mạch điều khiển động cơ dùng TCA785

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3 ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Người hướng dẫn Đỗ Thành Hiếu Sinh viên thực hiện 1 Phạm Đình Tú 2 Vũ Đức Tùng Lớp 112182 3 HƯNG YÊN – 2020 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Đỗ Thành Hiếu KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN Tuần Nội dung công việc Chi tiết công việc Cá nhân thực hiện Thông qua 1 1 Tìm hiểu về các thiết bị hay các linh kiện liên quan đến đề tài 2 Đưa ra phươn.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC 3

ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN

Người hướng dẫn: Đỗ Thành Hiếu

Sinh viên thực hiện: 1 Phạm Đình Tú

2 Vũ Đức Tùng Lớp: 112182.3

HƯNG YÊN – 2020

1

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

Đỗ Thành Hiếu

2

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Tuần Nội dung công việc Chi tiết công việc/

Cá nhân thực hiện Thông qua

1 1 Tìm hiểu về các thiết bị hay

các linh kiện liên quan đến đề tài

2 Đưa ra phương án xây dựng

mô hình

3 Hoàn thiện sơ đồ khối thiết bị

Và phân tích chức năng các khối

4 Chọn lựa giải pháp thực hiện

5 Phương pháp ghép nối giữa

các khối với nhau

(Báo cáo giáo viên hướng dẫn)

Tú : tìm hiểu nộidung của từng khâutrong đề tài động

cơ

Tùng : tìm hiểu cácloại van bán dẫncông suất

Giáo trình điện tửcông suất & Truyềnđộng điện

tham số của mạch điện (giá trị

linh kiện, loại linh kiện sử dụng,

điện áp, dòng điện, trong các

mạch, công suất mạch, công suất

3 1 Khảo sát mạch điện của thiết

bị trên chương trình mô phỏng

(Tina, Circuit Maker, Electric

Workben, Proteus…) Viết báo

cáo kết quả khảo sát

2 Lắp ráp trên mạch bo test

(Breadboard) và khảo sát theo

từng khối chức năng (Điện áp

Cả nhóm thực hiện

Sử dụng phần mềm

mô phỏng ,Proteus ,Tina Tìm kiếm thông tin

3

nguồn cung cấp, dòng điện, điện

áp thành phần, và các tham số

khác )

3 Hiệu chỉnh các tham số theo

các giá trị tính toán

4 Viết thuyết minh báo cáo kết

quả sau khi khảo sát thực tế

qua giáo trình điện

tử công suất &truyền động điện

4 1 Thiết kế mạch in.

2 Làm mạch in

3 Lắp ráp, hoàn thiện mạch

4 Kiểm tra mạch và hiệu chỉnh

5 Viết báo cáo sau khi kiểm tra

hiệu chỉnh mạch

Cả nhóm thực hiện

Sử dụng phần mềmproteus để đo dạngsóng thiết kế

Sử dụng phần mềmeagle

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN

Đỗ Thành Hiếu Phạm Đình Tú

Vũ Đức Tùng

4

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con đường côngnghiệp hóa và hiện đại đất nước ngành điện – điện tử nói chung hay điện tử công suấtnói riêng đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể Trongchương trình đào tạo có điện tử công suất và truyền động điện là một phần hay và lýthú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi nghiên cứu Là những sinh viên chuyênngành điện - điện tử, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện

tử công suất và truyền động điện.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiệntốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học

Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài “Tính Toán - chế tạo bộ điều áp xoay chiều một pha, dùng Thyristor” Sau thời gian

nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 phađáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lýthuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm, Tuy nhiên, chúng em đã nhận được

sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy Đỗ Thành Hiếu và sự góp ý của các thầy

cô trong khoa cùng các bạn sinh viên trong lớp Được như vậy chúng em xin chânthành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của cô giáo

và các bạn trong các đồ án sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

1: Phạm Đình Tú 2: Vũ Đức Tùng

DANH MỤC HÌNH

5

Hình 1 1 Cấu tạo bóng đèn sợi đốt 10

Hình 1.2 Các phương án điều áp một pha 11

Hình 1.3 Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn 12

Hình 1.4 Hình dạng đường cong điện áp điều khiển 13

Y Hình 2.1 Mạch động lực 22

Hình 2.2 Giản đồ dạng sóng làm việc của TCA785 25

Hình 2.3 Sơ đồ khối chức năng chân của TCA 785 28

Hình 3.1 Sơ đồ khối nguồn 32

Hình 3.2 Sơ đồ khối điều khiển 33

Hình 3 3 Sơ đồ khối cách ly 33

Hình 3.4 Sơ đồ kết nối MOC3020 với mạch động lực và mạch điều khiển 34

Hình 3.5 Sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của MOC3020 35

Hình 3.6 Cấu tạo Thyristor 37

Hình 3.7 Sơ đồ mạch động lực được lựa chọn 38

Hình 3.8 Sơ đồ khối mạch lực 39

Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 39

Hình 3.10 Dạng sóng khi bắt đầu làm việc 41

Hình 3 11 Dạng sóng của tải mở dần khi thay đổi điện áp 41

Hình 3.12 Dạng sóng tải làm việc ổn định, Thyristor dẫn gần như hoàn toàn 42

Hình 3.13 Sơ đồ mạch in 43

Hình 3.14 Sơ đồ bố trí linh kiện 43

Hình 3 15 Sản phẩm thực tế 43

DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Chức năng các chân của TCA785 24

Bảng 2.2 Các thông số chính của TCA785 26

MỤC LỤC

6

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 2

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 3

LỜI NÓI ĐẦU 5

DANH MỤC HÌNH VẼ 6

DANH MỤC BẢNG BIỂU 7

MỤC LỤC 8

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN BÓNG ĐÈN 10

1.1 khái quát về bóng điện xoay chiều 10

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng điện sợ đốt 10

1.1.2 Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực 10

1.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều sử dụng hai SCR 13

1.2.1 Trường hợp tải trở thuần trở 13

1.2.2 Trường hợp tải L, thuần cảm 17

1.2.3 Trường hợp tải R+L 18

Chương 2 CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN 22

2.1 Chọn mạch lực 22

2.2 Chọn mạch điều khiển 22

2.2.1 Giới thiệu TCA 785 24

2.3 Phần mềm PROTEUS 28

2.3.1 Giới thiệu tổng quan về phần mềm 28

2.3.2 Các chức năng cơ bản của Proteus 29

2.3.3 Khả năng phân tích 30

2.3.4 Nhược điểm 30

Chương 3 THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ 32

3.1 Sơ đồ khối 32

3.1.1 Khối nguồn 32

3.1.2 Khối điều khiển 33

3.1.3 Phần tử cách ly 33

3.1.4 Tính chọn van động lực 35

3.1.5 Chọn thiết bị bảo vệ 37

3.1.6 Mạch lực 39

3.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 39

7

3.3 Mô phỏng dạng sóng bằng phần mềm 41

3.4 Sơ đồ mạch in 42

3.6 Mạch thực tế 44

KẾT LUẬN - KIẾN NGHỊ 45

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ LỤC 46

8

Chương I TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN BÓNG ĐÈN 1.1 Khái quát về bóng đèn điện xoay chiều

1.1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bóng đèn

a Cấu tạo

Bóng đèn sợi đốt gồm 3 phần là: Sợi đốt, bóng thuỷ tinh và đui

Sợi đốt làm bằng vonfram chịu đc nhiệt độ rất cao, dạng lò xo xoắn Sợi đốt nằm trongbóng thuỷ tinh chịu nhiệt đã rút chân không Đuôi đèn làm bằng đồng hoặc sắt mạ kẽm

có dạng xoắn và ngạnh gài, trên đui có 2 cực tiếp xúc với nguồn điện lưới

Hình 1 1 Cấu tạo bóng đèn sợi đốt

b Nguyên lý hoạt động của bóng đèn sợi đốt

Đối với chiếc bóng đèn sợi đốt thì dây tóc chính là bộ phận chínhdùng để phát sáng Lúc này ánh sáng sẽ phát ra thông qua vỏ thủytinh trong suốt Các dây tóc này sẽ được bảo vệ hoàn toàn bằng lớpthủy tinh bên ngoài trong suốt Hoặc bị mờ đi khi bơm vào các khí trơsau khi rút hết không khí bên trong ra

Kích cỡ bóng đèn sợi đốt phải đủ lớn để khi chiếu sáng không bị hơinóng sinh ra từ nhiệt gây cháy nổ Hầu hết bóng đèn sẽ lắp vàotrong chui đèn Chính vì thế khi hoạt động thì điện sẽ truyền quachui đèn và đến dây tóc sẽ làm nóng lên Sau khi nhiệt đủ thì ánhsáng sẽ phát ra ngay lập tức Hoạt động của bóng đèn sợi đốtThếnhưng, hiện nay bóng đèn sợi đốt lại ít sử dụng trong gia không gian

9

chiếu sáng vì công suất quá lớn (thường là 60W) Trong khi đó hiệusuất phát quang rất thấp như tôi đã giải thích ở trên Cũng vì điềunày gây ra nhiều nguy hiểm cho người dùng Khi họ không chú ýchạm vào bóng đèn đang phát sáng sẽ bị nóng, thậm chí là bỏng.

Mọi bóng đèn sợi đốt sẽ sử dụng điện áp từ 1,5V đến 300V Nhàlịch sử Robert Friedel và Paul Israel – 2 Người sáng chế ra bóng đèn

sợi đốt đã kết luận rằng: mẫu đèn sợi đốt của Edison có nhiều ưu

điểm nổi bật hơn các phiên bản khác Chính bởi vì nó được kết hợp

ba yếu tố: điện trở cao + vật liệu đốt hiệu quả hơn + độ chân không

có trong đèn cao hơn nhờ sử dụng bơm Sprengel Các yếu tố nàyphối hợp với nhau tạo ra một dòng sản phẩm bóng đèn sợi đốt Mộtbóng đèn có thể phát sáng từ nguồn điện truyền đến trung tâm vàmang hiệu quả về kinh tế cao hơn

1.1.2 Giới thiệu một số sơ đồ mạch động lực

Hình 1 giới thiệu một số mạch điều áp xoay chiều một pha Hình 1a là điều ápxoay chiều điều khiển bằng cách mắc nối tiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ(tổng trở phụ ) biến thiên Sơ đồ mạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện Tuynhiên, mạch điều chỉnh kinh điển này hiện nay ít được dùng, do hiệu suất thấp (nếu Zf

là điện trở ) hay cos thấp (nếu Zf là điện cảm )

Hình 1.2 Các phương án điều áp một phaNgười ta có thể dùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 nhưtrên hình 1b Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có ưu điểm là có thể điều chỉnh điện áp

U2 từ 0 đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào Nếu cần điện áp ra có điềuchỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng biến

áp là tất yếu Tuy nhiên, khi dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh, khó

10

U1

Zf

U2 i Za

đạt được yêu cầu như mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổithan khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến áp.

Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 1a,b có chung ưu điểm là điện áphình sin, đơn giản Có chung nhược điểm là quán tính điều chỉnh chậm và không điềuchỉnh liên tục khi dòng tải lớn Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay chiều, có thểkhắc phục được những nhược điểm vừa nêu

Các sơ đồ điều áp xoay chiều bằng bán dẫn trên hình 1c được sử dụng phổ biến.Lựa chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khả năngcung cấp các linh kiện bán dẫn Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ hình 2 nhưsau:

Hình 1.3 Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn

a Bằng hai thyristor song song ngược

Tuy nhiên, việc điều khiển hai thyristor song song ngược đôi khi có chất lượngđiều khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi

11

cung cấp cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn như biến áp hay động

cơ xoay chiều) Khả năng mất đối xứng điện áp tải khi điều khiển là do linh kiện mạchđiều khiển tiristor gây nên sai số Điện áp tải thu được gây mất đối xứng như so sánhtrên hình 3b

Điện áp và dòng điện không đối xứng như hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm chotải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà, phát nóng và bị cháy

Vì vậy việc định kỳ kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên làm đốivới sơ đồ mạch này Tuy vậy, đối với dòng điện tải lớn thì đây là sơ đồ tối ưu hơn cảcho việc lựa chọn

Hình 1.4 Hình dạng đường cong điện áp điều khiểna- Mong muốn b- Không mong muốn

Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song songngược,triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.b Sơ đồ này có ưu điểm là cácđường cong điện áp ra gần như mong muốn như hình 3.a, nó còn có ưu điểm hơn khilắp ráp Sơ đồ mạch này hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp Tuynhiên triac hiện nay được chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên với nhữngdòng điện tải lớn cần phải ghép song song các triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắp ráp

và khó điều khiển song song Những tải có dòng điện trên 400A thì sơ đồ hình 2.b ítdùng

Sơ đồ hình 2.c có hai tiristor và hai điốt có thể được dùng chỉ để nối các cực điều khiển đơn giản, sơ đồ này có thể được dùng khi điện áp nguồn cấp lớn (cần phân

bổ điện áp trên các van, đơn thuần như việc mắc nối tiếp các van)

Sơ đồ hình 2d trước đây thường được dùng, khi cần điều khiển đối xứng điện

áp trên tải, vì ở đây chỉ có một tiristor một mạch điều khiển nên việc điều khiển đối xứng điện áp dễ dàng hơn Số lượng tiristor ít hơn, có thể sẽ có ưu điểm hơn khi van

điều khiển còn hiếm Tuy nhiên, việc điều khiển theo sơ đồ này dẫn đến tổn hao trên các van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống điều khiển thấp Ngoài ra, tổn hao năng lượng nhiệt lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn.

1.2 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều sử dụng hai SCR.

Hình 1 5 Sơ đồ bộ điều áp xoay chiều 1 pha sử dụng hai SCR

1.2.1 Trường hợp tải thuần trở.

Khi T1 mở thì một phần của nửa chu kỳ dương điện áp nguồn điện đặt lên mạchtải, còn khi T2 mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của v được đặt lên mạch tải

Góc mở được tính từ điểm đi qua giá trị 0 của điện áp nguồn v

Dòng điện tải:

I= , với +2Thành phần sóng cơ bản của dòng điện tải I lệch chậm sau điện áp nguồn v một góc Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều vẫn phải cung cấp một lượng công suất phản kháng

Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:

Uc = = V

Giá trị hiệu dụng của dòng tải:

Ic= ()Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:

P = UcIc = ().()Như vậy bằng cách làm biến đổi góc từ 0 đến , người ta co thể điều chỉnh được công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =() đến 0

13

1.2.2 Trường hợp tải L, thuần cảm.

Khi = cho xung mở T1 Dòng điện tải i tăng dần lên và đạt giá trị cực đại, sau đó giảmxuống và đạt giá trị 0 khi =

Khi tiristor T1 mở, ta có phương trình:

L= VsintI= -cos+I0Hằng số tích phân I0 được xác định : khi = thì i=0 Cuối cùng nhận được biểu thức của dòng điện tải

I= (cos- cos)Góc được xác định bằng cách thay = và đặt I=0:

= 2- Khi = + cho xung mở T2

Để sơ đồ làm việc được nghiêm chỉnh khi tải thuần cảm thoả mãn

+ Do đó góc phải nằm trong giới hạn

Thành phần sóng cơ bản lệch chéo Sau điện áp nguồn v một góc độc lập với góc Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải:

Ic = Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng

1.2.3Trường hợp tải R + L.

Hình 1 6Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L.

Phương trình mô tả quá trình thay đổi dòng điện khi tiristo dẫn điện trong khoảng       

 - khoảng dẫn điện của tiristo.

Giải phương trình trên ta có:

A là hằng số tích phân, được tính từ điều kiện  =  thì i = 0

Tính A và thay vào biểu thức (4.6) biểu thức dòng tải sẽ có dạng:

Khi  >, dòng tải gián đoạn, còn khi  < dòng sẽ liên tục và điện áp trên tải

sẽ không thay đổi Chỉ có thể điều chỉnh điện áp khi góc dẫn của tiristo nằm trong khoảng 

16

Chương II CÁC VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT CƠ BẢN

2.1 Chọn mạch lực

Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều sử dụng hai SCR nên chúng

em chọn sơ đồ dùng 2 THYRISTOR(SCR) mắc song song ngược để điều khiển

Hình 2 1Mạch động lực.

2.2 Chọn mạch điều khiển

 Khái niệm mạch điều khiển

Như ta đã biết để các van có thể mở đúng các thời điểm mong muốn, thì ngoài điều kiện phải đặt điện áp thuận thì trên điện cưc điều khiển và Catot phải có một điện

áp điều khiển Để có hệ thống các tín hiệu điều khiển xuất hiện đúng theo yêu cầu thì

ta phải có một mạch điện để tạo ra các tín hiệu dố và được gọi là mạch điều khiển điện áp điều khiển phải đáp ứng các yêu cầu cần thiết như công suất, biên độ, thời giantồn tại Các thông số cần thiết của tín hiệu điều khiển đã được cho sẵn trong các tài liệu nghiên cứu về van Đặc điểm của triac là khi van mở thì việc còn tín hiệu điều khiển nữa hay không, không ảnh hưởng tói dòng qua van Vì vậy, người ta tạo ra tín hiệu điều khiển có dạng xung để hạn chế công suất và tổn thất

Bộ phát xung điều khiển được chia làm hai nhóm:

- Hệ thống điều khiển đồng bộ: Các xung ĐK xuất hiện đúng thời điểm cần mở

van và lặp đi lặp lại mang tính chu kỳ

- Hệ thống ĐK không đồng bộ: Các xung ĐK không tuân theo giá trị của góc

ĐK

 Phân tích mạch điều khiển

Điều khiển thyristor 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

17

Theo nguyên 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 2 2Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển.

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

1 Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa Urc tuyến tính trùng pha với điện áp Anot (cực G) của Triac

2 Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển Có nhiệm vụ so sánhgiữa điện áp tựa với điện áp điều khiển Uđk 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 công suất

 Nguyên lý mạch điều khiển:

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 Vđb Đầu ra củamạch 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 Vrc Điện áp răng cưa Vrcđược 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 sanh hai tín hiệu này Tại thời điểm hai tín hiệu này bằng nhau thì tín hiệu đầu ra khối

18

so sánh là các xung xuất hiện với chu kỳ của Vrc 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 Vđk 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 thông số yêu cầu về công suất, độ dài, độ dốc mặt đầu của xung Tại thời điểm 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 ICTCA 785 là một vi mạch như vậy,cơ sở lý thuyết của nó đã được giới thiệu ở phần trên

- Sơ đồ mạch điều khiển:

Hình 2 3Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

- Các thông số của TCA 785.

19

Bảng 2 1

Thông số

Giá trịnhỏ nhất

Giá trị tiêu biều

F =50Hz

Vs = 5v

Giá trị lớn nhất

Thời gian sườn ngắn của

xung răng cưa

I10V10

R9TP

10

1000VS-2300

AV

KSTín hiệu cấm vào, chân 6

3,5

VXung ra, chân 14, 15

tp

VS-30,320530

VS-2,50,830620

VS-1,0240760

VVSS/nFĐiện áp điều khiển

20

Góc điều khiển ứng với điện

áp chuẩn

- Tính toán các phần tử bên ngoài:

Tụ răng cưa: C10 Min = 500pF; Max = 1F

Thời điểm phát xung: tTr =

+ 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

Có rất nhiều phương án cho khâu cách ly đó có thể dung phần tử cách ly

quang biến áp xung hay với mạch công suất nhỏ chỉ cần dùng diot để chống ngược dòng

Trong phạm vi đề tài là ứng dụng với tải công suất như vậy để đáp ứng được tính an toàn, gọn nhẹ và giá thành của mạch, phương án sử dụng cách ly quang được chúng em quyết định sử dụng vì cách ly an toàn giữa mạch lực và mạch điều khiển từ

21

các thông số trên chúng em quyết định sử dụng MOC 3020 để thực hiện khâu cách ly này.

2.2.1 Giới thiệu TCA 785

Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của mộtmạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạoxung ra

a

Bảng 2.2 Ký hiệu và chức năng của TCA 785

cưa

b Dạng sóng TCA785

Hình 2.4 Giản đồ dạng sóng làm việc của TCA785

23

b Các thông số của TCA 785

Bảng 2 3

Thông số

Giá trị nhỏ nhất

Giá trị tiêu biểu

F =50Hz

Vs = 5v

Giá trị lớn nhất

10

1000VS-2300

AVKS

Dòng nạp tụ

Biên độ của răng cưa

Điện trở mạch nạp

Thời gian sườn ngắn của

xung răng cưa

Tín hiệu cấm vào, chân 6

V6I

3,33,3