ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Trường ĐHSP Kỹ thuật Hưng Yên
Khoa điện - điện tử
Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Văn Thức
2. Nguyễn Thị Vân
3. Phạm Đăng Hưng
Lớp : 112071
Khoá học : 2007-2012
Ngành đào tạo :
Tên đề tài: Tính toán, thiết kế, chế tạo mạch điều khiển và ổn định tốc độ
động cơ DC
v
Số liệu cho trước:
- Các trang thiết bị đo, kiểm tra, biến tần, nguồn công suất tại xưởng thực tập,
thí nghiệm điện
- Các tài liệu, giáo trình chuyên môn.
v
Nội dung cần hoàn thành:
1.
Lập kế hoạch thực hiện
Page 1
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
2.
Phân tích một số phương pháp, đặc điểm, yêu cầu mạch điều chỉnh ổn định
tốc độ động cơ DC.
3.
Tính toán, thiết kế, chế tạo mạch điều chỉnh và ổn định tốc độ động cơ DC
đảm bảo yêu cầu:

3.
CHẾ TẠO SẢN PHẨM CẦN ĐƯỢC THỰC HIỆN NGAY SAU TUẦN THỨ 2
VÀ CẦN THƯỜNG XUYÊN THÔNG QUA GVHD, KẾ HOẠCH THÔNG QUA
ĐỘT XUẤT ĐƯỢC BÁO TRƯỚC CHO GVHD 01 NGÀY.
4.
KHI THÔNG QUA ĐỀ TÀI SV PHẢI MANG ĐẦY ĐỦ CÁC HỌC LIỆU CÓ
LIÊN QUAN (VD: TÀI LIỆU THAM KHẢO, BẢN VẼ NGUYÊN LÝ, SƠ ĐỒ
BOARD, CATALOG….)
5.
TRONG THỜI GIAN THỰC HIỆN NẾU SV KHÔNG THỰC HIỆN ĐÚNG THè
GV SẼ NHẮC NHỞ NẾU TIẾP TỤC TÁI PHẠM GVHD SẼ PHẢN HỒI GỬI
THÔNG TIN VỀ BỘ MÔN, KHOA VÀ NHÀ TRƯỜNG
6.
7.
SAU KHI HOÀN THÀNH SẢN PHẨM VÀ THUYẾT MINH GVHD SẼ CÓ
MỘT BÀI KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ XEM CÁC SV CÓ ĐỦ ĐIỀU KIỆN THAM
GIA BẢO VỆ HAY KHÔNG.
8.
TRONG THỜI GIAN THỰC HIỆN SV CÓ THỂ LIÊN HỆ VỚI (GVHD)
THẦY NGUYỄN ĐÌNH HÙNG.
ĐT: 0982331742
MAIL:

Page 3
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG
I. Thyristor
1.1. Cấu tạo
Thyristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn PNPN liên tiếp tạo nên anốt, catôt
và cực điều khiển.

2
sang P
2
. Đến đây một số ít điện tử chảy vào cực G và hình thành
dòng điều khiển I
s
chạy theo mạch G- J
3
- K-G còn phần lớn điện tử chịu sức hút
của điện trường tổng hợp của mặt ghép J
2
lao vào vùng chuyển tiếp này, tăng tốc,
động năng lớn bẻ gãy các liên kết nguyên tử silíc tạo nên các nguyên tử tự do mới.
Số nguyên tử mới được giải phóng tham gia bắn phá trong vùng kế tiếp. Kết quả là
phản ứng dây truyền xuất hiện nhiều điện tử chạy vào N
1
qua P
1
và đến cực dương
của nguồnđiện ngoài gây nên hiện tượng dẫn ào ạt, J
2
trở thành mặt ghép dẫn điện,
bắt đầu từ một điểm ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép.
Thyristor khi + U
AK
> 1V hoặc I
G
> I
Gst
thì thyristor sẽ mở. Trong đó I

khuếch tán một ít điện tử giữa hai mặt J
1
và J
3
ít dần cho đến hết, đồng thời J
2
khôi
phục tính chất của mặt ghép điều khiển.
1.3. Ứng dụng:
Thyristor được sử dụng trong các bộ nguồn đặc biệt trong mạch chỉnh lưu,
bộ băm và bộ biến tần trực tiếp hoặc các bộ biến tần có khâu trung gian một chiều
Ứng dụng của thyristor trong mạch điều khiển động cơ
Chuyển mạch tĩnh
Khống chế pha
Nạp ăcquy
Khống chế nhiệt
Page 6
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
II . KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN (OP – AM)
1. Giới thiệu chung về khuếch đai thuật toán
Sơ đồ cấu trúc của OP – Am
Mặc dù các thiết kế có thể khác nhau giữa các sản phẩm và các nhà chế tạo,
nhưng tất cảcác mạch khuếch đại thuật toán đều có chung những cấu trúc bên
trong, bao gồm 3 tầng:
a)Mạch khuếch đại vi sai
- Tầng khuếch đại đầu vào — tạo ra độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở
vào cao, thường có đầu ra vi sai
b)Mạch khuếch đại điện áp
- Tầng khuếch đại điện áp, tạo ra hệ số khuếch đại điện áp lớn, độ suy
giảm tần số đơn cực, và thường có ngõ ra đơn

be
thấp hơn trị số của điện áp đầu vào.
Page 8
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
Gương dòng điện ở góc trái trên Q12/Q13 tạo ra dòng điện cố định cho tầng
khuếch đại điện áp lớp A qua cực thu của Q13, và độc lập với điện áp ngõ ra.
1.2. Tầng khuếch đại vi sai đầu vào
Phần mạch điện tô màu xanh dương đậm là một tầng khuếch đại vi sai. Q1 và Q2
là transistor đầu vào, lắp theo kiểu theo cực phát (hay kiểu cực thu chung) phối hôp
bới đôi transistor Q3 và Q4 nối cực gốc chung thành mạch vi sai đầu vào. Ngoài ra,
Q3 và Q4 cũng tác động như một bộ dời mức điện áp và tạo ra một độ lợi để kéo
tầng khuếch đại lớp A Chúng cũng tăng cường khả năng chịu điện áp ngược của
V
be
rating cho các transistor đầu vào.
Mạch khuếch đại vi sai Q1 - Q4 sẽ kéo một tải tích cực là gương dòng điện Q5 -
Q7. Q7 làm tăng độ chính xác của gương dòng điện bằng cách giảm trị số dòng
điện tín hiệu cần thiết đi từ Q3 để kéo cực nền của Q5 và Q6. Gương dòng điện
này sẽ biến đổi tín hiệu vi sai thành tín hiệu đơn theo cách sau:
Dòng điện tín hiệu của Q3 sẽ là đầu vào của gương dòng điện trong khi đầu ra của
gương dòng điện (cực thu của Q6) được nối đến cực thu của Q4. Ở đây, dòng tín
hiệu của Q3 và Q4 sẽ được cộng lại với nhau. Đối với nguồn vi sai đầu vào, tín
hiệu của Q3 và Q4 bằng và ngược dấu với nhau. Như thế, tổng này sẽ bằng hai lần
dòng điện tín hiệu. Mạch này đã hoàn tất quá trình biến từ tín hiệu vào vi sai thành
tín hiệu ra đơn.
Điện áp tín hiệu hở mạch xuất hiện ở điểm này do tổng dòng điện trên và các điện
trở cực thu của Q4 và Q6 nối song song. Do điện trở cực thu của Q4 và Q6 đối với
tín hiệu sẽ rất lớn, nên độ li75 của điện áp hở mạch của tầng này sẽ rất lớn.
Page 9
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II

Q20) được định thiên bằng bộ nhân điện áp V
be
Q16 và các điện trở cực thu của nó.
Tầng này đucợ kéo bằng cực thu của Q13 và Q19. Dải điện áp ra khoảng thấp hơn
1 volt so với nguồn cấp ứng bao gồm phần điện áp của V
be
transistors Q14 và Q20.
Điện trở 25 Ω trong mạch ra tác động như một mạch nhạy dòng, để tạo chức
năng giới hạn dòng ra của transistor Q14 đến trị số khoảng 25 mA đối với 741.
Giới hạn cho dòng điện ra âm bằng cách sử dụng điện áp ngang qua điện trở cực
phát của Q19 và dùng điện áp này để giảm bớt dòng điện kéo cực nền của Q15.
Với các phiên bản mới hơn có thể thấy những sai biệt nhỏ trong mạch giới hạn
dòng ra này.
Điện trở ra không bằng 0 nhưng nếu sử dụng hồi tiếp thì có thể tiến đến gần
0 nếu có sử dụng hồi tiếp âm.
Ghi chú: Vì mạch 741 đã từng được dùng trong các thiết bị âm thanh và
các thiết bị nhạy cảm khác, nhưng giờ đây nó ít được dùng hơn, vì những
mạch khuếch đại đời mới hiện đại đã có nhiều tiến bộ trong việc loại trừ tạp
âm. Bên cạnh những tạp âm phát sinh, 741 và các mạch cũ hơn cũng có tỷ
số nén tín hiệu đồng pha không tốt lắm nên chúng cũng sinh ra tiếng hù và
những tương tác đồng pha khác thí dụ như tiếng "click" khi đóng ngắt nguồn
trong những thiết bị nhạy cảm.
Page 11
ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH II
2. LM324
LM324 là IC khuếch đại thuật toán gồm 4 khối khuếch đại thuật toán giống nhau
và được sử dụng như nhau.
Hình ảnh thực của LM324
Cấu tạo và sơ đồ chân LM324
Page 12

1.2) nguyên lý
Page 14
N CHUYấN NGNH II
Hình di õy mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một
chiều. Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn
phần ứng có dòng điện I

. các thanh dẫn ab, cd có dòng điện nằm trong
từ trờng sẽ chịu tác dụng lực từ F
đt
tác dụng làm rôto quay.
Khi phần ứng quay đợc nửa vòng, vị trí ab, cd đổi chỗ cho nhau
do có phiến góp đổi chiều dòng diện, giữ cho chiều lực tác dụng không
đổi đảm bảo cho động cơ có chiều quay không đổi.

Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trờng, sẽ cảm ứng sđđ E

,
Chiều sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải. ở động cơ điện một
chiều E

ngợc chiều với dòng.
Phơng trình điện áp là:
U = E

+ I

R

1.3. Cỏc phng trỡnh c tớnh c ca ng c in

N CHUYấN NGNH II
đổi điện áp U cấp cho cuộn dây phần ứng, ta có họ các đặc tính cơ
ứng với các tốc độ khác nhau, song song nhau (cùng độ cứng) . Điện áp U
chỉ có thay đổi về phía giảm (U U
đm
) nên phơng pháp này chỉ cho
phép điều chỉnh giảm tốc độ.
->
_
Ikt
Ck t
+
->
DC
BBD
+
_
Iu

Điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều bằng phơng pháp thay
đổi điện áp phần ứng. Quá trình điều chỉnh tốc độ nhờ thay đổi điện
áp phần ứng đợc giải thích trên hình vẽ.
Page 17
N CHUYấN NGNH II
Quá trình thay đổi tốc độ khi điều chỉnh điện áp
Giả sử động cơ đang làm việc tại điểm A trên độc tính cơ 1 ứng với
điện áp U
1
trên phần ứng. Khi giảm điện áp từ U
1

Page 18
N CHUYấN NGNH II
Dải điều chỉnh của phơng pháp này có thể: D ~ 10 : 1
ỹ
Chỉ thay đổi đợc tốc độ về phía giảm (vì có thể thay đổi UU
đm
)
ỹ
Phơng pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi
trên điện áp ra.
b)
Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông
Muốn thay đổi từ thông ta tiến hành thay đổi dòng kích từ của
động cơ qua một cấp điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ. Phơng
pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch kích từ nghĩa là chỉ
có thể giảm dòng kích từ (I
KT
I
KTđm
). Do đó chỉ có thể thay đổi về
phái giảm từ thông, khi giảm từ thông, đặc tính dốc hơn và có tốc độ
không tải lớn hơn. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông có
các đặc điểm:
ỹ
Từ thông càng giảm thì tốc độ không tới lý tởng của đặc tính cơ
càng tăng, tốc độ động cơ càng lớn.
ỹ

Ikt
Ck t
Rkt
->
->
Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng phơng
pháp thay đổi điện trở phần ứng:
Page 20
N CHUYấN NGNH II
ỹ
Điện trở mạch phần ứng tăng tốc độ đặc tính cơ càng lớn. Đặc tính
cơ càng mềm và ổn định tốc độ càng kém, sai số tốc độ càng lớn.
ỹ
Phơng pháp chủ cho phép thay đổi tốc độ về phía giảm (do chỉ
có thể tăng thêm điện trở).
ỹ
Vì điều chỉnh tốc độ nhờ thêm điện trở vào mạch phần ứng nên
tổn hao công suất dới dạng nhiệt trên điện trở khi điều chỉnh khá
lớn.
ỹ
Dải điều chỉnh phụ thuộc trị số mô men tải. Tải càng nhỏ (M1) thì
dải điều chỉnh càng nhỏ.
D 5:10
ỹ
Về nguyên tắc phơng pháp này cho điều chỉnh trơn nhờ thay đổi
đều điện trở, nhng vì dòng điện Rôto lớn nên việc chuyển đổi
điện trở sẽ khó khăn phức tạp. Thực tế thờng sử dụng chuyển đổi
theo từng cấp điện trở.
Page 21
N CHUYấN NGNH II

dải điều chỉnh tốc độc: D =8/1
sai lệch tĩnh : S
x
=10%
1 . Khảo sát chất lợng tĩnh của hệ hở
Từ thông số của động cơ đa cho U= 220 V R

= 14.462 n
đm
=2390vg/
ph
Page 22
N CHUYấN NGNH II
L

= 0.1 H; = 67 %
E
đm
= U
đm
-R

.I
đm
= 220 14.462. 2.51= 183.7 (V)

đm
=
)/(26.250
55,9

.
.
srad
K
RI
dm
udm
==

Ta có D =
1
8
min
max
=




)/(75.298
8
2390
8
max
min
srad===


Ta vẽ đợc đờng đac tính cơ khi cha có khâu phản hồi tốc độ
Page 23

M
K
M
=
8,9
10
98
min
max
==
M
M
K
Mmin
=
3,1
10
13
min
==
dm
M
M
Nh vậy: khi thoả mãn dải điêu chỉnh D thì khả năng quá tải của hệ thống
bị suy giảm mạnh.
Page 24
N CHUYấN NGNH II
+Dòng khởi động I
mm
=

=0,08A; n
đm
= 1500 vg/ph .Dựa
vào số liệu của máy phát tốc ta có :
+Hệ số truyền của máy phát tốc:
Ta có: K
FT
=
)/(067,0
1500
100
pv
n
U
dm
dm
==
Page 25
P
đm
(w) U
đm
(V) I
đm
(A) n
đm
(v/p)
23,1 100 0,08 1500