¶o vÖ bëi cÇu ch× nh­ ®· chän ë trªn x7 thiÕt kÕ nguån cung cÊp cho IC CÊu t¹o TL497 S¬ ®å thùc tÕ lµ mét b¨m xung ®­îc thùc hiÖn b»ng mät Transistor nhê xung ®­îc b¨m mµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ ®­a qua ®­îc biÕn ¸p do khi b¨m xung th× cã sù biÕn thiªn ®iÖn ¸p g©y nªn biÕn thiªn tõ th«ng bªn trong m¸y biÕn ¸p > Qua m¸y biÕn ¸p do ta chØnh ®Þnh sè vßng d©y ë cuén s¬ cÊp vµ thø cÊp mµ ta cã ®­îc cÊp diÖn ¸p cÇn thiÕt ®Ó lµm nguån nu«i cho c¸c kh©u trong s¬ ®å m¹ch ®iÌu khiÓn . Chñ yÕu lµ 5 V vµ 15 V. §iÖn ¸p ra thùc tÕ còng lµ d¹ng xung do ®ã ta cã hÖ thèng chØnh l­u ®Ó ®­îc ®iÖn ¸p 1 chiÒu phôc vô cho viÖc ®iÒu khiÓn. §Ó thùc hiÖn ®­îc m¹ch b¨m xung ta cÇn cã m¹ch ®iÒu khiÓn kÝch xung cho transistor thùc hiÖn ®­îc ®iÒu nµy ta sdsö dông IC Tl497 ®­îc ghÐp nèi nh­ trªn h×nh vÏ ho¹t ®éng cña IC nµy cho xung kÝch më Transistor th«ng qua c¸c ch©n 14, 13, 10 víi tÇn sè xung cè ®Þnh theo c¸c th«ng sè cña m¹ch . §ång thêi tÝn hiÖu ph¶n håi lÊy tõ t¶I vÒ lµ yÕu tè ®iÒu khiÓn ®é réng s­ên d­¬ng cña xung kÝch më . Sao cho c©n b»ng víi ®iÖn ¸p ®Çu ra (BA) theo chØnh ®Þnh BA cã thÓ cho ra nhiÒu cÊp ®iÖn ¸p tuú thuéc vµo sè cuén d©y vµ vßng d©y bè trÝ trong MBA _D1 lµm nhiÖm vô hoµn n¨ng l­îng, l­u dßng khi T ng¾t ( Do MBA cã cuén c¶m nªn khi ng¾t m¹ch th× vÉn cßn tõ d­ nªn vÉn con dßng ®iÖn d­ trong cuén ®©y biÕn ¸p) S¬ ®å nguån cung cÊp: KÕt LuËn Qua nhiÒu tuÇn lµm viÖc ,tíi nay em ®· hoµn thµnh ®å ¸n m«n häc §iÖn Tö C«ng SuÊt cña m×nh. Víi nhiÖm vô thiÕt kÕ ®iÒu chØnh ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu dïng b¨m xung mét chiÒu . Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc, gióp em n¾m v÷ng h¬n lý thuyÕt ®· d­îc häc vµ cã thªm nhiÒu sù hiÓu biÕt vÒ thùc tÕ. Tuy nhiªn, do néi dung c«ng viÖc hoµn toµn míi mÎ vµ tÇm hiÓu biÕt cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n m«n häc kh«ng tr¸nh khái thiÕu sãt. Em mong c¸c thÇy c« chØ b¶o gióp ®ì ®Ó em hoµn thµnh tèt h¬n nhiÖm vô cña m×nh. Em xin tr©n thµnh c¶m ¬n! Tµi liÖu tham kh¶o 1.Gt : §iÖn tö c«ng suÊt (TL1) tg: NguyÔn BÝnh. 2.Bµi tËp §iÖn Tö C«ng SuÊt (TL2) Tg :Ph¹m Quèc H¶i 3. Gt Kü ThuËt M¹ch §iÖn Tö.(TL3) Tg : Ph¹m Minh Hµ. 4.Gt:Vi M¹ch Vµ M¹ch T¹o Sãng . Tèng V¨n On chñ biªn (TL4) 5.Gt:Bé khuyÕc ®¹i xö lý vµ IC tuyÕn tÝnh.(TL5) tg : WILLIAM D.STANLEY. 6.Gt TruyÒn ®éng ®iÖn tg:Bïi Quèc Kh¸nh

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế bộ băm xung áp cho động cơ ôtô một chiều.DOC
Luận văn liên quan