Xem mẫu

  1. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất TRANG BÌA GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 1
  2. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN..........................................................5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN............................................................7 LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................9 PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNGVỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU:......................................................................................................10 PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH .............................................................................19 CHƯƠNG I : MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU..................................19 I .1. Giới thiệu chung.........................................................................19 I.2. Chức năng....................................................................................................................................19 I.3. Nguyên lý hoạt động của mạch thực tế:..................................................................................23 I.3.1. Khâu tinh chỉnh.........................................................................................................................23 I.3.2. Khâu điều chỉnh thô:................................................................................................................23 CHƯƠNG I I : MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ................................................24 1.2. cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động của IC 555........................................................25 1.3. cơ sở lý thuyết và phương pháp tính các giá trị trong mạch:.................................................28 1.4. ứng dụng của IC 555: ................................................................................................................31 1.5. Mạch ứng dụng:.........................................................................................................................32 1.1.1Khâu logic:..................................................................................................................................34 1.1.2Phần tử cách li:..........................................................................................................................35 1.1.3Mạch động lực...........................................................................................................................35 1.1.4SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỀU KHIỂN:.................................................................................................36 CHƯƠNG 3: CHẾ TẠO VÀ KIỂM TRA MẠCH ...................................................37 3.1. Tư liệu ban đầu và các thiết bị cần thiết cho quả trình lắp mạch:.......................................37 3.2. Quá trình lắp thử mạch:............................................................................................................37 TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................42 GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 2
  3. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 3
  4. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 4
  5. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 5
  6. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 6
  7. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất ........................................................... .................................                                    Hưng Yên, tháng 6  năm 2009 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 7
  8. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 8
  9. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ........................................................... ............................. Hưng Yên, tháng 6 năm 2009 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ các ứng dụng của khoa học kĩ thuật trong công nghiệp, đặc biệt là trong công nghịêp địên tử thì các thiết bị điện tử có công suất lớn cũng được chế tạo ngày càng nhiều. Và đặc biệt các ứng dụng của nó vào các nghành kinh tế quốc dân và đời sống hang ngày đã và đang được phát triển hết sứa mạnh mẽ. Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày càng nhiều và phức tạp của công nghiệp thì các nghành điện tử công suất luôn phải nghiên cứu và tìm ra giải pháp tối ưu nhất. Đặc biệt với chủ chương công nghiệp hoá hiện đại hoá của nhà nước, các nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào trong sản xuất. Do đó đỏi hỏi phải có thiết bị và phương pháp điều khiển an toàn chính xác. Đó là nhiệm vụ của nghành điện tử công suất cần phải giải quyết. Để giải quyết vấn đề này thì nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo tài năng. Sinh viên nghành Tự động hoá tương lai không xa sẽ đứng trong đội ngũ này, do đó mà phải tự trang bị cho mình những kiến thức, trình độ và sự hiểu biết sâu rộng. Do đó bài tập lớn Điện tử công suất là một bài kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp của mỗi sinh viên, và cũng là điều kiện để cho sinh viên nghành Tự động hoá tự tìm hiểu và nghiên cứu kiến thức về điện tử công suất. Vì vậy là sinh viên năm thứ hai mới bắt đầu làm quen với những kiến thức về chuyên nghành, chưa có nhiều kinh nghiệm GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 9
  10. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất thực tế nên khi làm bài tập lớn cần phải có sự hướng dẫn của các thầy cô giáo.. Qua đồ án này đã giúp chúng em hiểu them được rất nhiều kiến thức về bộ môn này cũng như hiểu them được kiến thức chuyên nghành tự động hoá của mình. Xin chân thành cảm ơn! Ngày 01 tháng 6 năm 2009 Nhóm sinh viên PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU: 1.1. Chỉ tiêu điều chỉnh tốc độ: Điều chỉnh tốc độ là một trong những nội dung chính của truyền động điện tự động nhằm đáp ứng yêu cầu công nghệ của các máy sản xuất. Để đánh giá chất lượng của một hệ thống truyền động điện thường căn cứ vào một số chỉ tiêu sau: - Sai số tốc độ: Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và thường được tính theo phần trăm (%) ω. ®ω S% = .100% ω® Trong đó: Tđ là tốc độ cắt; r là tốc độ là việc thực. Độ trơn của điều chỉnh tốc độ: ω +1 i γ = ωi Trong đó: ω i là giá trị tốc độ ổn định đạt được ở cấp i ω i+1: Giá trị tốc độ đạt được ở cấp kế tiếp (i++1) ω +1 i Hệ điều chỉnh vô cấp nếu γ = → 1 tức là hệ truyền đông. ωi GVHD: Bùi Trung Thành Nhómsinh viên_ĐK4 Page 10
  11. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Có thể làm việc ổn định với mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh. Hệ điều chỉnh có cấp khi nó chỉ làm việc ổn định ở một số gí trị tốc độ trong dải điều chỉnh. - Độ rộng điều chỉnh (dải điều chỉnh): Dải điều chỉnh hay phạm vi điều chỉnh là tỉ số giữa giá trị lớn nhất của tốc độ làm việc ứng với mô men tải đã cho. ω ax P= m ω min Giá trị cực đại max bị hạn chế bởi độ bền cơ học của động cơ và với động cơ một chiều nó còn bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp. Tốc độ nhỏ nhất min bị chặn dưới bởi yêu cầu về mô men khởi động và khả năng quá tải và về sai số tốc độ làm việc cho phép. Nhìn vào phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: U ­ P­ + Pf ω= − −M kΦ ( Φ) k 2 Có thể điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng những phương pháp sau: + Điều chỉnh từ thong kích từ của động cơ + Điều chỉnh điện trở trên mạch phần ứng + Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch phần ứng của động cơ 1.2. Điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp thay đổi từ thông : GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 11
  12. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Điều chỉnh từ thong kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mô men điện từ của động cơ M = kφ I và sức điện động quay của động cơ E = kφω . ω ω02 ω04 ω0 Μ 2 nm Μ 1 Μ 0 M nm nm Mạch kích từ của động cơ là mạch phi tuyến. Vì vậy hệ điều chỉnh từ thong cũng là hệ phi tuyến. ek d i = kt +ω ω k r +r b kt dI Trong đó: rk là điện trở dây quấn kích từ rb là điện trở nguồn kích từ k là số vòng dây của dây quấn kích từ Trong chế độ xác lập ta có quan hệ: ekt i = kt r +r b k φ = f [ikt] + Xét trường hợp φ x < φ đm khi φ giảm dẫn đến ω o tăng và độ cứng đặc tính cơ giảm dần. Việc tăng tốc độ khi φ giảm chỉ dung trong một giới hạn nhất định, khi phụ tải lớn hơn giới hạn phụ tải nào đó thì việc giảm dần đến việc giảm tốc độ. Thường khi điều chỉnh từ thong thì điện áp được giữ nguyên ở giá trị định mức do đó đặc tính cơ thấp. GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 12
  13. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Trong vùng điều chỉnh từ thong chính là đặc tính cơ có điện áp phần ứng định mức, từ thong định mức được gọi là đặc tính cơ bản (đôi khi chính là đặc tính cơ tự nhiên ). Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện. Khi giảm từ thong để tăng tốc độ quay của động cơ đồng thời điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi. + ưu- nhược điểm: - điều chỉnh tốc độ động cơ bằng phương pháp này ta thu được tố độ động cơ lơan hơn tốc độ định mức và điều chỉnh về phía giảm từ thông. - Khi giảm từ thong ta thu được đặc tính cơ dốc hơn đặc tính cơ định mức. Do đó độ cứng đặc tính cơ giảm khi giảm từ thong. - Chỉ làm việc trong phạm vi tải nhỏ chứ không dung được cho tải lớn vì M = kφ Iư giảm từ thông thì mômen giảm rất nhiều. - Khi điều chỉnh bằng giảm từ thong rất dễ mất đến mất từ thong làm cho dòng điện tăng lên rất nhanh làm hỏng động cơ. - 1.3. Điều chỉnh bằng thay đổi điện áp phần ứng động cơ: U ®k ω Iu + IT K Bé  ω0 U ®m biÕn  ω01 U u1 E ®æi CK T ω02 U u2 ~3  pha ­ 0 M Đặc tính điều chỉnh khi thay đổi điện áp GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 13
  14. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Khi điều chỉnh tốc độ động cơ theo điện áp phần ứng động cơ thì điện áp kích từ là không đổi. Để điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ một chiều kích từ độc lập, cần có thiết bị nguồn như máy phát điện một chiều kích từ độc lập, bộ phận chỉnh lưu điều khiển… Các thiết bị náy có chức năng biến năng lượng xoay chiều thành một chiều có sức điện động Eb điều chỉnh được nhờ tín hiệu điều khiển Uđb. Phương trình cân bằng điện áp ở chế độ xác lập: Eb – E = I (Rb = Rd) Phương trình đặc tính cơ: Eb R ­ + R b ω= − . M kΦ ( Φ) k 2 M ω = ω 0 (Uđk) B Vì từ thong của động cơ điện được giữ không đổi nên độ cứng đặc tính cơ cũng không đổi. Còn tốc độ tải lí tưởng phụ thuộc vào điện áp điều khiển Uđk. Để thấy được dải điều chỉnh tốc độ ta thấy đựơc tốc độ lớn nhất của hệ thống bị chặn bởi đặc tính cơ bản được giữ ở giá trị định mức. Tốc độ nhỏ nhất của dải điều chỉnh bị giới hạn bởi sai số tốc độ và về mô men khởi động. Khi mômen tải là định ứng thì tốc độ lớn nhất và nhỏ nhất là: M ®m ω ax = ω 0 m ax m β M ®m ωm i = ω0 m i n n β Để thoả mãn khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh phải có mômen ngắn mạch là: GVHD :  Bùi Trung Thành Nhóm si  vi nh ên_ĐK4 Page 14
  15. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Mnmmin = Mcmax = kM.Mđm. Trong đó kM là hệ số quá tải về mômen Vì họ đường đặc tính cơ là đường thẳng song song nên theo độ cứng đặc tính cơ ta có: 1 M ®m ω min = (Mnmmin – Mđm) = (kM-1) β β M dm ωo β ω o max − −1 β M dm D= = M dm kM −1 (k M − 1) β Phạm vi điều chỉnh tốc độ D phụ thuộc vào giá trị độ cứng ứ.Khi điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì điện trở tổng mạch phần ứng gấp khoảng 2 làn điện trở phần ứng động cơ. Có thể tính sơ bộ: ω m ax β o < 10 M dm Vậy với tải có tính mômen không đổi thì phạm vi điều chỉnh không vượt quá 10. Do đó, muốn nâng cao dải điều chỉnh phải cấu trúc theo hệ kín. Khi điều chỉnh điện áp phần ứng thì độ cứng các đặc tính cơ trong toàn dải là như nhau. Do đó, độ sụt tốc tương đối sẽ đạt giá trị lớn nhất tại đặc tính thấp nhất của dải điều chỉnh. ω0 min .ω min ∆ω S= = ω 0 min ω 0 min M dm S= < Scp β 0 min GVHD :  Bùi Trung Thành Nhóm si  vi nh ên_ĐK4 Page 15
  16. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Trong suốt quá trình điều chỉnh điện áp phần ứng thì từ thong kích từ được giữ nguyên, do đó mômen cho phép của hệ sẽ là không đổi. Mcp = kφ đm . Iđm = Mđm. Ưu điểm: Độ điều chỉnh trơn, dải điều chỉnh rộng. Có thể giảm tốc độ xuống thấp mà đặc tính cơ vẫn cứng dẫn đến độ ổn định tốc độ cao. Mômen mở máy giảm không nhiều, Khi giảm tốc độ sẽ xảy ra hiện tượng hãm tái sinh. Không có tổn thất trong mạch phần ứng. Phương pháp này có thể áp dụng cho non tải, tải định mức. Nhược điểm: Chỉ điều chỉnh tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản. Muốn thay đổi phải có nguồn điện áp phần ứng. 1.4. Phương pháp thay đổi điện trở phần ứng: Đây là phương pháp kinh điển dung để điều chỉnh tốc độ động cơ trong nhiều năm. Nguyên lí điều khiển: Trong phương pháp này người ta giữ U = Uđm; Φ = Φđm và nối thêm điện trở phụ vào mạch phần ứng để tăng điện trở phần ứng: Độ cứng của đặc tính cơ: β= ∆M =− ( k. dm ) Φ 2 ∆ω R­ + R f Ta thấy khi điện trở càng lớn thì ớ càng nhỏ nghĩa là đặc tính cơ càng dốc và do đó càng mềm hơn. GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 16
  17. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất ω ω0 Rf = 0 Rf1 Rf2 0 Mc M2 M1 M Đặc tính cơ của động cơ khi thay đổi điện trở phụ Ứng với điện trở phụ Rf=0 ta có đặc tính cơ tự nhiên β TN có giá trị lớn nhất nên đặc tính cơ tự nhiên có độ cứng cứng hơn tất các đặc tính có điện trở phụ. Như vật khi thay đổi điện trở phụ ta có được một họ đặc tính cơ thấp hơn đặc tính cơ tự nhiên. • Đặc điểm của phương pháp: - Điện trở mạch phần ứng càng tăng thì độ dốc đặc tính càng lớn, đặc tính cơ càng mềm, độ ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn. - Phương pháp này chỉ cho phép điều chỉnh tốc độ trong vùng dưới tốc độ định mức (chỉ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm). GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 17
  18. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất - Chỉ áp dụng cho động cơ có công suất nhỏ, vì tổn hao trên điện trở phụ làm giảm hiệu suất của động cơ và trên thực tế thường dùng ở động cơ điện trong cầu trục. • Đánh giá các chỉ tiêu: - Tính liên tục: Phương pháp này không thể điều khiển lien tục được mà phải điều khiển nhảy cấp. - Dải điều chỉnh phụ thuộc vào chỉ số mômen tải. Tải càng nhỏ thì dải điều chỉnh D = ω max / ω min càng nhỏ. Phương pháp này có thể điều chỉnh trong dải D=3:1. - Giá thành đầu tư ban đầu rẻ nhưng không kinh tế do tổn hao trên điện trở lớn. - Chất lượng không cao dù điều khiển rất dơn giản.  Nhận xét: Qua các phương pháp điều chỉnh trên ta thấy phương pháp điều chỉnh phần ứng động cơ là phù hợp vì khi thay đổi điện áp phần ứng động cơ, ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính cơ tự nhiên. Khi thay đổi điện áp thì Mnm, Inm của động cơ giảm, tốc độ của động cơ cũng giảm ứng với một phụ tải nhất định. GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 18
  19. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất PHẦN 2: THIẾT KẾ MẠCH CHƯƠNG I: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU I.1. Giới thiệu chung LM 723 là một bộ điều chỉnh điện áp được thiết kế chủ yếu cho một loạt những ứng dụng. Bởi chính bản thân nó, nó sẽ cho dòng ra lên tới 150mA; đồng thời bên ngoài có thể bổ xung thêm dòng điện để được dòng cung cấp cho tải như mong muốn. Trên đường đặc tính của mạch dòng dự trữ vô cùng chậm, và sự cung cấp này tạo nên sự tuyến tính đồng thời hoặc giới hạn dòng phản hồi. LM 723 được sử dụng rộng rãi,ngoài việc sử dụng làm bộ đièu chỉnh điện áp nó còn được sử dụng với những chức năng như bộ điều chỉnh dòng điện hay bộ điều khiển nhiệt độ. I.2. Chức năng + Tạo ra dòng điện đầu ra 150mA không cần thêm transistor mắc mạch ngoài + Tạo ra dòng tới 10A bằng cách mắc thêm transistor mạch ngoài + Điện áp đầu vào tối đa 40V + Điện áp ra có thể điều chỉnh từ 2V đến 37V Sơ đồ chân: GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 19
  20. Trường: ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học Khoa: Điện- Điện Tử Điện tử công suất Chân Kí hiệu Chức năng số 1 NC Không dùng đến 2 Current limit Chân hạn dòng 3 Current sense Cảm biến dòng 4 Inverting input Đầu vào –IN của OP-AMP bên trong IC 5 Non-inverting input Đầu vào +IN của OP-AMP bên trong IC 6 VREF Điện áp chuẩn so sánh 7 V- Chân nối đất 8 NC Không dùng 9 VZ Điện áp Zener 10 VOUT Điện áp lấy ra 11 VC Chân cấp nguồn dương 12 V+ Chân cấp nguồn dương 13 Frequency compesation Chân so sánh tần số 14 NC Không dùng đến Sơ đồ khối: GVHD: Bùi Trung Thành Nhóm sinh viên_ĐK4 Page 20
nguon tai.lieu . vn