xây dựng bộ điều khiển cho bộ biến đổi điều áp xoay chiều một pha điều khiển động cơ xoay chiều một pha

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (929.67 KB, 35 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

H và tên sinh viên: ọĐÀO DUY VINH

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

LỜI NÓI ĐẦ ... 4U

VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA ... 5

1.1T ng quan v ổề động cơ xoay chiều một pha ... 5

1.1.1 T ng quan vổề nguyên lý ... 5

1.1.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều một pha ... 7

1.2 Bộ biến đổi điều áp xoay chi u m t phaềộ ... 9

2.1.1 Tính tốn, thi t k ế ế sơ đồ ạch lực. ... 3 m2.1.2 Tính tốn l a ch n các ph n t mựọầử ạch lực. ... 7

2.1.2.1 Thi t b b o v quá nhi tế ị ảệệ ... 7

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

3.1.1 Tính tốn, l a ch n mựọạch điều khiển. ... 9

3.1.2 Tính tốn, l a ch n các ph n t trong mựọầửạch điều khiển. ...12

3.2 Tính tốn thi t kế ế để chế ạ t o mơ hình ...16

3.2.1 Tính chọn van động lực ...16

3.2.2 Chọn thi t b b o vếị ảệ. ...17

3.2.2.1 Bảo v quá nhi tệệ ...17

3.2.2.2 . B o v ảệ quá dòng điện cho van. ...18

3.2.2.3. B o v ảệ quá điện áp cho van. ...18

3.2.3 Sơ đồ ngun lý tồn mạch ...22

3.3 Mơ ph ng mỏạch điều khiển. ...23

3.3.1Xây dựng sơ đồ mơ phỏng. ...23

3.3.2 Sơ đồ ố b trí thi t bế ị ...25

...25

3.3.2 K t qu mô ph ng.ếảỏ ...25

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cu c sộ ống, điện có m t vai trị rộ ất quan trọng. Việc đào tạo ra các kỹ sư ngành

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN V B Ề Ộ BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHI U M T PHA ỀỘ

VÀ ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA

1.1 T ng quan v ổề động cơ xoay chiều một pha

1.1.1 T ng quan v nguyên lý ổ ề

a. Khái niệm động cơ xoay chiều một pha

Động cơ điện xoay chiều ột pha (g i tm ọ ắt là động cơ ột m pha) là động cơ điện xoay

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.

C u t o cấ ạ ủa động cơ điện xoay chi u m t pha g m 2 b ề ộ ố ộ phận chính là :

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

Hình 1.1 : Stato và rôt của động cơ điện xoay chi u m t pha. ề ộ

Trước đây điều khiển tốc độ động cơ bằng điều khiển điện áp xoay chiều đưa vào động cơ,

kháng mà ta coi là Zf hoặc là điều khiển điện áp bằng biến áp như là survolter hay các ổn áp

khi dòng điện lớn.

khiển động cơ một pha bằng bán dẫn

Hình 1 : .2 Điều khiển động cơ một Hình 1.3 : Điều khiển động cơ một pha b ng t ng tr ằ ổ ở phụ pha b ng bi n áp t ằ ế ự ngẫu

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

1.1.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ động cơ xoay chiều m t pha ộ

Điều khiển tần số dòng điện đưa vào động cơ.

Công suất cơ trên ục động cơ khi vậtr n hành t i tạ ốc độ cao: 𝑃𝑐= 2√3 (𝑈𝑑. 𝐼 𝑛) 𝐶𝑐𝑜𝑠 𝜑𝐶

𝑃𝑡ℎ= 3(𝑈𝑑 ). 𝐼 𝑛𝑡ℎ𝑐𝑜𝑠 𝜑 𝑡ℎ V y : ậ

𝑝𝐶 = 1,15 (𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑡ℎ𝑡ℎ𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝐶 𝐶) Moment động cơ ở tốc độ cao:

2𝜋. 𝑛𝑐 Moment động cơ ở tốc độ thấp:

2𝜋. 𝑛𝑡ℎV i : ớ 𝑛 = 2𝑛𝑐 𝑡ℎ

V y : ậ

𝑀𝑐 = 2,3𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑡ℎ𝑡ℎ𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑐 𝑐=>𝑀𝑡ℎ

Công suất cơ trên trụ động cơ khi vậc n hành t i tạ ốc độ cao: 𝑝𝐶= 2√3 (𝑈𝑑. 𝐼 𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑) 𝐶 𝐶 Công suất cơ trên trục động cơ khi vận hành t i tạ ốc đ thấp: ộ

𝑝𝑡ℎ= 3(𝑈𝑑 ). 𝐼 𝑛𝑡ℎ𝑐𝑜𝑠 𝜑 𝑡ℎVậy:

𝑃 = 0,5 (𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑡ℎ𝑡ℎ

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

Suy ra:

𝑀𝑐 =𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑡ℎ 𝑡ℎ𝑛 𝑐𝑜𝑠 𝜑𝑐 𝑐=>𝑃𝑡ℎ

M′MV ới:

𝑈1, 𝑀 là điện áp, moment lúc t n s ầ ố 𝑓1. 𝑈1′, 𝑀′ là điện áp, moment lúc t n s ầ ố 𝑓1′.

Khi yêu cầu moment không đổi (như trong máy cắt gọt kim loại): U′1

Khi yêu c u moment t l vầ ỷ ệ ới bình phương của tốc độ (trong qu t gió): ạU1′

U1= (𝑓1′

c. Điều khiển điện áp đưa vào động cơ.

Nếu điện áp 𝑈1giảm x l n (x<1) thì : ầ

𝑥2)

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

U1 U2 i U1

i Z U2 U1 i Z UTBB§1.2 B ộ biến đổi điều áp xoay chiều một pha

1.2.1 Đặt vấn đề

một khoảng th i gian t r i l i cờ 1 ồ ạ ắt đi trong một khoảng th i gian t theo m t chu k l p lờ 0 ộ ỳ ặ ạT. Bằng cách thay đổi độ ộ r ng c a t hay t trong khoủ 10 ảng T ta thay đổi được giá trị điện áp

rộng và vô c p, hi u su t cao vì t n th t trên các phân tấ ệ ấ ổ ấ ử điện t công su t r t nhử ấ ấ ỏ. Điều

1.2.2 Các phương pháp điều khiển bộ biến đổi.

hay cos 𝜑 thấp (nếu Zf là điện c mả ).

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

D D T

y u. Tuy nhiên, khi dòng t i l n, s d ng bi n áp t ế ả ớ ử ụ ế ự ngẫu để điều chỉnh, khó đạt được

liên t c ụ khi dịng ả ớ t i l n. S dử ụng 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 chi u b ng bán d n trên hình ề ằ ẫ 1c được sử ụ d ng phổ biến.

cung c p ấ các linh kiện bán dẫn. Có m t s g i ý khi l a ộ ố ợ ự chọn các sơ đồ hình 1 c .4 nhưsau:

a) Bằng hai tiristor song song ngược

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

b) Bằng triac c) Bằng một tiristor một diod d) B ng bằ ốn diod m t tiristor ộ

đáp ứng được

khiển không t t lố ắm, đặc bi t là khi cệ ần điều khiển đố ứng điện i x áp, nhất là khi cung

trên hình 1.6b.

vậy việc định kì ki m tra, hiể ệu chỉnh l mại ạch là việc nên thường xuyên làm đố ới sơ i vđồ mạch này. Tuy vậy, đố ới i v dòng điện tải lớn thì đây là sơ đồ i ưu hơn cả cho việc tốlựa chọn.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Để khắc phục nhược điểm vừa nêu v ề việc ghép hai tiristor song song ngược, triac ra đờ

trên t i, vì ả ở đây chỉ có m tiristor một ột m ch ạ điều khiển nên việc điều khiển đố ứng i x

bán d n l n, làm hi u su t c a hẫ ớ ệ ấ ủ ệ thống điều khiển thấp. Ngoài ra, tổn hao năng lượng

1.3 Giới ệthi u v ề phần t bán d n triacửẫ .

Hình 1.6: Cấu tạo và ký hiệu của triac.

chỉ có m t cộ ực điều khi n. Triac là thi t b bán d n ba c c, b n l p. Có thể ế ị ẫ ự ố ớ ẻ điều khi n cể

trong th c tự ế để đảm bảo tính đối x ng cứ ủa dòng điện qua Triac thì s dử ụng dòng điềukhi n âm là tể ốt hơn cả.

1.3.2Nguyên lý hoạt động.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Trường h p MT (-), G(-ợ 2 ). Các điện tử ừ t N phóng vào P . Ph22 ầ ớn l n bị trường n i tộ ạ

kết của các nguyên t Sillic trong vùng. K t qu là m t phử ế ả ộ ản ứng dây chuy n thì T m cề ’ ở

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

1.3.4 Điều áp xoay chi u m t pha ng v i t i R-L ề ộ ứ ớ ả

Hình7: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L

dạng:

22( L)R

tg ]

Trong bi u th c trên: tgể ứ =

được T2, tức

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Để thoả mãn điều kiện này ta ph i có: ả

Hình 1.8: Hình dáng dịng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần cảm

Giá tr ị hiệu d ng cụ ủa điện áp trên tải: U c= 1 (V2sin)2d. = V.

Giá tr ị hiệu d ng cụ ủa dòng t ải:Ic =

P = U = (cIc RV2

công su t tác dấ ụng t giá tr cừ ị ực đại P =(

) đến 0 Dưới đây là bảng góc m ở α ứng v i t ng lo i t i :ớ ừ ạ ả

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

5

Nhìn t hình 2.3 trên ta th y do t i có tính c m khám nên khi t t v n có mừ ấ ả ả ắ ẫ ột

của hiện tượng này như sau :

điện, van s không m . Hiẽ ở ện tượng này s ẽ thấy ở cuố và đầi u chu kỳ điện áp, lúc

tiếp như hình vẽ dưới đây.Từ thời điểm m van cho t i cu i bán k : ở ớ ố ỳ

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

6

Dưới đây là sơ đồ:

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

7

Tuỳ theo tải có điện cảm l n c nào mà ta thi t k ớ ỡ ế ế chọn độ ộ r ng xung cho hợp lý.

2.1.2 Tính toán l a ch n các ph n t mự ọ ầ ử ạch lực.2.1.2.1 Thi t b bế ị ảo v quá nhi t ệ ệ

2.2 Mơ ph ng mỏạch lực.

2.2.1 Xây x ng mơ hình mô phự ỏng. 2.2.2 K t qu mô phế ả ỏng.

+ kết qu mô phả ỏng s d ng Psim ử ụ

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

8

kết quả mô ph ng s d ng Psim ỏ ử ụ

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

9

BIẾN ĐỔI ĐIỀU ÁP XOAY CHI U MỀỘT PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ

XOAY CHI U M T PHA ỀỘ

3.1 Tính tốn, thi t k mế ếạch điều khiển.

3.1.1 Tính tốn, l a ch n mự ọ ạch điều khiển.

tam giác (điện áp tựa răng cưa Urc). Dùng một điện áp một chiều Uđk để so sánh

(ho c t i khi dònặ ớ g điện b ng 0). ằ

xung.

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

10

m c acTriac). Cách ly gi a mở ủ ữ ạch điều khi n và mể ạch động l c (nự ếu điện

Nguyên lí làm vi c c a mệủạch điều khi n: ể

Đầu ra của mạch phát điện răng cưa ta có các điện áp răng cưa đồng bộ về tần số

nhau. Khối so sánh làm nhi m v so sánh hai tín hi u này. T i ệ ụ ệ ạ thời điểm hai tín

thể thay i thđổ ời điểm của xung xuất hiện tại đầu ra kh i so sánh bố ằng cách thay đổi 𝑉đ𝑘 khi gi nguyên d ng cữ ạ ủa 𝑉𝑟𝑐.

thi t b cế ị ần điều khiển nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hi u ra kh i so ệ ốsánh chưa đủ yêu c u c n thiầ ầ ết. Người ta ph i th c hi n vi c khuả ự ệ ệ ếch đại thay đổi

T i thạ ời điểm bắt đầu xu t hi n các xung hoàn toàn trùng v i thấ ệ ớ ời điểm xuất hiện

Giới thiệu về IC TCA 785

mạch điều khi n: tể ạo điện áp đồng b , tộ ạo điện áp răng cưa đồng b , so sánh và ộtạo xung ra.

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

11

cưa

* 2

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

12

3.1.2 Tính toán, l a ch n các ph n t trong m ch ựọầửạđiều khiển.

Thông s ố

Giá trị nhỏ nhất

Giá tr ịêu bi u ề

F =50Hz Vs = 5v

Giá tr ịlớn nh t ấ

Đơn vị

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

13

Điện áp vào điềukhiển,chân11 Trở kháng vào

V11 R11

0,2

V10max V K Mạch tạo răng cưa

Dòng n p t ạ ụBiên độ ủa răng cưa cĐiện tr mở ạch nạp

Thời gian sườn ngắn của xung răng cưa

I10 V10 R9 TP

1000 VS-2 300

A V K

S Tín hi u c m vào, chân 6 ệ ấ

Cấm Cho phép

V6I

3,3 3,3

V Độ rộng xung ra, chân13

Xung h p ẹXung rộng

V13H V13L

3,5

V Xung ra, chân 14, 15

Điện áp ra m c cao ứĐiện áp ra m c thứ ấp Độ rộng xung hẹp Độ rộng xung rộng

V14/15L V14/15L tp tp

VS-3 0,3 20 530

VS-2,5 0,8 30 620,m

VS-1,0 2 40 760

V V S S/nF

Điện áp điều khiển Điện áp chuẩn

Góc điều khiển ứng với điện áp chuẩn

Vref ref

2 x10-4

3,4 5x10-4

V 1/K

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

14

Tính tốn các ph n t bên ngồi: ầ ửT ụ răng cưa: C10 Min = 500pF; Max = 1 F Thời điểm phát xung: tTr =

Dòng n p t : I ạ ụ 10= 9RKVREÌ

Điện áp trên t : V ụ 10= 109.

Có th ể điều ch nh góc ỉ t 0 n 180 ừ 0đế 0điệ . n

+ Điện áp ni: US = 18V

+ Dịng điện ra: I = 50mA

+ Điện áp điều khi n: U -0,5 ể 11= (US-2)V

+ T ụ điện: C = 0,510 F

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

15

Sơ đồ

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

16 3.2

3.2 Tín Tính to Tính toh tốnánán th th thiiiii t t ếếếếế ếếếếế đểt t t kkkkk để chđểchchếếếếế ạạạạạ t t t t o mo mo mô ô ô hìnhìnhình h

Điện áp c a van c n ch n ủ ầ ọU = K . U = 1.8.311,13 = 560,034 V

trữ của van là Kdt=1.8

Itải=1.136 A V i Iớ Tai=

Dòng điện định mức của van cần chọn Ilv =30%Idmvan = 3.786 A

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

17

Dòng điện rò: I = 500rA.

Thời gian gi ữ xung điều khiển: t = 2xs

Nhiệt độ làm vi c cệ ực đại: T C = 12500C.

3.2.2 Chọn thi t b b o v . ếị ảệ

3.2.2.1 B o v quá nhi tảệệ

là ( P ) và khi chuy1 ển m ch (ạ P ). T ng t n hao s là: 2 ổ ổ ẽ

T n hao công su t này sinh ra nhi t. M t khác van ch làm vi c t i nhiổ ấ ệ ặ ỉ ệ ớ ệt độ

lên cánh to nhiả ệt.

Sự toả nhiệt này là nh vào s chênh l ch nhi t gi a cánh to nhi t và môi ờ ự ệ ệ ữ ả ệ

nhiệt ra mơi trường khơng khí bị chậm l i. Di n tích b m t to nhiạ ệ ề ặ ả ệt được tính:S tn=

P

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

Hình 15: hình dạng cánh tản nhiệt cho triac

3.2.2.2 . B o v ả ệ quá dòng điện cho van.

Icc = 1,1Ilv = 1,1.1,136 = 1,25 A. Chọn một cầu chì loại 1 A

3.2.2.3. B o v ảệ quá điện áp cho van.

m c R-C song song v i triac(ho c thyristor). Khi có s chuyắ ớ ặ ự ển mạch các điện

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

19

Trên đây chúng em xin trình bày cách tính chọn van và mạch dộng lực cho mạch điều khi n ! ể

3 tính ch n ph n t cách ly ọ ầ ử

quang bi n áp xung hay v i mế ớ ạch công su t nhấ ỏ chỉ cần dùng diot để ch ng ốngược dòng

sử dụng MOC 3021 để thực hiện khâu cách ly này

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

21

Hình 18: Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của moc 3020

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

22

3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn m ch ạ

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

23

điều khiển được triac dùng 2 biến trở 50k vào chân 11 để diều khiển độ r ng ộ

Để ề đi u khi n tể ốc độ động cơ người điều khiển chỉ cần v n bi n tr ặ ế ở R11 để nhận

độ của xung răng cưa

3.3 Mô ph ng mỏạch điều khiển.

3.3.1 Xây dựng sơ đồ mô phỏng.

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

25

3.3.2 Sơ đồ bố trí thi t b ế ị

3.3.2 K t qu mô phế ả ỏng.

Kết qu mô ph ng s d ng Psim ả ỏ ử ụ

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

27

Nhận xét :

• K t Lu n ếậ

•

Qua khóa luận văn với đề tài: " Xây dựng b ộ điều khi n cho b ể ộ biến đổi điều áp

• ", đã giúp em hiểu rõ hơn về: động cơ điện ột chiều, Thyristor, b m ộ

như cách tính tốn các thông số của các linh kiện trong mạch.

KHIỂN ĐỘNG CƠ XOAY CHIỀU MỘT PHA

</div>

xây dựng bộ điều khiển cho bộ biến đổi điều áp xoay chiều một pha điều khiển động cơ xoay chiều một pha

H và tên sinh viên: <b>ọĐÀO DUY VINH</b>

Contents

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về