Điện Tử Công Suất
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG
ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
I-Số liệu cho trước:
-Dòng xoay chiều với các thông số:
-Đông cơ với các thông số: U
đm
=220V; P
đm
=0.2kw ,n
đm
=1420vg/ph,I
dđm
=1.9A,
η
đm
=60%, Cosφ
đm
=0.8; f
đm
=50Hz.
II-Nội dung cần hoàn thành:
•Báo cáo về tiến độ thực hiện các công việc theo từng tuần.
•Thuyết minh đề tài: ( Phân tích yêu cầu, trình bày các phương pháp thực hiện, cơ
sở lý thuyết, quá trình thực hiện đồ án,…)
•Các bản vẽ thiết kế cho từng khối, cho toàn bộ mạch đầy đủ chính xác.
• Phải đảm bảo tính khả thi, tính ổn định khi làm việc của sản phẩm.
•Sản phẩm còn phải đảm bảo tính mỹ quan mà vẫn đảm bảo tính kỹ thuật đáp ứng
được yêu cầu của giáo viên hướng dẫn.
•Trình bày được hướng phát trển của đề tài.
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 1

2.1.2.1. Bảo vệ quá nhiệt 27
2.1.2.2. Bảo vệ quá dòng điện cho van 28
2.1.2.3. Bảo vệ quá điện áp cho van 28
2.3. Sơ đồ board 33
2.4. Sơ đồ bố trí thiết bị 34
2.5. Phương hướng phát triển của đề tài 34
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 3
Điện Tử Công Suất
LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử công suất và truyền động điên là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được
nhiều sinh viên theo đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành đo lường điều khiển, 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 kiện tốt 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 “Nghiên
cứu,thiết kế bộ điều áp xoay chiều một pha điều khiển tốc độ động cơ”. Sau thời gian
nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp
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 lý
thuyết 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 cô Nguyễn Thị Thanh Tâm, sự góp ý kiến của các
bạn sinh viên trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn
nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của cô giáo và bạn trong các đồ án sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm thực hiện:
Hoàng Lương Thái Sơn
Trần Văn Thoại

SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 4
Điện Tử Công Suất

D - diac - định ngưỡng điện áp để Triac dẫn.
C - Tụ điện tạo điện áp ngưỡng để mở thông diac.
Điện áp và tốc độ của quạt có thể được điều khiển bằng cách điều chỉnh biến trở VR
trên hình a. Tuy nhiên sơ đồ điều khiển này không triệt để, vì ở vùng điện áp nhỏ khi
Triac dẫn ít rất khó điều khiển.
Sơ đồ hình b có chất lượng điều khiển tốt hơn. Tốc độ quay của quạt có thể được
điều khiển cũng bằng biến trở VR. Khi điều chỉnh trị số VR ta điều chỉnh việc nạp tụ C
lúc đó điều chỉnh được thời điểm mở thông diac và thời điểm Triac dẫn. Như vậy Triac
được mở thông khi điện áp trên tụ đạt điểm dẫn thông diac. Kết quả là muốn tăng tốc độ
của quạt ta cần giảm điện trở của VR để tụ nạp nhanh hơn, Triac dẫn sớm hơn điên áp ra
lớn hơn. Ngược lại điên trở của VR càng lớn tụ nạp càng chậm Triac mở càng chậm lại
điện áp và tốc độ của quạt nhỏ xuống.
* Mạch điều khiển trên đây có ưu điểm:
- Có thể điều khiển liên tục tốc độ quạt - có thể sử dụng cho các loại tải khác như
điều khiển độ sáng của đèn sợi đốt, điều khiển bếp điện rất có hiệu quả.
-Kích thước mạch điều khiển nhỏ, gọn.
* Nhược điểm:
Nếu chất lượng Triac, diac không tốt thì ở vùng tốc độ thấp quạt sẽ xuất hiện tiếng
ù do thành phần một chiều của dòng điện.
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 6
Điện Tử Công Suất
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 7
Điện Tử Công Suất
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA
2.1. Đặt vấn đề
Các bộ biến đổi điện áp xoay chiều dùng để biến đổi điện áp hiệu dụng đặt lên tải.
Nguyên lý của bộ biến đổi này là dùng các phần tử van bán dẫn nối tải với nguồn trong
một khoảng thời gian t
1
rồi lại cắt đi trong một khoảng thời gian t

đến trị số bất kì, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào. Nếu cần điện áp ra có điều chỉnh, 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 đạt được yêu cầu như
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 8
U
1
Z
f
U
2
i
Z
a
U
2
b
TBB§
U
2
U
1
C
U
1
i
Z
Z
i
Điện Tử Công Suất
mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục được, do chổi than khó chế tạo để có

D
2
Z
T
U
1
D
1
D
3
D
4
d.
b.
Z
U
1
c.
D
1
T
1
T
2
D
2
Điện Tử Công Suất
Tuy nhiên, việc điều khiển hai tiristor song song ngược đôi khi có chất lượng điều
khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là khi cung cấp
cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn như biến áp hay động cơ xoay

α
1
α
2
U
U
Tả
i
t
a
α
α
Điện Tử Công Suất
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
2.3. Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac.
2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu
Hình 4: Cấu tạo và ký hiệu của triac.
Triac là linh kiện bán dẫn tương tự như hai Thyristor mắc song song ngược, nhưng
chỉ có một cực điều khiển. Triac là thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp. Có thẻ điều khiển cho
mở dẫn dòng bằng cả xung dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn xung dòng âm (dòng
đi ra khỏi cực điều khiển). Tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy kém hơn,
nghĩa là mở Triac sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn hơn so với dòng điểu khiển dương.
Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua Triac thì sử dụng dòng
điều khiển âm là tốt hơn cả.
*Nguyên lý hoạt động.

T
’
mở cho dòng chảy qua.
2.3.2 Đặc tính

V-A.
Hình 5: Đặc tuyến V-A của triac
Triac có đường đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở
α

trong cả hai chiều
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 12
Điện Tử Công Suất
2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L
Hình7: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L
Khi tiristor T
1
mở có phương trình:
L
dt
di
+ Ri =
2
sin
ω
t
i =
2
22
)( LR

)e
ψ
αθ
tg
−
]
Biểu thức này đúng trong khoảng
αθ
=
đến
βθ
=
Góc
β
được thay đổi bằng cách thay
βθ
=
và đặt i= 0
Sin(
ψβ
−
)- sin(
ψα
−
).e
-
ψ
αβ
tg
−

π
π
α
dV .2)sin2(
1
∫
= V.
π
ααπ
2
2sin22 +−
Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
I
c
=
R
V
.(
π
ααπ
2
2sin22 +−
)
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P = U
c
I
c
= (
R

b.Chức năng
Biến đổi dòng xoay chiều điện áp 15V thành dòng một chiều cấp cho chân vào của
TCA785.
c.Nguyên lý hoạt động
Dòng điện 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ dòng xoay chiều
thành dòng một chiều.Khi qua IC ổn áp 7815 sẽ cho dòng điện có điện áp 15V ổn
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 16
Điện Tử Công Suất
định.Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 15v được cho qua tụ 2200µF để san phẳng điện áp
tạo điện áp ổn định cho IC ổn áp 7815 và mắc song với một tụ gốm để loại bỏ thành phần
sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7815 ta mắc song song với một led để báo mạch
điều khiển có nguồn
1.2.2 .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
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 17
Điện Tử Công Suất
Tín hiệu được đưa vào chân điều khiển G của Triac. Triac có nhiệm vụ điều khiển
mở dẫn dòng từ đó ta nhận được giá trị điện áp trên tải tương ứng với góc mở của triac
khi ta điều chỉnh biến trở V11 để điều chỉnh độ rộng xung vuông tương ứng tải ở trên sơ
đồ có thể đặt trước hoặc sau van đều được :
Dưới đây là sơ đồ dạng sóng đầu ra của van khi điều chỉnh góc mở:
Nhìn từ hình trên ta thấy do tải có tính cảm khám nên khi tắt vẫn có một phần điện
áp trả lại của động cơ .Nên có thể xuất hiện một vùng không hoạt động nếu diện cảm lớn

rc
). Dùng một điện áp một chiều U
đk
để so sánh với điện áp tựa. Tại thời
điểm hai điện áp này bằng nhau(U
đk
= U
rc
) .
Trong vùng điện áp dương anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ (hoặc
tới khi dòng điện bằng 0) .
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 19
Điện Tử Công Suất
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:
Hình 9: Sơ 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 U
rc
tuyến tính trùng pha với điện
áp Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so
sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển U
đk
. Tìm thời điểm hai điện áp bằng
nhau(U
đk
= U
rc
). 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.

rc
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 20
Điện Tử Công Suất
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. IC TCA
785 là một vi mạch như vậy
1.2.3.3.Giới thiệu TCA 785
Vi mạch TCA 785 là vi mạch phức hợp thực hiện được 4 chức năng của một mạch
điều khiển: tạo điện áp đồng bộ, tạo điện áp răng cưa đồng bộ, so sánh và tạo xung ra.
a.Ký hiệu và chức năng của TCA 785.
Chân Ký hiệu Chức năng Chân Ký hiệu Chức năng
1 OS Chân nối đất 9 R9
Điện trở tạo mạch răng
cưa
2 Q
**
2
Đầu ra 2 đảo 10 C10 Tụ tạo mạch răng cưa
3 QU Đầu ra U 11 V11 Điện áp điều khiển
4 Q
*
1
Đầu ra 1 đảo 12 C12 Tụ tạo độ rộng xung

10max
V
K
Ω
Mạch tạo răng cưa
Dòng nạp tụ
Biên độ của răng cưa
Điện trở mạch nạp
Thời gian sườn ngắn của xung
răng cưa
I10
V10
R9
TP
10
3 80
1000
VS-2
300
µ
A
V
K
Ω
µ
S
Tín hiệu cấm vào, chân 6
Cấm
Cho phép
V6I

0,8
30
620,m
VS-1,0
2
40
760
V
V
µ
S
µ
S/nF
Điện áp điều khiển
Điện áp chuẩn
Góc điều khiển ứng với điện áp
chuẩn
V
ref
α
ref
2,8 3,1
2 x10
-4
3,4
5x10
-4
V
1/K
SVTH: LÊ HOÀI NAM Trang 23

Có thể điều chỉnh góc
α
từ 0
0
đến 180
0
điện.
Thông số chủ yếu của TCA 785:
+ Điện áp nuôi: US = 18V
+ Dòng điện tiêu thụ: IS = 10mA
+ Dòng điện ra: I = 50mA
+ Điện áp răng cưa: U
r max
= (US - 2)V
+ Điện trở trong mạch tạo điện áp răng cưa: R
9
= 20K
Ω

÷
500K
Ω
+ Điện áp điều khiển: U
11
= -0,5
÷
(US-2)V
+ Dòng điện đồng bộ: IS = 200
µ
A