thiet ke che tao mach diêu khien toc do dong co van nang

Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

Trường ĐHSP Kỹ thuật hưng Yên

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

Khoa điện - điện tử

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Đồ án môn học
Sinh viên thực hiện :

1. Nguyễn Văn Dương ()
2. Triệu Văn Tuyên

Lớp

: 112123

Khoá học

:

Ngành đào tạo

: HTĐ

Tên đề tài: Tính toán, thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ
động cơ vạn năng
 Số liệu cho trước:

- Các trang thiết bị đo, kiểm tra tại xưởng thực tập, thí nghiệm ĐTCS- TNMĐ
- Các tài liệu, giáo trình chuyên môn.

 Nội dung cần hoàn thành:
1.
2.
3.
4.

Lập kế hoạch thực hiện
Tìm hiểu bề động cơ điện vạn năng và phạm vi ứng dụng.
Phân tích một số mạch điều khiển tốc độ động cơ điện vạn năng
Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển tốc độ động cơ điện vạn năng đảm bảo:

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 1


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

P = 100W; U = 220V.
- Kiểm tra, thử nghiệm sản phẩm tại phòng 205B1.
5. Sản phẩm của đề tài đảm bảo tính công nghiệp và có tính khả thi trong thực
tiễn.
6. Trình bày quyển thuyết minh theo yêu cầu: font – times new roman; lề phải
2.5cm; lề trái 3cm; cách trên 2cm, cách dưới 2cm; đề mục các chương
(phần) chữ viết hoa cỡ 13, các đề mục chính chữ thường in đậm, nội dung
chính chữ 13. Cấu trúc thuyết minh theo yêu cầu hiện hành của bộ môn.
Giáo viên hướng dẫn:

Ngày giao đề tài: 22-08-2013
1. Nguyễn Đình Hùng

Ngày hoàn thành: 22-10-203

LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo
đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành hệ thống điện, chúng em muốn được tiếp cận và
hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất.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 “Tính toán,
thiết kế chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ vạn năng”. 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 thầy Nguyễn Đình Hùng, 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 thầy giáo và bạn trong các đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện:
Triệu Văn Tuyên.
GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 2


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Nguyễn Văn Dương.

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 3


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
MỤC LỤC:

Khoa điện - điện tử...................................................................................................1
PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................................7
1. Khái niệm......................................................................................................7
Cấu tạo động cơ vạn năng...................................................................................8
1.3. Một số mạch ứng dụng của động cơ vạn năng.........................................10
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH...............................................................................12
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ...................................................................................12
1.1. Tính toán thiết kế để chế tạo mô hình.......................................................12
1.1.1.Tính chọn van động lực..........................................................................12
1.2.Sơ đồ khối.................................................................................................13
1.3.Phân tích từng khối...................................................................................14
1.3.1. Khối nguồn.........................................................................................14
1.3.2 .Mạch lực.............................................................................................14
1.3.3.Mạch điều khiển..................................................................................17
1.3.3.1.Phân tích.......................................................................................17
1.3.3.2. Nguyên lý hoạt động...................................................................18
1.3.3.3.Sơ đồ.............................................................................................19
CHƯƠNG II :LẮP RÁP MẠCH..........................................................................19
2.1. Chọn thiết bị bảo vệ..............................................................................19
2.1.1. Chọn thiết bị bảo vệ quá nhiệt........................................................19
2.1.2. Chọn thiết bị bảo vệ quá dòng điện cho van..................................20
2.1.3. Chọn thiết bị bảo vệ quá điện áp cho van......................................21

2.3.Sơ đồ board...............................................................................................25
GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 4


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

2.4.Sơ đồ bố trí thiết bị....................................................................................26
2.5.Phương hướng phát triển của đề tài...........................................................26

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 5


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CÔNG VIỆC

STT

Tuần

Công việc thực hiện

Người thực hiện

-Nhận đồ án.
1

1

-Đưa ra ý tưởng thực hiện.

Cả nhóm

-Phân chia công việc.

2

2

-Tìm hiểu bộ điều áp xoay chiều.

Triệu Tuyên

-Tìm hiểu sơ đồ mạch lực mạch điều khiển.

Triệu Tuyên

-Tìm kiếm linh kiện liên quan đến đồ án.

Nguyễn Dương

-Đưa ra cơ sở lý thuyết của đô án.
3

3+4

-Xây dựng sơ đồ khối.

Cả nhóm

-Lựa chọn mạch lực, mạch điều khiển

4

5

6

7

5+6

7

8

9

-Thiết kế sơ đồ nguyên lý.

Cả nhóm

-Tính chọn thông số.

Triệu Tuyên

-Ráp mạch, khảo sát trên panel

Nguyễn Dương

-Đo đạc, kiểm tra tín hiệu.

Nguyễn Dương

-Tiến hành làm sản phẩm.

Cả nhóm

-Lắp ráp.
-Chuẩn hóa nội dung, làm bản lý thuyết.

Nguyễn Dương

-Chuẩn bị để bảo vệ

Cả nhóm

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 6


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

PHẦN I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1. Khái niệm

Động cơ vạn năng (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 được sử dụng khá rộng rãi
trong công nghiệp và trong đời sống như động cơ bơm nước,động cơ quạt,ngoài ra còn có
cả bóng đèn 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,bóng đèn.
1.1 Đặc tính của động cơ vạn năng:
- Vận hành với tốc độ cao có thể đạt tới 10.000 vòng/phút.
- Momen quay lớn so với các động cơ khác.
- Khi làm việc với dòng điện một chiều thì số vòng cuộn kích từ nhiều hơn và hiệu suất
cao hơn.
- Phần cảm (stato) đấu nối tiếp với phần ứng (roto) qua 2 chổi than đặc trên đường trung
tính hình học và đối xứng qua tâm.
- Dòng điện qua mỗi nhánh của phần ứng bằng 1/2 dòng điện chính qua chổ than.
1.2 Công dụng của động cơ vạn năng:
- Động cơ vạn năng được sử dụng nhiều trong công nghiệp, giao thông vận tải và dân
dụng như: các loại quạt lắp trên ôtô, động cơ cho máy may, máy bơm nước, máy hút bụi,
máy cắt, máy khoan từ…
* Đối với máy khoan từ:

Cấu tạo động cơ vạn năng AC máy khoan từ
- Việc điều chỉnh tốc độ động cơ dựa trên nguyên tắc làm giảm điện áp đầu vào động cơ
bằng cuộn cảm kháng, thường quấn chung với cuộn dây cực từ.

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 7


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Ưu điểm nổi bậc của động cơ vạn năng là thuận tiện, chỉ với 2 dây điện nguồn có tần số

công nghiệp là có thể làm máy quay ở tốc độ cao. Máy lại có khả năng điều chỉnh tốc độ
dễ dàng bằng biến trở rất thuận lợi cho người sử dụng: động cơ máy may, máy khoan đế
từ…
Cấu tạo động cơ vạn năng
Động cơ vạn năng hay còn gọi là động cơ cổ góp điện, cấu tạo gồm 2 phần:
1. Stato: Phần đứng yên (Phần cảm) bên trong có gắn cực từ chính và cực từ phụ

Cấu tạo Stato động cơ vạn năng
+ Cực từ chính:
- Được ghép bởi những lá thép kỹ thuật điện (tonsilic)dày khoảng 0.5mm và dây quấn
kích từ lồng ngoài lõi sắt

Vị trí các lá thép Stato
- Cực từ chính tạo nên từ trường chính trong máy và phân bố từ trường trên bề mặt phần
ứng.
- Dây quấn kích từ là dây đồng hoặc dây nhôm. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ
này được nối tiếp với nhau.
+ Cực tù phụ:
- Các cục từ phụ đặt xen kẽ giữa các cực từ chính để hạn chế các tia lửa điện và cải thiện
đổi chiều. Lõi thép cực từ phụ thường làm bằng thép, dây quấn bằng đồng hoặc nhôm
được bọc cách điện mắc nối tiếp với phần ứng.
2. Rotor: Phần quay hay còn gọi là phần ứng

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 8


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

Cấu tạo rotor
Rotor bao gồm: trục, lõi thép, dây quấn và cổ góp..
- Lõi thép: gồm các lá thép kỹ thuật điện góp lại thành hình trụ. Trên bề mặt lõi thép,
người ta dập rãnh ở xung quanh và được quấn dây theo một trật tự nhất định.
Các đầu cuộn dây này được nối ra đầu cổ góp để tạo thành mạch kín gọi là phần ứng.
- Dây quấn phần ứng thường làm bằng đồng, nhôm tròn hoặc dẹp

- Cổ góp điện ( vành đổi chiều) được cấu tạo bởi nhiều phiến đồng ghép lại và được cách
điện độc lập với nhau bởi mica. Nó cũng được cách điện với trục rotor bằng ống phíp.
Nhiệm vụ của cổ góp điện là chỉnh lưu suất điện động xoay chiều thành suất điện động
một chiều trên các chổi than
- Chổi than tiếp xúc tì lên cổ góp.

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 9


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
1.3. Một số mạch ứng dụng của động cơ vạn năng.
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 và điều khiển chiếu
sáng bóng đèn.
Chức năng của các linh kiện trong sơ đồ hình 15 - 4:
T - Triac điều khiển điện áp trên động cơ.
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 động cơ 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 động cơ có thể
được điều khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc 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 động cơ - 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 Đình Hùng

Trang 10


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 11


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH
CHƯƠNG I: THIẾT KẾ
1.1. Tính toán thiết kế để chế tạo mô hình
1.1.1.Tính chọn van động lực
Dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, sơ đồ cần chọn, điều kiện tản nhiệt, điện áp làm
việc.
P: Công suất định mức của tải Pđm= 100W
U: Điện áp định mức U=220V
cos : Hệ số công suất tải lấy cos =0,8
Khi đó :
-

Điện áp làm việc cực đại của triac

U = K .U =

2 .220 = 311,13V

Điện áp của van cần chọn
U = K . U = 1.8.311,13 = 560,034 V
K là hệ số dự trữ điện áp .Với phần tính toán này chúng em lấy điện áp dự trữ của
van là Kdt=1.8
-

Dòng điện làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng

Itải=1.136 A
Với I Tai =

P
= 100/(220×0.8)=1.136 A
U . cos ϕ

Chọn điều kiện làm việc của van: có cánh tản nhiệt không có quạt đối lưu
Dòng điện định mức của van cần chọn
Ilv =30%Idmvan = 3.786 A
Với các thông số trên theo datasheet cũng như độ phổ biến ngoài thị trường chúng
em quyết định lựa chọn loại van sau :
GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 12


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
BTA-136 600E có các thông số sau:
Điện áp định mức: Uđm = 600 V.
Dòng điện định mức: Iđm = 4 A.
Dòng điện điều khiển: Iđk = 50 m A.
Điện áp điều khiển: Uđk = 1.5V.
Dòng điện rò: Ir = 500 µA .
Dòng điện duy trì: Ih = 15 mA.
Sụt trên van khi mở: ∆ U = 1.7 V.
Thời gian giữ xung điều khiển: tx = 2 µs
Tốc độ tăng điện áp:

du
= 500 V/ µ s.
dt

Nhiệt độ làm việc cực đại: T0C = 1250C.
Trên đây là thông số em chọn ứng với tải là động cơ điện một pha công suất nhỏ.các
giá trị của nguồn khó có thể vượt qua giá trị này nên chúng em quyết định sử dung TCA
600E làm van mạch lực.
Các giá trị trên em lấy trên datasheet của triac
Với các giá trị của van đều đáp ứng và sát các thông số yêu cầu của đông cơ nên
chúng em quyết định sử dụng van này trong mạch

1.2.Sơ đồ khối

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 13


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
1.3.Phân tích từng khối
1.3.1. Khối nguồn
a.Sơ đồ

Hình 12:Sơ đồ khối nguồn.
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
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 để 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
1.3.2 .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.

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 14


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.

a. Sơ đồ mạch

Hình 13:Sơ đồ khối mạch lực.

b.Nguyên lý làm việc
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 tải 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:

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 15


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

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 thyiristor 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 được .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
thyristor,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 tức thời đặt vào van bán
dẫn nhỏ. Khi kết thúc xung điều khiển, dòng điện còn nhỏ hơn dòng duy trì nên van bán
dẫn khoá luôn. Chỉ khi nào điện áp mở ở van đủ 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:

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 16

Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ nào mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp lý
1.3.3.Mạch điều khiển
1.3.3.1.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 U đk 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) .
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 17


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Hình 14: Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển
* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối như sau:
1. Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa U rc tuyến tính trùng pha với điện
áp Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so
sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển U đk. Tìm thời điểm hai điện áp bằng
nhau(Uđk= Urc). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung điều khiển ở đầu ra
để gửi sang tầng tạo xung và khuếch đại xung.

3. Khâu tạo xung và khuếch đại xung:
Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac. Xung để mở Triac cần có các yêu cầu:
Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời khi có xung điều khiển
(Thường gặp là xung kim hoặc xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng xung lớn hơn thời
gian mở củacTriac). Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực (nếu điện áp động
lực quá lớn) đủ công suất.
1.3.3.2. Nguyên lý hoạt động.
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển được đưa đến khối đồng pha. Đầu ra
của khối này có điện áp thường là hình sin cùng tần số và có thể lệch pha một góc xác
định so với điện áp nguồn. Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ V đb . Đầu ra của mạch phát
điện răng cưa ta có các điện áp răng cưa đồng bộ về tần số và góc pha với điện áp đồng
bộ. Các điện áp này gọi là điện áp răng cưa V rc. Điện áp răng cưa V rc được đưa vào đầu
vào của khối so sánh. Tại đó có một tín hiệu khác nữa là điện áp một chiều điều chỉnh lấy
từ ngoài. Hai tín hiệu này được mắc với cực tính sao cho tác động của chúng lên mạch so
sánh là ngược chiều nhau. Khối so sánh làm nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu này. Tại thời
điểm hai tín hiệu này bằng nhau thì tín hiệu đầu ra khối so sánh là các xung xuất hiện với
chu kỳ của Vrc . Xung răng cưa có hai sườn trong đó có một sườn mà tại đó thì đầu ra
khối so sánh xuất hiện một xung điện áp thì sườn đó là sườn sử dụng . Vậy ta có thể thay
đổi thời điểm của xung xuất hiện tại đầu ra khối so sánh bằng cách thay đổi V đk khi giữ
nguyên dạng của Vrc
Trong một số trường hợp xung ra khối so sánh được đưa ngay đến đầu cực của thiết
bị cần điều khiển nhưng trong đa số các trường hợp thì tín hiệu ra khối so sánh chưa đủ
yêu cầu cần thiết. Người ta phải thực hiện việc khuếch đại thay đổi lại hình dáng xung.
Các nhiệm vụ này được thực hiên bởi một mạch gọi là mạch xung. Đầu ra của khối tạo
xung và khuếch đại xung sẽ được một chuỗi xung điều khiển có đủ các thông số yêu cầu
về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung. Tại thời điểm bắt đầu xuất hiện các xung
hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra khối so sánh.
GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 18

Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Ngày nay các mạch cổ điển như trên thường được thay thế bằng các IC tích hợp đầy
đủ các khâu, với kết cấu nhỏ gọn, giá thành rẻ và đạt được độ chính xác rất cao. IC TCA
785 là một vi mạch như vậy
1.3.3.3.Sơ đồ

Hình 15:Sơ đồ mạch điều khiển.

CHƯƠNG II :LẮP RÁP MẠCH

2.1. Chọn thiết bị bảo vệ.
2.1.1. Chọn thiết bị bảo vệ quá nhiệt.
Triac làm việc với dòng điện tối đa Imax = 1.136 A chịu một tổn hao trên van là ( ∆ P1)
và khi chuyển mạch ( ∆ P2). Tổng tổn hao sẽ là:
∆ P = ∆ P1 + ∆ P2 ≈ ∆ P1 = ∆ U.Ilv = 1,6.1.136 = 1,82W.

Tổn hao công suất này sinh ra nhiệt. Mặt khác van chỉ làm việc tới nhiệt độ tối đa
cho phép là T = 1250C. Do đó phải bảo vệ van bằng cách gắn van bán dẫn lên cánh toả
nhiệt.

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 19


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Khi van bán dẫn được mắc vào cánh toả nhiệt bằng đồng hoặc nhôm, nhiệt độ của
van được toả ra môi trường xung quanh nhờ bề mặt của cánh toả nhiệt. Sự toả nhiệt này là

nhờ vào sự chênh lệch nhiệt giữa cánh toả nhiệt và môi trường xung quanh. Khi cánh toả
nhiệt nóng lên, nhiệt độ xung quanh cánh toả nhiệt nóng lên. Nhiệt độ xung quanh cánh
toả nhiệt tăng lên. Làm cho tốc độ dẫn nhiệt ra môi trường không khí bị chậm lại. Diện
tích bề mặt toả nhiệt được tính:
Stn =

∆P
K tn .τ

Tổn hao công suất: ∆ P = 1,82W.
Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường: τ = Tlv – Tmt
Có Tlv = 1250C, chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 400C.
⇒ τ = 125 - 40 = 85 0C

Ktn: Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt.
Chọn Ktn = 8.10-4 W/cm2 0C.
⇒ Stn =

1,82
= 26,76 cm2
8.10 −4.85

Hình 16: Hình dạng cánh tản nhiệt cho Triac.

2.1.2. Chọn thiết bị bảo vệ quá dòng điện cho van.
*Chọn cầu chì tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch nguồn:
Icc = 1,1Ilv = 1,1.1,136 = 1,25 A.
GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 20

Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Chọn một cầu chì loại 1 A.
2.1.3. Chọn thiết bị bảo vệ quá điện áp cho van.
Bảo vệ quá điện áp do quá trình đóng cắt Triac được thực hiện bằng cách mắc R-C
song song với triac(hoặc thyristor). Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các
lớp bán dẫn, phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảnh thời gian ngắn. Sự biến
thiên nhanh chóng của dòng điện ngược sẽ gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong
các điện cảm làm cho quá điện áp giữa Anot và Katot của triac (hoặc thyristor). Khi có
mạch R - C mắc song song với triac (hoặc Thyristor) tạo ra mạch vòng phóng điện trong
quá trình chuyển mạch nên triac (hoặc thyristor) không bị quá điện áp.

C

R

Hình
17: Sơ đồ mạch động lực
được lựa chọn.
Thông thường chọn R
= 10 ÷ 100 Ω , C = 0,1 ÷
1000 µ F.
Trên đây chúng em xin trình bày cách tính chọn van và mạch dộng lực cho mạch
điều khiển !
3 tính chọn phần tử cách ly
Có rất nhiều phương án cho khâu cách ly đó có thể dung phần tử cách ly quang biến
áp xung hay với mạch công suất nhỏ chỉ cần dùng diot để chống ngược dòng
Trong phạm vi đề tài là ứng dụng với tải công suất trung bình và nhỏ để đáp ứng
được tính gọn nhẹ và gái thành của mạch phương án sử dụng cách ly quang được chúng

em quyết định sử dụng vì khá hiệu quả giá thành rẻ gọn nhẹ và cách ly an toàn giữa mạch
lực và mạch điều khiển từ các thong số trên chúng em quyết định sử dụng MOC 3021 để
thực hiện khâu cách ly này
Sau đây là một số sơ đồ kết nối trong datasheet :

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 21


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 22


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
Đây là một số sơ đồ kết nối của MOC 3020 ứng với các loại tải khác nhau sau đây là
sơ đồ kết nối trong khâu cách ly của chúng em

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

2.2.Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 23

Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện

* Nguyên lý hoạt động
Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển qua khối chỉnh lưu điện áp 15V AC vào các
chân 13,6,16 cho TCA 785 chân 5 của mạch nối với điện áp xoay chiều 15V sau máy
biến áp để tạo điện áp đồng với mạch lực (mạch lực và mạch điều khiển chung nguồn)
.Để tạo được xung răng cưa sau khi tham khảo sơ đồ chân của datasheet chúng em nối
chân 12 với một tụ không phân cực 22nF để tạo độ rộng xung và một tụ 68nF vào chân 10
để tạo biên độ cho mạch điều khiển để điều khiển được triac dùng 2 biến trở 50k vào chân
11 để diều khiển độ rộng xung qua đó điều chỉnh góc mở cho triac và từ đó nhận được
một giá trị điện áp tương ứng trên tải . (các chân còn lại không dùng chúng em chọn giải
pháp để trống không nối mát).Xung ra từ chân điều khiển 14 để điều chỉnh góc mở phần
điện áp dương ,chân 15 để phát xung điều khiển mở phần điện áp âm để mở cho triac ta
có thể nhận được giá trị điện áp tương ứng đặt cho tải từ đó điều chỉnh được độ sáng tối
của đèn theo ý muốn .Để an toàn cho mạch điều khiển không bị điện áp ngược từ mạch

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 24


Đồ án 2: Chế Tạo Mạch Và Thiết Bị Điện
lực sử dụng 2 diot chống ngược dòng và qua mạch cách ly quang sử dụng MOC 3020 như
chúng em đã giới thiệu.Mạch lực được bảo vệ bởi cầu chì 1A
Để điều khiển tốc độ sáng,tối của đèn người điều khiển chỉ cần vặn biến trở R11 để
nhận được giá trị điện áp tương ứng góc mở càng nhỏ thì điện áp đặt trên tải càng lớn và
ngược lại.Biến trở R9 để điều chỉnh độ mịn cho góc mở nhờ điều chỉnh biên độ của xung
răng cưa
2.3.Sơ đồ board

GV hướng dẫn: Nguyễn Đình Hùng

Trang 25