Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



Điện áp 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ điện áp xoay

chiều thành điện áp một chiều.Khi qua IC ổn áp 7812 sẽ cho điện áp 12V 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 7812 và mắc song với một tụ gốm để loại

bỏ thành phần sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7812 ta mắc song song với

một led để báo mạch điều khiển có nguồn

1.2.2 .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.

- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.



Hình 1.2.2.1: mạch điều khiển dùng triac.

a. Sơ đồ mạch



Hình1.2.2.2: sơ đồ nguyên lý mạch lực.



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 22



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



b.Ngun 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:



Hình 1.2.2.3: sơ đồ dạng sóng đầu ra của van khi điều chỉnh góc mở.

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 khơng hoạt động nếu

diện cảm lớn thì mạch có thể khơng hoạt động hồn tồn

Ngun nhân của hiện tượng này như sau :

Em xin trình bày với 2 tiristor 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

khơng dẫn được .Phần này em cũng đã trình bày ở trên .



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 23



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



Thứ 2 là do khi có điện cảm, dòng điện không biến thiên đột ngột tại thời điểm

mở tiristor,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 khơng đủ lớn hơn dòng điện

duy trì,do đó van bán dẫn khơng tự giữ dòng điện. Kết quả khơng có dòng điện, van

sẽ khơng 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 khố 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:



Hình 1.2.2.4: dạng sóng khi tạo xung gián đoạn bằng trùm xung liên tiếp

Tuỳ theo tải có điện cảm lớn cỡ nào mà ta thiết kế chọn độ rộng xung cho hợp





GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 24



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



1.2.3.Mạch điều khiển



1.2.3.1.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

ngun tắc này để điều khiển góc mở  của Triac ta tạo ra một điện áp tựa dạng

tam giác (điện áp tựa răng cưa Urc). Dùng một điện áp một chiều Uđk 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:



Hình 1.2.3.1: Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển

* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối như sau:



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 25



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



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 cơng suất.

1.2.3.2. Ngun 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 Vrc 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 V rc .

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 thơng số u cầu về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung. Tại thời điểm



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 26



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



bắt đầu xuất hiện các xung hoàn toàn trùng với thời điểm xuất hiện xung trên đầu ra

khối so sánh.

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

1.2.3.3.Giới thiệu TCA 785

Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của một

mạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo

xung ra.

1.2.3.3.1. Sơ đồ chức năng chân của vi mạch TCA785



Hình1.2.3.4.1: sơ đồ khối chức năng chân của TCA 785



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 27



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



1.2.3.3.2. Ký hiệu và chức năng của TCA 785.

Chân



Ký hiệu



Chức năng



Chân



Ký hiệu



Chức năng



1



OS



Chân nối đất



9



R9



Điện trở tạo mạch răng

cưa



2



Q *2*



Đầu ra 2 đảo



10



C10



Tụ tạo mạch răng cưa



3



QU



Đầu ra U



11



V11



Điện áp điều khiển



4



Q 1*



Đầu ra 1 đảo



12



C12



Tụ tạo độ rộng xung



5



VSYNC



Điện áp đồng

bộ



13



L



Tín hiệuđiều khiển xung

ngắn, xung rộng



6



I



Tín hiệu cấm



14



Q1



Đầu ra 1



7



QZ



Đầu ra z



15



Q2



Đầu ra 2



8



VREF



Điện áp chuẩn



16



Vs



Điện áp nguồn nuôi



Bảng 1 : Kí hiệu ,chức năng các chân của TCA 785



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 28



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



Hình 1.2.3.3.1: dạng sóng và chức năng của các chân TCA785



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 29



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



1.2.3.3.3. Các thông số của TCA 785.

Giá

trị Giá trị Giá trị Đơn

nhỏ nhất tiêu

lớn

vị

biều

nhất



Thông số



F

=50Hz

Vs = 5v



Dòng tiêu thụ



I.S



Điện áp vào điềukhiển,chân11 V11



Trở kháng vào



4,5



6,5



0,2



R11



10



mA



V10max



V



15



K



Mạch tạo răng cưa

Dòng nạp tụ



I10



Biên độ của răng cưa



V10



10



1000



A



VS-2



V



300



K



Điện trở mạch nạp

Thời gian sườn ngắn của xung R9

răng cưa

TP



3



80



S



Tín hiệu cấm vào, chân 6

Cấm



V6I



3,3



Cho phép



V6H



4



3,3



V13

H



3,5



2,5



2,5



V

V



Độ rộng xung ra, chân13

Xung hẹp

Xung rộng



3,5



2,5



V

V



V13L



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 30



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



Xung ra, chân 14, 15

Điện áp ra mức cao



V14/

15L



Điện áp ra mức thấp



V14/

15L



Độ rộng xung hẹp

Độ rộng xung rộng



tp



VS-3



VS-2,5



VS-1,0



V



0,3



0,8



2



V



20



30



40



S



530



620,m



760



 S/nF



3,4



V



5x10-4



1/K



tp

Điện áp điều khiển



2,8



Điện áp chuẩn



Vref



3,1



Góc điều khiển ứng với điện  ref



2 x10



-4



áp chuẩn



Bảng 2 : Thơng số của IC TCA 785

Tính tốn các phần tử bên ngoài:

Tụ răng cưa: C10



Min = 500pF; Max = 1  F

V11 .R9 .C10



Thời điểm phát xung:



tTr = V .K

R



Dòng nạp tụ:



I10 =



Điện áp trên tụ:



V10 =



V R K

R9

V REÌ .K .t

R9 .C10



TCA 785 do hãng Siemen chế tạo, được sử dụng để điều khiển các thiết bị

chỉnh lưu, thiết bị chỉnh dòng điện áp xoay chiều.

Có thể điều chỉnh góc  từ 00 đến 1800 điện.

+) Thơng số chủ yếu của TCA 785:

+ Điện áp nuôi: US = 18V



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 31



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



+ Dòng điện tiêu thụ: IS = 10mA

+ Dòng điện ra: I = 50mA

+ Điện áp răng cưa: Ur max = (US - 2)V

+ Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9 = 20K   500K 

+ Điện áp điều khiển: U11 = -0,5  (US-2)V

+ Dòng điện đồng bộ: IS = 200  A

+ Tụ điện: C10 = 0,5  F

+ Tần số xung ra: f = 10  500 Hz



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 32



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×