Thiết kế và tính toán mạch lực của bộ thực hành ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp công suất 1 KVA

ay m¸y æn ¸p trong c«ng nghiÖp. Qua 4 n¨m häc t©p t¹i khoa ®iÖn –c¬-®iÖn tö, tr­êng §¹i Häc Ph­¬ng §«ng chóng em ®· ®­îc t×m hiÓu s©u vÒ c¸c kiªn thøc vÒ thiªt bÞ ®iÖn, biÕn ®æi ®iÖn n¨ng . §­îc sù gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy L­u §øc Dòng vµ c¸c anh t¹i trung t©m Nghiªn cøu vµ ph¸t triÓn c«ng nghÖ tù ®éng-418 B¹ch Mai- Hµ Néi; chóng em ®· hoµn thµnh §å ¸n tèt nghiÖp mét c¸ch nghiªm tóc vµ ®óng thêi h¹n. Tuy nhiªn ,v× thêi gian cã h¹n vµ khèi l­îng kiÕn thøc ®· ®­îc häc tËp , chóng em kh«ng tr¸nh khái sai sãt trong khi th­c hiÖn,v× vËy chóng em rÊt mong sù gãp ý, chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c thÇy c« ®Ó ®å ¸n thiÕt kÕ nµy hoµn thiÖn h¬n. Hµ Néi ngµy th¸ng n¨m Sinh viªn thiÕt kÕ: L­¬ng ThÕ Anh NguyÔn TiÕn Thµnh NguyÔn ThÞ Thu H­¬ng Ch­¬ng I : Giíi ThiÖu VÒ C¸c Lo¹i æn ¸p Xoay ChiÒu æn ®Þnh ®iÖn ¸p ¶nh h­ëng rÊt nhiÒu tíi c¸c th«ng sè kÜ thuËt,c¸c chØ tiªu kinh tÕ cña thiÕt bÞ ®iÖn, cô thÓ: §èi víi ®éng c¬ kh«ng ®ång bé khi ®iªn ¸p gi¶m xuèng 10% th× momen quay gi¶m 19%, hÖ sè tr­ît t©ng 27.5%, dßng roto t¨ng 14%, dßng Stato t¨ng 10%, nÕu gi¶m tiÕp 20% th× momen gi¶m 36%.Ng­îc l¹i khi ®iÖn ¸p t¨ng lªn 10% th× m« men quay t¨ng lªn 21% ,hÖ sè tr­ît gi¶m xuèng 20%, dßng ®iÖn R«to gi¶m xuèng 18% ,dßng ®iÖn stato gi¶m xuèngcßn 10%. §èi víi thiÕt bÞ chiÕu s¸ng,khi ®iÖn ¸p gi¶m xuèng 10%th× quang th«ng 30%. ®iÖn ¸p gi¶m xuèng 20% th× mét sè ®Ìn huúnh quang kh«ng cã kh¶ n¨ng ph¸t s¸ng. Khi ®iÖn ¸p t¨ng 10% th× quang th«ng cña ®Ìn t¨ng lªn 35%, tuæi thä cña ®Ìn gi¶m ®i ba lÇn. Do ®ã ®Ó cã mét dßng ®iÖn chÊt l­îng ,duy tr× tuæi thä cña ®éng c¬, thiÕt bÞ ®iÖn æn ®Þnh ®iÖn ¸p lµ mét yªu cÇu v« cïng cÊp thiÕt .cho ®Õn nay víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kÜ thuËt cho phÐp thiÕt kÕ mét bé nguån æn ¸p theo nhiÒu ph­¬ng ph¸p nh­ lµ : æn ¸p s¾t tõ cã tô æn ¸p s¾t tõ kh«ng tô æn ¸p dïng khuÕch ®¹i tõ - æn ¸p dïng m¸y biÕn ¸p kªt hîp ®iÒu khiÓn tù ®éng æn ¸p kiÓu bï ë mçi ph­¬ng ¸n cã ­u ,nh­îc ®iÓm ®Æc tr­ng riªng vÒ th«ng sè kÜ thuËt ,chØ tiªu kinh tÕ. I/ Giíi thiÖu chung : Do l­íi ®iÖn dao ®éng nhiÒu ¶nh h­ëng kh«ng tèt ®Õn sù ho¹t ®éng cña c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nªn ng­êi ta ®· chÕ t¹o thiÕt bÞ tù ®éng æn ®Þnh ®iÖn ¸p (gäi t¾t lµ æn ¸p) . æn ¸p lµ mét thiÕt bÞ cã thÓ tù ®éng duy tr× ®iÖn ¸p ra thay ®æi träng ph¹m vi nhá khi ®iÖn ¸p vµo thay ®æi trong mét ph¹m vi lín .Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kÜ thuËt, c¸c lo¹i æn ¸p còng ngaú cµng ®­îc c¶i tiÕn tõ ®¬n gi¶n ®Õn phøc t¹p vµ chÊt l­îng ngµy cµng tèt h¬n. §Ó ®¸nh gi¸ ®­îc chÊt l­îng cña æn ¸p ng­êi ta ®­a ra c«ng thøc sau : K = K : hÖ sè ®¸nh gi¸ chÊt l­îng æn ¸p : ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p vµo , ®iÖn ¸p vµo : ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p ra , ®iÖn ¸p ra Nh­ vËy qua c«ng thøc trªn chóng ta ®· thÊy r»ng muèn n©ng cao chÊt l­îng cña æn ¸p th× ph¶i gi¶m ®­îc ®é biÕn thiªn cña ®iÖn ¸p ra. II/ T×m hiÓu nguyªn lý ho¹t ®éng cña c¸c lo¹i æn ¸p th«ng dông 1) æn ¸p s¾t tõ kh«ng tô : Nguyªn lý lµm viÖc : æn ¸p s¾t tõ kh«ng tô lµm viÖc dùa theo nguyªn lý b·o hoµ tõ s¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña æn ¸p s¾t tõ kh«ng tô ®­îc tr×nh bµy d­íi ®©y: H×nh 1.1 1.2)CÊu t¹o : æn ¸p lo¹i nµy gåm hai cuén d©y W1 vµ cuén d©y W2 quÊn trªn hai lâi thÐp Cuén d©y W1 lµ cuén tuyÕn tÝnh ( cã khe hë kh«ng khÝ trong m¹ch tõ) Cuén d©y W2 lµ cuén b·o hoµ §iÖn ¸p vµo UV ®Æt lªn c¶ hai cuén W1 vµ W2 cßn ®iÖn ¸p ra lÊy trªn cuén b·o hoµ W2 1.3) Nguyªn lý lµm viÖc: Víi cÊu t¹o nh­ trªn chóng ta thÊy r»ng : UV = U1 + U2 Vµ nÕu bá qua tæn hao trªn hai cuén kh¸ng th× ta cã: UV = U1 + UR §Æc tÝnh V – A cña c¸c phÇn tö ®­îc thÓ hiÖn ë h×nh 1.2 d­íi ®©y: H×nh 1.2 Tõ ®­êng ®Æc tÝnh trªn chóng ta nhËn thÊy r»ng víi mét sù thay ®æi lín ®iÖn ¸p vµo th× ®Çu ra cña æn ¸p thay ®æi Ýt h¬n . Tuy vËy sù dao ®éng cña ®iÖn ¸p ra vÉn cßn t­¬ng ®èi lín v× ®Æc tÝnh V-A cña cuén kh¸ng b·o hoµ kh«ng thÓ n»m song song víi trôc hoµnh ®­îc. 1.4) ¦u nh­îc ®iÓm cña æn ¸p s¾t tõ kh«ng tô: ¦u ®iÓm : Cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n DÔ thiÕt kÕ, chÕ t¹o Nh­îc ®iÓm : §iÖn ¸p ra bÞ mÐo d¹ng Dßng tæn hao lín HiÖu suÊt thÊp ChÊt l­îng cña æn ¸p kh«ng cao 2) ¤n ¸p s¾t tõ cã tô: 2.1) CÊu t¹o : H×nh 1.3 æn ¸p s¾t tõ cã tô còng gåm hai cuén kh¸ng : Cuén W1 vµ cuén W2 . Cuén W1 lµ cuén lµm viÖc ë chÕ ®é tuyÕn tÝnh, cuén W2 lµm viÖc ë chÕ ®é b·o hoµ .Hai cuén ®­¬c m¾c nèi tiÕp nhau .§iÖn ¸p ®Çu vµo ®­¬c ®Æt lªn hai cuén nµy .§iÖn ¸p ra ®­¬c lÊy trªn hai ®Çu cuén W2 vµ tô C . Tô C ®­îc m¾c song song víi cuén b·o hoµ W2 Môc ®Ých ®Ó gi¶m nhá dßng ch¹y trong cuén W1 . ViÖc m¾c thªm tô ®iªn trong m¹ch t¹o ra hiÖn t­¬ng céng h­ëng v× thÕ æn ap s¨t tõc cã tô cßn gäi lµ bé cæng h­ëng. 2.2/ Nguyªn lý ho¹t ®éng: Tô C ®­îc tÝnh to¸n sao cho khi ®iÖn ¸p vµo UV = U®m th× IC = 1 , lóc nµy m¹ch ®iÖn ë tr¹ng th¸i céng h­ëng dßng ®iÖn. §Æc tÝnh V – A H×nh 1.4 Khi vµo ®­êng ®Æc tÝnh trªn chóng ta thÊy r»ng : Khi UR < UCH : m¹ch cã tÝnh ®iÖn dung Khi UR < UCH : m¹ch cã tÝnh ®iÖn c¶m V× vËy ph¶i chän miÒn lµm viÖc cña æn ¸p sau ®iÓm céng h­ëng tøc lµ UV > UCH 2.3) ¦u nh­îc ®iÓm cña æn ¸p s¾t tõ cã tô: + ¦u ®iÓm : HiÖu suÊt cao §é t¸c ®éng nhanh §¬n gi¶n , dÔ chÕ t¹o + Nh­îc ®iÓm : §iÖn ¸p ra bÞ mÐo d¹ng D¶i ®iÖn ¸p ®Çu vµo hÑp XuÊt hiÖn nh÷ng sãng hµi bËc 3. æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ : 3.1) CÊu t¹o: Gåm mét khuyÕch ®¹i tõ vµ mét biÕn ¸p tù ngÉu H×nh vÏ sau m« t¶ cÊu t¹o cña æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ : H×nh 1.5 + KhuyÕch ®¹i tõ lµ mét khÝ cô ®iÖn gåm nhiÒu cuén d©y cuèn quanh mét lâi thÐp ,trong ®ã cã cuén lµm viÖc vµ cuén ®iÒu khiÓn . Cuén ®iÒu khiÓn ®­¬c cÊp ®iÖn mét chiÒu th­êng cã hai cuén m¾c ng­îc cùc tÝnh nhau ®Ó Khö sù ¶nh h­ëng cña m¹ch xoay chiÒu ë cuén lµm viÖc vµo m¹ch mét chiÒu ë cuén ®iÒu khiÓn . §iÒu chØnh ®iÖn ¸p hay dßng ®iÖn cña cuén lµm viÖc nhê ®iÒu khiÓn dßng ®iÖn trong cuén ®iÒu khiÓn. + §iÖn ¸p vµo ®­îc ®Æt vµo ®Çu vµo cña biÕn ¸p tù ngÉu. + §iÖn ¸p ra lÊy ë ®Çu ra cña biÕn ¸p tù ngÉu. 3.2) Nguyªn lý ho¹t ®éng: UV = UK§T + U1TN UR = K . UTN = K( UV – U K§T ) Nh­ vËy muèn cho UR kh«ng ®æi th× i§K ph¶i ®­îc ®iÒu chØnh sao cho tho¶ m·n: Khi UV t¨ng th× ®iÒu chØnh I§K t¨ng ®Ó UK§T t¨ng Khi UV gi¶m th× ®iÒu chØnh I§K gi¶m ®Ó UK§T gi¶m V× vËy vÊn ®Ò c¬ b¶n ®Æt ra lµ lµm sao t¹o ®­îc qu¸ tr×nh tù ®éng thay ®æi I§K thªo quy luËt UV ,thay ®æi ®Ó UR kh«ng ®æi > §iÒu nµy ®­îc gi¶i quyÕt nhê hÖ thèng ®iÒu khiÓn gåm c¸c c¬ cÊu ph¸t, ®o, so s¸nh b»ng c¸c phÇn tö ®iÖn tõ hoÆc ®iÖn tö . 3.3) Giíi thiÖu nguyªn lý ho¹t ®éng cña æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ cô thÓ : H×nh 1.6 W1, W2, W3 : 3 cuén d©y ®iÒu chØnh ®ã chÝnh lµ c¬ cÊu ph¸t Chóng ta ph¶i chØnh ®Þnh R1 sao cho khi UV = U®m vµ IT = I®m th× ®iÖn ¸p Ra UR = U®m ,tøc lµ : UV = U®m UT = I®m UR = U®m + Cuén U®k2 vµ W®k3 ®­îc m¾c nèi tiÕp víi hai cuén kh¸ng b·o hoµ L2 vµ cuén tuyÕn tÝnh L3 qua bé chØnh l­u. + Cuén W®k2 vµ W®k3 ®Êu ng­îc c­c tÝnh nhau nªn søc tõ ®éng cña chóng b»ng hiÖu hai søc tõ ®éng (iw) = ( i®k2 * w®k2 ) – ( i®k3 * w®k3) + BiÕn trë R2 ®Ó chØnh ®Þnh dßng i®k2 + BiÕn trë R3 ®Ó chØnh ®Þnh dßng i®k3 + ViÖc ®iÒu chØnh dßng ®iÒu khiÓn i®k2 vµ i®k3 thùc hiÖn sao cho khi UR = UR®m th× (iw) =0 H×nh vÏ bªn thÓ hiÖn ®Æc tÝnh cña æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ: H×nh 1.6 3.4) ¦u nh­îc ®iÓm cña æn ¸p kiÓu khuyÕch ®¹i tõ : * ¦u ®iÓm : - Kh¶ n¨ng chÞu qu¸ t¶i lín - HiÖu suÊt cao - Cã thÓ chÕ t¹o víi c«ng suÊt lín - §iÖn ¸p ra kh¸ æn ®Þnh - §é t¸c ®éng nhanh * Nh­îc ®iÓm : - Gi¸ thµnh h¹ - ThiÕt bÞ cång kÒnh phøc t¹p - §iÖn ¸p ra bÞ mÐo d¹ng 4) æn ¸p lµm viÖc theo nguyªn t¾c biÕn ¸p: Trong m¸y biÕn ¸p , ®iÖn ¸p tû lÖ víi sè vßng d©y theo biÓu thøc: U1 : §iÖn ¸p s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p U2 : §iÖn ¸p thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p W1 : Sè vßng d©y s¬ cÊp cña m¸y biÕn ¸p W2 : Sè vßng d©y thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p 4.1) CÊu t¹o : æn ¸p lµm viÖc theo nguyªn t¾c biÕn ¸p cã cÊu t¹o ®¬n gi¶n gåm : BL - m¸y biÕn ¸p æn ¸p : lµ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã con tr­ît chæi than §SV : §éng c¬ secv« ( ®éng c¬ 1 chiÒu kÝch tõ nam ch©m vÜnh cöu) truyÒn ®éng cho con tr­ît cña BL M¹ch ®iÒu khiÓn : LÊy tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cña æn ¸p Ura ,so s¸nh víi ®iÖn ¸p cÇn gi÷ æn ®Þnh U«®.. H×nh 1.7 4.2) Nguyªn lý lµm viÖc : æn ¸p lµm viÖc theo nguyªn t¾c biÕn ¸p ho¹t ®éng theo nguyªn lý khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo thay ®æi th× m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ph¸t tÝn hiÖu ®Ó ®éng c¬ secv« sÏ kÐo chæi than lµm thay ®æi sè vßng d©y ®Ó t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p ®Çu vµo sao cho ®iÖn ¸p ®Çu ra sÏ lµ ®Þnh møc th× dõng l¹i M¹ch ®iÒu khiÓn cã ®Çu vµo nèi víi ®Çu ra cña æn ¸p, ®ã chÝnh lµ c¬ cÊu so s¸nh vµ ph¸t tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn b»ng c¸c phÇn tö ®iÖn tö b¸n dÉn . 4.3) ¦u nh­îc ®iÓm cña lo¹i æn ¸p lµm viÖc theo nguyªn t¾c biÕn ¸p : + ¦u ®iÓm : Gi¸ thµnh rÎ Kh«ng cång kÒnh ,dÔ chÕ t¹o Kh«ng mÐo d¹ng ®iÖn ¸p D¶i lµm viÖc réng + Nh­îc ®iÓm : M¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p §é t¸c ®éng chËm BÞ giíi h¹n c«ng suÊt lín do tiÕp xóc chæi than Khi thay ®æi ®Çu vµo ®ét ngét thi ®Çu ra còng cã sai sè lín do sö dông hÖ c¬ khÝ) sau ®ã míi cã sai sè nhá . 5) æn ¸p kiÓu bï : æn ¸p lo¹i nµy lµm viÖc theo nguyªn t¾c bï c«ng suÊt thiÕu 5.1) CÊu t¹o : H×nh 1.8 + Gåm mét biÕn ¸p kiÓu c¶m øng ,®Çu ra ®­îc nèi tiÕp víi cuén thø cÊp cña biÕn ¸p , s¬ cÊp cña biÕn ¸p ®­îc nèi víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn + Cã nhiÒu nhiÒu c¸ch ®Ó ®iÒu khiÓn cuén s¬ cÊp cña biÕn ¸p bï nh­ dïng biÕn ¸p vi sai , hai mÆt ®­îc mµi ®i ®Ó lÊy ®iÖn ¸p qua hai chæi quay ng­îc chiÒu nhau cÊp cho s¬ cÊp biÕn ¸p bï . HoÆc c¸ch kh¸c lµ dïng c¸c phÇn tö kh«ng tiÕp ®iÓm ®Ó ®ãng, c¾t biÕn ¸p bï tuú theo ®iÖn ¸p l­íi lµ cao hay thÊp. 5.2) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña æn ¸p dïng biÕn ¸p bï cã biÕn ¸p vi sai ®Ó ®iÒu khiÓn s¬ cÊp biÕn ¸p bï : H×nh 1.9 Nguyªn lý ho¹t ®éng cña lo¹i æn ¸p nµy lµ bï c«ng suÊt thiÕu. Khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo mµ thay ®æi bao nhiªu so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc th× biÕn ¸p bï chØ cÇn bï d­¬ng hay bï ©m mét l­îng bÊy nhiªu ®Ó ®iÖn ¸p ra lµ ®Þnh møc. Tõ s¬ ®å trªn chóng ta cã : UR = Ul­íi + U bï §Ó ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p ®Æt vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p bï, m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy tÝn hiÖu tõ ®Çu ra cua æn ¸p sÏ ph¸t tÝn hiÖu ®Ó ®iÒu khiÓn 2 secv« mot¬ quay ng­îc chiÒu nhau mét l­îng ®Ó sao cho bªn thø cÊp biÕn ¸p bï cã ®­îc l­îng ®iÖn ¸p cÇn thiÕt ®Ó ®Çu ra cña æn ¸p lµ ®Þnh møc . 5.3) ¦u, nh­îc ®iÓm cña æn ¸p kiÓu bï ; * ¦u ®iÓm : - Gän nhÑ - D¶i lµm viÖc réng , ®iÒu chØnh tr¬n - Kh«ng bÞ mÐo d¹ng ®iÖn ¸p - Cã thÓ chÕ t¹o víi c«ng suÊt lín * Nh­îc ®iÓm: - §é t¸c ®éng chËm do cã t¸c ®éng c¬ cÊu chuyÕn ®éng quay - M¹ch ®iÒu khiÓn phøc t¹p KÕt luËn : Qua sù ph©n tÝch trªn th× ë mçi h×nh thøc æn ¸p cã nh÷ng ­u ®iÓm vµ nh­îc ®iÓm riªng , c¨n cø vµo yªu cÇu cña ®å ¸n : “ ThiÕt kÕ bé thùc hµnh nguån æn ¸p xoay chiÒu “ , tõ ­u ®iÓm cña æn ¸p ho¹t ®éng theo nguyªn t¾c biÕn ¸p rÊt thÝch hîp cho ®Ò tµi nµy nªn chóng em ®· chän h×nh thøc æn ¸p ho¹t ®äng theo nguyªn t¾c biÕn ¸p lµm c¬ së ®Ó thiÕt kÕ “ Bé thùc hµnh nguån æn ¸p “. Ch­¬ng II : ThiÕt kÕ , tÝnh to¸n m¹ch lùc cña bé thùc hµnh Nguån æn ¸p xoay chiÒu lµm viÖc theo Nguyªn t¾c biÕn ¸p c«ng suÊt 1kvA I/ S¬ ®å m¹ch lùc vµ mèi quan hÖ gi÷a c¸c biÕn ¸p thµnh phÇn: Nh­ ®· giíi thiÖu ë ch­¬ng I , trªn thùc tÕ hiÖn nay cã nhiÒu lo¹i æn ¸p sö dông c¸c nguyªn lý kh¸c nhau . ViÖc l­a chän kÕt hîp nh÷ng nguyªn lý ®ã ®Ó t¹o ra mét s¬ ®å m¹ch lùc cã thÓ ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu vÒ kü thuËt vµ kinh tÕ lµ mét viÖc quan träng. Mçi lo¹i æn ¸p cã nh÷ng ­u vµ nh­îc ®iÓm riªng nªn khi lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ m¹ch lùc nhãm em ®· chän h×nh thøc æn ¸p lµm viÖc theo nguyªn t¾c biÕn ¸p , víi ­u ®iÓm d¶i lµm viÖc réng, kh«ng mÐo d¹ng ®iÖn ¸p phï hîp víi yªu cÇu cña “ bé thùc hµnh æn ¸p “ . Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu chóng em ®· thiÕt kÕ s¬ ®å m¹ch lùc gåm : Mét biÕn ¸p tù ngÉu Mét biÕn ¸p æn ¸p Mét biÕn ¸p tÝn hiÖu M¹ch lùc cña chóng em ®­îc x©y dùng nh­ sau: H×nh 2.1 : vÏ s¬ ®å cña m¹ch lùc Chøc n¨ng cña c¸c phÇn tö trong m¹ch : M¸y biÕn ¸p æn ¸p ( m¸y biÕn ¸p ®éng lùc ) : lµ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã con tr­ît chæi than Chøc n¨ng : BiÕn ¸p æn ¸p t¹o ra ®iÖn ¸p æn ®Þnh 220V khi ®iÖn ¸p vµo thay ®æi tõ 160V ®Õn 240V . §éng c¬ secv« §SV : ( ®éng c¬ 1 chiÒu kÝch tõ nam ch©m vÜnh cöu).TruyÒn ®éng cho con tr­ît cña m¸y biÕn ¸p æn ¸p. M¸y biÕn ¸p tù ngÉu cã chøc n¨ng gi¶ lµm Ul­íi thay ®æi vµ kh¶o s¸t d¶i ®iÖn ¸p cã Ul­íi thay ®æi ( khi chØnh ®Þnh )cña bé æn ¸p . M¸y biÕn ¸p tÝn hiÖu cã chøc n¨ng : lÊy tÝn hiÖu ®iÖn ¸p tõ Ura cña m¸y æn ¸p tíi m¹ch ®iÒu khiÓn . D¶i lµm viÖc cña æn ¸p : D¶i lµm viÖc cña æn ¸p réng hay hÑp còng quyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng cña æn ¸p , mÆt kh¸c còng ®Ó phï hîp víi ®iÒu kiÖn thùc tÕ ë ViÖt Nam nªn quyÕt ®Þnh chän d¶i lµm viÖc cña æn ¸p lµ tõ 160V ®Õn 240V. Khi l­íi ®iÖn ¸p dao ®«ng trong ph¹m vi 160V -> 217 lµ 160V th× : §éng c¬ secv« tù ®éng thay ®æi kÐo con tr­ît chæi than gi¶m sè vßng d©y s¬ cÊp t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p vµo ®Ó gi÷ cho Ura æn ®Þnh xung quanh gi¸ trÞ 220V Khi l­íi ®iÖn ¸p dao ®éng trong ph¹m vi 223V -> 240V th× : §éng c¬ secv« tù ®éng kÐo con tr­ît chæi than t¨ng sè vßng d©y s¬ cÊp t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p vµo , gi÷ cho ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh xung quanh gi¸ trÞ 220V Sai sè cho phÐp lµ : ± 3V Qua ®ã chóng ta thÊy r»ng ®iÖn ¸p ra qua æn ¸p sÏ ®­îc æn ®Þnh ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc lµ 220V khi ®iÖn ¸p l­íi dao ®éng tõ 160V ®Õn 240V, víi sai sè cho phÐp lµ +3V vµ -3V . II/ TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p thµnh phÇn: T×m hiÓu vÒ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu : Trong tr­êng hîp ®iÖn ¸p s¬ cÊp vµ thø cÊp kh¸c nhau kh«ng ®¸ng kÓ nghÜa lµ tØ sè biÕn ¸p nhá ,®Ó ®­îc kinh tÕ h¬n vÒ mÆt chÕ t¹o vµ vËn hµnh ng­êi ta th­êng dïng m¸y biÕn ¸p tù ngÉu . Gièng nh­ m¸y biÕn ¸p th­êng, m¸y biÕn ¸p tù ngÉu còng cã hai cuén S¬ cÊp vµ thø cÊp . Hai cuén nµy kh«ng chØ liªn hÖ víi nhau vÒ tõ mµ cßn liªn hÖ víi nhau vÒ ®iÖn + M¸y biÕn ¸p tù ngÉu t¨ng ¸p : n = Uvµo / Ura < 1 + M¸y biÕn ¸p tù ngÉu h¹ ¸p : n = Uvµo /Ura >1 TÝnh to¸n chÕ t¹o biÕn ¸p tù ngÉu c«ng suÊt 1KVA C«ng suÊt 1 KVA : Tõ ®ã ta tÝnh ®­îc dßng ®Þnh møc lµ : I®m = S / U®m => I®m = 1000 / 220 I®m = 4,55 (A) Th«ng sè thiÕt kÕ : S = 1 KVA I®m = 4,55 (A) QuÊn d©y tõ 0 -> 250 (V) §Ó thõa 1/10 lâi kh«ng quÊn d©y Tõ c«ng thøc : F = k k : hÖ sè kinh nghiÖm TiÕt diÖn t¸c dông cña lâi s¾t : ta chän k = 1,3 F = 1,3 => F = 41,11 (cm2) TiÕt diÖn thùc cña lâi s¾t : Chän Kcl = 0,9 Kthùc = Kcl * 41,11 => Kthùc = 0,9 * 41,11 Kthùc = 37 (cm2) Sè vßng d©y trªn toµn bé lâi s¾t lµ : W = 250 / 4,44 * f * Kthùc * BT => W = 250 / 4,44 *50 *37 * 1,2 W = 250 / 1 W = 250 (vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn : J = 4,55 A / mm2 TiÕt diÖn d©y quÊn nh­ sau : S = => S = VËy S = 1 (mm2) §­êng kÝnh d©y quÊn : d = = => d = 1,13 (mm2) Chän d©y dÉn biÕn ¸p tù ngÉu cã tiÕt diÖn trßn , cã th«ng sè sau : §­¬ng kÝnh ngoµi : d = 1,4 ( v× trªn bÒ mÆt cña d©y quÊn ph¶i mµi ®i 1 phÇn ®Ó ®iÖn ¸p ra chæi than. Nªn chän d©y cã ®­êng kÝnh = 1,4) Chu vi lâi xuyÕn : Chän hÖ sè chÌn kÝn Kc = 0,7 C = W : Sè vßng d©y quÊn d : §­êng kÝnh d©y quÊn => C = = 500 (mm) V× ph¶i ®Ó l¹i 1/10 chu vi cña lâi kh«ng quÊn d©y nªn chu vi cña lâi cÇn ph¶i cã lµ : CT = => CT = CT = 550 (mm) * §­êng kÝnh ngoµi cu¶ lâi ; Dn = CT / => Dn = 550 / 3,14 Dn = 175 (mm) §­êng kÝnh trong cña lâi lµ : Dtr = Ctr / Víi Ctr lµ chu vi cña lâi ®­îc tÝnh nh­ sau : Chän hÖ sè xÕp chång KXC = 2,75 th× chu vi trong cña lâi lµ : Ctr = CT / 2,75 => Ctr = 550 / 2,75 VËy Ctr = 200 (mm) VËy ®­êng kÝnh trong cña lâi lµ : Dtr = Ctr / 3,14 => Dtr = 200 / 3,14 (mm) Dtr =64 (mm) ChiÒu dÇy cña lâi s¾t lµ : A = Dn - Dtr / 2 => A = 56 (mm) ChiÒu cao cña lâi s¾t : B = F / A => B = 41,11 / 5,6 B = 73,4 (mm) = 0,734 (dm) VËy lâi s¾t sÏ cã kÝch th­íc nh­ h×nh vÏ : H×nh 2.2 ThÓ tÝch cña toµn bé lâi s¾t : V = (Dn / 2 )2 *3,14 * B - (Dtr / 2 )2 * 3,14 *B V = * (Dn2 -Dtr2 ) => V = ( 1,752 - 0,642 ) = 1,53 (dm3) Träng l­îng toµn bé lâi s¾t : Chän m = 7,5 (kg) => M = 7,5 * 1,53 = 11,5 (kilogam) D©y quÊn : Gi÷a lâi s¾t vµ d©y quÊn ®Æt 1 líp c¸ch ®iÖn dµy 2mm Ta cã chu vi cña lâi lµ : C = 2 * ( A + B + 2*2 ) => C = 2 * ( 56 + 73,4 + 4 ) C = 267 (mm) ChiÒu dµi toµn bé d©y quÊn lµ ; L = C * W => L = 267 * 250 VËy L = 66 (mm) Träng l­îng toµn bé d©y quÊn lµ : chän d©y quÊn emay M = 66 * 55,9 => M = 3,689 (KG) B¶ng tãm t¾t sè liÖu cña biÕn ¸p tù ngÉu: D©y quÊn M¹ch tõ Lo¹i D©y d W M Lo¹i T«n A B Dtr Dn M Trßn emay 1,4 (mm) 250 (vßng) 3,689 (KG) Silic QuÊn trßn 56 (mm) 73,4 (mm) 64 (mm) 175 (mm) 11,5 (KG) 2) ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y biÕn ¸p lùc : C¸c th«ng sè : S =1 KVA QuÊn d©y tõ 0 ®Õn 250 V §Ó thõa 1/10 lâi kh«ng quÊn d©y Ph¹m vi thay ®æi ®iÖn ¸p l­íi : 160V ®Õn 240V Víi U1min = 160 (V) -> I1 = S / U1min -> I1 = 1000 / 160 -> I1 = 6,25 (A) Víi U1max = 240(V) -> I1 = S / U1max -> I1 = 4,17 (A) => Chän I®m = 6,25 (A) Tõ c«ng thøc F = 1,3 Ta cã tiÕt diÖn t¸c dông cña lâi s¾t F = 1,3 -> F = 41 (cm2) TiÕt diÖn thùc cña lâi s¾t : chän Kcl = 0,9 Kthùc = Kcl * F -> Kthùc = 0,9 * 41 = 37 (cm2) Sè vßng d©y trªn toµn bé lâi s¾t : W = 250 / 4,44 * f * Kthùc * BT Chän Bt = 1,2 -> W = 250 / 4,44 * 50 * 37 * 10-4 * 1,2 -> W = 254 (vßng ) Chän mËt ®é dßng ®iÖn J = 4 A / mm2 TiÕt diÖn d©y quÊn nh­ sau : T = = = 1,56 (mm2) -> d = = = 1,4 (mm2) Chän d©y dÉn biÕn ¸p tù ngÉu cã tiÕt diÖn trßn víi c¸c th«ng sè sau : ®­êng kÝnh ngoµi : d = 1,7 (mm2) V× trªn bÒ mÆt d©y quÊn ph¶i mµi ®i 1 phÇn ®Ó ®iÖn ¸p ra chæi than , nªn chän d©y cã ®­êng kÝnh =1,7(mm2) chu vi lâi xuyÕn : Chän hÖ sè chÌn kÝn : Kc = 0,7 Cn = W : sè vßng d©y quÊn d : d­ßng kÝnh d©y quÊn -> Cn = = 617 (mm) V× ph¶i ®Ó l¹i 1/10 chu vi cña lâi kh«ng quÊn d©y nªn chu vi cña lâi cÇn ph¶i cã lµ : CT = -> CT = -> CT = 679 (mm) §­êng kÝnh ngoµi cña lâi lµ : dn = CT / = 679 / 3,14 = 216 (mm) §­êng kÝnh trong cña lâi lµ : dtr = Ctr / víi Ctr lµ chu vi cña lâi ®­îc tÝnh nh­ sau : chän hÖ sè xÕp chång Kxc = 2,75 chu vi cña lâi s¾t lµ : Ctr = CT / 2,75 = 679 / 2,75 = 247 (mm) VËy ®­êng kÝnh trong cña lâi lµ ; dtr = 247 / 3,14 = 79 (mm) ChiÒu dÇy cña lâi s¾t lµ : a = dn - dtr / 2 = 216- 79 / 2 = 68 (mm) ChiÒu cao cña lâi s¾t : b = F / a = 41 / 6,8 = 60(mm) = 0,6(dm) VËy lâi s¾t cã kÝch th­íc nh­ h×nh vÏ sau : H×nh 2.3 ThÓ tÝch cña toµn bé lâi s¾t : V = ( dn / 2 ) 2 * * b - ( dtr / 2 )2 * * b V = (dn2 - dtr2) V = (2,162 – 0,792 ) = 1,9 (dm2) Träng l­îng toµn bé lâi s¾t : m = 7,5 (KG) => M = 7,5 * 1,9 = 14,25(KG) D©y quÊn : Gi÷a lâi s¾t vµ d©y quÊn cã ®Æt khu«n quÊn d©y ë mÆt trªn vµ d­íi cña lâi s¾t dµy 2 mm . VËy chu vi 1 vßng d©y quÊn sÏ lµ : C = 2 ( a+ b + 2 *2 ) = 2 ( 68+ 60+ 4 ) = 264 (mm) ChiÒu dµi toµn bé d©y quÊn lµ : L = C * W = 264 * 254 = 67056 (mm)= 67,056 (mm) -> L = 67 (mm) Träng l­îng toµn bé d©y quÊn lµ : M = 67 * 55,9 = 3,75(KG) Ta chän d©y emay cã träng l­îng riªng lµ : 55,9 (g/ m) B¶ng tãm t¾t sè liÖu cña biÕn ¸p lùc : D©y quÊn M¹ch tõ Lo¹i d©y d W M Lo¹i T«n a b dtr dn M Trßn emay 1,7 (mm) 254 ( vßng) 3,75 (KG) Silic quÊn trßn 68 (mm) 60 (mm) 79 (mm) 216 (mm) 13,8 (KG) TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p tÝn hiÖu : Cã c¸c th«ng sè sau : P = 30W U1 = 220V U2 = 12V It¶i = 5A TiÕt diÖn cña lâi s¾t : Ta cã : F = k P : c«ng suÊt biÓu kiÕn m¸y biÕn ¸p K : HÖ sè kinh nghiÖm k = 1,1 -> 1,3 F : TiÕt diÖn lâi thÐp Chän k = 1,2 -> F = 1,2 = 6,6 (cm2 ) VËy trô ®Ó quÊn d©y lµ h×nh vu«ng c¹nh 2,6 cm TiÕt diÖn thùc cña lâi thÐp : F T = KC * KG * F Chän KC = 0,94 KG = 0,84 -> FT = 0,94 * 0,84 * 6,6 = 5,2 (cm2 ) Sè vßng d©y thø cÊp : W2 = U2 / 4,44 * f * FT * Bm Ta cã : f = 50 Hz Bm = 1,1 -> W2 = 12 / 4,44 * 50 * 1,1 * 5,2 * 10 -4 -> W2 = 94 (vßng ) Sè vßng d©y s¬ cÊp : W1 = U1 / 4,44 * f * FT * Bm W1 = 220 / 4,44 * 50 * 1,1 * 5,2 * 10 -4 W1 = 1732 ( vßng ) Dßng ®iÖn : Thø cÊp I2 = It¶i / 1,11 = 5 / 1,11 = 4,5 ( A ) S¬ cÊp I1 = = = 0,25 (A) D©y quÊn : dïng èng d©y lµ h×nh vu«ng c¹nh 2,6 cm , dÇy 1mm lµm vËt liÖu c¸ch ®iÖn S¬ cÊp : Chu vi trung b×nh lµ : C1 = 4 ( 26 + 2+e1 ) Víi e1 lµ chiÒu dµy líp d©y s¬ cÊp e1 = = 7,4 (mm) Thay vµo c«ng thøc C1 : C1 = 4 ( 26 + 2 + 7,4 ) C1 = 141,6 (mm) VËy chiÒu dµi d©y quÊn s¬ cÊp lµ : L1 = W1 * C1 = 1732 * 141,6 = 245 (m) Träng l­îng d©y quÊn s¬ cÊp lµ : m1 = L1 * 0,8555 = 0,209 (kil«gam) Thø cÊp : ChiÒu dµi líp d©y quÊn thø cÊp : e2 = = 8 (mm) Chu vi trung b×nh cña líp d©y thø cÊp lµ : C2 = 4 ( 26 +2 + 2e1 + 0,1 *2 + e2 ) C2 = 4( 26 + 2 + 2 * 7,4 + 0,2 +8) C2 = 204 (mm) ChiÒu dµi d©y quÊn thø cÊp lµ : L2 = W2 * C2 = 94 * 204 = 19,2 (m) BÒ réng cöa sæ m¹ch tõ : R = = 13 (mm) VËy m¹ch tõ sÏ cã kÝch th­íc nh­ sau : H×nh 2.4 Ch­¬ng III : ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch ®iÒu khiÓn Giíi thiÖu chung : M¹ch ®iÒu khiÓn trong c¸c hÖ thèng tù ®éng ®ãng 1 vai trß quan träng kh«ng thÓ thiÕu ®­îc . m¹ch ®iÒu khiÓn thùc hiÖn chøc n¨ng ®iÒu chØnh 1 hay nhiÒu th«ng sè nµo ®ã cña thiÕt bÞ nh­ dßng ®iÖn , ®iÖn ¸p theo 1 yªu cÇu ®iÒu chØnh cho tr­íc hoÆc gi÷ 1 th«ng sè nµo ®ã æn ®Þnh theo 1 gi¸ trÞ yªu cÇu ®Æt ra . Tuy r»ng kÝch th­íc , khèi l­îng cña m¹ch ®iÒu khiÓn lµ nhá nh­ng hµm l­îng chÊt x¸m vµ gi¸ trÞ kinh tÕ chøa trong nã chiÕm rÊt cao , cho nªn nã gi÷ vai trß hÕt søc quan träng tíi viÖc ®¸nh gi¸ tiªu chuÈn kÜ thuËt vµ gi¸ trÞ kinh tÕ cña thiÕt bÞ . §Ó ®¶m b¶o yªu cÇu kÜ thuËt ®Æt ra , m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ®­îc thiÕt kÕ sao cho ho¹t ®éng thËt tin cËy nhËn biÕt vµ sö lý tÝn hiÖu 1 c¸ch chÝnh x¸c b¶o ®¶m hoµn toµn tù ®éng ®Ó ng­êi sö dông vËn hµnh , thao t¸c ®¬n gi¶n dÔ dµng . Cïng víi m¹ch ®iÒu khiÓn c¸c phÇn tö chÊp hµnh còng ®ãng 1 vai trß kh«ng kÐm phÇn quan träng . NÕu vÝ m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ bé n·o cña con ng­êi th× c¸c phÇn tö chÊp hµnh chÝnh lµ ch©n tay ®Ó thùc hiÖn nh÷ng mÖnh lÖnh do bé n·o ®iÒu khiÓn . I/ ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ Secv« : S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« : H×nh 3.1 S¬ ®å khèi cña m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ trªn kÕt hîp víi viÖc ®¶m b¶o yªu cÇu lµm viÖc l©u dµi trong m«i tr­êng kh¾c nghiÖt vµ t×m kiÕm linh kiÖn ®Ó l¾p r¸p vµ thay thÕ dÔ dµng , chóng ta thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« nh­ sau : H×nh 3.2 : 1) Chøc n¨ng cña c¸c linh kiÖn trong m¹ch ®iÒu khiÓn Tô C1 : läc tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn Tô C2 : M¾c // R4 , K§T1 t¹o thµnh kh©u qu¸n tÝnh §iÖn trë R1 , R2 : §iÖn trë h¹n chÕ dßng vµ ph©n ¸p tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn R5 , VR 1 : Kh©u so s¸nh t¹o ra ®iÖn ¸p chuÈn R3, R4 , K§T1 : KH©u khuyÕch ®¹i b·o hoµ cã ®¶o R6 ,R8 : V× ë ®©y ta nèi tÇng nªn R6 ,R8 cã chøc n¨ng b¶o vÖ cho K§T1 , khi K§T2 hoÆc K§T3 cã bÞ chÕt th× kh«ng ¶nh h­ëng ®Õn K§T1 R7 , VR2 ,K§T2 : Kh©u so s¸nh t¹o ng­ìng trªn R9 , VR3 : Kh©u so s¸nh t¹o ng­ìng d­íi R10, R11 : H¹n chÕ dßng cho hai nhãm tranristo CL : cÇu chØnh l­u diot chØnh l­u tÝn hiÖu ®iÖn ¸p xoay chiÒu Thµnh 1 chiÒu §SV : §éng c¬ secv« kÐo chæi than 2) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch ®iÒu khiÓn Khi ®iÖn ¸p l­íi ë trong ph¹m vi : 217V ®Õn 223 V , tÝn hiÖu lÊy VÒ tõ biÕn ¸p tÝn hiÖu ®­a tíi cæng ®¶o cña K§T1 b»ng tÝn hiÖu ®Æt ë cæng kh«ng ®¶o cña K§T1 . VËy ®iÓm A = 0 . Khi ®iÓm A = 0 th× | UR7| ©m h¬n | UR6| , tøc lµ tÝn hiÖu ®­a vµo cæng kh«ng ®¶o ©m h¬n tÝn hiÖu ®­a vµo cæng ®¶o K§T2 nªn ®iÖn ¸p ra ë ®iÓm B ©m , ®iÓm B ©m Tr1 – Tr2 kho¸ ®ång thêi | UR9| d­¬ng h¬n | UR8| , tÝn hiÖu ®­a vµo cæng kh«ng ®¶o d­¬ng h¬n tÝn hiÖu ®­a vµo cæng ®¶o cña K§T3 . VËy t¹i ®iÓm C d­¬ng ®Æt vµo cùc baz¬ cña Tr3 – Tr4 , Tr3 – Tr4 kho¸ ,®éng c¬ kh«ng ®­îc cÊp ®iÖn do ®ã §SV sÏ kh«ng quay. Khi 160V Ul | UR7| , tøc lµ tÝn hiÖu ®­a vµo cæng ®¶o cña K§T2 nhê VR2 lín h¬n tÝn hiÖu ®­a vµo cæng kh«ng ®¶o cña K§T2 nhê VR2 . V× vËy tÝn hiÖu ra cña ®iÓm B ©m . Khi B ©m th× Tr1 kho¸, Tr2 kho¸ . §ång thêi | UR8| d­¬ng h¬n | UR9| tøc lµ tÝn hiÖu ®­a vµo cæng ®¶o cña K§T3 lín h¬n tÝn hiÖu ®Æt ®­a vµo cæng kh«ng ®¶o cña K§T3 nhê VR3 , do ®ã tÝn hiÖu ra cña ®iÓm C ©m. Lóc nµy cã dßng I c qua Tr3 , cã dßng IB cho Tr4 v× vËy cã dßng ch¹y tõ GND qua §SV qua Tr4 vÒ – U­ . §éng c¬ Secv« quay thªo chiÒu rót ng¾n sè vßng d©y s¬ cÊp cña biÕn ¸p lùc BL ®Ó gi÷ cho ®iÖn ¸p ra æn ®Þnh . Khi Ura cña biÕn ¸p lùc b»ng U«® th× ®iÓm A = 0 , ®iÓm B 0 , ®éng c¬ Secv« ngõng quay . Khi 223V 0 , do ®ã Tr1 – Tr2 kho¸ Tr3 – Tr4 kho¸ §SV sÏ ngõng quay . Ta rót ra b¶ng tr¹ng th¸i : Ul (V) §iÓm A §iÓm B §iÓm C Ul = 220 (V) = 0 < 0 > 0 Ul = 217 (V) > 0 < 0 < 0 Ul = 223 (V) < 0 > 0 > 0 KÕt luËn : Víi ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ trªn , §SV ®­îc ®iÒu khiÓn ®Ó truyÒn ®éng cho con tr­ît chæi than ®Õn vÞ trÝ cã sè vßng d©y t­¬ng øng víi ®iÖn ¸p vµo Ul . NÕu ®iÖn ¸p ®Çu vµo < U«® th× ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn §SV quay con tr­ît chæi than gi¶m sè vßng d©y ®Ó U ra = 220 (V) , nÕu ®iÖn ¸p ®Çu vµo lín h¬n U«® th× m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn §SV quay con tr­ît chæi than t¨ng sè vßng d©y ®Ó Ura æn ®Þnh = 220 (V) ( víi sai sè cho phÐp lµ ± 3 V ) */ Tõ nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn §SV ta rót ra ®­îc ®­êng ®Æc tÝnh sau : H×nh 3.3 3 ) TÝnh chän linh kiÖn m¹ch ®iÒu khiÓn : Khi ta tÝnh chän linh kiÖn cho m¹ch ®iÒu khiÓn 1 vÊn ®Ò cÇn ®­îc quan t©m lµ nh÷ng linh kiÖn ®­îc chän ph¶i lµ lo¹i cã s½n trªn thÞ tr­êng , ®Ó khi ph¶i söa ch÷a thay thÕ cã thÓ t×m mua ®­îc dÔ dµng . Sau ®©y ta sÏ tiÕn hµnh tÝnh chän tõng linh kiÖn trong m¹ch , ®Ó ®¬n gi¶n ta cã thÓ chän tr­íc tri sè cña vµi linh kiÖn sau ®ã sÏ tÝnh chän c¸c phÇn tö cßn l¹i cho phï hîp . + BiÕn ¸p tÝn hiÖu dïng lo¹i 220 (V) + R1 : §iÖn trë h¹n chÕ dßng chän lo¹i 10 K + R2 : §iÖn trë ph©n ¸p chän lo¹i 10 K + Tô C1 : lµ tô läc tÝn hiÖu , tÝn hiÖu kh«ng cÇn hoµn toµn ph¼ng v× cÇn thay ®æi nÕu dïng tô lín th× tÝn hiÖu l× kh«ng thay ®æi nªn chän tô C1 cã gi¸ trÞ nhá h¬n 10. +R3, R4 , K§T1 : lµ bé khuyÕch ®¹i ®¶o Chän R3 = 22K , R4 = 560 K VËy hÖ sè khuyÕch ®¹i sÏ lµ : K = = = 22,5 (lÇn) + R5 : chän R5 = 10 K +R6 , R8 : chän R6 = 10 K , R8 = 10 K + R7 ,R 9 : chän R7 = 10 K , R9 = 10K + TÇng thø nhÊt cÇu Dalingt¬n cña Tr1-Tr2 chän lo¹i C828 TÇng thø nhÊt cÇu Dalingt¬n cña Tr3-Tr4 chän lo¹i A564 Cã c¸c th«ng sè sau : Pmax (mw) I Cmax (mA) VCC (V) ToC F gh (mhz) 220 50 30 220 125 220 + R10 , R11 : lµ 2 ®iÖn trë h¹n chÕ dßng cho hai cÇu dalingt¬n nªn ph¶i ®­îc chän sao cho ®¶m b¶o c¸c tranzito Tr1- Tr2 vµ Tr3- Tr4 b·o hoµ . Ta cã : I bco = I Cmax / = 50 / 220 = 0,23 mA Chän ®é dù ch÷ gÊp 10 lÇn : I bco = 0,23 * 10 = 2,3 mA VËy trÞ sè cña R10 vµ R11 lµ : R10 = R11 = = 5,2 K Chän ®iÖn trë chuÈn R10 = R11 = 4,7 K + Chän ®éng c¬ secv« 1 chiÒu cã c«ng suÊt 10W , ®iÖn ¸p 12V Dßng ®Þnh møc cña secv« lµ : I®m = 10*10-3 / 12 =833mA Tõ dßng ®Þnh møc cña ®éng c¬ secv« ta chän tÇng thø 2 cña cÇu dalingt¬n: Tr2 lµ H1061 , Tr4 lµ A671 + C¸c khuyÕch ®¹i thuËt to¸n K§T1 , K§T2 , K§T3 chän lo¹i LM741 cã C¸c th«ng sè trong b¶ng sau : Ao HÖ sè khuyÕch ®¹i ®iÖn ¸p hë m¹ch 100dB Zi Trë kh¸ng vµo 1M Zo Trë kh¸ng ra 150 Ib Dßng ®iÖn ph©n cùc vµo 200mA Vsmax §iÖn ¸p nu«i cùc ®¹i 18V V1max §iÖn ¸p vµo cùc ®¹i 13V Vomax §iÖn ¸p ra cùc ®¹i 14V Fo TÇn sè chuyÓn tiÕp 1 MHz + C¸nh t¶n nhiÖt : §Ó ®¶m b¶o cho tranzito H1061 vµ A671 lµm viÖc ®­îc l©u dµi kh«ng bÞ nãng ë n¬i mµ biÕn ¸p ph¶i ho¹t ®éng liªn tôc, tøc lµ n¬i ®iÖn ¸p ph¶i ho¹t ®éng nhiÒu cÇn l¾p thªm c¸nh t¶n nhiÖt. 4) ThiÕt kÕ vµ chª t¹o m¹ch in cho m¹ch ®iÒu khiÓn: ®Ó cã thÓ ®¹t ®­îc môc ®Ých tèt nhÊt khi sinh viªn tiÕn hµnh nghiªn cøu vµ thùc hµnh chóng em ®· thiÕt kÕ mÆt m«dul ®iÒu khiÓn nh­ h×nh vÏ: H×nh 3.4: MÆt m«dul ®iÒu khiÓn Tõ b¶n vÏ thiÕt kÕ mÆt ë trªn ta cã thÓ thiÕt kÕ m¹ch in nh­ sau: H×nh 3.5: S¬ ®å m¹ch in vµ bè trÝ linh kiÖn II/ ThiÕt kÕ bé nguån æn ¸p 1 chiÒu cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn II.1 ) NhiÖm vô vµ yªu cÇu ®èi víi nguån nu«i: Nh­ chóng ta ®· biÕt , c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn nÕu vÝ nh­ c¸c bé n·o thi nguån nu«i cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc vÝ nh­ c¸c m¹ch m¸u cung cÊp n¨ng l­îng nu«i bé n·o . Do ®ã tÊt c¶ c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn dï ®¬n gi¶n hay phøc t¹p còng kh«ng thÓ thiÕu ®­îc nguån nu«i . Trong æn ¸p cña chóng ta thiÕt kÕ cÇn 2 bé nguån ®Ó lµm nguån nu«i c¸c khuyÕch ®¹i thuËt to¸n , lµm nguån chuÈn ®Ó so s¸nh . 2 bé nguån nµy kÝ hiÖu lµ : + U­ - U­ Hai bé nguån nµy ®Òu ph¶i cung cÊp ra ®iÖn ¸p æn ®Þnh +12V vµ -12V khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo dao ®éng tõ 160V ®Õn 240V, tøc lµ trong d¶i lµm viÖc cña æn ¸p. æn ¸p chØ lµm viÖc khi nguån nu«i c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn ®· cã , ®¶m b¶o æn ¸p lµm viÖc lu«n tin cËy . II.2) TÝnh to¸n chÕ t¹o bé nguån æn ¸p: æn ¸p mµ chóng ta thiÕt kÕ cã hai bé nguån nu«i gièng hÖt nhau nªn khi tÝnh to¸n ta chØ cÇn tÝnh cho 1 bé cßn bé kia cã c¸c sè liÖu gièng nh­ vËy . Trong thùc tÕ cã nhiÒu s¬ ®å ®Ó cã thÓ ¸p dông cho viÖc l¾p r¸p bé nguån nu«i nµy , nh­ng qua thùc tÕ vµ thö nghiÖm nhãm em ®· chän s¬ ®å sau : H×nh 3.6: VÏ s¬ ®å nguån nu«i IC 7812 : vi m¹ch æn ¸p 12V cã th«ng sè kÜ thuËt nh­ sau : M· hiÖu §iÖn ¸p vµo Dßng ®iÖn ra §iÖn ¸p ra UA 7812MK 17v -> 33v 1A 11,5 ->12,5 Qua s¬ ®å trªn chóng ta thÊy nã ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu vÒ ®é æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu ra khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo thay ®æi tõ 160V ®Õn 240V . Sè l­îng linh kiÖn Ýt , chñng lo¹i linh kiÖn Ýt nªn khi thiÕt kÕ m¹ch in dÔ dµng . TÝnh to¸n thiÕt kÕ biÕn ¸p nguån nu«i : §Ó ®iÖn ¸p ra cña bé nguån ®­îc æn ®Þnh ë +12V vµ -12V cung cÊp cho c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn ta thiÕt kÕ biÕn ¸p víi c¸c th«ng sè nh­ sau : * §iÖn ¸p ®Çu ra cña nguån æn ¸p Ura = + 12(V) * Dßng t¶i lín nhÊt It¶i = 1A Ph¹m vi thay ®æi cña ®iÖn ¸p l­íi Ul­íi = 160V ®Õn 240V Chän ®iÖn ¸p r¬i nhá nhÊt Umin = 5V trªn IC æn ¸p øng víi lóc ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu vµo nhá nhÊt U1min = 160(V) 2) §iÖn ¸p nhá nhÊt ë cöa vµo IC æn ¸p ( khi ®· cã tô läc ) : UVmin = Ura + Umin UVmin = 12 + 5 = 17 (V) §iÖn ¸p chØnh l­u nhá nhÊt khi ch­a cã tô läc ( gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch ) : Ucl = = = 12 (V) (ë ®©y ®· coi tô läc n©ng gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ®Ëp m¹ch lªn lÇn ) §iÖn ¸p nhá nhÊt cña thø cÊp m¸y biÕn ¸p theo s¬ ®å chØnh l­u CÇu 1 pha U1max = 1,11 Uclmin + Ub.a U2min = 1,11 * 12 + 4 = 17 (V) Trong ®ã lÊy Ub.a = 4 (V) lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn d©y quÊn m¸y biÕn ¸p vµ d©y dÉn 6) §iÖn ¸p lín nhÊt cña thø cÊp m¸y biÕn ¸p øng víi lóc U1max = 240(V) U2max = U1max / U1min * U2min => U2max = 240 / 160 * 17 = 26 (V) 7) §iÖn ¸p chØnh l­u lín nhÊt khi (ch­a cã tô läc ) Uclmax = 0,9 * U2max =0,9 * 26 = 23,4 (V) 8) §iÖn ¸p lín nhÊt khi cöa vµo IC æn ¸p (khi ®· cã tô läc ) øng víi Khi ®iÖn ¸p l­íi U1max = 240(V) Uvmax = * Uclmax = 33 (V) (coi tô C1 n©ng ®iÖn ¸p trung b×nh lªn lÇn ) 9) Sôt ¸p lín nhÊt trªn IC æn ¸p Umax = Uvmax – Ur = 33 – 12 = 21 (V) 10) C«ng suÊt tæn thÊt lín nhÊt trªn IC æn ¸p Pmax = Umax * It¶i => Pmax = 21 * 1 = 21 ( W) 11) C«ng suÊt t¶i yªu cÇu : Pt¶i = Ura * It¶i Pt¶i = 12 * 1 = 12 (W) 12) C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p P = Pt¶i + Pmax -> P = 12 + 21 = 33 (W) 13) TiÕt diÖn lâi s¾t m¸y biÕn ¸p F = 1,2 = 1,2 * = 6,9 (cm2) 14) HÖ sè quÊn d©y No = = = 7,2 ( vßng/ vol) ViÖc chon hÖ sè 40-> 60 phô thuéc vµo chÊt l­îng t«n ®èi víi t«n trong m¸y biÕn ¸p nµy ta chän hÖ sè = 50. 15) Sè vßng d©y: Cuén s¬ cÊp : W1 = No* U1max = 7,2 * 240 -> W1 = 1737 (vßng) Cuén thø cÊp : W2 = No * U2max = 7,2 * 26 -> W2 = 189 (vßng) 16) Dßng ®iÖn: Thø cÊp : I2 = It¶i / 1,11 -> I2 = 1 / 1,11 -> I2 = 0,9 (A) S¬ cÊp : I1 = W2 / W1 * I2 -> I1 = 189/ 1737 * 0,9 -> I1 = 0,1 (A) 17) TiÕt diÖn d©y : chän J = 3 S¬ cÊp : S1 = I1 / J -> S1 = 0,1 / 3 = 0,03 (mm2) -> Thø cÊp : S2 = I2 / 3 S2 = 0,9 / 3 = 0,3 (mm2) 18) §­êng kÝnh d©y S¬ cÊp : d1 = = -> d1 = 0,2 (mm) Thø cÊp : d2 = = ->d2 = 0,6 (mm) 19) Chän IC æn ¸p tuyÕn tÝnh lo¹i 7812 Chän tô ho¸ C2 : ( 4,7 -> 10 ) vµ ®iÖn ¸p Ura = 12(V) Chän tô ho¸ C1 : (1000 -> 3000) vµ Uvmax = 33 (V) Chän cÇu chØnh l­u : 5(A) Ch­¬ng IV : ThiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ cho bé thùc hµnh nguån æn ¸p c«ng suÊt 1 KVA I/ Giíi thiÖu chung : Nh­ chóng ta ®· biÕt , tÊt c¶ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn muèn lµm viÖc ®­îc tèt , l©u dµi th× khi vËn hµnh ®Òu ph¶i tu©n thñ nghiªm ngÆt nh÷ng yªu cÇu kÜ thuËt , nh÷ng giíi h¹n cho phÐp vÒ ®iÖn ¸p …ThÕ nh­ng , nhiÒu khi nh÷ng nguyªn nh©n kh¸ch quan , bÊt ngê dÉn ®Õn háng hãc thiÕt bÞ . Do vËy hÖ thèng b¶o vÖ trong tõng thiÕt bÞ ®iÖn lµ kh«ng thÓ thiÕu ®­îc.Bé thùc hµnh æn ¸p mµ chóng ta thiÕt kÕ lµ bé nguån æn ¸p c«ng suÊt 1 KVA, cã d¶i lµm viÖc réng vµ kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao . ThÕ nh­ng bé thùc hµnh æn ¸p sÏ lµm viÖc kh«ng tin cËy n÷a khi cã nh÷ng sù cè cña l­íi ®iÖn : ®iÖn ¸p v­ît ra ngoµi d¶i lµm viÖc cña bé thùc hµnh æn ¸p . V× vËy tõ giíi h¹n vÒ d¶i ®iÖn ¸p lµm viÖc chóng ta sÏ thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ ngoµI d¶i lµm viÖc cña bé thùc hµnh æn ¸p II/ ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p ngoµi d¶i lµm viÖc: Bé thùc hµnh æn ¸p cña chóng ta chØ lµm viÖc tèt trong d¶i ®iÖn ¸p tõ 160V -> 240 V . Cßn khi ®iÖn ¸p l­íi v­ît ra ngoµi ph¹m vi ®ã th× ®iÖn ¸p ë ®Çu ra cña bé thùc hµnh æn ¸p kh«ng cßn æn ®Þnh ë ®Þnh møc n÷a . Nh­ vËy dùa vµo d¶i lµm viÖc cña bé thùc hµnh æn ¸p mµ ta chän 2 ng­ìng 160V vµ 240 V ®Ó thiÕt kÕ m¹ch b¶o vÖ . + Khi Ul < 160 V th× ®éng c¬ secv« lµm viÖc , Ura kh«ng ®­îc æn ¸p. + Khi Ul > 240 V th× c¾t kh«ng cho ®éng c¬ secv« lµm viÖc , Ura kh«ng ®­îc æn ¸p . + Khi 160 V < Ul < 240 V th× ®éng c¬ sec v« tù ®éng lµm viÖc, ®iÖn ¸p ra cña biÕn ¸p ®­îc æn ¸p . III/ Nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p ngoµi d¶i lµm viÖc: S¬ ®å nguyªn lý cña m¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p ngoµi d¶i lµm viÖc : H×nh 4.1 Khi ®iÖn ¸p l­íi gi¶m xuèng < 217 V , theo nguyªn lý lµm viÖc cña m¹ch ®iÒu khiÓn , Tr3 vµ Tr4 më cã dßng tõ GND ch¹y qua ®éng c¬ secv« qua 2KH vÒ –U­ . §éng c¬ secv« quay theo chiÒu gi¶m sè vßng d©y trªn biÕn ¸p æn ®Þnh. Khi ®iÖn ¸p vµo biÕn ¸p æn ¸p gi¶m xuèng < 160 V th× ®éng c¬ secv« sÏ t¸c ®éng vµo c«ng t¾c hµnh tr×nh 2KH ng¾t nguån cÊp cho ®éng c¬ dÉn ®Õn ®éng c¬ ngõng ho¹t ®éng ,( ®iÖn ¸p vµo rÊt nhá nªn ®iÖn ¸p ra còng nhá ). T¸c dông cña §2 lµ ®Ó ng¨n dßng tõ GND ch¹y vÒ –U­ , nh­ng vÉn cã thÓ dÉn dßng tõ + U­ ®Õn GND trong tr­êng hîp c«ng t¾c hµnh tr×nh 2KH ®ang bÞ t¸c ®éng . Nh­ vËy trong tr­êng hîp 2KH ®ang bÞ t¸c ®éng nÕu ®iÖn ¸p ®Çu vµo æn ¸p t¨ng lªn > 160 V th× ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p æn ®Þnh , do ®ã Tr1 vµ Tr2 trªn m¹ch ®iÒu khiÓn më , dÉn dßng tõ +U­ qua §2 ®Õn ®éng c¬ secv« vÒ GND . §éng c¬ secv« quay theo chiÒu t¨ng sè vßng d©y vµ tù ®éng ch¹y ra khái c«ng t¾c hµnh tr×nh 2KH dÉn ®Õn m¹ch Reset l¹i quay vÒ tr¹ng th¸i lµm viÖc b×nh th­êng . T­¬ng tù nh­ vËy , khi ®iÖn ¸p vµo biÕn ¸p æn ¸p t¨ng lªn lín h¬n 223V Tr1 vµ Tr2 trªn m¹ch ®iÒu khiÓn më , dÉn dßng tõ + U­ qua c«ng t¾c hµnh tr×nh 1 KH , 2 KH ®Õn ®éng c¬ vµ vÒ GND . §éng c¬ secv« quay theo chiÒu t¨ng sè vßng d©y trªn biÕn ¸p æn ¸p . Trong tr­êng hîp ®iÖn ¸p vµo biÕn ¸p æn ¸p lín h¬n 240 V , ®éng c¬ secv« sÏ t¸c ®éng vµo c«ng t¾c hµnh tr×nh 1 KH ng¾t nguån cÊp cho ®éng c¬ , ®éng c¬ ngõng ho¹t ®éng . T¸c dông cña §1 ®Ó ng¨n dßng tõ + U­ cÊp cho ®éng c¬ trong tr­êng hîp 1 KH ®ang bÞ t¸c ®éng nh­ng vÉn cã thÓ dÉn dßng ng­îc l¹i tõ GND qua 2 KH vÒ + U­ .Nh­ vËy trong tr­êng hîp 1 KH ®ang bÞ t¸c ®éng , nÕu ®iÖn ¸p ®Çu vµo biÕn ¸p æn ¸p gi¶m nhá h¬n 240V th× Tr3 vµ tr4 më dÉn dßng tõ GND qua 2 KH , qua §1 vÒ – U­ cÊp nguån cho ®éng c¬ secv« quay theo chiÒu gi¶m sè vßng d©y vµ tù ®éng ch¹y ra khái c«ng t¾c hµnh tr×nh 1 KH , m¹ch reset trë vÒ tr¹ng th¸i ho¹t ®éng ban ®Çu . Trong tr­êng hîp cã sù cè mÊt ®iÖn , ®éng c¬ secv« sÏ tù ®éng quay theo chiÒu t¨ng sè vßng d©y , tr¸nh tr­êng hîp cã ®iÖn trë l¹i ( ®iÖn ¸p lóc nµy rÊt lín mµ tr­íc khi mÊt ®iÖn ®iÖn ¸p ®ang nhá ) g©y sù cè qu¸ t¶i khi ®iÖn ¸p ®Çu vµo t¨ng ®ét ngét .Ta sö dông 2 tô cã dung l­îng 4700F , 1 tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng cña R¬le , 1 ®ièt §3 . Khi m¹ch Reset ho¹t ®éng b×nh th­êng , tô C ®­îc n¹p ®Çy ®Ó dù tr÷ . Khi mÊt ®iÖn R¬le còng mÊt ®iÖn , tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng cña r¬le ®ãng l¹i ; tô phãng ®iÖn qua b¶n cùc d­¬ng cña tô , qua ®éng c¬ secv« vÒ GND vÒ b¶n cùc ©m cña tô , lµm ®éng c¬ secv« quay con tr­ît chæi than t¨ng sè vßng d©y ( vÞ trÝ cã sè vßng d©y an toµn ) . IV/ Chän linh kiÖn : B¶ng thèng kª c¸c linh kiÖn cña m¹ch b¶o vÖ ®iÖn ¸p ngoµi d¶i lµm viÖc: Ký hiÖu Sè l­îng Gi¸ trÞ Ghi chó Tô 4700F 2 4700F 1 chiÒu §ièt quèc phßng 3 1 A Ch­¬ng V : L¾p r¸p chÕ t¹o bé thùc hµnh æn ¸p Giíi thiÖu chung : Mçi thiÕt bÞ ®iÖn ngoµi viÖc thiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n bao giê còng ph¶i tr¶i qua qu¸ tr×nh chÕ t¹o thö nghiÖm vµ chØnh ®Þnh c¸c th«ng sè cho phï hîp víi c¸c chÕ ®é lµm viÖc ngoµi thùc tÕ . Bëi khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ vÉn mang tÝnh lý thuyÕt nhiÒu , nªn khi ®­a thiÕt bÞ vµo ho¹t ®éng oqr trong thùc tÕ nhiÒu khi míi n¶y sinh nh÷ng vÊn ®Ò ch­a thËt phï hîp cÇn ph¶i t×m biÖn ph¸p kh¾c phôc vµ chØnh ®Þnh l¹i mét sè th«ng sè ®Ó khi ®­a vµo vËn hµnh , bé thùc hµnh nµy thùc sù mang l¹i hiÖu qu¶ cho c¸c b¹n sinh viªn . MÆt kh¸c nh÷ng linh kiÖn khi thiÕt kÕ ®· ®­îc tÝnh to¸n , lùa chän , nh­ng ngoµi thÞ tr­êng l¹i hiÕm nªn ph¶i chän dïng lo¹i kh¸c , khi ®ã mét sè th«ng sè kh¸c l¹i ph¶i thay ®æi cho phï hîp .ChÝnh v× nh÷ng yªu cÇu ®ã nhãm chóng em ®· giµnh thêi gian l¾p vµ chØnh ®Þnh. I ) L¾p r¸p m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« : Víi s¬ ®å nguyªn lý nh­ ®· thiÕt kÕ cïng c¸c linh kiÖn chóng ta tiÕn hµnh l¾p r¸p c¸c linh kiÖn theo ®óng s¬ ®å vµo m¹ch in .Tr­íc khi l¾p c¸c linh kiÖn ta tiÕn hµnh kiÓm tra chÊt l­îng cña c¸c con linh kiÖn ®Ó ®¶m b¶o cho m¹ch ho¹t ®éng tèt nhÊt. S¬ ®å ®Êu d©y, l¾p r¸p dùa trªn m¹ch in ®· cã ë h×nh 3.5: H×nh 5.1 M¹ch nµy ph¶i ®¶m b¶o nh÷ng tiªu chuÈn sau : + Khi ®iÖn ¸p vµo ®Þnh møc lµ 220 V th× ®iÖn ¸p ra còng b»ng gi¸ tri ®Þnh møc , lóc nµy kh«ng cÇn dßng ®iÖn ®iÒu chØnh dßng cña ®éng c¬ . + Khi ®iÖn ¸p vµo nhá h¬n gi¸ tri ®Þnh møc th× ®iÖn ¸p ra còng nhá h¬n gi¸ trÞ ®Þnh møc mong muèn , cÇn t¨ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p cña ®Çu ra , t¨ng b»ngc¸ch m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« di chuyÓn con tr­ît chæi than ®Õn vÞ trÝ gi¶m sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p ®éng lùc , kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ë ®Çu ra t¨ng lªn ®¹t gi¸ trÞ ®Þnh møc . Khi ®iÖn ¸p vµo cµng nhá th× ®ßi hái sù ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p gi÷a c¸c cuén d©y cµng lín , nghÜa lµ m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« di chuyÓn con tr­ît chæi than ®Õn vÞ trÝ gi¶m sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p ®éng lùc . + Khi ®iÖn ¸p ra lín h¬n ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc th× m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« di chuyÓn con tr­ît chæi than ®Ðn vÞ trÝ lµm t¨ng sè vßng d©y cña m¸y biÕn ¸p ®éng lùc , kÕt qu¶ lµ ®iÖn ¸p ë ®Çu ra gi¶m xuèng b»ng gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ra ®Þnh møc mong muèn . §iÖn ¸p ra cµng lín th× hÖ sè ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p trªn c¸c cuén d©y ph¶i lín , do ®ã m¹ch ®iÒu khiÓn ®iÒu khiÓn ®éng c¬ secv« di chuyÓn con tr­ît chæi than ®Õn vÞ trÝ lµm t¨ng sè vßng d©y trªn m¸y biÕn ¸p ®éng lùc . §é sai lÖch ®iÖn ¸p vµo vµ ®é sai lÖch ®iÖn ¸p ra lµ tØ lÖ thuËn : = Ura - Ura «® Ngoµi ra ®é sai lÖch ®iÖn ¸p ra phô thuéc vµo phô t¶i do ®ã ë lÜnh vùc ®iÒu chØnh ta cã thÓ coi sai lÖch ®iÖn ¸p ë ®Çu vµo vµ ®Çu ra lµ mét . C¸c trÞ sè cña linh kiÖn l¾p trªn m¹ch nh­ b¶ng d­íi ®©y : Tªn linh kiÖn Ký hiÖu Gi¸ trÞ Ghi chó §iÖn trë R1, R2 ,R5,R6 , R7 , R9 R 3 R4 R10 , R11 10K 10 K 22 K 500 K 4,5 K BiÕn trë VR1=VR2=VR3 50 K Tô ®iÖn C1 C2 4,7 /16v 104 Xoay chiÒu K§T K§T1,K§T2,K§T3 A741 Tranzito Tr1 Tr2 Tr3 Tr4 C828 H1061 A546 A671 M¹ch b¶o vÖ ngoµi d¶i lµm viÖc cña bé thùc hµnh: Ta tiÕn hµnh l¾p r¸p m¹ch b¶o vÖ theo s¬ ®å nguyªn lý : H×nh 5.2 M¹ch b¶o vÖ gåm : 3 ®ièt 1A 2 tô m¾c song song cã gi¸ trÞ 4700 F 1 r¬le III)L¾p r¸p bé nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn: Tõ s¬ ®å nguyªn lý chóng ta thiÕt kÕ m¹ch in ®Ó l¾p c¸c linh kiÖn vµo kÝch th­íc m¹ch in ®­îc khèng chÕ bëi vÞ tÝ ®Æt bé nguån trong æn ¸p ,®ång thêi ®Ó 1 kho¶ng trªn m¹ch in ®Ó l¾p c¸nh t¶n nhiÖt cho 2 tranzito.ë hai ®Çu m¹ch in cßn l¾p c¸c ®Çu nèi ®Ó tiÖn khi th¸o l¾p . Chän vÞ trÝ l¾p led sao cho ®øng ngoµi cã thÓ nh×n thÊy chØ thi cã nguån cho c¸c m¹ch , víi kÝch th­íc cña c¸c linh kiÖn ta khoan c¸c lç ch©n linh kiÖn ®Ó c¾m cho dÔ dµng . IV ) ChÕ t¹o biÕn ¸p tÝn hiÖu vµ biÕn ¸p nguån nu«i: C¸c th«ng sè vÒ lâi thÐp vµ d©y quÊn cña hai biÕn ¸p nµy nh­ ®· tÝnh ë ch­¬ng II vµ ch­¬ng III ChÕ t¹o : Lâi tõ cña c¸c biÕn ¸p ®­îc chÕ t¹o theo h×nh E C¸c cuén d©y s¬ cÊp vµ thø cÊp ®­îc quÊn trªn trô gi÷a cña lâi tõ . Sau khi quÊn d©y xong ta tiÕn hµnh tÈm s¬n c¸ch ®iÖn råi sÊy kh« . Lâi cña biÕn ¸p ®­îc g«ng chÆt b»ng thÐp gãc , c¸c ®Çu d©y ra cña biÕn ¸p ®­îc ®ãng ®µu cèt ®Ó ®¶m b¶o tiÐp xóc vµ dÔ l¾p r¸p. V ) ChÕ t¹o biÕn ¸p tù ngÉu vµ biÕn ¸p lùc: C¸c th«ng sè kÜ thuËt cña biÕn ¸p tù ngÉu vµ biÕn ¸p lùc ®· ®­îc tÝnh to¸n ë ch­¬ng II . ChÕ t¹o : §Þnh vÞ d©y quÊn b»ng c¸c r·nh nhùa vµ keo chÞu nhiÖt Mµi c¸c líp c¸ch ®iÖn phÇn tiÕp xóc víi chæi than C¸c c¬ cÊu c¬ khÝ : Chæi than ®­îc lµm tõ than graphÝt, chæi than ®­îc g¾n vµo trôc quay ®ång trôc cña lâi biÕn ¸p .Trôc ®­îc gia c«ng tõ thÐp. Hai ®Çu trôc ®­îc tiÖn ren ®Ó g¸ b»ng èc vÝt , trôc ®­îc luån qua th©n quËn d©y VI) ChÕ t¹o hép ®éng lùc : * Tñ hép ®éng lùc gåm : BiÕn ¸p tù ngÉu BiÕn ¸p tÝn hiÖu BiÕn ¸p æn ¸p BiÕn ¸p nguån nu«i C¸c m¹ch ®iÒu khiÓn * KÝch th­íc hép : - Cao 300 mm - Dµi 500 mm - Réng 300 mm Khung tñ ®­îc gia c«ng b»ng s¾t , hép cã mÆt ®¸y vµ mÆt bªn lµm b»ng thÐp , 3 mÆt cßn l¹i sö dông chÊt liÖu mica trong ®Ó sinh viªn tiÖn theo dâi qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña bé thùc hµnh ,riªng mÆt tr­íc ®· ®­îc s¬n ®en vµ in s¬ ®å khèi cña m¹ch lùc : H×nh 5.3: s¬ ®å m¹ch lùc MÆt tr­íc cña hép lùc gåm : 2 ®ång hå v«n kÕ ®o ®iÖn ¸p vµo vµ ®iÖn ¸p ra 1 ®Ìn b¸o æn ¸p ®ang lµm viÖc 1 nóm xoay cña biÕn ¸p tù ngÉu 6 cäc c¾m Bªn h«ng hép bè trÝ 1 ¸tt«mat ®ãng c¾t nguån cho æn ¸p vËn hµnh vµ dõng ho¹t ®éng. Trong hép ®éng lùc cña bé thùc hµnh æn ¸p xoay chiÒu : BiÕn ¸p tù ngÉu : Cã ®iÖn ¸p vµo lµ ®iÖn ¸p l­íi 220V, ®iÖn ¸p ra lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu tõ 0 -> 250V. BiÕn ¸p tù ngÉu dïng ®Ó gi¶ lµm ®iÖn ¸p thay ®æi khi tiÕn hµnh thùc hµnh . BiÕn ¸p æn ¸p : D¶i ®iÖn ¸p vµo biÕn thiªn tõ 160V ®Õn 240V,®iÖn ¸p ra æn ®Þnh ë 220 V . BiÕn ¸p tÝn hiÖu : CÊp tÝn hiÖu thay ®æi ®iÖn ¸p cho m¹ch ®iÒu khiÓn . BiÕn ¸p dïng cho m¹ch nguån 12v : H×nh 5.4 Ta sö dông 2 m¹ch nguån 12v vµ GND cã dïng IC 7812,b¶o vÖ ng¾n m¹ch b»ng cÇu ch× 0,5A M¹ch ®iÒu khiÓn b¶o vÖ ®iÖn ¸p ngoµi d¶i lµm viÖc: cã sö dông R¬le ®ãng c¾t tiÕp ®iÓm ( ®iÖn ¸p cÊp vµo cuén hót lµ 220V ) VII) ThiÕt kÕ , chÕ t¹o hép m«dul ®iÒu khiÓn: Hép m«®ul cã kÝch th­íc nh­ sau : H×nh 5.5: Hép m«dul ®­îc lµm b»ng thÐp , s¬n phñ bªn ngoµi , mÆt tr­íc hép m«dul bè trÝ cäc c¾m d©y , hai ®Òn led , cÇu ch× b¶o vÖ , nóm vÆn cña biÕn trë . H×nh vÏ d­íi ®©y lµ s¬ ®å mÆt hép modul : H×nh 5.6: Ch­¬ng VI : Thö nghiÖm I ) Thö nghiÖm: Sau khi l¾p r¸p hoµn chØnh “ Bé thùc hµnh æn ¸p “ ta tiÕn hµnh thö nghiÖm : M¾c s¬ cÊp cña biÕn ¸p tù ngÉu vµo l­íi ®iÖn , ®Çu ra cña biÕn ¸p tù ngÉu ®­a vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p tÝn hiÖu ; lÊy ®iÖn ¸p s¬ cÊp cña biÕn ¸p tÝn hiÖu ®­a vµo m¹ch ®iÒu khiÓn ( ë ®©y ta ®· cÊp nguån nu«i vµo m¹ch theo s¬ ®å nguyªn lý). ChØnh ë ®iÓm A : Xoay nóm ®iÒu chØnh cña biÕn ¸p tù ngÉu , quan s¸t thÊy v«n kÕ ë ®Çu ra cã gi¸ trÞ = 220 v th× dõng l¹i . Dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó thang ®o ®iÖn ¸p 1 chiÒu thÝch hîp kiÓm tra gi¸ trÞ nµy . Sö dông ®ång hå v¹n n¨ng ®« ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm A. NÕu UA ≠ 0 xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn trë VR1 , 1 c¸ch thËn träng , ®iÒu chØnh VR1 sao cho t¹i ®iÓm A lóc nµy cã gi¸ trÞ = 0 , quan s¸t ®ång hå v¹n n¨ng , cè ®Þnh vÞ trÝ võa t×m ®­îc trªn VR1 . KiÓm tra l¹i viÖc ®iÒu chØnh 0 ë ®iÓm A : Xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó ®Çu ra biÕn ¸p tù ngÉu cã gi¸ trÞ = 217 V , quan s¸t sù thay ®æi ®iÖn ¸p UA trªn ®ång hå v¹n n¨ng , lóc nµy A ph¶i d­¬ng , nÕu A ch­a d­¬ng ta chØnh biÕn trë VR1 . Xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó ®Çu ra cã gi¸ trÞ = 223 V . Quan s¸t sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm A trªn ddång hå v¹n n¨ng , lóc nµy ®iÓm A ph¶i ©m , nÕu thÊy ®iÓm A ch­a ©m ta chØnh biÕn trë VR1 . ChØnh ®iÓm B : Xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó ®iÖn ¸p ra cña biÕn ¸p tù ngÉu cã gi¸ trÞ = 223 V ( dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra gi¸ trÞ nµy ) , lóc nµy ®iÓm B ph¶i d­¬ng , nÕu ®iÓm B ch­a d­¬ng ta ®iÒu chØnh biÕn trë VR2 1 c¸ch thËn träng , t×m vÞ trÝ ®Ó UB chuyÓn ®æi ng­ìng , cè ®Þnh vÞ trÝ võa t×m ®­îc trªn VR2 .KiÓm tra l¹i viÖc chØnh ng­ìng ®iÓm B b»ng c¸ch xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó ®iÖn ¸p vµo s¬ cÊp biÕn ¸p tÝn hiÖu thay ®æi xung quanh gi¸ trÞ 223V Ta xoay nóm ®iÒu chØnh cña biÕn trë ®Ó ®iÖn ¸p vµo s¬ cÊp biÕn ¸p tÝn hiÖu cã gi¸ trÞ b»ng 217V (dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra gi¸ trÞ nµy ) . Ta thÊy lóc nµy ®iÓm B ph¶i ©m , nÕu ®iÓm B ch­a am ta tiÕp tôc ®iÒu chØnh biÕn trë VR2 . T¹i ®iÓm C : Xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu ®Ó ®Çu ra biÕn ¸p tù ngÉu cã gi¸ trÞ b»ng 220V (dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra gi¸ trÞ nµy ) .T¹i thêi ®iÓm nµy d­¬ng. TiÕp tôc xoay nóm biÕn ¸p tù ngÉu , khi ®Çu ra biÕn ¸p tù ngÉu cã gi¸ trÞ b»ng 223 V , dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra l¹i . T¹i thêi ®iÓm nµy ta quan s¸t thÊy ®iÓm ®iÓm C d­¬ng . NÕu ®iÓm C ch­a d­¬ng ta chØnh cho ®iÓm C d­¬ng .Xoay nóm biÕn ¸p tù ngÉu ta thÊy ®Çu ra biÕn ¸p tù ngÉu cã gi¸ tri b»ng 217 V ,lóc nµy quan s¸t ta thÊy ®iÓm C ©m . Sau khi cè ®Þnh 3 ®iÓm A, B , C ta thùcnhiÖn ®éng t¸c : Nèi ®Çu ra cña cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®Õn ®éng c¬ secv« , xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn ¸p tù ngÉu , quan s¸t chuyÓn ®éng cña ®éng c¬ secv« vµ con tr­ît chæi than trªn m¸y biÕn ¸p . KÕt qu¶ ta th©ý : Khi ®iÖn ¸p vµo biÕn ¸p tÝn hiÖu 223 V , con tr­ît chæi than cña biÕn ¸p æn ¸p chuyÓn ®éng theo h­íng t¨ng sè vßng d©y s¬ cÊp cña biÕn ¸p æn ¸p ®Ó ®Çu ra ®¹t gi¸ tri æn ®Þnh . KÕt LuËn : Bé thùc hµnh æn ¸p cña nhãm em ®· ®¸p øng ®­îc yªu cÇu ®Æt ra vÒ ®é æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu ra , víi d¶i lµm viÖc réng ®¹t yªu cÇu thiÕt kÕ , c¸c m¹ch ®iÒu khiÓn thùc hiÖn ®­îc c¸c luËt ®iÒu khiÓn ®­a ra .Bé thùc hµnh ho¹t ®éng tèt .Tuy nhiªn m¸y cã nh­îc ®iÓm dßng qua chæi than kh«ng lín do kÕt cÊu c¬ khÝ , c«ng suÊt nhá . Nh­ng nh­ chóng em ®· tr×nh bµy , môc ®Ých cña chóng em lµ thiÕt kÕ ra bé thùc hµnh cho sinh viªn thùc tËp nªn bé thùc hµnh ®· ®¸p øng ®­îc nh÷ng yªu cÇu ®Ò ra . II ) X©y dùng c¸c b­íc thùc hiÖn trªn bé thùc hµnh: Qua qu¸ tr×nh thiÕt kÕ “ Bé thùc hµnh æn ¸p xoay chiÒu theo nguyªn t¾c biÕn ¸p “ , chóng em ®· x©y dùng c¸c b­íc thùc hiÖn trªn bé thùc hµnh ®Ó chØ dÉn cho c¸c sinh viªn thùc tËp ®Ó c¸c b¹n sinh viªn n¾m ch¾c kiÕn thøc vÒ nguyªn lý ho¹t ®éng cña æn ¸p xoay chiÒu theo nguyªn t¾c biÕn ¸p trø¬c khi thiÕt kÕ m¸y æn ¸p d©n dông hay m¸y biÕn ¸p trong c«ng nghiÖp . Thao t¸c ®Ó t×m hiÓu nguyªn lý lµm viÖc vµ chØnh ®Þnh tham sè c¸c phÇn tö trªn m¹ch ®iÒu khiÓn : Sö dông d©y nèi cã cäc c¾m , nèi s¬ cÊp biÕn ¸p tù ngÉu ( cã trªn bé thùc hµnh ) víi l­íi ®iÖn .Nèi s¬ cÊp BT ( ®Çu ra thay ®æi ®­îc ®iÖn ¸p nhê con tr­ît ) víi s¬ cÊp biÕn ¸p tÝn hiÖu BAt.h . CÊp nguån nu«i æn ¸p ( cã s½n trªn bé thùc hµnh ) vµo m¹ch ®iÒu khiÓn. ChØnh 0 ë ®iÓm A : Xoay nóm ®iÒu chØnh con tr­ît BT ®Ó ®iÖn ¸p ra cña BT b»ng 220V . Dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra gi¸ trÞ nµy . Dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®o ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm A . NÕu UA ≠ 0 Xoay nóm ®iÒu chØnh biÕn trë VR1 mét c¸ch thËn träng . Quan S¸t ®ång hå v¹n n¨ng . Khi UA = 0 , cè ®Þnh vÞ trÝ võa t×m ®­îc trªn VR1 . KiÓm tra l¹i viÖc chØnh 0 ë ®iÓm A : Xoay nóm ®iÒu chØnh con tr­ît BT ®Ó ®iÖn ¸p vµo s¬ cÊp BAt.h thay ®æi xung quanh gi¸ trÞ 220v . Quan s¸t sù thay ®æi UA trªn ®ång hå v¹n n¨ng . ChØnh ng­ìng ë ®iÓm B : Xoay nóm ®iÒu chØnh con tr­ît BT ®Ó ®iÖn ¸p ra cña BT b»ng 223V . Dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®Ó kiÓm tra gi¸ trÞ nµy . Dïng ®ång hå v¹n n¨ng ®o ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm B . Xoay nóm ®iÒu chØnh cña biÕn trë VR2 , mét c¸ch thËn träng t×m vÞ trÝ ®Ó UB chuyÓn ®æi ng­ìng , cè ®Þnh vÞ trÝ võa t×m ®­îc trªn VR2. KiÓm tra l¹i viÖc chØnh ng­ìng ë ®iÓm B :Xoay nóm ®iÒu chØnh con tr­ît BT ®Ó ®iÖn ¸p vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p tÝn hiÖu thay ®æi xung quanh gi¸ trÞ 223V . Quan s¸t sù thay ®æi UA trªn ®ång hå v¹n n¨ng . §èi chiÕu víi gi¶n ®å tÝn hiÖu . 5 ) ChØnh ng­ìng ë ®iÓm C : Thùc hiÖn nh­ môc 4 víi ng­ìng 217V 6) Nèi ®Çu ra cña m¹ch ®iÒu khiÓn ®Õn ®éng c¬ secv« . Xoay nóm ®iÒu chØnh BT , quan s¸t chuyÓn ®éng cña §SV vµ con tr­ît chæi than BL khi ®iÖn ¸p vµo biÕn ¸p tÝn hiÖu nhá h¬n 217 V , con tr­ît cña BL chuyÓn ®éng theo h­íng rót ng¾n sè vßng d©y s¬ cÊp cña BL . Khi ®iÖn ¸p vµo BAt.h lín h¬n 223V th× ngùoc l¹i Nèi s¬ cÊp cña BL ( tøc lµ ®Çu vµo cña m¸y æn ¸p ) víi thø cÊp cña BT Nèi thø cÊp cña BL ( tøc lµ ®Çu ra cña m¸y æn ¸p ) víi s¬ cÊp cña BAt.h . Xoay nóm ®iÒu chØnh BT gi¶ lµm sù thay ®æi ®iÖn ¸p vµo cña m¸y æn ¸p ( ®iÖn ¸p l­íi ®iÖn ) . Theo dâi sù æn ®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu ra m¸y æn ¸p vµ ph¶n øng (®é t¸c ®éng nhanh ) cña hÖ thèng . KÕt luËn chung : Sau h¬n 3 th¸ng lµm viÖc khÈn tr­¬ng , víi sù nç lùc cña c¶ nhãm vµ ®­îc sù h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o L­u §øc Dòng , sù gióp ®ì tËn t×nh cña c¸c anh t¹i trung t©m Tù ®éng ho¸, ®Õn nay b¶n ®å ¸n cña chóng em ®· hoµn thµnh ®óng thêi h¹n . Qua qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ l¾p ®Æt thö nghiÖm , ®å ¸n ®· gi¶i quyÕt ®­îc nh÷ng vÊn ®Ò ®Æt ra lµ æn ®Þnh ®iÖn ¸p ë 220V (± 3 v ) khi ®iÖn ¸p l­íi thay ®æi trong d¶i tõ 160V 240V . Do thêi h¹n vµ b­íc ®Çu lµm quen víi c«ng viÖc thiÕt kÕ nªn b¶n ®å ¸n nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt , chóng em rÊt mong sù ®ãng gãp ý kiÕn cña c¸c thÇy c« vµ c¸c b¹n ®Ó b¶n ®å ¸n nµy ®­îc hoµn thiÖn h¬n . Mét lÇn n÷a chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy gi¸o L­u §øc Dòng , cïng c¸c anh t¹i trung t©m Tù ®éng ho¸ ®· gióp chóng em hoµn thµnh b¶n ®å ¸n nµy . Tµi liÖu tham kh¶o 1 . ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p Phan tö Thô 2 . Söa ch÷a chÕ t¹o biÕn ¸p d©n dông vµ c«ng nghiÖp §ç ngäc Long 3 . §iÖn tö c«ng suÊt NguyÔn BÝnh 4 . KhÝ cô ®iÖn NguyÔn tiÕn T«n Ph¹m v¨n Chíi Bïi h÷a TÝn 5 . KÜ thuËt m¹ch ®iÖn tö Ph¹m minh Hµ 6. M¸y ®iÖn Vò gia Hanh Phan tö Thô TrÇn kh¸nh Hµ NguyÔn V¨n S¸u