Tài liệu Máy kéo sợi P5 ppt

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

50
CHƯƠNG 5
XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN
5.1 Yêu cầu mạch điều khiển
*. Điều kiện Thyristor làm việc
- Có điện áp dương đặt nên Anot
- Có xung áp dương đặt vào cực điều khiển
- Sau khi Thyristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng,
dòng điện chạy qua Thyristor do thông số của mạch quyết định.
*. Chức năng của mạch điều khiển
- Điều chỉnh được vị trí xung điề
u khiển trong một nửa chu kỳ dương
của điện áp đặt lên Anot-Catot
- Tạo ra được các xung đủ điều kiện mở được Thyristor
+ Biên độ xung thường từ 2 đến 10V
Độ rộng xung t
X
= 20 ÷100 μs (đối với thiết bị chỉnh lưu)
t
X

≤
10 μs (đối với thiết bị biến đổi tần số cao)
5.2. Nguyên tắc điều khiển
Trong việc điều khiển chỉnh lưu thì việc tạo thời điểm để phát xung
mở Thyristor là một khâu rất quan trọng. Việc điều khiển chỉnh lưu
thường sử dụng hai nguyên tắc đó là.
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

51
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos
*. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính (Hình 5.1)









Hình 5.1. Nguyên lý điều khiển thẳng đứng tuyến tính.

Đối với nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì tại thời điểm xuất
hiện sự cân bằ
ng giữa điện áp điều khiển (U
đk
) và điện áp tựa (U
S
cũng
chính là điện áp cùng pha trùng pha với điện áp đặt trên A-K của Thyristor
và thường đặt vào đầu đảo của bộ so sánh).
Thông thường điện áp tựa có dạng răng cưa. Như vậy bằng cách thay
đổi U
đk
người ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung ra
α
α

Uđk
Us
Us
Uđk
π
0
Usm
2π
ω
t
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

52

Theo đồ thị nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính thì góc điều
khiển α được xác định:
α =
sm
dk
U
U
. π
Trong đó : α góc mở của Thyristor
U
đk
-Điện áp điều khiển
U
sm
- Điện áp đồng bộ cực đại
Thông thường người ta lấy U

đk
max = U
sm
. Ta nhận thấy rằng góc α là
một hàm tuyến tính của điện áp điều khiển U
đk
. Vậy ta có thể điều khiển
góc α thông qua điều khiển điện áp một chiều.
*. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos (Hình 5.2)








U
U
s
π
U
ak
0
α
2π
U
đk
t
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

53

Hình 5.2 . Nguyên lý điều khiển thẳng đứng Arccos

Điện áp đồng bộ U
S
vượt trước điện áp U
AK
= U
m
Sinωt của Thyristor
một góc bằng
2
π
, vậy U
s
= U
m
Cosωt
Điện áp điều khiển là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên
độ theo 2 chiều ( dương và âm). Nếu đặt U
S
vào cổng đảo và U
đk
vào cổng
không đảo của một khâu so sánh thì ta sẽ nhận đựoc một xung rất mảnh ở
đầu ra của khâu so sánh khi khâu này lật trạng thái
Góc α được xác định
α = arcCos(

m
dk
U
U
)
Khi U
đk
= Um thì α =0
U
đk
= 0 thì α=
2
π

U
đk
= -Um thì α = π
Như vậy khi điều chỉnh Uđk từ trị U
đk
= + U
m
đến trị U
đk
= -U
m
ta có
thể điều chỉnh được góc α từ 0 đến π
Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Arccos được sử dụng trong các
thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao.
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

54
Trong mạch điều khiển sau đây ta chọn nguyên tắc điều khiển thẳng
đứng Arccos.

5.3. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển
*. Sơ đồ khối gồm các khâu như Hình 5.3







Hình 5.3. Sơ đồ khối mạch điều khiển

1. Khâu đồng pha (Hình 5.4)
Biến áp đồng pha là một biến áp có điện áp đầu vào là điện áp của
Thyristor (U
AK
) điện áp ra được chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có điểm giữa
nhờ hai diode D
4
và D
5

Các dioê D
4
và D
5

được chọn theo kinh nghiệm, ta chọn loại có mã
hiệu IN4007 có các số liệu

DF

TXM
BAX

PH

Uđk (3)
1
2
4
5
6

ĐF
Th
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

55
Dòng tải qua diode 3A
Điện áp ngược đặt lên Diode: 700 V

U
ra
D4

10

U
1
0

π

2π

ω
t

U
2

U
’
2
D5

U
1
6

7

8

T
1
11

220v

U
1m
U
2
0

π

2π

ωt

U
’
2
U
2
U
’
2
π

2π

ωt

0

U
ra
U
2m
U
2m
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

56

Hình 5.4. Khâu biến áp đồng pha
2.Khâu dịch pha (Tạo hàm Cos): Hình 5.5
Khâu này được lấy điện trực tiếp từ đầu ra ( chưa qua chỉnh lưu) của

biến áp đồng pha. Sau đó đưa qua mạch tích phân R
3
và hai tụ C
4
mắc
song song với tụ C
4
’ có tác dụng làm dịch pha và đưa vào biến áp T
2
điện
áp ra của biến áp T
2
là một tín hiệu dịch pha so với điện áp trên AK của
Thyristor ( Đây là điện áp đồng pha tín hiệu để mở Thyristor TH
1
)







Hình 5.5. Khâu dịch pha
Điện trở và tụ điện trên sơ đồ được chọn theo kinh nghiệm thực tế
R
8
có trị số 1K5 3w
Tụ C
4

, C
4
’ có trị số 105= 1μF
3. Nguồn điện áp điều khiển (Điện áp một chiều) (Hình 5.6)
C
4
C
’
4

∼
R
8
T
2
CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

57
Gồm một biến áp một pha. Điện áp đầu ra của biến áp này được chỉnh
lưu theo phương pháp hai nửa chu kỳ có điểm giữa. Sau đó được chỉnh
lưu bởi hai Diode. D
10
và D
11
. Điện áp một chiều được lọc qua bộ lọc hình
π bao gồm tụ C
7
, R
10
và tụ C

8
. Sau đó được sụt áp trên điện trở R
11
và ổn
định bằng diode ổn áp D
z1
đưa ra điện áp ổn định 13V. Điện áp này được
đưa qua biến trở 5VR (chiết áp điều chỉnh tốc độ). Đầu ra của biến trở là
điện áp điều khiển ( điện áp một chiều)
Tuy nhiên điện áp này còn đựơc đưa qua bộ tạo mạch bởi R
11
, 4VR (
điều chỉnh thời gian trễ) và tụ C
9
tạo thiên áp cho Transistor mở.
Thời gian trễ được tính.
τ = R.C = ( R
14
+ 4 VR ). C
9

Với 4VR
min
=0 thì τ = R
14
. C
9
= 2,2.10
3
.470 .10

-6
= 1 (s)
Với 4VR
max
= 50K thì τ = (R
14
+ 4RV
max
)C
9
=
= (2,2 + 50 ). 10
3
.470. 10
-6
= 24,5 (s)
Tín hiệu ra lấy từ chân E của Q
2
là tín hiệu điều khiển.





CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

58
D
11

D
U
đk


C
7
+
R
10

R
14

C
8
+
D
Z1
5VR
R
14
Q
2
4VR
C
9
+

Hình 5.6 Nguồn điện áp điều khiển

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

59



Các linh kiện chọn theo kinh nghiệm
Diode D
10
, D
11
: IN4007 ; Diode D
z1
: Z13
Tụ điện : C
7
: 50/160V
C
8
: 47/63
C
9
: 470/50V
Điện trở : R
10
, R
11
: 470Ω

R
14
: 2K2
4VR : 50K
Transistor : Q
2
: C
1384

4. Khâu tạo xung mở (Hình 5.7)
Nguồn cung cấp cho khâu tạo xung là được lấy từ biến áp đồng pha
sau khi chỉnh lưu qua D
4
, D
5
được lọc qua tụ C
6
, sụt áp trên R
3
, rồi ổn áp
nhờ D
Z2
, tín hiệu này được đưa qua 1VR (chỉnh xung) và R
4
mắc song
song với S200 (điện trở ổn định nhiệt). Điện áp lấy trên 1VR được đưa
vào cực G của Thyristor Th
1
để mở Thyristor này.