Lời mở đầu
Sự phát triển kinh tế của mỗi nước phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Để có thể đáp ứng được các yêu cầu của quá trình cơ giới hoá và tự động hoá các hệ truyền động điện được phát triển và có những thay đổi đáng kể. Đặc biệt do công nghệ sản xuất các thiết bị điện tử công suất ngày càng hoàn thiện, nên các bộ biến đổi điện tử công suất trong hệ truyền động điện không những đáp ứng được độ tác động nhanh, độ chính xác cao mà còn góp phần làm giảm kích thước và hạ giá thành của hệ.
Mỗi sinh viên cần phải biết được các bước thiết kế một hệ điều khiển tự động nhằm vận dụng những kiến thức mình đã được học. Qua việc thiết kế, em đã hiểu rõ hơn về nguyên lý cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của các thiết bị điện-điện tử .
Dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy Nguyễn Thanh Sơn giảng viên bộ môn Thiết bị điện - điện tử, em đã hoàn thành đồ án của mình với đề tài: “Thiết kế bộ nguồn băm xung một chiều cấp điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập nguồn cấp một pha 220V/50Hz”
Tuy nhiên trong quá trình thiết kế với trình độ còn hạn chế, đồ án của em không tránh khỏi những sai sót, mong thầy nhận xét và góp ý cho em. Em xin chân thành cảm ơn thầy.
37 trang |
Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2330 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế bộ nguồn băm xung một chiều cấp điện cho động cơ điện một chiều kích từ độc lập nguồn cấp một pha 220V/50Hz, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lêi më ®Çu
Sù ph¸t triÓn kinh tÕ cña mçi níc phô thuéc rÊt nhiÒu vµo møc ®é c¬ giíi ho¸ vµ tù ®éng ho¸ c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. §Ó cã thÓ ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu cña qu¸ tr×nh c¬ giíi ho¸ vµ tù ®éng ho¸ c¸c hÖ truyÒn ®éng ®iÖn ®îc ph¸t triÓn vµ cã nh÷ng thay ®æi ®¸ng kÓ. §Æc biÖt do c«ng nghÖ s¶n xuÊt c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt ngµy cµng hoµn thiÖn, nªn c¸c bé biÕn ®æi ®iÖn tö c«ng suÊt trong hÖ truyÒn ®éng ®iÖn kh«ng nh÷ng ®¸p øng ®îc ®é t¸c ®éng nhanh, ®é chÝnh x¸c cao mµ cßn gãp phÇn lµm gi¶m kÝch thíc vµ h¹ gi¸ thµnh cña hÖ.
Mçi sinh viªn cÇn ph¶i biÕt ®îc c¸c bíc thiÕt kÕ mét hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng nh»m vËn dông nh÷ng kiÕn thøc m×nh ®· ®îc häc. Qua viÖc thiÕt kÕ, em ®· hiÓu râ h¬n vÒ nguyªn lý cÊu t¹o còng nh nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn-®iÖn tö .
Díi sù híng dÉn nhiÖt t×nh cña thÇy NguyÔn Thanh S¬n gi¶ng viªn bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - ®iÖn tö, em ®· hoµn thµnh ®å ¸n cña m×nh víi ®Ò tµi: “ThiÕt kÕ bé nguån b¨m xung mét chiÒu cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp nguån cÊp mét pha 220V/50Hz”
Tuy nhiªn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ víi tr×nh ®é cßn h¹n chÕ, ®å ¸n cña em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt, mong thÇy nhËn xÐt vµ gãp ý cho em. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy.
PhÇn I
Kh¸i qu¸t nguyªn lý ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho phÇn øng.
Kh¸i niÖm chung:
* Ngµy nay, mÆc dï dßng ®iÖn xoay chiÒu ®îc sö dông rÊt réng r·i, song m¸y ®iÖn mét chiÒu vÉn tån t¹i, ®Æc biÖt lµ ®éng c¬ mét chiÒu.
§éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®îc dïng rÊt phæ biÕn trong c«ng nghiÖp, giao th«ng vËn t¶i vµ nãi chung ë nh÷ng thiÕt bÞ cÇn ®iÒu chØnh tèc ®é quay liªn tôc trong mét ph¹m vi réng (m¸y c¸n thÐp, m¸y c«ng cô lín, ®Çu m¸y ®iÖn...).
* §éng c¬ ®iÖn mét chiÒu ®îc ph©n lo¹i theo c¸ch kÝch thÝch tõ :
+ §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp.
+ §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch song song.
+ §éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch hçn hîp.
Trªn thùc tÕ, ®Æc tÝnh cña ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch ®éc lËp vµ kÝch thÝch song song hÇu nh gièng nhau, nhng khi cÇn c«ng suÊt lín ngêi ta thêng dïng ®éng c¬ kÝch thÝch ®éc lËp ®Ó ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kÝch thÝch ®îc thuËn lîi vµ kinh tÕ h¬n, mÆc dï lo¹i ®éng c¬ nµy ®ßi hái ph¶i cã thªm nguån ®iÖn phô bªn ngoµi. Ngoµi ra, kh¸c víi ë trêng hîp m¸y ph¸t kÝch thÝch nèi tiÕp , ®éng c¬ ®iÖn kÝch thÝch nèi tiÕp ®îc dïng rÊt nhiÒu, chñ yÕu trong ngµnh kÐo t¶i b»ng ®iÖn.
*Nhîc ®iÓm chñ yÕu cña m¸y ®iÖn mét chiÒu lµ cæ gãp lµm cho cÊu t¹o phøc t¹p, ®¾t tiÒn vµ kÐm tin cËy, nguy hiÓm trong m«i trêng dÔ næ. Khi sö dông ®éng c¬ mét chiÒu, cÇn ph¶i cã nguån ®iÖn mét chiÒu kÌm theo (bé chØnh lu hay m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu).
* VÒ ph¬ng diÖn ®iÒu chØnh tèc ®é, ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu cã nhiÒu u ®iÓm h¬n so víi lo¹i ®éng c¬ kh¸c, kh«ng nh÷ng nã cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh tèc ®é dÔ dµng mµ cÊu tróc m¹ch lùc, m¹ch ®iÒu khiÓn ®¬n gi¶n h¬n ®ång thêi ®¹t chÊt lîng ®iÒu chØnh cao trong d¶i ®iÒu chØnh tèc ®é réng.
CÊu tróc phÇn lùc cña hÖ truyÒn ®éng ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu bao giê còng cÇn cã bé biÕn ®æi. C¸c bé biÕn ®æi nµy cÊp cho m¹ch phÇn øng ®éng c¬ hoÆc m¹ch kÝch tõ ®éng c¬. Cho ®Õn nay trong c«ng nghiÖp sö dông bèn lo¹i bé biÕn ®æi chÝnh:
+ Bé biÕn ®æi m¸y ®iÖn gåm: ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo m¸y ph¸t mét chiÒu hoÆc m¸y ®iÖn khuyÕch ®¹i.
+ Bé biÕn ®æi ®iÖn tõ: khuyÕch ®¹i tõ.
+ Bé biÕn ®æi chØnh lu b¸n dÉn: chØnh lu tiristor .
+ Bé biÕn ®æi xung ¸p mét chiÒu: tiristor hoÆc tranzitor .
T¬ng øng víi viÖc sö dông c¸c bé biÕn ®æi cã c¸c hÖ truyÒn ®éng :
+ HÖ truyÒn ®éng m¸y ph¸t - ®éng c¬.
+ HÖ truyÒn ®éng m¸y khuyÕch ®¹i - ®éng c¬.
+ HÖ truyÒn ®éng khuyÕch ®¹i tõ - ®éng c¬.
+ HÖ truyÒn ®éng chØnh lu tiristor - ®éng c¬.
+ HÖ truyÒn ®éng xung ¸p - ®éng c¬.
Ph¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ b»ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p cÊp cho phÇn øng:
§Ó ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ mét chiÒu cÇn cã thiÕt bÞ nguån
nh m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp, c¸c bé chØnh lu ®iÒu khiÓn... C¸c thiÕt bÞ nguån nµy cã chøc n¨ng biÕn n¨ng lîng xoay chiÒu thµnh mét chiÒu cã søc ®iÖn ®éng Eb ®iÒu chØnh ®îc nhê tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn U®k. V× lµ nguån cã c«ng suÊt h÷u h¹n so víi ®éng c¬ nªn c¸c bé biÕn ®æi nµy cã ®iÖn trë trong Rb vµ ®iÖn c¶m Lb kh¸c kh«ng.
H×nh 1. S¬ ®å khèi vµ s¬ ®å thay thÕ ë chÕ ®é x¸c lËp.
ë chÕ ®é x¸c lËp cã thÓ viÕt ®îc ph¬ng tr×nh ®Æc tÝnh cña hÖ thèng nh sau:
Eb- E = I(Rb+R®)
v5 - I
v 5 v0(U®k) -
V× tõ th«ng cña ®éng c¬ ®îc gi÷ kh«ng ®æi nªn ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ còng kh«ng ®æi, cßn tèc ®é kh«ng t¶i lý tëng th× tuú thuéc vµo gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k cña hÖ thèng, do ®ã cã thÓ nãi ph¬ng ph¸p ®iÒu chØnh nµy lµ triÖt ®Ó.
§Ó x¸c ®Þnh gi¶i ®iÒu chØnh tèc ®é ta ®Ó ý r»ng tèc ®é lín nhÊt cña hÖ thèng bÞ chÆn bëi ®Æc tÝnh c¬ c¬ b¶n, lµ ®Æc tÝnh øng víi ®iÖn ¸p phÇn øng ®Þnh møc vµ tõ th«ng còng ®îc gi÷ ë gi¸ trÞ ®Þnh møc. Tèc ®é nhá nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh bÞ giíi h¹n bëi yªu cÇu vÒ sai sè tèc ®é vµ vÒ m«men khëi ®éng. Khi m«men t¶i lµ ®Þnh møc th× c¸c gi¸ trÞ lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña tèc ®é lµ:
vmax = v0max-
vmin = v0min-
§Ó tho¶ m·n kh¶ n¨ng qu¸ t¶i th× ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh ph¶i cã m«men ng¾n m¹ch lµ:
Mnmmin = MCmax = KM.M®m
trong ®ã KM lµ hÖ sè qu¸ t¶i vÒ m«men. V× hä ®Æc tÝnh c¬ lµ c¸c ®êng th¼ng song song nhau, nªn theo ®Þnh nghÜa vÒ ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ ta cã thÓ viÕt:
vmin =(Mnmmin-M®m)(KM-1)
D =
H×nh 2. X¸c ®Þnh ph¹m vi ®iÒu chØnh.
Víi mét c¬ cÊu m¸y cô thÓ th× c¸c gi¸ trÞ v0max, M®m, KM lµ x¸c ®Þnh, v× vËy ph¹m vi ®iÒu chØnh D phô thuéc tuyÕn tÝnh vµo gi¸ trÞ cña ®é cøng b. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng ®éng c¬ b»ng c¸c thiÕt bÞ nguån ®iÒu chØnh th× ®iÖn trë tæng m¹ch phÇn øng gÊp kho¶ng hai lÇn ®iÖn trë phÇn øng ®éng c¬.
Do ®ã cã thÓ tÝnh s¬ bé ®îc:
v0max?b?/M®m£10.
V× thÕ víi t¶i cã ®Æc tÝnh m«men kh«ng ®æi th× gi¸ trÞ ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é còng kh«ng vît qu¸ 10. Trong ph¹m vi phô t¶i cho phÐp cã thÓ coi c¸c ®Æc tÝnh c¬ tÜnh cña truyÒn ®éng mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp lµ tuyÕn tÝnh. Khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× ®é cøng c¸c ®Æc tÝnh c¬ trong toµn d¶i ®iÒu chØnh lµ nh nhau, do ®ã ®é sôt tèc t¬ng ®èi sÏ ®¹t gi¸ trÞ lín nhÊt t¹i ®Æc tÝnh thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh hay nãi c¸ch kh¸c, nÕu t¹i ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt cña d¶i ®iÒu chØnh mµ sai sè tèc ®é kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ sai sè cho phÐp, th× hÖ truyÒn ®éng sÏ lµm viÖc víi sai sè lu«n nhá h¬n sai sè cho phÐp trong toµn bé d¶i ®iÒu chØnh. Sai sè t¬ng ®èi cña tèc ®é ë ®Æc tÝnh c¬ thÊp nhÊt lµ :
s =
s = £ scp
V× c¸c gi¸ trÞ M®m, v0min, scp lµ x¸c ®Þnh nªn cã thÓ tÝnh ®îc gi¸ trÞ tèi thiÓu cña ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ sao cho sai sè kh«ng vît qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp. Trong suèt qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phÇn øng th× tõ th«ng kÝch tõ ®îc gi÷ nguyªn, do ®ã m«men t¶i cho phÐp cña hÖ sÏ lµ kh«ng ®æi :
Mc.cp = KfI®m = M®m
Ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é vµ m«men n»m trong h×nh ch÷ nhËt bao bëi c¸c ®êng th¼ng v =v®m, M =M®m vµ c¸c trôc to¹ ®é. Tæn hao n¨ng lîng chÝnh lµ tæn hao trong m¹ch phÇn øng nÕu bá qua c¸c tæn hao kh«ng ®æi trong hÖ.
Eb = E + I(Rb+R®)
IEb = IE + I2(Rb+R®)
NÕu ®Æt Rb +R® = R th× hiÖu suÊt biÕn ®æi n¨ng lîng cña hÖ sÏ lµ:
hu =
Khi lµm viÖc ë chÕ ®é x¸c lËp ta cã m«men do ®éng c¬ sinh ra ®óng b»ng m«men t¶i trªn trôc: M*=M*C vµ gÇn ®óng coi ®Æc tÝnh c¬ cña phô t¶i lµ:
M*C =(v*)x
H×nh 3. Quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt truyÒn ®éng vµ tèc ®é
víi c¸c lo¹i t¶i kh¸c nhau
§iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p phÇn øng lµ rÊt thÝch hîp trong trêng hîp m«men t¶i lµ h»ng sè trong toµn d¶i ®iÒu chØnh. Còng thÊy r»ng kh«ng nªn nèi thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch phÇn øng v× nh vËy sÏ lµm gi¶m ®¸ng kÓ hiÖu suÊt cña hÖ.
PhÇn II
TÝnh to¸n m¹ch ®éng lùc
chän s¬ ®å m¹ch ®éng lùc:
V× nguån cÊp mét pha nªn chän s¬ ®å thiÕt kÕ lµ cÇu mét pha kh«ng ®iÒu khiÓn
H×nh 4. S¬ ®å ®éng lùc cÇu mét pha kh«ng ®iÒu khiÓn.
H×nh 5.S¬ ®å ®éng lùc cÇu mét pha kh«ng ®iÒu khiÓn víi b¨m xung mét chiÒu b»ng Tranzitor.
tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¹ch lùc:
C¸c th«ng sè c¬ b¶n cßn l¹i cña ®éng c¬:
+ Dßng ®iÖn phÇn øng ®éng c¬:
I®m=== 17,6(A)
+ §iÖn trë m¹ch phÇn øng ®éng c¬ ®îc tÝnh gÇn ®óng:
R=0,5(1- h®m)=0,5(1- 0,85)= 0,42(V)
+ §iÖn c¶m m¹ch phÇn øng ®éng c¬:
L= g= 0,25.= 0,007(H) =7(mH)
Trong ®ã: g = 0,25- lµ hÖ sè lÊy cho ®éng c¬ cã cuén bï.
p =2- lµ sè ®«i cùc cña ®éng c¬.
TÝnh chän Diod:
+ §iÖn ¸p ngîc lín nhÊt mµ Diod ph¶i chÞu:
Unmax=Knv.U2=KnV== 157,13(V)
Trong ®ã: Knv=
Ku== 0,9
+ §iÖn ¸p ngîc cña Diod cÇn chän:
Unv=Kdtu.Unmax=2.157,13 =314,26 (V)
Trong ®ã: Kdtu>1,6, chän Kdtu=2
+ Dßng lµm viÖc cña van ®îc tÝnh theo dßng hiÖu dông:
Ilv=Ihd =Khd.Id =.17,6 = 12,4(A)
Trong ®ã: Khd=
+ Chän ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña van lµ cã c¸nh t¶n nhiÖt vµ ®Çy ®ñ diÖn tÝch to¶ nhiÖt, kh«ng qu¹t ®èi lu kh«ng khÝ, víi ®iÒu kiÖn ®ã dßng ®Þnh møc cÇn chän:
Ilv=25%I®mV I®mV =.Ilv =.12,4 = 49,6(A)
Víi UnV = 314,26(V) vµ I®mV = 49,6(A) chän bèn Diod lo¹i 1N2137R cã c¸c th«ng sè:
+ §iÖn ¸p ngîc cùc ®¹i cña van: Unmax= 500(V)
+ Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van: I®m= 60(A)
+ §Ønh xung dßng ®iÖn: Ipikmax= 700(A)
+ Sôt ¸p lín nhÊt cña Tiritor ë tr¹ng th¸i dÉn: Umax= 1,4(V)
+ NhiÖt ®é lµm viÖc cùc ®¹i cho phÐp: Tmax =1758C
+ Dßng ®iÖn thö cùc ®¹i: Ith = 60(A)
TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p chØnh lu: m¸y biÕn ¸p mét pha
§iÖn ¸p chØnh lu kh«ng t¶i:
Udo=Ud +2UV +Udn +UBA= 100 + 2.1,4 + 5 = 107,8(V)
Trong ®ã: Ud = 100(V)- ®iÖn ¸p chØnh lu.
DUV =1,4(V)- sôt ¸p trªn van.
DUdn0- sôt ¸p trªn d©y nèi.
DUBA=(5410)%Ud chän DUBA= 5%Ud =100 = 5(V)
C«ng suÊt tèi ®a cña t¶i:
Pdmax = Udo.Id = 107,8.17,6 = 1897,28(W)
C«ng suÊt biÕn ¸p nguån cÊp:
SBA=S1BA=S2BA =Ks.Pdmax= 1,23.1897,28 = 2333,65(VA)
Trong ®ã: Ks=1,23- hÖ sè c«ng suÊt.
TÝnh to¸n s¬ bé m¹ch tõ:
QFe=KQ=5=34(cm2)
Trong ®ã: KQ= 5- hÖ sè phô thuéc vµo ph¬ng thøc lµm m¸t.
m=1- sè pha cña m¸y biÕn ¸p.
TÝnh to¸n d©y quÊn m¸y biÕn ¸p:
§iÖn ¸p cuén d©y s¬ cÊp: U1 = 220(V)
§iÖn ¸p cuén d©y thø cÊp:
U2 = = 120(V)
Sè vßng d©y cña cuén s¬ cÊp:
W1== 291(vßng).
Chän lo¹i thÐp 330,c¸c l¸ thÐp cã ®é dµy 0,5mm,BT =1(T)
Sè vßng d©y cña cuén thø cÊp:
W2== 159(vßng)
Dßng ®iÖn cña cuén s¬ cÊp:
I1== 10,6(A)
Dßng ®iÖn cña cuén thø cÊp:
I2== 19,45(A)
TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp:
S1== 3,85(mm2)
Trong ®ã: J1= 2,75A/mm2- mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p.
TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp:
S2== 7(mm2).
Trong ®ã: J2= 2,75A/mm2- mËt ®é dßng ®iÖn trong m¸y biÕn ¸p.
§êng kÝnh d©y dÉn s¬ cÊp:
d1== 2,2(mm)
§êng kÝnh d©y dÉn thø cÊp:
d2== 3(mm)
TÝnh kÝch thíc m¹ch tõ:
Chän m¹ch tõ cã d¹ng nh h×nh vÏ:
Chän trô h×nh ch÷ nhËt víi c¸c kÝch thíc QFe= a.b
Trong ®ã: a- bÒ réng cña trô; b- bÒ dµy cña trô.
Theo c«ng thøc kinh nghiÖm: b/a= 0,51,5 => chän: b/a=1
QFe= a.b= a2= 34(cm2)
a= b= 5,8(cm)= 58(mm)
Chän kÝch thíc cöa sæ:
Theo c«ng thøc kinh nghiÖm: h/a=24 => chän: h/a=2,5
c/a= 0,52,5 => chän: c/a= 1,5
Tõ ®ã ta cã: h=2,5a=2,5.58= 145(mm)=14,5(cm)
c=1,5a=1,5.58= 87(mm)
ChiÒu réng toµn bé m¹ch tõ:
C=2.c + 2.a=2.87 + 2.58=290(mm)=29(cm)
ChiÒu cao m¹ch tõ:
H=h + a=145 + 58=203(mm)
DiÖn tÝch do cuén s¬ cÊp chiÕm chç:
Qcs1=kld.W1.Scu1=2.291.3,58=585,58(mm2)
DiÖn tÝch do cuén thø cÊp chiÕm chç:
Qcs2=kld.W2.Scu2=2.159.7=2226(mm2)
Trong ®ã: kld=2 – hÖ sè lÊp ®Çy
DiÖn tÝch cöa sæ c¶ hai cuén d©y chiÕm chç:
Qcs= Qcs1+ Qcs2=585,58+2226=2811,58(mm2)
KÕt cÊu d©y quÊn:
Thùc hiÖn d©y quÊn kiÓu ®ång t©m theo chiÒu däc trô, mçi cuén d©y ®îc quÊn thµnh nhiÒu líp d©y. Mçi líp d©y ®îc quÊn liªn tôc, c¸c vßng d©y quÊn s¸t nhau. C¸c líp d©y c¸ch ®iÖn víi nhau b»ng c¸c b×a c¸ch ®iÖn. ¥ ®©y chän b×a c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp d©y dµy 0,1mm, gi÷a c¸c cuén d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp lµ 1mm,líp c¸ch ®iÖn trong cïng vµ ngµi cïng lµ 1mm.
Sè vßng d©y trªn mçi líp cña cuén s¬ cÊp:
W1l== 58(vßng).
Trong ®ã: kc= 0,95- hÖ sè Ðp chÆt.
hg= dn1= d1+c® =2,2+0,1=2,3(mm)- kho¶ng c¸ch tõ g«ng ®Õn cuén s¬ cÊp.
Sè vßng d©y trªn mçi líp cña cuén thø cÊp:
W2l== 43(vßng).
Trong ®ã: kc= 0,95- hÖ sè Ðp chÆt.
dn2= d2+c® =3+0,1=3,1(mm)
Sè líp d©y trong cöa sæ cña cuén s¬ cÊp:
nl1== 5(líp).
Nh vËy cuén s¬ cÊp cã 291 vßng chia thµnh 5 líp.
Sè líp d©y trong cöa sæ cña cuén thø cÊp:
nl2== 4(líp).
Nh vËy cuén thø cÊp cã 159 vßng chia thµnh 4 líp.
BÒ dµy cuén s¬ cÊp:
Bd1=(d1+ c®)nl1=(2,2 + 0,1).5 = 11,5(mm)
BÒ dµy cuén thø cÊp:
Bd2=(d2+ c®)nl2=(3 + 0,1).5 = 15,5(mm)
Tæng bÒ dµy c¸c cuén d©y:
Bd= Bd1+ Bd2+c®t+c®n+c®12
Trong ®ã: c®t, c®n: bÒ dµy c¸ch ®iÖn trong cïng vµ ngoµi cïng
c®12: bÒ dµy c¸ch ®iÖn gi÷a cuén s¬ cÊp vµ cuén thø cÊp
=> Bd=11,5+15,5+1+1+1=30(mm)
KiÓm tra l¹i:
Bd=30(mm) tháa m·n
KÝch thíc hîp lý gi÷a cuén d©y vµ trô:
c=c- Bd=87- 30 =57(mm)
Khèi lîng s¾t:
MFe = VFe.mFe
Trong ®ã:
VFe: thÓ tÝch khèi s¾t
VFe=2.a.b.h +2.C.a.b=QFe.(2h +2C)=34(2.14,5+2.29)=2958(cm3)3(dm3)
mFe: khèi lîng riªng cña s¾t
mFe=7,85(kg/dm3)
MFe = VFe.mFe =3.7,85=23,55(kg)
Khèi lîng ®ång:
MCu =VCu.mCu
Trong ®ã:
VCu: thÓ tÝch khèi ®ång cña c¸c cuén d©y.
VCu=SCu.l
SCu: tiÕt diÖn d©y dÉn
l: chiÒu dµi d©y quÊn cña cuén d©y.
mCu: khèi lîng riªng cña ®ång
mCu=8,9(kg/dm3)
Coi cuén d©y lµ khèi hép ch÷ nhËt, th× chiÒu dµi d©y ®ång tÝnh theo biÓu thøc:
l =W.4.atb
Trong ®ã: atb: chiÒu dµi trung b×nh cña vßng d©y.
ChiÒu dµi trung b×nh cña cuén d©y s¬ cÊp:
atb1=a+2.c®t+Bd1=58+2.1+11,5=71,5(mm)
ChiÒu dµi trung b×nh cña cuén d©y thø cÊp:
atb2=a+2c®t+Bd1+2c®12+Bd2=58+2.1+11,5+2.1+15,5=89(mm)
ChiÒu dµi cuén d©y s¬ cÊp:
l1 =W1.4.atb1=291.4.71,5=83226(mm)=83,2(m)
ChiÒu dµi cuén d©y thø cÊp:
l2 =W2.4.atb2=159.4.89=56604(mm)=56,6(m)
ThÓ tÝch khèi ®ång cuén d©y s¬ cÊp:
VCu1=SCu1.l1=3,85.83226=320420(mm3)=0,32(dm3)
ThÓ tÝch khèi ®ång cuén d©y thø cÊp:
VCu2=SCu2.l2=7.56604=396228(mm3)=0,396(dm3)
Khèi lîng ®ång cuén d©y s¬ cÊp:
MCu1 =VCu1.mCu=0,32.8,9=2,85(kg)
Khèi lîng ®ång cuén d©y thø cÊp:
MCu2 =VCu2.mCu=0,396.8,9=3,52(kg)
Tæng khèi lîng ®ång ®· sö dông:
MCu= MCu1 + MCu2 =2,85+3,52=6,37(kg)
TÝnh c¸c th«ng sè cña M¸y biÕn ¸p:
§iÖn trë cña cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p ë 750C:
R1=r= 0,47(V).
Trong ®ã: r =.
§iÖn trë cña cuén thø cÊp m¸y biÕn ¸p ë 750C:
R2=r= 0,17(V).
Trong ®ã: r =.
§iÖn trë cña m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp:
RBA=R2+R1= 0,17+ 0,47= 0,31().
Sôt ¸p trªn ®iÖn trë m¸y biÕn ¸p:
DUr =RBA.Id= 0,31.17,6 =5,45(V).
§iÖn kh¸ng m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp:
XBA=8p2 .W22v.10-10.
Trong ®ã: r : b¸n kÝnh trong cña cuén d©y thø cÊp
Chu vi trong cña cuén d©y thø cÊp: Ct2=4.(atb2-Bd2)=4.(89-15,5)=294(mm)
Ct2=2r => r==46,79(mm)
XBA=8p2.1592 .314.10-10= 0,2().
§iÖn c¶m m¸y biÕn ¸p quy ®æi vÒ thø cÊp:
LBA==6,3.10-4(H) = 0,63(mH).
Tæng trë ng¾n m¹ch quy ®æi vÒ thø cÊp:
ZBA==0,37().
§iÖn ¸p ng¾n m¹ch phÇn tr¨m cña m¸y biÕn ¸p:
Un% =100% =100 =6 %.
Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch m¸y biÕn ¸p:
Inm == 324,3(A).
§iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông:
Unr% =100% =100% =5%.
§iÖn ¸p ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng:
Unx% =100% =100% =3,2%.
Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch tøc thêi cùc ®¹i:
Imax=Inm =.324,3=462(A) < Ipik=700(A)
KiÓm tra m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ cã ®ñ ®iÖn kh¸ng ®Ó h¹n chÓ tèc ®é biÕn thiªn cña dßng chuyÓn m¹ch:
=233284,7(A/s) =0,23(A/ms).
=100(A/ms).
VËy m¸y biÕn ¸p thiÕt kÕ sö dông tèt.
HiÖu suÊt thiÕt bÞ chØnh lu:
h==0,75
TÝnh chän tô ®iÖn C, Tranzitor vµ diod x¶ n¨ng lîng D:
Chän tô ®iÖn: C=2000(F)
Chän Tranzitor:
§Ó tháa m·n ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña m¹ch kÝch tõ víi th«ng sè ®Þnh møc U®m§C=100(V), I®m§C=17,6(A),chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t b»ng c¸nh t¶n nhiÖt, Tranzitor cÇn chän ph¶i ®¶m b¶o lµm viÖc víi th«ng sè:
UCEO>kU.U®m§C= 2,5.100 = 250(V)
IC>ki.I®m§C= 5.17,6 =88(A)
=> Chän Tranzitor lo¹i QM100HC-M cña Mistubishi cã th«ng sè: UCEO=350(V), IC=100(A), IB=3(A)
Chän Diod D:
§ièt x¶ n¨ng lîng cã dßng ®iÖn lµm viÖc lín nhÊt ch¹y qua kh«ng thÓ vît qu¸ 30% Ilv.
Dßng ®iÖn lín nhÊt cña ®ièt kh«ng vît qu¸ 0,3.17,6 = 5,28(A). Dßng ®iÖn nµy nhá, chän ®iÒu kiÖn lµm m¸t b»ng vá ®ièt lóc ®ã dßng ®iÖn ®ièt cÇn chän I®m > 10.5,28 =52,8(A), ®iÖn ¸p còng chän t¬ng tù nh cña tranzitor U®m > 250(V).
Tõ c¸c th«ng sè trªn chän ®ièt lo¹i 1N2135 cã th«ng sè Imax = 60A,
Un = 400V, DU = 1.4V.
Chän c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ:
B¶o vÖ qu¸ nhiÖt cho c¸c van b¸n dÉn:
Khi van b¸n dÉn lµm viÖc, cã dßng ®iÖn ch¹y qua, trªn van cã sôt ¸p DU, do ®ã cã tæn hao c«ng suÊt DP. Tæn hao nµy sinh nhiÖt, ®èt nãng van b¸n dÉn. MÆt kh¸c van b¸n dÉn chØ ®îc phÐp lµm viÖc díi nhiÖt ®é cho phÐp Tcp, nÕu qua nhiÖt ®é cho phÐp c¸c van b¸n dÉn sÏ bÞ ph¸ háng. §Ó van b¸n dÉn lµm viÖc an toµn kh«ng bÞ chäc thñng vÒ nhiÖt, ë ®©y ta dïng c¸nh t¶n nhiÖt:
*TÝnh to¸n c¸nh t¶n nhiÖt:
+ Tæn thÊt c«ng suÊt trªn mét Diod:
DP=DU.Ilv=1,4.12,4 = 17,36(W)
+ DiÖn tÝch bÒ mÆt to¶ nhiÖt: STN=
Trong ®ã: T- ®é chªnh nhiÖt ®é so víi m«i trêng.
+ Chän nhiÖt ®é m«i trêng: Tmt = 408C
+ NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña Diod: Tcp =1758C
+ Chän nhiÖt ®é trªn c¸nh to¶ nhiÖt: Tlv = 808C
T =Tlv- Tmt = 808C- 408C = 408C
Km- hÖ sè to¶ nhiÖt b»ng ®èi lu vµ bøc x¹
Chän Km=8
STN == 0,054(m2) =540(cm2)
Chän lo¹i c¸nh to¶ nhiÖt cã 10 c¸nh, kÝch thíc mçi c¸nh: h1.b=6.6(cm.cm)
Tæng diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña c¸nh:STN =10.2.6.6 =720(cm2)
H×nh d¸ng c¸nh t¶n nhiÖt.
C¸c kÝch thíc c¬ b¶n nªn chän:
h0=5415(mm); chän h0 =10(mm)
h <180(mm); chän h =70(mm)
c =243(mm); chän c =3(mm)
z =5412(mm); chän z =10(mm)
B¶o vÖ qu¸ dßng ®iÖn cho van:
Dïng Aptomat ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®éng lùc, tù ®éng c¾t m¹ch khi qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch Diod, ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch thø cÊp m¸y biÕn ¸p.
Chän mét Aptomat cã c¸c th«ng sè:
+ Dßng ®iÖn lµm viÖc ch¹y qua Aptomat:
Ilv ==10,6(A)
+ Dßng ®iÖn Aptomat cÇn chän:
I®m=1,1.Ilv =1,1.10,6 =11,66(A)
U®m=220(V)
+ ChØnh ®Þnh dßng ng¾n m¹ch: Inm = 2,5.Ilv =2,5.10,6 =26,5(A)
+ Dßng ®iÖn qu¸ t¶i: Iqt =1,5.Ilv =1,5.10,6 =15,9(A)
Chän Aptomat lo¹i BHP 2 cùc do h·ng Hwa Shih chÕ t¹o cã c¸c th«ng sè:
I®m =15(A),U®m =220(V).
CÇu dao dïng ®Ó t¹o khe hë an toµn khi söa ch÷a hÖ thèng truyÒn ®éng vµ dïng ®Ó ®ãng c¾t bé nguån chØnh lu khi kh«ng cã t¶i.
Dßng ®Þnh møc cña cÇu dao: I®mCD =1,1.Ilv =I®mAp =11,66(A)
Dïng d©y ch¶y t¸c ®éng nhanh ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch c¸c Diod, ng¾n m¹ch ®Çu ra cña bé chØnh lu.
+ Nhãm 1CC: Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 1CC:
I1CC =1,1.I2 =1,1. 19,45 =21,4(A)
+ Nhãm 2CC: Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 2CC:
I2CC=1,1.Ihd =1,1.12,4 =13,64(A)
+ Nhãm 3CC: Dßng ®iÖn ®Þnh møc d©y ch¶y nhãm 3CC:
I3CC=1,1.Id =1,1.17,6 = 19,36(A)
VËy chän cÇu ch¶y nhãm 1CC lo¹i 25(A)
nhãm 2CC lo¹i 16(A)
nhãm 3CC lo¹i 20(A)
B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p cho van:
B¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ®îc thùc hiÖn b»ng c¸ch m¾c R-C song song víi Diod. Khi cã chuyÓn m¹ch, c¸c ®iÖn tÝch tÝch tô trong c¸c líp b¸n dÉn phãng ra ngoµi t¹o ra dßng ®iÖn ngîc trong kho¶ng thêi gian ng¾n, sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ngîc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m lµm cho qu¸ ®iÖn ¸p gi÷a anod vµ catod cña Diod. Khi cã m¹ch R- C m¾c song song víi Diod t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch nªn Diod kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p.
R
1
C
1
D
M¹ch R-C b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do chuyÓn m¹ch.
Cã thÓ chän gÇn ®óng: R1=(5430)V ; C1=(0,2544)mF
B¶o vÖ xung ®iÖn ¸p tõ líi ®iÖn ta m¾c song song víi t¶i ë ®Çu vµo m¹ch R-C, nhê m¹ch läc nµy mµ ®Ønh xung gÇn nh n»m l¹i hoµn toµn trªn ®iÖn trë ®êng d©y.
Cã thÓ chän gÇn ®óng: R2 =(5420)V ; C2= 4mF
S¬ ®å m¹ch ®éng lùc cã ®Çy ®ñ c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ.
PhÇn iii.
ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn.
I. thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn:
M¹ch ®iÒu khiÓn b¨m ¸p mét chiÒu cã nhiÖm vô x¸c ®Þnh thêi ®iÓm më vµ kho¸ van b¸n dÉn trong mét chu k× chuyÓn m¹ch. §iÖn ¸p t¶i khi ®iÒu khiÓn ®îc tÝnh
UT¶i = g.U1
Trong ®ã:
td, tk, Tck: Thêi gian dÉn, kho¸ van b¸n dÉn, chu k× ®ãng c¾t.
U1: ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu.
t1
t2
t3
t4
t5
URC
U®k
UT¶i
t
t
g
M¹ch ®iÒu khiÓn cÇn ®¸p øng yªu cÇu ®iÒu khiÓn g b»ng c¸c lÖnh theo mét nguyªn t¾c nµo ®ã.
§Ó ®iÒu khiÓn g víi chu k× ®ãng c¾t Tck kh«ng ®æi cÇn ph¶i ®iÒu khiÓn kho¶ng thêi gian dÉn cña van b¸n dÉn trong chu k× ®ãng c¾t.
Nguyªn lÝ ®iÒu khiÓn thêi gian dÉn cña c¸c van b¸n dÉn trong ®iÒu ¸p mét chiÒu cã thÓ thùc hiÖn nh sau:
T¹o mét ®iÖn ¸p tùa d¹ng ®iÖn ¸p r¨ng ca (hay ®iÖn ¸p tam gi¸c) víi mét tÇn sè f x¸c ®Þnh kh¸ cao. Dïng mét ®iÖn ¸p mét chiÒu (lµm ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn) so s¸nh víi ®iÖn ¸p tùa. T¹i thêi ®iÓm ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn th× ph¸t lÖnh më hoÆc kho¸ van b¸n dÉn.
§iÖn ¸p tùa Urc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k. T¹i c¸c thêi ®iÓm 0, t1, t2..... Urc = U®k sÏ ph¸t lÖnh më hay kho¸ van b¸n dÉn. T¹i c¸c sên lªn cña ®iÖn ¸p tùa Urc ph¸t lÖnh më van b¸n dÉn, t¹i sên xuèng cña Urc sÏ ph¸t lÖnh kho¸ van. Theo c¸ch ®ã c¸c van b¸n dÉn sÏ më t¹i 0, t2, t4..., vµ kho¸ t¹i t1, t3 t5...
§é réng xung ®iÖn ¸p t¶i ®îc ®iÒu khiÓn khi ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k. Trªn h×nh t¨ng U®k sÏ gi¶m g vµ gi¶m ®iÖn ¸p ra. NghÜa lµ trong trêng hîp nµy U®k vµ Ut¶i nghÞch biÕn.
II. s¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn:
T¹o tÇn sè
So s¸nh
T¹o xung
khuÕch ®¹i
Van ®éng lùc
S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p mét chiÒu.
M¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu ¸p mét chiÒu gåm 3 kh©u c¬ b¶n:
Kh©u t¹o tÇn sè cã nhiÖm vô tao ®iÖn ¸p tùa r¨ng ca Urc víi tÇn sè theo ý muèn ngêi thiÕt kÕ. TÇn sè cña c¸c bé ®iÒu ¸p mét chiÒu thêng chän kh¸ lín (hµng chôc kHz). TÇn sè nµy lín hay bÐ lµ do kh¶ n¨ng chÞu tÇn sè cña van b¸n dÉn.
Kh©u so s¸nh cã nhiÖm vô x¸c ®Þnh thêi ®iÓm ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. T¹i c¸c thêi ®iÓm ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn th× ph¸t lÖnh më hoÆc kho¸ van b¸n dÉn. §iÖn ¸p tùa d¹ng tam gi¸c cã hai sên lªn vµ xuèng, lÖnh më van ®éng lùc ë giao ®iÓm sên lªn, th× ë giao ®iÓm sên xuèng sÏ ph¸t lÖnh kho¸ van vµ ngîc l¹i.
Kh©u t¹o xung, khuÕch ®¹i cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më van b¸n dÉn. Mét xung ®îc coi lµ phï hîp ®Ó më van lµ xung cã ®ñ c«ng suÊt (®ñ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn), c¸ch ly gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn víi m¹ch ®éng lùc khi nguån ®éng lùc hµng chôc v«n trë lªn. H×nh d¹ng xung ®iÒu khiÓn phô thuéc lo¹i van ®éng lùc ®îc sö dông.
Van ®éng lùc lµ Tranzitor, xung ®iÒu khiÓn cã d¹ng xung ch÷ nhËt ®é réng cña c¸c xung nµy b»ng ®é réng xung ®iÖn ¸p t¶i
ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý:
Kh©u t¹o tÇn sè: t¹o ®iÖn ¸p tam gi¸c b»ng tÝch ph©n sãng vu«ng
M¹ch t¹o ®iÖn ¸p tam gi¸c còng cã thÓ nhËn ®îc tõ bé tÝch ph©n xung vu«ng. Xung vu«ng cã thÓ t¹o b»ng nhiÒu c¸ch kh¸c nhau. TÝch ph©n xung nµy chÝnh lµ qu¸ tr×nh n¹p, x¶ tô.
Bé t¹o sãng ®iÖn ¸p vu«ng vµ tam gi¸c b»ng K§TT
§Çu vµo V+ cã hai tÝn hiÖu, mét tÝn hiÖu kh«ng ®æi lÊy tõ ®Çu ra cña A1, mét tÝn hiÖu biÕn thiªn lÊy tõ ®Çu ra cña A2. §iÖn ¸p chuÈn so s¸nh ®Ó quyÕt ®Þnh ®æi dÊu ®iÖn ¸p ra cña A1 lµ trung tÝnh vµo V-. Gi¶ sö ®Çu ra cña A1 d¬ng UA1 > 0, khuÕch ®¹i A2 tÝch ph©n ®¶o dÊu cho ®iÖn ¸p cã sên ®i xuèng cña ®iÖn ¸p tùa. §iÖn ¸p vµo V+ lÊy tõ R1 vµ R2, hai ®iÖn ¸p nµy tr¸i dÊu nhau. §iÖn ¸p vµo qua R2 biÕn thiªn theo ®êng n¹p tô, cßn ®iÖn ¸p vµo qua R1 kh«ng ®æi, tíi khi nµo UV+ = 0 ®Çu ra cña A1 ®æi dÊu thµnh ©m. Chu k× ®iÖn ¸p ra cña A1 cø lu©n phiªn ®æi dÊu nh vËy cho ta ®iÖn ¸p ra nh h×nh vÏ.
TÇn sè cña ®iÖn ¸p tùa ®îc tÝnh:
(2.24)
B»ng c¸ch chän c¸c trÞ sè cña ®iÖn trë vµ tô ®iÖn ta cã ®îc ®iÖn ¸p tùa cã tÇn sè nh mong muèn.
Kh©u so s¸nh:
Kh©u so s¸nh cña ®iÒu ¸p mét chiÒu sÏ x¸c ®Þnh thêi ®iÓm më vµ kho¸ van b¸n dÉn. §Çu vµo cña kh©u nµy gåm cã hai tÝn hiÖu, ®iÖn ¸p tùa (®iÖn ¸p tam gi¸c) vµ ®iÖn ¸p mét chiÒu lµm ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn.
Trong mçi chu k× ®iÖn ¸p tùa cã hai thêi ®iÓm ®iÖn ¸p tùa b»ng ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. T¹i c¸c thêi ®iÓm ®ã, ®Çu ra cña kh©u so s¸nh ®æi dÊu ®iÖn ¸p. T¬ng øng víi c¸c thêi ®iÓm ®ét biÕn ®iÖn ¸p ®Çu ra cña kh©u so s¸nh cÇn cã lÖnh më hoÆc kho¸ van b¸n dÉn.
Urc
Uss
U®k
t
t
U
_
+
M¹ch so s¸nh hai cæng b»ng K§TT
Kh©u khuyÕch ®¹i:
Sö dông c¸ch ly b»ng ghÐp quang, khi cã tÝn hiÖu tõ Dq th× Tranzitor dÉn
M¹ch ®iÒu khiÓn hoµn chØnh:
Uđk
UA
t
UB
t
UC
t
UD
t
UDq
t
Ud
t1 t2 t3 t4 t5 t6 t
* Nguyªn lý ho¹t ®éng m¹ch ®iÒu khiÓn:
§iÖn ¸p tùa t¹i B cã d¹ng xung tam gi¸c c©n, qua khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A3 ®îc kÐo lªn trªn trôc hoµnh, ®iÖn ¸p UC > 0 ®îc so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn U®k ®îc ®iÒu chØnh bëi tÝn hiÖu cña m¸y ph¸t tèc, UC vµ U®k c¾t nhau t¹i c¸c giao ®iÓm t1, t2, t3, t4, t5, t6…Sù so s¸nh nµy qua khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A4 cho ta ®iÖn ¸p UD cã d¹ng xung ch÷ nhËt kh«ng ®èi xøng. Khi UD >0 th× diod Dq cã tÝn hiÖu vµ UDq >0, khi UD0, Dq kh«ng cã tÝn hiÖu th× Trq kh«ng cã tÝn hiÖu vµ Tr còng kh«ng dÉn nªn Ud =0.
tÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¹ch ®iÒu khiÓn:
C¸c khuyÕch ®¹i thuËt to¸n A1, A2, A3, A4 chän lo¹i TL084, do h·ng TexasInstruments chÕ t¹o, th«ng sè cña TL084:
+§iÖn ¸p nguån nu«i: VCC =618(V); chän VCC =612(V).
+HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo: Uv =630(V).
+NhiÖt ®é lµm viÖc: t8=(-25485)8C.
+C«ng suÊt tiªu thô: P = 680(mW) = 0,68(W).
+Tæng trë ®Çu vµo: Rin =106(MV).
+Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 30(pA).
+Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: =13(V/ms).
+M¹ch t¹o xung chïm cã tÇn sè: fx==3(kHz).
+Chu kú cña xung chïm: T == 333(ms).
Chän tÇn sè m¹ch t¹o ®iÖn ¸p tam gi¸c:
Chän tÇn sè cña bé b¨m ¸p kho¶ng 1kHz => TTG=1/f =1/1000=10-3(s)
Chän c¸c ®iÖn trë R1=R2=47(k)
Chän C=0,01(F)=10-8(F)
Chän R3 theo biÓu thøc: TTG=4.R3.C.= 4.R3.C
R3==0,25.105()=25(k)
Chän theo tiªu chuÈn: R3=27(k)
§iÖn ¸p ®Çu ra cña A2 cã trÞ sè ®Ønh b»ng ®iÖn ¸p b·o hoµ cña IC. Víi nguån cÊp 12V ®iÖn ¸p b·o hoµ cña IC kho¶ng (80% ¸ 90%).12V. TrÞ sè nµy vµo kho¶ng 10,5V.
KhuÕch ®¹i thuËt to¸n A3 cã nhiÖm vô kÐo ®êng ®Æc tÝnh lªn trªn trôc hoµnh.
C¸c ®iÖn trë R4, R5 chän R4 = R5 = 68(kW)
§Ó n©ng ®îc ®êng ®iÖn ¸p tam gi¸c lªn trªn trôc hoµnh, khi ®Çu ra cña A2 cã trÞ sè 10,5V.
Chän R6 = 0,5 R4 = 34(kW).
Chän tiªu chuÈn R6 = 33(kW).
Chän c¸c ®iÖn trë R7 = R8 =33(kW).
Chän R9:
Chän theo tiªu chuÈn: R9 = 5,1(kW)
Bé ghÐp quang chän lo¹i 4N35 cã th«ng sè: dßng vµo ch¹y qua ®ièt cùc ®¹i 60(mA), dßng ra trªn colector tranzitor quang cùc ®ai 150(mA), ®iÖn ¸p tranzitor 30(V), ®iÖn ¸p c¸ch li 3350(V).
TÝnh chän ®iÖn trë R10:
Trong ®ã: dßng ®iÖn ch¹y qua ®ièt quang cã trÞ sè trong kho¶ng (5¸20) mA, ®· chän 10(mA).
Theo th«ng sè cña tranzitor QM100HC-M, chØ cÇn dßng ®iÖn baz¬ tranzitor 0,65A lµ ®ñ ®Ó tranzitor më th«ng hoµn toµn. Khi ®ã ®iÖn trë R11 cÇn cã:
Chän theo tiªu chuÈn: R11 = 22(W)
Tranzitor ®Öm chän lo¹i D613 cã th«ng sè IC=6(A), UCE=100(V)
ThiÕt kÕ nguån cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn:
M¹ch ®iÒu khiÓn cã hai hÖ thèng nguån cÊp c¸ch ly:
HÖ thèng nguån nu«i thø nhÊt lµ nguån nu«i ®èi xøng 12(V) cÊp cho m¹ch IC khuyÕch ®¹i thuËt to¸n.
HÖ thèng nguån nu«i thø hai lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu 15(V) cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn dßng bazo tranzitor ®éng lùc.
Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p 612(V)®Ó cÊp nu«i IC, dïng m¹ch chØnh lu cÇu mét pha dïng diod.
§iÖn ¸p vµo cña IC æn ¸p chän 21(V): U2=23,3(V).
§Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng hai vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912, c¸c th«ng sè cña vi m¹ch:
§iÖn ¸p ®Çu vµo: Uv=14425(V).
§iÖn ¸p ®Çu ra: IC7812 cã Ura=12(V).
IC7912 cã Ura= -12(V).
Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira =(041) A.
Tô ®iÖn C1,C2dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi bËc cao.
Chän C1= C2= C3= C4= C5= 470(mF); U=35(V).
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- DAMH Thietbidieukhien.doc