Báo cáo Thiết kế khởi động mềm 1 pha 220V, 16A

Vì khi chúng ta khởi động trực tiếp cho động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất lớn thi dòng khởi động trực tiếp rất lớn Imm= 5 – 7 Iđm sẻ gây ra hiện tượng sụt áp cho tải làm ch

Chương I Giới thiệu

BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 16A

1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Trong hệ thống điện công nghiệp thi việc khởi động mềm cho động cơ là vô cùng quan trọng Vì khi chúng ta khởi động trực tiếp cho động cơ, đặc biệt là các động cơ có công suất lớn thi dòng khởi động trực tiếp rất lớn ( Imm= 5 – 7 Iđm ) sẻ gây ra hiện tượng sụt áp cho tải làm cho hệ thống điện hoạt động

không ổn định, hoặc nếu ta khởi động cùng lúc nhiều động cơ

sẽ làm cho hệ thống điện quá tải không hoạt động được Vì vậy trong các hệ thống điện công nghiệp khi mở máy hoạtđộng cho động cơ thì ta phải khởi động để đảm bảo cho hệ thống hoạt động được ổn định

Vì vậy nhóm đã thiết kế BỘ KHỞI ĐỘNG MỀM 1 PHA 220V – 16A

Nhiệm vụ của đề tài là: Cài đặt được điện áp lúc khởi động và thời gian tăng điện

2 CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Trong thực tế để khởi động động cơ có rất nhiều phương án sử dụng như dùng biến tần để cài đặt, sử dụng vi điều khiển tạo xung kích cho các linh kiện điện tửcông xuất như: Thyritor,

Triac …

Trong đề tài này ta sử dụng phương pháp khởi động động cơ bằng vi điều khiển bằng cách sử dụng VĐK MSP430 thay đổi góc kích cho triac để thay đổi được điện áp ngỏ ra cấp cho động cơ

CHƯƠNG II MỘT SỐ LINH KIỆN SỬ DỤNG

1.VĐk

2.Màn hình

3 NỐI QUANG ( MOC 3021 )

MOC3020 là cách ly quang (hay còn gọi là OPTO) là một linh kiện bán dẫn

cấu tạo gồm 1 bộ phát quang và một cảm biến quang tích hợp trong 1 khối bán dẫn bộ phát quang là 1 doide phát quang dùng để phát ra ánh sáng kích cho các cảm biến quang dẫn, còn cảm biến quang là triac

Sơ đồ chân và cấu tạo MOC3020

MOC3020 được dùng để cách ly giữa các khối chênh lệch nhau về điện

hay công suất như khối có công suất nhỏ với khối điện áp lớn Hoặc có thể dùng

để chống nhiễu cho các mạch cầu H, ngỏ ra PLC, chống nhiểu cho các thiết bị

đo lường

Về nguyên lí hoạt động: Khi có dòng nhỏ đi vào chân 1 của opto làm cho

led phát sáng Khi led phát sáng làm thông 2 cực của triac, mở cho dòng điện chạy qua

4 Triac BTA16

a) Cấu tạo Triac

Được cấu tạo bởi năm lớp bán dẫn, tạo nên cấu trúc P-N-P-N như ở Thyristor theo cả hai chiều giữa các cực T1(A1,B1) và T2(A2,B2) Do đó có thể dẫn dòng theo cả 2 chiều

* Ký hiệu Triac

Trên sơ đồ mạch Triac được ký hiệu, biểu thị như sau :

+ Chân G là chân kích mở cho Triac

+ Chân T1 (A1, B1, MT1 ) là chân Anod 1

+ Chân T2 (A2, B2, MT2 ) là chân Anod 2

Hai chân Anod 1 và Anod 2 dòng điện có thể chạy cả 2 chiều

b Phương pháp điều khiển.

Triac điều khiển mở có thể bằng xung dương (đi vào cực G) hoặc xung âm (Đi ra cực G) Do khó khăn tạo được nguồn kích xung âm, không thực tế nên do đó trong các mạch thực tế đều dùng kích xung dương

Tổ hợp điện áp trên các chân điều khiển Triac

+ Nếu G(+), B2 (+) hoặc G(-), B2 (+) khi đó dòng điện chạy từ B2 sang B1

+ Nếu G(-), B2 (-) hoặc G(+), B2 (-) khi đó dòng điện chạy từ B1 sang B2

c Thông số kỹ thuật BTA 16:

P: Công suất định mức của tải Pđm = 250W

Uđm: Điện áp định mức Uđm=220V

Hệ số công suất tải lấy cosφ = 0,8

Khi đó:

- Điện áp làm việc cực đại của triac

Umax = K U = √2.220 = 311,13V

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

Iđm=1.25 A

Với Iđm=

P Udm.cosϕ = 200/(220×0.8)=1.25 A

Chọn điều kiện làm việc của van: có cánh tản nhiệt không có quạt đối lưu

Dòng khởi động: Ikđ=5.Iđm= 5.1,25 = 6,25A

Với các thông số trên theo datasheet cũng như độ phổ biến ngoài thị trường chúng em quyết định lựa chọn loại van sau : BTA-16 có các thông số sau:

Điện áp cực đại: 600V

Dòng điện thuận cực đại: 16A

Điện áp điều khiển mở van: 1.5V

Dòng điều khiển mở van: 100mA

Nhiệt độ làm việc: -40oC ~ 125oC

Triac BTA16 - 600B là một linh kiện bán dẫn có ba cực năm lớp, làm việc

như 2 Thyristor mắc song song ngược chiều, có thể dẫn điện theo hai

chiều Triac BTA16 được đóng gói theo chuẩn TO-220, gồm 3 chân.

Triac BTA16 có thể chịu được điện áp cực đại đạt lên van là 600V cho cả

chiều thuận và chiều nghịch Dải nhiệt độ làm việc rộng từ -40oC cho tới

125oC

Triac BTA16 thích hợp sử dụng trong các mạch chuyển đổi AC Chúng có

thể được sử dụng như một bật/tắt chức năng trong các ứng dụng, cảm ứng khởi động động cơ mạch, bộ điều khiển tốc độ động cơ,

5 PC817

- PC817 là một Opto cách ly quang, nó sẽ hoạt động khi chân số

1 được cấp nguồn khoảng 5vdc, khi đó led phát quang sẽ hoạt động, và kích con transistor trong PC817 Hoạt động và

transistor sẽ thông

- Mục đích dùng PC817 là để an toàn so với mạch công suất phía trước và để tạo ngắt

6 LM7805

Đây là linh kiện được sử dụng rất phổ biến trong các mạch nguồn để tạo ra điện áp cố định Ở đây ta chỉ dùng IC LM7805

để biến đổi từ điện áp 12V ra 5VDC

7 LM1117

Chúng ta dùng IC LM1117 để tạo ra mạch ổn áp 3.3VDC từ 5VDC

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH

1 Sơ đồ khối khối nguôn

phát hiện diểm không khoi dieu khien mach cách ly mạch luc

2 Phân tích từng khối

2.1 Khối nguồn

Biến đổi dòng xoay chiều điện áp xoay chiều 220V thành dòng một chiều 5VDC cho các linh kiện và 3.3VDC cấp cho VĐK

a.Sơ đồ

Biến đổi dòng xoay chiều điện áp xoay chiều 220V thành dòng một chiều 5VDC cho các linh kiện và 3.3VDC cấp cho VĐK

b

Nguyên lý hoạt động

Dòng điện xoay chiều 220VAC qua biến áp thành 12VDC qua cầu chỉnh lưu 5A làm biến đổi từ dòng xoay chiều thành dòng một chiều.

Khi qua IC ổn áp 7805 sẽ cho dòng điện có điện áp 5VDC ổn định Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 12v được cho qua tụ 1000µF để san phẳng điện áp tạo điện áp ổn

định cho IC ổn áp 7805 và mắc song với một tụ 470µF để loại bỏ thành phần sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7805 và ta mắc song song với một led để báo mạch điều khiển có nguồn

Điện áp 5VDC tiếp tục được biến đổi thành điện áp 3.3VDC nhờ LM1117.

2.2 khối đk

2.3 Mạch cách ly và mạch lực

Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải R+L) nên chúng em chọn sơ đồ dùng TRIAC để điều khiển vì sơ đồ dùng Triac có những ưu điểm sau:

- Công suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng

- Mạch điều khiển Triac đơn giản.

- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.

a Sơ đồ mạch

b.Nguyên lý làm việc

Khi góc điều khiển  được thay đổi trong phạm vi(0,  ),điện áp

tải có trị hiệu

dụng biến thiên trong khoản (0,U)

Điều khiển cho động cơ hoạt động

 Hoạt động của khối

chân nào ở mức 0 thì MOC3021 dẩn có xung kích vào chân G của triac, Tùy thuộc

vào góc kích mà triac BTA126 sẽ dẩn điện nhiều hay ít từ đó có thể thay đổi được

điện áp ra Ut Ut được tính theo công thức sau:

* Tính toán góc kich.

Ta có f = 50 Hz => thời gian 1 chu kỳ là 1/50 = 0.02s

Thời gian dẩn của 1 bán kỳ là 0.01s = 10 000us

Từ đó ta có : 10 000us -> 180°

T delay - > 

Cho điện áp ngỏ ra ( Ut ) bằng 1 giá trị xác định ta thu được 1 giá trị góc

 tương ứng qua công thức

Từ đó ta có thời gian delay trước khi kích triac

2.4.Mạch phát hiện điểm không

Mạch dùng để phát hiện điểm không để báo cho VĐK kích mở triac

a.Sơ đồ mạch

b.Nguyên lí làm việc

Điện áp 220VAC khi qua diot cau, điện áp hình hình sin 50Hz được biến đổi thành tín hiệu

Chương 4 Lưu đồ thuật toán và chương trình