Quá trình hình thành thiết kế mạch bảo vệ động cơ bằng dung dich bán dẫn p3

Chia sẻ: Asff Fasfa | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

69
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Hình 1.18: ứng dụng của thyristor trong điều khiển động cơ DC: là động cơ điện một chiều Dòng điện qua động cơ chỉ là dòng điện ở nửa chu kỳ d−ơng và đ−ợc thay đổi trị số bằng cách thay đổi mở kích của dòng điện IG khi thyistor ch−a dẫn thì

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Quá trình hình thành thiết kế mạch bảo vệ động cơ bằng dung dich bán dẫn p3

B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp I®kmax (th−êng cì vµi chôc ®Õn trªn 100mA, tïy lo¹i thyristor) th× ®o¹n OT1, OT’1, OT”1...... trë thµnh OT2 nghÜa lµ ®Æc tÝnh V- A cña thyristor sÏ nh− ®Æc tÝnh V- A cña ®i«t. H×nh 1.17: §Æc tÝnh V- A cña thyristor 1.3.3 øng dông cña thyristor + øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. S¬ ®å H×nh 1.18: øng dông cña thyristor trong ®iÒu khiÓn ®éng c¬ DC: lµ ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu Dßng ®iÖn qua ®éng c¬ chØ lµ dßng ®iÖn ë nöa chu kú d−¬ng vµ ®−îc thay ®æi trÞ sè b»ng c¸ch thay ®æi më kÝch cña dßng ®iÖn IG khi thyistor ch−a dÉn th× 21
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 kh«ng cã dßng ®iÖn qua ®éng c¬. §i«t dÉn ®iÖn n¹p vµo tô qua ®iÖn trë R1 vµ biÕn trë VR. §iÖn thÕ cÊp cho cùc G lÊy trªn tô C vµ qua cÇu ph©n ¸p R2, R3. Tô n¹p ®iÖn qua R1 vµ VR víi h»ng sè thêi gian lµ τ = C(R1 + VR) Khi thay ®æi trÞ sè VR sÏ lµm thay ®æi thêi gian n¹p cho tô tøc lµ lµm thay ®æi thêi ®iÓm cã dßng xung kÝch IG sÏ lµm thay ®æi thêi ®iÓm dÉn ®iÖn cña Thyistor tøc lµ thay ®æi dßng ®iÖn qua ®éng c¬ vµ lµm cho tèc ®é cña ®éng c¬ bÞ thay ®æi. Khi nguån AC cã nöa chu kú ©m th× ®i«t D vµ thyristor ®Òu bÞ ph©n cùc ng−îc ®i«t ng−ng dÉn, thyristor còng ng−ng dÉn. Thyristor dïng víi nguån mét chiÒu th× cã thÓ b¸o ®éng khi qu¸ nhiÖt, qu¸ ¸p suÊt, th× nót Ên M bÞ nhÊn. Thyristor sÏ ®−îc kÝch dÉn ®iÖn vµ duy tr× tr¹ng th¸i dÉn ®Ó cÊp ®iÖn cho ®Ìn vµ cßi b¸o. 1.3.4 C¸c th«ng sè chñ yÕu cña thyristor. + TrÞ sè hiÖu dông ®Þnh møc cña dßng ®iÖn an«t Iahd ®ã lµ trÞ sè hiÖu dông cña dßng ®iÖn cùc ®¹i cho phÐp ®i qua thyristor trong mét thêi gian dµi khi thyristor më. Khi thyistor dÉn ®iÖn th× VAK= 0,7V nªn dßng ®iÖn thuËn qua thyistor cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc: Vcc − 0,7V Ia = (1-17) RL RL : t¶i thuÇn trë VCC: ®iÖn ¸p qua thyristor + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn kÝch më IGT lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG g©y më thyristor + §iÖn ¸p ng−îc cùc ®¹i Ungmax lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K cho phÐp ®Æt thyristor . + §iÖn ¸p r¬i ®Þnh møc Δua lµ ®iÖn ¸p gi÷a hai cùc A vµ K khi thyristor më vµ ®ång thêi dßng ®iÖn b»ng dßng ®iÖn ®Þnh møc. 22
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 + Thêi gian phôc håi tÝnh kho¸ lµ thêi gian tèi thiÓu cÇn thiÕt ®Ó thyristor phôc håi tÝnh kho¸. B¶ng 1.3 Thyristor do h·ng Toshiba, NhËt B¶n chÕ t¹o I Ui,m toff M· hiÖu μs A KV 0,1÷ 0,4 SFOR1 0,1 0,1÷ 0,6 SFOR3 0,3 0,1 ÷ 0,4 SF1 1 0,1÷ 0,6 SF2 2 0,1 ÷ 0,4 SF2R5 2,5 0,1÷ 0,6 SF3 3 0,1÷ 0,4 SF5 5 0,1 ÷ 1 SF10 10 0,1÷ 1,2 SF16 16 0,4÷ 1,6 SF100 100 0,4÷ 1,6 SF300 300 2,5 ÷ 4 SF1000 1000 2,5 ÷ 4 SF1500 1500 0,1÷ 0,4 SH2 2 15 0,1 ÷ 0,5 SH16 16 10 0,2 ÷ 1,6 15 ÷ 30 SH80 80 0,2 ÷ 1,6 1 5 ÷ 30 SH150 150 0,2 ÷ 1,3 1 5 ÷ 80 SH400 400 1.4 triac 23
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 1.4.1 CÊu t¹o Triac lµ linh kiÖn b¸n dÉn t−¬ng tù nh− hai thyristor nèi song song ng−îc gåm hai cùc vµ chØ cã mét cùc ®iÒu khiÓn. b) c H×nh 1.19: Triac a, CÊu tróc bªn trong b, H×nh vÏ cÊu t¹o c, Ký hiÖu 1.4.2 Nguyªn lý lµm viÖc Theo cÊu t¹o cña mét triac ®−îc xem nh− hai thyristor ghÐp song song vµ ng−îc chiÒu nªn. Khi kh¶o s¸t ®Æc tÝnh cña triac ng−êi ta kh¶o s¸t nh− hai thyristor + Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ d−¬ng vµ cùc G ®−îc kÝch xung d−¬ng th× triac dÉn ®iÖn theo chiÒu tõ T2 qua T1 nh− h×nh:1.20 + Khi cùc T2 cã ®iÖn thÕ ©m cùc G ®−îc kÝch xung ©m th× triac dÉn ®iÖn theo chiÒu T1 ®Õn T2 nh− h×nh: 1.21 24
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 + Khi triac ®−îc dïng trong m¹ch xoay chiÒu c«ng nghiÖp khi nguån ë nöa chu k× d−¬ng cùc G cÇn ®−îc kÝch xung d−¬ng, cßn khi nguån ë nöa chu k× ©m cùc G cÇn ®−îc kÝch xung ©m triac cho dßng ®iÖn qua ®−îc c¶ hai chiÒu. H×nh 1.22 1.4.3. §Æc tÝnh volt-ampe cña triac Triac cã ®Æc tÝnh volt-ampe gån hai phÇn ®èi xøng nhau qua ®iÓm O hai phÇn nµy gièng nh− ®Æc tuyÕn cña hai SCR m¾c ng−îc chiÒu nhau. H×nh 1.23: §Æc tÝnh V- A cña triac Triac cã thÓ më trong 4 tr−êng hîp: 25
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 UGT1> 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1< 0 vµ UT1T2 > 0 UGT1> 0 vµ UT1T2 < 0 UGT1< 0 vµ UT1T2< 0 Nh− vËy Triac thÓ më theo hai chiÒu. ChiÒu thuËn tõ T2 ®Õn T1 khi UT1T2 > 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn ¸p d−¬ng UGT1 < 0 ChiÒu thuËn tõ T1 ®Õn T2 khi UT1T2< 0 vµ t¸c dông vµo cùc G mét ®iÖn ¸p ©m UGT1 < 0 1.4.4 M¹ch ®iÒu khiÓn §Ó ®iÒu khiÓn ®−îc triac ta cã s¬ ®å nh− h×nh 1.24 H×nh1.24: S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn triac M¹ch ®iÒu khiÓn gåm 1 biÕn trë (R) tô ®iÖn C, triac vµ mét ®iÖn trë phô Rp ®Ó giíi han dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG, ®iÖn ¸p cÊp cho m¹ch lµ ®iÖn ¸p xoay u= Umsinωt chiÒu h×nh sin: Gi¶ thiÕt t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu (ωt=0) tô ®iÖn C ®· phãng hÕt ®iÖn, vµ ®iÖn ¸p trªn nã UC= 0 th× khi u t¨ng theo chiÒu d−¬ng (u > 0) tô ®iÖn C ®−îc n¹p ®iÖn theo chiÒu d−¬ng qua ®iÖn trë R vµ Uc t¨ng theo quy luËt hµm sè mò cã tèc ®é t¨ng phô thuéc vµo R, ®iÖn trë R cµng nhá th× dßng ®iÖn n¹p cµng lín vµ tèc ®é t¨ng cña UC cµng nhanh. §å thÞ biÕn thiªn cña u theo ωt nh− ®å thÞ h×nh 1.25 26
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 H×nh1.25: D¹ng sãng cña m¹ch ®iÒu khiÓn §å thÞ h×nh 1.25 biÓu diÔn sù biÕn thiªn cña Uc theo ωt t−¬ng øng víi gi¸ trÞ nhÊt ®Þnh cña R. T¹i gãc pha ϕ0 Uc ®−îc n¹p b»ng ®iÖn ¸p chuyÓn ®æi Uc® cña triac D. Triac D më, tô C phãng ®iÖn qua Rp, triac D vµ phÇn gi÷a G vµ T1 ®iÒu ®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn IG (®−êng cong 3 h×nh 1.25) vµ më triac. Triac D tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt nöa chu kú d−¬ng cña ®iÖn ¸p Ua t¹i gãc pha ωt = π. §iÖn ¸p u gi¶m ®Õn 0 dßng ®iÖn qua triac Ia còng gi¶m ®Õn 0 v× t¶i thuÇn trë vµ u, Ia cïng pha. Do ®ã triac kho¸ l¹i sang nöa chu kú ©m cña u. Tô ®iÖn C ®−îc n¹p theo chiÒu ©m vµ Uc t¨ng. T¹i gãc pha ϕ = ϕ0 + π, ®iÖn ¸p Uc = Uc® triac D më tô ®iÖn C phãng ®iÖn qua ®iÖn trë Rp chiÒu dßng ®iÖn ®i tõ cùc G cña triac D, Rp vÒ nguån ®iÒu ®ã t¹o ra mét xung dßng ®iÖn ©m IG (®−êng cong 4 h×nh 1.25) vµ më triac theo chiÒu tõ T1 ®Õn T2 triac tiÕp tôc më cho ®Õn hÕt chu kú ©m, trong suèt thêi gian më cña triac ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R1 b»ng ®iÖn ¸p Ua (v× khi triac më 27
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 ®iÖn ¸p r¬i trªn nã rÊt nhá). Do ®ã ®iÖn ¸p UR trªn R1 biÕn thiªn theo ωt (nh− ®−êng 5 h×nh 1.25) tõ ®ã rót ra gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p uR trªn t¶i R1. 2π 1 ∫u d ωt uR = 2 (1-18) 2π R 0 Trong ®ã gãc më chËm ϕ0 phô thuéc vµo biÕn trë R cña m¹ch ®iÒu khiÓn do ®ã b»ng c¸ch thay ®æi biÕn trë R ta cã thÓ thay ®æi ϕ0 vµ thay ®æi trÞ sè UR cña ®iÖn ¸p trªn t¶i Rt. 2π π sin 2ϕ ⎞ 2⎛ ∫ uR dωt = 2θ∫ u dωt = U ⎜ π − t0 + 2 0 ⎟ 2 2 ⎝ ⎠ 0 0 1 ϕ0 1 + sin 2ϕ 0 uR = U − ⇒ (1-19) 2 2π 4 1.4.5 øng dông cña triac. Triac ®−îc øng dông trong mét sè m¹ch, ®iÒu chØnh ¸nh s¸ng ®Ìn ®iÖn, nhiÖt ®é lß, ®iÒu chØnh chiÒu quay vµ tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn mét chiÒu. 1.4.6 C¸c th«ng sè cña triac + §iÖn ¸p ®Þnh møc U®m: §ã lµ ®iÖn ¸p cùc ®¹i cho phÐp ®Æt vµo triac theo chiÒu thuËn hoÆc chiÒu ng−îc trong thêi gian dµi. + Dßng ®iÖn hiÖu dông ®Þnh møc I®m: §ã lµ trÞ sè hiÖu dông ®inh møc cùc ®¹i cho phÐp cña dßng ®iÖn ®i qua triac trong mét thêi gian dµi. + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn triac: §ã lµ dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn IG ®¶m b¶o më triac. + Dßng ®iÖn duy tr× IH: §ã lµ trÞ sè tèi thiÓu cña dßng ®iÖn an«t ®i qua triac ®Ó duy tr× triac ë tr¹ng th¸i më. + §iÖn ¸p r¬i trªn Triac Δu §ã lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn triac khi triac dÉn vµ dßng ®iÖn qua triac b»ng dßng ®Þnh møc. B¶ng 1.4: Th«ng sè chÝnh cña mét vµi lo¹i Triac 28
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 N¬i chÕ t¹o M· hiÖu U (V) I (A) Ig (mA) Ug (V) 50÷ 1000 Liªn X« (cò) TC- 60 80 400 7 50÷ 1000 TC- 125 125 400 7 50÷ 1000 TC- 160 160 400 7 NhËt b¶n SM2B41 100 2 TOSHIBA SM12D41 200 12 SM150G13 400 150 SM300J13 600 300 SM300Q13 1200 300 2AC3T 300 2 20 50 6AC5F, S 500 6 50 NEC 10AC6F, S 600 10 50 16AC6D1 600 16 50 25AC65 600 25 50 70AC10S 1000 70 200 300AC12S 1200 300 300 200÷ 500 Mü SC245 6 50 2,5 200÷ 500 GE SC60 25 50 2,5 TIC205A 100 2 5 2 TIC215B 200 3 5 2,5 TI TIC263D 400 25 50 2,5 TIC263M 600 25 50 2,5 CHLB §øc BTA41- 200 200 40 50 BTA41- 600 400 40 50 BTA41- 700 700 50 50 1.5 c¸c phÇn tö logic c¬ b¶n 29
B¸o c¸o tèt nghiÖp NguyÔn V¨n HiÖu T§H46 1.5.1 M¹ch AND dïng ®i«t b¸n dÉn + M¹ch ®iÖn vµ ký hiÖu H×nh 1.26 A vµ B lµ c¸c tÝn hiÖu ®Çu vµo. Møc thÊp cña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 0 V, møc cao cña tÝn hiÖu ®Çu vµo lµ 3V. Z lµ tÝn hiÖu ®Çu ra. H×nh1.26: Cæng AND a) ký hiÖu b) M¹ch ®iÖn + Nguyªn lý ho¹t ®éng Cã 4 tr−êng hîp kh¸c nhau ë ®Çu vµo. - Tr−êng hîp 1: Khi VA= VB= 3V, hai ®i«t DA vµ DB th«ng víi nguån E0= +12V qua ®iÖn trë R0, chóng ®Òu cã ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn, chóng ®Òu dÉn ®iÖn. VZ= VA + VD= 3 + 0,7= 3,7V. - Tr−êng hîp 2: Khi VA= 3V, VB= 0V. DA vµ DB cã ®Çu an«t nèi chung. Cat«t cña DB cã ®iÖn thÕ thÊp h¬n nªn ch¾c ch¾n dÔ dÉn ®iÖn h¬n. Mét khi DB ®· dÉn ®iÖn th× VZ= VZ- VA= 0,7- 3= -2,3V. VËy DA chÞu ph©n cùc ng−îc, nã ë tr¹ng th¸i ng¾t hë m¹ch, kh«ng ph¶i dÉn ®iÖn nh− ta t−ëng lóc tho¹t ®Çu nh×n vµo m¹ch ®iÖn. §iÖn thÕ VZ= 0,7V gäi lµ ®iÖn thÕ ghim. - Tr−êng hîp 3: 30