Đề án tốt nghiệp: Hướng dẫn Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ phần 5 ppsx

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
25- 25 -
1010.5,0).
)(
15
.
5,13
(
3
12415




CRRCR
X

thay (3) vào (1) ta có:
1010.5,0).
10.25,14
15
.
5,13
(
3
3
15



CR

3
15
10.20
.
5,13

CR
R
5
C
1
= 0,675.10
-3

chọn C
7
= 0,47F R
5
= 1,43(K) , chọn R
5
= 1,5(K)
từ (3) chọn R
4
= 10(K)
ta có: (10.10
3
+ R
X2

) = 30,3(K) R
X2
= 20,3(K)
điều chỉnh biến trở để có R
X2
= 20,3(K)
-Dòng qua Diod D
3
: I
2

= 66,8
10.5,1
5,135,13
3
5

R
(mA)
Chọn linh kiện :
OP
2
: A741 có các thông số:
U
ng
= 322V; U
nF
= 15 V; U
dF
= 30 V; K

o
=5.10
6
; P
1
=100 mW;
t=55125
0
C; I
ra
=25 mA; E
n
=15 V; Z
ra
=60 ; Z
vào
=300 K;
5,0
dt
du
V.
D
3
: D-1001 có các thông số :
I = 1A ; U
ng
= 200V ; U = 0,5V
Đồ thị điện áp ở khâu tạo điện áp răng ca:

T ime [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output vol tag e [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
Time [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m 60.00m 70.00m
Output voltage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Tin hieu dong pha hcn
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
26- 26 -

-E
+E
( IV )
R6
R7
R8
RX3
Uph
Ung2
+E
( III )
OP3

Yêu cầu của thiết kế với sơ đồ cầu chỉnh lu 3 pha đối xứng.
Góc điều khiển
0
55
130
75
arccos

. Đây là giá trị mà động cơ làm việc ổn định .
Do vậy ta phải điều chỉnh biến trở R
x
để có U
ng2
thoả mãn yêu cầu trên.
a/ Nguyên lý hoạt động
Điện áp răng ca đợc đa vào cửa đảo của OP3.
- Khi U

D
= (U
dk2
-U
III
) > 0 thì U
IV
= (E-2) (V)
- Khi U
D
=(U
dk2
-U
III
) < 0 thì U
IV
= - (E - 2) V
Kết quả là ở đầu ra của khuếch đại thuật toán OP3 có một dãy xung vuông liên tiếp.
-U
ph
là tín hiệu lấy về từ chiết áp (đợc nối song song với điện trở và điện kháng kích từ).nó
có tác dụng ổn định chế độ làm việc của động cơ: cụ thể khi điện áp kích từ vào động cơ
giảm dẫn đến U
ph
giảm làm cho U
ng2
tăng

giảm cos(

) tăng U
d
tăng và
ngợc lại. Và chọn U
ph
=2(V).

- Vì dòng vào khuếch đại thuật toán là rất nhỏ nên ta chọn R
7
= R
6
= 10 K.
- Vì =55
0
nên điện áp răng ca ra là tuyến tính: U
rcmax
=10 V
Suy ra:
710
180
125
180
)55180(
max
0
00
2

rcdk
UU V

Với
38
8
2
)215(
7
x
dk
RR
R
U



Chọn R
8
= 1 K ta có:
7.10
3
+ 7. R
x3
= 13.10
3
R
x3
= 1K
Điều chỉnh R

x3
= 1,1 K với biến trở R
x3
= 0 10 K.
Đồ thị điện áp racủa khối so sánh đợc vẽ ở hình dới đây.

3. Khâu so sánh.

Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
27- 27 -



















Chọn OP3 là khuyếch đại thuật toán A741 có các thông số sau :

U
ng
= 322V; U
nF
= 15 V; U
dF
= 30 V; K
o
=5.10
6
; P
1
=100 mW;
t=55125
0
C; I
ra
=25 mA; E
n
=15 V; Z
ra
=60 ; Z
vào
=300 K;
5,0
dt
du
V.
4. Khâu phát xung chùm

R10
-E
+E
OP4
C2
+
-
R9
R9
( V )

Time [s]
0.00 20.00m 40.00m 60.00m
Output voltage [V]
-20.00
-10.00
0.00
10.00
20.00
Do thi dien ap so sanh
Time [s]
0.00 10.00m 20.00m 30.00m 40.00m 50.00m
Output voltage [V]
-10.00
0.00
10.00
20.00
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
28- 28 -
a/ Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm:

Tại thời điểm mà điện áp trên tụ U
C2
= 0 ta có U
d
= U
ph
-

U
C2
= 0 điện áp ra của
khuyếch đại thuật toán OP4 là U
V
=0 , ta tiến hành nạp cho tụ C
2
một điện áp U
C2
<0. Khi đó
U
d
= U
ph
-U
C2
>0 tín hiệu ra của OP4 là U
V
đạt tới trạng thái dơng bão hoà và C
2
đợc nạp
điện theo chiều ngợc lại so với chiều mà ta nạp cho C

2
lúc đầu , tụ C2 đợc nạp tới trị số :

VphC
U
RR
R
UU


109
10
2

Suy ra U
V
=0 dẫn đến U
ph
= 0. Do đó C
2
phóng điện qua R
10
về âm nguồn của OP4 và điện áp
ra của OP4 ở mức âm bão hoà. Quá trình lặp lại làm cho đầu ra của OP4 có xung điện áp
dạng chữ nhật với tần số tuỳ thuộc vào giá trị của R
10
và C
2
.Đồ thị điện áp ra của khâu phát
xung chùm nh sau:

b/ Tính toán các thông số của khâu phát xung chùm
Chu kì của xung chùm đợc xác định theo công thức :
T=2,2.R
10
.C
2
(1)
Nếu chọn tần số của xung chùm là f=10 kHz thì chu kì xung là T=10
-4
s.
Thay vào (1) ta có:

T ime [s]
0.00 1.00m 2.00m 3.00m 4.00m 5.00m
Output voltage [V]
-7.00
-3.50
0.00
3.50
7.00
xung chum
T ime [s]
0.00 500.00u 1.00m 1.50m 2.00m
Output voltage [V]
-4.00
-2.00
0.00
2.00
4.00
Do thi dien ap tren C2
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
29- 29 -

6
4
210
1045,45
2,2
10


CR

Chọn C
2
= 0,01 F R
10
= 4545 .Ta chọn R
10
=4,5 k.
Chọn R
9
=R
10
=4,5 k.
Chọn khuyếch đại thuật toán loại A741 với các thông số đã xác định ở phần trớc.


5. Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung

T1
T2
T3
D4 D5
D6
D7
D8
D9
R17
R15
R16
R13
R12

R11
R14
G1
K1
Uab
so sanh
-E
+E
BAX
xung chum


a/ Nguyên lý hoạt động
+ Tín hiệu từ khâu phát xung đợc đa vào cực bazơ của T1 khi tín hiệu dơng. Do đó
D4 thông U
be1
> 0 T1 khoá ( T1 là transistor thuận) và ngợc lại khi tín hiệu âm thì
U
be1
< 0 nên T1 mở bão hoà. Kết quả là tín hỉệu ở colector của T1 là những xung âm có chu
kì trùng với chu kì của máy phát xung( T1 có vai trò khuyếch đại tín hiệu).
+Tín hiệu từ colector của T1 cùng với tín hiệu đầu ra của bộ so sánh và tín hiệu đợc
lấy từ biến áp đồng pha mắc với D7 đợc đa vào cực bazơ của transistor T2. T2,T3 đợc
mắc theo kiểu Darlingtơn có hệ số khuyếch đại là =
2

3
.
- Khi U
ab

>0 và tín hiệu so sánh dơng thì T2 mở có tín hiệu ở thứ cấp máy biến áp
xung.
- Khi U
ab
<0 và tín hiệu so sánh âm thì T2 khoá không có tín hiệu ở thứ cấp máy biến
áp xung.
+ D5 có tác dụng bảo vệ T2 khi điện áp đặt ở cực bazơ của T2 âm.
U
B
Đề tài: Thiết kế mạch tự động kích từ cho động cơ đồng bộ Điện tử công suất.
30- 30 -
+ D6 có tác dụng ngắn mạch dòng chạy trong colector của T3 khi T3 chuyển từ mở
sang đóng.
+ R
17
có tác dụng tạo thiên áp U
be
cho đèn 3 làm đèn 3 tác động mở nhanh khi đèn T2
mở .
+ Biến áp xung có tác dụng cách ly giữa mạch lực và đầu ra của hệ thống điều khiển.
b/ Tính toán các thông số của KĐX và BAX
Tính toán máy BAX :
Theo tính toán ở phần mạch lực ta chọn van có thông số về dòng và áp điều khiển là:
I
G
=150 mA
U
G
=3 V
Đây là giá trị dòng và áp ở thứ cấp của BAX.

Theo kinh nghiệm tính toán thì tỉ số biến áp xung thờng là m=1,21,5. Ta chọn m=1,2.
Nh vậy giá trị dòng điện sơ cấp của BAX là:
125
2,1
10150
2,1
3




tc
sc
I
I mA
Giá trị điện áp thứ cấp của BAX là:
1,45,02,13
8
UmUU
tcsc
V

Giá trị dòng điện trung bình ở sơ cấp BAX là:

T
t
II
x
scsctb

Trong đó : t
x
là chiều dài xung truyền qua BAX.
Thờng chọn t
x
=50250 s đối với tần số thấp. Ta chọn t
x
=80 s.
Suy ra :
25
102
1080
125
3
6






sctb
I
mA
Giá trị dòng trung bình ở thứ cấp BAX:
30
102
1080
150
3

6






T
t
II
x
tctctb
mA
Tính toán khối khuếch đại xung chùm:
Biên độ của xung chùm = 13 V.
Chọn T1: là loại C828 có các thông số: U
EC
=35 V
I
ECmax
=300 mA
= 1030
- Tính R
11
để cho T1 làm việc ở chế độ mở bão hoà ( U
CE
=0).