Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Tải bản đầy đủ - 0trang

3.3. Tính tốn linh kiện và mạch in

3.3.1. Tính chọn các phần tử 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=300 W

 U: Điện áp định mức U=220V

 cosφ : Hệ số cơng suất tải cosφ =0.85

Khi đó :

- Điện áp làm việc cực đại của triac:

+U = K .U = 1,4142 .220 = 311,13 V

- Điện áp của van cần chọn:

+U = Kdt . U = 1,7.311,13 = 528,921 V

- Kdt là hệ số dự trữ điện áp. Chọn Kdt=1,7

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

+I = = 300/(220×0.85)=1,6 A

- Chọn điều kiện làm việc của van: có cánh tản nhiệt khơng có quạt đối lưu.

- Dòng điện định mức của van cần chọn:

+Ilv =30%Idmvan

 Idmvan =2,5×1,6=4A

Với các thơng số trên theo datasheet cũng như độ phổ biến ngoài thị trường chúng

em quyết định lựa chọn loại van BT136-600D có các thơng số sau:

-



Điện áp định mức: Uđm = 600 V.

Dòng điện định mức: Iđm = 4 A. Điện áp điều khiển: Uđk = 1,5V.

Dòng điện điều khiển: Iđk = 10 mA

Dòng điện rò: Ir = 2 mA .

Dòng điện duy trì: Ih = 10 mA.

Sụt trên van khi mở: U = 1,6 V.

Thời gian giữ xung điều khiển: tx = 2



Trang 33



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



- Tốc độ tăng điện áp: = 50 V/ s.

- Nhiệt độ làm việc cực đại: T 0C = 1250C.

Trên đây là thông số em chọn ứng với tải là động cơ điện một pha cơng suất

nhỏ.các giá trị của nguồn khó có thể vượt qua giá trị này nên chúng em quyết định

sử dung BT136-600D 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

3.3.2. Chọn thiết bị bảo vệ cho van.

a) Bảo vệ quá nhiệt.

Triac làm việc với dòng điện tối đa Imax = 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 = 1,6×1,2 =1,92 W.

Tổn hao cơng suất này sinh ra nhiệt. Mặt khác van chỉ làm việc tới nhiệt độ

tối đa cho phép là T = 1100C. Do đó phải bảo vệ van bằng cách gắn van bán dẫn

lên cánh toả nhiệt.

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 mơi

trường khơng khí bị chậm lại. Diện tích bề mặt toả nhiệt được tính:

∆P

K tn .τ



- Stn =

- Tổn hao công suất: P = 18,1824W.

- Độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường: = Tlv – Tmt

Trang 34



Gvhd:Đỗ Cơng Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



- Có Tlv = 1250C, chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 250 0C = 125 - 25 = 100

0



C

- Ktn: Hệ số có xét tới điều kiện tỏa nhiệt.

- Chọn Ktn = 8.10-4 W/cm2 0C Stn = = 267,39 cm2



Hình 3.6: Hình dạng cánh tản nhiệt cho triac

b) Bảo vệ quá dòng điện cho van.



 Chọn cầu chì tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch nguồn:

Icc = 2,5Ilv = 2,5×1,82 = 4A.

 Chọn một cầu chì loại 4A.

c) 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 ngồi 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 q trình chuyển mạch nên triac

(hoặc thyristor) không bị quá điện áp.

Trang 35



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Hình 3.7: Sơ đồ mạch động lực được lựa chọn

Thông thường chọn R = 10 100 , C = 0,1 1000 F.

Trên đây chúng em xin trình bày cách tính chọn van và mạch dộng lực cho

mạch điều khiển !

3.3.3Tính 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 cơng 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 thông số trên chúng em quyết

định sử dụng MOC 3020 để thực hiện khâu cách ly này.



Hình 3.8: Sơ đồ kết nối của MOC 3020 ứng với tải

Trang 36



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



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 3.9: Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của moc 3020.



- Điện áp ra của TCA là Umax=Vcc=15V. Sụt áp tại diode lúc này điện áp còn

lại là:

- U=Vcc-0.7= 15-0.7=14,3 V.

- MOC3020 có dòng vào chân 1 là Igt=50mA, lúc này ta có điện trở cần trong



mạch là:



Rin=



U

Igt



=U14,15/Ivmoc=14.3/(50x10^-3)=200







.







Chọn trở là Rin=R5=200 .

- Điện áp sụt tại đầu ra của MOC là Us=3V và dòng điện để Triac BTA41 dẫn

là Igt=10mA, nên ta có:

- Rout=



U - Us

Igt







=(14,3-3)/10x(10^-3)=1000 .



Chọn trở là Rout=R2=1 000







..



3.3.3. Tính toán bộ nguồn cho mạch điều khiển.

 Chọn biến áp:

Trang 37



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Với chỉ tiêu đầu Ura =15V, và đặc tính kĩ thuật của IC 7815 thì điện áp vào

IC cần thỏa mãn từ +5V--> +24V. Dòng I=1. Nên Uin =18V, mặt khác còn lượng

điện áp dơi trên diode.

Điện áp ra trên cuộn thứ cấp: U2= Uin+ 2x 0.7= 19,4 V.

chọn biến áp có đầu ra là 24V

 Chọn chỉnh lưu:

- U1max=240V, điện áp đặt ngược nên diode chỉnh lưu

n1

n2



1

15



2



2



- Ung=U2 = U1max =240

= 23 V

- Dòng điện qua diode: Id=I2=1A.

- Tần số của biến áp ra bộ chỉnh lưu :f= 100Hz

=>Chọn loại diode: 1N4007

 Ổn áp chọn: IC7815 để có điện áp ra Ura=15V

 Chọn tụ lọc: do điện áp lớn nhất là 23V nên chọn tụ lọc có Umax= 25V.

- Chọn độ gợn sóng sau khối chỉnh lưu là K=5%= 0.05

- Chu kỳ: T=



1

f



=0.01 s

U

I



- Điện trở: R=



=



15

3



=5







T

3RK



- Khi đó: CL=

=0,0013F

- Ta chọn tụ lọc: 1000µF / 25V

 Hiển thị: mắc led song song để báo hiệu mạch điều khiển có nguồn.



3.4.4. Mạch in



Trang 38



Gvhd:Đỗ Cơng Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Hình 3.10: Sơ đồ mạch in



3.5 Hình ảnh thực tế



Trang 39



Gvhd:Đỗ Cơng Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Hình 3.11: Ảnh thực tế

 Mơ tả ngun lý hoạt động của mơ hình

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 220V

qua điện trở 1M để tạo điện áp đồng bộ 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 473 để tạo độ rộng

xung và một tụ không phân cực 683 vào chân 10 để tạo biên độ cho mạch điều

khiển để điều khiển được triac dùng 2 biến trở 100k và 10k vào chân 9 và 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 khơng dùng chúng

em chọn giải pháp để trống không nối mát). Xung ra từ chân điều khiển 14 để điều

Trang 40



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



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 tốc độ động cơ theo ý muốn .Để an tồn cho mạch điều khiển

khơng bị điện áp ngược từ mạch 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 4A

Để điều khiển tốc độ động cơ người điều khiển chỉ cần vặn biến trở R5 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.

 Kết luận và hướng phát triển

Với mạch điều áo sử dụng IC tích hợp này chúng ta có thể điều khiển hầu hết

các loại động cơ một pha công suất nhỏ và vừa trong các xí nghiệp vừa nhỏ . Cách

khắc phục hiện tượng khơng mở khi có tải là điện cảm lớn chúng em đã trình bày ở

trên. Với ưu điểm là gần như điều khiển trơn được tốc độ và dải điều chỉnh rộng .

Mạch còn ứng dụng để điều khiển nhiệt độ của lò điện trở và ứng dụng trong kỹ

thuật chiếu sang.Mạch có thể chuyển thành mạch điều áp xoay chiều 3 pha khi ta

nhân 3 mạch điều khiển.dùng cho các động cơ ba pha công suất lớn trong công

nghiệp (lúc này van bán dẫn là tiristor).Thực tế thì nhu cầu điều khiển tốc độ đơng

cơ trong thực tế là khá lớn . Với mạch điều khiển này chúng ta có thể điều khiển

hầu hết các loại động cơ. Ưu điểm của mạch là giá thành hợp lý nhỏ gọn và rất dễ

vận hành cũng như sửa chữa.



LỜI KẾT

Trang 41



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Như vậy, sau hai tháng nhận và thực hiện đồ môn học với đề tài : “Thiết kế

chế tạo mạch điều áp xoay chiều 1 pha điều khiển động cơ một pha ” bằng các

phần tử bán dẫn công suất cho đến nay chúng em đã hoàn thành. Cùng với sự nỗ

lực cố gắng của bản thân, sự giúp đỡ của bạn bè trong lớp, và đặc biệt với sự giúp

đỡ nhiệt tình, tận tâm của Thầy giáo: Đỗ Cơng Thắng chúng em đã thực hiện

được một cách tương đối tốt những yêu cầu cơ bản mà đề tài đặt ra.

Nhưng bên cạnh đó, trong thời gian thực hiện đề tài, do với trình độ kiến

thức còn có hạn nên khơng tránh khỏi những sai sót . Do đó chúng em rất mong sẽ

nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy, cô giáo và các bạn để đề tài của

chúng em ngày một được hoàn thiện hơn.

Chúng em cũng xin được cảm ơn tất cả các thầy, các cô giáo thuộc bộ môn

‘Điện tử công suất và truyền động điện’ đã giúp đỡ chúng em, tận tình chỉ bảo để

chúng em có thể hồn thiện được đề tài đồ án này.

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!



Hưng Yên, tháng năm 2018





Nhóm sinh viên thực hiện đồ án:

Nguyễn Văn Hiếu

TRần Văn Dũng



Trang 42



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Tài liệu tham khảo



[1] : Điện tử công suất-Nguyễn Văn Doanh

[2] : Giáo trình truyền động điện-Đỗ Cơng Thắng-Nguyễn Phương Thảo

[3] : Một số webside:

www.alldatasheet.com/

www.dientuvietnam.net/

www.hoiquandientu.com/



Trang 43



Gvhd:Đỗ Công Thắng

Svth: Nguyễn Văn Hiếu

Trần Văn Dũng



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×