Tham khảo tài liệu 'cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điot công suất mạch bảo vệ động cơ bằng dung dich bán dẫn p8', kỹ thuật - công nghệ, cơ khí - chế tạo máy phục vụ nhu cầu học tập, nghiên cứu và làm việc hiệu quả
AMBIENT/
Chủ đề:
Nội dung Text: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của điot công suất mạch bảo vệ động cơ bằng dung dich bán dẫn p8
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
4.3 nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt
4.3.1 Yªu cÇu cña m¹ch b¶o vÖ
Ng¾n m¹ch nhiÒu pha trong cuén d©y phÇn tÜnh lµ d¹ng h− háng c¬ b¶n
cña ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé, nã cã thÓ lµm háng ®éng c¬, lµm tôt ¸p
trong m¹ch ®iÖn vµ ¶nh h−ëng ®Õn c«ng t¸c cña ®éng c¬ kh¸c. Ta cã thÓ sö
dông cÇu ch¶y hoÆc ¸p t« m¸t ®Ó b¶o vÖ cho ®éng c¬.
Ta thÊy r»ng cÇu ch¶y, ¸p t« m¸t chØ b¶o vÖ ®−îc ng¾n m¹ch, thÊp ¸p
hoÆc qu¸ ¸p cßn khi x¶y ra hiÖn t−îng ®¶o pha hoÆc mÊt thø tù pha th× chóng
kh«ng b¶o vÖ ®−îc. Do ®ã nhÊt thiÕt trong c¸c d©y truyÒn s¶n xuÊt ta ph¶i cã
thiÕt bÞ b¶o vÖ mÊt pha vµ ®¶o pha. V× khi x¶y ra 2 hiÖn t−îng trªn th× hËu qu¶
rÊt nghiªm träng.
H¬n n÷a trong c¸c hÖ truyÒn ®éng ®Æc biÖt nh−: thang m¸y, b¨ng t¶i,
cÇn trôc khi x¶y ra sù cè mµ kh«ng cã m¹ch b¶o vÖ th× hËu qu¶ thËt kh«ng thÓ
l−êng tr−íc ®−îc.
Tõ ®ã viÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ chèng mÊt pha vµ mÊt thø
tù pha vµ c¸c d¹ng b¶o vÖ kh¸c lµ ®Æc biÖt quan träng. VËy ®Ò tµi “ Nghiªn
cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ dïng b¸n dÉn c«ng suÊt” mµ ë ®©y lµ
nghiªn cøu thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ chèng mÊt pha vµ mÊt thø tù pha cho ®éng c¬
ba pha mang tÝnh thùc tÕ s©u s¾c vµ thùc sù cÇn thiÕt.
4.3.2 NhiÖm vô cña m¹ch b¶o vÖ
Trong thùc tÕ vËn hµnh ®éng c¬ phôc vô cho s¶n xuÊt th× m¹ch b¶o vÖ
®éng c¬ ®ãng mét vai trß hÕt søc quan träng. M¹ch b¶o vÖ ®éng c¬ cã nhiÖm
vô ph¸t hiÖn kÞp thêi, b¸o tÝn hiÖu cã sù cè (b»ng cßi, ®Ìn b¸o...) , c¾t ®éng c¬
ra khái nguån nÕu cã sù cè.
Yªu cÇu: T¸c ®éng tin cËy
§é chÝnh x¸c cao
T¸c ®éng nhanh, cã chän läc
§¬n gi¶n gän nhÑ, dÔ vËn hµnh, dÔ söa ch÷a, ®é bÒn cao.
4.3.3 M¹ch b¶o vÖ ®éng c¬
71
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
+S¬ ®å khèi
§èi t-îng
BiÕn ®æi
Tæng hîp
KhuÕch ®¹i
Kh©u chÊp
hµnh
+ S¬ ®å nguyªn lý H×nh: 4.6
+ Nguyªn t¾c ho¹t ®éng
72
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
- Khi nguån ho¹t ®éng b×nh th−êng (cã c¶ ba pha theo ®óng thø tù A, B, C)
TÝn hiÖu ®−îc lÊy trùc tiÕp tõ c¸c pha cña nguån xoay chiÒu ba pha cã
Ud= 380V; Up= 220V. §éng c¬ ®−îc cÊp ®iÖn tõ nguån ba pha qua mét cÇu
dao ba pha ®−îc ®iÒu khiÓn bëi m¹ch b¶o vÖ ®iÖn tö.
Trong s¬ ®å nµy, c¸c ®i«t D1, ®iÖn trë R1 vµ ®iÖn trë æn ¸p Dz1 cña pha
A t¹o thµnh m¹ch chØnh l−u vµ ghim ®iÖn ¸p. Trªn ®Çu vµo 2 cña phÇn tö
NAND N1A (øng víi nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p pha A) sÏ cã xung víi
biªn ®é 12V vµ ®é réng xung b»ng nöa ®iÖn ¸p nguån. C¸c phÇn tö t−¬ng øng
cña pha B vµ pha C còng t¹o nªn c¸c xung t−¬ng tù pha A nh−ng lÖch pha
nhau 1/3 chu kú (t−¬ng øng víi gãc pha lµ 1200). Tæ hîp cña c¸c phÇn tö
N1A, m¹ch t¹o xung C1R4, phÇn tö NOT K1A vµ K4A t¹o nªn mét tÝn hiÖu
øng víi s−ên ©m cña xung bëi m¹ch chØnh l−u, ghim pha A cã biªn ®é b»ng
12V vµ ®é réng xung chØ phô thuéc vµo tham sè cña m¹ch tÝch ph©n ®−a vµo
®Çu vµo mét cña m¹ch AND V1A. TÝn hiÖu nµy ®−îc tæ hîp víi tÝn hiÖu xung
12V ®é réng xung T/2 øng víi nöa chu kú d−¬ng cña pha B. Trªn ®Çu ra cña
V1A sÏ cã mét tÝn hiÖu gièng nh− trªn ®Çu vµo 1cña nã nÕu nguån ®ñ pha vµ
c¸c pha cña nguån ®óng thø tù ®Þnh tr−íc. Qu¸ tr×nh diÔn ra t−¬ng tù ë pha B
vµ pha C nh−ng kho¶ng thêi gian lÇn l−ît chËm sau 1/3 chu kú tÝnh tõ pha A.
LÇn l−ît c¸c ®Çu ra cña m¹ch AND N2A, N3A sÏ cã xung ra ë møc cao, c¸c
xung lÖch pha nhau vÒ thêi gian lµ 1/3T (vÒ gãc pha lµ 1200).
§i«t D4 ®ãng vai trß m¹ch céng ®−a tÝn hiÖu cña ba xung qua tô läc C4.
Tô läc C4 cã t¸c dông san b»ng ®iÖn ¸p trung b×nh cña ba xung nµy ®Ó ®−a vµo
cùc baz¬ cña tranrito T. Tranrito T ®−îc tÝnh to¸n sau cho dßng ®iÖn vµo IB
tho¶ m·n ®iÒu kiÖn UBE ≥ UBEbh th× T lµm viÖc ë chÕ ®é më b·o hoµ. Lóc nµy
®Çu ra X sÏ cã xung, xung nµy ®−îc ®Æt vµo cùc B cña tranzito T1 lµm cho T1
ph©n cùc thuËn. §ång thêi ®Çu ra X1 còng cã tÝn hiÖu ë møc thÊp, lµm cho T2
ph©n cùc ng−îc. TÝn hiÖu tiÕp tôc qua N5A vµ ®Æt mét ®iÖn ¸p thuËn lªn cùc
baz¬ cña c¸c tranzito T8, T9, T10, tranzito th«ng lµm cho c¸c ®i«t cña optotriac
ph¸t s¸ng sÏ t¸c ®éng lµm triac dÉn. CÊp xung ®iÒu khiÓn më c¸c triac TA4,
73
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
TA5, TA6. CÊp ®iÖn nguån cho ®éng c¬. Lóc nµy m¹ch ho¹t ®éng b×nh
th−êng.
- Khi nguån mÊt mét pha
Ta vÉn xÐt trong mét chu kú T, gi¶ sö mÊt pha C.
ë pha A, qu¸ tr×nh diÔn ra nh− khi nguån cÊp ®iÖn b×nh th−êng (cã c¶ ba
pha), tøc lµ sau 1/3T th× ®Çu ra cña m¹ch AND V1A cã mét xung ra ë møc cao.
ë pha B, do mÊt tÝn hiÖu ë pha C nªn kh«ng cã tÝn hiÖu ®−a vµo ch©n
cña m¹ch AND V2A do ®ã ë ®Çu ra cña V2A kh«ng cã xung ra.
ë pha C, kh«ng cã tÝn hiÖu ®−a vµo ch©n 1 cña m¹ch AND V3A nªn t¹i
®Çu ra cña V3A kh«ng cã xung ra.
Nh− vËy, m¹ch céng D4 chØ cã mét xung duy nhÊt ë pha A qua tô läc C4
®−a vµo cùc baz¬ cña tranzito T, tÝn hiÖu nµy kh«ng ®ñ ®Ó T më, T bÞ kho¸
nªn tÝn hiÖu kh«ng ®−îc ®Æt lªn cùc baz¬ cña tranzito T1 nªn tranzito T1 ph©n
cùc ng−îc kh«ng cho dßng ®i qua. §ång thêi lóc nµy ®Çu ra cña X1 cã tÝn hiÖu
®Æt lªn cùc B cña T2, lµm T2 ph©n cùc thuËn nh−ng do mÊt pha C nªn tranzito
T3 ph©n cùc ng−îc kh«ng cho dßng qua toµn bé hÖ thèng phÝa sau kh«ng ho¹t
®éng. §éng c¬ ®−îc ng¾t ra khái nguån ngõng ho¹t ®éng.
Víi ph©n tÝch t−¬ng tù nh− trªn, nÕu x¶y ra mÊt c¸c pha kh¸c, ®éng c¬
sÏ kh«ng ®−îc cÊp ®iÖn nªn ngõng ho¹t ®éng ®¶m b¶o an toµn cho toµn bé hÖ
thèng vËn hµnh.
- Khi thø tù pha bÞ thay ®æi
Gi¶ sö thø tù pha lóc nµy lµ ACB.
Pha A khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu vµo 1 cña V1A, th× ®Çu vµo 2 cña
V1A kh«ng cã tÝn hiÖu v× pha C ®ang ë nöa chu k× ©m do ®ã ®Çu ra cña V1A
kh«ng cã tÝn hiÖu ra.
T¹i pha B khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu vµo 1 cña V2A th× do pha C ®ang
ë nöa chu k× ©m nªn kh«ng cã tÝn hiÖu vµo ch©n 2 cña V2A, ®Çu ra cña V2A
kh«ng cã tÝn hiÖu ra.
74
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
T¹i pha C khi cã tÝn hiÖu ®−a vµo ®Çu 1 cña V3A th× do pha A ®ang ë
nöa chu k× ©m nªn nªn kh«ng cã tÝn hiÖu vµo ch©n 2 cña V3A, ®Çu ra cña
V3A kh«ng cã tÝn hiÖu.
Nh− vËy khi thø tù pha cña nguån bÞ thay ®æi th× kh«ng cã tÝn hiÖu ra
cña c¸c cæng AND V1A, V2A, V3A do ®ã tô C4 kh«ng ®−îc n¹p ®iÖn nªn T
bÞ kho¸, ë ®Çu X kh«ng cã tÝn hiÖu nªn tranzito T1 ph©n cùc ng−îc vµ kh«ng
cho dßng ®i qua, lóc nµy c¸c tranzito T2, T3, T4 ph©n cùc thuËn. tÝn hiÖu qua
cæng AND N4A ®−îc ®−a tíi cùc baz¬ cña c¸c tranzistor T5, T6, T7. Tranzito
th«ng lµm cho c¸c ®i«t cña optotriac ph¸t s¸ng sÏ t¸c ®éng lµm triac dÉn. CÊp
xung ®iÒu khiÓn më c¸c triac TA1, TA2, TA3. §¶o l¹i thø tù pha cña nguån
®iÖn (®ang bÞ ®¶o thø tù pha) ®éng c¬ vÉn quay theo chiÒu cò.
Trong s¬ ®å ®i«t D5 cã t¸c dông lo¹i trõ ®iÖn ¸p ng−îc ®Æt lªn tranzito T.
Ta cã d¹ng xung ra ë c¸c m¹ch l«gic trong c¸c tr−êng hîp sau:
75
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Tr−êng hîp xung ra khi nguån ®óng, ®ñ pha
76
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Tr−êng hîp xung ra khi nguån mÊt mét pha (Pha C)
77
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
Tr−êng hîp xung ra khi nguån ®¶o pha BAC
78
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
+ TÝnh to¸n c¸c th«ng sè cña m¹ch b¶o vÖ
Chóng ta tÝnh to¸n m¹ch b¶o vÖ cho ®éng c¬ kh«ng ®ång bé cña Nga cã:
P®m= 1,5 KW
cosϕ= 0,82
Δ/Υ= 220/380 V
I= 3,8 A
n= 1400 vßng/phót
Yªu cÇu khi tÝnh to¸n cho c¸c linh kiÖn ®iÖn tö lµ dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p
®Æt lªn linh kiÖn ®iÖn tö ph¶i nhá h¬n c¸c gi¸ trÞ ®Þnh møc cña chóng. Ngoµi
ra chóng cßn ph¶i chÞu ®ùng ®−îc c¸c yÕu tè tù nhiªn nh− nhiÖt ®é, ®é Èm....
Víi ®i«t zerne th× tÝnh to¸n sao cho ®i«t zerne kh«ng bÞ háng do nhiÖt
vµ ®iÖn ¸p ph¶i nhá h¬n ®iÖn ¸p lµm viÖc cña m¹ch NAND.
Chän ®i«t chØnh l−u D1 ÷ D6 lµ lo¹i 1N4007
Chän ®i«t zerne DZ1 ÷ DZ3 cã th«ng sè Uz= 12V vµ Iz= 13mA
TÝnh chän ®iÖn trë h¹n chÕ Rhc (R1, R2, R3)
U −Uz 220 − 12
Rhc= R1= R2= R3= = = 16,8 K
13
Iz
Chän m¹ch NAND (N1A ÷ N4A) Lµ lo¹i 4011 cã ®iÖn ¸p lµm viÖc
Ulv= 12V
M¹ch tÝch ph©n gåm tô ®iÖn C vµ ®iÖn trë R, ta chän:
§iÖn trë R= R4= R5 =R6= 6,8 K
Lóc nµy ta sÏ tÝnh ®−îc gi¸ trÞ cña tô C.
1
Do xung ®−îc t¹o ra trong T nªn vÒ nguyªn t¾c t¹o ra xung æn ®Þnh
2
1
th× ®é réng xung ph¶i lµ tx≤ T.
2
1
1
Mµ T= = = 0,02 s
50
f
Do hµm xung lµ hµm mò nªn U(t)= E.e-αt
79
- B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46
U(t)= 0 khi t→ ∞ hay ®é réng xung tx → ∞
LÊy gi¸ trÞ gÇn ®óng ta cã: U(tx)= 0,05.E vµ coi U(tx= 0)= 0
Mµ tx= 3τ (Theo tµi liÖu kü thuËt xung - V−¬ng Céng)
1 1
Nªn 3τ ≤ hay τ ≤
T T = 0,02/6= 0,003333s
2 6
Mµ τ = RC nªn C= τ.R-1= 0,0033.6,8-1= 485 nF
VËy chän C1= C2= C3= 470 nF
Chän NOT K1A÷ K8A lo¹i 4049 cã th«ng sè: Ulv= 12 V
Chän AND V1A ÷ V6A lo¹i 4081 cã th«ng sè: Ulv= 12V
Tô läc C4 chän lo¹i tô cã ®iÖn dung 10μF (C4= 10μF)
Ta tÝnh to¸n dßng IB ®−a vµo cùc baz¬ cña T
+ Tr−êng hîp nguån ®óng thø tù vµ ®ñ pha:
T
1
∫ Ue dt
−α t
§iÖn ¸p trung b×nh: Utb=3
T0
Víi U= 12V ®iÖn ¸p nguån
1 1 1
α= =
= −9
319, 6.10−5
3
6,8.10 .470.10
RC
⎛ 0,02 ⎞
1
3.12
3U −
. (1 − e ) = 319,6.10−5
−α T
. ⎜1 − e ⎟ = 5,74 V
Thay sè: Utb = ⎜ ⎟
Tα 1
⎝ ⎠
0, 02. −5
319,6.10
§iÖn ¸p ®Æt vµo cùc baz¬ cña T:
10
R8
≈ 0,83 V
UB= (Utb- UD4). = (5,74- 0,7)
R7 + R8 51 + 10
Tõ kÕt qu¶ trªn ta thÊy T th«ng b·o hoµ s©u.
+ Tr−êng hîp nguån mÊt pha:
U tb
≈ 1,91 V
§iÖn ¸p cña mét xung: U1tb=
3
§iÖn ¸p ®Æt vµo cùc baz¬ cña T:
10
R8
≈ 0,2 V
UB= (Utb- UD4). = (1,91- 0,7)
R7 + R8 51 + 10
80
Thêm vào BST
Báo xấu
Download
Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ
