1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa

41 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Thiết kế mạch điều chỉnh tốc độ động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785
Tác giả Bùi Quang Thành
Người hướng dẫn TS. Trần Văn Tuấn
Trường học Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Chuyên ngành Kỹ thuật điều khiển & tự động hóa
Thể loại Đồ án
Năm xuất bản 2025
Thành phố Hà Nội
Định dạng
Số trang 41
Dung lượng 1,37 MB

Các công cụ chuyển đổi và chỉnh sửa cho tài liệu này

Cấu trúc

  • Chương 1. Tìm hiểu về động cơ điện 1 chiều (6)
    • 2. Nguyên lý cấu tạo (7)
    • 3. Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều (7)
    • 4. Nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều (8)
      • 4.1 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều (9)
      • 4.2 Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ của động cơ (10)
        • 4.2.1 Thay đổi điện áp phần ứng (10)
        • 4.2.2 Thay đổi từ thông (10)
        • 4.2.3 Thay đổi điện trở phần trở phần ứng (10)
      • 4.3 Các chỉ tiêu chất lượng (11)
        • 4.3.1 Sai số tốc độ (11)
        • 4.3.2 Độ trơn của điều chỉnh tốc độ (11)
        • 4.3.3 Dải điều chỉnh tốc độ (11)
        • 4.3.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnhr và đặc tính tải (11)
        • 4.3.5 Chỉ tiêu kinh tế (11)
        • 4.3.6 Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh (11)
        • 4.3.7 Các chỉ tiêu khác (12)
      • 4.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều (12)
        • 4.4.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng (12)
        • 4.4.2 Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thông (13)
        • 4.4.3 Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng (14)
      • 4.5 Các bộ biến đổi (16)
        • 4.5.1 Điều chỉnh tốc độ bằng hệ thống máy phát động cơ: ( F - Đ) (16)
        • 4.5.2 Hệ chỉnh lưu- động cơ (CLĐ) (20)
  • Chương II: Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển (21)
    • 1.1 Sơ đồ cầu chỉnh lưu 1 pha (21)
      • 1.1.1 Sơ đồ nguyên lý (21)
      • 1.1.2 Nguyên lý làm việc (21)
      • 1.1.5 Giản đồ dòng điện, điện áp (23)
      • 1.1.6 Một số biểu thức tính toán (23)
      • 1.1.7 Ứng dụng (23)
    • 1.2 Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển (24)
      • 1.2.1 Sơ đồ nguyên lý (24)
      • 1.2.2 Nguyên lý làm việc (24)
    • 2.1 Khái niệm (26)
    • 2.2 Đặc trưng (26)
    • 2.3 Nhiệm vụ (26)
    • 2.4 Sơ đồ nguyên lý (27)
      • 2.4.1 Kí hiệu (27)
      • 2.4.2 Chức năng (27)
    • 2.5 Sơ đồ cấu tạo (28)
    • 2.6 Dạng sóng dòng điện (28)
    • 2.7 Các thông số của TCA 785 (29)
    • 2.8 Tính toán các phần tử bên ngoài (29)
    • 2.9 Nguyên lý làm việc của TCA 785 (30)
    • 3.1 Sơ đồ mạch được ứng dụng (32)
    • 3.2 Sơ đồ mạch điều khiển được thiết kế (32)
    • 3.3 Khối tín hiệu phản hồi (32)
    • 3.4 Khối tạo Uđk (33)
    • 3.5 Khối khuếch đại xung cách ly (34)
    • 3.6 Khối nguồn cung cấp (35)
  • Chương III: Tính toán chi tiết các khối trong sơ đồ nguyên lý (36)
  • Chương IV Vẽ mạch in (39)

Nội dung

Nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều Hình 4 Nguyên lý điều khiển tốc độ đông cơ điên 1 chiều Qua phương trình đặc tính cơ ta có các phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ

Tìm hiểu về động cơ điện 1 chiều

Nguyên lý cấu tạo

Hình 2 Cấu tạo động cơ điện một chiều

Cấu tạo động cơ 1 chiều

 Rotor: phần quay còn gọi là phần ứng, gồm lõi thép, dây quấn phần ứng, trục và vành góp( cồ góp):

 Stator: phần tĩnh hay còn gọi là phần cảm gồm có các cực từ và gông từ làm bằng thép tấm, thép khối

Cổ góp là bộ phận quan trọng trong động cơ điện, có chức năng tiếp xúc và truyền điện cho các cuộn dây trên rotor Số điểm tiếp xúc trên cổ góp tương ứng với số dây quấn trên rotor, đảm bảo hiệu suất hoạt động của động cơ.

 Chổi than (Brushes): là nơi tiếp xúc và có thể tiếp điện được cho bộ phận cổ góp.

Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 chiều

Xét sơ đồ cấu tạo

-phần cảm: gồm 2 cực từ

-phần ứng là 1 vòng dây, 2 đầu vòng dây nối với 2 thanh góp

Khi đặt điện áp U vào hai chổi than, dòng điện I trong thanh dẫn sẽ tạo ra lực F dt Dòng điện dưới cực S và N luôn có chiều không đổi, do đó lực F dt cũng có chiều không đổi, được xác định theo quy tắc bàn tay trái.

Lúc này M dt là momen quay:

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường → cảm ứng suất điện động E xác định theo quy tắc bàn tay phải

Phương trình cân bằng điện áp:

Trong dó R ư : điện trở phần ứng

Nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ 1 chiều

Hình 4 Nguyên lý điều khiển tốc độ đông cơ điên 1 chiều

Qua phương trình đặc tính cơ ta có các phương pháp cơ bản để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều :

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp cho phần ứng động cơ

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông

- Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ trên mạch phần ứng

4.1 Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều a, Kích từ độc lập b, Kích từ song song

Động cơ kích từ độc lập có đặc điểm nổi bật là dòng điện kích từ và từ thông của động cơ không phụ thuộc vào dòng điện phản ứng.

Khi nguồn điện một chiều có công suất vô cùng lớn, điện trở của nguồn coi như bằng

Khi điện áp nguồn là 0, nó sẽ không thay đổi và không phụ thuộc vào dòng điện trong phần ứng của động cơ Lúc này, động cơ kích từ song song hoạt động tương tự như động cơ kích từ độc lập, và phương trình đặc tính cơ của hai loại động cơ này là giống nhau.

Cách lập phương trình đặc tính cơ

Ta có phương trình cân bằng điện áp

U ư :Điện áp nguồn đặt vào phần ứng(V)

2 πa ϕω=Kϕω: ¿Sức phản điện động của phần ứng (V)

I ư : Dòng điện mạch phần ứng (A)

R ư : Điện trở của mạch phần ứng (Ω)

K: hệ số tỷ lệ phụ thuộc cấu tạo của động cơ p: số cặp cực từ chính

N: số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a: số mạch nhánh đấu song song của cuộn dây phần ứng.

Từ dó có phương trình ω=U ư

Mà momen điện từ của động cơ M=Kϕ I ư

Từ đó ta có phương trình đặc tính cơ: ω=U ư

4.2 Ảnh hưởng của các thông số tới tốc độ của động cơ

4.2.1 Thay đổi điện áp phần ứng

Do điện áp phần ứng không thể vượt quá giá trị định mức nên ta chỉ có thể thay đổi về phía giảm so với điện áp định mức

U ư biến đổi, R ư =const, ϕ=const, giả thiết R phụ=0

Ta có tốc độ không tải ω 0x =U ưx

Kϕ Độ cứng đặc tính cơ β=ΔM Δω=−(Kϕ) 2

Khi thay đổi điện áp, chúng ta thu được một tập hợp các đường đặc tính song song Phương pháp này được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ và hạn chế dòng điện khi khởi động.

Muốn thay đổi ϕ ta phải thay đổi dòng kích từ I kt khi đó tóc độ không tải ω 0 x =U dm

K ϕ x tăng khi từ thông giảm Độ cứng đặc tính cơ β=ΔM Δω=−(Kϕ) 2

Kết luận: khi từ thông giảm thì ω 0 x tăng còn |β| giảm

4.2.3 Thay đổi điện trở phần trở phần ứng

Muốn thay đổi điện trở mạch phần ứng ta nối thêm điện trở phụ R f vào mạch phần ứng

Lúc này tốc độ không tải lý tưởng: ω 0 = U đm

=const Độ cứng của đặc tính cơ: β=ΔM Δω = -(K ϕ đm ) 2

Khi điện trở phụ tăng, độ cứng giảm, đặc tính cơ trở nên dốc hơn, dẫn đến tốc độ động cơ giảm Đồng thời, dòng điện khởi động và mô-men mở máy cũng giảm theo.

Người ta sử dụng phương pháp này để hạn chế dòng khởi động và điều chỉnh tốc độ động cơ phía dưới tốc độ cơ bản

4.3 Các chỉ tiêu chất lượng

Là đại lượng đặc trưng cho độ chính xác duy trì tốc độ đặt và thường được tính theo phần trăm s%=ω đặt −ω ω đặt 100% hoặc s%= M c β ω 0

4.3.2 Độ trơn của điều chỉnh tốc độ Độ trơn của điều chỉnh tốc độ được định nghĩa: γ=ω i+1 ω i

Hệ điều chỉnh vô cấp nếu γ →1, tức là hệ truyền động có thể làm việc ổn định ở mọi giá trị trong suốt dải điều chỉnh

Hệ điều chỉnh có cấp hoạt động ổn định chỉ ở một số giá trị cố định của tốc độ, và dải điều chỉnh γ cần được tối ưu hóa để đạt hiệu quả tốt nhất.

4.3.3 Dải điều chỉnh tốc độ

Phạm vi điều chỉnh của động cơ được xác định bởi D = ω max - ω min, trong đó s% ≤ s% cp Giá trị ω max bị giới hạn bởi độ bền cơ học của động cơ, và đối với động cơ một chiều, nó còn bị ảnh hưởng bởi khả năng chuyển mạch của vành góp Đồng thời, ω min cũng bị chặn dưới bởi yêu cầu về mô men khởi động, khả năng quá tải và sai số tốc độ làm việc cho phép.

4.3.4 Sự phù hợp giữa đặc tính điều chỉnhr và đặc tính tải

Khi thiết kế hệ truyền động điện có điều chỉnh tốc độ, việc lựa chọn hệ truyền động và phương pháp điều chỉnh cần phải phù hợp với đặc tính của tải Điều này giúp đảm bảo rằng tổn thất trong quá trình điều chỉnh sẽ được giảm thiểu tối đa.

Chỉ tiêu kinh tế đóng vai trò quan trọng và thường là yếu tố quyết định trong việc lựa chọn các phương án điều chỉnh Nó được thể hiện qua vốn đầu tư, chi phí vận hành hệ thống và hiệu quả đạt được từ việc áp dụng các phương pháp điều chỉnh.

4.3.6 Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh

Bao gồm tổn thất nhiệt và tổn thất cơ: ΔW=ΔW j +ΔW c t

Ngoài các chỉ tiêu chung đã nêu trên trong cùng trường hợp cụ thể còn dùng các chỉ tiêu khác nữa để đánh giá hệ truyền động điện

Vd: độ trơn điều chỉnh, khả năng tự động hóa hệ thống…

4.4 Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều

4.4.1.Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng: Đối với các máy điện một chiều, khi giữ từ thông không đổi và điều chỉnh điện áp trên mạch phần ứng thì dòng điện, moment sẽ không thay đổi Để tránh những biến động lớn về gia tốc và lực động trong hệ điều chỉnh nên phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp trên mạch phần ứng thường được áp dụng cho động cơ một chiều kích từ độc lập. Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ, ta dùng các bộ nguồn điều áp như: máy phát điện một chiều, các bộ biến đổi van hoặc khuếch đại từ… Các bộ biến đổi trên dùng để biến dòng xoay chiều của lưới điện thành dòng một chiều và điều chỉnh giá trị sức điện động của nó cho phù hợp theo yêu cầu.

Phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập: n= U

Ta có tốc độ không tải lý tưởng: n0= Uđm/KE Φ đm Độ cứng của đường đặc tính cơ: β=dM dn −−K E K M Φ 2

Khi thay đổi điện áp trên phần ứng của động cơ, tốc độ không tải lý tưởng sẽ thay đổi, trong khi độ cứng của đường đặc tính cơ vẫn giữ nguyên.

Như vậy: Khi ta thay đổi điện áp thì độ cứng của đường đặc tính cơ không thay đổi.

Họ đặc tính cơ là những đường thẳng song song với đường đặc tính cơ tự nhiên:

Hình 6 Đặc tính cơ của động cơ điện 1 chiều khi thay đổi điện áp phần ứng

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng giúp giảm áp và đạt được các tốc độ nhỏ hơn tốc độ cơ bản ncb Phương pháp này cho phép điều chỉnh nhảy cấp hoặc liên tục, tùy thuộc vào bộ nguồn có khả năng thay đổi điện áp một cách liên tục.

Theo lý thuyết, phạm vi điều chỉnh của động cơ điện một chiều kích từ độc lập là D=∞ Tuy nhiên, trong thực tế, nếu không có biện pháp đặc biệt, động cơ chỉ hoạt động trong phạm vi cho phép, cụ thể là \$U_{mincp} = U_{dm}\$.

10 nghĩa là phạm vi điều chỉnh:

D = ncb/nmin = 10/1 Nếu điện áp phần ứng U < Umincp thì do phản ứng phần ứng sẽ làm cho tốc độ động cơ không ổn định.

Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp đặt vào phần ứng động cơ giúp duy trì độ cứng của đường đặc tính cơ Phương pháp này thường được áp dụng trong máy cắt kim loại và hiệu quả cho các tốc độ nhỏ hơn ncb.

Phương pháp điều chỉnh này mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm khả năng điều chỉnh triệt để và vô cấp, cho phép điều chỉnh tốc độ trong mọi vùng tải, kể cả khi ở trạng thái không tải lý tưởng.

 Nhược điểm: Phải cần có bộ nguồn có điện áp thay đổi được nên vốn đầu tư cơ bản và chi phí vận hành cao.

4.4.2 Điều chỉnh tốc độ bằng các thay đổi từ thông: Điều chỉnh từ thông kích thích của động cơ điện một chiều là điều chỉnh moment điện từ của động cơ M = K M Φ I ư và sức điện động quay của động cơ

Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển

Sơ đồ cầu chỉnh lưu 1 pha

- Sơ đồ mạch lực, mạch điều khiển đơn giản

- Không cần sử dụng bộ đổi nguồn 3 pha.

- Điện áp ra sau chỉnh lưu tương đối ổn định, có tính liên tục.

- Điện áp sau khi chỉnh lưu nhỏ (U1/Ud lớn)

- Sử dụng không hiệu quả công suất MBA

- Sử dụng các mạch chỉnh lưu công suất nhỏ.

Giả sử Ld = ∞, điện áp ở phía thứ cấp được biểu diễn là \$u_2 = \sqrt{2}U_2 \cdot \sin(\omega t)\$ với góc điều khiển \$\alpha\$ Trong trường hợp này, mạch đang hoạt động ở chế độ xác lập và khi van dẫn, sụt áp trên nó bằng 0.

Hình 12 Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu 1 pha

Trước thời điểm ωt = v1, cặp van T1 và T3 dẫn điện với các thông số: uT2 = uT3 = 0; utải = -u2; uT1 = uT4 = u2; iT2 = iT3 = itải; iT1 = iT4 = 0 Khi ωt = v1, xung điều khiển mở cặp van T1 và T4, dẫn đến uT1 = uT4 = 0; utải = u2; uT2 = uT3 = -u2; iT1 = iT4 = itải; iT2 = iT3 = 0 Tại ωt = 2π, u2 = 0 có xu hướng âm dần, trong khi -u2 = 0 có xu hướng dương dần, nhưng suất điện động cảm ứng từ Ld vẫn duy trì cặp van T1 và T4 dẫn điện, với uT1 = uT4 = 0; utải = u2 < 0; uT2 = uT3 = -u2 > 0; iT1 = iT4 = itải; iT2 = iT3 = 0 Khi ωt = π + α, xung điều khiển mở cặp van T2 và T3, dẫn đến uT2 = uT3 = 0; uT1 = uT4 = u2 < 0; utải = -u2; iT2 = iT3 = itải; iT1 = iT4 = 0 Cuối cùng, tại ωt = 2π, u2 = 0 có xu hướng dương dần, trong khi -u2 = 0 có xu hướng âm dần, nhưng cặp van T2 và T3 vẫn dẫn điện nhờ suất điện động của cuộn cảm tải, với uT2 = uT3 = 0; uT1 = uT4 = u2 > 0; utải = -u2; iT2 = iT3 = itải; iT1 = iT4 = 0.

Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự như trên.

1.1.5 Giản đồ dòng điện, điện áp

Hình 13 Giản đồ dòng điện,điện áp

1.1.6 Một số biểu thức tính toán: Điện áp trung bình trên tải:

Dòng điện trung bình qua Thyristor:

2 Điện áp thuận, điện áp ngược trên thyristor:

Mạch này có khả năng tương thích với nhiều loại phụ tải khác nhau, mỗi loại có ưu tiên riêng Các cặp van hoạt động luân phiên và có thể điều chỉnh điện áp đầu ra một cách linh hoạt.

Mạch chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển

Hình 14 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển

• Sơ đồ nối cùng cực tính:

Tại mức α 1, khi xung điều khiển T1 được kích hoạt, dòng điện sẽ chạy từ A qua T1 và tải đến D1 rồi về B Khi điện áp đổi dấu tại π (A âm, B dương), T1 sẽ khóa lại Nếu tải là điện cảm, dòng điện sẽ duy trì theo đường thẳng, và năng lượng trong cuộn dây sẽ được tích lũy và xả qua D2 đến D1, với điện áp tải trong khoảng π đến α 2 bằng 0 Khi đến mức α 2, xung điều khiển T2 được kích hoạt, T2 sẽ dẫn dòng Trong khoảng từ α 2 đến 2π, dòng tải sẽ là dòng điện của hai van T2 và D2 Khi điện áp đổi dấu tại 2π (B âm, A dương), D2 sẽ khóa, và D1 sẽ mở để năng lượng của cuộn dây được xả qua D1 về T2.

Khi điện áp tải bằng 0, công thức 2π ÷ ω 3 được sử dụng để mở thông D1, T2 Kết quả là quá trình chuyển mạch các van bán dẫn có điều khiển được thực hiện thông qua việc mở các van kế tiếp, và các van này được dẫn thông trong nửa chu kỳ.

Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình18.a

• Sơ đồ nối ngược cực tính:

Tại mức điều khiển α 1, khi T1 được kích hoạt với A dương, dòng điện sẽ chạy từ A qua T1, qua tải đến D1 và về B T1 và D1 dẫn từ α 1 đến π Khi điện áp đổi dấu tại π (A âm, B dương), D2 dẫn để khóa T1, năng lượng từ cuộn dây sẽ được tích lũy và xả qua D1 và D2 Tại mức điều khiển α 2, khi T2 được kích hoạt với A âm, T2 phân cực thuận, mở khóa D1 cho dòng điện chạy từ B qua D2, qua tải đến T2 và về A Khi điện áp đổi dấu tại 2π (B âm, A dương), T2 phân cực ngược và bị khóa.

Ta có đường cong dòng điện và điện áp tải như hình 18.b

*Biểu thức tính toán: Điện áp trung bình trên tải:

2π ∫ α π √ 2U 2sin(ωt)dωt=√ 2 U 21+cosα π Điện áp thuận và ngược đặt lê Thyristor và Điot

Khái niệm

Vi mạch TCA 785 là một vi mạch phức hợp của Siemens, thực hiện bốn chức năng chính trong mạch điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa, so sánh và tạo xung ra Vi mạch này được ứng dụng rộng rãi trong việc điều khiển các thiết bị chỉnh lưu và thiết bị điều chỉnh dòng xoay chiều.

Đặc trưng

- Dễ phát hiện việc chuyển qua điểm không.

- phạn vi ứng dụng rộng rãi

- Có thể dung làm chuyển mạch điẻm không.

- Có thể hoạt động 3 pha (3 IC).

Nhiệm vụ

Tạo ra xung điều khiển mở thyristor với góc mở α giảm dần để tăng điện áp tải đến điện áp phóng điện.

Sơ đồ nguyên lý

Hình 16 Cấu tạo chân của TCA785

Bảng 1 Chức năng các chân của TCA785

Sơ đồ cấu tạo

Hình 17 Sơ đồ cấu tạo TCA785

Dạng sóng dòng điện

Hình 18 Các dạng sóng ra và vào của TCA785

Các thông số của TCA 785

Bảng 2 Các thông số của TCA785

Tính toán các phần tử bên ngoài

Tụ răng cưa : C10 = 500pF (min) ÷1μF ( max)

Thời điểm phát xung: tTr=V 11 R 9 C 10

R 9 Điện áp trên tụ: V10=V ref K t

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 0 0 đến 180 0 điện Thông số chủ yếu của TCA là:

- Điện áp nguồn nuôi: Us= 15V

- Dòng điện tiêu thụ: Is= 10mA

- Điện áp răng cưa: URC max= (Us-2) V Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R9= (20 500) k Điện áp điều khiển: U11=-0,5÷(Us-2) V

Dòng điện đồng bộ: Is 0 (μA¿

Tần số xung ra: f=(10÷500)Hz

Nguyên lý làm việc của TCA 785

TCA 785 là một vi mạch phức hợp thực hiện 4 chức năng của một mạch điều khiển:

Điện áp đồng bộ được tạo ra từ "tề đầu" điện áp, tạo ra điện áp răng cưa và so sánh để phát xung Nguồn nuôi được kết nối qua chân 16, trong khi tín hiệu đồng bộ được lấy từ chân 5 và 1 Tín hiệu điều khiển được đưa vào chân 11, và bộ nhận biết điện áp 0 sẽ kiểm tra điện áp đầu vào để chuyển trạng thái và gửi tín hiệu đến bộ phận đồng bộ Bộ phận này điều khiển tụ C10, nạp đến điện áp không đổi do R9 quyết định Khi điện áp V10 đạt V11, tín hiệu sẽ được đưa vào khâu logic Tùy thuộc vào biên độ điện áp điều khiển V11, góc mở α có thể thay đổi từ 0 đến 180 độ Mỗi nửa chu kỳ sẽ tạo ra một xung dương tại Q1 và Q2, với độ rộng từ 30 đến 80μs, có thể kéo dài đến 180 độ qua tụ C12 Nếu chân 12 nối đất, sẽ có xung trong khoảng α đến 180 độ.

Nguyên lí hoạt động của khâu tạo xung điều khiển Thyristor:

Nguyên lý làm việc của TCA785 bắt đầu khi điện áp lưới được hạ xuống 12VAC qua máy biến áp và đưa vào chân số 5 và chân số 1 qua điện trở R Tín hiệu điều khiển Vdk được đưa vào chân 11 để so sánh với điện áp răng cưa từ tụ C10, từ đó tạo ra xung điều khiển thyristor với góc mở α tăng dần ở đầu ra chân 14 và 15 Khi xảy ra ngắn mạch, chân 16 sẽ nhận được tín hiệu cấm.

14 và 15 không còn tín hiệu đầu ra.

3 Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển

Khối tín hiệu phản hồi

Hình 20 Mạch TCA785 được ứng dụng

Ta có phương trình đặc tính cơ của động cơ một chiều: w=U u

Để tạo ra Udk, sử dụng bộ khuếch đại với IC LM324 Sau khi động cơ hoạt động, phản hồi dòng I và điện áp U được lấy và qua khâu giải mã tốc độ với mạch tương ứng.

Mạch RC được sử dụng để lọc tần số cao và loại bỏ nhiễu Tốc độ sẽ được chuyển đổi thành điện áp, với tốc độ từ 0 đến n (vòng/phút) tương ứng với điện áp từ 0 đến n1 (V).

Khối tạo Uđk

Sau khi giải mã, bộ điều khiển PI sẽ so sánh với giá trị SetPoint để tạo ra tín hiệu gửi về IC TCA785, từ đó điều khiển tốc độ của động cơ một chiều.

Hệ số kp và Ti của bộ điều khiển PI có thể điều chỉnh thông qua biến trở, giúp tối ưu hóa hiệu suất động cơ Bằng cách thay đổi giá trị VR4, chúng ta có thể điều chỉnh hệ số kP và Ti, từ đó cải thiện tốc độ ra theo giá trị đặt Điều này đảm bảo hệ thống đạt được tốc độ ổn định nhanh nhất, độ quá điều chỉnh nhỏ nhất và sai lệch tĩnh giảm về 0.

Hình 24 Mạch khuếch đại hiệu

Việc sử dụng IC TCA785 dẫn đến sự gia tăng của Uđk làm tăng α, từ đó làm giảm Ura Tuy nhiên, theo lý thuyết điều khiển, khi Uđk tăng thì Ura cũng phải tăng Do đó, chúng ta áp dụng mạch khuếch đại vi sai để đảm bảo rằng khi Uđk tăng, mạch sẽ tạo ra một điện áp, từ đó so sánh và làm tăng Ura.

Khối khuếch đại xung cách ly

Hình 25 Khối khuếch đại xung cách ly Ở khối này, em sử dụng cuộn biến áp Ưu điểm của phương pháp

-Cách ly hoàn toàn: Giúp bảo vệ các linh kiện nhạy cảm khỏi điện áp cao và nhiễu.

-Tăng cường tín hiệu: Tín hiệu đầu ra có thể có biên độ lớn hơn mà không làm mất chất lượng tín hiệu.

-Giảm nhiễu: Việc cách ly giúp giảm thiểu nhiễu từ môi trường bên ngoài.

Khối nguồn cung cấp

Hình 26 Khối nguồn cung cấp

Sử dụng 1 biến áp để hạ điện áp từ 220V sang 12V để đưa vào mạch lực

Và hạ áp 220V sang 12V để đưa vào TCA785

Tính toán chi tiết các khối trong sơ đồ nguyên lý

1.Khối tín hiệu phản hồi

Hình 27 Khối tín hiệu phản hồi tính toán

Dựa theo nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ điện 1 chiều ờ hình 4 cần lấy ra tín hiệu phản hồi U ư −I R ư nên ta sử dụng 1 mạch khuếch đại vi sai:

R2+R1+RV1=R3+R29+RV2 nên chọn R2=R1=R3=R29k, RV1=RV2k để thực hiện thay đổi giá trị U ph

Hình 28 Khối PI tính toán

Hình 29 Khối Khuếch đại hiệu tính toán

Sử dụng mạch khuếch đại vi sai để tính toán Uđk

R 12 (12−U PI ) Chọn R13 và R12 thích hợp để U đk

Ngày đăng: 30/06/2025, 09:01

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 2 Cấu tạo động cơ điện một chiều - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 2 Cấu tạo động cơ điện một chiều (Trang 7)
Hình 9 sơ đồ nguyên lý hệ thống F – Đ - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 9 sơ đồ nguyên lý hệ thống F – Đ (Trang 16)
Hình 10 Họ đặc tính cơ điều chỉnh trong hệ thống F - Đ - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 10 Họ đặc tính cơ điều chỉnh trong hệ thống F - Đ (Trang 19)
Hình 13 Giản đồ dòng điện,điện áp - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 13 Giản đồ dòng điện,điện áp (Trang 23)
Hình 14 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 14 Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển (Trang 24)
Hình 17 Sơ đồ cấu tạo TCA785 - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 17 Sơ đồ cấu tạo TCA785 (Trang 28)
Hình 18 Các dạng sóng ra và vào của TCA785 - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 18 Các dạng sóng ra và vào của TCA785 (Trang 28)
Hình 21 Sơ đồ mạch điều khiển 3.3 Khối tín hiệu phản hồi - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 21 Sơ đồ mạch điều khiển 3.3 Khối tín hiệu phản hồi (Trang 32)
Hình 22 Speed detector - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 22 Speed detector (Trang 33)
Hình 23 Khối PI - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 23 Khối PI (Trang 33)
Hình 25 Khối khuếch đại xung cách ly - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 25 Khối khuếch đại xung cách ly (Trang 34)
Hình 26 Khối nguồn cung cấp - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 26 Khối nguồn cung cấp (Trang 35)
Hình 30 Tính toán khối khuếch đại xung cách ly - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 30 Tính toán khối khuếch đại xung cách ly (Trang 38)
Hình 33 Mạch 3D - Đồ Án ii thiết kế mạch Điều chỉnh tốc Độ Động cơ 1 chiều dùng mạch chỉnh lưu scr và vi mạch tca 785 ngành kt Điều khiển & tự Động hóa
Hình 33 Mạch 3D (Trang 40)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

🧩 Sản phẩm bạn có thể quan tâm

w