Đồ án môn học điện tử công suất: Tìm hiểu công nghệ

Môc lôc Môc lôc §Ò bµi 1 2 Lêi nãi ®Çu 3 PhÇn 1 T×m hiÓu c«ng nghÖ vµ c¸c yÒu cÇu kü thuËt cña c¸c thiÕt bÞ ®­îc giao thiÕt kÕ 1. Sơ lược về máy điện quay 2. Máy điện không đồng bộ ba pha 3. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha 4. Các phương pháp thay đổi điện trở mạch rôto của động cơ KĐB ba pha dây quấn 5. øng dông cña ®éng c¬ K§B 3 pha r«to d©y quÊn 4 4 5 11 23 26 PhÇn 2 ThiÕt kÕ m¹ch lùc 1. S¬ ®å khèi 2. Gi¶i thÝch sù ho¹t ®éng cña tõng kh©u 3. TÝnh to¸n chi tiÕt c¸c phÇn tö m¹ch lùc 27 27 29 30 PhÇn 3 ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn 1 Giíi thiÖu chung 2 CÊu tróc vµ ho¹t ®éng cña c¸c kh©u trong m¹ch ®iÒu khiÓn 3 TÝnh to¸n chi tiÕt m¹ch ®iÒu khiÓn 33 33 35 47 PhÇn 4 M« pháng §Ò bµi ThiÕt kÕ m¹ch b¨m xung dïng trong ®iªï chØnh tèc ®é ®éng c¬ ®iÖn kh«ng ®ång bé 3 pha lo¹i r«to d©y quÊn theo ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë r«to . §iÖn ¸p nguån 3*380(V) , tÇn sè 50 (Hz). C¸c sè liÖu cho tr­íc: P®c=15(KW) n®m=715(vg/ph) cos=0.67 I®m=30.8(A) E®m(r«to)=155(V) I®m(R«to)=46.7(A) Rr«to=0.0835() Xr«to=0.171() ke=2.33 Sinh viªn thùc hiÖn: TrÞnh L©m Tïng Nhãm ®å ¸n §TCS 24 – Líp T§H3_K48 Lêi nãi ®Çu: Ngµy nay , trªn tÊt c¶ c¸c n­íc trªn thÕ giíi nãi chung vµ n­íc ta nãi riªng ë ®ã c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ®· vµ ®ang th©m nhËp vµo c¸c ngµnh c«ng nghiÖp , n«ng nghiÖp vµ c¶ trong lÜnh vùc sinh ho¹t . C¸c nhµ m¸y , xÝ nghiÖp ®· øng dông ngµy cµng nhiÒu nh÷ng thµnh tùu cña c«ng nghiÖp ®iÖn tö c«ng suÊt . Ứng dụng Điện tử công suất trong truyền động điện – điều khiển tốc độ động cơ điện là lĩnh vực quan trọng và ngày càng phát triển. Các nhà sản xuất không ngừng cho ra đời các sản phẩm và công nghệ mới về các phần tử bán dẫn công suất và các thiết bị điều khiển đi kèm . Lµ nh÷ng sinh viªn Tù §éng Ho¸ ®­îc thÇy gi¸o giao cho ®å ¸n với ®Ò tµi “Thiết kế mạch băm xung dïng trong ®iÒu chØnh téc ®é ®éng c¬ kh«ng ®ång bé 3 pha lo¹i r«to d©y quÊn theo ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë m¹ch r«to” , chúng em đã cố gắng tìm hiểu kĩ về các phương án công nghệ sao cho bản thiết kế vừa đảm bảo yêu cầu kĩ thuật , võa ®¶m b¶o yêu cầu kinh tế . Với hy vọng đồ án điện tử công suất này là một bản thiết kế kĩ thuật có thể áp dụng được trong thực tế nên chúng em đã cố gắng mô tả cụ thể , tỉ mỉ và tính toán cụ thể các thông số em nhiều hơn của các sơ đồ mạch. Mặc dù chúng em đã rất nỗ lực và cố gắng làm việc với tinh thần học hỏi và quyết tâm cao nhất tuy nhiên đây là lần đầu tiên chúng em làm đồ án, và đặc biệt do nhËn thøc vÒ thùc tÕ của chúng em còn nhiều hạn chế nên chúng em không thể tránh khỏi những sai sót, chúng em mong nhận được sự phê bình góp ý của các thầy để giúp chúng em hiểu rõ hơn các vấn đề trong đồ án cũng như những ứng dụng thực tế của nó để bản đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn . Trong quá trình làm đồ án chúng em đã nhận được sự giúp đỡ của c¸c thầy gi¸o trong bé m«n vµ ®Æc biÖt lµ sù chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy D­¬ng V¨n Nghi ®· gióp chóng em hoµn thµnh ®å ¸n nµy . Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy và hi vọng thầy sẽ giúp đỡ chúng nữa trong việc học tập của chúng em sau này. sinh viên thực hiện: TrÞnh L©m Tïng Phần I :Tìm Hiểu Về Công Nghệ Và Yêu Cầu Kỹ Thuật Của Các Thiết Bị §ược Giao Thiết Kế. 1.Sơ lược về m¸y điện quay 2.M¸y điện kh«ng đồng bộ ba pha. 3.Các phương ph¸p điều chỉnh tốc độ động cơ kh«ng đồng bộ ba pha 4.C¸c ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë m¹ch r«to ®éng c¬ K§B 3 pha r«to d©y quÊn. 5. Ứng dụng cña ®éng c¬ ®iÖn K§B 3 pha r«to d©y quÊn. 1. Sơ lược về máy điện quay : Trong thùc tÕ s¶n xuÊt, c¸c lo¹i m¸y ®iÖn xoay chiÒu , ®Æc biÖt lµ c¸c m¸y ®iÖn xoay chiÒu 3 pha ®­îc sö dông réng r·i .C¸c m¸y ®iªn xoay chiÒu 3 pha ®Ìu lµm viÖc dùa trªn nguyªn lý cña tõ tr­êng quay vµ chóng ®­îc chia lµm 3 lo¹i chÝnh: M¸y ®iÖn ®ång bé, M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé vµ M¸y ®iÖn xoay chiÒu cã vµnh gãp. Hiện nay, các hệ thống truyền động, bộ phận dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng (hay cơ năng thành diện năng khi hãm) là động cơ điện. Các động cơ điện thường dùng là: Động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập, song song, nối tiếp, hỗn hợp hay kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Động cơ điện xoay chiều ba pha có cổ góp. Động cơ không đồng bộ. Trong đó, các khâu yêu cầu có điều chỉnh tốc độ thì chủ yếu sử dụng động cơ một chiều và động cơ điện xoay chiều ba pha không đồng bộ (điều chỉnh tốc độ bằng phương pháp điện). Động cơ điện xoay chiều KĐB thường được sử dụng nhiều do ưu điểm kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, công suất lớn tuỳ ý, hiệu xuất cao.Song việc điều chỉnh tốc độ động cơ còn gặp nhiều khó khăn, nên khi cần điều chỉnh tốc độ của động cơ trong một hệ thống truyền động vẫn chủ yếu sử dụng động cơ điện một chiều, mặc dù còn rất nhiều hạn chế như có vành trượt (bộ góp điện) dễ gây ra phóng tia lửa điện, cháy, nổ; làm nhiễu sóng mạnh. Hiệu suất chưa cao, hầu hết lưới điện cung cấp là điện xoay chiều ba pha; Hệ điều chỉnh tốc độ phải chống nhiễu tốc, chất lượng hệ chưa cao nếu chi phí cho điều chỉnh tốc độ không lớn…Ngày nay,nhờ sự phát triển của khoa học công nghệ , dặc biệt là trong lĩnh vực điện tử bán dẫn công suất lớn ,việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha đã trở nên dễ dàng hơn, kể cả với những động cơ công suất lớn cỡ hàng trăm, hàng nghìn Kw. Chất lương của hệ thống dần được cải thiện với chi phí thấp hơn.Chính vì thế động cơ xoay chiều KĐB đang dần thay thế động cơ một chiều trong điều chỉnh tốc độ. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ truyền thống như sử dụng hộp số, dây đai, cơ cấu thay đổi tốc độ khác… được kết hợp với các phương pháp điện hiện đại, điều chỉnh tốc độ sâu hơn, ổn định hơn và hiệu suất cao hơn. 2. Máy điện không đồng bộ ba pha: 2.1 Kh¸i niÖm chung: M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé lµ lo¹i m¸y ®iÖn xoay chiÒu lµm viÖc theo nguyªn lý c¶m øng ®iÖn tõ,cã tèc ®é quay cña r« to n (tèc ®é cña m¸y ) kh¸c víi tèc ®é quay cña tõ tr­êng n1 M¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé cã hai d©y quÊn :d©y quÊn stato( d©y quÊn s¬ cÊp) nèi víi l­íi ®iÖn cã tÇn sè f , d©y quÊn r«to (thø cÊp) nèi t¾t l¹i hoÆc khÐp kÝn trªn ®iÖn trë. Dßng ®iÖn trªn d©y quÊn r«to ®­îc sinh ra nhê s®® c¶m øng cã tÇn sè f2 phô thuéc vµo tèc ®é r«to nghÜa lµ phô thuéc vµo t¶i trªn trôc cña m¸y. Còng nh­ c¸c m¸y ®iÖn quay kh¸c ,M§K§B cã tÝnh thuËn nghÞch ,nghÜa lµ cã thÓ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ vµ chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn. M¸y ph¸t ®iÖn kh«ng ®ång bé cã ®Æc tÝnh lµm viÖc kh«ng tèt l¾m so víi m¸y ph¸t ®iÖn ®ång bé nªn Ýt ®­îc dïng . §C§K§B so víi c¸c lo¹i §C kh¸c cã cÊu t¹o vµ vËn hµnh kh«ng phøc t¹p,gi¸ thµnh rÎ ,lµm viÖc tin cËy nªn ®­îc sö dông nhiÒu trong s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t . §CK§B cã c¸c lo¹i :§C ba pha ,hai pha,mét pha. §C§K§B cã c«ng suÊt lín trªn 600W th­êng lµ lo¹i ba pha cã ba d©y quÊn lµm viÖc,trôc c¸c d©y quÊn lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 120o ®iÖn. C¸c ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá h¬n 600W th­êng lµ lo¹i hai pha hoÆc mét pha. §C hai pha cã hai d©y quÊn lµm viÖc ,trôc cña hai d©y quÊn ®Æt lÖch nhau trong kh«ng gian mét gãc 90o®iÖn . §C mét pha chØ cã mét d©y quÊn lµm viÖc. C¸c sè liÖu ®Þnh møc cña §CK§B : C«ng suÊt c¬ cã Ých trªn trôc :P®m §iÖn ¸p d©y stato :U1®m Dßng ®iÖn d©y stato :I1®m TÇn sè dßng ®iÖn stato :f Tèc ®é quay r«to :n®m HÖ sè c«ng suÊt :cosf®m HiÖu suÊt h®m 2.2 Phân loại: Tuú theo c¸ch ph©n lo¹i mµ ta cã c¸c lo¹i ®éng c¬ sau: Theo kết cấu của vỏ máy có thể chia ra :kiểu hở, kiểu bảo vệ, kiểu kín, kiểu phòng nổ… Theo kết cấu của rôto : Loại rôto kiểu dây quấn, loại rooto kiểu lồng sóc. Theo số pha trên dây quấn Stato: một pha, hai pha, ba pha… 2.3 Cấu tạo: Còng gièng nh­ c¸c m¸y ®iÖn kh¸c máy điện không đồng bộ ba pha gồm có 3 phÇn:phÇn tÜnh (stato) , phÇn quay (r«to) vµ khe hë 1. Phần tĩnh (hay stato): Trên Stato có vỏ, lõi sắt và dây quấn. Vỏ máy: Vỏ máy có tác dụng cố định lõi sắt và dây quấn,không dùng để làm mạch dẫn từ.Thường vỏ máy làm bằng gang . Đối với máy có công suất tương đối lớn (1000kw)thường dùng thép tấm hàn lại thành vỏ.Tuỳ theo cách làm nguội máy mà dạng vỏ cũng khác nhau. Lõi sắt: Lõi sắt là phÇn dẫn từ.Do từ trường đi qua lõi sắt là từ trường quay nên để giảm tổn hao ,lõi sắt được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện dày từ 0.5mm ép lại.Khi đường kính trị số trên thì phải dùng những tấm hình rẻ quạt ,gép lại thành khối tròn.Mỗi lá thép kỹ thuật điện dều có chỉ phủ sơn cách điện trên bề mặt để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây nên. Nếu lõi sắt ngắn có thể ghép thành một khối. Nếu lõi sắt quá dài thì thường ghép thành từng thếp ngắn,mỗi thếp dài 6 đến 8cm chác nhau 1 cm để thông gió cho tốt . MÆt trong của lá thép có sẻ rãnh của lõi sắt và được cách điện tốt với lõi sắt. 2. Phần quay (hay Rôto): Phần này có hai bộ phận chính là lõi sắt và dây quấn. a.Lõi sắt: Lõi sắt rôto được làm bằng những lá thép kỹ thuật điện. Phía ngoài của lá thép được xẻ rãnh để đặt dây quấn. Lõi sắt được éưp trực tiếp lên trục máy hoặc lên một giá rôto của máy . b.dây quấn: Rôto có hai loại chính :Rôto kiểu dây quấn và Rôto kiểu lồng sóc. -Loại Roto kiểu dây quấn.Rôto có dây quấn giống như dây quấn stato.Trong máy điện cỡ trung bình trở lên thường dùng dây quấn kiểu sóng hai lớp vì bớt được những dây dầy nối,kết cấu dây quấn trên Rôto chặt chẽ .Trong máy điện cỡ nhỏ thường dùng dây quấn đồng tâm một lớp.Dây quấn ba pha của rôto thường đấu hình sao , có ba đầu kia được nối vào ba rãnh trượt thường làm bằng đồng đặt cố định ở một đầu trục và thông qua chổi than có thể đấu với mạch điện bên ngoài. Nhận xét: Đặc điểm của loại động cơ điện rôto kiểu dây quấn là có thể thông qua chổi than đưa điện trở phụ hay s.đ.đ phụ vào mạch điện rôto để cải thiện tính năng mở máy, điều chỉnh tốc độ hoặc cải thiện hệ số công suất của máy. Nhược điểm: Động cơ điện rôto dây quấn chế tạo phức tạp hơn rôto lồng sóc nên giá thành dắt hơn mà bảo quản cũng khó khăn hơn(dễ bị chập pha, mát và dò điện từ các dây ra vỏ máy rất nguy hiểm);hiệu suất của máy cũng thấp hơn so với rôto lông sóc; khi sử dụng vành trượt dễ phát sinh tia lửa điện gây cháy nổ, làm nhiễu quá trình điều khiển. -Loại Rôto kiểu lồng sóc : Kết cấu của loại dây quấn này rất khác với dây quấn stato. Trong mỗi rãnh của lõi sắt Rôto đặt vào một thanh dẫn bằng đồng hay nhôm dài ra khỏi lõi sắt và dược nối tắt lại ở hai đầu bằng hai vành mạch bằng đồng hay nhôm làm thành một cái lồng mà người ta gọi là lồng sóc. Nhận xét: Rôto lồng sóc chế tạo đơn giản với số lượng lớn trong d©y truyền công nghiệp, giá thành rẻ hơn, bền hơn dễ bảo quản so với rôto dây quấn, nhưng lại khó mở máy hơn rô to dây quấn dặc biệt những động cơ công suất lớn . Trong những hệ thống có yêu cầu không cao về điều chỉnh tốc độ (có thể điều chỉnh theo cấp), điều kiện më máy không quá khó khăn ta nên sử dụng động cơ rôto lông sóc. 3. Khe hë: V× r«to lµ mét khèi trßn nªn khe hë rÊt ®Òu. Khe hë trong m¸y ®iÖn kh«ng ®ång bé rÊt nhá ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn tõ ho¸ lÊy tõ l­íi vµo nh­ vËy míi cã thÓ lµm cho hÖ sè c«ng suÊt cña m¸y cao lªn. 2.4 Nguyªn lý lµm viÖc: M¸y ®iÖn K§B lµ lo¹i m¸y ®iÖn xoay chiÒu lµm viÖc theo nguyªn lý c¶m ®iÖn tõ . Khi cho dßng ®iÖn 3 pha ®i vµo d©y quÊn 3 pha ®¹t trong lâi s¾t stato cña m¸y th× trong m¸y sinh ra mét tõ tr­êng quay vãi tèc ®é ®ång bé n1=60.f1/p. Trong ®ã f1 lµ tÇn sè dßng ®iÖn ®­a vµo , p lµ sè ®«i cùc cña m¸y .Tõ tr­êng nµy quÐt qua d©y quÊn nhiªu pha tù ng¾n m¹ch dÆt trªn lâi s¾t r«to vµ c¶m øng trong d©y quÊn ®ã suÊt ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn . Tõ th«ng do dßng ®iÖn naú sinh ra hîp víi tõ th«ng cña stato t¹o thµnh tõ th«ng khe hë . Dßng ®iÖn trong d©y quÊn r«to t¸c dông víi tõ th«ng khe hë nµy sinh ra momen . T¸c dông ®ã cã quan hÖ m©t thiÕt víi tèc ®é quay n cña r«to . Víi nh÷ng ph¹m vi tèc ®é kh¸c nhau th× chÕ ®é lµm viÖc cña m¸y còng kh¸c nhau . §Ó chØ ph¹m vi tèc ®é cña m¸y , ng­êi ta dïng hÖ sè tr­ît s . s%=(n1-n)/n1.100 Cã 3 ph¹m vi tèc ®é cña m¸y ®iÖn K§B: - Tr­êng hîp r«to quay thuËn vµ nhanh h¬n tèc ®é ®ång bé (n>n1 hay s<0). Dïng mét ®éng c¬ s¬ cÊp nµo ®ã quay r«to cña m¸y v­ît qu¸ tèc ®é ®ång bé . Lóc ®ã chiÒu cña tõ tr­êng quay quÐt qua d©y d·n sÏ ng­îc l¹i , suÊt ®iÖn ®éng vµ dßng ®iÖn trong d©y dÉn r«to còng ®æi chiÒu nªn chiÒu cña momen còng ng­îc víi chiÒu quay cña n1 nghÜa lµ ng­îc chiÒu quay cña r«to nªn ®ã lµ momen h·m lóc nµy m¸y lµm viÖc ë chÕ ®é m¸y ph¸t ®iÖn . - Tr­êng hîp r«to quay ng­îc chiÒu quay cña tõ tr­êng quay (n1). Do mét nguyªn nh©n nµo ®ã r«to quay ng­îc chiÒu víi tõ tr­¬ng quay th× lóc ®ã chiÒu quay cña suÊt ®iÖn ®éng , dßng ®iÖn vµ momen vÉn gièng nh­ lóc ë chÕ ®é ®éng c¬ ®iÖn. V× momen sinh ra ng­îc víi chiÒu quay cña r«to nªn cã t¸c dông h·m r«to ®øng l¹i . M¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é h·m. - Tr­êng hîp r«to quay thuËn víi tõ tr­êng quay nh­ng tèc ®é nhá h¬n tèc ®é ®ång bé (0s>0) . Gi¶ sö chiÒu quay n1 cña tõ tr­êng tæng vµ cña r«to n .Do n<n1 , nªn tõ tr­êng ®ã vÉn quÐt qua thanh DÉn theo chiÒu quay cña tõ tr­êng vµ chiÒu suÊt ®iÖn ®éng sinh ra cã thÓ x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay ph¶I . Dßng ®iÖn sinh ra trong d©yquÊn r«to cïng chiÒu víi suÊt ®iÖn ®éng vµ t¸c dông víi tõ tr­êng tæng trong khe hë sinh ra lùc F vµ momen M mµ chiÒu ®­îc x¸c ®Þnh theo quy t¾c bµn tay tr¸i . Momen ®ã kÐo r«to quay theo chiÒu tõ tr­êng quay . §iÖn n¨ng ®­a tíi r«to ®· biÕn thanh c¬ n¨ng trªn trôc nghÜa lµ m¸y ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬. 2.5 M¹ch ®iÖn thay thÕ cña ®éng c¬ K§B Ph­¬ng tr×nh thay thÕ §C§K§B : u1=i1(R1+jX1) +io(Rth+jXth) 0 =io(Rth+jXth)-i2,(R2,+jX2,) i1 =io+i2, x1 r1 x2’ r2’ xm rm H×nh 1: S¬ ®å m¹ch ®iÖn thay thÕ cña ®éng c¬ K§B Trong đã ta cã: : điện trở của d©y quấn stato : điện kh¸ng tản của d©y quấn stato : điện trở của d©y quấn roto : điện kh¸ng tản trªn d©y quấn rot • rm: điện trở từ ho¸ biểu thị sự tổn hao sắt từ xm: điện kh¸ng từ ho¸ biểu thị sự hỗ cảm giữa stato và roto : dßng điện trong d©y quấn stato : dßng điện qui đổi từ r«to sang stato :dßng điện từ ho¸ sinh ra sức từ động F0 s: hệ số trượt của động cơ điện Ta cã r2’.(1-s)/s lµ mét ®iÖn trë gi¶ t­ëng ®Æc tr­ng cho sù thÓ hiÖn c«ng suÊt c¬ trªn trôc m¸y. 2.6 §Æc tÝnh c¬ §C§K§B c«ng suÊt tr­ît cña ®éng c¬: s= dßng ®iÖn stato : I1=Uf1[] Trong ®ã :Xnm=X1+X2, :®iÖn kh¸ng ng¾n m¹ch stato Tõ trªn ta thÊy : khi =0 " s=1 :I1=I1nm =1 " s=0 :I1=U1f[] =Io I1nm:dßng ng¾n m¹ch stato Io :dßng tõ ho¸ cã t¸c dông t¹o ra tõ tr­êng quay khi ®éng c¬ quay víi tèc ®é ®ång bé -dßng ®iÖn r«to quy ®æi vÒ stato: khi 1= ,s=0"=0 khi =0 ,s=1 " Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña §CK§B: ë chÕ ®é ®éng c¬ , m« men ®iÖn tõ ®ãng vai trß m« men quay , ®­îc tÝnh theo : M=M®t= P®t:c«ng suÊt ®iÖn tõ ®­îc tÝnh theo: P®t=3 " M= Thay c¸c gi¸ trÞ I’2 tÝnh ë trªn vµo ta cã : M= BiÓu thøc trªn lµ ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña §C§K§B . §Ó tÝnh gi¸ trÞ tíi h¹n cña M vµ s ta gi¶i ph­¬ng tr×nh dM/dt=0 " Sth= Mth= Ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ kh«ng ®ång bécã thÓ ®­îc biÓu diÔn : M= Trong ®ã : a= ë vïng cã ®é tr­ît nhá (s<<sth)tû sès/sthnhá coi gÇn ®óng s/sth=0 th× ®Æc tÝnh c¬ ë d¹ng ®¬n gi¶n h¬n ë c¸c ®éng c¬ c«ng suÊt võa vµ lín :cã thÓ bá qua R1. Khi ®ã : M= (Nã chÝnh lµ ®­êng tiÕp tuyÕn víi ®­êng ®Æc tÝnh c¬ t¹i ®iÓm ®ång bé 1) §èi víi ®Æc tÝnh s>sth; khi s>>sthcã thÓ bá qua sth/s th× ph­¬ng tr×nh ®Æc tÝnh c¬ : M= vµ b= (§éng c¬ kh«ng lµm viÖc ë ®o¹n ®Æc tÝnh nµy v× ®é cøng ®Æc tÝnh c¬ lµ d­¬ng vµ cã ®é lín thay ®æi). 3.Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB ba pha: Cho ®Õn nay , ng­êi ta ®· nghiªn cøu nhiÒu vÒ vÊn ®Ò ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ K§B , nh×n chung mçi ph­¬ng ph¸p ®Òu cã ­u khuyÕt ®iÓm cña nã vµ ch­a gi¶i quyÕt ®­îc toµn bé vÊn ®Ò nh­ ph¹m vi ®iÒu chØnh , n¨ng l­îng tiªu thô , ®é b»ng ph¼ng khi ®iÒu chØnh , thiÕt bÞ sö dông …Tuy cã nh÷ng khã kh¨n nh¸t ®Þnh trong viÖc ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ K§B nh­ng trong nh÷ng tr­êng hîp nµo ®ã th× ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é thÝch hîp còng cã thÓ tho¶ m·n ®­îc yªu cÇu . C¸c ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh chñ yÕu ®­îc thùc hiÖn : - trªn stato : thay ®æi ®iÖn ¸p ®ua vµo d©y quÊn stato , thay ®æi sè ®«i cùc cña d©y quÊn stato , hay thay ®æi tÇn sè nguån ®iÖn . - trªn r«to :thay ®æi ®iÖn trë r«to hoÆc nèi tiÕp trªn m¹ch r«to mét hay nhiÒu m¸y ®iÖn phô gäi lµ nèi cÊp . Các phương pháp chủ yếu để điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB lµ: 1. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi sè ®«i cùc 2. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to 3. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi tÇn sè 4. §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn ¸p nguån cÊp 3.1 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi sè ®«i cùc: §C§K§B trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th­êng cã hÖ sè tr­ît nhá , do ®ã tèc ®é §C gÇn b»ng tèc ®é ®ång bé n1=60f/p . Khi tÇn sè kh«ng ®æi th× tèc ®é cña §C tû lÖ nghÞch víi sè ®«i cùc . Do ®ã khi thay ®æi sè ®«i cùc cña stato cã thÓ thay ®æi ®­îc tèc ®é. A X A X t t t t t t H×nh 2:S¬ ®å ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thay ®æi sè ®«i cùc Cïng hai cuén d©y , tuú theo c¸ch ®Êu mµ ®­îc b­íc cùc kh¸c nhau nghÜa lµ sè cùc kh¸c nhau (theo tû lÖ 2:1 ) . D©y quÊn stato cã thÓ nèi thµnh bao nhiªu sè ®«i cùc kh¸c nhau th× cã bÊy nhiªu cÊp . V× vËy thay ®æi tèc ®é chØ cã thÓ thay ®æi tõng cÊp mét , kh«ng b»ng ph¼ng .Th­êng cã hai cÊp tèc ®é gäi lµ ®éng c¬ ®iÖn hai tèc ®é , còng cã lo¹i ba, bèn tèc ®é. Ph­¬ng ph¸p nµy kh«ng dïng cho lo¹i ®éng c¬ r«to d©y quÊn v× d©y quÊn r«to trong lo¹i ®éng c¬ nµy cã sè ®«I cùc b»ng sè ®«i cùc cña d©y quÊn stato , do ®ã khi ®Êu l¹i d©y quÊn stato ®Ó cã sè ®«i cùc kh¸c nhau th× d©y quÊn r«to còng ph¶i ®Êu l¹i nªn kh«ng tiÖn lîi . Nh­ng r«to lång sãc cã thÓ thÝch øng víi bÊt cø sè ®«i cùc nµo cña d©y quÊn stato , do ®ã thÝch hîp cho ®éng c¬ ®iÖn thay ®æi sè ®«i cùc ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é . 3.2 §iÒu chØnh tèc ®é b»ng c¸ch thªm ®iÖn trë phô vµo m¹ch r«to: S¬ ®å nguyªn lý vµ ®Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ K§B khi thay ®æi ®iÖn trë phô m¹ch r«to. o rf ÑKB o o U1~ I1¯ I2¯ · · · · · · M rf = 0 rf1 rf2 rf3 n n1 ncb n1.1 n1.2 n1.3 Mt Mc a b c d · a) b) H×nh a: S¬ ®å nguyªn lý H×nh b: §Æc tÝnh c¬ cña ®éng c¬ khi thay ®æi ®iÖn trë phô m¹ch r«to. H×nh 3: S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu chØnh tr¬n ®iÖn trë m¹ch r«to b»ng ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë M¹ch trªn t­¬ng øng víi m¹ch sau: H×nh 4: S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu chØnh tr¬n ®iÖn trë m¹ch r«to b»ng ph­¬ng ph¸p xung ®iÖn trë Ho¹t ®éng cña kho¸ b¸n dÉn t­¬ng tù trong m¹ch ®iÒu khiÓn xung ¸p mét chiÒu : -Khi K ®ãng :Rd bÞ ng¾t ra khái m¹ch -Khi K më : Rd ®ù¬c ®­a vµo m¹ch Tõ ®ã ta cã gi¸ trÞ Ret­¬ng ®¬ng trong m¹ch: Re=Rdtd/(td+tn)=Rd.td/T =Rdr Trong ®ã td :thêi gian ®ãng tn :thêi gian ng¾t §iÖn trë Re trong m¹ch mét chiÒu ®­îc quy ®æi vÒ m¹ch xoay chiÒu ba pha ë r«to theo quy t¾c b¶o toµn c«ng su©t tæn hao.Ta cã : Rf=1/2Re=r.Rd/2. Nh­ vËy nhê ®iÒu chØnh chu kú ®ãng c¾t cña kho¸ K mµ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn tr¬n ®­îc ®iÖn trë r«to vµ tèc ®é t­¬ng øng . Theo (1);(2);(3) ở phần 3.1 nhận thấy khi giữ nguyên tần số, điện áp; tăng điện trở mạch rô to Mth=cons; ω0 = const; Sth tăng -> đặc tính cơ tương ứng (hình vẽ) Xét bản chất vật lý của quá trình: Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên với Rp=0; R2=R2 rô to + Rp = R2 rôto Khi điện trở ở mạch rooto lên một cấp Rp0 thì R2 tăng lên R2=R2roto+Rp Như vậy động cơ sẽ chuyển sang làm việc tại điểm B có đặc tính nhân tạo 2 Dòng điện rôto I2 giảm (do R2 tăng ) nên moomen của động cơ Mđ= sẽ giảm MB < MA=Mc. Động cơ bắt đầu giảm tốc độ theo đường dặc tính cơ (2).Cung với quá trình giảm tốc độ, độ trượt s tăng, dẫn đến dòng điện roto I2 và moomen động cơ Mđ tăng theo vì Tới thời điểm D thì moomen động cơ trở lại bằng momen cản Mc (Mđ=Mc=Md). Động cơ sẽ làm việc ổn định tại điểm D với tốc độ nhỏ hơn (ωb<ωA) Quá trình tăng tốc diễn ra ngược lại khi cắt điện trở phụ Rp, động cơ chuyển điểm làm việc từ D trên ®­êng ®Æc tính cơ nhân tạo (2) sang E trên đặc tính cơ di chuyển tự nhiên (1). Vì R2 giảm nên dòng điện I2 moomen MD tăng (MD > MC) động cơ bắt đầu quá trình tăng tốc. Động cơ tăng tốc làm độ trượt S giảm, dẫn đến dòng điện I2 rồi moomen động cơ MD giảm. Tới điểm A thì moomen động cơ MD giảm trở lại bằng moomen cản MC . Động cơ làm việc tại điểm A với tốc độ lớn hơn ωA>ωB . Trường hợp tăng R2 diễn ra đủ chậm thì động cơ sẽ chuyển đổi điểm làm việc từ điểm A trên đặc tính cơ tự nhiên (1) tới D trên đặc tính nhân tạo 2 qua rất nhiều đặc tính nhân tạo trung gian . Đường chuyển đổi giảm tốc từ ωA xuống ωD gần như thẳng đứng. Đường chuyển đổi này sẽ coi là đoạn thẳng nếu điện trở R2 giảm đều, rất chậm. Nhận xét : -Do tính đơn giản của phương pháp nên nó được sử dụng rất nhiều và rộng rãi (Nhưng chỉ có thể áp dụng được cho động cơ dây rotoro dây quấn) -Phương pháp này chỉ cho điều chỉnh tốc độ về phía giảm -Tốc độ càng giảm đặc tính cơ càng mềm, tốc độ động cơ cang kém ổn định trước sự lên xuống của moomen tải. -Dải điều chinhrphuj thuộc trị số moomen tải. Moomen tải càng nhỏ, dải điều chỉnh càng hẹp. -Khi điều chỉnh sâu (tốc độ nhỏ) thì độ trượt của động cơ tăng và tổn hao năng lượng khi điều chỉnh càng lớn. -phương pháp này chỉ có thể điều chỉnh trơn nhờ biến trở nhưng do dòng phần ứng lớn nên thường điều chỉnh theo cấp. Hiện nay nhờ sự phát triển của công nghệ điện tử, bán dẫn công suất lớn việc thay đổi trơn giá trị điện trở (phương pháp xung điện trở) đã có thể tiến hành dễ dàng hơn và có khả năng điều chỉnh tự động với hệ thống. Ph­¬ng ph¸p trªn chØ ®­îc sö dông trong ®iÒu khiÓn tèc ®é ®éng c¬ K§B r«to d©y quÊn. 3.3 Điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB bằng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp: BBT(Bộ biến tần) : là thiết bị biến đổi dòng điện xoay chiều ở tần số này thành dòng điện xoay chiều ở tần số khác.Với các BBT dùng trong điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều ngoài việc thay đổi tần số, chúng còn có thể thay đổi cả điện áp lưới cấp. Tần số nguồn điện cung cấp cho động cơ KĐB quyết định giá trị tốc đọ từ trường quay cũng la tốc dộ không tải lý tưởng no= (vòng/phút) Do vậy bằng cách thay đổi tần số nguồn cung cấp cho phần cảm ta có thể điều chỉnh được tốc độ động cơ. Khi thay đổi tần số f1 thì tốc độ đồng bộ ωo sẽ thay đổi đồng thời điện kháng X1,X2 cũng thay đổi (vì X= 2πfl) kéo theo sự thay đổi cả độ trượt tới hạn (Sth=) và moomen tới hạn Mth (theo (1)-3.1) Hình dưới đây biểu thị các đặc tính cơ nhân tạo khi thay đổi tần số. H×nh 5: §Æc tÝnh c¬ nh©n t¹o cña ®éng c¬ K§B Do điện trở dây quấn nhỏ nên Sth= ~ 1/f1 Mth= Khi tần số nguồn f1 giảm, độ trượt sth và Mth đều tăng, nhưng Mth tăng nhanh hơn. Do vậy độ cứng của dặc tính cơ tăng lên Cần chú ý rằng, khi thay đổi tần số cụ thể là khi giảm tần số nguồn, cảm kháng giảm (XL=) và dòng điện sẽ tăng lên. Muốn động cơ không bị quá dòng cần giảm điện áp theo sự giảm tần số. Người ta chứng minh được răng khi thay đổi tần số nếu đồng thời điều chỉnh điện áp cấp cho phần cảm sao cho hệ số quá tải giữ không đổi thì động cơ làm việc ở chế độ tối ưu như làm việc với các thông số định mức. Lại có : Mth= đo R1 0 ;,xnm tỉ lệ với tần số f1 Mth == A là hằng số phụ thuộc vào p,L1,L2 3.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ bằng cách thay đổi điện áp nguồn cấp: H×nh 6: S¬ ®å nguyªn lý Bộ BĐXC có thể là: Một máy biến áp ( 3 pha) nhiều đàu ra, chuyển mạch đơn giản nhờ các tiếp điểm cơ khí. Một máy biến áp tự ngẫu( khi công suất không lớn) Bộ biến đổi ACC( Alternative Current Controller) sử dụng các van bán dẫn công suất cho phép điều chỉnh điện áp. Ta nhận thấy khi giữ nguyên điện trở ( R1 ), điện kháng (X1) cuộn stato thay đổi điện áp U1ph điện áp dặt vào stato, thì khi U1ph giảm thì mômen tới hạn sẽ giảm rất nham theo bình phương U1ph Mth= (1) Còn tốc độ đồng bộ = (2) Và tốc độ trượt giới hạn Sth= (3) thì không đổi. H×nh 7: C¸c ®­êng ®Æc tÝnh c¬ Nhận xét: Trên thực tế hầu hết các động cơ KĐB có độ trượt tới hạn (ứng với đặc tính cơ tự nhiên nhỏ nên khi dùng để điều chỉnh tốc độ sẽ bị hạn chế vì dải điều chỉnh rất hẹp. Ngoài ra khi giảm điện áp,mômen còn bị giảm rất nhanh theo bình phương điện áp. thật vậy, theo công thức (1) Vì lý do trên, phương pháp này ít được sử dụng cho động cơ KĐB rô to lồng xóc mà thường được dùng kết hợp với điều chỉnh điện trở mạch roto đối với động cơ không đồng bộ rôto dây quấn nhằm mở rộng dải điều chỉnh. Hơn nữa, khi thay đổi điện áp chỉ thực hiện được về phía giảm dưới giá trị định mức nên kéo theo momen tới hạn giảm nhanh theo bình phương điện áp và khi điện áp đặt vào động cơ giảm, moomen tới hạn giảm khi tốc độ không tải lý tưởng (tốc độ đồng bộ o ) giữ nguyên nên khi giảm tốc độ thì độ cứng đặc tính cơ giảm, độ ổn định tốc độ kém đi. 4.C¸c ph­¬ng ph¸p thay ®æi ®iÖn trë m¹ch r«to ®éng c¬ K§B 3 pha r«to d©y quÊn. a. Có tiếp điểm: Phương pháp phân đoạn đóng cắt bằng phương pháp tiếp điểm cơ( công suất nhỏ và vừa) của công tắc cơ. b. Không tiếp điểm: Phương pháp xung điện trở Nguyên tắc làm việc của phương pháp được biểu thị ở hình.Một khoá K mắc song song với một điện trở Ro. K ab Ro H×nh 8:S¬ ®å ®¬n gi¶n cña ph­¬ng ph¸p kh«ng tiÕp ®iÓm Khi khoá K mở, điện trở trong mạch là Rab=Ro Khi khoá K đóng, điện trở trong mạch là Rab =0s Nếu thời gian mở đóng của K là tt và tk thì giá trị điện trở Rab của mạch theo thời gian sẽ như sau: với Khi m¹ch thay đổi từ 0->1 thì điện trở mạch rôto để điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ .Dòng 3 pha phần ứng (Rôto) được chỉnh lưu qua cầu 3 pha rồi nối qua cuộn kháng L với Ro sẽ được điều khiển thông qua khoá nhằm thay đổi trơn hệ số , từ đó sẽ thay đổi được giá trị điện trở phụ mạch rôto một cách liên tục từ 0 đến Ro và thay đổi được tốc độ động cơ. Khi =1 thì K thông liên tục tt=T và Rp=0 động cơ làm việc trên đặc tính cơ tự nhiên. Khi =o k khoá liên tục tt=0 và Rp=Ro, động cơ làm việc trên đặc tính cơ nhân tạo thấp nhất. Độ dốc của đặc tính thấp nhất do trị số Ro quyết định Cũng có thể điều chỉnh điện trở mạch rôto động cơ KĐB nhờ các thyristor mắc song song ngược hoặc nhờ các triac mắc như hình sau: A B C H×nh 9: S¬ ®å ®iÒu chØnh ®iÖn trë m¹ch r«to nhê c¸c triac c) so sánh ưu nhựơc điểm và không tiếp điểm: Tiếp điểm đóng cắt mạch trong các thiết bị điều khiển thương kém bền do va đập cơ, do phóng điện hồ quang làm chảy, rỗ bề mặt vầ tần số đóng cắt nhhỏ do quán tính cơ. Ngoài ra độ tin cậy của thiết bị điều khiển có tiếp điểm kém hơn và độ tin cậy của thiết bị điều khiển có tiếp điểm kém hơn vì có thể đóng căt không dứt khoát (khi bị hở, bị dính.) Thiết bị không có tiếp điểm -Không có tiếp điểm cơ khí nên bền h¬n -Thông số đầu ra (U,I,t…) không phụ thuộc vào tác động cơ học -Tuæi thọ lớn -Tác động nhanh , tần số thao tác lớn -Dễ dàng tự động hóa điều khiển. Bên cạnh đó thiết bị không có tiếp điểm còn tồn tại những nhược điểm như: -Nhạy cảm với nhiễu điện hơn so với loại có tiếp điểm. -Chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ. -Số phần tử cấu thành thiết bị thường nhiều hơn nên phức tạp hơn. Ta có thể khắc phục được nhờ có hệt thống phản hồi(tốc độ, dòng điện, điện áp) trong điều chỉnh tốc độ, các hệ thống bảo vệ, làm mát cho van lực… Do đó ta lựa chọn phương pháp điều chỉnh điện trở Rôto không tiếp điểm. Trong đó có phương án sử dụng các thyristor mắc song song ngược hoác dùng các triac dể điều chỉnh Rrôto song ta nhận thấy phương án này so với phương án sử dụng một khoá K (là thyristor hay transistor) thì số lượng van cực điều khiển lớn hơn rất nhiều. Do đó việc tính toán và thiết kế mạch điều khiển sẽ phức tạp hơn, số lượng thiết bị cũng tăng theo cùng chi phí. Hiệu suất lại không cao hơn đáng kể. Kết luận: Dựa vào các phân tích trên ta lựa chọn phương án điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ ba pha loại rôto dây quấn b»ng phương pháp thay đổi điện trở roto , sử dụng phương pháp xung điện trở. 5. Ứng dụng cña ®éng c¬ ®iÖn K§B 3 pha r«to d©y quÊn. VËy ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬ K§B b»ng c¸ch thay ®æi ®iÖn trë r«to ®­îc dïng chñ yÕu trong c¸c lÜnh vùc c«ng nghiªp . Víi lo¹i ®éng c¬ cã c«ng suÊt nhá P®m=15kw , n®m=715(vßng/phót) cho ë ®Çu bµi th× nã ®­îc dïng chñ yÕu trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nhÑ ®Ó ®iÒu chØnh tèc ®é cña c¸c lo¹i ®éng c¬ nh­: m¸y phay, m¸y bµo, m¸y tiÖn… PhÇn2 : ThiÕt KÕ M¹ch Lùc 1.S¬ ®å khèi: Ph¸t tèc §éng c¬ K§B B¶o vÖ chèng qu¸ dßng ChØnh L­u M¹ch ®iÒu khiÓn BiÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu (xung ®iÖn trë) C¸ch ly quang (trong IGBT) H×nh 10: S¬ ®å khèi Tõ s¬ ®å khèi trªn ta thÊy m¹ch lùc gåm cã 2 kh©u: chØnh l­u vµ biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu (xung ®iÖn trë). Víi kh©u chØnh l­u lµ m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha kh«ng ®iÒu khiÓn. Víi kh©u biÕn ®æi ®iÖn ¸p xung mét chiÒu ta cã thÓ dïng van lµ Tiristo hoÆc IGBT .Do Tiristo lµ van ®iÒu khiÓn kh«ng hoµn toµn nªn kh¶ n¨ng ®iÒu khi«Çnhnf toµn kh«ng thùc hiÖn ®­îc h¬n thÕ n÷a s¬ ®å l¹i phøc t¹p nªn ta chän van ®iÒu khiÓn lµ IGBT bëi v× nã lµ van ®iÒu khiÓn hoµn toµn . Tõ ®ã ta cã s¬ ®å m¹ch lùc nh­ sau: M¹ch trªn t­¬ng øng víi m¹ch sau: H×nh 11,12: S¬ ®å m¹ch lùc 2. Gi¶i thÝch sù ho¹t ®éng cña tõng kh©u: a) chØnh l­u: Nh­ ta ®· biÕt víi m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha kh«ng ®iÒu khiÓn th× ®iÖn ¸p ®­îc t¹o ra t­¬ng ®èi b»ng ph¼ng cã chÊt l­îng tèt nhÊt trong c¸c so víi c¸c m¹ch chØnh l­u kh¸c vµ ®iÖn ¸p nay sÏ lµ nguån mét chiÒu cÊp cho bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu (b¨m xung mét chiÒu). b) bé biÕn ®æi ®iÖn ¸p mét chiÒu: Tõ s¬ ®å trªn ta thÊy van ë ®©y lµ van ®iÒu khiÓn hoµn toµn IGBT van nµy ®­îc ®iÒu khiÓn bëi mét tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a tõ m¹ch ®iÒu khiÓn vµo , qua tr×nh më vµ kho¸ IGBT x¶y ra tøc thêi. Khi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn t¨ng tõ 0 ®Õn UG th× IGBT më cßn khi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn gi¶m tõ UG xuèng –UG th× IGBT kho¸ l¹i ( hai qu¸ tr×nh nµy ®­îc b¾t nguån tõ m¹ch ®iÒu khiÓn ta sÏ xÐt kü ë phÇn thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn). M¹ch chuyÓn m¹ch cña kho¸ b¸n dÉn nh­ trªn ta cã thÓ thay thÕ b»ng mét kho¸ K nh­ h×nh vÏ trªn mµ: -Khi K ®ãng :Rd bÞ ng¾t ra khái m¹ch -Khi K më : Rd ®ùoc ®­a vµo m¹ch Tõ ®ã ta cã gi¸ trÞ Ret­¬ng ®­¬ng trong m¹ch: Re=Rdtd/(td+tn)=Rd.td/T =Rdr Trong ®ã td :thêi gian ®ãng tn :thêi gian ng¾t §iÖn trë Re trong m¹ch mét chiÒu ®­îc quy ®æi vÒ m¹ch xoaychiÒu ba pha ë r«to theo quy t¾c b¶o toµn c«ng suÊt tæn hao.Ta cã : Rf=1/2Re=r.Rd/2. Nh­ vËy nhê ®iÒu chØnh chu kú ®ãng c¾t cña kho¸ K mµ ta cã thÓ ®iÒu khiÓn tr¬n ®­îc ®iÖn trë r«to vµ tèc ®é t­¬ng øng . 3. TÝnh to¸n chi tiÕt c¸c phÇn tö m¹ch lùc 3.1 Lùa chän van cho m¹ch chØnh l­u Dùa hai chØ tiªu chÝnh lµ: a)ChØ tiªu vÒ dßng ®iÖn Itbv=(0.2-:-0.3)Iv Iv:dßng ®iÖn trung b×nh cña van ®­îc chän Itbv:dßng trung b×nh qua van Cã Itbv= Id I2=I®m(r«to) =46.7(A) Ta cã c«ng thøc: Itbv = (0.2-:- 0.3)Iv => Iv = Tuú theo m«i tr­êng lµm viÖc tèt hay sÊu ma ta chän nÕu tèt chän 64A cßn nÕu xÊu ta chän 95A. Vµ ta chän chÕ ®é lµm m¸t van theo kiÓu ®èi l­a tù nhiªn. b)KiÓm tra chØ tiªu ®iÖn ¸p. Uv> Ungmax Kuv Ku hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p cña ®i«t trong chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn Ta chän Kuv ≤=1.73 Khi chän hÖ sè cho §ièt thi th­êng chän t­¬ng ®èi bÐ vËy ta chän Ku = 1.3 Ungmax=2.45 U2 U2=E®m (r«to)=155(V) => Ungmax=2.45*155=379.75 (V) Uv>1.3*379.75= 494 (V) Tõ ®ã ta chän ®ièt trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc tèt cã dßng cùc ®¹i qua van lµ 64A vµ ®iÖn ¸p ®Æt lªn van lµ lín h¬n 494V. Ta chän van SW08PCN055 : Itb max=55(A) Ungmax=800(V) 3.2. TÝnh to¸n cuén läc: Do dßng ®iÖn sau chØnh l­u cÇu ba pha kh¸ b»ng ph¼ng nªn bé läc ta thiÕt kÕ chØ cÇn bé läc ®iÖn c¶m (mét cuén c¶m m¾c nèi tiÕp vµo m¹ch) Rd T¶i cã ®iÖn trë t­¬ng ®­¬ng U2=E®m(r«to)=155 (V) I2 =I®m(r«to)=46.7 (A) M¹ch chØnh l­u cÇu ba pha cã kdm=0,057 §Ó cã kdmr=0.006 ksb= 3.3 chän van kho¸ trong bé biÕn ®æi xung ¸p 1 chiÒu: C«ng suÊt ®éng c¬ nhá 15kw ta cã thÓ chän kho¸ IGBT ®Ó b¨m xung (cã cæng c¸ch ly) Coi sôt ¸p trªn c¸c van kh«ng ®¸ng kÓ Ud= 2,34U2=2,34*155=362.7 (V) I2= VËy ta chän lo¹i IGBT: IG4PC40S Imax=60A Umax= 600V Chän chÕ ®é lµm m¸t van theo kiÓu ®èi l­u tù nhiªn. PhÇn3 :ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn. 1. Giíi thiÖu chung: IGBT lµ phÇn tö kÕt hîp cã kh¶ n¨ng ®ãng c¾t nhanh cña MOSFET vµ kh¶ n¨ng chÞu t¶i lín cña transistor tr­êng. Tiristo chØ më cho dßng ®iÖn ch¹y qua khi cã ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt lªn an«t vµ xung d­¬ng ®Æt vµo cùc ®iÒu khiÓn . Sau khi tiriso më th× xung ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông ,dßng ®iÖn ch¹y qua T do th«ng sè cña m¹ch ®éng lùc quyÕt ®Þnh . M¹ch ®iÒu khiÓn cã chøc n¨ng sau : §iÒu chØnh ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn trong ph¹m vi nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt lªn an«t -cat«t cña T. T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ ®iÒu kiÖn më ®­îc c¸c T ( xung ®iÒu khiÓn th­êng cã biªn ®é tõ 2¸10 V , ®é réng lx=20¸200ms , tx£10ms ®èi víi thiÕt bÞ biÕn ®æi tÇn sè cao ) . 1.1 Yªu cÇu chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn: C¸c yªu cÇu chung víi m¹ch ®iÒu khiÓn lµ: • Yªu cÇu vÒ ®é réng xung ®iÒu khiÓn ®ã lµ ph¶i thay ®æi ®­îc ®é réng xung ®iÒu khiÓn . • Yªu cÇu vÒ ®é lín xung ®iÒu khiÓn. • Yªu cÇu vÒ ®é dèc s­ên tr­íc cña xung (cµng cao th× viÖc më cµng tèt th«ng th­êng • Ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®Õn c¸c van lùc theo ®óng pha vµ víi gãc ®iÒu khiÓn α cÇn thiÕt. • §¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc ®iÒu khiÓn min ®Õn max t­¬ng øng víi ph¹m vi thay ®æi ®iÖn ¸p ra t¶i cña m¹ch lùc. • Cho phÐp ®éng c¬ lµm viÖc víi c¸c chÕ ®é ®· tÝnh to¸n nh­ chÕ ®é khëi ®éng, h·m t¸i sinh, ®¶o chiÒu quay... • Cã ®é ®èi xøng ®iÒu khiÓn tèt, tøc lµ gãc ®iÒu khiÓn víi mäi van kh«ng v­ît qu¸ 10 ®Õn 30 ®iÖn. • Cã kh¶ n¨ng chèng nhiÔu c«ng nghiÖp tèt: kh«ng ®­îc g©y ra c¸c nhiÔu v« tuyÕn. • §é t¸c ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn nhanh. • Thùc hiÖn c¸c yªu cÇu b¶o vÖ c¸c van nÕu cÇn nh­ ng¾t c¸c xung ®iÒu khiÓn khi cã sù cè, th«ng b¸o c¸c hiÖn t­îng kh«ng b×nh th­êng cña l­íi vµ b¶n th©n m¹ch m¹ch ®iÒu khiÓn . • Cã ®é tin cËy cao 1.2 Nguyªn lý chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn : Nguyªn t¾c chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ so s¸nh mét ®iÖn ¸p mét chiÒu U§K thay ®æi ®­îc víi mét ®iÖn ¸p tam gi¸c cã tÇn sè cao sè cao. §iÓm c©n b»ng gi÷a Utg vµ U®k sÏ lµ ®iÓm ph¸t xung ®iÒu khiÓn ®Ó më c¸c van b¸n dÉn. B»ng c¸ch thay ®æi U§K ta sÏ thay ®æi ®­îc ®é réng xung ®iÒu khiÓn trong khi vÉn gi÷ tÇn sè ®iÒu khiÓn kh«ng ®æi. U§KK H×nh 13: M¹ch so s¸nh ®iÖn ¸p t¹o xung ch÷ nhËt 1.3 S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn : H×nh 14: S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn 2. CÊu tróc vµ ho¹t ®éng cña c¸c kh©u trong m¹ch ®iÒu khiÓn : 2.1. Nguån nu«i cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn: H×nh 15: M¹ch chØnh l­u cÊp nguån cho ®éng c¬ I ) TÝnh to¸n c¸c tham sè cho m¹ch nguån nu«i . Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ± 12 (V) ®Ó cÊp cho c¸c c¸ch ly quang, nu«i IC , c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é còng nh­ c¸c bé lÊy ph©n ¸p. Vµ ta cÇn ®iÖn ¸p ± 15 (V) ®Ó cÊp cho c¸c c¸ch ly quang, c¸c nguån ®iÖn ¸p ®ãng më IGBT ..... Ta dïng m¹ch chØnh l­u cÇu 3 pha dïng ®i«t. Chän kiÓu m¸y biÕn ¸p 3 pha ,3 trô ,trªn mçi trô cã 3 cuén d©y : mét cuén s¬ cÊp vµ 2 cuén thø cÊp . Cuén thø cÊp thø nhÊt Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ± 12 (V) ®Ó cÊp cho c¸c c¸ch ly quang, nu«i IC , c¸c bé ®iÒu chØnh dßng ®iÖn, tèc ®é vµ ®iÖn ¸p ®Æt tèc ®é còng nh­ c¸c bé lÊy ph©n ¸p. §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912.§iÖn ¸p ®Çu ra cña c¸c IC nµy chän 12V. §iÖn ¸p ®Çu vµo chän 20V. §iÖn ¸p thø cÊp cña c¸c cuén a1,b1,c1 lµ : U21= Chän U21=14(V) §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912.C¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7¸35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra : Ura= 12(V) víi IC 7812. Ura= -12(V) víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra :Ira = 0¸1 (A). Tô ®iÖn C1, C3 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc cao. Chän C1= C2 =C3 =C4 = 470 (mF) ; U= 35 V Cuén thø cÊp thø nhÊt Ta cÇn t¹o ra nguån ®iÖn ¸p ± 15 (V) ®Ó cÊp cho c¸c c¸ch ly quang, c¸c nguån ®iÖn ¸p ®ãng më IGBT... §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7815 vµ 7915.§iÖn ¸p ®Çu ra cña c¸c IC nµy chän 15V. §iÖn ¸p ®Çu vµo chän 20V. §iÖn ¸p thø cÊp cña c¸c cuén a1,b1,c1 lµ : U21= Chän U21=14(V) §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7815 vµ 7915.C¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7¸35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra : Ura= 15(V) víi IC 7815. Ura= -15(V) víi IC 7915 Dßng ®iÖn ®Çu ra :Ira = 0¸1 (A). Tô ®iÖn C5, C7 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc cao. Chän C5= C6 =C7 =C8 = 470 (mF) 2.2. Kh©u t¹o dao ®éng: §Ó t¹o dao ®éng ng­êi ta cã thÓ dïng nhiÒu c¸ch kh¸c nhau. Cã thÓ dïng BJT hay K§TT dÓ t¹o dao ®éng .Tuy nhiªn ngµy nay ng­êi ta th­êng sö dông K§TT ®Ó t¹o dao déng v× møc ®é ®¬n gi¶n còng nh­ chÊt l­îng vµ gi¸ thµnh kh¸ thÝch hîp . S¬ ®å d­íi ta sö dông IC555 ®Ó t¹o ra xung ch÷ nhËt : S¬ ®å nguyªn lý : Hình 16: Mạch tạo xung chữ nhật dùng IC 555 Chu kú xung ra t¹i ch©n 3: T=0,693.C1(R1+R2) TÝnh chu kú phãng n¹p : TÇn sè xung : f= TÇn sè cña xung ®iÒu khiÓn trong s¬ ®å nµy kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn sù ®ãng më IGBT (Trong giíi h¹n cho phÐp cña IGBT). NÕu ta chän tÇn sè cao th× dÔ dµng cho viÖc läc, nh­ng m¹ch ®iÒu khiÓn cã tÇn sè cao th× gi¸ thµnh ®¾t vµ khã chÕ t¹o (nhiÔu cao). VËy ta chän tÇn sè trung b×nh trong kho¶ng 200 – 500 Hz Trong s¬ ®å nµy ta chän tÇn sè xung lµ 400 Hz Và chọn tô ®iÖn C=0,1mF Þ ®iÖn trë R1=R2=18kW 2.3. Bé ®¶o dÊu : V× ë ®©y ta sÏ dïng 1 bé ®¶o dÊu dïng IC thuËt to¸n. H×nh 17: Bé ®¶o dÊu dïng IC thuËn to¸n §©y thùc chÊt lµ 1 bé ®¶o víi ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®¶o chÝnh lµ ®Çu ra cña bộ so s¸nh . Hai ®iÖn trë R3 chän b»ng R4 Ta cã Uss2=-.Uss1=- Uss1 Nh­ vËy Uss2 chÝnh lµ tÝn hiÖu ®¶o cña Uss1 2.4. Kh©u t¹o xung r¨ng c­a : H×nh18:S¬ ®å t¹o xung r¨ng c­a Cã nhiÒu ph­¬ng ph¸p t¹o xung r¨ng c­a nh­: Dïng §i«t kÕt hîp víi nhiÒu cuén d©y biÕn ¸p lÖch pha nhau; dïng §i«t vµ tô ®iÖn; Dïng Tranzitor vµ tô ®iÖn; dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n vµ tô ®iÖn. Tuy nhiªn chØ cã hai ph­¬ng ph¸p sau cïng lµ ®­îc dïng. Tuy thÕ, nh­îc ®iÓm chung cña c¸c s¬ ®å t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a dïng Tranzitor lµ sù phô thuéc kh¸ râ thêi ®iÓm më vµ kho¸ cña c¸c Tran vµo ®iÖn ¸p vµo cùc Baz¬, do vËy ®iÖn ¸p r¨ng c­a còng Ýt nhiÒu bÞ ¶nh h­ëng. MÆt kh¸c ®é tuyÕn tÝnh cña r¨ng c­a còng kh«ng thËt cao. HiÖn nay m¹ch t¹o r¨ng c­a sö dông OA ngµy cµng ®­îc øng dông réng r·i do kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm trªn, h¬n n÷a gi¸ thµnh cña OA ®· kh¸ rÎ chø kh«ng nh­ tr­íc n÷a. H×nh trªn lµ mét s¬ ®å t¹o r¨ng c­a cã d¹ng ®i xuèng dïng mét OA. Nguyªn lý ho¹t ®éng: ë nöa chu k× khi ®iÖn ¸p ®Çu ra cña xung vu«ng lµ ©m, ®ièt D3 dÉn. Sö dông ®Æc ®iÓm cña OA lµ ®iÖn ¸p vµo cöa ®¶o vµ kh«ng ®¶o b»ng nhau ta cã ®iÖn thÕ cña ®Çu vµo ®¶o b»ng 0V do ®iÓm (+) nèi víi 0V. Lóc ®ã s¬ ®å m¹ch cho ta thÊy: §iÖn ¸p trªn tô C b»ng ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña OA2: uc=ub §iÖn ¸p trªn ®iÖn trë R5 b»ng ®iÖn ¸p ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña OA1(bá qua sôt ¸p trªn đi«t §1); ur2=ua. Th«ng th­êng m¹ch thiÕt kÕ víi ®iÒu kiÖn R5<< R6, dÉn ®Õn ir6 <ir5 , nªn ®Ó ®¬n gi¶n khi ph©n tÝch, cã thÓ bá qua dßng ir3 trong giai ®o¹n nµy. Nh­ vËy dßng qua tô ®iÖn iC b»ng dßng ir2 v× dßng vµo cöa (-) cña OA v« cïng lín. KÕt hîp nh÷ng ®iÒu trªn ta cã: Như vậy điện áp trên tụ C còng như đầu ra tăng trưởng tuyến tính. Khi điện áp này đạt trị số ngưỡng của điôt ổn áp Đ2 thì điện áp tăng tới trị số +Ubh Ở nửa chu kỳ sau điện áp Ua>0 (OA1 bao hoà dương : Ua=+Ubh), điốt Đ1 khoá nên dòng điện qua R5 bằng 0. Lúc này dòng qua tụ C bằng dòng đi qua điện trở R6 , dòng điện này ngược chiều với dòng đi qua tụ V ở nửa chu kú tr­íc có nghĩa là tụ C phóng điện: Do đó điện áp trên tụ C,cũng như điện áp ra, giảm xuống tuyến tính.Khi điện áp giảm đến không rồi âm xuống thì điốt Đ2 dẫn theo chiều thuận như các đi ốt thông thường, giữ cho điện áp ở giá trị xấp xỉ 0V. Từ đây mạch trở lại trạng thái đầu và điện áp nhận được trong một chu kỳ lưới điện áp xoay chiều có dạng răng cưa đi xuống. 2.5.Kh©u so s¸nh (t¹o xung ®iÒu khiÓn): §Ó x¸c ®Þnh thêi ®iÓm më van IGBT ta sÏ so s¸nh 2 tÝn hiÖu lµ Utùa vµ U®k.Ta sÏ dïng khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®Ó thùc hiÖn nhiÖm vô nµy bëi v× nh÷ng lý do sau: +Tæng trë vµo cña OA rÊt lín nªn kh«ng g©y ¶nh h­ëng tíi c¸c ®iÖn ¸p ®­a vµo so s¸nh ,nã cã thÓ t¸ch biÖt hoµn toµn chóng ®Ó kh«ng t¸c ®éng sang nhau. +TÇng vµo cña OA th­êng lµ khuÕch ®¹i vi sai, mÆt kh¸c sè tÇng nhiÒu nªn hÖ sè khuÕch ®¹i kh¸ lín. V× thÕ ®é chÝnh x¸c so s¸nh cao, ®é trÔ kh«ng qu¸ vµi ms. +Kh©u so s¸nh dïng OA còng cã 2 kiÓu ®Êu c¸c ®iÖn ¸p lµ so s¸nh 2 cöa vµ so s¸nh 1 cöa. a)so s¸nh 1 cöa H×nh 19a: So s¸nh 1 cöa Hai ®iÖn ¸p Utùa vµ U®k ®­îc ®­a tíi cïng 1 cùc cña OA th«ng qua 2 ®iÖn trë ®Çu vµo R1,R2. Cöa cßn l¹i, ®Ó t¨ng ®é chÝnh x¸c so s¸nh th× ®Êu qua ®iÖn trë R3=R1//R2 xuèng ®Êt. §iÓm lËt tr¹ng th¸i lµ Un=Up=0 =0 Udk=-.Utùa BiÓu thøc nµy cho thÊy ®iÖn ¸p ra ®¶o ng­îc tr¹ng th¸i th× 2 ®iÖn ¸p so s¸nh cÇn ph¶i tr¸i dÊu nhau. b)So s¸nh 2 cöa: U®k vµ Utùa tíi 2 cùc kh¸c nhau cña OA. §iÖn ¸p ra tu©n theo quy luËt : Ura=Ko.(U+-U-) Víi Ko lµ hÖ sè khuÕch ®¹i cña OA H×nh 19b: So s¸nh 2 cöa §iÓm lËt tr¹ng th¸i øng víi Utùa=U®k. +Khi Utùa >U®k th× DU= Utùa- U®k > 0 Uso s¸nh =+Ura max. +Khi Utùa < U®k th× DU<0 Uso s¸nh =-Ura max. Nh­ vËy c¸c ®iÖn ¸p ®­a vµo so s¸nh ph¶i cïng dÊu th× míi cã hiÖn t­îng thay ®æi tr¹ng th¸i ®Çu ra.Vµ ®é chªnh lÖch tèi ®a gi÷a 2 cöa tr¹ng th¸i khi lµm viÖc kh«ng ®­îc v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp cña lo¹i OA ®· chän. KÕt luËn: Ta sÏ sö dông s¬ ®å so s¸nh 2 cöa. 2.6. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ãng më van: V× IGBT lµ phÇn tö ®iÒu khiÓn b»ng ®iÖn ¸p, gièng nh­ MOSFET nªn yªu cÇu ®iÖn ¸p cã mÆt liªn tôc trªn cùc ®iÒu khiÓn ®Ó x¸c ®Þnh chÕ ®é kho¸, më. H×nh 20: S¬ ®å ®ãng më m¹ch ®iÒu khiÓn cho IGBT TÝn hiÖu më cã biªn ®é UGE , tÝn hiÖu kho¸ cã biªn ®é - UGE cung cÊp cho m¹ch G-E th«ng qua ®iÖn trë RG ,RP .m¹ch G-E ®­îc b¶o vÖ b»ng §iot æn ¸p ë møc kho¶ng [-18 V , +18 V] . Do cã tô kÝ sinh gi÷a G vµ E nªn kÜ thuËt ®iÒu khiÓn MOSFET cã thÓ ®­îc ¸p dông, tuy nhiªn ®iÖn ¸p kho¸ ph¶i lín h¬n. §iÖn ¸p ®ãng më UGE phô thuéc vao IGBT ®· chän. §iÖn trë RG ¶nh h­ëng ®Õn tæn hao c«ng suÊt ®iÒu khiÓn .§iÖn trë RG nhá, gi¶m thêi gian x¸c lËp tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ,gi¶m ¶nh h­ëng cña , gi¶m tæn thÊt n¨ng l­îng trong qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn nh­ng l¹i lµm m¹ch ®iÒu khiÓn nh¹y c¶m h¬n víi ®iÖn c¶m ký sinh trong m¹ch ®iÒu khiÓn . CS , RS lµ m¹ch trî gióp ®Ó gi¶m thêi gian ®ãng më IGBT . CS cã trÞ sè 0.1 mF RS =1033 W RP =2,2 KW RG = 3,327W ZD1 , ZD2 cã ®iÖn ¸p æn ¸p kho¶ng 18V. 3.TÝnh to¸n chi tiÕt m¹ch ®iÒu khiÓn : Trong toµn bé s¬ ®å m¹ch ta sö dông toµn bé 3 khuÕch ®¹i thuËt to¸n . ë ®©y ta sö dông 1 IC lo¹i TL 084 do h·ng TexasInstruments chÕ t¹o, mçi IC nµy cã 4 khuÕch ®¹i thuËt to¸n. Th«ng sè cña TL084 : +§iÖn ¸p nguån nu«i : Vcc = ± 15 (V) chän Vcc = ± 12 (V) +HiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu vµo : ± 30 (V) +NhiÖt ®é lµm viÖc : T = -25¸ 850 C +C«ng suÊt tiªu thô : P = 680 (mW) = 0,68 (W) +Tæng trë ®Çu vµo : Rin= 106 ( MW) +Dßng ®iÖn ®Çu ra : Ira = 30 ( pA). +Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p cho phÐp : du/dt = 13 (V/ms) Dßng ®iÖn vµo ®­îc h¹n chÕ ®Ó Ilv < 1 (m A). 3.1. Nguån nu«i cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn. a)Cuén thø cÊp thø nhÊt: §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7812 vµ 7912.§iÖn ¸p ®Çu ra cña c¸c IC nµy chän 12V. §iÖn ¸p ®Çu vµo chän 20V. §iÖn ¸p thø cÊp cña c¸c cuén a1,b1,c1 lµ : U21===8.547 Chän U21=9(V) C¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7¸35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra : Ura= 12(V) víi IC 7812. Ura= -12(V) víi IC 7912 Dßng ®iÖn ®Çu ra :Ira = 0¸1 (A). Tô ®iÖn C1, C3 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc cao. Chän C1= C2 =C3 =C4 = 470 (mF) ; b)Cuén thø cÊp thø hai: §Ó æn ®Þnh ®iÖn ¸p ra cña nguån nu«i ta dïng 2 vi m¹ch æn ¸p 7815 vµ 7915.§iÖn ¸p ®Çu ra cña c¸c IC nµy chän 15V. §iÖn ¸p ®Çu vµo chän 20V. §iÖn ¸p thø cÊp cña c¸c cuén a1,b1,c1 lµ : U21===8.547 Chän U21=9(V) C¸c th«ng sè chung cña vi m¹ch nµy: §iÖn ¸p ®Çu vµo : UV = 7¸35 (V). §iÖn ¸p ®Çu ra : Ura= 15(V) víi IC 7815. Ura= -15(V) víi IC 7915 Dßng ®iÖn ®Çu ra :Ira = 0¸1 (A). Tô ®iÖn C5, C7 dïng ®Ó läc thµnh phÇn sãng dµi bËc cao. Chän C5= C6 =C7 =C8 = 470 (mF) TÝnh biÕn ¸p nguån : Ua-1=8.547V Ia-1=1000mA Ua-2=8.547V Ia-2=1000mA TÝnh c«ng suÊt : P2-1=3.U2-1.I2-1=3*8.547*1=25.641W P2-2=3.U2-2.I2-2=3*8.547*1=25.641W Tæng c«ng suÊt :På=P2-1+P2-2=51.282W ÞChän m¸y BA cã P=60w Trªn thùc tÕ ®èi víi lo¹i MBA cã c«ng suÊt nhá ta cã tiÕt diÖn lâi s¾t : S=1,2=9.295cm2 Chän l¸ thÐp E30 víi kÝch th­íc 30´30 . Víi lo¹i biÕn ¸p nµy ta cã c«ng thøc Wo= -Wo:Sè vßng /1V -K : hÖ sè kinh ngiÖm (42¸60) (ë ®©y ta chän K =50).Thay sè vµo ta cã : W0==5.38vßng/1v -Sè vßng cuén d©y s¬ cÊp : W1 = WoU1=5.38*220=1183.6vßng W2-1= Wo.U2-1=5.38*8.54=45.9452 vßng W2-2= W0.U2-2= 5.38*8.54=45.9452 vßng Chän W1=1200 vßng Chän W21=46 vßng Chän W22=46 vßng -TÝnh tiÕt diªn d©y dÉn: Chän MBA cã hiÖu suÊt n=0.85%. (§Ó ®¬n gi¶n ta xem nh­ ®iÖn trë cña d©y dÉn rÊt nhá) TØ sè MBA : k=== I1=I2*0.0383=1*0.0383=0.0383 (A) TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp: s1= ( J1=2.5) §­êng kÝnh d©y s¬ cÊp: d1= (mm2) T­¬ng tù ta tinh ®­îc tiÕt diÖn d©y vµ ®­êng kÝnh d©y thø cÊp : s2= d2= (mm2) 3.2. Kh©u t¹o dao ®éng : TÝnh to¸n chi tiÕt c¸c phÇn tö kh©u dao ®éng xung vu«ng: Chu kú xung ra t¹i ch©n 3: T= 0,693.C1(R1+R2) Chän tÇn sè xung lµ 400Hz Chọn tô ®iÖn C=0.1mF Þ ®iÖn trë R1=R2=18kW 3.3. Kh©u ®¶o dÊu : §©y thùc chÊt lµ mét bé céng ®¶o víi R3 =R4 Khi ®ã Uss1= -Uss2 Chän R4 =R3 =10 k 3.4. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a: Tô ®iÖn C chän 0.1mF. §ièt æn ¸p §2 chän theo biªn ®é ®iÖn ¸p r¨ng c­a: chän Uoa=12V. §iÖn trë R6 tÝnh tõ ®iÒu kiÖn sau thêi gian Tph ®iÖn ¸p trªn tô gi¶m tõ gi¸ trÞ Uoa xuèng ®Õn 0 Rót ra: ==8.3.103 (W) VËy ta ®­îc gi¸ trÞ ®iÖn trë R6 lµ 10K Do cã h¹n chÕ chÆt chÏ vÒ thêi gian n¹p tô nªn ta tÝnh R2 tõ biÓu thøc n¹p cho tô ®iÖn( chø kh«ng bá qua nh­ khi ph©n tÝch ®Þnh tÝnh): Trong thêi gian tn ®iÖn ¸p trªn tô ph¶i v­ît gi¸ trÞ ®iÖn ¸p æn ¸p, suy ra: Tõ ®©y ta rót ra R5: == 2092.3(W) Chän R5 = 2K 3.5. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p so s¸nh Chän ®iÖn trë h¹n chÕ dßng vµo tr­íc hai cöa cña K§TT lµ R3=R4> .Chän ®Ó h¹n chÕ Iv < 1mA R > =12k . Chän R8=20 (k) ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ta chän lµ 12v lÊy tõ nguån t¹o ra ë trªn. VËy biÕn trë R ph¶i tho¶ m·n: R>=5k => Chän R=5(k) 3.6. Kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®ãng më IGBT Ta sö dông Tranzito C828 cã =30 ë ®©y ta mong muèn Tranzito lµm viÖc nh­ mét khãa ®iÖn tö ,®ãng më theo chu kú cña xung. - §Ó Tranzito lµm viÖc ë chÕ ®é më th«ng b·o hßa cÇn IB >IC/ Khi Tranzito më th«ng b·o hßa IC == Chän R10=R11 =50 IC =30/100 =0,3(A) => IB > =1(mA) VËy R9 =RB< = = 12k Chän R9 =10 k