Báo cáo Thiết kế khởi động mềm 1 pha 220V, 16A

Chương I. Giới thiệu
BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 16A
1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong hệ thống điện công nghiệp thi việc khởi động mềm cho
động cơ là vô cùng quan trọng. Vì khi chúng ta khởi động trực
tiếp cho động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất lớn thi
dòng khởi động trực tiếp rất lớn ( Imm= 5 – 7 Iđm ) sẻ gây ra
hiện tượng sụt áp cho tải làm cho hệ thống điện hoạt động
không ổn định, hoặc nếu ta khởi động cùng lúc nhiều động cơ
sẽ làm cho hệ thống điện quá tải không hoạt động được. Vì vậy
trong các hệ thống điện công nghiệp khi mở máy hoạtđộng cho
động cơ thì ta phải khởi động để đảm bảo cho hệ thống hoạt
động được ổn định.
Vì vậy nhóm đã thiết kế BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V –
16A.
Nhiệm vụ của đề tài là: Cài đặt được điện áp lúc khởi động và thời
gian tăng điện

2. CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Trong thực tế để khởi động động cơ có rất nhiều phương án sử
dụng như dùng biến tần để cài đặt, sử dụng vi điều khiển tạo
xung kích cho các linh kiện điện tửcông xuất như: Thyritor, Triac
….
Trong đề tài này ta sử dụng phương pháp khởi động động cơ
bằng vi điều khiển bằng cách sử dụng VĐK MSP430 thay đổi
góc kích cho triac để thay đổi được điện áp ngỏ ra cấp cho động
cơ.


CHƯƠNG II. MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG
1.

2.

VĐk
Màn hình

3. NỐI QUANG ( MOC 3021 )
MOC3020 là cách ly quang (hay còn gọi là OPTO) là một linh kiện bán dẫn
cấu tạo gồm 1 bộ phát quang và một cảm biến quang tích hợp trong 1 khối bán
dẫn. bộ phát quang là 1 doide phát quang dùng để phát ra ánh sáng kích cho các
cảm biến quang dẫn, còn cảm biến quang là triac.

Sơ đồ chân và cấu tạo MOC3020


MOC3020 được dùng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện hay
công suất như khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn. Hoặc có thể dùng để
chống nhiễu cho các mạch cầu H, ngỏ ra PLC, chống nhiểu cho các thiết bị đo
lường
Về nguyên lí hoạt động: Khi có dòng nhỏ đi vào chân 1 của opto làm cho
led phát sáng. Khi led phát sáng làm thông 2 cực của triac, mở cho dòng điện
chạy qua

4. Triac BTA16
a) Cấu tạo Triac

Được cấu tạo bởi năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc P-N-P-N
như ở Thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1(A1,B1) và
T2(A2,B2). Do đó có thể dẫn dòng theo cả 2 chiều.

* Ký hiệu Triac

Trên sơ đồ mạch Triac được ký hiệu, biểu thị như sau :


+ Chân G là chân kích mở cho Triac
+ Chân T1 (A1, B1, MT1..) là chân Anod 1.
+ Chân T2 (A2, B2, MT2..) là chân Anod 2.
Hai chân Anod 1 và Anod 2 dòng điện có thể chạy cả 2 chiều.
b. Phương pháp điều khiển.
Triac điều khiển mở có thể bằng xung dương (đi vào cực G)
hoặc xung âm (Đi ra cực G). Do khó khăn tạo được nguồn kích
xung âm, không thực tế nên do đó trong các mạch thực tế đều
dùng kích xung dương.
Tổ hợp điện áp trên các chân điều khiển Triac
+ Nếu G(+), B2 (+) hoặc G(-), B2 (+) khi đó dòng điện chạy từ
B2 sang B1
+ Nếu G(-), B2 (-) hoặc G(+), B2 (-) khi đó dòng điện chạy từ
B1 sang B2
c. Thông số kỹ thuật BTA 16:
P: Công suất định mức của tải Pđm = 250W
Uđm: Điện áp định mức Uđm=220V
Hệ số công suất tải lấy cos = 0,8
Khi đó:
-

Điện áp làm việc cực đại của triac
Umax = K .U = .220 = 311,13V

-

Dòng điện làm việc của van được tính theo dòng hiệu

dụng

Iđm=1.25 A

Với Iđm=

P
Udm. cos ϕ

= 200/(220×0.8)=1.25 A


Chọn điều kiện làm việc của van: có cánh tản nhiệt không có
quạt đối lưu
Dòng khởi động: Ikđ=5.Iđm= 5.1,25 = 6,25A
Với các thông số trên theo datasheet cũng như độ phổ biến
ngoài thị trường chúng em quyết định lựa chọn loại van sau :
BTA-16 có các thông số sau:
Điện áp cực đại: 600V
Dòng điện thuận cực đại: 16A
Điện áp điều khiển mở van: 1.5V
Dòng điều khiển mở van: 100mA
Nhiệt độ làm việc: -40oC ~ 125oC

Triac BTA16 - 600B là một linh kiện bán dẫn có ba cực năm lớp, làm việc
như 2 Thyristor mắc song song ngược chiều, có thể dẫn điện theo hai
chiều. Triac BTA16 được đóng gói theo chuẩn TO-220, gồm 3 chân.
Triac BTA16 có thể chịu được điện áp cực đại đạt lên van là 600V cho cả
chiều thuận và chiều nghịch. Dải nhiệt độ làm việc rộng từ -40 oC cho tới
125oC.

Triac BTA16 thích hợp sử dụng trong các mạch chuyển đổi AC. Chúng có
thể được sử dụng như một bật/tắt chức năng trong các ứng dụng, cảm ứng khởi
động động cơ mạch, bộ điều khiển tốc độ động cơ,...

5. PC817


- PC817 là một Opto cách ly quang, nó sẽ hoạt động khi chân số
1 được cấp nguồn khoảng 5vdc, khi đó led phát quang sẽ hoạt
động, và kích con transistor trong PC817 Hoạt động và
transistor sẽ thông.
- Mục đích dùng PC817 là để an toàn so với mạch công suất
phía trước và để tạo ngắt


6. LM7805

Đây là linh kiện được sử dụng rất phổ biến trong các mạch
nguồn để tạo ra điện áp cố định. Ở đây ta chỉ dùng IC LM7805
để biến đổi từ điện áp 12V ra 5VDC.

7. LM1117


Chúng ta dùng IC LM1117 để tạo ra mạch ổn áp 3.3VDC từ
5VDC .

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH

1. Sơ đồ khối khối nguôn

phát hiện diểm không

khoi dieu khien

mach cách ly mạch luc


2. Phân tích từng khối
2.1. Khối nguồn
Biến đổi dòng xoay chiều điện áp xoay chiều 220V thành dòng một chiều 5VDC cho
các linh kiện và 3.3VDC cấp cho VĐK
a.Sơ đồ

Biến đổi dòng xoay chiều điện áp xoay chiều 220V thành dòng một chiều 5VDC
cho các linh kiện và 3.3VDC cấp cho VĐK
b.Nguyên lý hoạt động
Dòng điện xoay chiều 220VAC qua biến áp thành 12VDC qua cầu chỉnh lưu 5A
làm biến đổi từ dòng xoay chiều thành dòng một chiều.
Khi qua IC ổn áp 7805 sẽ cho dòng điện có điện áp 5VDC ổn định. Sau khối chỉnh
lưu cầu điện áp 12v được cho qua tụ 1000µF để san phẳng điện áp tạo điện áp ổn
định cho IC ổn áp 7805 và mắc song với một tụ 470µF để loại bỏ thành phần sóng hài
của điện áp xoay chiều sau IC 7805 và ta mắc song song với một led để báo mạch
điều khiển có nguồn
Điện áp 5VDC tiếp tục được biến đổi thành điện áp 3.3VDC nhờ LM1117.
2.2. khối đk
2.3 .Mạch cách ly và 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
Khi góc điều khiển α được thay đổi trong phạm vi(0,π ),điện áp
tải có trị hiệu
dụng biến thiên trong khoản (0,U)
Điều khiển cho động cơ hoạt động
• Hoạt động của khối
chân nào ở mức 0 thì MOC3021 dẩn có xung kích vào chân G của
triac, Tùy thuộc
vào góc kích mà triac BTA126 sẽ dẩn điện nhiều hay ít từ đó có thể
thay đổi được
điện áp ra Ut. Ut được tính theo công thức sau:


* Tính toán góc kich.
Ta có f = 50 Hz => thời gian 1 chu kỳ là 1/50 = 0.02s
Thời gian dẩn của 1 bán kỳ là 0.01s = 10 000us
Từ đó ta có : 10 000us ------------> 180
Tdelay ------------ > α
Cho điện áp ngỏ ra ( Ut ) bằng 1 giá trị xác định ta thu được 1 giá trị
góc
α tương ứng qua công thức
Từ đó ta có thời gian delay trước khi kích triac

2.4. Mạch phát hiện điểm không

Mạch dùng để phát hiện điểm không để báo cho VĐK kích mở triac
a. Sơ đồ mạch

b. Nguyên lí làm việc


Điện áp 220VAC khi qua diot cau, điện áp hình hình sin 50Hz được biến đổi thành
tín hiệu

Chương 4. Lưu đồ thuật toán và chương trình