Sơ đồ
Hình 4.3 Sơ đồ mạch điều khiển
4.2.1Nguyên l hoạt động
Tín hiệu xoay chiều sau khi đi qua biến áp nguồn được chỉnh lưu bởi 2 điốt
và . Điện sau chỉnh lưu so sánh với điện áp chu n để tạo tín hiệu đồng bộ trùng với thời điểm điện áp qua điểm 0. Khi tín hiệu đồng bộ âm tụ C được nạp và ngược lại khi tín hiệu đồng bộ dương tụ C phóng. Như vậy ở đầu ra của Ic đưa ra tín hiệu răng cưa. Tín hiệu này được so sánh với tín hiệu điều khiển được lấy từ khâu phản hồi tốc độ bằng khuyếch đại thuật toán gồm Ic .
Bộ Ic là mạch đa hài tạo ra dao động xung chùm có tần số cao với mục đích giảm kích thước của máy biến áp xung. Tín hiệu cao tần trộn với tín hiệu khi so sánh rồi tiếp tục kết hợp với tín hiệu phân phối nhằm tạo ra tín hiệu cho từng Thyritor riêng biệt. Những tín hiệu này được khuyếch đại và thông qua biến áp xung đưa trực tiếp lên cực G điều khiển của SCR.
Do yêu cầu của đề bài là dùng sơ đồ cầu ba pha nên cần thiết có 3 kênh tương tự nhau cho các pha , B, C.
4.3 Tính toán mạch điều khiển 4.3.1 Tính toán khâu đồng pha.
a.Sơ đồ :
(Hình 4.4 Khâu tạo mạch đồng pha b.Nguyên l hoạt động
Điện áp xoay chiều 220V đưa qua mạch chỉnh lưu hình tia một pha hai nửa chu kỳ.
Uv
0
Ur
R2
1K
-VCC D1
0 R1
1K
+ -
U1A
741 3
1
84
2 T1
1 5
6
4 8
Uv
VCC VCC
D2 R3
10K
Nửa chu kỳ đầu 0 thì dẫn,nửa chu kỳ sau 0 thì dẫn. Ta được điện áp U đưa qua vào chân không đảo của và điện áp chu n do điều chỉnh đưa vào chân đảo của .
Nếu thì và bằng –(E – 2) V Nếu thì và bằng (E – 2) V Điện áp ra của là dạng xung chữ nhật.
c.Tính toán.
Vì f = 50hz T =
= 0,02s = 20ms
Do đó trong nửa chu kỳ ta phải tạo ra điện áp răng cưa sao cho:
t = + = 0,01s
trong đó thời gian phóng của tụ : thời gian nạp của tụ
Trong thực tế tính toán giải điều kiện lớn từ 0 thì :
hoặc
Trong đồ án ta chọn = 0,001s = 0,1ms, = 0,009s = 9ms Với 9ms ta phải chọn sao cho :
= ( ) = 15sin(2 f ) = 2,35V Vậy = 2,35V
- Chọn 1 kΩ. Ta có : =
= ( ) 5,38kΩ
4.3.2 Khâu tạo điện áp răng cưa a)Sơ đồ và nguyên l hoạt động.
Sơ đồ :
Ur
0
-VCC D49,1V
VCC D3
4007 R4 4.7K
VCC R5
100K C1
0.22uF
+
- U2A
741
3
1
84
2
Uv
(Hình 4.5 Khâu tạo điện áp răng cưa) -Nguyên l hoạt động :
+Khi thì dẫn ,điện áp ở chân đảo của âm nên = ( - ) ( )của O là bão hòa dương.
Chọn để bỏ qua trong giai đoạn này . Dòng qua tụ là dòng vì dòng vào cửa đảo của O không đáng kể
Điện áp bằng điện áp tụ C và bằng :
= = ∫ dt = ∫ dt =
t
Như vậy điện áp trên tụ C tăng trưởng tuyến tính khi điện áp này đạt tụ rò ngưỡng thì dẫn và giữ ở điện áp ở mức , nếu không có Dz thì điện áp tăng lên
+Khi thì D3 khóa, =0 dòng qua tụ C là dòng di qua R5 dòng điện này ngược chiều với dòng đi qua tụ C khi tức là tụ C phóng điện.
= = - ∫ dt = - . t
b)Tính toán chọn C = 0,22
chọn biên độ điện áp răng cưa là 9,1V do đó chọn có . Để tụ phóng điện về không ta chọn theo :
= - =0 =
Thay số ta có =
67,4kΩ Chọn gồm 1 loại biến trở VR 100K
Trong thòi gian điện áp trên tụ phải vượt qua giá trị điện áp ổn áp, nên ta có :
( - ).
5,52kΩ
Chọn R4 4,7kΩ và O 2 là IC741 4.3.3 Khâu so sánh
(Hình 4.6 Khâu so sánh) Điện áp răng cưa được đưa vào cửa đảo của OA2.
Điện áp điều khiển được đưa vào cửa không đảo của O 4
Kết quả là ở đầu ra của khuyếchs đại thuật toán O 4 có một dãy xung liên tiếp
Tính toán
Chọn R5 10kΩ, O 3 là IC741và R6 10kΩ 4.3.5Khâu phát xung chùm
Sơ đồ mạch:
Uv Ur
VCC +
- U4A
741 3
1
84
2 R15
1K
Udk
-VCC
0
R11
4.7K -VCC
R14
1K
VCC +
- U5A
741 3
1
84
2
R12
4.7K C3
104
Ur
R13
4.7K
(Hình 4.7 Khâu phát xung chùm) a)Nguyên l hoạt động
Tại thời điểm mà điện áp trên tụ = 0 thì =
= =
= 0
Ta tiến hành nạp cho tụ C3 một điện áp 0. Khi đó - = - , suy ra = , khi đó thì tụ C được nạp theo chiều ngược lại so với chiều mà ta đã nạp cho tụ C3 lúc ban đầu.Khi = 0 thì 0. Do đó C3 phóng điện qua về âm nguồn của và điện áp ra của mức âm bão hòa. Quá trình này lặp lại làm đầu ra cảu O 5 có xung điện áp dạng hình chữ nhật với tần số tùy thuộc vào giá trị của .
b)Tính toán thông số các khâu.
Chu kỳ của xung chùm được xác định theo công thức : T = (
) Chọn T =
= Chọn C = 0,01 =
=
4,54kΩ Chọn
4.3.6 Cổng AND
Hình 4.8 Cổng ND
Cổng ND nên ta chọn IC 408. IC này có 4 cổng ND gồm các thông số : Nguồn nuôi IC : = 3 ta chọn = 15V
Nhiệt độ làm việc : - C C Điện áp với mức logic 1 : 2 4,5V Dòng điện : I 1mA
Công suất tiêu thụ : P 2,5 ⁄ cổng
4.3.7 Khâu khuyếch đại xung và biến áp xung
(Hình 4.9 Khuyếch đại xung và biến áp xung
*. Với SCR là loại LS431050 với các thông số :
VCC R22 1K
Q1 C2383
D11 4007
D13 4007
Q3 H1061
T2
1 3
2 5
R20 1K R18
1K
Uv
0
0
G
D9 4007
= 3V = 200mA a)Tính toán khuyếch đại xung
Biến áp xung tỉ số biến đổi : = 1 Điện áp thứ cấp của biến áp xung : = + 0,6 = 3,6V
Điện áp sơ cấp của biến áp xung : = m = 1.3,6 = 3.6V
Dòng điện của quận sơ cấp của biến áp xung : = = 0,2A
Dòng điện chính là dòng điện đi vào cực C của Điện áp rơi trên là :
= E - = 15 – 3,6 = 11.4V = =
57Ω Chọn = 60
Căn cứ vào của TZT ta chọn là TZT với các thông số sau :
= 80V
= 4A = 100 Dòng vào cực của là dòng chạy qua = = =
= 0,04A
Vậy ta chọn TZT là C2383 có các thông số sau
= 60V
= 0.5A = 100 Dòng điện vào cực của TZT là : = = =
= 0,005A = 5mA
Ta có R22 là điện trở định thiên cho Q3, chọn R22 1kΩ Chọn D9, D11, D13 là loại D4007
R20 là điện trở hạn dòng cho Q1, chọn R20 1kΩ b)Tính toán biến áp
Biến áp xung để truyền tín hiệu điều khiển có đặc điểm sau : - Tạo được biên độ xung ra theo yêu cầu
- Dễ thay đổi cực tính của xung ra
- Cách ly về điện giữa tín hiệu điều khiển và mạch lực Chọn tỉ số biến áp xung n 1,2
Chọn vật liệu sắt từ 330, lõi sắt có dạng hình chữ E làm việc trên một đặc tính từ hóa. = 0,7Tesla
= 50 ⁄ Từ th m của lõi sắt từ là
=
=
= 1,4.
Vì mạch từ có khe hở nên tín từ th m trung bình. Ta chọn chiều dài trung bình của đường sức từ l 0,1m, khe hở = m
=
= 5,8.
Thể tích lõi sắt từ
V = Trong đó Tx độ rộng xung, chọn Tx = 600 S mức độ sụt biên độ xung, S 0,15
là dòng điện áp thứ cấp quy đổi sang sơ cấp , = 0,5 = 0,5.200 = 100mA = 0,1 (A)
V=
=4,81. = 4,8 ( )
Chọn loại biến áp xung có thể tích V= 9,22 ( ) Số vòng sơ cấp biến áp xung :
=
=
= 140 (vòng) Số vòng dây thứ cấp biến áp xung :
=
= 86 (vòng) 4.3.8Khâu tạo nguồn nuôi
Dòng điện đầu ra : = 0 Tụ = = 1000uF
Tụ = = 2200uF
Ta cần tạo ra nguồn điện áp để cấp cho máy biến áp xung và nuôi IC, các điều chỉnh dòng điện.
Hình 4.10 Khâu tạo nguồn nuôi
Mạch chỉnh lưu cầu dùng điốt, điện áp thứ cấp của máy biến áp nguồn nuôi : =
= 26.7 (V) Chọn = 30 (V)
Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi, ta dùng IC ổn áp 7815 và 7915 là vi mạch ổn áp cho ra điện áp ( ).
Các thông số IC :
Điện áp đầu vào : = 7 35 (V) Điện áp đầu ra : 15V với IC7815
= - 15V với IC7915 4.3.9Khâu phản hồi tốc độ.
Khi thiết kế hệ điều chỉnh tự động truyền động cần phải đảm bảo hệ thực hiện được tất cả các yếu cầu đặt ra đó là yêu cầu công nghệ các chỉ tiêu chất lượng và các yêu cầu về kinh tế.
Độ ổn định và độ chính xác điều chỉnh là hai chỉ tiêu quan trọng bậc nhất của hệ thống tự động. Độ chính xác được đánh giá cao trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh, các sai lệch này phụ thuộc rất nhiều yếu tố. Sự biến thiên của các tín hiệu đặt gây ra các sai lệch không thể tránh được trong quá trình quá độ và cũng có thể gây sai lệch trong quá trình xác lập. Trên cơ sở phân tích các sai lệch điều chỉnh ta có thể chọn được các bộ điều chỉnh, các mạch bù thích hợp để nâng cao độ chính xác của hệ thống.
Để đạt được những chỉ tiêu về công nghệ trong điều khiển tự động điều chỉnh hệ thống truyền động của động cơ một chiều ta sử dụng mạch vòng điều chỉnh, tổng hợp mạch vòng tốc độ.
B
0
BA
C62200uF
D20 4007 D19 4007
C41000uF
-VCC
D17 4007
D21 4007
D22 4007
1000uFC5
7915
3 1
2 OUT
Mass IN
A
C72200uF
C
D18 4007
7815 3
1
2 OUT IN
Mass
VCC
380V
Hệ thống điều chỉnh tốc dộ là hệ thống mà địa lượng được điều chỉnh là tốc độ góc của động cơ điện, các hệ này thường sủ dụng trong thực tế kỹ thuật.
Hệ thống điều chỉnh tốc độ được hình thành từ hệ thống điều chỉnh dòng điện.
hương ô phỏng mạch điều khiển
Chương trình mô phỏng kác nhau để mô phỏng mạch điều khiển như , Tina, Circuit Maker…do vậy chúng em chọn chương trình mô phỏng Circuit Maker, nó có những yêu điểm riêng của nó nên em đã chọn.
Điều khiển một pha trong mạch lực Sơ đồ mô phỏng.
Hình 5.1
Đồ thị các khâu sau khi mô phỏng
V1
V2
V3
V4
V5
V6