Chương 5 Tìm hiểu một số mạch điều khiển động cơ điện một chiều

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

ChöôngV:

TÌM HIEÅU MOÄT SOÁ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU

I/ MAÏCH ÑIEÀU KHIEÅN ÑOÄNG CÔ QUAY THUAÄN, QUAY NGHÒCH

Sô ñoà caáu truùc maïch ñieàu khieån vaø maïch ñoäng löïc nhö hình V-1. Trong maïch naøy öùng duïng chuû yeáu laø transistor coâng suaát vaø caùc

diode coâng suaát.

Caùc transistor Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q10, Q11, Q12 : laø loaïi C828 Caùc transistor Q6, Q7, Q8, Q9 : laø loaïi R468 Diode D1, D2, D3, D4, D6 laø loaïi 4N4007 Maïch duøng maïch so saùnh vi sai Q1 vaø Q2 Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch nhö sau: Ta coù möùc ñieän aùp chuaån (ñieän aùp mong muoán ñieàu

chænh bôûi bieán trôû VR1) ñöôïc taïo bôûi DZ1, R2 vaø R1

R1ﬁ R4ﬁ R30ﬁ

R9. Ñeán cöïc B cuûa transistor Q3 neân Q3 ñöôïc R1ﬁ

R3ﬁ R9 ﬁ

mass neân ñieän aùp ñaët treân R11 thaáp Transistor Q4 R12ﬁ R1ﬁ

mass neân taïi cöïc B cuûa Q5 coù doøng ñieän phaân cöïc R15 ﬁ

R16 ﬁ Q5 ﬁ

R18ﬁ

Khi ñieän aùp chænmh löu 2 baùn kyø cuûa diode D1, D2 thaáp hôn so vôùi ôû möùc ñieän aùp chuaån thì doøng ñieän ñi qua R6 ñeán cöïc B cuûa Q2 thaáp daãn ñeán Q2 phaân cöïc nghòch neân Q2 ôû traïng thaùi ngaét. Khi Q2 ôû traïng thaùi ngaét thì doøng ñieän ñi töø D1ﬁ phaân cöïc thuaän Q3 daãn khi Q3 daãn doøng ñieän ñi töø D1ﬁ R10ﬁ phaân cöïc nghòch, Q4 ngaét (khoùa) doøng ñöôïc ñi töø D1ﬁ R14ﬁ thuaän cho Q5, Q5 daãn ñieän doøng ñieän ñi töø D5 ﬁ R17 : Q6 ngaét ñieän vì ñieän aùp treân cöïc B cuûa Q6= 0 neân doøng ñieän taïi cöïc B cuûa Q7 phaân cöïc thuaän cho Q7, Q7 daãn ñieän. Ñoäng cô DC nhaän moät ñieän aùp aâm doøng ñieän ñí töø ñoäng cô DC ﬁ Q7 ﬁ mass. Vaäy ñoäng cô DC ñöôïc noái mass

ñoäng cô. Neân ñoäng cô Q8 ﬁ

Cuõng taïi thôøi ñieåm ñieän aùp chænh löu cuûa diode D1 D2 thaáp hôn so vôùi ñieän aùp chuaån neân Q1 daãn neân ñieän aùp ñaët leân cöïc B cuûa Q12 baèng khoâng neân Q12 phaân cöïc nghòch Q12 ngaét. Neân ñieän aùp cuûa maïch chænh löu ñaët leân cöïc B vaø ñieän trôû R26. Phaân cöïc cho Q11, Q11 phaân cöïc thuaän. Q11 daãn ñieän aùp ñaët leân ñieän trôû R23 thaáp laøm cho Q10 phaân cöïc nghòch Q10 ngaét keùo theo Q9 ngaét, luùc naøy ñieän aùp chænh löu ñaët leân D6 daãn laøm cho Q8 daãn laøm cho led 2 saùng ñoäng cô ñöôïc caáp nguoàn döông töø D4 ﬁ ñöôïc quay thuaän

Trang 88

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

1 coù ñieän aùp ñaët vaøo cöïc B cuûa transistor Q1 nhoû hôn ñieän aùp ñaët vaøo cöïc C cuûa transistor Q1 luùc naøy Q1 phaân cöïc nghòch Q1 ngö ng

1 ﬁ

Khi ta ñieàu chænh bieán trôû VR

R3 ﬁ R29ﬁ R28 ﬁ R1 ﬁ daãn doøng ñieän chænh löu ñi töø D

R25 ﬁ R27 ﬁ R12ﬁ R1ﬁ

mass taïi cöïc B cuûa transistor Q12 coù ñieän aùp laøm cho Q12 phaân cöïc thuaän daãn doøng ñieän chænh löu ñi töø D1ﬁ mass. Khi Q12 daãn ñieän ñaët leân cöïc B cuûa Q11 giaûm laøm cho Q11 phaân cöïc nghòch Q11 ngöng daãn, khi Q11 ngöng daãn ñieän aùp chænh löu ñaët leân cöïc B cuûa transistor Q10 vaø ñieän trôû R23 phaân cöïc thuaän cho Q10, Q10 daãn ñieän laøm cho cöïc B cuûa Q8 coù ñieän aùp giaûm Q8 phaân cöïc nghòch Q8 ngaét, khi Q10 daãn ñieän cöïc B cuûa Q9 coù .ñieän aùp phaân cöïc cho Q9, Q9 daãn ñieän ñoäng cô ñöôïc caáp nguoàn mass cho ñoäng cô qua Q9.

ñoäng cô. Vaäy ñoäng cô quay nghòch R19ﬁ Q6ﬁ

Taïi thôøi ñieåm naøy ñieän aùp cuûa maïch chænh löu ñöôïc so saùnh qua maïch khueách ñaïi vi sai Q1 Q2 ñieän aùp taïi cöïc B cuûa Q2 so saùnh vôùi ñieän aùp cöïc E cuûa Q2 ñieän aùp taïi cöïc B cao hôn luùc naøy Q2 ñöôïc phaân cöïc thuaän Q2 daãn ñieän neân doøng ñieän treân cöïc B Q3 giaûm Q3 phaân cöïc nghòch ngaét. Ñieän aùp chænh löu ñaët leân cöïc B cuûa Q4 taïo cho Q4 ñöôïc phaân cöïc thuaän Q1 daãn ñieän doøng ñieän treân ñieän trôû R14 vaø 0 cöïc B cuûa Q5 giaûm neân Q5 phaân cöïc ngöôïc Q5 ngaét, khi Q5 ngaét thì Q7 cuõng ngaét ñieän aùp chænh löu töø diode D5 ñaët vaøo diode D3 vaø transistor Q6 phaân cöïc thuaän Q6 daãn ñieän caáp nguoàn döông cho ñoäng cô töø D4 ﬁ ñeán LED 1 saùng

II/ ÑIEÀU KHIEÅN TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ BAÈNG CAÙCH ÑIEÀU

KHIEÅN SCR

Sô ñoà maïch nhö hìnhV-2 Trong sô ñoà naøy vieäc ñieàu chænh toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu baèng caùch ñieàu khieån SCR thöïc chaát laø ñieàu khieån goùc môû a kích cho SCR töø ñoù laøm thay ñoåi ñieän aùp ñaët vaøo ñoäng cô.

Khi ta nhaán nuùt start cuoän daây Rôle M coù ñieän ñoùng tieáp ñieåm M ôû döôùi SCR laïi vaø môû caùc tieáp ñieåm thöôøng ñoùng ra ñoäng cô baét ñaàu khôûi ñoäng khi ñöôøng 1 döông SCR ñaõ ñöôïc kích, doøng ñieän seõ ñöôïc ñi qua caâu trò fuse chænh löu diode 4SR qua tieáp ñieåm M ñaët vaøo phaàn öùng ñoäng cô.

Cuoän daây kích töø ñoäng cô ñöôïc naén ñieän aùp 2 baùn kyø caáp ñieän cho cuoän kích töø field khi ñöôøng 1 döông diode 1SR naén ñieän döông caáp nguoàn cho cuoän kích töø

+ Khi ñöôøng 2 döông diode 2SR naén ñieän döông caáp nguoàn cho cuoän kích

töø

Trang 89

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

maïch ñöôïc baûo veä baèng 2 diode zenzer (thy) baûo veä söï taêng voït ñieän aùp ñaët leân SCR vaäy (thy) laø moät oån aùp xoay chieàu töï noái taét khi ñieän aùp cao nhöng khoâng chaäp maïch ,khi noái taét doøng ñieän taêng leân seõ laøm caàu chì fuse chaûy nhanh.

Khi aán nuùt döøng cuoän daây rôle coil M maát ñieän môû tieáp ñieåm M döôùi SCR ra vaø ñoùng tieáp ñieåm M laïi. Ñieän trôû 2R laø ñieän trôû haõm khi ñoùng tieáp ñieåm M ñoäng cô seõ bò haõm ñoäng naêng vaø ngöøng ngay.

Khi ta ñieàu chænh bieán trôû VR ôû möùc cao doøng ñieän qua transistor Q1 nhoû (Q1 ñoùng vai troø nhö moät bieán trôû) tuï ñieän 4C ñöôïc naïp chaäm qua hai ñieän trôû 15R vaø 13R, tuï ñieän C phoùng yeáu laøm cho kích SCR treã nhö hình V-2a phaàn öùng ñoäng cô nhaän moät ñieän aùp thaáp toác ñoä ñoäng cô quay chaäm

Doøng ñieän phaàn öùng Doøng ñieän phaàn öùng

a)UJT kích treã b)UJT kích sôùm HÌNH V-2

toác ñoä ñoäng cô quay nhanh nhö

Khi ta ñieàu chænh bieán trôû ôû möùc thaáp doøng ñieän ñi qua cöïc E cuûa transistor lôùn tuï ñieän 4C naïp nhanh hôn. Khi ñoù SCR ñöôïc kích sôùm hôn doøng ñieän lôùn hôn chaïy trong phaàn öùng ñoäng cô sinh ra moâment lôùn ﬁ hình V-2b.

Ñieàu chænh ñieän aùp ôû bieán trôû laø ñieàu chænh toác ñoä mong muoán coøn ñeå oån ñònh ñoäng cô ta coù phaûn hoài ñieän aùp töø phaàn öùng ñoäng cô ñieän aùp phaûn hoài naøy qua ñieåm K qua ñieän trôû 4R.

Khi ñoäng laøm vieäc vôùi taûi taêng toác ñoä ñoäng cô giaûm (khi ñoù bieán trôû VR chænh coá ñònh) doøng ñieän taêng neân ñieän aùp giaûm phaûn hoài qua 4R veà chaân B cuûa transistor 1Q laøm cho 1Q daãn maïch tuï 4C ñöôïc naïp nhanh vaø SCR ñöôïc kích sôùm ñeå naâng toác ñoä ñoäng cô leân baèng vôùi toác ñoä yeâu caàu

Khi taïi ñieåm K coù ñieän aùp cao ñieän aùp phaûn hoài veà chaân 1Q taêng laøm 1Q daãn yeáu 4C naïp chaäm kích môû treã cho SCR ñeå caáp ñieän aùp cho phaàn öùng tôùi khi caân baèng toác ñoä theo yeâu caàu, tuï 3C tuï san baèng ñieän aùp.

Trang 90

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

Tuï 2C tuï cho pheùp thôøi gian môû maùy. Toác ñoä seõ taêng

chaàm chaäm III/ MAÏCH ÑIEÀU CHÆNH VAØ OÅN ÑÒNH TOÁC ÑOÄ ÑOÄNG CÔ

ÑIEÄN MOÄT CHIEÀU

Sô ñoà maïch nhö hình IV-3 Khi caáp nguoàn V vaøo bieán aùp BA thöù caáp cuûa bieán aùp coù ñieän aùp cung caáp cho maïch chænh löu, nhöng ñoäng cô chöa ñöôïc caáp ñieän vì 2 thyristor chöa ñöôïc kích môû.

Taïi maïch ñieàu khieån cuõng ñöôïc caáp nguoàn bôûi boä naén ñieän D3, D4 tuï ñieän C7 seõ ñöôïc naïp ñieän taïi cöïc B cuûa T2 ñieän aùp nhoû daàn nhoû ñeán moät giaù trò naøo ñoù T2 daãn ñieän ñieän aùp taïi ngoõ vaøo (-) cuûa Op amp OP1 giaûm daãn ñeán ñieän aùp ôû ngoõ ra cuûa OP1 laø taêng (OP1 : khueách ñaïi ñaûo) diode D3 daãn ñieän naïp ñieän cho tuï C8 khi tuï C8 naïp baèng giaù trò Vc (+) thì UJT seõ cho tuï C8 xaû qua taïi cuoän daây sô caáp cuûa bieán aùp xung BAX1 coù moät ñieän aùp xung cuoän daây thöù caáp cuûa bieán aùp xung BAX2 coù xung ñeå kích thyristor th1 vaø thyristor th2

Th1 vaø th2 daãn ñieän caáp ñieän moät chieàu cho phaàn öùng

ñoäng DC

Ñoäng cô baét ñaàu hoaït ñoäng Ñoäng cô seõ quay vôùi toác ñoä ñöôïc ñaët bôûi bieán trôû VR4

seõ ñieàu chænh ñieän aùp phaân cöïc cho T2

T2 daãn yeáu ñieän aùp ngoõ vaøo ( - ) OP1 taêng ñieän aùp ngoõ ra OP1 giaûm tuï ñieän C8 naïp chaäm th1 vaø th2 bò kích trôû toác ñoä ñoäng cô chaïy chaäm T2 daãn maïnh ñieän aùp ngoõ vaøo (-) OP1 giaûm ñieän aùp ngoõ ra OP1 taêng tuï ñieän C8 naïp nhanh th1 vaø th2 seõ ñöôïc kích sôùm ñoäng cô seõ chaïy nhanh

Khi ñieàu chænh bieán trôû VR3 ta coù theå ñieàu chænh ñoä phaân cöïc cuûa transistor T3 luùc ñoù ñieàu chænh ñöôïc thôøi gian naïp cuûa tuï ñieän C7, ñieàu chænh ñöôïc thôøi gian naïp cuûa tuï C7 laø ñieàu chænh ñöôïc möùc ñoä taêng toác vaø giaûm toác cuûa ñoäng cô coøn VR3 laø bieán trôû thay ñoåi ñoä oån ñònh cuûa heä thoáng.

R4 ﬁ

Khi ñoäng cô laøm vieäc maø taûi taêng toác ñoä ñoäng cô giaûm doøng ñieän phaàn öùng tín hieäu naøy ñöôïc phaûn hoài qua ñieän trôû R17 vaø R18 ñeán Op amp OP2 (neáu doøng ñieän lôùn khi khôûi ñoäng thì tuï ñieän C4 seõ baûo veä chöa caét khi ñoäng cô ñang khôûi ñoäng) taêng OP2 laø khueách ñaïi khoâng ñaûo neân doøng ñieän ngoõ ra OP2 taêng doøng ñieän naøy seõ qua R21ﬁ VR2 ﬁ ngoõ vaøo ( + ) OP1 taêng laøm cho ngoõ ra OP1 cuõng taêng tuï ñieän

Trang 91

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

C8 naïp nhanh kích th1 vaø th2 môû sôùm taêng ñieän aùp cho phaàn öùng ñoäng cô ñeå ñoäng cô oån ñònh toác ñoä khaâu naøy laø khaâu phaûn hoài döông doøng

VR1 laø bieán trôû chænh tinh laáy toác ñoä chuaån VR2 laø bieán trôû hieäu chænh toác ñoä ñaùp öùng ngoõ vaøo

OP1

Khi taûi nheï toác ñoä ñoäng cô taêng doøng ñieän phaàn öùng taêng ñieän aùp ñaët treân R11 vaø R12 taêng tín hieäu naøy ñöôïc phaûn hoài veà ngoõ vaøo ( - ) cuûa OP1 qua ñieän trôû R7, R2 seõ coù ñieän aùp taêng ngoõ ra cuûa OP1 seõ coù ñieän aùp giaûm tuï ñieän C8 naïp chaäm

Kích môû th1 vaø th2 treã – ñieän aùp cung caáp cho phaàn öùng ñoäng cô giaûm xuoáng toác ñoä ñoäng cô giaûm xuoáng cho tôùi khi oån ñònh.

Ñaây laø khaâu phaûn hoài aâm aùp cuûa ñoäng cô Caùc tuï C1, C2 vaø C5, C6 laø caùc tuï baûo veä choáng nhieãu

cho Opamp OP1, OP2

Caùc diode D1 D2 vaø D8 D7 laø caùc diode baûo veä ngoõ vaøo

opamp OP1 OP2

Chöông VI :

KEÁT LUAÄN

I- II- III- TOÙM TAÉT COÂNG TRÌNH NGHIEÂN CÖÙU TÖÏ ÑAÙNH GIAÙ KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI

Trang 92

Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp

I/ TOÙM TAÉT COÂNG TRÌNH NGHIEÂN CÖÙU

Sau 8 tuaàn noã löïc nghieân cöùu vaø vaän duïng kieán thöùc ñaõ hoïc taïi tröôøng Ñaïi hoïc sö phaïm kyõ thuaät, em ñaõ hoaøn thaønh ñeà taøi “ÖÙng duïng linh kieän ñieän töû coâng suaát trong ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu” ñöôïc söï höôùng daãn cuûa thaày Nguyeãn Troïng Thaéng ñeà taøi coù noäi dung nhö sau :

1- Giôùi thieäu moät soá linh kieän baùn daãn coâng suaát lôùn. 2- ÖÙng duïng cuûa linh kieän baùn daãn coâng suaát trong ñieàu khieån

ñoäng cô ñieän moät chieàu

3- Giôùi thieäu boä ñieàu khieån laäp trình PLC vaø öùng duïng boä ñieàu

khieån laäp trình trong ñieàu khieån ñoäng cô

4- Tìm hieåu moät soá maïch ñieàu khieån ñoäng cô trong thöïc teá saûn

xuaát

II/ TÖÏ ÑAÙNH GIAÙ KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU

Do thôøi gian nghieân cöùu vaø kinh nghieäm thöïc teá coù haïn neân vieäc phaân tích caùc sô ñoà maïch öùng duïng cuûa ñieän töû coâng suaát vaø boä ñieàu khieån laäp trình plc vaø chöa ñöôïc phong phuù saâu saéc, vieäc tính toaùn caùc linh kieän ñoøi hoûi phaûi coù thôøi gian chính vì leõ ñoù neân ñoà aùn ñaõ coù moät soá haïn cheá treân. III/ HÖÔÙNG PHAÙT TRIEÅN ÑEÀ TAØI:

Vôùi söï phaùt trieån cuûa kyõ thuaät vi xöû lyù vaø kyõ thuaät ñieän töû ñeà taøi naøy coù theå ñöôïc phaùt trieån saâu hôn vaø keát hôïp vôùi heä thoáng vi xöû lyù ñeå ñieàu khieån ñoäng cô ñieän moät caùch hoaøn haûo, tin caäy.

Trang 93