Tiểu luận Thiết kế, tính tốn sa bàn thực tập điện tử cơng nghiệp Giáo viên hướng dẫn Lời nói đầu Ngày với phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kĩ thuật công nghiệp, đặc biệt cơng nghịêp địên tử thiết bị điện tử có cơng suất lớn chế tạo ngày nhiều Và đặc biệt ứng dụng vào nghành kinh tế quốc dân đời sống hang ngày phát triển hết sứa mạnh mẽ Tuy nhiên để đáp ứng nhu cầu ngày nhiều phức tạp cơng nghiệp nghành điện tử cơng suất ln phải nghiên cứu tìm giải pháp tối ưu Đặc biệt với chủ chương cơng nghiệp hố đại hố nhà nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải thay đổi, nâng cao để đưa công nghệ tự động điều khiển vào sản xuất Do đỏi hỏi phải có thiết bị phương pháp điều khiển an tồn xác Đó nhiệm vụ không riêng nghành điện công nghiệp mà cần phải có thêm giúp sức nghành điện tử công suất vấn đề chung cần phải đưa gia lời giải đáp Để giải vấn đề nước ta cần phải có đội ngũ thiết kế đông đảo tài Sinh viên nghành Điện Công Nghiệp - Tự động hố tương lai khơng xa đứng đội ngũ này, mà phải tự trang bị cho kiến thức, trình độ hiểu biết sâu rộng Thực xây đồ án tốt nghiệp kiểm tra khảo sát kiến thức tổng hợp sinh viên, điều kiện sinh viên ngành tự tìm hiểu nghiên cứu kiến thức điện công nghiệp, điện tử cơng suất Vì sinh viên lần đầu thực làm quen với việc làm đồ án, để đem kiến thức chuyên nghành vào trình xây dựng đồ án chưa có nhiều kinh nghiệm thực tế nên làm đồ án cần thiết có hướng dẫn thầy, giáo Nội dung đồ án gồm năm chương Chương : Giới thiệu chung đề tài Chương : Cơ sở lý thuyết Chương : Tính tốn thiết kế nguồn Chương : Tính tốn áp dụng Chương : Trong thời gian làm đề tài khả kiến thức thân hạn chế, đề tài chắn khơng tránh thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đề tài hồn thiện Em chân thành cảm ơn thầy, cô giáo! Chương Giáo viên hướng dẫn GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐỒ ÁN Đồ án lấy tên thiết kế, tính tốn sa bàn thực tập điện tử cơng nghiệp, Sa bàn nói chung gọi theo nhiều tên gọi khác tuỳ vào chức năng, nhiệm vụ chúng kể tới số tên gọi sau: Sa bàn điều khiển, xa bàn vận hành, xa bàn thực tập Qua tiếp cận trường học thực tế sa bàn có nhiều kích thước lớn nhỏ, trang bị thiết bị theo yêu cầu, mục đích cần sử dụng tổng quan chúng tích hợp từ thiết bị điện - điện tử như: Nguồn cung cấp, thiết bị bảo vệ khì cụ ( Áptơmát, cầu chì, rơle, cơng tác tơ), mạch chỉnh lưu, nghịch lưu, hệ thống đèn báo nguồn củng cố, thiết bị lường hiến thị thông số Ngày hệ thống xa bàn sử rộng, khẳng định tầm quan trọng phát triển cơng nghiệp hố, đóng góp khơng nhỏ vào việc giảng dạy, học tập sinh viên trường thuộc khối kỹ thuật công nghiệp Với tầm quan trọng thực tế khẳng định Trường Cao Đẳng Cơng Nghiệp Phúc n nơi nhóm sinh viên chúng em học tập, rèn luyện, từ ngày đầu đưa xa bàn vào việc giảng dạy, thực tập học sinh không ngừng đầu tư trang bị thêm xa bàn cho nhu cầu hăng say học tập, thực tập xưởng sinh viên, với đa dạng loại xa bàn nên thời gian ngắn trang bị hết Tới chúng em sau ngày tháng học tập, rèn luyện đến lúc tốt nghiệp trường, sinh viên chúng em thấy xa bàn thực tập cần thiết củng mong muấn tự tay làm xa bàn thực tập, góp phần giảm bớt chưa đủ xa bàn Nên nhóm sinh viên mạnh rạn thông qua thầy giáo chủ nhiệm đề nghị lên khoa Điện _ Tự Động Hoá cho nhóm sinh viên làm đồ án tốt nghiệp Sa Bàn Thực Tập Điện Tử Cơng Nghiệp thay thi tốt nghiệp, đề nghị thiết thực nhóm khoa đồng tình, chấp nhân, khuyến khích phai có giám sát, hướng dẩn thầy, cô giáo Bản thân chúng em vui mừng cảm ơn trước chấp nhận, quan tâm khoa, thầy, cô giáo Bước đầu làm mơ hình cho đồ án gặp phải khó khăn việc chọn lựa kích thước, hình dáng, linh kiện, thiết bị cách bố chí thiết bị cho hợp lý vừa thực chức vừa tiết kiệm, an toàn, thẩm mĩ nhờ có định hướng thầy hướng dẩn, cơng với tinh thần tự giác khó khăn tháo gỡ dần, tinh thần làm mơ hình hăng Giáo viên hướng dẫn hái Nhóm đến định hình lục giác hình dạng xa bàn thiết lập từ sáu xa bàn độc lập ghép lại mà thành, thiết bị cần có như: Áptơmát ba pha, Apekế, Vơnkế, đồng hồ đo vạn năng, máy biến áp, chỉnh lưu vv Sau thời gian miệt mài làm xa bàn hoàn thành dự kiến, qua làm đồ án thân em củng bạn thấy thiết thực, tính thực nghiệm, khoa học, ứng dụng cao 1.1 Tính thực nghiệm Việc thực nghiệm đồ án làm sa bàn thực tập điện tử công nghiệp đáp ứng chất lượng, hiệu kĩ năng, kỹ thuật, tay nghề học sinh Giúp học sinh thông qua việc làm đồ án sẻ tổng hợp lượng kiến thức đáng kể thời gian học tập mà thầy, cô giáo chuyền đạt bổ sung thêm kiến thức mới, học sinh vân dụng kiến thức trang bị vận dụng vào trình thực tập, giúp học sinh hiểu sâu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cách lắp đặt, phương pháp lựa chọn thiết bị hợp lý nhất, giúp rèn luyện tính, cần cù ,tỉ mĩ chung thực, điều kiện dất cần thiết học sinh tốt nghiệp trường 1.2 Tính khoa học - cơng nghệ Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ĐẾN ĐỒ ÁN Tất kiến thức học thực tế sở lý thuyết quan trọng thiết vận dụng vào việc xây đồ án, sở lý thuyết giáo trình, đề cương giảng, ghi chép, nguồn cung cấp kiến thức lý thuyết cấu tạo, nguyên lý hoạt động, phương pháp lựa chọn tính tốn, phạm vi ứng dụng thực tế Kiến thức lý thuyết cần cho đồ án gồm có sở khí cụ điện, thiết bị bảo vệ mạch ( Aptơmát, cầu chì ), sở máy biến áp, sở mạch chỉnh lưu, mạch lọc, ổn áp.Sau sở lý thuyết cụ thể 2.1 CƠ SỞ VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 2.1.1 Khái niệm Trong bầt kì mạng điện, lươi điện tồn hệ thống cung cấp điện nói chung muốn làm việc độ ổn định cao nhất, hạn chế cố mức thấp cần phải có góp mặt khí cụ điện làm chức đóng cắt cấp nguồn, chức bảo vệ mạch, thiết bị khỏi cố, ngắn mạch, tải Khí cụ điện Giáo viên hướng dẫn làm việc lâu dài mạch dẫn điện, nhiệt độ khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện dạng nhiệt đốt nóng phận dẫn điện cách điện khí cụ Vì khí cụ điện làm việc chế độ nhiệt độ phận phải không giá trị cho phép làm việc an toàn lâu dài 2.1.2 Phân loại yêu cầu khí cụ điện 2.1.2.1 Phân loại Ta có nhiều tiêu chuẩn để phân loại khí cụ điện Phân loại theo chức năng, theo nguyên lý hoạt động, theo môi trường làm việc nhiều tiêu khác Nhưng phân loại theo tiêu sau 1- Phân loại theo cơng dụng + Nhóm khí cụ khống chế dùng để đóng cắt điều chỉnh tốc độ, chiều quay máy phát điện, động điện như: Cầu dao, Áptơmát, Cơng tắc tơ + Nhóm khí cụ bảo vệ làm nhiệm vụ bảo vệ động cơ, máy phát điện, lưới điện có tải, ngắn mạch, sụt áp : Rơle, Cầu chì, Máy cắt + Nhóm khí cụ điện tự động điều khiển từ xa làm nhiệm vụ thu thập phân tích khống chế hoạt động mạch điện : Khởi động từ + Nhóm khí cụ điện hạn chế dòng ngắn mạch ( điện trở phụ, cuận kháng ) + Nhóm khí cụ điện làm nhiệm vụ trì ổn định tham số điện ( Ổn áp, tự động điều chỉnh điện áp máy phát ) + Nhóm khí cụ điện làm nhiệm vụ đo lường : Máy biến dòng điện, máy biến áp đo lường - Phân loại theo tính chất dịng điện + Nhóm khí cụ điện dùng mạch điện chiều + Nhóm khí cụ điện dùng mạch điện xoay chiều - Phân loại theo nguyên lý làm việc + Nhóm khí cụ điện làm việc theo nguyên lý từ điện, điện từ, điện động, nhiệt, có tiếp xúc không tiếp xúc - Phân loại theo điều kiện làm việc + Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm + Loại làm việc vùng ôn đới + Loại làm việc chống cháy nổ, chịu rung động - Phân loại theo cấp điện áp Giáo viên hướng dẫn + Khí cụ điện hạ áp có điện áp kV + Khí cụ điện trung áp có điện áp từ kV đến 36 kV + Khí cụ điện cao áp có điện áp từ 36 kV đến 400 kV + Khí cụ điện siêu cao áp có điện ap từ 400 kV trở lên 2.1.2.2 Yêu cầu khí cụ điện Để đảm bảo an toàn cho thiết bị điện đảm bảo độ tin cậy khí cụ điện khí cụ điện phải đảm bảo số yêu cầu sau: + Khí cụ điện đảm bảo làm việc lâu dài với thông số kỹ thuật trạng thái làm việc định mức: Uđm, Iđm + Ổn định nhiệt, điện động, có cường độ khí cao tải, ngắn mạch + Khí cụ điện làm việc chắn, an toàn làm việc + Vật liệu cách điện tốt, khơng bị chọc thủng q dịng Đối với sa bàn thực tập điện tử công nghiệp sử dụng hai loại khí cụ điện Áptơmát làm nhiệm đóng cắt cấp nguồn cho sa bàn bảo vệ tải cho động Cầu chì chức bảo vệ ngắn mạch Sau hiểu biết chung hai khí cụ điện vừa nêu 2.1.3 ÁPTƠMÁT (AB) 2.1.3.1 Khái niệm Áptơmát thiết bị đóng cắt tay tự động nhờ lực điện từ đạt tới giá trị cần bảo vệ Tuỳ theo cấu tạo áptômát mà chúng có chức bảo vệ sau: Bảo vệ dòng cực đại, bảo vệ dòng cực tiểu, bảo vệ điện áp thấp, bảo vệ công suất ngược bảo vệ khác 2.1.3.2 Yêu cầu sử dung áptômát + Làm việc tốt giá trị định mức + Phải có thời gian ngắt nhỏ + Ngắt chị số dòng ngắt mạch lớn + Phát sinh hồ quang + Phù hợp với điều kiện làm việc, đảm an toàm cho người thiết bị + Cấu tạo dơn giản, gọn nhẹ, giá thành hạ 2.1.3.2 Phân loại Giáo viên hướng dẫn Có nhiều tiêu, tiêu chuẩn để phân loại áptơmát thường có Chỉ tiêu phân loại sau: - Theo chức bảo vệ + Áptơmát bảo vệ dịng cực đại + Áptơmát bảo vệ dịng cực tiểu + Áptơmát bảo vệ điện áp thấp + Áptômát bảo vệ công suất ngược - Theo số pha - cực + Một pha + Hai pha + Ba pha - Theo dòng điện, điện áp + 10A ; 20A ; 100A ; 500A + 110V ; 220V ; 380V ; 500V - Theo hệ số hiệu chỉnh + Áptômát vạn + Áptơmát định hình + Áptơmát tác động nhanh + Áptômát chống giật - Theo cấu tác dộng người ta chi làm loại + Áptômát nhiệt: Tác động nhờ cấu điện - nhiệt, thời gian tác động chậm loại thường dùng để bảo vệ tải + Áptômát điện từ: Tác động nhờ cấu điện - từ loại dùng để bảo vệ ngắn mạch + Áptômát từ - nhiệt 2.1.3.3 Cấu tạo chung Áptômát Tuỳ theo chức cụ thể mà áptơmát đầy đủ có phận sau + Hệ thống tiếp điểm phân dập hồ quang: Thực nhiệm vụ đóng cắt cấp nguồn, bảo vệ thiết bị, phận dập hồ quang làm nhiệm vụ đập tắt nhanh hồ quang phát sinh q trình vận hánh có cố Giáo viên hướng dẫn + Cơ cấu tác động nhiệt: Cơ cấu làm nhiệm vụ ngắt mạch tải, hoạt động co giản nhiệt lưỡng kim + Cơ cấu tác động điện từ: Cơ cấu gồm nam châm điện (cuộn dây từ lõi thép) làm nhiệm vụ ngắt mạch có tượng ngắt mạch, cấu thường tác động trước nên dòng điện tác động tức thời phải có giá trị lớn dịng điện tác động chậm Tuỳ theo chức năng, nhiệm vụ, cấu hoạt động nguyên lý tác động mà loại có nguyên lý hoạt động khác Cùng thiết bị đóng cắt bảo vệ mạch điện khác nói chung lựa chọn áptơmát ta cần lựa chọn theo thơng sồ kỹ thuật sau + Dịng điện định mức áptơmát I đm (A) Đây dịng điện lớn cho phép áptômát làm việc lâu dài mà khơng bị tác động, dịng khơng nhỏ dịng phụ tải tính tốn I đmAB ≥ Ilvmax Trong đó: I đmAB : Là giá trị dịng định mức áptơmát Ilvmax: Là giá trị dịng làm việc lớn mạch điện + Dòng điện bảo vệ nhgắn mạch áptơmát I nm (A) Đây dịng điện nhỏ đủ làm cho áptômát tự ngắt Chỉ áptơmát có cấu ngắt kiểu điện từ có thống số này, chọn loại để đóng cắt động dịng ngắt mạch chọn phải lớn dòng khởi động động tức Inm > Ikđ + Điện áp làm việc áptômát cho phép vượt 10% ÷ 15%, Uđm (V) Điện áp phải chọn phụ thuộc vào điện áp lưới điện mà lắp đặt không nhỏ điện áp lưới UđmAB + ∆UđmAB ≥ Uđm,mạng + ∆Uđm,mạng Trong đó: UđmA, Uđm,mạng : Lần lượt điện áp định mức áptômát lưới điện ∆UđmAB, ∆Uđm,mạng: Là độ tăng điện áp cho phép áptômát lưới điện + Dịng bảo vệ q tải áptơmát I qt : Dịng điều chỉnh nhờ vít diều chỉnh, số trường hợp ta điều chỉnh theo giá trị sau: Iqt = (1,1 ÷1,2) Itt Giáo viên hướng dẫn + Số cực áptômát: Một cực, hai cựa, ba cực 2.1.3.4 Hình dạng thực tế cấu tạo bên Cần gạt phục hồi Thanh đóng ngắt Tiếp điểm động Dây dẫn nhiệt Tiếp điểm tĩnh Vít tiếp điểm Hình - Cấu tạo bên Áptomát 2.1.4 CẦU CHÌ 2.1.4.1 Khái niệm cầu chì Cầu chì thiết bị bảo vệ mạch điện, lưới điện thiết bị dùng điện chánh khỏi dòng ngắn mạch Nó thường bảo vệ đường dây, máy biến áp, động điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch thắp sáng Cầu chì sử dụng rộng rãi kích thước bé, khả cắt cao giá thành hạ Bản than cầu chì có hai phần tử dây chảy dùng để cắt mạch điện cần bảo vệ thiết bị dập hồ quang để rập hồ quang phát sinh dây chảy đứt 2.1.4.2 Yêu cầu cấu chì: Giáo viên hướng dẫn Cầu chì cần phải đáp ứng yêu cầu sau đây: - Yêu cầu cấu tạo + Cấu tạo đơn giản, gọn nhẹ, giá thành hạ + Vật liệu thay rễ tìm + Đảm bảo an toàn cho người thiết bị - Yêu cầu dây chảy + Khơng bị ơxi hố, độ dẫn điện tốt + Điện trở phải cao biến đổi theo thời gian + Nhiệt độ nóng chảy tương đối thấp + Phải phù hợp với mạch điện + Đặc tính A - S phải thấp đặc tình thiết bị bảo vệ 2.1.4.2 Phân loại Tuỳ theo cấu tạo, số pha, nơi lắp đặt cầu chì có loại sau Theo số pha: Thông dụng pha ba pha Loại hở khơng có vỏ bọc có dây chảy, dây chảy thường làm chì, hợp kim chì - thiếc, nhơm Loại kín có hai loại: Loại có vỏ bọc cát thạch anh loai khơng có vỏ bọc cát thạch anh 2.1.4.2 Cấu tạo cầu chì Cầu chì bao gồm thành phần sau: + Phần tử ngắt mạch: Đây thành phần cầu chì, phần tử phải có khả cảm nhận giá trị hiệu dụng củ dịng điện qua Phần tử có giá trị điện trở suất bé (thường chì, đồng, nhơm vv.) Hình dạng phần tử dạng dây (tiết diện tròn), dạng rát mỏng + Thân cầu chì: Thường thuỷ tính, ceramic (sứ gốm) hay vật liệu khác tương đương Vật liệu tạo thành thân cầu chì phải đảm bảo hai tính chất: - Có độ bền khí - Có độ bền điệu kiện dẫn nhiệt chịu đựng thay đôi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng + Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch thân cầu chì): Thường vật liệu Silicat dạng hạt, phải có khả ngăng hấp thụ Giáo viên hướng dẫn tử tự do) lỗ trống có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm điện tử (điện tích âm) từ khối N chuyển sang Kết khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống dư thừa điện tử) khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, số điện tử bị lỗ trống thu hút chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với tạo thành nguyên tử trung hịa Q trình giải phóng lượng dạng ánh sáng (hay xạ điện từ có bước sóng gần đó) Sự tích điện âm bên khối P dương bên khối N hình thành điện áp gọi điện áp tiếp xúc (UTX) Điện trường sinh điện áp có hướng từ khối n đến khối p nên cản trở chuyển động khuếch tán sau thời gian kể từ lúc ghép khối bán dẫn với trình chuyển động khuếch tán chấm dứt tồn điện áp tiếp xúc Lúc ta nói tiếp xúc P-N trạng thái cân Điện áp tiếp xúc trạng thái cân khoảng 0.6V điốt làm bán dẫn Si khoảng 0.3V điốt làm bán dẫn Ge Sơ đồ nguyên lý: (a) Phân cực thuận điôt ; (b) Phân cực ngược điơt Hình 243 - Các sơ đồ ngun lý Q trình phân cực thuận: Nếu ta đặt điện áp ngồi có chiều ngược với ngược với điện áp tiếp xúc lên điốt có cực dương (+) vào bán dẫn loại P cực âm vào bán dẫn loại N hình (a).Lúc hàng rào điện bị thu hẹp lại trình khuyếch tán điện tử, lỗ trống khơng bị cản trở làm suất dịng chảy qua điốt Giáo viên hướng dẫn tăng dần đến mức UAk = 0,65V ta gọi điôt phân cực thuận Quá trình phân cực ngược: Quá trình điện áp chiều với điện áp tiếp xúc hình (b) hàng rào điện mở rộng vùng bán dẫn loại N, điện trở điốt tăng lên cản trở khuyếch tán dòng điện qua điốt coi khơng bỏ qua dịng điện rị qua điốt q trình phân cực ngược điốt, mạch chỉnh lưu bị phân cự ngược hay khố điốt hồn tồn khơng dẫn điện khơng tính đến dịng rị 3.4.2.1 Tham số yêu cầu sử dụng điốt Các tham số yêu cầu cần thiết để van làm việc tốt mà khơng bị phát nóng, bị q dịng q áp cho phép thông số tạo sở để ta xét tới thông số mạch chỉnh lưu sau hai tham số Dòng điện trung bình chạy qua điốt theo chiều thuận (I D): Trong trình làm việc điốt sẻ phát nhiệt làm nóng điốt Cơng suất phát nhiệt tỉ lệ với dịng điện chạy qua điốt nên ID thơng số quan trọng để lựu chọn điốt thực tế Điện áp ngược lớn mà điốt làm việc an toàn(U ngược,max): Lựa chọn theo tham số để đảm bảo điện áp ngược điốt chịu đựng mà khơng bị đấnh thủng Ngồi cịn tham số : Tấn số (f), thời gian phục hồi (tph) Khi sử dụng điốt cần phải đap ứng u cầu sau + Dịng điện thuận khơng vượt q giá trị tối đa ghi điốt + Dòng điện qua điốt không vượt 1A + Điện áp phân cực ngược không vượt ngưỡng giá trị cực đại khơng vượt q 1000V 3.4.2.2 Đặc tính V - A Đặc tính V - A điốt thể tính chất, q trình hoạt động phân cực thuận phân cực ngược đặc tính gồm hai phần: Phần đặc tính thuận nằm góc phần tư thứ ứng với U Ak > phần đặc tính ngược nắm góc phần tư thứ ba ứng với UAk < Điện áp mở điốt Ge nhỏ điện áp mở Điốt Si:s VD0 = 0,3 (Ge) ; VD0 = 0,7 (Si) Giáo viên hướng dẫn Hình455 - Dặc tính V - A thực tế điốt loại Ge Si Điốt Si có điện áp đánh thủng lơn điốt Ge ( Điốt Si giá trị đạt tới 1000V điốt Ge khoảng 400V) Điồt Si có dải nhiệt độ làm việc lớn điốt Ge ( nhiệt độ cực đại của Điôt Si 2000C, điốt Ge 1000C) Dòng ngược điốt Si nhỏ điốt Ge: Is (Si) S1 dịng điện cuộn thứ cấp biến áp khơng đối xứng nên công suất biến áp sẻ S BA = 1 π2 π2  π2  1  .Pd = + +  Pd = 1,48Pd  24   2   (1) - Sử dng tối đa công suất biến áp, độ chênh lệch công suất biến áp công suất chỉnh lưu nhỏ chỉnh lưu hình tia chu kỳ + Cơng suất tính tốn mày biến áp S BA = S1 + S 2 Vì dịng điện sơ cấp thứ cấp có dạng đối xứng nên S1 = S2 Suy S BA π π π2 = U2I2 = Ud Id = Pd = 1,23Pd 2 2 (2) Từ (1) (2) ta thấy sơ đồ cầu sử dụng máy biến áp tốt sớ đồ pha hình tia chu kỳ vì: Cơng suất máy biến áp công suất chỉnh lưu P d 1,23 lần Giáo viên hướng dẫn - Điện áp ngược đặt lên van sơ đồ chỉnh lưu cầu 1/2 nhỏ nhiều so với chỉnh lưu pha hình tia Unghìnhtia = 2U2m = 2 U2 > Unghìnhcầu = U2m = U2 Từ lập luận phương án ba cho điện áp tốt, sử dụng tối đa công suất máy biến áp Vậy phương án phù hợp làm chỉnh lưu cho nguồn thiết kế : Dưới nội rung chi tiết mạch cấu chỉnh lưu U D1 U2 U2m D3 t π ~U1 ~U2 BA D4 Zt Ud D2 -U2 2π id t ID3.D4 Hình 46- Chỉnh lưu hình cầu t ID1.D2 t UD1 Ungmax Tác dụng linh kiện BA: Biến áp biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 D1, D2, D3, D4 hình thành nên cầu Zt : Có thể tải trở tải trở cảm Nguyên lý làm việc Xét chu kỳ dương (+) nguồn U điốt D1 D2 phân cực thuận khia D3, D4 bị phân cực ngược nên D1 D2 dẫn dòng I1 theo chiều từ D1 qua tải Rt D2 Trong chu kỳ âm (-) điện áp thứ cấp biến áp đổi chiều làm D 1, D2 phân cực ngược D3, D4 phân cực thuận cấp dòng I2 cho tải Mạch chỉnh lưu gồm hai nhánh, nhánh có hai điơt mắc nối tiếp Ưu điểm nối bật mạch cầu điốt chịu 1/2 điện áp nguợc phân cực ngược nên làm tăng tuổi thọ điốt Giáo viên hướng dẫn Xét trường hợp Zt tải trở Ta có dạng điện áp hình 5345, dạng dịng điện giống dạng điện áp + Điện áp trung bình chỉnh lưu π 2 m U d = ∫ U sin θdθ = U ≈ 0,9U π π m U d 2I = + Dòng điện chạy qua tải: I d = R π + Dòng điện trung bình chạy qua điốt ID = 2π π I 2U sin θdθ = d R ∫ + Điện áp ngược điốt chu kỳ dương m U ng max = U = 2U + Dòng điện thứ cấp máy biến áp I2 = π 2 Id Đối với tải trở cảm I2 = π I2 =  2U sin θ  ∫ R    0  π 2U R π ∫ sin θdθ ⇒ I = I d π + Cơng suất tính tốn mày biến áp S BA = S1 + S 2 Vì dịng điện sơ cấp thứ cấp có dạng đối xứng nên S1 = S2 Suy S BA = U I = π 2 Ud π 2 Id = π2 Pd ≈ 1,23Pd Với tải trở cảm công suất máy biến áp là: S BA = U I = π 2 26434 Chọn mạch lọc Giáo viên hướng dẫn Ud π 2 Id = π 2 Pd ≈ 1,11Pd Điện áp dịng điện sau chỉnh lưu có cực tính khơng đổi rạng sóng vần thay đổi có chu kỳ, nhiệm vụ mạch lọc loại bỏ sóng hài bậc cao để điện áp phẳng Với tải trở dòng điện qua tải là: ∞ ∞ n =1 n =1 it = I + ∑ An sin nωt + ∑ Bn cos ωt ∞ Trong I0 thành phần chiều, ∞ n =1 n =1 ∑ An sin nωt + ∑ Bn cos ωt thành phần sóng hài xoay chiều, pha tần số phụ thuộc vào loại chỉnh lưu Nhìn chung mạch có cấu tạo phức tạp cho chất lượng lọc tốt song tốn linh kiện, tăng khối lượng, kích thước mạch gây cồng kềnh lắp giáp, nên tuỳ theo yêu cầu tải cần cấp nguồn mà nguồn dùng mạch lọc đơn giản mạch lọc phức tạp Để lọc bỏ thành phần sóng hài bậc cao ta có lựa chọn sau: + Mạch lọc dùng tụ C : Thường mắc song song với tải dùng với mạch chỉnh lưu có dịng tải bé.hình (a) Nhờ tải nối với tải nên điện áp nhấp nhơ Do nạp phóng tụ qua 1/2 chu kỳ sóng hài bậc cao thơng qua tụ C nên dịng tải cịn thành phần chiều với sóng hai bậc thấp Nếu tải cố định tụ C lớn tác dụng lọc rõ rệt, với chỉnh lưu tần số công nghiệp f = 50H Z chị số tụ từ vài µF tới vài nghìn µF Việc tính tốn hệ số đập mạch lọc dùng tụ dẫn đến kết KP = ωCRt L C Rt U r Rt U r Hình 34 - (a).Mạch lọc dùng tụ - (b).Mạch dùng cuộn kháng Giáo viên hướng dẫn + Mạch lọc cuộn dây: Cuận cảm nối tiếp với tải hình vẻ, dịng điện tải biến thiện cuộn cảm L suất sức điện động tự cảm chống lại biến làm giảm sóng hài bậc cao, nên dịng tải có thành phần chiều lượng nhỏ sóng hài bậc thấp Hệ số đập mạch lọc dùng cuộn dây: K p = Rt 3ωL Ưu điểm lọc phù hợp với chỉnh lưu công suất lớn vừa, giá trị cuận dây lớn khả chặn tăng nhược điểm loại lọc cuộn dây lớn điện trở chiều lớn kéo theo sụt áp tăng làm hiệu suất chỉnh lưu giảm + Mạch lọc cộng hưởng Hình 356 biểu diễn lọc cộng hưởng dùng mạch cộng hưởng song song L kCk mắc nối tiếp với tải Rt nhờ chặn sóng hài có tần số tần số cộng hưởng Ngồi tụ C1 cịn có tác dụng lọc thêm L L CK C1 LK Rt U r CK R t Ur Hình757: Các lọc cộng hưởng Hình464 biểu diễn lọc cộng hưởng dùng mạch cộng hưởng nối tiếp L kCk mắc song song với tải Rt Ở tần số cộng hưởng nối tiếp mạch L kCk trở kháng nhỏ nên ngắn mạch sóng hài có tần số hay gần tần số cộng hưởng Ngồi cuộn L cịn có tác dụng lọc thêm + Mạch lọc dùng LC hình π Các lọc sử dụng tổng hợp tác dụng cuộn cảm L tụ C để lọc, sóng hài giảm nhỏ dòng điện tải (hay điện áp tải) nhấp nhơ Để tăng tác dụng lọc mắc nối tiếp hay mắt lọc hình π với Khi dịng điện điện áp tải gần phẳng hoàn toàn Giáo viên hướng dẫn L L C Rt U r C1 C2 Rt U r Hình 1.8: Lọc dùngLC Hình 1.9: Lọc hình π Trong số trường hợp để tiết kiệm giảm kích thước, trọng lượng lọc ta thay cuộn cảm L R mắt lọc dùng LC hay hình π Lúc R gây sụt áp thành phần chiều dẫn tới hiệu suất chất lượng lọc thấp dùng cuộn L Thường người ta chọn giá trị R sụt áp chiều (10 - 20)%U0 khoảng vài Ω đến vài kΩ Hình - Hình dạng thực tế tụ cuộn dây Đối với mạch lọc nguồn cần thiết kế mạch lọc vừa nêu sử dụng để đơn giản tính tốn, thiết kế mạch mặt khác tải cần cấp nguồn thay đổi Nên để đơn giản ta dùng mạch lọc tụ Hình 67 Giáo viên hướng dẫn U D1 ~U2 ~U1 D3 C BA D4 D2 U2m U2 t π Zt Ura -U2 2π U2m Ud Hình45 - Chỉnh lưu cầu có tụ lọc dạng điện áp Về chất chỉnh lưu cầu sơ đồ tương đương hai mạch sóng nối lại với nhau, nên lắp vào mạch tụ sẻ làm việc hai bán chu kỳ dương âm, thân tụ có nội trở gọi dung kháng, thành phần làm nhiệm vụ giảm thành phần sóng hai bậc cao nên cịn dịng chiều cung cấp cho tải Dạng điện áp sau lắp tụ biểu thị giản đồ thời gian hình 23 3495 Mạch ổn áp Điện áp sau lọc cấp cho tải sử dụng, số trường hợp tác động thay đổi điện áp tần số dẫn tới nguồn cấp thay đổi sẻ ảnh hưởng xấu đến làm việc tải mặt khác tải cần nguồn cấp có độ ổn định tối ưu việc đặt ổn áp trở nên cần thiết Đối với ổn áp dùng nguồn tham khảo khảo chọn phương án mạch ổn áp sau Mạch ổn áp dùng điốt Zener Mạch dùng Tranzistor để ổn áp Mạch dùng IC ổn áp Trong phạm vi đồ án yêu cầu mạch ổn áp không cần điều chỉnh điện áp tải nên phương án hai ba đưa tìm hiểu tham khảo sử dụng cần dải điều chỉnh điện áp Nên phương án dùng điốt ổn áp (điốt zener) để ổn định điện áp phù hợp với yêu cầu đồ án Dưới nội dung cần thiết + Mạch ổn áp dùng điốt zener Giáo viên hướng dẫn ... CHUNG VỀ ĐỒ ÁN Đồ án lấy tên thiết kế, tính tốn sa bàn thực tập điện tử cơng nghiệp, Sa bàn nói chung gọi theo nhiều tên gọi khác tuỳ vào chức năng, nhiệm vụ chúng kể tới số tên gọi sau: Sa bàn điều... dự kiến, qua làm đồ án thân em củng bạn thấy thiết thực, tính thực nghiệm, khoa học, ứng dụng cao 1.1 Tính thực nghiệm Việc thực nghiệm đồ án làm sa bàn thực tập điện tử công nghiệp đáp ứng chất... khoa Điện _ Tự Động Hố cho nhóm sinh viên làm đồ án tốt nghiệp Sa Bàn Thực Tập Điện Tử Công Nghiệp thay thi tốt nghiệp, đề nghị thiết thực nhóm khoa đồng tình, chấp nhân, khuyến khích phai có giám