Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 3

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

0
175
lượt xem
68
download

Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 3

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sự phát triển kinh tế của mỗi n-ớc phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ giới hoá và tự động hoá các quá trình sản xuất. Để có thể đáp ứng đ-ợc các yêu cầu của quá trình cơ giới hoá và tự động hoá các hệ truyền động điện đ-ợc 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 đ-ợc độ tác...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 3

  1. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” Lêi më ®Çu Sù ph¸t triÓn kinh tÕ cña mçi n-íc 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 th-íc vµ h¹ gi¸ thµnh cña hÖ. Mçi sinh viªn cÇn ph¶i biÕt ®-îc c¸c b-íc 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 . D-íi sù h-íng 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. 1
  2. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” 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 = .U1 Trong ®ã: td t   d t d  t k TCK td, tk, Tck: Thêi gian dÉn, kho¸ van b¸n dÉn, chu k× ®ãng c¾t. U1: ®iÖn ¸p nguån mét chiÒu. URC U®k t t1 t2 t3 t4 t5 UT¶i  t 2
  3. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” M¹ch ®iÒu khiÓn cÇn ®¸p øng yªu cÇu ®iÒu khiÓn  b»ng c¸c lÖnh theo mét nguyªn t¾c nµo ®ã. §Ó ®iÒu khiÓn  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 c-a (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 s-ên lªn cña ®iÖn ¸p tùa Urc ph¸t lÖnh më van b¸n dÉn, t¹i s-ên 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  vµ gi¶m ®iÖn ¸p ra. NghÜa lµ trong tr-êng hîp nµy U®k vµ Ut¶i nghÞch biÕn. II. s¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn: 3
  4. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” T¹o So T¹o Van tÇn sè s¸nh xung ®éng lùc khuÕch 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 c-a Urc víi tÇn sè theo ý muèn ng-êi thiÕt kÕ. TÇn sè cña c¸c bé ®iÒu ¸p mét chiÒu th-êng 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 s-ên lªn vµ xuèng, lÖnh më van ®éng lùc ë giao ®iÓm s-ên lªn, th× ë giao ®iÓm s-ên xuèng sÏ ph¸t lÖnh kho¸ van vµ ng-îc 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 I. ThiÕt kÕ s¬ ®å nguyªn lý: 1. Kh©u t¹o tÇn sè: t¹o ®iÖn ¸p tam gi¸c b»ng tÝch ph©n sãng vu«ng 4
  5. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” 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. R2 U R1 UA1 UA2 C V+ + R3 _ t _ A1 A2 V- A + 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 s-ên ®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: 1 f (2.24) R 4.R3 .C. 2 R1 5
  6. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” 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. 2. 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. U Urc U®k t _ + Uss t M¹ch so s¸nh hai cæng b»ng K§TT 3. Kh©u khuyÕch ®¹i: Sö dông c¸ch ly b»ng ghÐp quang, khi cã tÝn hiÖu tõ Dq th× Tranzitor dÉn 6
  7. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” +12V +15V R7 R8 Dq Trq R6 Tr1 Tr II. M¹ch ®iÒu khiÓn hoµn chØnh: 7
  8. +12V +15V R2 R1 R10 R11 C C R4 R6 B Dq Trq V+ + R3 _ R5 _ R7 _A1 A2 A3 _ R9 V- A + + C A4 Tr1 8 §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” + D -12V VR1 U®k D R8 Tr Tr2 §C U®Æt -U FT
  9. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” 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 UD< 0 th× UDq=0, Diod Dq cã tÝn 9
  10. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” hiÖu th× Trq cã tÝn hiÖu vµ Tr dÉn Ud >0, Dq kh«ng cã tÝn hiÖu th× Trq kh«ng cã tÝn hiÖu vµ Tr còng kh«ng dÉn nªn Ud =0. III. 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 =18(V); chän VCC =12(V). +HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo: Uv =30(V). +NhiÖt ®é lµm viÖc: t=(-2585)C. +C«ng suÊt tiªu thô: P = 680(mW) = 0,68(W). +Tæng trë ®Çu vµo: Rin =106(M). +Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira = 30(pA). dU +Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp: =13(V/s). dt 1 +M¹ch t¹o xung chïm cã tÇn sè: fx= =3(kHz). 2t x 1 1 +Chu kú cña xung chïm: T =  = 333(s). f 3  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. R1 = 4.R3.C R 2 TTG 10 3  R3 =  8 =0,25.105(  )=25(k  ) 4.C 4.10 Chän theo tiªu chuÈn: R3=27(k  ) 10
  11. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn”  §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(k)  §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(k). Chän tiªu chuÈn R6 = 33(k).  Chän c¸c ®iÖn trë R7 = R8 =33(k).  Chän R9: U A3 10,5 R9    5,25( k) I raA 3 2.10 3 Chän theo tiªu chuÈn: R9 = 5,1(k)  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: 12 12 R 10    1,2( k) I DQ 0,01 Trong ®ã: dßng ®iÖn ch¹y qua ®ièt quang cã trÞ sè trong kho¶ng (520) mA, ®· chän 10(mA). 11
  12. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” 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: 15 R 11   23() 0,65 Chän theo tiªu chuÈn: R11 = 22() 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. 7812 +12V C1 C3 C2 C4 7912 -12V ~220V C5 +15V 12
  13. §å ¸n m«n häc “ThiÕt bÞ ®iÒu khiÓn” Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p 12(V)®Ó cÊp nu«i IC, dïng m¹ch chØnh l-u cÇu mét pha dïng diod. 21 §iÖn ¸p vµo cña IC æn ¸p chän 21(V): U2=  23,3(V). 0,9 §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=1425(V). §iÖn ¸p ®Çu ra: IC7812 cã Ura=12(V). IC7912 cã Ura= -12(V). Dßng ®iÖn ®Çu ra: Ira =(01) A. Tô ®iÖn C1,C2dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng hµi bËc cao. Chän C1= C2= C3= C4= C5= 470(F); U=35(V). 13

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản