Đồ án Hệ truyền động điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc bằng bộ điều chỉnh pha

ôùi ñoäng cô coâng suaát lôùn laøm vieäc vôùi phuï taûi bôm hoaëc quaït gioù, ngöôøi ta duøng phöông phaùp taêng daàn ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô ñeå haïn cheá doøng ñieän môû maùy. 3. Xaùc ñònh ñöôøng ñaëc tính cô cuûa taûi: Nhö ta ñaõ neâu ôû phaàn tröôùc, vôùi phöông phaùp ñieàu chænh ñoäng cô khoâng ñoàng boä baèng boä ñieàu aùp chæ thích hôïp vôùi taûi coù momen tyû leä vôùi toác ñoä cuï theå laø taûi quaït gioù. Momen cô cuûa taûi coù daïng: Thay giaù trò cuûa Mñm vaø wñm ta ñöôïc: Mcô = 0,0406. w2 Ta döïng ñöôïc ñöôøng ñaëc tính cô nhö treân hình 2.1 vaø xaùc ñònh ñöôïc caùc toác ñoä laøm vieäc cuûa ñoäng cô öùng vôùi caùc giaù trò ñieän aùp khaùc nhau. Vôùi : n = 1 w = 96,3 rad/s n = 0,8 w = 87,65 rad/s n = 0,6 w = 79,8 rad/s n = 0,4 w = 70,9 rad/s Ta coù caùc ñöôøng ñaëc tính cô nhö sau: w,s w1 Sth M Mthñm Mnmñm Mñm 0 Uñm 0,8Uñm 0,6Uñm 0,4Uñm Hình 2.1: Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô khi ñieàu chænh ñieän aùp Sñm S =1 S = 0 Mc III. Xaùc ñònh ñieän aùp khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô: Phöông phaùp duøng boä ñieàu chænh pha coù öu ñieåm lôùn nhaát laø duøng ñeå khôûi ñoäng ñoäng cô ñoäng cô khoâng ñoàng boä vôùi doøng khôûi ñoäng raát nhoû baèng caùch haï ñieän aùp khi khôûi ñoäng. Nhöôïc ñieåm cuûa noù laø momen khôûi ñoäng nhoû nhöng ñoái vôùi taûi maø ta ñaõ xaùc ñònh (taûi quaït gioù coù momen khôûi ñoäng khoâng ñaùng keå) thì nhöôïc ñieåm naøy coi nhö khoâng coù gì trôû ngaïi. 1. Doøng ñieän khôûi ñoäng tröïc tieáp cuûa ñoäng cô: Ta coù theå tính gaàn ñuùng doøng ñieän khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô theo coâng thöùc sau: Vôùi ñoäng cô coù coâng suaát 37Kw thì toån hao doøng ñieän khoâng taûi Io côõ 20% doøng ñònh möùc. Iñm= 81A U1f = 220 V Xnm= 0,56 W Vaäy: Boäi soá doøng ñieän khôûi ñoäng: Vaäy doøng ñieän khôûi ñoäng tröïc tieáp gaáp 5 laàn doøng ñònh möùc. 2.Ñieän aùp khôûi ñoäng : Doøng khôûi ñoäng tröïc tieáp cuûa ñoäng cô laø khaù lôùn, coù theå gaây ra nhöõng taùc ñoäng khoâng toát ñoái vôùi ñoäng cô nhö phaùt nhieät lôùn, löïc ñieän ñoäng taùc ñoäng leân caùc daây quaán lôùn… Do ñoù, ta seõ ñieàu chænh ñieän aùp ñeå doøng ñieän khôûi ñoäng chæ côõ 2 laàn doøng ñònh möùc coù nghóa laø doøng khôûi ñoäng môùi baèng 0,4 laàn doøng khôûi ñoäng töï nhieân. Ñeå laøm ñöôïc ñieàu naøy ta phaûi giaûm ñieän aùp xuoáng chæ coøn baèng 0,4 ñieän aùp ñònh möùc. Ukñ = 0,4.Uñm Ukñ = 0,4.380 = 152 V 3. Xaùc ñònh goùc môû a: Döïa vaøo quan heä n2 = f(a,j) xaùc ñònh ñöôïc goùc a nhö sau: Töø : n = 0,4 suy ra n2 = 0,16 cosjkñ = 0,62 suy ra jkñ = 51,68 Treân ñoà thò n2 = f(a,j) ta veõ hai ñöôøng thaúng, ñöôøng thöù nhaát laø ñöôøng thaúng vuoâng goùc vôùi truïc n2 taïi ñieåm n2 = 0,16; ñöôøng thöù hai laø ñöôøng thaúng vuoâng goùc vôùi truïc j taïi ñieåm j = 51,68. Giao ñieåm cuûa hai ñöôøng naøy seõ cho ta bieát ñöôïc goùc môû akñ = 960. Nhö vaäy, tröôùc khi môû maùy cho ñoäng cô ta ñieàu chænh goùc môû a= 96o ñeå coù ñieän aùp khôûi ñoäng laø 152 V. CHÖÔNG III LAÄP SÔ ÑOÀ VAØ TÍNH TOAÙN BOÄ ÑIEÀU CHÆNH PHA. Vôùi phöông phaùp ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô khoâng ñoàng boä baèng boä ñieàu chænh pha, ñieän aùp löôùi tröôùc khi ñöa vaøo ñoäng cô seõ ñöôïc ñöa qua boä ñieàu chænh pha (hay coøn goïi laø boä ñieàu aùp xoay chieàu). Boä ñieàu chænh pha laïi laøm vieäc vôùi moät tín hieäu ñieàu khieån Uñk. Khi thay ñoåi tín hieäu Uñk naøy ta seõ laøm thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo stator (U1(1)). Boä ñieàu chænh moät pha: = Uñk Taûi · · · · T1 T2 Hình 3.1: Sô ñoà boä ñieàu aùp moät pha Nguyeân lyù: Tiristor chæ ñöôïc môû thoâng khi thoaû maõn hai ñieàu kieän laø phaûi coù ñieän aùp döông Anod vaø coù xung ñieàu khieån taùc ñoäng leân cöïc ñieàu khieån cuûa Tiristor. Ñoái vôùi ñieän aùp xoay chieàu, neáu chæ söû duïng moät Tiristor thì noù chæ coù theå laøm vieäc ñöôïc trong moät nöûa chu kyø cuûa ñieän aùp. Do ñoù, ngöôøi ta maéc 2 Tiristor song song ngöôïc ñeå coù theå laøm vieäc ñöôïc trong caû chu kyø. Luùc naøy, ñeå thay ñoåi ñieän aùp ra ta chæ caàn taùc ñoäng leân ñieän aùp ñieàu khieån nghóa laø laøm thay ñoåi goùc môû a cuûa Tiristor thì ñieän aùp ra seõ thay ñoåi. Ñeå thaáy roõ söï laøm vieäc cuûa ñieàu aùp moät pha ta coù daïng ñöôøng cong ñieän aùp ra khi taûi laø ñieän trôû nhö hình döôùi ñaây. a t XT1 XT2 U1 UL U Hình 3.2: Ñöôøng cong ñieän aùp ra khi taûi trôû P 2P t t Nhö treân hình 3.2 ta coù theå thaáy roõ nguyeân lyù laøm vieäc cuûa boä ñieàu aùp moät pha. Trong thôøi gian chöa phaùt leänh môû Tiristor (töø thôøi ñieåm ban ñaàu ñeán thôøi ñieåm a), ñieän aùp ra baèng 0. Trong nöûa chu kyø döông cuûa ñieän aùp nguoàn, khi coù leänh môû Tiristor , Tiritor T1 seõ daãn cho ñeán cuoái baùn kyø vôùi ñieän aùp ra baèng ñieän aùp nguoàn. Coøn Tiristor seõ daãn doøng ôû baùn kyø coøn laïi khi coù leänh môû Tiristor. Ñoái vôùi tröôøng hôïp taûi caûm, caùc Tiristor seõ daãn doøng töø khi coù leänh môû vaø vöôït qua cuoái baùn kyø moät ñoaïn j do tính chaát cuûa taûi ñieän caûm (trong ñieàu kieän ñieän aùp döông Anod). Ngöôøi ta cuõng coù theå söû duïng Triac ñeå thay theá cho caëp Tiristor maéc song song ngöôïc vôùi chaát löôïng ñieän aùp ra toát hôn. Nhöng hieän taïi chaát löôïng Triac chöa thaät cao vaø vieäc söû duïng caëp Tiristor maéc song song ngöôïc vaãn laø phoå bieán. Do ñoù trong phaàn ñoà aùn naøy seõ khoâng ñeà caäp ñeán ñieàu aùp baèng Triac. Ñieàu aùp ba pha: 1.Caùc boä ñieàu aùp 3 pha: Hieän nay thöôøng söû duïng caùc sô ñoà ñieàu aùp ba pha nhö sô ñoà taûi ñaáu sao khoâng daây trung tính (hình a); sô ñoà taûi ñaáu sao coù daây trung tính (hình b); sô ñoà taûi ñaáu tam giaùc. T2 (a) (b) A B C T1 T3 T5 T2 T6 T4 A B C T1 T3 T5 T6 T4 0 A B C (c) Hình 3.3:Moät soá sô ñoà ñieàu aùp 3 pha Ñoái vôùi sô ñoà taûi ñaáu sao coù daây trung tính, thöïc chaát ñaây laø 3 sô ñoà ñieàu aùp 1 pha dòch pha 120o , khoâng coù doøng ñieän chaïy giöõa caùc pha vôùi nhau. Sô ñoà naøy chæ phuø hôïp vôùi taûi coù 4 ñaàu daây ra. Hai sô ñoà taûi ñaáu sao khoâng coù daây trung tính vaø sô ñoà taûi ñaáu sao thì doøng ñieän seõ laø doøng chaïy giöõa caùc pha vôùi nhau, tuyø töøng thôøi ñieåm maø coù theå coù doøng trong caû 3 pha hoaëc 2 pha. Ñoái vôùi hai sô ñoà naøy thì tuyø thuoäc vaøo loaïi taûi ñaáu sao hay tam giaùc maø choïn cho phuø hôïp. Trong tröôøng hôïp taûi laø ñoäng cô, 3 cuoän daây stato ñaáu sao, ta choïn sô ñoà taûi ñaáu sao khoâng coù daây trung tính vaø tieán haønh vôùi tính toaùn caùc thoâng soá caàn thieát vôùi sô ñoà naøy. 2. Hoaït ñoäng cuûa boä ñieàu aùp 3 pha: Xeùt sô ñoà 3 pha taûi ñaáu sao khoâng coù daây trung tính A B C T1 T3 T5 T2 T6 T4 Hình 3.4:Sô ñoà ñieàu aùp 3 pha taûi ñaáu sao khoâng coù daây trung tính Ñoái vôùi ñieàu aùp 3 pha, ñieän aùp ra khoâng ñôn giaûn nhö ñieàu aùp 1 pha, khoâng theå xaùc ñònh moät daïng chung nhaát naøo cuûa ñieän aùp ra vì noù phuï thuoäc nhieàu vaøo tính chaát cuûa taûi (j) vaø goùc môû a. Xeùt ñieän aùp ra cuûa 1 pha, ví duï pha A, ñieän aùp ra seõ theo nguyeân taéc sau: Neáu caû 3 pha cuøng coù van daãn, trung tính giaû seõ trôû thaønh trung tính thaät, ñieän aùp ra UA1 = UA Khi chæ hai pha coù van daãn, trong ñoù coù van cuûa pha A, ñieän aùp ra UA1 = 1/2UAB = 1/2UAC Khi chæ coù hai van daãn, trong ñoùù pha ñang xeùt khoâng daãn (pha A), ñieän aùp ra UA1 = 0. Vôùi nguyeân taéc ñoù, ta seõ bieåu dieãn hoaït ñoäng cuûa sô ñoà thoâng qua ñieän aùp pha A vôùi caùc giaû ñònh : a = 600, j = 300, xung phaùt cho caùc Tiristor laø xung chuøm. A B C A 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 17 18 t t t t t t t T1 T2 T3 T4 T5 T6 UA1 Hình 3.5: Ñöôøng cong ñieän aùp ra cuûa moät pha Trong khoaûng 2-3 : T1,T4,T5 daãn UA1 = UA 3-4 : T1, T4 daãn UA1 = 1/2UAB 4-5: T1,T4,T6 daãn UA1 = UA 5-6 : T1,T6 daãn UA1 = 1/2UAC 6-7 : T1,T3,T6 daãn UA1 = UA 7-8 : T1,T2 khoaù UA1 = 0 Nöûa baùn kyø thì sau ngöôïc laïi vôùi T3, T6 thay cho T4, T5 ….Nhö vaäy, thoâng qua ñieän aùp cuûa pha A, ta coù theå thaáy roõ söï phuï thuoäc vaøo taûi vaø goùc môû a cuûa ñieän aùp ra cuûa boä ñieàu aùp. III.Tính choïn maïch ñoäng löïc 1. Choïn sô ñoà maïch ñoäng löïc Nhö ñaõ phaân tích ôû phaàn tröôùc, sô ñoà ñieàu chænh pha duøng hai Tiristor maéc song song ngöôïc taûi ñaáu sao khoâng daây trung tính laø thích hôïp nhaát. Do ñoù ta choïn sô ñoà naøy ñeå tính toaùn vaø laøm maïch ñoäng löïc ñeå ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô. Ta coù sô ñoà sau: A B C T1 T2 T3 T4 T5 T6 ÑC Hình 3.6: Sô ñoà ñoäng löïc cuûa boä ñieàu chænh pha. 2. Tính choïn Tiristor cuûa maïch ñoäng löïc. Ñeå choïn Tiristor ta phaûi döïa vaøo caùc yeáu toá cô baûn nhö ñieän aùp, doøng ñieän, ñieàu kieän toaû nhieät cuûa van baùn daãn. Theo caùc yeâu caàu cuûa taûi ta coù theå choïn Tiristor nhö sau: a.Choïn theo doøng ñieän vaø ñieàu kieän laøm maùt: Doøng ñieän hieäu duïng cuûa ñoäng cô: IHD = 81 A Do coù hai Tiristor laøm vieäc song song neân doøng ñieän laøm vieäc cuûa moãi Tiristor ñöôïc tính nhö sau : Ilv = Doøng ñieän ñònh möùc cuûa Tiristor caàn choïn laø Iñmv = KI.Ilv . Trong ñoù KI laø heä soá döï tröõ veà doøng, phuï thuoäc vaøo ñieàu kieän laøm maùt cuûa van. ÔÛ ñaây, ñeå laøm maùt cho Tiristor ta duøng caùnh taûn nhieät coù ñuû dieän tích beà maët khoâng söû duïng quaït thoâng gioù laøm maùt cöôõng böùc. Do ñoù, ta choïn heä soá KI = 3,2. Luùc naøy doøng ñieän ñònh möùc cuûa van caàn choïn laø : Iñmv = KI.Ilv = 3,2 x 40,5 = 129,6 A Vaäy : Iñmv = 129,6 A b.Tính choïn theo ñieän aùp : Ñieän aùp van baùn daãn ñöôïc choïn theo ñieän aùp daây cuûa löôùi. Ñieän aùp cöïc ñaïi cuûa van baùn daãn ñöôïc tính nhö sau: Ñieän aùp ñònh möùc cuûa van: Uñmv = Kdt.Ulv Trong ñoù: Kdt laø heä soá döï tröõ veà ñieän aùp, choïn Kdt = 1,8 Uñmv = 1,8 x 537,4 = 967,32 V Vaäy : Uñmv = 976,32 V Döïa treân hai thoâng soá cô baûn cuûa Tiristor ñaõ tính ra ôû treân laø doøng ñieän ñònh möùc van vaø ñieän aùp ñònh möùc van maø ta choïn ñöôïc 6 Tiristor loaïi 151RB100 coù caùc thoâng soá: - Doøng ñieän ñònh möùc cuûa Tiristor Iñm = 150 A - Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi cuûa Tiristor Un = 1000 V - Ñoä suït aùp treân van DU = 2,2 V - Doøng ñieän roø Ir = 15 mA - Ñieän aùp ñieàu khieån Ug = 2,5 V - - Doøng ñieän ñieàu khieån Ig = 200 mA - Doøng töï giöõ Ih = 500 mA - Toác ñoä bieán thieân ñieän aùp dU/dt = 200 V/ s - Thôøi gian chuyeån maïch tcm = 40 ms - Nhieät ñoä cho pheùp Tcp = 120oC 3. Tính choïn caùc thieát bò baûo veä maïch ñoäng löïc : a.Sô ñoà maïch ñoäng löïc coù caùc thieát bò baûo veä : T1 T2 T3 T4 T5 T6 R C CC R R C C Ap Hình 3.7 : Sô ñoà maïch ñoäng löïc coù caùc thieát bò baûo veä · · · b. Baûo veä quaù nhieät ñoä cho caùc van baùn daãn : Khi van baùn daãn laøm vieäc coù doøng ñieän chaïy qua, treân van coù toån hao coâng suaát DP döôùi daïng nhieät. Nhieät sinh ra ñoát noùng van baùn daãn, neáu nhieät ñoä naøy lôùn hôn nhieät ñoä cho pheùp thì van baùn daãn coù theå bò phaù hoûng hoaëc laøm vieäc khoâng tin caäy. Ñeå van coù theå laøm vieäc ñöôïc an toaøn thì ta phaûi tìm caùch toaû nhieät cho van. Ñoái vôùi Tiristor trong tröôøng hôïp cuûa maïch naøy ta choïn taûn nhieät baèng caùnh taûn nhieät coù ñuû dieän tích beà maët. Tính toaùn caùnh taûn nhieät: Toån thaát coâng suaát treân 1 Tiristor: DP = DU.Ilv = 2,2 x 40,5 = 89,1 w Dieän tích taûn nhieät beà maët: Trong ñoù: t - ñoä cheânh nhieät so vôùi moâi tröôøng. Km – heä soá trao ñoåi nhieät baèng ñoái löu vaø böùc xaï. Choïn nhieät ñoä moâi tröôøng Tmt = 40 0c. Nhieät ñoä laøm vieäc treân caùnh taûn nhieät Tlv = 800c. t = Tlv – Tmt = 80 – 40 = 400c Choïn : Vaäy : Choïn loaïi caùnh taûn nhieät coù 12 caùnh, kích thöôùc moãi caùnh laø 10x12 cm2. Toång dieän tích caùnh taûn nhieät: S = 12 x 2 x 10 x 12 = 2880 (cm2) = 0,288 (m2) Vaäy caùnh taûn nhieät ta ñaõ choïn ñuû dieän tích beà maët ñeå baûo veä quaù nhieät ñoä cho van baùn daãn. c. Baûo veä qua ùdoøng ñieän cho van : Aptomat duøng ñeå ñoùng caét maïch ñoäng löïc, töï ñoäng ngaét maïch khi quaù taûi hoaëc ngaén maïch Tiristor. Choïn Aptomat coù: Iñm = 1,1IHD = 1,1 x 81 = 89,1 A. Choïn Iñm = 90 A Uñm = 380 V Aptomat coù 3 tieáp ñieåm chính coù theå ñoùng ngaét baèng tay hoaëc baèng nam chaâm ñieän , chænh ñònh doøng ngaén maïch: Inm = 7IHD = 7 x 81 = 567 A Doøng quaù taûi : Iqt = 1,8IHD = 1,8 x 81 = 145,8 A Daây chaûy (caàu chaûy) ñöôïc söû duïng ñeå baûo veä ngaén maïch caùc Tiristor. Choïn loaïi caàu chaûy coù doøng ñònh möùc: Iñmcc = 1,1Ilv = 1,1 x 40,5 = 44,55 A Choïn loaïi caàu chaûy taùc ñoäng nhanh coù doøng ñònh möùc 50A d . Baûo veä ñieän aùp cho van : Ñeå baûo veä ñieän aùp do quaù trình ñoùng caét tiristor ñöôïc thöïc hieän baèng caùch maét R - C song song vôùi tiristor. Khi coù söï chuyeån maïch van, caùc ñieän tích tuï trong caùc lôùp baùn daãn phoùng ra ngoaøi taïo ra doøng ñieän ngöôïc trong moät khoaûng thôøi gian ngaén, söï bieán thieân nhanh choùng cuûa doøng ñieän ngöôïc gaây ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng raát lôùn trong caùc ñieän caûm laøm cho quaù ñieän aùp ngöôïc giöõa anot vaø katot cuûa Tiristor .Khi coù maïch R - C maéc song song vôùi Tiristor taïo ra maïch voøng phoùng ñieän tích trong quaù trình chuyeån maïch neân Tiristor khoâng bò quaù ñieän aùp. R = (5¸30) W , CR = (0,5¸4)mF Choïn : R = 10 W C = 1mF CHÖÔNG IV THIEÁT KEÁ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN TIRISTOR I.Nguyeân lyù thieát keá maïch ñieàu khieån . Ñieàu khieån Tiristor trong maïch ñieàu aùp hieän nay thöôøng duøng laø theo nguyeân taéc thaúng ñöùng tuyeán tính . Noäi dung cuûa phöông phaùp naøy nhö sau : Khi ñieän aùp xoay chieàu hình sin ñöôïc ñaët vaøo Anot cuûa tiristor , ñeå coù theå ñieàu khieån ñöôïc goùc môû a cuûa Tiristor trong vuøng ñieän aùp döông Anot ta caàn taïo ra moät ñieän aùp töïa daïng tam giaùc goïi laø ñieän aùp raêng cöa . Ñieän aùp töïa caàn coù trong vuøng ñieän aùp döông Anot. Ñeå ñieàu khieån ñöôïc goùc môû a cuûa Tiristor ta duøng moät ñieän aùp ñieàu khieån Uñk so saùnh vôùi ñieän aùp töïa . Taïi thôøi ñieåm Uñk=Urc thì phaùt xung ñieàu khieån. Tiristor ñöôïc môû töø thôøi ñieåm phaùt xung ñeán cuoái baùn kyø ( hoaëc tôùi khi doøng qua Tiristor baèng khoâng ). Maïch ñieàu khieån Tiristor thöôøng coù caùc khaâu cô baûn sau: -Khaâu ñoàng pha: (ÑF) nhaèm taïo ra ñieän aùp raêng cöa tuyeán tính coù pha truøng vôùi pha ñieän aùp Anoât cuûa Tiristor - Khaâu so saùnh (SS): khaâu naøy coù nhieäm vuï so saùnh giöõa ñieän aùp töïa vôùi ñieän aùp ñieàu khieån, tìm thôøi ñieåm 2 ñieän aùp naøy baèng nhau vaø taïi thôøi ñieåm ñoù phaùt xung ñaàu ra ñeå chuyeån sang taàng khueách ñaïi. - Khaâu taïo xung - khueách ñaïi (TX-KÑ): coù nhieäm vuï taïo xung phuø hôïp ñeå môû Tiristor. Xung naøy phaûi ñaûm baûo caùc yeâu caàu nhö : söôøn tröôùc coù doác thaúng ñöùng ñaûm baûo Tirristor môû töùc thôøi khi coù xung ñieàu khieån; ñuû coâng suaát; xung ñieàu khieån coù bieân ñoä, ñoä roäng xung ñuû ñeå môû Tirristor moät caùch tin caäy trong moïi cheá ñoä laøm vieäc cuûa taûi trong toaøn daûi ñieàu chænh cuûa heä. - Maët khaùc, ñeå giaûm coâng suaát cho taàng khueách ñaïi vaø taêng soá löôïng xung kích môû nhaèm ñaûm baûo Tiristor môû moät caùch chaéc chaén ngöôøi ta hay phaùt xung chuøm cho caùc Tiristor. Nguyeân taéc phaùt xung chuøm laø tröôùc khi vaøo taàng khueách ñaïi ta ñöa theâm moät coång VAØ (&), vôùi tín hieäu vaøo nhaän töø khaâu so saùnh vaø töï boä phaùt xung chuøm. Caáu truùc boä taïo xung nhö sau: T ÑF SS & TX-KÑ TXC Hình 4.1: Sô ñoà caùc khaâu cô baûn cuûa maïch ñieàu khieån Nhö vaäy, thieát keá maïch ñieàu khieån cuõng ñoàng nghóa vôùi vieäc tính choïn caùc khaâu cô baûn cuûa sô ñoà treân. Sau ñaây ta seõ ñi saâu vaøo 3 khaâu cô baûn ñoù. II.Choïn caùc khaâu cô baûn  1.Choïn khaâu ñoàng pha a.Khaâu ñoàng pha duøng diod vaø tuï : - E R2 Urc D2 D1 R1 U1 C U®p * * U®p Ut q1 q2 q3 0 U q Hình 4.2:Sô ñoà khaâu ñoàng pha duøng diod vaø tuï Öu ñieåm cuûa sô ñoà laø ñôn giaûn linh kieän ít nhöng haïn cheá laø chaát löôïng ñieän aùp töïa khoâng toát do ñoä daøi phaàn bieán thieân ñieän aùp töïa khoâng phuû heát 1800. b. S¬ ®å dïng tranzito vµ tô ®iÖn. q Urc R2 Tr D2 R1 U1 A * * C D1 U Ung Ut q1 q2 q3 0 R3 Hình 4.3:Sô ñoà duøng transistor vaø tuï Nguyeân lyù: ÔÛ nöûa chu kyø döông cuûa ñieän aùp nguoàn, ñieän theá bazô cuûa Tr döông neân Tr bò khoaù. Do ñoù tuï C ñöôïc naïp ñieän qua R2 R3 bôûi nguoàn moät chieàu. Khi ®iÖn ¸p nguån chuyÓn sang nöa chu kú ©m th× D1 bÞ kho¸ l¹i , T ®­îc më th«ng vµ tô C phãng ®iÖn qua R3 vµ T. §Ó ®¶m b¶o s­ên sau cña tÝn hiÖu r¨ng c­a cã ®é dèc lín th× R3 ph¶i cã gi¸ trÞ nhá (®Ó gi¶m thêi gian phãng tf = R3.C ) , ng­êi ta nèi song song víi R3 diod D2. . Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc = §Æc ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ trong kho¶ng 0 ¸ q1 cã thÓ ®¹t ®­îc 1800 ®iÖn, ®iÖn ¸p Ung chØ cÇn rÊt nhá. §©y lµ s¬ ®å ®¬n gi¶n ,tin cËy. Nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å nµy lµ cã thÓ bÞ tr«i ®iÓm 0 do tranzitor rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt Tr R1 A1 D R2 A2 C Urc + _ _ + * * U®p R3 Hình 4.4: Sô ñoà duøng khueách ñaïi thuaät toaùn -S¬ ®å dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n(OA). Söû duïng sô ñoà khaâu ñoàng pha baèng khueách ñaïi thuaät toaùn ta coù ñieän aùp raêng cöa ra nhö hình sau: U®p UA1 Urc t t t Hình 4.5: Daïng ñieän aùp raêng cöa cuûa sô ñoà duøng khueách ñaïi thuaät toaùn Nguyªn lý : ë nöa chu kú ©m cña ®iÖn ¸p ®ång pha, ®iÖn ¸p ra cña A1 cã d¹ng xung d­¬ng h×nh ch÷ nhËt , ®ièt D ®­îc th«ng cã tÝn hiÖu ®­a vµo kh©u tÝch ph©n ®¶o A2. ë nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®ång pha , th× ®iÖn ¸p ra sau A1 lµ ©m do ®ã ®ièt D bÞ kho¸ , cßn T th«ng vµ tô ®iÖn C ®­îc x¶ ng¾n m¹ch qua T . ë chu kú sau t­¬ng tù ta cã ®iÖn ¸p tùa h×nh r¨ng c­a nh­ h×nh vÏ. §Æc ®iÓm cña s¬ ®å dïng OA lµ gän nhÑ, d¹ng xung r¨ng c­a cã chÊt l­îng cao , ®¶m b¶o ®ång pha víi ®iÖn ¸p nguån , do ®ã t¹o ®iÒu kiÖn më Tiristor mét c¸ch chÝnh x¸c, dÔ ®èi xøng ë c¸c kªnh ®iÒu khiÓn . S¬ ®å ­u viÖt h¬n h¼n c¸c s¬ ®å trªn vÒ c¸c chØ tiªu kü thuËt. Do ñoù ta choïn sô ñoà naøy laøm khaâu ñoàng pha cho maïch ñieàu khieån. 2. Chän kh©u so s¸nh Kh©u so s¸nh cã chøc n¨ng lµ x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ph¸t xung b»ng c¸ch so s¸nh hai hoÆc nhiÒu tÝn hiÖu theo nguyªn t¾c: Khi cã tÝn hiÖu b»ng nhau hoÆc tæng ®¹i sè c¸c tÝn hiÖu ®æi dÊu th× kh©u so s¸nh ph¸t ra xung ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristor. Ta cã thÓ thùc hiÖn céng tÝn hiÖu b»ng hai ph­¬ng ph¸p hoÆc nèi tiÕp hoÆc song song. Qua nghiªn cøu thùc nghiÖm ng­êi ta thÊy r»ng so s¸nh nèi tiÕp cã ®é chÝnh x¸c cao h¬n , nh­ng nhiÒu kªnh ®iÒu khiÓn mµ chØ muèn cã mét ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn , th× rÊt cã thÓ cã kh¶ n¨ng nhiÔu tõ kªnh nµy sang kªnh kia . Do ®ã ph­¬ng ph¸p nµy chØ nªn dïng khi ®iÒu khiÓn mét Tiristor . Ph­¬ng ph¸p so s¸nh song song cho ®é chÝnh x¸c kh«ng cao b»ng nèi tiÕp nh­ng cã thÓ céng nhiÒu tÝn hiÖu ®ång thêi mµ kh«ng g©y nhiÔu. C¸c phÇn tö chñ yÕu cña kh©u so s¸nh th­êng dïng tranzitor hoÆc OA. a. S¬ ®å dïng tranzitor Urc -E U®k R1 R2 Tr Ux D H×nh 4.6: Kh©u so s¸nh dïng tranzitor. M¹ch so s¸nh cã nguyªn lý lµm viÖc nh­ sau: khi Urc cã cùc tÝnh cïng chiÒu U®k th× D më vµ Tr bÞ kho¸ . Khi Urc ®æi chiÒu vµ t¨ng ®Õn gi¸ trÞ lín h¬n U®k th× D bÞ kho¸ vµ Tr më , ta nhËn ®­îc xung ra trªn cùc colector cña Tr. Vôùi möùc ñoä baõo hoaø cuûa Transistor phuï thuoäc nhieàu vaøo hieäu Urc ± Uñk , hieäu naøy coù moät vuøng ñieän aùp nhoû haøng mV, laøm cho Transistor laøm vieäc ôû cheá ñoä ñoùng caét khoâng nhö ta mong muoán. Do ñoù, coù khi laøm cho thôøi ñieåm môû Tiristor bò leäch khaù xa so vôùi ñieåm caàn môû. b.S¬ ®å dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n (OA). Urc R1 R2 Ura Urc U®k U®k Ura R1 R2 a . Lo¹i 2 cæng vµo b . Lo¹i 1 cæng vµo H×nh 4.7: Kh©u so s¸nh dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n Sù thay ®æi cùc tÝnh ®iÖn ¸p ra x¶y ra khi xuÊt hiÖn sù c©n b»ng gi÷a Urc vµ U®k (®iÖn ¸p so s¸nh qua trÞ sè 0). NÕu c¶ ®iÖn ¸p ®ång pha vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn thay ®æi cùc tÝnh th× ®Æc tÝnh ra sÏ ®¶o ng­îc l¹i . M¹ch so s¸nh dïng OA cã ­u ®iÓm lµ ®é chÝnh x¸c, ®é t¸c ®éng nhanh cao , kh¶ n¨ng tr«i ®iÓm 0 nhá , thêi gian qu¸ ®é ng¾n . §©y lµ nh÷ng ­u ®iÓm næi bËt so víi s¬ ®å dïng tranzitor. 3.Chän kh©u khuÕch ®¹i Taàng khueách ñaïi cuoái cuøng coù nhieäm vuï taïo xung phuø hôïp ñeå môû Tiristor, noù thöôøng ñöôïc thieát keá baèng Transistor coâng suaát maéc theo sô ñoà darlington nhö hình veõ: +15V T H×nh 4.8: S¬ ®å kh©u khuÕch ®¹i · · BAX C R Tr §Ó cã d¹ng xung kim göi tíi Tiristor, ta dïng biÕn ¸p xung (BAX), ®Ó cã thÓ khuÕch ®¹i c«ng suÊt ta dïng transistor m¾c theo s¬ ®å darlington. Diod b¶o vÖ Transitor vµ cuén d©y s¬ cÊp BAX khi Transistor kho¸ ®ét ngét ®ång thêi x¶ ng­îc cho tô C. Tô C trong s¬ ®å nµy cã t¸c dông gi¶m dßng ®Ó gi¶m c«ng suÊt to¶ nhiÖt cho Transistor vµ gi¶m kÝch th­íc d©y BAX. Transistor chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua trong thêi gian n¹p tô. 4. Kh©u t¹o xung chïm §Ó gi¶m c«ng suÊt cho tÇng khuÕch ®¹i vµ t¨ng sè l­îng xung kÝch më nh»m ®¶m b¶o Tiristor më ch¾c ch¾n ta thªm bé ph¸t xung chïm vµo tr­íc tÇng khuyÕch ®¹i. TÝn hiÖu tõ bé t¹o xung chïm vµ tÝn hiÖu tõ kh©u so s¸nh ®­îc ®i vµo cæng AND råi chuyÓn sang tÇng khuyÕch ®¹i. Cã nhiÒu s¬ ®å t¹o xung chïm, nh­ng ®Ó ®ång d¹ng vÒ linh kiÖn víi m¹ch ®iÒu khiÓn ta sö dông s¬ ®å t¹o xung chïm b»ng khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Trong c¸c s¬ ®å dïng khuÕch ®¹i th× s¬ ®å dao ®éng ®a hµi h×nh d­íi ®©y cã ­u ®iÓm lµ ®¬n gi¶n vµ cho chÊt l­îng xung kh¸ tèt. A C R1 R2 R3 H×nh 4.9: M¹ch t¹o xung chïm dïng K§TT III.S¬ ®å mét kªnh m¹ch ®iÒu khiÓn M¹ch ®iÒu khiÓn mét pha lµ s¬ ®å cã ®­îc do ta ghÐp c¸c kh©u c¬ b¶n ®· chän. Ngoµi ra cßn cã mét sè phÇn ph¶i hiÖu chØnh thªm cho phï hîp víi kh¶ n¨ng lµm viÖc cña Tiristor vµ phï hîp víi ®iÒu kiện cÊp xung ®ång thêi cho c¶ hai Tiristor. Do Tiristor lµm viÖc kh«ng tin cËy ë xung quanh ®iÓm a = 0 (lóc ®iÖn ¸p ®ång pha h×nh sin ®i qua 0), nªn ta thªm mét ®iÖn ¸p mét chiÒu ©m vµo ®Ó Tiristor tr¸nh nhÇm lÉn gi÷a a = 0 vµ a = 180. §iÖn ¸p nµy ®­îc ®­a vµo A1 tõ chiÕt ¸p VR1. Cßn tr­íc khuÕch ®¹i thuËt to¸n A3 ta thªm mét ®iÖn ¸p d­¬ng th«ng qua chiÕt ¸p VR2 nh»m môc ®Ých n©ng ®­êng ®iÖn ¸p Uc lªn trªn trôc hoµnh ®Ó so s¸nh víi U®k cã gi¸ trÞ ©m n»m d­íi trôc hßanh. Hai khuÕch ®¹i thuËt to¸n A4 vµ A5 ®­îc m¾c thªm vµo ®Ó ®¶m b¶o cho hai Tiristor T1 vµ T2 kh«ng më ®ång thêi mµ mçi Tiristor chØ më trong mét nöa chu kú cñ ®iÖn ¸p ®ång pha. BiÕn ¸p ®ång pha lµ biÕn ¸p cã hai cuén d©y bªn phÝa s¬ cÊp gièng hÖt nhau ®Ó ®¶m b¶o kh«ng g©y mÊt ®èi xøng khi ®iÒu khiÓn hai Tiristor. S¬ ®å mét pha ®­îc biÓu diÔn nh­ trªn h×nh 4.10 T2 UA D1 D2 VR1 R1 R2 A A1 + - B R3 R4 D3 Tr1 C A2 - + C1 U®k R5 R7 A3 - + D A5 A4 T1 D4 +12V +12V VA & R6 VR2 V1 & V2 & C2 C3 R8 R9 A C4 R10 R11 R12 H×nh 4.10: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn mét pha cña s¬ ®å ®iÒu ¸p 3 pha IV. Nguyeân lyù ñieàu khieån Hình 4.11: Nguyeân lyù ñieàu khieån cuûa sô ñoà moät pha t t t t t t t t t t t t Uñf UA UB UC Urc Uñk UD CX VA UE UF XT1 XT2 Nguyeân lyù ñieàu khieån sô ñoà moät keânh cuûa maïch ñieàu khieån ñöôïc giaûi thích nhö treân hình veõ 4.11 sau : Nguyeân lyù ñieàu khieån : Ñieän aùp ñoàng pha vôùi ñieän aùp vaøo ñöôïc chænh löu caû chu kyø UA ñöa vaøo A1 vôùi moät ñieän aùp aâm ñeå coù theå laøm vieäc tin caäy ôû ñieåm 0. Ñieän aùp ra cuûa A1 laø UB. Phaàn döông cuûa ñieän aùp UB tích phaân qua khueách ñaïi A2 cho ta ñieän aùp töïa UC. UC ñöôïc keùo leân treân truïc hoaønh baèng moät ñieän aùp döông laáy töø chieát aùp VR2. Vieäc keùo ñieän aùp naøy ñeå ñaûm baûo ñieän aùp ñieàu khieån ñoàng bieán vôùi ñieän aùp ra (nghòch bieán vôùi a ). Ñieän aùp ñieàu khieån so saùnh vôùi ñieän aùp töïa Urc. tìm thôøi ñieåm Urc=Uñk. Taïi caùc thôøi ñieåm Uñk = Urc khueách ñaïi A3 laät daáu ñieän aùp ra ta coù UD nhö hình veõ. Ñieän aùp UD ñöôïc ñöa tôùi coång vaø VA cuøng vôùi tín hieäu chuøm xung lieân tuïc laáy töø boä taïo xung chuøm. Ñaàu ra cuûa VA seõ coù chuøm xung khi UD>0. Coång vaø V1 seõ coù tín hieäu ra khi ñoàng thôøi VA coù xung vaø VF > 0. Luùc ñoù bieán aùp xung BAX1 coù xung ñieàu khieån T1 . Coång vaø V2 coù tín hieäu ra khi ñoàng thôøi VA coù xung vaø VE >0. Luùc ñoù BAX2 coù xung ñieàu khieån T2. Keát quaû laø T1 ñöôïc caáp chuøm xung ñieàu khieån khi UF >0 truøng vôùi ñieän aùp UA > 0 vaø T2 ñöôïc caáp chuøm xung khi UF >0 truøng vôùi UA <0. Neáu nhö caùc xung ñieàu khieån T1 vaø T2 bò dòch pha 1800 thì coù theå ñaûo ñaàu cuûa ñieän aùp ñoàng pha hoaëc ñoåi ñaàu caáp vaøo cuûa khueách ñaïi A1. V. Tính toaùn caùc thoâng soá cuûa maïch ñieàu khieån  S¬ ®å mét kªnh ®iÒu khiÓn cña bé ®iÒu chØnh pha ®­îc thiÕt lập theo s¬ ®å h×nh IV.11 §Ó tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn ta tiÕn hµnh tÝnh ng­îc tõ tÇng khuÕch ®¹i trë lªn. M¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristo. C¸c th«ng sè c¬ b¶n ®Ó tÝnh m¹ch ®iÒu khiÓn. + §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristo: Udk = 2,5 (V) + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn Tiristo: Idk = 0,2 (A) + Thêi gian më Tiristo: tm = 40 (ms) + §é réng xung ®iÒu khiÓn tx = 167 (ms)- t­¬ng ®­¬ng 3o®iÖn. + TÇn sè xung ®iÒu khiÓn: fx = 1/tx.2 = 3 (k Hz). + §é mÊt ®èi xøng cho phÐp Da=40 + §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn U= ±12 (v ) + Møc sôt biªn ®é xung: sx = 0,15 1. TÝnh biÕn ¸p xung + Chän vËt liÖu lµm lâi lµ s¾t Ferit HM. Lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã: DB = 0,3 (T), DH = 30 ( A/m ), kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. + Tû sè biÕn ¸p xung: th­êng m = 2¸3, chän m= 3 + §iÖn ¸p cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U2 = Udk =2,5 (V) + §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p xung: U1 = m.U2 = 3 x 2,5 = 7,5 (V) + Dßng ®iÖn thø cÊp biÕn ¸p xung: I2 = Idk = 0,2 (A) + Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung: I1 = I2 /m = 0,2/3=0,066(A) + §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t: Trong ®ã: m0=1,25.10-6 (H/ m) lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ ThÓ tÝch cña lâi thÐp cña lâi thÐp cÇn cã: V= Q.L = (mtb . m0 . tx . sx . Ul . Il )/ DB2 Thay c¸c gi¸ trÞ vµo biÓu thøc tÝnh thÓ tÝch lâi thÐp ta ®­îc: V= 1,39.10-6 (m3 ) = 1,39 ( cm3 ). Chän m¹ch tõ cã thÓ tÝch V= 1,4 (cm3 ). Víi thÓ tÝch ®ã ta cã kÝch th­íc m¹ch tõ nh­ sau: a = 4,5 mm; b = 6 mm; d = 12 mm; D = 21 mm . Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ: l = 5,2 (cm) + Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp biÕn ¸p xung: Theo ®Þnh luËt c¶m øng ®iÖn tõ: U1 = w1 . Q. dB/dt = w1 . Q. DB/tx Do ®ã: = 154(vßng) + Sè vßng d©y thø cÊp: W2 = w1 / m = 154/3 = 51,33 (vßng ) LÊy: W2 = 52 (vßng) + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S1 = I1 /J1 = 66,6.10-3 /6 = 0,0111 (mm2 ) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 =6 ( A/mm2 ) + §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: d1 = = 0,1189 (mm) Chän d = 0,12 (mm) + TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S2 = I2 / J2 = 0,1/4 = 0,05 (mm2 ) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J2 = 4 (A/ mm2 ) + §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d1 = = 0,2532 (mm) Chän d©y cã ®­êng kÝnh d2 =0,27 (mm) + KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: Kld = = = Nh­ vËy, cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. 2. TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng Chän Tranzitor c«ng suÊt lo¹i Tr3 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung cã c¸c th«ng sè: Tranzitor lo¹i npn, vËt liÖu b¸n dÉn lµ Si . §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito: UCBO =40(v) §iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO =4(v) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng : Icmax = 500 (mA). C«ng suÊt tiªu t¸n ë colecto : Pc =1,7 (w) NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : T1 =1750 C HÖ sè khuÕch ®¹i : b =50 Dßng lµm viÖc cña colecto : Ic3 = I1 =33,3 (mA). Dßng lµm viÖc cña Baz¬ : IB3 =Ic3 /b =33,3/50 =0,66(A) Ta thÊy r»ng víi lo¹i Tiristo ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ Udk = 2,5 (V), Idk = 0,2 (A), Nªn dßng colecto - Baz¬ cña Tranzito Ir3 kh¸ bÐ, trong tr­êng hîp nµy ta cã thÓ kh«ng cÇn Tranzito I2 mµ vÉn cã ®ñ c«ng suÊt ®iÒu khiÓn Tranzito. Chän nguån cÊp cho biÕn ¸p xung: E = + 12 ( V) ta ph¶i m¾c thªm ®iÖn trë R10 nèi tiÕp víi cùc emitor cña Ir3, R1. R10 = (E-U1)/I1 = 68,18 (W) Chän R10 = 70 (W) TÊt c¶ c¸c ®i«t trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i 1N4009 cã tham sè: + Dßng ®iÖn ®Þnh møc : Idm = 10 (A) + §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt : UN = 25 (v), + §iÖn ¸p ®Ó cho ®i«t më th«ng : Um = 1 (v) 3. Chän cæng AND Toµn bé m¹ch ®iÖn ph¶i dïng 6 cæng AND nªn ta chän hai IC 4081 hä CMOS. Mçi IC 4081 cã 4 cæng ADN, c¸c th«ng sè: Nguån nu«i IC: Vcc = 3¸9 (V), ta chän: Vcc = 12 (V). NhiÖt ®é lµm viÖc: - 40o C ¸ 80o C §iÖn ¸p øng víi møc logic “1”: 2¸4,5 (V). Dßng ®iÖn nhá h¬n 1mA C«ng suÊt tiªu thô P=2,5 (nW/1 cæng). 4. Chän tô C3 vµ R9 §iÖn trë R9 dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®­a vµo Baz¬ cña Tranzitor Ir3, chän R11 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: R9 ³ U/Ir3 = 6,757 ( kW); Chän R9 = 6,8( kW) Chän: C3. R9= tx = 167 ( ms). Suy ra: C3 = tx/ R9 C3 = 167/ 6,8.10-3 = 0,024 ( mF). Chän: C3 = 0,022 ( mF). 5. TÝnh chän bé t¹o xung chïm Mçi kªnh ®iÒu khiÓn ph¶i dïng 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n, do ®ã ta chän 6 IC lo¹i TL 084 do h·ng texasInstruments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL084: §iÖn ¸p nguån nu«i : Vcc = ± 18 (V) chän Vcc = ± 12 (V) HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo : ± 30 (V) NhiÖt ®é lµm viÖc : T = -25¸ 850 C C«ng suÊt tiªu thô : P = 680 (mW) = 0,68 (W) Tæng trë ®Çu vµo : Rin= 106 ( MW) Dßng ®iÖn ®Çu ra : Ira = 30 ( pA). Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: du/dt = 13 (V/ms) M¹ch t¹o chïm xung cã tÇn sè f= 1/2fx = 3 ( kHz) hay chu kú cña xung chïm T= 1/f = 334 (ms); ta cã: T= 2. R8. C2. ln(1+2. R6/ R7) Chän R10 = R11 = 33(ms) . th× T= 2,2 R8. C2 = 334 (ms) VËy: R12. C4 = 151,8 (ms) Chän tô C4 = 0,1ms cã ®iÖn ¸p U = 16 (V) ; R12= 1,518 (W). §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p m¹ch th× ta chän R12 lµ biÕn trë 2KW 6. TÝnh chän tÇng so s¸nh KhuÕch ®¹i thuËt to¸n ®· chän lo¹i TL 084 Chän R4 = R5 > Uv/I v = 12/ 1.10-3 = 12 (KW) Trong ®ã nÕu nguån nu«i Vcc =± 12 (V) Th× ®iÖn ¸p vµo A3 lµ Uv»12 (v). Dßng ®iÖn vµo ®­îc h¹n chÕ ®Ó Ilv < 1 (m A). Do ®ã ta chän R4= R5= 15 (KW) khi ®ã dßng vµo A3: Ivmax= 12/ (15. 103) = 0,8 ( m A) 7. TÝnh chän kh©u ®ång pha §iÖn ¸p tô ®­îc h×nh thµnh do sù n¹p cña tô C1, mÆt kh¸c ®Ó b¶o ®¶m ®iÖn ¸p tô cã trong mét nöa chu kú ®iÖn ¸p l­íi lµ tuyÕn tÝnh th× h»ng sè thêi gian tô n¹p ®­îc Tr = R3. C1 = 0,005 (s). Chän tô C1 = 0,1 (mF) th× ®iÖn trë R3 = Tr/ C1 = 0,005 / 0,1. 10-6 VËy: R3 = 50. 103 (W) =50(kW) §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®iÒu chØnh khi l¾p r¸p m¹ch R3. Th­êng chän lµ biÕn trë lín h¬n 50 kW chän Tranzito Trl lo¹i A564 cã c¸c th«ng sè: Tranzito lo¹i pnp lµm b»ng Si §iÖn ¸p gi÷a Colecto vµ Baz¬ khi hë m¹ch Emito: UCBO =25(v) §iÖn ¸p gi÷a Emito vµ Baz¬ khi hë m¹ch Colecto: UEBO =7(v) Dßng ®iÖn lín nhÊt ë Colecto cã thÓ chÞu ®ùng : Icmax = 100 (mA). NhiÖt ®é lín nhÊt ë mÆt tiÕp gi¸p : Tcp =1500 C HÖ sè khuÕch ®¹i : b =250 Dßng cùc ®¹i cña Baz¬ : IB3 =Ic /b =100/250 =0,4(A) §iÖn trë R2 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo baz¬ tranzito Trl ®­îc chän nh­ sau: Chän R2 tho¶ m·n ®iÒu kiÖn: R2 ³ UN Max/IB » 12/0,4. 10-3 = 30 ( kW) Chän R2 = 30 ( kW) Chän ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®ång pha: UA =9(v). §iÖn trë R1 ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn ®i vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n A1, th­êng chän R1 sao cho dßng vµo khuÕch ®¹i thuËt to¸n Iv < 1mA. Do ®ã: R1 > UA/I v = 9/ 1.10-3 = 9 (KW) Chän R1 = 10 ( kW). 8. T¹o nguån nu«i Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ± 12 (V) ®Ó cÊp cho biÕn ¸p xung, nu«i IC, c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é. H×nh 4.15: S¬ ®å nguyªn lÝ t¹o nguån nu«i Ta dïng m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha dïng ®i«t, ®iÖn ¸p thø cÊp m¸y biÕn ¸p nguån nu«i: U2 =12/2,34 = 5,1(v) ta chän U2 = 6(v) §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912, c¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo: UV = 7¸35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra: Ura= 12(V) víi IC 7812. Ura= -12(V) víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 0¸1 (A). Tô ®iÖn C4, C5 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc cao. Chän C4= C5 = C6 = C7 = 470 (mF) ; U = 35 V IV. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha: 1. Ta thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p dïng cho c¶ viÖc t¹o ®iÖn ¸p ®ång pha vµ t¹o nguån nu«i, chän kiÓu m¸y biÕn ¸p 3 pha 3 trô, trªn mçi trô cã 3 cuén d©y, mét cuén s¬ cÊp vµ hai cuén thø cÊp. 2. §iÖn ¸p lÊy ra ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµm ®iÖn ¸p ®ång pha lÊy ra thø cÊp lµm nguån nu«i: U2= U2dph= UN = 6 (V). 3. Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ®ång pha: I2dph= 1( m A) 4. C«ng suÊt nguån nu«i cÊp cho biÕn ¸p xung: Pdph = 6. U2dph . I2dph = 6.6.1.10-3 = 0,036 (W) 5. C«ng suÊt tiªu thô ë 6 IC TL 084 sö dông lµm khuÕch ®¹i thuËt to¸n ta chän hai IC TL 084 ®Ó t¹o 6 cæng AND. P81c = 8. PIC = 8.0,68= 5,12 (w) 6. C«ng suÊt BAX cÊp cho cùc ®iÒu khiÓn Tiristo. Px = 6. Udk . Idk = 6.2,5.0,2 = 3 (W) 7. C«ng suÊt sö dông cho viÖc t¹o nguån nu«i. PN = Pdph +P81c +Px PN = 0,036 + 5,12 + 3 = 8,156 ( W) 8. C«ng suÊt cña m¸y biÕn ¸p cã kÓ ®Õn 5% tæn thÊt trong m¸y: S = 1,05 . (Pdph + PN ) = 1,05. ( 0,036 + 8,156) = 8,6016 ( VA). 9. Dßng ®iÖn thø cÊp m¸y biÕn ¸p: Dßng ®iÖn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p: 10. TiÕt diÖn trô cña m¸y biÕn ¸p ®­îc tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Qt= kQ. =1,44( cm2) Trong ®ã: kQ = 6 - hÖ sè phô thuéc ph­¬ng thøc lµm m¸t. m= 3 - sè trô cña biÕn ¸p . f = 50 - tÇn sè ®iÖn ¸p l­íi. ChuÈn ho¸ tiÕt diÖn trô: Qt= 1,63 (cm2). T­¬ng øng ta cã 68 l¸ thÐp, mçi l¸ dµy 0,5 mm. a=12mm h=30mm hÖ sè Ðp chÆt kc= 0,85 . 11. Chän mËt ®é tõ c¶m B = 1T ë trong trô ta cã sè vßng d©y s¬ cÊp: w1 = =6080 (vßng) 12. Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1= J2= 2,75 (A/mm2) TiÕt diÖn d©y quÊn s¬ cÊp: S1= = 0,0043 (mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp: d1= = 0,074 (mm) Chän d1= 0,1 mm ®Ó ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. §­êng kÝnh cã kÓ c¸ch ®iÖn: dlcd = 0,12 (mm). 13. Sè vßng d©y quÊn thø cÊp: W2= W1. U2/ U1= 249 ( vßng) 14. TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S2= S/ (6. U2. J2) = 0,053 (mm2) 15. §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d2= = 0,260 (mm) ChuÈn ho¸ ®­êng kÝnh: d2 = 0,26 (mm) §­êng kÝnh cã kÓ ®Õn c¸ch ®iÖn: d2cd = 0,31 (mm) 16. Chän hÖ sè lÊp ®Çy: kld= 0,7 . víi c = = 8,3 (mm) Chän c = 12mm. 17. ChiÒu dµi m¹ch tõ: C = 2.c+3.a =2.12+3.12=60 (mm). 18. chiÒu cao m¹ch tõ: H = h+2.a = 30+ 2.12=54(mm). 19. TÝnh chän ®i«t cho bé chØnh l­u nguån nu«i: + Dßng ®iÖn hiÖu dông qua ®i«t: ID.HD = = 0,099 (A) + §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ ®i«t ph¶i chÞu: UNmax= . U2 = 22 (v) + Chän ®i«t cã dßng ®Þnh møc: Idm³ Ki . IDMD =10.0,1=1,1 (A) Chän ®i«t cã ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt: Un= ku. UNmax=2.22=44 (V) Chän ®i«t lo¹i KII208A cã c¸c th«ng sè: + dßng ®iÖn ®Þnh møc: Idm = 1,5 (A) + ®iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña ®i«t: UN=100 (v). CH­¬NG V THIÕT KÕ S¬ ®å ®IÒU KHIÓN Tù ®éNG DßNG ®IÖN Vµ tèc ®é ®éng C¬ Yªu cÇu lín nhÊt cña hÖ tù ®éng lµ tÝnh æn ®Þnh cña ®¹i l­îng cÇn ®iÒu chØnh. Trong tr­êng hîp ®å ¸n nµy, ®¹i l­îng cÇn ®iÒu chØnh lµ tèc ®é vµ dßng ®iÖn mµ chñ yÕu lµ tèc ®é. §Ó cã thÓ tù ®éng ®iÒu chØnh vµ æn ®Þnh tèc ®é th× yªu cÇu ®¹i l­îng ®Çu ra lµ tèc ®é vµ ®¹i l­îng ®Çu vµo lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ph¶i ng­îc dÊu nhau hay chÝnh x¸c h¬n lµ ph¶i håi tiÕp ©m. ë ®©y, ®Ó cã thÓ tù ®éng ®iÒu khiÓn tèc ®é vµ dßng ®iÖn ta dïng s¬ ®å ®iÒu chØnh cã ph¶n håi ©m tèc ®é cã ng¾t vµ ph¶n håi ©m dßng ®iÖn cã ng¾t dïng bé khuÕch ®¹i tæng. S¬ ®å ®iÒu chØnh vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 1. S¬ ®å nguyªn lý: KTG WB§ W§C Kpi Kpw U® DU U®k U1(1) w I Upi Upw Upwng Uping U®i U®w H×nh 5.1: S¬ ®å nguyªn lý Trong ®ã : KTG - hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian WB§ - Hµm truyÒn cña bé biÕn ®æi (bé ®iÒu chØnh pha) W§C - Hµm truyÒn cña ®éng c¬ Kpi - hÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi dßng Kpw - hÖ sè khuÕch ®¹i cña kh©u ph¶n håi tèc ®é U® - ®iÖn ¸p ®Æt · · · · + · - · + · - BI RO D3 R3 R4 C1 U® R2 D2 U®w R1 D1 R5 R6 FT = U®k - + H×nh 5.2 : S¬ ®å cÊu tróc hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng 2. S¬ ®å cÊu tróc 3.Nguyªn lý ho¹t ®éng S¬ ®å m¹ch cã hai kh©u ph¶n håi lµ kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn vµ kh©u ph¶n håi tèc ®é, thùc hiÖn håi tiÕp ©m ®iÖn ¸p ®Ó ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬. Ta cã ph­¬ng tr×nh cña ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn: U®k = K.(U® - Upwng - Uping) Víi kh©u ph¶n håi tèc ®é, khi tèc ®é lín h¬n tèc ®é ®Æt ta míi cã ®iÖn ¸p ph¶n håi Upwng = Kpw.(w - w®). Cßn khi tèc ®é ®éng c¬ nhá h¬n tèc ®é ®Æt th× ®iÖn ¸p ph¶n håi lµ b»ng kh«ng. Nh­ vËy, khi ®éng c¬ b¾t ®Çu khëi ®éng, tèc ®é ®éng c¬ t¨ng tõ 0 lªn tèc ®é ®Æt ®iÖn ¸p ph¶n håi cña kh©u ph¶n håi tèc độ sÏ b»ng 0. Kh©u ph¶n håi tèc ®é sÏ lµm viÖc khi ®éng c¬ ®· lµm viÖc æn ®Þnh víi tèc ®é lín h¬n tèc ®é ®Æt. øng víi mét ®iÖn ¸p ®Æt nhÊt ®Þnh, ®éng c¬ sÏ quay ë mét tèc ®é x¸c lËp nµo ®ã. Lóc ®ã, nÕu nh­ cã mét sù thay ®æi nµo ®ã lµm cho tèc ®é ®éng c¬ t¨ng lªn sÏ lµm cho Upwng t¨ng lªn ®ång thêi U®k sÏ ph¶i gi¶m xuèng. Khi U®k gi¶m xuèng th× ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato cña ®éng c¬ còng gi¶m xuèng lµm cho tèc ®é gi¶m xuèng vµ æn ®Þnh ë vÞ trÝ c©n b»ng ban ®Çu. Ng­îc l¹i, khi tèc ®é ®éng c¬ gi¶m xuèng sÏ lµm cho U®k t¨ng lªn dÉn ®Õn ®iÖn ¸p ®Æt vµo stato cña ®éng c¬ còng t¨ng lªn vµ do ®ã tèc dé ®éng c¬ t¨ng lªn theo vµ æn ®Þnh ë tèc ®é x¸c lËp ban ®Çu. Víi kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn, t­¬ng tù nh­ kh©u ph¶n håi tèc ®é, khi dßng ®iÖn stato cña ®éng c¬ lín h¬n dßng ®iÖn ®Æt th× míi cã ®iÖn ¸p ph¶n håi. Tuú theo môc ®Ých muèn kh©u ph¶n håi dßng lµm nhiÖm vô g× mµ ta chän dßng ®iÖn ®Æt cã gi¸ trÞ phï hîp. Kh©u ph¶n håi dßng cã thÓ sö dông ®Ó gi¶m dßng ®iÖn khëi ®éng cña ®éng c¬ hoÆc b¶o vÖ ®éng c¬ khi bÞ qu¸ dßng. Do ta ®· sö dông ph­¬ng ph¸p h¹ ®iÖn ¸p cña ®éng c¬ khi khëi ®éng nªn kh©u ph¶n håi dßng kh«ng dïng ®Ó khëi ®éng mµ chØ sö dông ®Ó gi¶m dßng khi qu¸ t¶i hoÆc khi ta ®iÒu chØnh nhÇm ®iÖn ¸p ®Æt lóc khëi ®éng. Tãm l¹i, ta cã thÓ tãm l­îc ho¹t ®éng cña hÖ thèng nh­ sau: Tr­íc khi khëi ®éng ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt ®Ó Uk® = 0,4U®m Khi ®éng c¬ khëi ®éng xong, ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®Æt ®Ó ®éng c¬ quay ë tèc ®é mong muèn. NÕu t¶i cã sù thay ®æi lµm cho tèc ®é ®éng c¬ thay ®æi th× d­íi t¸c ®éng cña kh©u ph¶n håi tèc ®é, tèc ®é ®éng c¬ sÏ ®­îc æn ®Þnh ë tèc ®é x¸c lËp ban ®Çu. Khi cã sù cè dßng ®iÖn lín, lín h¬n dßng ®iÖn ®Æt th× kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn sÏ t¸c ®éng lµm gi¶m ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®éng c¬ dÉn ®Õn dßng ®iÖn vµ tèc ®é sÏ gi¶m. II. TÝnh chän c¸c kh©u ph¶n håi 1. Kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn Kh©u ph¶n håi dßng gåm cã c¸c c¶m biÕn dßng (c¸c bé biÕn dßng ®iÖn BI), m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha, ®iÖn trë, tô läc vµ c¸c æn ¸p OA Chän BI cã tû sè biÕn dßng lµ 100/5 Dßng hiÖu dông trong mçi BI I1 = I®m = 81A Suy ra: Chän R0 = 1W §iÖn ¸p ®Æt trªn R0 U0 = R0 x I2 = 4,05 V M¹ch chØnh l­u lµ m¹ch cÇu 3 pha nªn ®iÖn ¸p thø cÊp lµ: Upi = U2 = 2,34.U0 = 9,477 V Tô C1 ®­îc dïng ®Ó läc ®iÖn ¸p ra cho b»ng ph¼ng. Ta cã hÖ sè ®Ëp m¹ch Theo “Kü thuËt ®iÖn tö ” cña §ç Xu©n Thô th× hÖ sè Kp = 0,667 Chän chiÕc ¸p R3 = 10 KW Gi¸ trÞ tô C1 HÖ sè ph¶n håi dßng ®iÖn: Chän dßng ®iÖn ng¾t nhá h¬n dßng khëi ®éng trùc tiÕp, lÊy Ing cì 3 lÇn dßng ®Þnh møc. §iÖn ¸p ng¾t: Ungi = KpiIng = 0,117 x 3 x 81 = 28,431 V Chän 2 diod zennel m¾c nèi tiÕp nhau lo¹i 15V ®Ó lµm ®iÖn ¸p ng¾t. Lóc ®ã Ungi = 2 x 15 = 30V 2. Kh©u ph¶n håi tèc ®é M¹ch ph¶n håi tèc ®é gåm cã ph¸t tèc, c¸c diod, ®iÖn trë. Chän ph¸t tèc lo¹i U®m = 60V øng víi tèc ®é n®m = 2000 vg/ph HÖ sè ph¶n håi tèc dé: §iÖn ¸p ph¶n håi tèc ®é khi lµm viÖc ®Þnh møc Upw®m = Kpww®m = 0,2865 x 96,3 = 27,6 V Do d¶i ®iÒu chØnh D = 2:1 nªn ta chän wng = 1/2. w®m do ®ã ®iÖn ¸p ng¾t Chän chiÕt ¸p VR1 lo¹i 10KW; U®w = 20V; R1, R2 lo¹i 2,5KW C¸c diod trong m¹ch ph¶n håi dßng vµ ph¶n håi tèc ®é chän lo¹i 1N4004 lµm b»ng Si cã c¸c th«ng sè: Dßng ®iÖn thuËn cùc ®¹i 1A §iÖn ¸p nghÞch cùc ®¹i 500V III. X¸c ®Þnh hµm truyÒn cña c¸c kh©u cßn l¹i Hµm truyÒn cña bé biÕn ®æi Bé biÕn ®æi chÝnh lµ bé ®iÒu chØnh pha, cã hµm truyÒn ®¹t nh­ sau: KB lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña bé biÕn ®æi, ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: §Ó x¸c ®Þnh KB ta ph¶i t×m quan hÖ n1 = f(U®k) th«ng qua quan hÖ víi gãc më a. X¸c ®Þnh U®k = f(a): Tõ c¸c ®Æc tÝnh cña bé t¹o xung ta x¸c ®Þnh ®­îc U®kmax Urc wt P U®k a U®kmax Urcmax 0 0 U®k a H×nh 5.3: Quan hÖ Urc = f(wt) vµ U®k = f(a) §iÖn ¸p tùa cùc ®¹i Urcmax ®­îc x¸c ®Þnh dùa trªn m¹ch ®iÒu khiÓn Tiristor. Theo ®ã, Urcmax cã gi¸ trÞ b»ng 0,8 ®iÖn ¸p nguån nu«i. Urcmax = 0,8 x 12 = 9,6V §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cùc ®¹i sÏ b»ng ®iÖn ¸p tùa max øng víi a = 0 U®kmax = 9,6V Ta cã quan hÖ gi÷a U®k vµ a nh­ sau: U®k = 9,6V a = 00 U®k = 0V a =1800 Suy ra: U®k = 9,6 - 0,0533a (1) X¸c ®Þnh n1 = f(U®k) Dùa vµo b¶ng n12 = f(a,j), tõ cosj = 0,85 x¸c ®Þnh ®­îc j®m = 350, kÕt hîp víi n1 ta x¸c ®Þnh c¸c gi¸ trÞ a cÇn thiÕt, tõ ®ã t­¬ng øng tÝnh ra c¸c ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 20 40 60 80 j V2 a=200 a=300 a=400 a=500 a=600 a=700 a=800 a=900 a=1100 a=1000 35 H×nh 5.4: §å thÞ x¸c ®Þnh c¸c gãc a cÇn thiÕt j®m = 350 n1 = 1 suy ra n12 = 1 : a = 350 t­¬ng øng U®k = 7,73V n1 = 0,8 suy ra n12 = 0,64 : a = 620 t­¬ng øng U®k = 6,3V n1 = 0,6 suy ra n12 = 0,36 : a = 800 t­¬ng øng U®k = 5,33V n1 = 0,4 suy ra n12 = 0,16 : a = 940 t­¬ng øng U®k = 4,58V Tõ c¸c gi¸ trÞ cña n1 vµ U®k ta dùng ®Æc tÝnh n1 = f(U®k) n1 0,4 0,6 0,8 1 U®k 4,58 6,3 7,73 0 5,33 H×nh 5.5: n1 = f(U®k) Dùa vµo h×nh vÏ trªn ta cã thÓ thÊy ®Æc tÝnh nµy kh¸ th¼ng nªn cã thÓ lÊy gÇn ®óng nh­ sau: H»ng sè thêi gian cña bé biÕn ®æi: VËy hµm truyÒn cña bé biÕn ®æi: Hµm truyÒn cña ®éng c¬ Khi lµm viÖc b×nh th­êng, kh©u ph¶n håi dßng hÇu nh­ kh«ng t¸c ®éng, do ®ã ta chØ quan t©m ®Õn vßng ®iÒu chØnh tèc ®é. Hµm truyÒn cña ®éng c¬ cã d¹ng nh­ sau: Trong ®ã: Kd _ hÖ sè khuÕch ®¹i cña ®éng c¬ Tc _ h»ng sè thêi gian cña kh©u ®éng c¬ X¸c ®Þnh Tc Víi : J _ Momen qu¸n tÝnh toµn hÖ thèng b _ §é cøng cña ®Æc tÝnh c¬ J =1,2.J¶ = 1,2 x 1,32 = 1,584 kg.m2 Trong ®ã J¶ lµ momen qu¸n tÝnh cña ®éng c¬, víi ®éng c¬ cã P = 36 kw ta cã J¶ = 1,32 kg.m2 §é cøng cña ®Æc tÝnh c¬: Víi Sth = 0,51 w0 = 104,667 rad/s Mth thay ®æi theo ®iÖn ¸p, do ®ã b còng thay ®æi theo ®iÖn ¸p Khi U = U®m ta ®­îc b®m = 46,2 U = 0,8U®m ta ®­îc b = 29,568 U = 0,6U®m ta ®­îc b = 16,632 U = 0,4U®m ta ®­îc b = 7,392 §Ó lËp hµm truyÒn cho ®éng c¬, khi tÝnh to¸n ta chän tr­êng hîp bÊt lîi nhÊt lµ tr­êng hîp b nhá nhÊt. VËy chän b = 7,392 H»ng sè thêi gian cña kh©u ®éng c¬ lµ: b.X¸c ®Þnh Kd Kd ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau: Do ®· x¸c ®Þnh ®­îc t¶i cho nªn ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc Kd dùa trªn c¸c ®Æc tÝnh c¬. w 104,67 Sth M Mth®m Mnm®m M®m 0 U®m 0,8U®m 0,6U®m 0,4U®m Hình 5.6: Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô 96,3 Mc 87,65 79,8 70,9 Dùa vµo h×nh vÏ trªn ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc giao ®iÓm cña ®­êng Mc víi c¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ øng víi c¸c ®iÖn ¸p kh¸c nhau. Cô thÓ lµ: U®m w1 = 96,3 rad/s 0,8U®m w2 = 87,65 rad/s 0,6U®m w3 = 79,8 rad/s 0,4U®m w4 = 70,9 rad/s 0,4 0,6 0,8 1 w U®m 96,3 87,65 79,8 70,9 0 70 H×nh 5.7: Quan hÖ w = f(U1) Dùa vµo c¸c sè liÖu trªn ta lËp ®­îc quan hÖ w = f(U1) Nh­ trªn h×nh vÏ ta cã thÓ nhËn thÊy ®Æc tuyÕn gÇn nh­ tuyÕn tÝnh do ®ã ta cã thÓ lÊy gÇn ®óng nh­ sau: Ta cã hµm truyÒn cña ®éng c¬ 3, X¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian vµ ®iÖn ¸p ®Æt: §Ó x¸c ®Þnh ®­îc hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian vµ ®iÖn ¸p ®Æt ta dùa vµo ®Æt tÝnh hÖ kÝn mong muèn. Do ph¶i ®iÒu chØnh b»ng bé ®iÒu chØnh pha (cã ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh kh¸ dèc) nªn ta chän ®é sai lÖch w Sth M Mth®m Mnm®m M®m 0 n =1 Hình 5.8: Ñaëc tính cô cuûa ñoäng cô Mc n = 0,8 n = 0,6 n = 0,4 T¹i n = 1, víi w = w® ta cã U pwng = 0 U®k = K.U® Suy ra: 7,73 = K.U® (1) T¹i n = 0,4 víi Dw = 0,15w® w = w® + 0,15w® = 1,15w® = 55,37 (rad/s) U®k = K[U® - Kpw(w - w®)] Suy ra : 4,58 = K[U® - 0,2865(55,37 – 48,15)] = K[U® - 2,0685] (2) Tõ (1) vµ (2) suy ra: U® = 5 V K = 1,546 VËy hÖ sè khuÕch ®¹i yªu cÇu lµ Kyc = 1,546 Khi lµm viÖc b×nh th­êng kh©u ph¶n håi dßng hÇu nh­ kh«ng t¸c ®éng do ®ã hÖ sè khuÕch ®¹i cña hÖ khi kh«ng tÝnh ®Õn hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian lµ: KhÖ = KB.Kd.Kpw = 0,1114 x 0,1523 x 0,2865 = 0,00606 HÖ sè khuÕch ®¹i nµy nhá h¬n nhiÒu so víi hÖ sè khuÕch ®¹i yªu cÇu nªn ta cÇn ph¶I bæ sung thªm mét kh©u khuÕch ®¹i víi hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian lµ: Chän KTG = 400. R5 R6 H×nh 5.9 : Kh©u khuÕch ®¹i LÊy kh©u khuÕch ®¹i lµ khuÕch ®¹i thuËt to¸n thùc hiÖn khuÕch ®¹i ®¶o cã s¬ ®å nh­ sau §Ó cã hÖ sè khuÕch ®¹i lµ 255 ta chän c¸c ®iÖn trë cã gi¸ trÞ nh­ sau: R5 = 1 KW R6 = 255 KW Lóc nµy hÖ sè khuÕch ®¹i cña hÖ : KhÖ = KB.Kd.Kpw.KTG = 1,5453 Nh­ vËy, ®Ó khëi ®éng ë U = 0,4U®m ta cÇn mét ®iÖn ¸p ®Æt lµ 5V. Khi ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc ( U = U®m vµ w = w®m) ta cã: U®k = 7,73 V U® = = 20 V VËy chän ®iÖn ¸p ®Æt max lµ 20V vµ chän chiÕt ¸p lo¹i 10KW X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ kÝn Tõ U®k = K[U® - Kpw(w - w®)] Suy ra: Dùa vµo ph­¬ng tr×nh trªn ta dùng c¸c ®Æc tÝnh c¬ cña hÖ kÝn b»ng c¸ch thay ®æi c¸c ®iÖn ¸p ®Æt víi ®iÖn ¸p ®Æt nhá nhÊt lµ 5V, cßn ®iÖn ¸p ®Æt lín nhÊt lµ 18,67V. Víi U® = 5V, ta cã ®­êng ®Æc tÝnh (1) qua c¸c ®iÓm: n = 1; U®k = 7,73V w1 = w® = 48,15 rad/s n = 0,4; U®k = 4,58V w2 = 1,15w® = 55,37 rad/s Víi U® = 8V, ta cã ®­êng ®Æc tÝnh (2) qua c¸c ®iÓm: n = 1; U®k = 7,73V w1 = 58,61 rad/s n = 0,8; U®k = 6,3V w2 = 61,84 rad/s n = 0,6; U®k = 5,33V w3 = 64,03 rad/s n = 0,4; U®k = 4,58V w4 = 65,12 rad/s Víi U® = 12V, ta cã ®­êng ®Æc tÝnh (3) qua c¸c ®iÓm: n = 1; U®k = 7,73V w1 = 72,57 rad/s n = 0,8; U®k = 6,3V w2 = 75,8rad/s n = 0,6; U®k = 5,33V w3 = 78 rad/s n = 0,4; U®k = 4,58V w4 = 79,08 rad/s Víi U® = 16V, ta cã ®­êng ®Æc tÝnh (4) qua c¸c ®iÓm: n = 1; U®k = 7,73V w1 = 86,53 rad/s n = 0,8; U®k = 6,3V w2 = 89,76 rad/s n = 0,6; U®k = 5,33V w3 = 92 rad/s n = 0,4; U®k = 4,58V w4 = 93,04 rad/s Nh­ vËy, ta cã thÓ nhËn thÊy r»ng khi ®iÖn ¸p ®Æt cµng lín th× ®Æc tÝnh c¬ cµng Ýt dèc h¬n thÓ hiÖn qua tû sè nhá dÇn. H×nh 5.10 sÏ thÓ hiÖn c¸c ®Æc tÝnh cña hÖ kÝn khi thay ®æi ®iÖn ¸p ®Æt. w (rad/s) M 0 n =1 H×nh 5.10 : §Æc tÝnh c¬ cña hÖ kÝn Mc n = 0,8 n = 0,6 n = 0,4 104,667 48,15 93,04 86,53 79,08 72,57 65,12 58,61 55,37 KÕT LUËN Sau mét thêi gian lµm viÖc nghiªm tóc d­íi sù chØ dÉn trùc tiÕp cña thÇy gi¸o, PGS -TS Bïi §×nh TiÕu, em ®· hoµn thµnh xong ®å ¸n tèt nghiÖp víi ®Ò tµi “ThiÕt kÕ hÖ thèng ®iÒu chØnh tèc ®é vµ dßng ®iÖn ®éng c¬ kh«ng ®ång bé b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p stato”. Sau khi hoµn thµnh xong ®å ¸n cña m×nh, em thÊy ®©y lµ mét ®Ò tµi hay vµ cã gi¸ trÞ vÒ mÆt thùc tÕ cao, cã thÓ ¸p dông c¸c ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n nh­ trong ®Ò tµi cho c¸c ®éng c¬ trong thùc tÕ. ¦u ®iÓm cña ph­¬ng ph¸p nµy lµ ®¬n gi¶n, linh kiÖn dÔ kiÕm, hÖ thèng vËn hµnh ®¬n gi¶n ®Æc biÖt thÝch hîp víi c¸c t¶i cã momen tØ lÖ víi tèc ®é. Hoµn thµnh xong ®å ¸n còng lµ lóc em ®· thu ®­îc nhiÒu kinh nghiÖm thùc tÕ cho c«ng viÖc sau nµy cña m×nh. Em ch©n thµnh c¶m ¬n bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - §iÖn tö, ®Æc biÖt lµ thÇy gi¸o, PGS - TS Bïi §×nh TiÕu ®· tËn t×nh chØ b¶o ®Ó em cã thÓ hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Sinh viªn thùc hiÖn: §Æng Thanh Th­ Tµi liÖu tham kh¶o Vò Quang Håi, Trang bÞ ®iÖn - §iÖn tö c«ng nghiÖp. Bïi Quèc Kh¸nh - NguyÔn V¨n LiÔn - NguyÔn ThÞ HiÒn, TruyÒn động ®iÖn. Bïi §×nh TiÕu - Ph¹m Duy Nhi, C¬ së truyÒn ®éng ®iÖn tù ®éng NguyÔn BÝnh, §iÖn tö c«ng suÊt. NguyÔn Xu©n Thô, KÜ thuËt ®iÖn tö. NguyÔn Th­¬ng Ng«, Lý thuyÕt ®iÒu khiÓn tù ®éng. Lª V¨n Doanh - NguyÔn ThÕ C«ng - TrÇn V¨n ThÞnh, Điện tö c«ng suÊt. XN VESENEVXKI, C¸c ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ trong truyÒn ®éng ®iÖn. Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu 1 Më ®Çu: Tæng quan vÒ ®éng c¬ K§B 3 I. Vµi nÐt vÒ ®éng c¬ K§B 3 II. Nguyªn lý lµm viÖc cña ®éng c¬ K§B ba pha 4 Ch­¬ng I: Tæng quan c¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ®éng c¬ K§B 5 I. C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ K§B 5 1. §iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p 5 2. §iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi tÇn sè 7 3. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch roto 9 4. Ph­¬ng ph¸p thay ®æi tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi c«ng suÊt tr­ît 11 II. Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p stato 13 1. Nguyªn lý 13 2. Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ 13 3. Ph­¬ng ph¸p tÝnh to¸n c¸c th«ng sè khi thay ®æi ®iÖn ¸p 16 Ch­¬ng II: TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña ®éng c¬ 19 I. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè ®Þnh møc cña ®éng c¬ 19 1. VËn tèc gãc ®Þnh møc 19 2. Momen ®Þnh møc cña ®éng c¬ 19 3. Momen tíi h¹n cña ®éng c¬ 20 4. Momen ng¾n m¹ch 20 5. HÖ sè tr­ît ®Þnh møc cña ®éng c¬ 20 6.Tèc ®é cña tõ tr­êng quay 20 7. X¸c ®Þnh ®é tr­ît tíi h¹n 20 8. §iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch cña ®éng c¬ 21 II. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ 21 1. §Æc tÝnh tù nhiªn 21 2. C¸c ®Æc tÝnh nh©n t¹o cña ®éng c¬ 22 3. X¸c ®Þnh ®­êng ®Æc tÝnh c¬ cña t¶i 23 III. X¸c ®Þnh ®iÖn ¸p khëi ®éng cña ®éng c¬ 25 1. Dßng ®iÖn khëi ®éng trùc tiÕp 25 2. §iÖn ¸p khëi ®éng 26 3. X¸c ®Þng gãc më a 26 Ch­¬ng III. LËp s¬ ®å tÝnh to¸n bé ®iÒu chØnh pha 27 I. Bé ®iÒu chØnh mét pha 27 II. §iÒu ¸p ba pha 29 1. C¸c bé ®iÒu ¸p ba pha 29 2. Ho¹t ®éng cña bé ®iÒu ¸p ba pha 30 III. TÝnh chän m¹ch ®éng lùc 32 1. Chän s¬ ®å m¹ch ®éng lùc 32 2. TÝnh chän Tiristor cña m¹ch ®éng lùc 32 3. TÝnh chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc 34 Ch­¬ng IV. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Tiristor 37 I. Nguyªn lý thiÕt kế m¹ch ®iÒu khiÓn 37 II. Chän c¸c kh©u c¬ b¶n 38 1. Chän kh©u ®ång pha 38 2. Chän kh©u so s¸nh 41 3. Chän kh©u khuÕch ®¹i 42 III. S¬ ®å mét kªnh m¹ch ®iÒu khiÓn 43 IV. Nguyªn lý ®iÒu khiÓn 46 V. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña mạch ®iÒu khiÓn 47 1. TÝnh biÕn ¸p xung 48 2. TÝnh tÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng 50 3. Chän cæng AND 54 4. Chän tô C3 vµ R9 51 5. TÝnh chän bé t¹o xung chïm 51 6. TÝnh chän tÇng so s¸nh 52 7. TÝnh chän kh©u ®ång pha 53 8. T¹o nguån nu«i 53 IV. TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p nguån nu«i vµ ®ång pha 54 Ch­¬ng V. ThiÕt kÕ s¬ ®å tù ®éng dßng ®iÖn vµ tèc ®é ®éng c¬ 57 I. S¬ ®å ®iÒu chØnh vµ nguyªn lý ho¹t ®éng 57 1. S¬ ®å nguyªn lý 57 2. S¬ ®å cÊu tróc 58 3. Nguyªn lý ho¹t ®éng 58 II. TÝnh chän c¸c kh©u ph¶n håi 60 1. Kh©u ph¶n håi dßng ®iÖn 60 2.Kh©u ph¶n håi tèc ®é 61 III. X¸c ®Þnh hµm truyÒn cña c¸c kh©u cßn l¹i 61 1. Hµm truyÒn cña bé biÕn ®æi 61 2. Hµm truyÒn cña ®éng c¬ 66 3. X¸c ®Þnh hÖ sè khuÕch ®¹i trung gian vµ ®iÖn ¸p ®Æt 67 IV. X©y dùng ®Æc tÝnh c¬ hÖ kÝn 69 KÕt luËn 72 Tµi liÖu tham kh¶o 73 Môc lôc 74