Thuyết minh accquy (Phần 2)

Nội dung text: Thuyết minh accquy (Phần 2)

1. CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN A . THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN TIRISTOR I - Nguyên lý chung mạch điều khiển 1) Đặc điểm Tiristor về mặt điều khiển • Tiristor chỉ mở khoá khi có hai điều kiện: - Điện áp (+) đặt vào A Điện áp (-) đặt vào K - Xung điều khiển đặt vào G • Khi Tiristor đã mở thì xung điều khiển không có tác dụng gì nữa. • Điều chỉnh được vị trí xung điều khiển trong phạm vi nửa chu kì dương của điện áp đặt lên A - K của Tiristor. •Tạo ra xung phải có đủ điều kiện mở Tiristor, độ rộng xung tx <10 μs. Biểu thức độ rộng xung: Idt tx = di / dt Idt : dòng duy trì của Tiristor di/dt : tốc độ tăng trưởng của dòng tải 2) Cấu trúc sơ đồ khối của mạch điều khiển Tiristor Udk : điện áp điều khiển, điện áp một chiều Ur : điện áp đồng bộ, điện áp xoay chiều hoặc biến thể của nó, đồng bộ với điện áp A - K của Tiristor. Hiệu điện áp Udk - Ur được đưa vào khâu so sánh 1 làm việc như một trigơ. Khi Udk - Ur = 0 thì trigơ lật trạng thái, ở đầu ra của nó ta nhận được 1 chuỗi xung sinnus chữ nhật. Khâu 2: đa hài 1 trạng thái ổn định
2. Khâu 3 : khuếch đại xung Khâu 4 : BA xung Bằng cách tác động vào Udk có thể điều chỉnh được vị trí xung điều khiển tức là điều chỉnh góc α. 3) Nguyên tắc điều khiển Trong thực tế thường dùng hai phương pháp điều khiển: + Thẳng đứng tuyến tính + Thẳng đứng arcos để thực hiện việc điều chỉnh vị trí xung trong nửa chu kì dương của điện áp đặt trên Tiristor. a ) Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Theo nguyên tắc này người ta dùng hai điện áp : + Điện áp đồng bộ, kí hiệu là Ur có dạng răng cưa, đồng bộ với điện áp đặt trên A - K Tiristor + Điện áp đk, kí hiệu Udk kà điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh biên độ. hình 4.1 - nguyên tắc điều khiển tuyến tính tổng đại số của Udk + Ur được đưa đến đầu vào 1 khâu so sánh. Như vậy, bằng cách làm biến đổi Uđk người ta có thể đk được thời điểm xuất hiện xung ra tức là đk được góc α. Khi Uđk = 0 ta có α = 0 Uđk 0 Giữa α và Uđk có quan hệ : U α = dk Ur max người ta lấy Uđkmax = Urmax
3. a) Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos Theo nguyên tắc này người ta cũng dùng hai điện áp : + Điện áp đồng bộ Ur vượt trước điện áp A - K Tiristor 1 góc bằng π/2. Nếu UAK = Asinωt thì Ur = Bcosωt. + Điện áp điều khiển Uđk là điện áp 1 chiều có thể điều chỉnh biên độ theo hai hướng (+) và (-). hình 4.2 - nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp A - K Tiristor, từ điện áp này người ta tạo ra Ur. Tổng đại số Ur + Uđk được đưa đến đầu vào của khâu so sánh. Khi Ur + Uđk = 0 ta nhận được1 xung ở đầu ra của khâu so sánh Uđk + Bcosα = 0 Trong đó α = arcos(-Uđk/B) Thường lấy B = Udkmax Khi Udk = 0 thì α = π/2 Khi Uđk = Uđkmax thì α = π Khi Uđk - -Uđkmax thì α = 0 Như vậy khi cho Uđk biến thiên từ -Uđkmax đến +Uđk max thì α biến thiên từ 0 đến π Nguyên tắc này được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao. Nhận xét: Ta chọn mạch điều khiển dựa trên nguyên tắc đk thẳng đứng tuyến tính vì phương pháp này đơn giản hơn mà vẫn phù hợp với yêu cầu thết kế.
4. TÍNH TOÁN CÁC KHỐI ĐIỀU KHIỂN 1.Tính BAX Theo phần tính toán ở mạch lực ta chọn van Tiristor loại C149D. Van có các thông số: Ug = 3 V Ig = 150 mA Giả trị này là giá trị dòng và áp ở thứ cấp máy biến áp. Chọn vật liệu làn lõi sắt Ferit HM lõi có dạng hình xuyến, làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá có ΔB = 0,3 T ; ΔH = 30 A/m không có khe hở không khí. + Tỉ số BAX : thường m = 2 ÷ 3 , chọn m = 3 + Điện áp cuộn thứ cấp BAX U2 = Uđk = 3,0 V + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp BAX : U1 = m.U2 = 3.3 = 9 V + Dòng điện thứ cấp BAX: I2 = Iđk = 0,15 A + Dòng điện sơ cấp BAX: I2 0,15 I1 = = = 0,05 A m 3 + Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt: ΔB 0,3 3 μtb = = −6 = 8.10 μ0ΔH 1,25.10 .30 trong đó : -6 μ0 = 1,25.10 H/m là độ từ thẩm của không khí + Thể tích của lõi thép cần có:
5. μ μ t S U I V = Ql = tb 0 x x 1 1 ΔB2 Trong đó : μtb : độ từ thẩm trung bình của lõi sắt μ0 : độ từ thẩm của không khí tx : chiều dài xung truyền qua BAX có giá trị từ 10 ÷ 600 μs. ở đây chọn tx = 100 μs Sx : độ sụt biên độ xung lấy Sx = 0,15 U1 : điện áp sơ cấp I1 : dòng điện sơ cấp Thay số vào ta được : 8.103.1,25.10−6.0,15.9.0,05 V = (0,3)2 = 7,5.10-6 m3 ⇒ chọn mạch từ có thể tính V = 1,4 cm2 với thể tích đó ta có các kích thước mạch từ: a = 4,5 mm b = 6 mm d = 12 mm D = 21 mm Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 Chiều dài trung bình mạch từ : l = 5,2 cm Số vòng quấn dây sơ cấp BAX: Theo luật cảm ứng điện từ : dB ΔB U1 = w1Q = ww1Q dt t x
6. −6 U1.t x 9.100.10 Æ w1 = = = 111 vòng ΔB.Q 0,3.27.10−6 Số vòng dây thứ cấp : w1 111 w2 = = = 37 vòng m 3 tiết diện dây quấn thứ cấp I1 S1 = J1 2 Chọn mật độ dòng điện J1 = 6 A/mm −6 5.10 2 Æ S1 = = 0,0083 mm 6 Đường kính dây quấn sơ cấp : 4S1 4.0,0083 d1 = = = 0,1 mm π 3,14 Æ chọn dây có đường kính 0,1 mm Tiết diện dây quấn thứ cấp: I2 0,15 2 S2 = = = 0,0375 mm J 2 4 2 Chọn mật độ dđ J2 = 4 A/mm Đường kính dây quấn thứ cấp: 4S2 4.0,0375 d2 = = = 0,218 mm π 3,14 Æ chọn dây có đường kính d2 = 0,22 mm Kiểm tra hệ số lấp đầy: 2 2 2 2 S1w1 + S2w 2 d1 w1 + d2w 2 0,1 .111+ 0,22 .37 klđ = = = d2 d2 122 (π. ) 4 = 0,02 < 1
7. Như vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết. 2.Tính toán khâu KĐ cuối cùng D1 6 +En R1 3 BA X D1 7 D1 4 R1 2 T1 T3 D1 8 R1 3 R Tr3 : chọn transistor công suất loại 2SC911 làm việc ở chế độ xung có các thông số: + transistor loại npn, vật liệu bán dẫn là Si + điện áp giữa collector và bazơ là khi hở mạch Emito : UCB0 = 40 V + điện áp giữa Emito và Bazơ khi hở mạch Colecto : UEB0 = 4 V + dòng điện lớn nhất ở Colecto có thể chịu đựng được : ICmax = 500 mA + công suất tiêu tán ở Colecto : PC = 1,7 W 0 + nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp T1 =175 C. + Hệ số khuyếch đại β = 50. + Dòng điện làm việc của colecto IC3=I1=50 mA. I C3 50 +Dòng điện làm việc của Bazo Ib3= = = 1(mA) β 50 Ta thấy rằng loại thyristor đã chọn có công suất điều khiển khá bé Uđk=3V; Iđk= 0.15A nên dòng colecto-bazo của transisto Ir3 khá bé, trong trường này ta cần dùng 1 transistor mà vẫn đủ công suất điều khiển transistor.
8. Chọn nguồn cấp cho biến áp xung E= ± 12V. Với nguồn E=12(V) ta phải mắc thêm điện trở R nối tiếp với các cực emito của T3. E − U 12 − 9 R= 1 = = 60(Ω) I1 0.05 Tất cả các điod trong mạch điều khiển dùng loại 1N4009 +Dòng điện định mức Iđm =10 (mA) +Điện áp ngược lớn nhất UN = 25 V +Điện áp để cho Diod mở thông : Um =1 (V) 3.Chọn cổng AND Toàn bộ mạch điều khiển dùng 6 cổng AND ta lựa chọn 2 IC 4081 có 4 cổng AND , có các thông số - Nguồn nuôi IC : Vcc =3÷9 V - Nhiệt độ làm việc từ –40o ÷ 80o C - Điện áp ứng với mức logic 1 : 2÷4.5 V - Dòng điện nhỏ hơn 1mA - Công suất tiêu thụ P=2.5(nW /1cổng ) 14 13 12 11 10 9 8 1 2 3 4 5 6 7 4.Chọn cổng OR - Để phát xung đồng thời mở hai thyristor (một nhom anot catot ta dùng tổ hợp OR - Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 6 cổng OR nên ta lựa chọn 2 IC
9. 5.Khâu phát xung chùm R1 3 D5 OA5 R1 2 C2 R1 1 - Mỗi kênh điều khiển phải dùng 4 khuyếch đại thuật toán và 4 IC ở phản hồi áp ,dòng . Do đó ta phải chọn 7 IC loại TL084 do hãng Texas instruments chế tạo, mỗi IC này có 4 khuyếch đại thuật toán Thông số của TL084 : -Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ±18 V - Hiệu điện thế giữa 2 đầu vào : ± 30V - Nhiệt độ làm việc :T = -250÷850C - Công suất tiêu thụ: P = 680mW 6 - Tổng trở đầu vào Rin =10 MΩ - Dòng điện đầu ra Iout = 30 pA - Tốc độ biến thiên điện áp cho phép du/dt =13V/μs
10. *Nguyên lý hoạt động của khâu phát xung chùm Đóng nguồn điện cho 0A5 sau một pha quá độ ở đầu ra sẽ cho ra một chuỗi xung hình chữ nhật xen kẽ nhau, ta chọn giá trị của tụ C và các điện trở phù hợp cho các xung xuất hiện với một tần số cao thì các xung ở đầu ra được thể hiện như dạng chùm xung. Giả sử tại thời điểm ta xét tụ C được nạp đầy tức U2.> Uc hay Ud = U2.- Uc 0 và điện áp ra thay đổi thành điện áp dương. Như vậy do đặc tính phóng nạp của tụ C2 tạo nên điện áp ra dạng xung vuông liên tiếp, tín hiệu ra nhỏ do đó được khyếch đại qua transistor, xung qua diod chỉ giữ lại phần xung âm Xác định chu kì xung ra theo phương pháp toán tử laplace Tại một thời điểm 0 tụ C bắt đầu nạp điện từ nguồn + Vsat qua R11, ta có phương trình R11 + Uc = Vs dU c + a.U = a.V với a = 1/RC dt c s Viết phương trình trên dưới dạng toán tử Laplace
11. a.V p.U − U + a.U = s c()p c ()0 c ()p p a.V k.V U = s − s c()p p()p + a p + a với Uc(0) = -k.Vs Biểu thức của Uc trong quá trình nạp có dạng : −at U c ()t = Vs [1− (k +1 ).e ] Khi t = T1 , Uc(T1) = k.Vs cho nên : 2.R 6 + R 7 T1 = R 4 .C 2 ln R 7 Ta chọn R3 = R4 thì T1 =1,1 R4. C2 Vì khi nạp điện cho tụ C2 từ nguồn +Vs cũng như từ nguồn –Vs dòng điện nạp chảy qua R4 do đó T1 = T2. Cuối cùng , biểu thức của chu kì xung ra là : T = 2,2.R4.C2 Chọn tần số của xung chùm f = 5kHz Suy ra T = 2.10-4s −4 -4 2.10 Chọn C2 = 0,02.10 μF suy ra R = = 4545Ω 4 2,2.0,02.10−6 Chọn R8 = 4,5 (kΩ) ; R6 = R7 = 5(kΩ) -Chọn đèn T5 loại pnp kí hiệu A564 có các thông số : Ung = 35 V Tần số giới hạn fgh = 80MHz Nhiệt độ chịu đựng 1250C Dòng colector Ic = 300mA Hệ số khuyếch đại β = 10÷30 6. Khâu so sánh : -Điện áp răng cưa đưa vào cửa đảo của A4
12. -Điện áp điều khiển đưa vào cửa cộng của A4 Nếu Urăngcưa > Uđk : đầu ra của A4 là xung âm Nếu Urăngcưa < Uđk : đầu ra của A4 là xung dương Khi đó đầu ra của A4có chuỗi xung vuông liên tiếp . Phần tử chính của khâu IC là khâu thuật toán A4 , ta chọn IC TL084 do hãng Texas instrument có các thông số đã mắc ở trên . Chọn R5 = R28 = 4,5kΩ 7.Tính toán khối đồng pha : R1 +E II OA1 -E R2 R3 VR1 Theo kinh nghiệm thực tế ta tính điện áp đặt 0 Ud = Udfmax.sinθ ; với Udsmax = 12 V , θ = 8 ⇒Uđặt = 1,7V U R3 = 1,7V suy ra chọn R3 = 1,5kΩ ⇒ VR1 = 11,7kΩ chọn R1 = R2 = 5kΩ IC thuật toán chọn loại TL084 8.Khâu tạo điện áp răng cưa : Dz +E R4 VR2 C8 D1 1 II R5 +E OA2 III -E
13. • Nguyên lý hoạt động : Mạch làm nhiệm vụ tạo điện áp răng cưa đưa vào cửa đảo của A3 Khi Uđătf >0 thì Đ11 khoá , tụ C8 được nạp điện theo đường + E → VR2→ R4→ C8→ A2 về âm nguồn , với dòng nạp : E I n = VR 2 + R 4 Từ phần tính toán khâu đồng pha ta có F = 50Hz → T = 20 ms . Vậy một chu kỳ phóng nạp cho tụ là T/2. Tn là thời gian duy trì điện áp nạp cho tụ C8 Tphóng là thời gian phóng điện của tụ 20 T = ×164 = 9,2ms n 360 20 T = ×16 = 0,8ms phãng 360 Giá trị điện tích trên tụ C8 : 1 θ1 1 θ1 E 1 E Uc = ∫i n dt + U0 = ∫ dt + U0 = Tn + U0 θ θ C 0 C 0 VR 2 + R 4 C VR 2 + R 4 U0 là điện áp trên tụ khi bắt đầu được nạp tụ C8 U0 = UD7 . Ta chọn Điod Zener có điện áp ngưỡng : Ungưỡng = 9,1V Với điện áp biến thiên theo hàm tuyến tính với dấu ngược lại tức là điện áp trên III sẽ giảm dần . + Khi Uđằt < 0 thì Đ11 mở , tụ C8 phóng theo đường C8 →R5 → Đ11 → A1 về âm nguồn làm U(III) tăng nhanh có xu hướng đạt giá trị +E . Do có Điod ổn áp Dz
14. nên giá trị điện áp tại tụ max chỉ bằng UD7 . Đây chính là điện áp tại tụ C8 ở thời điểm đầu của quá trình nạp . Ta có giá trị điện áp trên tụ : 1 E U c = Tn + U 0 C VR 2 + R 4 Nguồn nạp cho tụ E = +15(V) Để cuối quá trình nạp Uc = 0 ta cần chọn VR2 + R4 sao cho ETn + U 0 = 0 (VR 2 + R 4 )C Ta có : 15.9,2.10−3 VR + R = Chọn C = 0,47μF 2 4 9,1.C 15.9,2.10 −3 VR + R = = 32,265()kΩ 2 4 9,1.0,47.10 −6 Giá trị của dòng nạp : E −3 I n = = 0,65.10 ()A VR 2 + R 4 Giá trị điện áp trên tụ sau khi phóng : 1 θ2 1 U C = ∫ Idt − U 0 = I p Tp .U 0 C θ1 C 8 8 1 U C + U 0 = I p Tp C8 Uo là điện áp trên tụ C8 sau khi nạp : C ()U + U T = 8 C 0 = C × R = 0,8()ms p I 8 5 P 0,8.10−3 R = = 1,702()kΩ 5 0,47.10−6 Chọn R5 = 1(kΩ) 9, Tính nguồn nuôi : Ta cần tạo ra nguồn nuôi có điện áp ±12(V), để cấp cho biến áp xung, nuôi IC , các bộ điều chỉnh dòng điện , tốc độ, +12V 7812 a C4 b 470μF 470μF c
15. - Ta dùng chỉnh lưu cầu 3 pha dùng Điot , điện áp thứ cấp nguồn nuôi : 12 - U = = 5,1(V) →Ta chọn U2 = 9(V) 2 2,34 Để ổn định điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp7812 và 7912 , các thông số chung của vi mạch này là : Điện áp đầu vào :Uv = 7÷ 35(V) Điện áp đầu ra : Ura = 12(V) với IC 7812 Ura = -12(V) với IC7912 Dòng điện đầu ra Ira = 0÷ 1 (A) Tụ điện C4 , C5 dùng để lọc sóng hài bậc cao C1 = C5 = C6 = C7 = 470(μF) ; U = 35(V) 10,Tính toán MBA nguồn nuôi và đồng pha : 1. Ta thiết kế MBAdùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và tạo nguồn nuôi . Chọn kiểu BA 3 pha 3trụ , trên mỗi trụ có 3 cuộn dây , 1 cuộn sơ cấp và 2 cuộn thứ cấp
16. 2. Điện áp lấy ra ở thứ cấp MBA làm điện áp đồng pha và điện áp nguồn nuôi. U2 = U2đph = UN = 9(V) 3. Dòng điện thứ cấp MBA đồng pha : I2đph = 1mA 4. Công suất nguồn nuôi cấp cho MBA đồng pha : -3 Pđph = 6 * U2đph * I2đph = 6*9 * 1 * 10 = 0,054(W) 5. Công suất tiêu thụ ở 7ICTL084 sử dụng làm khuyếch thuật toán và 2IC4081 để làm cổng AND và 2 IC làm cổng OR : P11IC = 11 * PIC = 11 * 0,68 = 7,48(W) 6. Công suất MBAX cấp cho cực điều khiển Thyristor Px = 6 * Uđk * Iđk = 6 * 3 * 0,1 =1,8(W) 7. Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi : PN = Pđph + 11PIC + Px PN = 0,054 + 7,48 + 1,8 = 9,334 (W) 8. Công suất của MBA kể đến 5% tổn thất trong máy S = 1,05( Pđph + PN ) = 1,05(0,054 + 9,334) = 9,86(W) 9.Dòng điện thứ cấp của MBA : S 9 ,86 I 2 = = = 0 ,183 ( A ) 6 U 2 6 × 9 10. Dòng sơ cấp MBA : S 9 ,86 I 1 = = = 0 ,015 ( A ) 3 U 1 3220 11. Tiết diện trụ của MBA được tính theo công thức kinh nghiệm S 9,86 Q = k = 6 =1,54(cm 2 ) T Q m × ρ 3× 50 trong đó kQ = 6 : hệ số phương thức làm mát
17. m = 3 : số trụ của MBA f = 50 : tần số điện áp lưới 2 ⇒ Theo tiêu chuẩn trong bảng tiết diện trụ →chọn QT = 1,63 cm Kích thước mạch từ lá thép dày δ = 0,5 (mm) Số lượng lá thép : 68 lá A = 12 mm B= 16 mm H =30mm Hệ số ép chặt kc = 0,85 12. Chọn mật độ tự cảm B =1T ở trong trụ , ta có số vòng dây sơ cấp : U1 220 W1 = = −4 = 6080(vong) 4,44.f.B.QT 4,44.50.1.1,63.10 2 13. Chọn mật độ dòng điện J1 = J2 = 2,75(A/mm ) Tiết diện dây quấn sơ cấp : S 9 ,86 2 F1 = = = 0 ,0054 ( mm ) 3 U 1 I 1 3 .220 .2 ,75 Đường kính dây quấn sơ cấp : 4.F 4.0,0054 d = 1 = = 0,083 1 π 3,14 11.Khâu phản hồi dòng điện và điện áp :
18. R3 9 R3 8 +E R3 5 R3 6 Rs OA5 +E R3 7 Ud k -E R3 4 R3 1 OA6 -E R3 9 -E R3 2 R3 3 +E R3 0 R2 7 R2 9 OA3 Rf 1 R2 8 +E -E R2 6 R2 4 C1 0 Rf 2 OA4 +E VR3 -E R2 1 Do dòng+E điện và điện áp trong mạch thường bị thay đổi nên trong mạch điều R2 2 R2 3 khiển thường có khâu ổn định dòng điện và điện áp trong quá trình nạp ăcquy. - Nguyên lý hoạt động của sơ đồ : Như đã giới thiệu và tính toán ở phần trên . Mạch điều khiển sẽ điều khiển sẽ điều khiển điện áp ở mạch lực để nạp tự động cho 18 bình ácquy theo chế độ nạp dòng sau đó chuyển sang nạp áp. Giai đoạn đầu ta nạp ác quy theo phương pháp nạp dòng điện không đổi. Để ổn định dòng điện ta dùng sun(Rs) để lấy tín hiệu phản hồi từ mạch nạp. Vì tín hiệu phản hồi từ sun nhỏ nên được khuếch đại thuật toán. Giá trị điện áp Uđặt được đưa vào trộn với giá trị phản hồi rồi đưa vào cổng đảo của thuật toán. Điện áp ra của thuật toán cho ta tín hiệu đưa về làm tín hiệu điều khiển. Khi ác quy được nạp với dòng điện không đổi được 85% dung lượng định mức thì mạch phản hồi sẽ tự động chuyển sang chế độ nạp theo áp. Tín hiệu phản hồi áp trên Rf1 tăng lên do điện áp nguồn nạp tăng. Tín hiệu phản hồi áp làm thay đổi tín hiệu ra của OA3. Tín hiệu ra trên OA3 có nhiệm vụ làm chuyển mạch nạp khi điện áp ra của OA3 là âm đưa qua phần tử NOT làm
19. thay đổi tín hiệu đến mở khoá điện tử CM2, làm tín hiệu dòng thông qua CM2, đồng thời tín hiệu ra của OA3 âm, khoá điện CM1 khoá. Mạch nạp được nạp theo chế độ dòng. Khi Uf1 tăng tương ứng với khi ac quy được nạp tới 85% dung lượng định mức, Uf > Ud trên cổng đảo của OA3 làm cho tín hiệu ra đảo dấu, làm khoá điện tử CM2 khoá đồng thời khoá CM1 mở. Mạch nạp chuyển sang chế độ nạp theo áp. Tín hiệu phản hồi điều khiển chế độ nạp theo áp được lấy trên Rf đưa vào cổng đảo của OA4 để cộng với tín hiệu đọc trên cổng cộng của OA4 được điện ra làm điện áp điều khiển. Tức là để duy trì điện áp Ud hay dòng điện Id không đổi. Nghĩa là Id và Ud thay đổi một lượng thì Uđk sẽ thay đổi một lượng để độ tăng giảm về không. a) Khâu tạo tín hiệu điều khiển theo dòng điện Theo công nghệ nạp, ban đầu nạp theo chế độ dòng khi điện áp ácquy đạt 85% dung lượng nạp định mức, mạch phản hồi tự động chuyển sang chế độ nạp theo áp nhờ khoá chuyển mạch. Trên mạch lực ta dùng sun loại 25A- 75mV để lấy tín hiệu phản hồi. Ta nạp với dòng nạp In = 5A vậy điện áp phản hồi qua sun là: 5.75 U = = 15mV s 25 Tín hiệu nạy nhỏ ta phải khuếch đại qua thuật toán OA5 Dòng nạp cho ác quy được tính theo công thức U n − E aq I n = raq Trong đó Un là điện áp nguồn nạp Eaq là sức điện động ban đầu của ác quy raq là điện trở trong của ác quy
20. Ta nạp cho 18 bình ác quy có dung lượng 50 Ah ,mỗi bình có 6 ngăn quy đơn .Các ngăn ắc quy đơn của các bình được nối tiếp với nhau. Với mỗi ngăn ác quy đơn có sức điện động ban đầu Eaq =1,95 V, điện trở trong của mỗi bình ác quy khi bắt đầu nạp raq = 0,1Ω Ta tính ∑ raq = 0.1x18 = 1.8Ω ∑ E aq = 1,95.6.18 = 210,6v Vậy điện cần thiết cho nguồn nạp ban đầu là Un = raq . In+Eaq = 1,8 . 5 + 210,6 = 219,6 V 3 6.U 2 cosα Ta có Un = Ud = π Với Ud = 219,6 V, U2 = 139 V ta tính được góc mở Tiristor α tương ứng là 47,5o ⎛ α − 8 ⎞ U = ⎜1− ⎟.U dk ⎝ 180 −16 ⎠ r max với Ur max đã tính ở phần trên(Ur max = 9,1V) α là góc mở của Tiristor, α = 80 – 1640, trong thực tế α được điều chỉnh trong khoảng từ 100 – 1500 ⎛ 47,5 − 8 ⎞ U = ⎜1− ⎟.9,1 = 6,9V dk ⎝ 180 −16 ⎠ Tín hiệu phản hồi từ sun qua OA5 khuếch đại lên 50 lần Uđk = Ud – (0,03 . 50) = Ud – 1,5 ⇒ Ud = Uđk + 1,5 = 6,9 + 1,5 = 8,4V E U d = .R 33 R 33 + R 32 Với nguồn E = 15V
21. Chọn R33 = 1,5kΩ ⇒R32 =(15.1,5)/8,4 – 1,5=1,2 kΩ Chọn R38 = 3kΩ R39 =50 R38=50*1.5=75kΩ b.Khâu tạo tín hiệu điều khiển theo điện áp Khi ác qui được nạp theo chế độ dòng được 85% dung lượng nạp của ác qui. Mạch điều khiển sẽ tự động chuyển mạch nạp cho ác qui sang chế độ nạp theo áp . Điện áp nạp cho ác qui theo chế độ áp là : Điện áp nạp cho mỗi ngăn ác qui đơn khi được nạp no: Un =2.7 V Điện áp nạp cho 18 bình ác qui : Un = 2.7*18 =291.16 V Tương ứng với góc mở của Thyristor α : 3 6U U = 2 cosα = 291.6V d Π Ta tính được : α=26.3o Uđk có giá trị là : ⎛ α − 8 ⎞ ⎛ 26.3 − 8⎞ Uđk=⎜1− ⎟ × 9.1 = ⎜1− ⎟ × 9.1 = 8(V) ⎝ π −16 ⎠ ⎝ π −16 ⎠ Khi các ác qui nạp được 85 % dung lượng nạp thì tổng sức điện động của các ác qui và điện áp trên mạch nạp : Eaq=(2.7*6*18*85)/100 =247.86 V Ud = Raq *In +Eaq =256.86 V Ta lấy điện áp phản hồi trên Rf khi đó là : U d Uf= R 2 = 3V R 1 + R 2 Ta chọn Rf=Rf1+Rf2 =4(kΩ)
22. (R f 1 + R f 2 )3 ⇒Rf= = 41.7Ω U d Điện áp điều khiển lúc này lấy từ điện áp ra của thuất toán OA8 .OA8 có nhiện vụ cộng hai tín hiệu của điện áp phản hồi Uf lấy trên R12 và điện áp đặt Ud lâ7s trên điện trở phân áp R23 Uđk=Ud-Uf=7.5V ⇒Ud =10.5V Chọn R23=1,5 kΩ ⇒R22=0.64 kΩ c) Khâu chuyển mạch Chế độ chuyển mạch theo nguyên tắc khi Uf lấy trên Rf1 Rf2 của Rf đưa vào cổng cộng của thuật toán OA3 để so sánh với tín hiệu đặt (Ud) trên cổng trừ của OA3. . Khi Uf Ud , điện áp ra của OA3 dương, làm khoá điện tử CM2 đóng và CM1 mở. Để thực hiện nhiệm vụ này ta dùng vi mạch bằng khoá điện tử có cơ sở được thiết kế như trên hình 4 – 16 . Trong đó điện áp đặt lấy trên VR3 được đưa vào cửa trừ của thuật toán OA3 , điện áp phản hồi áp đưa vào cửa cộng của OA3 Khi ác quy được nạp tới 85% dung lượng thì điện áp ra của OA3 đảo dấu, tức là khi đó điện áp trên mạch lực có giá trị Unạp= 112V, tương ứng với Uf = 3V, Vậy điện áp đặt ta lấy trên VR3 có giá trị Ud = 3 V. Hình 12.Khâu bảo vệ quá điện áp : Nguyên lý làm việc của mạch Khi tín hiệu phản hồi Uf lấy trên Rf1 Rf2 được so sánh với tín hiệu đặt qua OA9 Khi Ufh≤U đặt tức là điện áp nguồn nạp nhỏ hơn hoặc bằng điện áp ắc qui lúc nạp no thì đầu ra của OA3 là dương (+) đặt lên bazo của T6 ,làm T6thông .Dòng điện từ nguồn Enqua rơle R qua T6về đất , làm rơle tác động ,tiếp điểm
23. thường đóng được mở làm cho mạch điều khiển tác động .Điện áp trên mạch lực không còn. Tính điện áp đặt trên VR4 : Khi Un = 219,6 V thì Uf= 3V ⇒Un (khi ác qui nạp no ) =291.6V ⇔Uf =3*291.6/219,6 =3.98V Ta chọn rơle một chiều có các thông số : U=24V R=500Ω