BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A

Chia sẻ: Pham Duong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:32

Thêm vào BST

Báo xấu

1.454
lượt xem 528
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong hệ thống điện công nghiệp thi việc khởi động mềm cho động cơ là vô cùng quan trọng. Vì khi chúng ta khởi động trực tiếp cho động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất lớn thi dòng khởi động trực tiếp rất lớn ( Imm= 5 – 7 Iđm ) sẻ gây ra hiện tượng sụt áp cho tải làm cho hệ thống điện hoạt động không ổn định, hoặc nếu ta khởi động cùng lúc nhiều động cơ sẽ làm cho hệ thống điện quá tải không hoạt động được. Vì vậy trong các...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A

BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG I . GIỚI THIỆU 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong hệ thống điện công nghiệp thi việc khởi động mềm cho động cơ là vô cùng quan trọng. Vì khi chúng ta khởi động trực tiếp cho động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất lớn thi dòng khởi động trực tiếp rất lớn ( Imm= 5 – 7 Iđm ) sẻ gây ra hiện tượng sụt áp cho tải làm cho hệ thống điện hoạt động không ổn định, hoặc nếu ta khởi động cùng lúc nhiều động cơ sẽ làm cho hệ thống điện quá tải không hoạt động được. Vì vậy trong các hệ thống điện công nghiệp khi mở máy hoạt động cho động cơ thì ta phải khởi động để đảm bảo cho hệ thống hoạt động được ổn định. Vì vậy nhóm đã thiết kế BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A. Nhiệm vụ của đề tài là: Cài đặt được điện áp lúc khởi động và thời gian tăng điện áp. 2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Trong thực tế để khởi động động cơ có rất nhiều phương án sử dụng như dùng biến tần để cài đặt, sử dụng vi điều khiển tạo xung kích cho các linh kiện điện tử công xuất như: Thyritor, Triac …. Trong đề tài này ta sử dụng phương pháp khởi động động cơ bằng vi điều khiển bằng cách sử dụng IC 89C51 thay đổi góc kích cho triac để thay đổi được điện áp ngỏ ra cấp cho động cơ. -1-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG II. MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG 1. Sơ lươc về vi điều khiển 89C51  Sơ lược phần cứng của 89C51  4 Kb ROM và 128 byte RAM  4 Port I/O 8 bit  2 bộ đếm định thời 16 bit  Có thể giao tiếp với cổng nối tiếp  64 Kb không gian bộ nhớ chương trình mở rộng.  64 Kb không gian bộ nhớ dử liệu mở rộng.  Một số bộ sử lý luận lý (thao tác tren các bít đơn)  210 bít được địa chỉ hóa  Bộ nhân/chia trong 4us a. Sơ đồ khối và sơ đồ chân của 89C51 Hình 1. So đồ khối 89C51 -2-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A Chức năng của các chân 89C51 Port 0: từ chân 32 đến 39 (P0.0-P0.7). Có 2 chức năng : nếu dùng trong thiết kế nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng có chứ năng như các dường I/O, đối với thiết kế lớn có bộ ngớ mở rộng nó được kết hợp giữa bus địa chỉ và bus dữ liệu. Port 1: từ chân 1 đến chân 9 (P1.0-P1.7) là port I/O dùng giao tiếp với thiết bị bên ngoài Port 2: từ chân 21đến chân 28 (P2.0-P2.7) Port 2 là port có tác dụng kép dùng như các đường xuất nhập hoặc là byte cao của bú địa chỉ đối với thiết kế dùng bọ nhớ mở rộng. Port 3: từ chân 10đến chân 17 (P3.0-P3.7). Port 3 là port có thể sử dụng như I/O bình thường nhưng còn sử dụng cho các chức năng đặc biệt như bảng sau: Bít Tên Chức năng chuyển đổi Ngỏ vào dữ liệu nối tiếp P3.0 RXD Ngỏ xuất dữ liệu nối tiếp P3.1 TXD Ngỏ vào ngắt 0 P3.2 INT0 Ngỏ vào ngắt 1 P3.3 INT1 Ngỏ vào của timer/counter thứ 0 P3.4 T0 Ngỏ vào của timer/counter thứ 1 P3.5 T1 Tín hiệu gi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài P3.6 WR Tín hiệu đọc bộ nhớ dữ liệu ngoài P3.7 DR PSEN(chân 29) :là tín hiệu ngỏ ra có tác dụng cho phép dọc bộ nhớ ch ương trình mở rộng và thường được kết nối với chân OE\ của Eprom cho phép đọc các byte mả lệnh. PSEN ở mức thấp trong thời gian 8951 lấy lệnh. Các ch ương trình được đọc từ Eprom qua bus dữ liệu . Khi 8951 thi hành chương trình ROM nội thì PSEN ở mức cao. -3-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A ALE (chân 30) :dùng làm tín hiệu điều khiển để giải da hợp các đ ường địa chỉ và dữ liệu khi kết nối với IC chốt. EA (chân 31): được mắc lên mức 1 hoặc mưc 0 Nếu ở mức 1 thì 8951 thực thi chương trình ở ROM nội Nếu ở mức 0 thì 8951 thực thi chương trình từ bộ nhớ mở rộng RST(Reset): chân 9 được dùng để thiết lập trạng thái ban đầu cho hệ thống XTAL1, XTAL2 (chân 18,19) : Bộ tạo dao động được tích hợp bên trong 8951 khi sử dụng ta chỉ cần nối thêm thạch anh và các tụ ổn định b. Khảo sát các khối nhớ bên trong. Tổ chức bộ nhớ RAM: bao gồm nhiều thành phần. Phần lưu trữ da dụng có địa chỉ từ 30H- 7FH Phần lưu trữ địa chỉ hóa từng bit có địa chỉ từ 20H-2FH Các bank thanh gi có địa chỉ từ 00H- 1FH Các thanh gi có chức năng đạc biệt có địa chỉ từ 80H- FFH c. Các thanh gi có chức năng đặc biệt Thanh gi trạng thái chương trình PSW Thanh ghi B Con trỏ ngăn xếp SP Bộ đến chương trình PC Con trỏ dữ liệu DPTR Các thanh gi Port Các thanh gi Timer Các thanh gi Port nối tiếp Các thanh gi ngắt Các thanh gi điều khiển nguồn PCON -4-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A 2. TRANSISTOR Sử dụng Transistor C1815, C828, A1013 3. NỐI QUANG ( MOC 3021 ) Ở đây ta dung MOC 3021. Ứng dụng của nó là dùng để cách ly mạch điều khiển với mạch công xuất. Mạch ứng dụng của MOC 3021 -5-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A 4. RELAY Sử dụng relay 5 chân. 220V , 25A 5. TRIAC (TRIOD AC SEMICONDUCTOR SWITCH). Thường được coi như hai SCR lưỡng hướng vì có thể dẫn điện theo hai chiều. Hình sau đây cho thấy cấu tạo, mô hình tương đương và cấu tạo của Triac. -6-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A Như vậy, ta thấy Triac như gồm bởi một SCR PNPN dẫn điện theo chiều từ trên xuống dưới, kích bởi dòng cổng dương và một SCR NPNP dẫn điện theo chiều từ dưới lên kích bởi dòng cổng âm. Hai cực còn lại gọi là hai đầu cuối chính (main terminal). - Do đầu T2 dương hơn đầu T1, để Triac dẫn điện ta có thể kích dòng cổng dương và khi đầu T2 âm hơn T1 ta có thể kích dòng cổng âm. Các thông số của triac. Điện áp phân cự thuận và ngịch (VBR(F) và VBR(R)) Dòng điện cực đại Dòng giữ IH Áp cổng và dòng kích khởi Tốc độ chuyển mạch Ứng dụng : Triac dùng điều chỉnh công suất động cơ, kiểm soát vận tốc động cơ AC -7-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A 6. LM 7805 Đây là linh kiện được sử dụng rất phổ biến trong các mạch nguồn để tạo ra điện áp cố định. Ở đây ta chỉ dùng IC 7805 để tạo ra mạch ổn áp 5V . 7. Led 7 đoạn Dùng trong mạch hiển thị, để hiện thông tin giao tiếp giữa người dùng và vi xử lý. Ở đây ta dùng loại anot chung. Cùng với 1 số linh kiện thong dụng khác: + tụ 33p, 104p, 1000uF 25V, 470uF 25V, + điện trở R 220Ω, 1KΩ, 10kΩ, 5k6Ω + led đơn + diode 1N4001 + thạch anh 12MHz, -8-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG III. THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN I. SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT Gồm có 5 khối được trình bày như sơ đồ dưới đây KHỐI TẠO XUNG ĐỒNG BỘ Hình 1:Sơ đồ khối -9-
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A II. CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN 1. Khối xử lý: gồm mạch nguồn và bộ vi xử lý Hình 2: khối xử lý và nguồn - 10 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A a. Khối vi xử lý  Chức năng của khối: Nhận tín hiệu ngắt ngoài INT0 Nhận tín hiệu từ khối phím nhấn Điều khiển khối hiển thị Điều khiển xung kích cho MOC3021 Điều khiển ngỏ ra relay  Nguyên lý hoạt động của khối sử lý: Nhận tín hiệu từ INTO và phím nhấn để xuất tín hiệu ra điều led hiển thị, đồng thời xuất xung để kích MOC3021  Tính toán mạch điện : R1 = 100 R2 =8.2 KΩ C3 =C4 = C5 =C6 =C8 = 104 C7 =10uF b. Mạch nguồn Hinh : mạch nguồn Tạo điện áp chuẩn 5V cung cấp cho các khối hoạt động, đồng thời tạo xung detect zero để tạo ra khâu đồng bộ xung đưa vào vi xử lý. - 11 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A Nguyên tắt hoạt động của khối này như sau: - Khi được cấp nguồn 12V xoay chiều đi qua cầu diode sẽ tạo ra sóng sin d ương liên tục tạo detect zero. Diode D2 có nhiệm vụ vô cùng quan trọng là chống lại nguồn điện ngược do tụ C7 sinh ra. Khi sóng sin cực đại D2 dẫn điện qua IC7805 đồng thời nạp điện cho tụ C7. Khi sóng sin cực tiểu ( tiến dần về 0 ) th ì tụ C7 xả điện. Lúc này diode D2 sẽ thưc hiện công việc ngăn nguồn điện đó giúp tạo cho sóng sin ổn định mà không bị nhiểu bởi tụ C7. 2. Khối hiển thị: Chức năng của khối - Hiển thị thông báo thời gian tăng điện áp, đồng thời hiển thị được điện áp khởi động Hoạt động của khối Bộ phận hiển thị gồm 5 led 7 đoạn cathod chung, nhận tín hiệu từ khối sử lý dưới dạng tín hiệu nhị phân(0,1) qua việc quét led để hiển thị ra số thập phân. Các đường DATA và điều khiển đều tác động ở mức cao. Hình 3: khối hiển thị - 12 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A  Tính toán mạch điện : Q1 =Q2 = Q3 =Q4 =Q5 =A1013 R1= R2 =R3 = R4 = R5 =10K 3. Khối nút nhấn. Sử dụng 4 phím nhấn.: Nút 1 : mode – Dùng để chuyển đổi qua lại giửa các chức năng thời gian cài đặt và nguồn điện ra ( từ 0 đến 220 vol ) Nút 2 : Inc – tăng thời gian or số vol do người dử dụng cài đặt. Nút 3 : dec – Giảm thời gian or số vol do người dử dụng cài đặt. Nút 4 : enter – thực hiện phím này khi đồng ý thiết lập Nut 5 : Reset Hình 9: phím nhấn - 13 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A 4. khối tạo xung kích đồng bộ: Hình 5: tạo xung đồng bộ Chức năng: Tạo ra xung để đưa vào chân INT0 của vi sử lý. Cứ mỗi đầu bán kì thì có xung đi vào chân B của C1815 thì ta nhận được một xung tương ứng đi vào chân C (nối với INT0) thì có ngắt xảy ra. - 14 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A 5. Khối mạch công suất Hình 6: mạch điều khiển triac Hình 7: giản đồ xung khi tải thuần trở - 15 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A  Chức năng của khối Khi góc điều khiển  được thay đổi trong phạm vi(0,  ),điện áp tải có trị hiệu dụng biến thiên trong khoản (0,U) Điều khiển cho động cơ hoạt động  Hoạt động của khối P1.7 ở mức 0 thì MOC3021 dẩn có xung kích vào chân G của triac, Tùy thuộc vào góc kích mà triac BTA126 sẽ dẩn điện nhiều hay ít từ đó có thể thay đổi được điện áp ra Ut. Ut được tính theo công thức sau: 1   sin2  2 Ut  U1   ( *1)  2   Ut : điện áp tải U : điện áp định mức  : góc điều khiển triac * Tính toán góc kich. Ta có f = 50 Hz  thời gian 1 chu kỳ là 1/50 = 0.02s Thời gian dẩn của 1 bán kỳ là 0.01s = 10 000us Từ đó ta có : 10 000us ------------> 1800 (*2) ------------ >  Tdelay Cho điện áp ngỏ ra ( Ut ) bằng 1 giá trị xác định ta thu đ ược 1 giá trị góc  tương ứng qua công thức (*1). 10000 Từ đó ta có thời gian delay trước khi kích triac  t delay  180 Giá trị này dùng cho chương trình phần mềm mà ta viết cho IC 89C51. - 16 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG IV : THUẬT GIẢI, CHƯƠNG TRÌNH Lưu đồ: MAIN: BEGIN TMOD=0x11; TL0=-10000; TH0=-10000>>8; TH1=-10000>>8; TL1=-10000; EA=1; TR0=1; ET0=1; TR1=1; ET1=1; MODE=0; KT=0; KT1=0; ROLE=0; Umin=0; Umax=0; DIENAP=0; CNT=0; CNT1=0; TG=0; NGAT=0; triac=1; ROLE=0; while(1) KTMODE ENTER KTNGAT - 17 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG TRÌNH CON : KTMODE () BEGIN P2_0=1; P2_1=1; P2_3=1; P2_2=1; Y Y MODE++ MODE=0 MODEN =4 P2_1=0? ? N N Y MODE=0 ? N Y MODE1 MODE=1 ? N Y MODE2 MODE=2 ? N Y MODE3 MODE=3 ? N Exit - 18 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG TRÌNH CON : ENTER () ENTER P2_4=0? N Y MODE=0; LEDMODE1=1; LEDMODE2=1; LEDMODE3=1; DIENAP=Umin; A=Umax-Umin; B=TG*100; TANG=B/A; IT0=1; EX0=1; KT1=1; KT=1; Exit CHƯƠNG TRÌNH CON : KTNGAT() ENTER N NGAT=1? Y NGAT=0; Triac=1; T=maquet[DIEN AP]; delay2(T); triac=0; Exit - 19 -
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 20A CHƯƠNG TRÌNH CON : MODE1() ENTER LEDMODE1=0; LEDMODE2=1; LEDMODE3=1; P2_1=1; P2_2=1; N N P2_1=0? P2_2=0? Y Y Delay2(50000) Delay2(50000) TG ++ TG-- N N TG=255 TG=61? ? Y Y TG=0 TG=60 EXIT - 20 -