Xem mẫu
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Độc lập-Tự do- Hạnh phúc
------------ ------------
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Khóa học: 2010-2014
Ngành học: Đo lường-Điều khiển tự động
Lớp: Đ- ĐT K8.4
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN.
Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm
Nhóm sinh viên thực hiện: Hoàng Lương Thái Sơn
Trần Văn Thoại
Hưng Yên ngày 11 tháng 11 năm 2012
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 1
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA
ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ TẢI R-L.
I-Số liệu cho trước:
-Dòng xoay chiều với các thông số:
-Đông cơ với các thông số: Uđm=220V; Pđm=0.2kw ,nđm=1420vg/ph,I dđm=1.9A,
ηđm=60%, Cosφđm=0.8; fđm=50Hz.
II-Nội dung cần hoàn thành:
• Báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần.
• Thuyết minh đề tài: ( Phân tích yêu cầu, trình bày các phương pháp thực hiện, cơ
sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án,…)
• Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ mạch đầy đủ chính xác.
• Phải đảm bảo tính khả thi, tính ổn định khi làm việc của sản phẩm.
• Sản phẩm còn phải đảm bảo tính mỹ quan mà vẫn đảm bảo tính kỹ thuật đáp
ứng được yêu cầu của giáo viên hướng dẫn.
• Trình bày được hướng phát trển của đề tài.
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 2
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
MỤC LỤC:
CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA..........................6
1.1. Khái niệm.................................................................................................. 6
1.2. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha.................................6
1.3. Một số mạch điều khiển động cơ một pha.............................................. 7
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA................................9
2.1. Đặt vấn đề................................................................................................. 9
2.2. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực.................................................. 9
2.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac........................................................12
2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu.............................................................................12
2.3.2 Đặc tính V-A..................................................................................... 13
2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L.........................................14
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH.............................................................................. 17
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ.................................................................................. 17
1.1. Sơ đồ khối................................................................................................17
1.2. Phân tích từng khối...................................................................................17
1.2.1. Khối nguồn........................................................................................17
1.2.2 .Mạch lực............................................................................................18
1.2.3.Mạch điều khiển................................................................................20
1.2.3.1.Phân tích.......................................................................................20
1.2.3.2. Nguyên lý hoạt động..................................................................21
1.2.3.3.Giới thiệu TCA 785.....................................................................22
1.2.3.4.Sơ đồ............................................................................................26
CHƯƠNG II: CHẾ TẠO MẠCH....................................................................27
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 3
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
2.1. Tính toán thiết kế để chế tạo mô hình....................................................27
2.1.1. Tính chọn van động lực........................................................................ 27
2.1.2. Chọn thiết bị bảo vệ.........................................................................28
2.1.2.1. Bảo vệ quá nhiệt........................................................................28
2.1.2.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van.................................................. 29
2.1.2.3. Bảo vệ quá điện áp cho van.......................................................29
2.3. Sơ đồ board...............................................................................................34
2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị..................................................................................35
2.5. Phương hướng phát triển của đề tài.......................................................35
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 4
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất và truyền động điên là một môn học hay và lý thú, cuốn hút
được nhiều sinh viên theo đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành đo lường điều khiển,
chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất và truyền
động điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em
kiểm chứng được lý thuyết đã được học.
Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Nghiên
cứu,thiết kế bộ điều áp xoay chiều một pha điều khiển tốc độ động cơ”. Sau thời
gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1
pha đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.
Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý
thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự
giải đáp và hướng dẫn kịp thời của cô Nguyễn Thị Thanh Tâm, sự góp ý kiến của các
bạn sinh viên trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn
nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của cô giáo và bạn trong các đồ án sau
này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện:
Hoàng Lương Thái Sơn
Trần Văn Thoại
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 5
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG I: ĐỘNG CƠ ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
1.1. Khái niệm
Động cơ điện xoay chiều một pha (gọi tắt là động cơ một pha) là động cơ điện
xoay chiều không cổ góp được chạy bằng điện một pha. Loại động cơ điện này đ ược
sử dụng khá rộng rãi trong công nghiệp và trong đời sống như động cơ bơm nước động
cơ quạt động cơ trong các hệ thống tự động...Khi sử dụng loại động cơ này người ta
thường cần điều chỉnh tốc độ ví dụ như quạt bàn ,quạt trần.
Để điều khiển tốc độ động cơ một pha người ta có thể sử dụng các phương pháp
sau:
- Thay đổi số vòng dây của Stator.
- Mắc nối tiếp với động cơ một điện trở hay cuộn dây điện cảm.
- Điều khiển điện áp đưa vào động cơ.
1.2. Nguyên lý điều khiển động cơ xoay chiều một pha
Trước đây điều khiển tốc độ động cơ bằng điều khiển điện áp xoay chiều đưa
vào động cơ, người ta thường sử dụng hai cách phổ biến là mắc nối tiếp với tải một
điện trở hay một điện kháng mà ta coi là Zf hoặc là điều khiển điện áp bằng biến áp
như là survolter hay các ổn áp.
Hai cách trên đây đều có nhược điểm là kích thước lớn và khó điều khiển liên tục
khi dòng điện lớn.
Ngày nay với việc ứng dụng Tiristor và Triac vào điều khiển, người ta có thể điều
khiển động cơ một pha bằng bán dẫn
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 6
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
1.3. Một số mạch điều khiển động cơ một pha
Một trong những ứng dụng rất rộng rãi của điều áp xoay chiều là điều khiển động
cơ điện một pha mà điển hình là điều khiển tốc độ quay của quạt điện.
Chức năng của các linh kiện trong sơ đồ hình 15 - 4:
T - Triac điều khiển điện áp trên quạt.
VR - biến trở để điều chỉnh khoảng thời gian dẫn của Triac.
R - điện trở đệm.
D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn.
C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac.
Điện áp và tốc độ của quạt có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh biến trở
VR trên hình a. Tuy nhiên sơ đồ điều khiển này không triệt để, vì ở vùng điện áp nhỏ
khi Triac dẫn ít rất khó điều khiển.
Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt hơn. Tốc độ quay của quạt có thể
được điều khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh vi ệc
nạp tụ C lúc đó điều chỉnh được thời điểm mở thông diac và thời điểm Triac dẫn. Như
vậy Triac được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông diac. Kết quả là muốn
tăng tốc độ của quạt ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm
hơn điên áp ra lớn hơn. Ngược lại điên trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm Triac mở
càng chậm lại điện áp và tốc độ của quạt nhỏ xuống.
* Mạch điều khiển trên đây có ưu điểm:
- Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - có thể sử dụng cho các loại tải khác như
điều khiển độ sáng của đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện rất có hiệu quả.
-Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn.
* Nhược điểm:
Nếu chất lượng Triac, diac không tốt thì ở vùng tốc độ thấp quạt sẽ xuất hiện
tiếng ù do thành phần một chiều của dòng điện.
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 7
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 8
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA
2.1. Đặt vấn đề
Các bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng để biến đổi điện áp hiệu dụng đặt lên
tải. Nguyên lý của bộ biến đổi này là dùng các phần tử van bán dẫn nối tải với nguồn
trong một khoảng thời gian t1 rồi lại cắt đi trong một khoảng thời gian t 0 theo một chu
kỳ lặp lại T. Bằng cách thay đổi độ rộng của t 1 hay t0 trong khoảng T ta thay đổi được
giá trị điện áp trung bình ra trên tải. Nguyên lý này có ưu điểm là điều chỉnh điện áp ra
trong một phạm vi rộng và vô cấp, hiệu suất cao vì tổn thất trên các phân t ử đi ện t ử
công suất rất nhỏ. Điều áp xoay chiều thường được sử dụng trong điều khiển chiếu
sáng, đốt nóng, trong khởi động mềm và điều chỉnh tốc độ quạt gió hoặc máy bơm.
-Phân loại: Dựa vào số pha nguồn cấp mà ta có các bộ điều chỉnh điện áp khác
nhau là Điều áp xoay chiều một pha, Điều áp xoay chiều ba pha.
2.2. Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực
Hình 1 giới thiệu một số mạch điều áp xoay chiều một pha. Hình 1a là điều áp
xoay chiều điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ
(tổng trở phụ ) biến thiên. Sơ đồ mạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện. Tuy
nhiên, mạch điều chỉnh kinh điển này hiện nay ít được dùng, do hiệu suất thấp (nếu Z f
là điện trở ) hay cosϕ thấp(nếu Zf là điện cảm ).
Zf
TBB§
U1
U1 U2 i Z i Z U2 U1 i Z U2
a b C
Hình 1 Các phương án điều áp một pha
Người ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U 2 như
trên hình 1b. Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có ưu điểm là có thể điều chỉnh điện áp
U2 từ 0 đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào. Nếu cần điện áp ra có điều
chỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng biến áp
là tất yếu. Tuy nhiên, khi dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh, khó đạt
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 9
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
được yêu cầu như mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổi than
khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến áp.
Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 1a,b có chung ưu điểm là điện áp hình
sin, đơn giản. Có chung nhược điểm là quán tính điều chỉnh chậm và không điều chỉnh
liên tục khi dòng tải lớn. Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, có thể khắc
phục được những nhược điểm vừa nêu.
Các sơ đồ điều áp xoay chiều bằng bán dẫn trên hình 1c được sử dụng phổ biến.
Lựa chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khả năng
cung cấp các linh kiện bán dẫn. Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ hình 1c như sau:
T1 T
U1 Z U1 Z
T2
a. D b.
T1 1
D1 D2
D2 T2 T
U1 Z D4 D3 Z
U1
c. d.
Hình 2: Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn
a. bằng hai tiristor song song ngược
b. bằng triac
c. bằng một tiristor một diod
d. bằng bốn diod một tiristor
Sơ đồ kinh điển hình 2.A thường được sử dụng nhiều hơn, do có thể điều khiển
được với mọi công suất tải. Hiện nay Tiristor được chế tạo có dòng điện đến 7000A,
thì việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ này là hoàn toàn
đáp ứng được
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 10
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
Tuy nhiên, việc điều khiển hai tiristor song song ngược đôi khi có chất lượng điều
khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi cung
cấp cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn như biến áp hay động cơ
xoay chiều). Khả năng mất đối xứng điện áp tải khi điều khiển là do linh kiện mạch
điều khiển tiristor gây nên sai số. Điện áp tải thu được gây mất đối xứng như so sánh
trên hình 3b.
Điện áp và dòng điện không đối xứng như hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm cho
tải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà, phát nóng và bị cháy. Vì
vậy việc định kì kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên làm đối với sơ
đồ mạch này. Tuy vậy, đối với dòng điện tải lớn thì đây là sơ đ ồ tối ưu hơn c ả cho
việc lựa chọn.
U U
Tả
α t
i
α
a
U UTả
i α2 t
α1
b
Hình 3: Hình dạng đường cong điện áp điều khiển
a- Mong muốn
b- Không mong muốn
Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song song ngược, triac
ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.B. Sơ đồ này có ưu điểm là các đường cong điện
áp ra gần như mong muốn như hình 3.a, nó còn có ưu điểm hơn khi lắp ráp. Sơ đồ mạch
này hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp. Tuy nhiên triac hiện nay
được chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên với những dòng điện tải lớn cần
phải ghép song song các triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắp ráp và khó điều khiển song
song. Những tải có dòng điện trên 400A thì sơ đồ hình 2.B ít dùng.
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 11
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
Sơ đồ hình 2.C có hai tiristor và hai điốt có thể được dùng chỉ để nối các cực điều
khiển đơn giản, sơ đồ này có thể được dùng khi điện áp nguồn cấp lớn (cần phân bổ
điện áp trên các van, đơn thuần như việc mắc nối tiếp các van).
Sơ đồ hình 2D trước đây thường được dùng, khi cần điều khiển đối xứng điện áp
trên tải, vì ở đây chỉ có một tiristor một mạch điều khiển nên việc điều khiển đối xứng
điện áp dễ dàng hơn. Số lượng tiristor ít hơn, có thể sẽ có ưu điểm hơn khi van điều
khiển còn hiếm. Tuy nhiên, việc điều khiển theo sơ đồ này dẫn đến tổn hao trên các
van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống điều khiển thấp. Ngoài ra, tổn hao năng
lượng nhiệt lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn
2.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac.
2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu
,
E2 T E1.2
T1
P2 N1 P1 N2
N3
(+) (-) (-)
B1 G J1 J2 J3 B2
(-) (+) (+) G
N2 P2 N1 P1
T
T2
Hình 4: Cấu tạo và ký hiệu của triac.
Triac là linh kiện bán dẫn tương tự như hai Thyristor mắc song song ngược, nhưng
chỉ có một cực điều khiển. Triac là thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp. Có thẻ điều khiển
cho mở dẫn dòng bằng cả xung dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn xung dòng âm
(dòng đi ra khỏi cực điều khiển). Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy kém
hơn, nghĩa là mở Triac sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dòng điểu khiển
dương. Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua Triac thì s ử
dụng dòng điều khiển âm là tốt hơn cả.
*Nguyên lý hoạt động.
Có 4 tổ hợp điện thế có thể mở Triac cho dòng chảy qua:
B2 G
+ +
+ -
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 12
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
- -
- +
Trường hợp MT2 (+), G(+). Thyristor T mở cho dòng chảy qua như một Thyristor
thông thường.
Trường hợp MT2 (-), G(-). Các điện tử từ N2 phóng vào P2. Phần lớn bị trường nội
tại EE1 hút vào, điện áp ngoài được đặt lên J2 khiến choBarie này cao đến mức hút vào
những điện tích thiểu số(các điện tử của P1) và làm động năng của chúng đủ lớn để bẻ
gãy các liên kết của các nguyên tử Sillic trong vùng. Kết quả là một phản ứng dây
chuyền thì T’ mở cho dòng chảy qua.
2.3.2 Đặc tính V-A.
I
+
O U
-
Hình 5: Đặc tuyến V-A của triac
Triac có đường đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở α trong cả hai chiều
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 13
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L
Hình7: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L
Khi tiristor T1 mở có phương trình:
di
L + Ri = 2 sin ω t
dt
V R
θ
i= 2 2 sin(
θ − ψ ) + Ae- ωL
R + (ωL)
2
Hằng dạng số tích phân A được xác định : Khi θ = α thì i = 0. Biểu thức dòng tải i
có dạng:
V θ −α
i= 2 [ sin( θ − ψ ) - sin( α − ψ )e ]
R + (ωL)
2 2
tgψ
Biểu thức này đúng trong khoảng θ = α đến θ = β
Góc β được thay đổi bằng cách thay θ = β và đặt i= 0
β −α
β −ψ α −ψ
Sin( )- sin( ).e- tgψ = 0
ωL
Trong biểu thức trên: tgψ =
R
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 14
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
Tiristor T1 phải được khoá lại trước khi cho xung mở T 2, nếu không thì không thể
mở được T2, tức β ≤ π + α
Để thoả mãn điều kiện này ta phải có: α ≥ ψ
Hình 8: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần cảm
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn
phải cung cấp một lượng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
π
1 2π − 2α + sin 2α
Uc =
πα∫ ( 2V sin θ )2.dθ = V. 2π
Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
V 2π − 2α + sin 2α
Ic = .( )
R 2π
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
V2 2π − 2α + sin 2α
P = UcIc = ( ).( )
R 2π
Như vậy bằng cách làm biến đổi góc α từ 0 đến π , người ta có thể điều chỉnh
V2
được công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =( ) đến 0
R
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 15
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
Dưới đây là bảng góc mở α ứng với từng loại tải :
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 16
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ
1.1. Sơ đồ khối
1.2. Phân tích từng khối
1.2.1. Khối nguồn
a.Sơ đồ
b.Chức năng
Biến đổi dòng xoay chiều điện áp 15V thành dòng một chiều cấp cho chân vào của
TCA785.
c.Nguyên lý hoạt động
Dòng điện 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ dòng xoay chiều
thành dòng một chiều.Khi qua IC ổn áp 7815 sẽ cho dòng điện có điện áp 15V ổn
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 17
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
định.Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 15v được cho qua tụ 2200µF để san phẳng điện áp
tạo điện áp ổn định cho IC ổn áp 7815 và mắc song với một tụ gốm đ ể loại bỏ thành
phần sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7815 ta mắc song song với một led để báo
mạch điều khiển có nguồn
1.2.2 .Mạch lực
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải R+L)
nên chúng em chọn sơ đồ dùng TRIAC để điều khiển vì sơ đồ dùng Triac có những ưu
điểm sau:
- Công suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng
- Mạch điều khiển Triac đơn giản.
- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.
a. Sơ đồ mạch
b.Nguyên lý làm việc
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 18
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
Tín hiệu được đưa vào chân điều khiển G của Triac. Triac có nhiệm vụ điều khiển
mở dẫn dòng từ đó ta nhận được giá trị điện áp trên tải tương ứng với góc mở của triac
khi ta điều chỉnh biến trở V11 để điều chỉnh độ rộng xung vuông tương ứng t ải ở trên
sơ đồ có thể đặt trước hoặc sau van đều được :
Dưới đây là sơ đồ dạng sóng đầu ra của van khi điều chỉnh góc mở:
Nhìn từ hình trên ta thấy do tải có tính cảm khám nên khi tắt vẫn có một phần điện
áp trả lại của động cơ .Nên có thể xuất hiện một vùng không hoạt động nếu diện cảm
lớn thì mạch có thể không hoạt động hoàn toàn
Nguyên nhân của hiện tượng này như sau :
Em xin trình bày với 2 tiristor mắc song song ngược (tương tự 1 triac)
Khi điện áp nguồn U1 đã đổi dấu mà cuộn dây điện cảm chưa xả hết năng lượng,
làm cho T1 vẫn dẫn từ π cho đến φ1 nếu T1 đang dẫn chứng tỏ T1 đang phân cực
thuận và điện áp Ua1a2>0.Khi T1 phân cực thuận chứng tỏ T2 phân cực ngược. Do đó
trong vùng từ φ1 cho đến π nếu có phát xung điều khiển T2 thì T2 không dẫn đ ược
.Phần này em cũng đã trình bày ở trên .
Thứ 2 là do khi có điện cảm, dòng điện không biến thiên đột ngột tại thời điểm
mở tiristor,điện cảm càng lớn khi dòng điện biến thiên càng chậm. Nếu độ rộng xung
điều khiển hẹp, dòng điện khi có xung điều khiển không đủ lớn hơn dòng điện duy
trì,do đó van bán dẫn không tự giữ dòng điện. Kết quả không có dòng điện, van sẽ
không mở. Hiện tượng này sẽ thấy ở cuối và đầu chu kỳ điện áp, lúc đó điện áp t ức
thời đặt vào van bán dẫn nhỏ. Khi kết thúc xung điều khiển, dòng điện còn nhỏ hơn
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 19
- Đồ án 3: Điện Tử Công Suất-TĐĐ
dòng duy trì nên van bán dẫn khoá luôn. Chỉ khi nào điện áp mở ở van đ ủ lớn hơn dòng
dòng điện duy trì, dòng điện mới tồn tại trong mạch
Để khắc phục hiện tường này là tạo xung gián đoạn bằng chùm xung liên tiếp như
hình vẽ dưới đây. Từ thời điểm mở van cho tới cuối bán kỳ:
Dưới đây là sơ đồ:
Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ nào mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp lý
1.2.3.Mạch điều khiển
1.2.3.1.Phân tích
Điều khiển Triac trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay có rất nhiều phương pháp khác
nhau thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Theo nguyên tắc
này để điều khiển góc mở α của Triac ta tạo ra một điện áp tựa dạng tam giác (điện áp
tựa răng cưa Urc). Dùng một điện áp một chiều Uđk để so sánh với điện áp tựa. Tại thời
điểm hai điện áp này bằng nhau(Uđk= Urc) .
Trong vùng điện áp dương anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ (hoặc
tới khi dòng điện bằng 0) .
GV hướng dẫn: Nguyễn Thị Thanh Tâm Trang 20
nguon tai.lieu . vn
