Luận văn Khảo sát bộ nguồn p46 và p52 thiết kế máy biến áp

BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA THAØNH PHOÁ HOÀ CHÍ MINH TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN – ÑIEÄN TÖÛ BOÄ MOÂN ÑIEÄN TÖÛ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Ñeà taøi: KHAÛO SAÙT BOÄ NGUOÀN P46 VAØ P52 THIEÁT KEÁ MAÙY BIEÁN AÙP GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN: VUÕ BAÛO TUYEÂN SINH VIEÂN THÖÏC HIEÄN : NGUYEÃN VAÊN LAÂM LÔÙP : 95KÑÑ TP.HOÀ CHÍ MINH 2-2000 BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO COÄNG HOØA XAÕ HOÄI CHUÛ NGHÓA VIEÄT NAM ÑAÏI HOÏC QUOÁC GIA TP.HOÀ CHÍ MINH ÑOÄC LAÄP -TÖÏ DO- HAÏNH PHUÙC TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT KHOA ÑIEÄN BOÄ MOÂN ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ NHIEÄM VUÏ LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP Hoï vaø teân sinh vieân : NGUYEÃN VAÊN LAÂM Lôùp : 95KÑÑ Ngaønh : ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ Teân ñeà taøi: Khaûo saùt boä nguoàn P46 vaø P52 Thieát keá maùy bieán aùp boä nguoàn Caùc soá lieäu ban ñaàu: Noäi dung caùc phaàn thuyeát minh : Caùc baûn veõ: 5. Giaùo vieân höôùng daãn: VUÕ BAÛO TUYEÂN 6. Ngaøy giao nhieäm vuï: 13 -12-1999 7. Ngaøy hoaøn thaønh nhieäm vuï: 28-2-2000 Giaùo vieân höôùng daãn Thoâng qua boä moân Ngaøy… Thaùng … Naêm2000 Chuû nhieäm boä moân BAÛN NHAÄN XEÙT LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN HÖÔÙNG DAÃN Hoï vaø teân sinh vieân : NGUYEÃN VAÊN LAÂM Lôùp : 95KÑÑ Ngaønh : ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ Teân ñeà taøi: Khaûo saùt boä nguoàn P46 vaø P52 Thieát keá maùy bieán aùp boä nguoàn Noäi dung luaän vaên toát nghieäp: Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân höôùng daãn: Giaùo vieân höôùng daãn (kyù vaø ghi roõ hoï teân) VUÕ BAÛO TUYEÂN BAÛN NHAÄN XEÙT LUAÄN VAÊN TOÁT NGHIEÄP CUÛA GIAÙO VIEÂN PHAÛN BIEÄN Hoï vaø teân sinh vieân : NGUYEÃN VAÊN LAÂM Lôùp : 95KÑÑ Ngaønh : ÑIEÄN –ÑIEÄN TÖÛ Teân ñeà taøi: Khaûo saùt boä nguoàn P46 vaø P52 Thieát keá maùy bieán aùp boä nguoàn Noäi dung luaän vaên toát nghieäp: Nhaän xeùt cuûa giaùo vieân phaûn bieän: Giaùo vieân phaûn bieän (kyù vaø ghi roõ hoï teân) Lôøi Noùi Ñaàu Trong quaù trình hoïc taäp taïi nhaø tröôøng, thöïc taäp ño löôøng laø moân hoïc quan troïng. Noù giuùp cho sinh vieân hieåu saâu vaø nhôù kyõ lyù thuyeát ñaõ ñöôïc hoïc, ñoàng thôøi cuûng coá kieán thöùc cho moät soá moân hoïc khaùc. Moân thöïc taäp ño löôøng ñieän caàn raát nhieàu boä nguoàn AC/DC. Tuy nhieân, caùc boä nguoàn naøy ñaõ ñöôïc trang bò töø tröôùc naêm 1975 vaø ñöôïc söû duïng lieân tuïc cho ñeán nay. Vì vaäy, vieäc hö hoûng ôû caùc boä nguoàn naøy raát thöôøng xaûy ra. Tröôùc kia, heä thoáng ñieän cung caáp cho boä nguoàn phuø hôïp vôùi ñieän aùp söû duïng chung cho caû tröôøng laø 110V. Nhöng hieän nay, heä thoáng ñieän söû duïng cho tröôøng coù caáp ñieän aùp laø 220V, phoøng thí nghieäm ño löôøng laïi chöa ñuû trang thieát bò ñeå boá trí töøng moân hoïc vaø baûo quaûn caùc boä nguoàn. Thöïc teá, coù raát nhieàu boä nguoàn bò sai caáp ñieän aùp so vôùi caùc giaù trò chuaån ban ñaàu. Vôùi ñeà taøi: “KHAÛO SAÙT BOÄ NGUOÀN P46 VAØ P52 - THIEÁT KEÁ MAÙY BIEÁN AÙP BOÄ NGUOÀN”, chuùng toâi ñaõ tieán haønh khaûo saùt thöïc teá hai boä nguoàn P46 vaø P52 ñeå töø ñoù coù theå tính toaùn thieát keá laïi moät soá phaàn trong hai boä nguoàn. Qua 6 tuaàn laøm vieäc khaån tröông, toâi ñaõ coá gaéng hoaøn thaønh ñeà taøi naøy. Tuy nhieân, duø coá gaéng theá naøo cuõng khoâng traùnh khoûi thieáu soùt. Mong quí thaày coâ vaø baïn beø ñoùng goùp ñeå taäp luaän aùn naøy ñöôïc hoaøn chænh hôn. Thaùng 2 naêm 2000 Sinh vieân thöïc hieän Taäp luaän vaên ñaõ hoaøn thaønh ñuùng thôøi gian qui ñònh cuûa nhaø tröôøng. Keát quaû naøy ñaït ñöôïc laø nhôø söï höôùng daãn taän tình cuûa Thaày Coâ trong nhaø tröôøng suoát naêm naêm qua, cuøng vôùi söï noå löïc cuûa baûn thaân. Em xin chaân thaønh caûm ôn coâ Vuõ Baûo Tuyeân ñaõ tröïc tieáp höôùng daãn vaø giuùp ñôõ em hoaøn thaønh luaän vaên toát nghieäp naøy ñuùng thôøi haïn. Em xin caùm ôn thaày Leâ Vieát Phuù ñaõ giuùp ñôõ em khi thöïc hieän ñeà taøi. Caûm ôn caùc baïn sinh vieân ñaõ ñoùng goùp yù kieán giuùp toâi hoaøn thaønh taäp luaän vaên toát nghieäp naøy. MUÏC LUÏC Nhieäm vuï luaän aùn Lôøi môû ñaàu Lôøi caûm taï Muïc luïc PHAÀN A: KHAÛO SAÙT BOÄ NGUOÀN TAÏI PHOØNG THÖÏC TAÄP ÑO LÖÔØNG Chöông 1: Giôùi thieäu boä nguoàn P46 vaø P52 1 I. Giôùi thieäu 1 II. Caáu taïo chung cuûa hai boä nguoàn 1 Chöông 2 : Sô ñoà maïch thöïc teá cuûa boä nguoàn P46 vaø P52 7 I. Boä nguoàn P46 7 1. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä nguoàn P46 7 2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng 8 II. Boä nguoàn P52 9 1. Sô ñoà nguyeân lyù 9 2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng 10 3. Caùc giaù trò khaûo saùt 10 PHAÀN B: THIEÁT KEÁ VAØ TÍNH TOAÙN Chöông 1: Lyù thuyeát tính toaùn maùy bieán aùp 13 I. Nguyeân lyù laøm vieäc maùy bieán aùp 13 II. Caùc coâng thöùc cô baûn veà maùy bieán aùp 13 III. Phaân loaïi maùy bieán aùp 14 IV. Caùc böôùc tính toaùn maùy bieán aùp coâng suaát nhoû 15 1. Loõi theùp 15 2. Daây quaán 17 Chöông 2: Thieát keá boä nguoàn P46 26 I. Tính maùy bieán aùp 26 II. Khaûo saùt cuoän caûm L 32 Chöông 3: Thieát keá boä nguoàn P52 36 I. Maùy bieán aùp 1 36 II. Maùy bieán aùp 2 39 III. Phöông aùn söû duïng maïch ñieàu chænh ñieän aùp 42 1. Maïch nguoàn ñoâi 12V 42 2. Maïch ñieàu chænh ñieän aùp 0÷ 30V; 1,3A 42 Chöông 4: Thieát keá maùy bieán aùp töï ngaãu 46 I. Giôùi thieäu 46 II. Hình daïng Variac 46 III . Nguyeân taéc hoaït ñoäng 47 Chöông 5: Phöông aùn thieát keá maïch chænh löu 49 I. Maïch chænh löu toaøn soùng 49 II. Tính choïn nguoàn chænh löu DC 49 PHAÀN C: KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ PHAÀN D: PHUÏ LUÏC TAØI LIEÄU THAM KHAÛO PHAÀN A KHAÛO SAÙT BOÄ NGUOÀN TAÏI PHOØNG THÖÏC TAÄP ÑO LÖÔØNG ÑIEÄN CHÖÔNG I GIÔÙI THIEÄU BOÄ NGUOÀN P46 VAØ P52 Giôùi thieäu: Ñeå thöïc haønh thí nghieäm ño löôøng ñaït hieäu quaû cao, yeâu caàu caàn phaûi coù moät boä nguoàn vôùi nhieàu caáp ñieän aùp khaùc nhau. Caùc caáp ñieän aùp naøy coù theå ñieàu chænh ñöôïc cuõng nhö moät soá caáp coá ñònh khaùc.Vì vaäy, yeâu caàu trò soá doøng ñieän vaø ñieän aùp hay noùi caùch khaùc laø coâng suaát phaûi ñaûm baûo oån ñònh vaø chính xaùc. Vôí yeâu caàu naøy, ngöôøi thieát keá phaûi tính theo coâng suaát qui ñònh. Hieän nay, caùc boä nguoàn AC/DC trong phoøng thí nghieäm ño löôøng ñöôïc hoaït ñoäng ôû caáp ñieän aùp 110V, trong khi nguoàn ñieän cung caáp taïi caùc xöôûng hieän nay laø 220V. Ñieàu naøy, thöïc söï gaây khoù khaên cho vieäc baûo trì vaø vaän haønh. Do ñoù, caàn phaûi tính toaùn laïi sao cho phuø hôïp vôùi caùc caáp ñieän aùp ngoõ vaøo vaøngoõ ra cho phuø hôïp. Phoøng thí nghieäm hieän taïi ñöïôc trang bò boä nguoàn P52 vaø P46. Caùc boä nguoàn ñöôïc trang bò töø tröôùc naêm 1975, ñöôïc söû duïng lieân tuïc cho ñeán nay.Vì vaäy, caùc boä nguoàn ñeàu coù hö hoûng. Ngoõ ra cuûa caùc boä nguoàn nhö sau: 1. Boä nguoàn P46: 2 ngoõ ra 120V-10AMP Max 2 ngoõ ra 0÷120VAC-3.5AMP Max (Ñieàu chænh ñöôïc). 1 ngoõ ra 22.5V-10AMP Max vaø 45VAC-5AMP Max 1 ngoõ ra 18VDC-10 AMP Max vaø 36VDC -5AMP Max 2. Boä nguoàn P52: 1 ngoõ ra 120VAC –10AMP Max 1 ngoõ ra 0÷350VDC-150mAMP Max (Ñieàu chænh ñöôïc). ngoõ ra 0÷25VDC vaø 0÷100mA (Ñieàu chænh ñöôïc). ngoõ ra 6VAC, 12VAC-2.5AMP coá ñònh. Caáu taïo chung cuûa 2 boä nguoàn: Bao goàm caùc phaàn chính sau: Bieán aùp caùch ly. Bieán aùp töï ngaãu. Maïch chænh löu. Baûo veä quaù taûi vaø ngaén maïch. 1. Bieán aùp caùch ly: Nhieäm vuï: Thay ñoåi ñieän aùp nguoàn theo yeâu caàu thieát keá. - ÔÛ boä nguoàn P46 coù moät bieán aùp caùch ly bieán ñoåi ñieän aùp 22.5V-10A vaø 45V-5A, moät cuoän caûm sau boä loïc. - ÔÛ boä nguoàn P52 coù 2 bieán aùp: moät bieán aùp bieán ñoåi ñieän aùp ñöa qua boä ñieàu chænh ñeå coù ñieän aùp 0÷25VDC vaø doøng 0÷100mA vaø moät bieán aùp coù ngoõ ra ñieàu chænh 0÷350VDC vôùi doøng 150mA. Hoaït ñoäng chung cuûa bieán aùp caùch ly laø: Khi coù ñieän aùp xoay chieàu vaøo phaàn sô caáp, doøng ñieän caûm öùng cho ñieän aùp ngoõ ra thöù caáp. Hình 1. Caáu taïo maùy bieán aùp caùch ly Thöôøng ta söû duïng loõi theùp E_I,U_I ñeå quaán daây.Tæ soá bieán aùp: 2. Bieán aùp töï ngaãu: Bieán aùp töï ngaãu laø moät daïng bieán aùp ñaëc bieät, ngoõ ra coù theå thay ñoåi ñieän aùp theo nhieàu caáp, tuøy theo yeâu caàu thieát keá. Trong phoøng thí nghieäm ño löôøng, bieán aùp töï ngaãu ñöôïc duøng laø loõi theùp hình truï, cuoän daây ñoàng ñöôïc quaán theo loõi theùp hình truï. Khi ta thay ñoåi soá voøng daây treân beà maët cuoän daây thì ta thay ñoåi ñieän aùp töø 0÷120V. 3. Chænh löu: Khi coù yeâu caàu ñieän aùp ngoõ ra laø DC maø ngoõ vaøo laø AC thì baét buoäc ta phaûi duøng boä chænh löu ñieän aùp, ñoàng thôøi loïc nguoàn ñeå coù moät ñieän aùp DC oån ñònh ít gôïn soùng. 4. Baûo veä quaù taûi: Trong boä nguoàn thöïc taäp hieän nay, thieát bò baûo veä ñöôïc duøng laø boä Aptomat. Aptomat laø khí cuï ñieän duøng ñeå töï ñoäng ñoùng ngaét maïch ñieän, baûo veä quaù taûi, ngaén maïch, suït aùp. Aptomat coøn goïi laø caàu dao töï ñoäng, thöôøng ñöôïc goïi laø Aptomat khoâng khí vì hoà quang ñöôïc daäp taét trong khoâng khí. Aptomat coù yeâu caàu sau: 1. Cheá ñoä laøm vieäc ôû ñònh möùc cuaû Aptomat phaûi laø cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, nghóa laø chæ soá doøng ñieän ñònh möùc chaïy qua Aptomat laâu bao nhieâu cuõng ñöôïc. Maët khaùc, maïch doøng ñieän cuûa Aptomat phaûi chòu ñöôïc doøng ñieän lôùn (khi coù ngaén maïch) luùc caùc tieáp ñieåm cuûa noù ñaõ ñoùng hay ñang ñoùng. 2. Aptomat phaûi ngaét ñöôïc trò soá doøng ñieän ngaén maïch lôùn coù theå vaøi chuïc kA. Sau khi ngaén ñöôïc doøng ñieän ngaén maïch, Aptomat phaûi ñaûm baûo laøm vieäc toát ôû chæ soá doøng ñieän ñònh möùc. 3. Ñeå naâng cao tính oån ñònh nhieät vaø ñieän ñoäng cuûa caùc thieát bò ñieän, haïn cheá söï phaù hoaïi do doøng ñieän ngaén maïch gaây ra, Aptomat phaûi coù thôùi gian caét beù. Muoán vaäy, thöôøng phaûi keát hôïp löïc thao taùc cô hoïc vôùi thieát bò daäp hoà quang beân trong Aptomat. Ñeå thöïc hieän yeâu caàu thao taùc baûo veä coù choïn loïc, Aptomat caàn phaûi coù khaû naêng chænh trò soá doøng ñieän taùc ñoäng vaø thôøi gian taùc ñoäng. Ñeå coù theå hieåu roõ veà Aptomat ta thöû khaûo saùt nguyeân lí vaø caáu taïo cuaû Aptomat nhö sau: a. Nguyeân lí laøm vieäc: Sô ñoà nguyeân lí ñieän cuûa Aptomat doøng ñieän cöïc ñaïi vaø Aptomat ñieän aùp thaáp ñöôïc trình baøy nhö sau: 4 6 2 3 1 5 Hình 2. Sô ñoà nguyeân lí Aptomat doøng ñieän cöïc ñaïi ÔÛ traïng thaùi bình thöôøng, sau khi ñoùng ñieän, Aptomat ñöôïc giöõ ôû traïng thaùi ñoùng tieáp ñieåm nhôø moùc raêng 1 khôùp vôùi 5 cuøng moät cuïm vôùi tieáp ñieåm ñoäng. Khi maïch ñieän quaù taûi hay ngaén maïch, nam chaâm ñieän 2 seõ huùt phaàn öùng 4 xuoáng laøm nhaû moùc 1, caàn 5 ñöôïc töï do, keát quaû caùc tieáp ñieåm cuûa Aptomat ñöôïc môû roäng döôùi taùc duïng cuûa loø xo 6, maïch ñieän bò ngaét. 6 1 3 2 4 Hình 3. Sô ñoà Aptomat ñieän aùp thaáp Treân hình 3, khi suït aùp quaù möùc, nam chaâm ñieän 1 seõ nhaû phaàn öùng 8 laøm nhaû moùc 2, do ñoù caùc tieáp ñieåm cuûa Aptomat cuõng ñöôïc môû ra döôùi taùc ñoäng cuaû löïc loø xo 4, maïch ñieän bò caét. Cuïm nam chaâm 2 (ôû hình 3) goïi laø moùc baûo veä quaù taûi hay ngaén maïch. Cuïm nam chaâm 1(hình 3) ñöôïc goïi laø moùc baûo veä suït aùp hay maát ñieän aùp. b. Phaân loaïi vaø caáu taïo: * Phaân loaïi: Theo keát caáu, ngöôøi ta chia Aptomat ra ba loaïi:1 cöïc, 2 cöïc, 3cöïc. Theo thôøi gian thao taùc, ngöôøi ta chia Aptomat ra loaïi taùc ñoäng khoâng töùc thôøi vaø taùc ñoäng töùc thôøi. Tuøy theo coâng duïng baûo veä, ngöôøi ta chia Aptomat ra loaïi Aptomat cöïc ñaïi theo doøng ñieän, cöïc tieåu theo ñieän aùp, doøng ñieän ngöôïc… * Caáu taïo: 1. Tieáp ñieåm: Aptomat thöôøng ñöôïc cheá taïo coù hai caáp tieáp ñieåm (chính vaø hoà quang) hoaëc ba caáp tieáp ñieåm (chính, phuï, hoà quang). Khi ñoùng maïch, tieáp ñieåm hoà quang ñoùng tröôùc, tieáp theo laø tieáp ñieåm phuï, sau cuøng laø tieáp ñieåm chính. Khi caét maïch thì ngöôïc laïi, tieáp ñieåâm chính môû tröôùc, sau ñeán tieáp ñieåm phuï, cuoái cuøng laø tieáp ñieåm hoà quang. Nhö vaäy, hoà quang chæ chaùy treân treân tieáp ñieåm hoà quang, do ñoù baûo veä ñöôïc tieáp ñieåm chính ñeå daãn ñieän. Duøng theâm tieáp ñieåm phuï ñeå traùnh hoà quang chaùy lan vaøo laøm hö haïi tieáp ñieåm chính. Tieáp ñieåm cuûa aùptomat thöôøng ñöôïc laøm baèng hôïp kim goám chòu ñöôïc hoà quang nhö Ag-W,Cu-W,Ni. 2. Hôïp daäp hoà quang: Ñeå Aptomat daäp ñöôïc hoà quang trong taát caû caùc cheá ñoä laøm vieäc cuûa löôùi ñieän, ngöôøi ta thöôøng duøng hai kieåu thieát bò daäp hoà quang laø: kieåu nöûa kín vaø kieåu hôû. Kieåu nöûa kín ñöôïc ñaët trong voû kín cuûa aptomat vaø coù loå thoaùt khí. Kieåu naøy coù giôùi haïn caét khoâng quaù 50kA. Kieåu hôû ñöôïc duøng khi giôùi haïn doøng ñieän caét lôùn hôn 50KA hoaëc ñieän aùp lôùn hôn 1000V. Trong buoàng daäp hoà quang thoâng duïng, ngöôøi ta duøng nhöõng taám theùp xeáp thaønh löôùi ngaên ñeå phaân chia hoà quang thaønh nhieàu ñoaïn ngaén thuaän lôïi cho vieäc daäp hoà quang. 3. Cô caáu truyeàn ñoäng caét Aptomat: Truyeàn ñoäng caét Aptomat thöôøng coù hai caùch: Baèng tay vaø baèng cô ñieän (ñieän töø vaø ñoäng cô ñieän). Ñieàu khieån baèng tay ñöôïc thöïc hieän vôùi caùc Aptomat coù doøng ñieän ñònh möùc khoâng lôùn hôn 600A. Ñieàu khieån baèng ñieän töø (nam chaâm ñieän) ñöôïc öùng duïng ôû caùc Aptomat coù doøng ñieän lôùn hôn (ñeán 1000A). Boä nguoàn taïi phoøng thí nghieäm P46 vaø P52 ñöôïc söû duïng daïng Aptomat baèng tay (coù doøng nhoû hôn 50A). Ñeå taêng löïc ñieàu khieån baèng tay ngöôøi ta coøn duøng moät tay daøi phuï theo nguyeân lí ñoøn baåy. Ngoaøi ra, coøn coù caùch ñieàu khieån baèng ñoäng cô ñieän hoaëc khí neùn. 4. Moùc baûo veä: Aptomat töï ñoäng caét nhôø caùc phaàn töû baûo veä, goïi laø moùc baûo veä. Moùc baûo veä quaù taûi (quaù doøng) ñeå baûo veä thieát bò ñieän khoûi bò quaù taûi, ñöôøng thôøi gian-doøng ñieän cuûa moùc baûo veä phaûi naèm döôùi ñöôøng ñaëc tính cuaû ñoái töôïng caàn baûo veä. Ngöôøi ta thöôøng duøng heä thoáng ñieän töø vaø rôle nhieät laøm moùc baûo veä ñaët beân trong Aptomat. Moùc kieåu ñieän töø coù cuoän daây maéc noái tieáp vôùi maïch ñieän chính. Khi doøng ñieän vöôït quaù trò soá cho pheùp thì phaàn öùng bò huùt vaø moùc seõ ñaäp vaøo khôùp rôi töï do, laøm tieáp ñieåm cuûa Aptomat môû ra. Ñieàu chænh vit ñeå thay ñoåi löïc khaùng cuûa loø xo, ta coù theå ñieàu chænh ñöôïc trò soá doøng ñieän taùc ñoäng. Moùc kieåu rôle nhieät ñôn giaûn hôn caû, coù keát caáu töông töï nhö rôle nhieät coù phaàn töû phaùt noùng ñaáu noâí tieáp vôùi maïch ñieän chính, taám kim loaïi keùp daõn nôû laøm nhaû khôùp rôi töï do ñeå môû tieáp ñieåm cuûa Aptomat khi coù quaù taûi. Moùc baûo veä suït aùp (baûo veä ñieän aùp) cuõng thöôøng duøng kieåu ñieän töø, cuoän daây maéc song song vôùi maïch ñieän chính. c. Caùch löïa choïn Aptomat: Vieäc löïa choïn Aptomat chuû yeáu döïa vaøo: Doøng ñieän tính toaùn ñi trong maïch Doøng ñieän quaù taûi. Tính thao taùc coù choïn loïc. Ngoaøi ra löïa choïn Aptomat caàn phaûi caên cöù vaøo ñaëc tính laøm vieäc cuûa phuï taûi, laø Aptomat khoâng ñöôïc pheùp ngaét khi coù quaù taûi ngaén haïn thöôøng xaûy ra trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng nhö doøng ñieän khôûi ñoäng, doøng ñieän ñænh trong phuï taûi coâng ngheä. Yeâu caàu chung laø doøng ñieän ñònh möùc cuûa moùc baûo veä Aptomat khoâng ñöôïc beù hôn doøng ñieän tính toaùn Itt cuûa maïch Iaùptoâ > Itt Tuøy theo ñaëc tính laøm vieäc vaø ñieàu kieän cuï theå cuûa phuï taûi, ngöôøi ta höôùng daãn löïa choïn doøng ñieän ñònh möùc cuûa moùc baûo veä baèng 125%, 150% so vôùi doøng ñieän tính toaùn. CHÖÔNG 2 SÔ ÑOÀ MAÏCH THÖÏC TEÁ CUÛA BOÄ NGUOÀN P46 VAØ P52. I. Boä nguoàn P46: 1. Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä nguoàn P46: 2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng: - Aptomat laøm nhieäm vuï ñoùng ngaét nguoàn ñoàng thôøi baûo veä quaù taûi trong maïch ñieän. Trong maïch naøy, loaïi Aptomat ñöôïc söû duïng ñoùng ngaét caû luùc hai boä daây. - Khi baät coâng taét nguoàn, tieáp ñieåm A seõ ñöôïc noái B, C seõ ñöôïc noái D vaø Line seõ ñöôïc noái vôùi Load. Ñieän aùp seõ ñi töø A sang B ñi vaøo bieán aùp töï ngaãu (Variac). Bieán aùp töï ngaãu naøy ñöôïc ñieàu chænh baèng tay ñeå laáy ra ñieän aùp theo daõy ñieàu chænh töø 0÷120V.Ngoõ ra cuûa Variac ñöôïc ñöa vaøo ñieåm C vaø D. Taïi ñaây, ñieän aùp ñöôïc ñöa qua bieán aùp 1. Bieán aùp 1 coù nhieäm vuï haï aùp nguoàn xuoáng coøn 22,5VAC-10A hoaëc 45VAC-5A. Ngoõ ra cuûa bieán aùp 1 ñöôïc ñöa ñeán CT1 nhaèm chuyeån ñoåi töø 22,5V-10A sang 45VAC-5A. Khi baät coâng taéc CT1 ôû vò trí 1, hai cuoän thöù caáp n21 vaø n22 ñöôïc noái tieáp vôùi nhau neân aùp ra 45VAC-5A. Khi baät coâng taéc CT1 sang vò trí 3, hai cuoän thöù caáp n21 vaø n22 ñöôïc maéc song song nhau laøm cho soá voøng quaán giaûm nhöng tieát dieän daây quaán taêng gaáp ñoâi, neân doøng taêng gaáp ñoâi (10A) vaø aùp giaûm coøn 22,5V. Ngoõ ra thöù caáp cuûa bieán aùp 1 ñöôïc ñöa ra hai ñaàu beân ngoaøi boä nguoàn, ñoàng thôøi ñöôïc chænh löu qua boä loïc ñeå ñöôïc ñieän aùp 18VDC-10A;36VDC-5A. Cuoän daây L ñöôïc maéc noái tieáp vôùi ngoõ ra DC coù nhieäm vuï loïc vaø san baèng ñieän aùp gôïn soùng. I. Boä nguoàn P52: Sô ñoà nguyeân lyù cuûa boä nguoàn P52: RA Hình 6. Maïch ñieàu chænh ñieän aùp 0-25VDC Nguyeân lí hoaït ñoäng cuûa boä nguoàn P52: Khi baät coâng taéc nguoàn, tieáp ñieåm cuûa Aptomat ñoùng laïi, boä nguoàn hoaït ñoäng. Bieán aùp 1 coù ngoõ ra thöù caáp laø 0 – 6VAC-12VAC vaø ngoõ ra thöù 2 ñöôïc ñöa ñeán maïch ñieàu chænh ñieän aùp 0÷25VDC, ñoàng thôøi doøng ñieàu chænh 0÷100mA. Ngoõ ra cuûa bieán aùp töï ngaãu (Variac) ñöôïc ñöa ñeán maùy bieán aùp 2. Ngoõ ra cuûa maùy bieán aùp 2 seõ ñöôïc chænh löu vaø coù giaù trò thay ñoåi töø 0÷350VDC –150mA. Maïch ñieàu chænh hoaït ñoäng nhö sau: Khi thay ñoåi giaù trò RV, ta coù ñieän aùp ñöa ñeán chaân E cuûa 2N1305 thay ñoåi, daãn ñeán 2N1011 cuõng seõ daån maïnh hay yeáu laøm cho ngoõ ra cuûa maïch nguoàn thay ñoåi. Khi thay ñoåi RA taïi chaân E cuûa 2N1011, doøng ra IC cuûa 2N1011 seõ thay ñoåi theo laøm cho ngoõ ra coù doøng thay ñoåi. 2N1305 coù taùc duïng chænh sai, 2N1011 laø transistor coâng suaát. Diode M4E5 coù taùc duïng ghim aùp. Caùc diode coù taùc duïng daãn doøng vaø baûo veä. Caùc giaù trò khaûo saùt: Khaûo saùt nguoàn aùp: Khi Ira= 0mA ; Ura= 0V 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 45.1V VCB = -45.2V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.2V VEC= 0.1V VCB = 0V Khi Ira= 0mA ; Ura= 10V. 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 34.1V VCB = -34.2V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.1V VEC= 0.3V VCB = -0.1V Khi Ira= 0mA ; Ura= 26.7V. 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 17.3V VCB = -17.3V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.1V VEC= 0.4V VCB = -0.3V Khaûo saùt nguoàn doøng: Khi Ira= 9.1mA ; Ura= 5.34V. 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 38.9V VCB = -38.9V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.1V VEC= 0.2V VCB = 0V Khi Ira=50 mA ; Ura= 5.34V. 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 39V VCB = -39V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.1V VEC= 0.2V VCB = 0V Khi Ira= 155mA ; Ura= 5.34V. 2N1011 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0V VEC= 39V VCB = -39V 2N1305 coù ñieän aùp phaân cöïc: VEB = 0.1V VEC= 0.1V VCB = 0V Caùc giaù trò ño ñöôïc döïa treân boä nguoàn taïi phoøng thöïc taäp ño löôøng . PHAÀN B THIEÁT KEÁ & TÍNH TOAÙN CHÖÔNG I LYÙ THUYEÁT TÍNH TOAÙN MAÙY BIEÁN AÙP I. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp: Maùy bieán aùp laøm nhieäm vuï bieán ñoåi ñieäp aùp. Coù hai loaïi maùy bieán aùp: Maùy bieán aùp taêng aùp vaø maùy bieán aùp haï aùp. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp döïa treân cô sôû hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Khaûo saùt moät maùy bieán aùp ñôn giaûn goàm hai cuoän daây ñöôïc quaán treân loõi saét maïch töø coät. Cuoïân daây N1 maéc noái tieáp vôùi nguoàn ñieän vaøo vaø ñöôïc goïi laø cuoän sô caáp, cuoän N2, laáy ñieän aùp ra goïi laø cuoän thöù caáp. U2 U2 I2 E1 E2 U1 I1 Hình 7. Nguyeân taéc laøm vieäc maùy bieán aùp. Khi cuoän daây thöù caáp N2 ñeå hôû, doøng ñieän sô caáp N1, taïo ra söùc ñieän ñoäng F0 gaây töø thoâng löu thoâng trong maïch töø qua hai cuoän daây N1 vaø N2, laøm phaùt sinh caùc söùc ñieän ñoäng E1vaø E2 trong 2 cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Khi noái cuoän thöù caáp N2 vôùi phuï taûi thì doøng ñieän thöù caáp I2 xuaát hieän. Phuï taûi caøng taêng, doøng I2 caøng taêng laøm doøng I1 taêng theo töông öùng ñeå giöõ oån ñònh töø thoâng khoâng ñoåi. Ñoù laø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa maùy bieán aùp. Neáu U2>U1: maùy bieán aùp taêng aùp U2<U1: maùy bieán aùp haï aùp. II. Caùc coâng thöùc cô baûn veà maùy bieán aùp: - Khi maùy bieán aùp khoâng taûi, N2 chöa coù taûi, I0 = 0 U1 = E1+R1I1 +X1I1= E1+R1I0+X1I0 = E1 Do I0 =0,04÷0,1Iñm neân U1=E1. -Khi maùy bieán aùp coù taûi I2>0: U1 = E1+R1I1 +X1I1 vôùi U1>E2 U2 = E2-R2I2 -X2I2 vôùi U2<E2 Caùc söùc öùng ñieän ñoäng E1,E2 sinh ra trong caùc cuoän sô caáp vaø thöù caáp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: e= -N* e1= Vaäy ta coù: trong ñoù, *Tyû soá bieán aùp:Tyû soá giöõa ñieän aùp U1 vaø ñieän aùp U2, ta coù: Muoán xaùc ñònh tyû soá bieán aùp Ku neân ño khi maùy bieán aùp vaän haønh khoâng taûi. *Tyû soá bieán doøng: III. Phaân loaïi maùy bieán aùp: Coù nhieàu cô sôû ñeå phaân loaïi maùy bieán aùp, neáu caên cöù vaøo nguoàn caáp ñieän cho maùy bieán aùp ñeå coù theå phaân loaïi maùy bieán aùp moät pha vôùi maùy bieán aùp 3 pha. ÔÛ ñaây, ta chæ caên cöù vaøo daây quaán sô caáp N1 vaø thöù caáp N2 maø phaân chia thaønh hai daïng maùy bieán aùp: Maùy bieán aùp caùch ly, coù cuoän sô caáp vaø thöù caáp bieät laäp. Maùy bieán aùp töï ngaãu, coù caùc cuoän sô caáp vaø thöù caáp cuøng quaán chung moät cuoän, do ñoù chuùng coù cuøng moät maïch. Hình 8a. Bieán aùp caùch ly Hình 8b. Bieán aùp töï ngaãu Öu ñieåm cuûa maùy bieán aùp töï ngaãu so vôùi maùy bieán aùp caùch ly: Khoái löôïng daây ñoàng vaø maïch töø giaûm nhieàu. ÔÛ caùc ñoaïn chòu taûi chung 2 doøng I1 vaø I2 chæ caàn coù tieát dieän chòu taûi hieäu hai doøng ñieän I1 vaøI2. Hieäu suaát cao hôn so vôùi maùy bieán aùp caùch ly. Khoâng löu yù lôùp caùch ñieän giöõa cuoän sô caáp vaø thöù caáp. Khuyeát ñieåm: Khoâng an toaøn, chæ duøng bieán aùp töï ngaãu khi tyû soá ku = 0,5 ÷2 Ñoái vôùi ngaønh ñieän töû, maùy bieán aùp töï ngaãu ít ñöôïc söû duïng vì nguy hieåm cho ngöôøi söû duïng vaø gaây tieáng uø, nhieãu. VI. Caùc böôùc tính toaùn bieán aùp moät pha coâng suaát nhoû: Trong taäp luaän aùn naøy, ta chæ löu yù ñeán maùy maùy bieán aùp caùch ly, vì ôû ñaây, boä nguoàn söû duïng nhieàu maùy bieán aùp caùch ly hôn vôùi vôùi maùy bieán aùp töï ngaãu (chæ söû duïng hai boä Variac). Khi tính toaùn maùy bieán aùp moät pha, coâng suaát nhoû (döôùi 5KVA), ta coù theå taïm chia thaønh caùc daïng baøi toaùn sau: - Daïng baøi toaùn döïa vaøo sô ñoà bieán aùp ñeå xaùc ñònh kích thöôùc loõi theùp vaø soá lieäu daây quaán (baøi toaùn thuaän). - Daïng baøi toaùn ngöôïc laø döïa vaøo kích thöôùc loõi theùp ta tính toaùn soá lieäu daây quaán bieán aùp theo moät yeâu caàu ñeå taän duïng toái ña coâng suaát loõi theùp. Caùc phaàn chính cuûa maùy bieán aùp laø: Loõi theùp vaø daây quaán. 1. Loõi theùp: Loõi theùp laø maùy bieán aùp thöôøng duøng laø loaïi theùp ñöôïc caùn moûng, coù chöùa haøm löôïng silic töø 1%-4%vaø beà daøy töø 0,35mm-0,5mm, nhaèm muïc ñích giaûm toån hao ñieän naêng trong maïch töø do taùc duïng bôûi doøng ñieän Fuco vaø hieän töôïng töø treã laøm phaùt nhieät. Töø caûm coù theå choïn B=1T hoaëc 1,2T (hay1000 Gauss hoaëc 1200 Gauss). Ngoaøi ra loaïi theùp coù haøm löôïng silic 1% ta choïn B=0,7-0,8T. Loõi theùp maùy bieán aùp coù hai loaïi hình thoâng thöôøng ñoù laø hình chöõ U-I vaø chöõ E-I, ñöôïc caùn moûng thaønh töøng taám. Caùc maãu khuoân naøy ñöôïc daäp khuoân theo moät kích thöôùc nhaát ñònh coù treân thò tröôøng. Chaát löôïng loõi theùp ñöôïc qui ñònh baèng haøm löôïng silic coù trong theùp. Noù aûnh höôûng raát lôùn ñeán chaát löôïng maùy bieán aùp, saét ñuùng chaát löôïng seõ coù ñoä töø caûm lôùn, töø thoâng sinh ra lôùn, gaây neân töø tröôøng maïnh. Nhôø ñoù ñaûm baûo vôùi moät soá voøng daây quaán seõ cho sinh ra moät ñieän aùp chính xaùc cao. Theùp caøng moûng toån hao caøng ít. Ngoaøi ra, hai maët loõi theùp coøn ñöôïc traùng moät lôùp verni raát moûng nhaèm muïc ñích laøm giaûm toàn hao naêng löôïng. Baûng chuaån cuûa loõi theùp chöõ E-I: a e c g b a h Hình 9a.E_I Hình 9b. U-I Loaïi a b C d e f g h 60.50 60 50 10 10 20 30 40 3.5 63.52,5 63 52.5 10.5 10.5 21 31.5 42 3.5 75.62,5 75 62.5 12.5 12.5 25 37.5 50 4.2 84.70 84 70 14 14 28 42 56 4.5 96.80 96 80 16 16 32 48 64 5.5 108.90 108 90 18 18 36 54 72 5.5 126.105 126 105 21 21 42 68 84 6.05 150.125 150 125 25 25 50 75 100 9 180.150 180 150 30 30 60 90 120 9.3 60.80 60 80 10 10 20 60 70 3 60.90 60 90 10 10 20 70 80 3.5 Baûng 1. 2. Daây quaán: Daây quaán coù nhieäm vuï taêng giaûm ñieän aùp, goàm coù cuoän sô caáp vaø cuoän thöù caáp. Daây quaán phaûi laø daây ñoàng ñöôïc phaân hoaëc nhoâm coù boïc lôùp email hoaëc coton ñeå caùch ñieän. Caùc maùy bieán aùp coâng suaát nhoû daây quaán thöôøng duøng daây troøn coù ñöôøng kính khoâng quaù 3mm. Ñoái vôùi daây chòu taûi ôû doøng ñieän lôùn ôû maùy bieán aùp coâng suaát lôùn duøng daây deïp, tieát dieän vuoâng hoaëc chöõ nhaät thì lôïi heä soá laáp ñaày daây hôn. Caùc böôùc tính toaùn nhö sau: Böôùc1: Tính choïn loõi theùp Loõi theùp thoâng duïng nhaát laø loaïi theùp coù hình daïng E-I. Xaùc ñònh sô ñoà bieán aùp vôùi ñaày ñuû caùc tham soá ñieän aùp vaø doøng ñieän ôû phía thöù caáp vaø sô caáp. Töø ñoù suy ra coâng suaát bieåu kieán S2 ôû phía thöù caáp: S2= U2i.I2i (KVA) Böôùc2: Neáu aùp duïng caùc coâng thöùc öôùc löôïng thoâng thöôøng, töø giaù trò S2, ta ñònh ra tieát dieän caàn duøng cho loõi theùp maùy bieán aùp At. At=1,423.Khd.[cm2]. Vôùi loõi theùp daïng U-I thì Khd= 0.75-0.85 Vôùi caùch xaùc ñònh naøy At= a.b * Khi choïn a = b vôùi At = a.b, chu vi trung bình cuûa sôïi daây nhoû nhaát (so vôùi caùc keát caáu khaùc khi choïn a khaùc b vaø At = a.b). Do ñoù daãn ñeán khoái löôïng daây toán ít nhaát vaø toån hao ñoàng trong bieán aùp nhoû nhaát, coù theå laøm taêng hieäu suaát bieán aùp, giaûm nhoû ñoä giaûm aùp ôû thöù caáp bieán aùp khi mang taûi. Tuy nhieân, khi choïn theo phöông phaùp naøy khoái löôïng loõi theùp seõ taêng leân so vôùi keát caáu khaùc cuûa loõi theùp khi a<b * Khi ab vaø At=a.b, nhöng khoái löôïng daây ñoàng seõ toán nhieàu hôn, toån hao ñoàng trong maùy bieán aùp taêng, hieäu suaát coù theå giaûm vaø taêng ñoä giaûm aùp ôû thöù caáp khi mang taûi. Trong tröôøng hôïp naøy, ñeå deã thi coâng boä daây ta chæ neân choïn b = 1,5a laø toái ña ñeå traùnh cuoän daây bò phình ra ôû phaàn hoâng khi thi coâng. * Khi choïn a, b, trò soá a coù lieân quan ñeán doøng töø hoùa loõi theùp maùy bieán aùp. Giaû söû vôùi loõi theùp E-I coù kích thöôùc ñuùng tieâu chuaån beà daøi ñöøông söùc trung bình laø ltb = 6a. Theo ñònh luaät Ampere, khi boû qua khe hôû khoâng khí trong maïch töø, ta coù doøng ñieän töø hoùa nhö sau: N1. i10=H. ltb N1: Toång soá voøng daây quaán sô caáp. i10: Doøng ñieän töø hoùa ôû cuoän sô caáp. H: Cöôøng ñoä töø tröôøng, töông öùng vôùi giaù trò töø caûm B ñaõ xaùc ñònh ñeå tính ra töø thoâng vaø soá voøng N2 ôû sô caáp. Vaäy a caøng lôùn i10 caøng lôùn. Böôùc3: Xaùc ñònh soá voøng daây quaán phía sô caáp vaø thöù caáp 1. Xaùc ñònh soá voøng taïo ra 1 volt söùc ñieän ñoäng caûm öùng: E = 4,44.f.B.At.N(V) Khi E= 1V thì N= nv Vaäy nv= f= [Hz}; B= [T]; At = [m2];nv = [Voøng/volt] Neáu choïn At =[cm2 ] ta coù: Neáu choïn B=0,8T ta coù nv= B= 1T ta coù nv= B= 1,2T ta coù nv= Maëc khaùc nv = Vaäy soá voøng daây quaán sô caáp: N1=U1. nv N1: toång soá voøng quaán sô caáp. U1: ñieän aùp ñònh möùc cuûa daây quaán sô caáp. 2. Ñoái vôùi maùy bieán aùp hai daây quaán, khi tính toaùn soá voøng thöù caáp ta caên cöù vaøo giaù trò ñieän aùp thöù caáp khoâng taûi U20. Goïi U% laø phaàøn traêm suït aùp taïi thöù caáp mang taûi so vôùi luùc khoâng taûi Vaäy U%= .100% U20: Ñieän aùp khoâng taûi thöù caáp. U2: Ñieän aùp ñònh möùc thöù caáp. Theo Beyaert, khi tính toaùn coù theå öôùc löôïng U% theo caáp coâng suaát cuûa bieán aùp ,ta coù theå ñònh nghóa ñaïi löôïng Ch sau ñaây ñeå deã tính toaùn: . Vaäy U20=Ch.U2 hay Ch=1+ Trong tính toaùn chính xaùc, ta döïa vaøo S2 ñeå öôùc löôïng Ch, trong tröôøng hôïp öôùc löôïng nhanh, ta coù theå choïn: Ch=1,051,15. Böôùc 4: Döïa vaøo S2 ta öôùc löôïng gaàn ñuùng hieäu suaát roài suy ra doøng sô caáp: Doøng ñieän phía sô caáp: I1= Baûng 2: Quan heä giöõa U% theo coâng suaát bieåu kieán S2. Theo Beyeart ta coù: S2(VA) 5 10 25 50 75 100 150 200 300 U% 20 17 15 12 10 9 8 7,5 7 Theo Transfomatoren Fabik Magnus ta coù U% theo S2 khi phuï taûi thuaàn trôû (cos=1). S2(VA) 25 50 75 100 150 200 U% 8 6,5 6,1 6 5,9 5,2 S2(VA) 250 400 500 600 750 1000 U% 5 4,3 4 3,9 3,8 3,75 Theo Schindler S2(VA) 100 200 300 500 700 1050 1200 1500 U% 4,5 4 3,9 3 2,5 2,5 2,5 2,5 Quan heä Ch theo: S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% S2(VA) Ch% 5 1,35 50 1,12 180 1,06 700 1,032 7,5 1,28 60 1.11 200 1,058 800 1,03 10 1,25 70 1,10 250 1,052 900 1,028 15 1,22 80 1,09 300 1,048 1000 1,025 20 1,18 90 1,085 350 1,045 1500 1,02 25 1,16 100 1,08 400 1,042 2000 1,016 30 1,14 120 1,075 500 1,038 3000 1,009 40 1,13 150 1,065 600 1,035 Böôùc 5: Choïn maät ñoä doøng ñieän J, caên cöù vaøo giaù trò doøng ñieän (tính ñöôïc moãi boä daây) ñeå suy ra ñöôøng kính daây quaán cuûa moãi boä daây: d= 1,128.. Trong ñoù I=[A],J=[A/mm2]. Khi choïn J chuù yù ñeán caùc tham soá raøng buoäc sau: - Caáp caùch ñieän cuûa vaät lieäu duøng cheá taïo boä daây. - Cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, ngaén haïn coù laëp laïi hay khoâng laëp laïi. - Ñieàu kieän thoâng gioù vaø giaûi nhieät. Baûng 3: Quan heä giöõa theo S2 . Theo Robert Kuhn S2(VA) 3 10 25 50 100 1000 % 60 70 80 85 90 >90 Theo Auton Hopp S2(VA) 30 50 100 150 200 300 500 750 1000 % 86,4 87,6 89,6 90,9 91,3 93 93 95,3 94 Theo Walter Kehse. S2(VA) 10 20 30 50 100 150 300 500 % 80 80 85 90 91 92 92 92,5 Bieán aùp cho boä nguoàn chænh löu (Theo AEG ). S2(VA) 25 50 100 200 300 400 500 700 1000 % 76,5 84 85 86 88 90 90,5 91 92 Theo Newnes S2(VA) 100 150 200 250 500 750 % 88,5 89,3 90,5 91,2 92,6 93,5 S2(VA) 1000 1500 2000 2500 3500 5000 % 94,1 95 95,4 95,7 95,9 96,2 Theo Elektroteknik und Machinenbau. S2(VA) 150 250 500 1000 2000 3000 5000 % 88,5 89,6 91 92,8 94,2 94,9 95,7 Theo National Bureau of standar S408-Westinghouse. S2(VA) 2,5 5 9 25 50 80 150 200 500 % 78 81,8 84,2 87,7 88,8 90,5 92,5 92,2 94,1 Theo Schindler S2(VA) 100 200 300 500 % 92,5 93,5 94 94,5 Theo Tranformatoren Fabik Magus S2(VA) 25 50 75 100 150 200 250 400 500 % 84,2 86,8 89 90 91 91,9 92 93,2 93,8 Baûng 4: Quan heä giöõa J theo S2 (khi bieán aùp laøm vieäc lieân tuïc,laøm nguoäi töï nhieân hoaëc duøng caáp caùch ñieän thaáp Y hay A. S2(VA) 050 50100 100200 200500 5001000 J(A/mm2) 4 3,5 3 2,5 2 Tröôøng hôïp bieán aùp laøm vieäc ngaén haïn (lieân tuïc trong 6 giôø ñeán 10 giôø), caùch ñieän duøng caáp cao hôn E hay B ta coù theå choïn J cao hôn trong baûng 4 töø 1,21,5 laàn. S2(VA) 050 50100 100200 200500 5001000 J(A/mm2) 65 5,54,5 54 4,53,5 43 Ngoaøi ra coù theå choïn J theo nhieät ñoä phaùt noùng cho pheùp cuûa daây quaán. Theo Beyeart ta coù baûng sau: Baûng 5:Quan heä giöõa J vaø At nhö sau: At(cm2) J(A/mm2) vôùi ñoä gia nhieät 400C J(A/mm2) vôùi ñoä gia nhieät 600C At(cm2) J(A/mm2) vôùi ñoä gia nhieät 400C J(A/mm2) vôùi ñoä gia nhieät 600C 1 4,6 5,5 5 2,4 3 1,4 4 4,9 5,5 2,35 2,8 2 3,5 4,3 6 2,3 2,8 2,4 3,3 4 6,5 2,25 2,7 2,8 3,1 3,7 7 2,2 2,6 3 3 3,6 7,5 2,15 2,6 3,5 2,8 3,4 8 2,1 2,5 4 2,7 3,3 9 1,9 2,4 4,5 2,6 3,2 10 1,8 2,3 Böôùc 6: Kieåm tra heä soá laáp ñaày klñ theo dieän tích cöûa soå loõi theùp: Hình 10. Hình daïng loõi theùp - Beà roäng cöûa soå c=a/2 - Beà cao cöûa soå h=3a/2. Vì vaäy, ta coù Acs= c* h =3a2/4 Sau ñoù, caên cöù vaøo soá lieäu daây quaán (soá voøng vaø ñöôøng kính daây) ta xaùc ñònh tieát dieän choaùn choã daây quaán trong cöûa soå vaø suy ra heä soá laáp ñaày cöûa soå: Klñ = Klñ =0,360,46 laø phuø hôïp. * Theå tích loõi theùp =(. Vaäy khoái löôïng cuaû loõi theùp laø Wthvôùi: Wth= 6a2 * b*7,8 (kg) Wth =46,8* a2*b. Vôùi =7,8 kg/dm3 a,b =[dm]. Böôùc 7: Choïn beà daày caùch ñieän laøm khuoân daây quaán (ekh ) vaø kích thöôùc loõi goã(hay nhoâm) laøm loõi daây quaán. Choïn beà daày ekh theo coâng suaát bieán aùp S2. Baûng 6: Quan heä giöõa ekh vaø S2 S2(VA) 1÷10 10÷200 200÷500 500÷1000 1000÷3000 ekh(mm) 0,5 1 2 3 4 Trong böôùc tính treân, khi tính At , choïn a vaø b, ta caên cöù theo giaù trò b tìm ñöôïc suy ra soá laù theùp cho töøng loõi theùp theo beà daày moãi laù theùp. Tuy nhieân, khi thi coâng, luùc gheùp taát caû caùc laù theùp laïi vôùi nhau, beà daày loõi theùp seõ lôùn hôn b tính toùan (vì do lôùp bavia) khi daäp laù theùp. Nhö vaäy, beà daày thöïc söï duøng laøm loõi theùp vaø khuoân quaán bieán aùp coù theå daøy lôùn hôn b, ta goïi beà daày naøy laø b’. b’= Vaäy kích thöôùc khuoân quaán coù theå choïn nhö sau: akh= a+(1÷2mm) bkh=b’+(1÷2mm) hhd=beà cao hieäu duïng khuoân daây quaán. Vôùi hhd=h –[2eek +(1÷2mm)]. Böôùc 8: Xaùc ñònh soá voøng moät lôùp cho töøng boä daây: SV1LÔP = . Kqd=0,93÷0,95,daây ñoàng tieát dieän troøn traùng email. Kqd=0,9÷0,93, daây ñoàng boïc coton tieát dieän troøn. Kqd=0,8÷0,85, daây ñoàng tieát dieän chöõ nhaät. * Töø giaù trò soá voøng cuaû töøng boä daây (SV) sô vaø thöù caáp, ta caên cöù theo soá voøng daây cuûa moãi boä daây ñeå ñònh ra soá lôùp (SL) cho töøng boä daây ta coù: SL = Theo Beyaert beà daøy caùch ñieän moãi lôùp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: (mm). Beà daøy cuûa moãi boä daây quaán: e laø beà daøy cuoän daây ta xaùc ñònh toång quaùt nhö sau: Chuù yù: caàn phaân bieät hai phöông phaùp tính heä soá laáp ñaày trong tính toaùn: - Tính theo dieän tích choaùn choã daây quaán so vôùi dieän tích cöûa soå: Klñ= Klñ=0,36÷0,46 laø phuø hôïp. - Giaù trò tính theo beà daày cuaû cuoän daây so vôí beà roäng cöûa soå. Klñ= Neáu giaù trò heä soá laáp ñaày naèm trong khoaûng 0,6÷0,75 laø xem nhö cuoän daây boû loït cöûa soå loõi theùp, giaù trò toái ña laø 0,8. Vieäc phaân loaïi caáp caùch ñieän tuøy theo yeâu caàu coâng vieäc, moâi tröôøng laøm vieäc cuûa ñoäng cô maø ngöøôi ta saûn xuaát theo caáp caùch ñieän sau: Baûng 7: Nhieät ñoä cuûa caùc caáp caùch ñieän Caáp caùch ñieän y a e b f h c Nhieät ñoä max(0c) 90 105 120 130 155 180 180 Theo baûng treân khi saûn xuaát ñoäng cô töø caáp caùch ñieän B trôû ñi caùc vaät lieâu caùch ñieän duøng trong ñoäng cô phaûi chòu nhieät ñoä cao chæ cho pheùp duøng caùch ñieïân Amian, Thuûy Tinh, Verni, Silicol... Theo tieâu chuaån Vieät Nam yeâu caàu: - Nhieät ñoä moâi tröôøng xung quanh khoâng quaù 40oC. - Khoaûng bieán thieân nhieät ñoä khoâng quaù 100C trong 8 giôø. - Ñoä aåm töông ñoái moâi tröôøng xung quanh 98% ôû 250C. Baûng 8: Vaät lieäu caùch ñieän duøng trong bieán aùp Chaát caùch ñieän Ñieän aùp ñaùnh thuûng (V) Giaáy boùng (15/1000,loaïi duøng cho tuï) 500 Giaáy boùng 3/100 500 Giaáy boùng 4/100 600 Giaáy daàu 5/100 1000 Vaûi daàu 5/100 3000 Bìa Pressphalin 1/10 800 Bìa 5/100 4000 Biaø 1mm 8000 CHÖÔNG 2 THIEÁT KEÁ BOÏÂ NGUOÀN P46 Boä nguoàn P46 ñang söû duïng ñieän aùp vaøo laø 110V, yeâu caàu thieát keá laïi vôùi nguoàn 220V vôùi caùc ngoõ ra theo yeâu caàu sau: -Ñieän aùp ra 0÷220V- 2.2 AMP Max. 22,5VAC-10AMP. 45 VAC-5AMP. 18VDC-10AMP. 36VDC-5AMP. Theo sô ñoà nguyeân lí cuûa maïch nguoàn P46 caùc thieát bò caân thieát cho maïch ñieän bao goàm: - Coâng taéc ñoùng ngaét vaø baûo veä ngaén maïch, quaù taûi (APTOMAT). ÔÛ ñaây, ta coù theå taän duïng laïi thieát bò cuõ. - Bieán aùp töï ngaãu thieát keá theo thieát bò beân ngoaøi thò tröôøng ñang coù. - Coâng taéc chuyeån doøng cho maïch. - Maïch chænh löu nguoàn DC. - Bieán aùp buø: Vôùi bieán aùp naøy ta chæ söû duïng laïi thieát bò cuõ, do vaãn ñaùp öùng ñieän aùp ngoõ vaøo vaø ñieän aùp ngoõ ra theo yeâu caàu neân khoâng caàn tính laïi. Nhö vaäy, ñeå thieát keá laïi boä nguoàn ta caàn tính toaùn laïi bieán aùp cho phuø hôïp vôùi ñieän aùp, doøng theo yeâu caàu. Tính maùy bieán aùp: Döïa vaøo lyù thuyeát bieán aùp vaø caùc soá lieäu theo yeâu caàu sau, ta tính: Hình11. Sô ñoà maùy bieán aùp P46 U1=220V 22,5V-5A 22,5V-5A 1.Coâng suaát bieåu kieán thö ùcaáp: S2= S2 = 22,5.5+22,5.5= 225VA Choïn B=1,2T, ta coù At= 1,423.(1÷1,2) At= 1,423.(1÷1,2) (cm2). a= (3,4÷4,2) cm. Choïn a=3,6cm vaø b=4,9cm Suy ra At= 17,64cm2 Neáu beà daày laù theùp baèng 0,5mm ta coù:4,9/0,5= 98 laù theùp. 2. Soá voøng cho moät Volt: 3. Choïn J=3A/mm2 vôùi S2=225VA Doøng sô caáp I1= , I1==1,175A Vaäy soá voøng sô caáp N1=220*nv=220*2,218= 468 voøng Xaùc ñònh soá voøng thöù caáp: Coâng suaát bieåu kieán thöù caáp: S21=S22=112,5VA suy ra Ch=1,075 U21=U22=24,18V. Vaây soá voøng N21=N22=U21.nV = 51,45 voøng 52 voøng. I21=I22=5A suy ra ñöôøng kính daây: d21=d22=1,128. Choïn d21=d22=1,5 mm (coù caùch ñieän) Vaäy S21=S22=1,767 mm2. Ta coù I1=1,175A. Vaäy ñöôøng kính sô caáp d1=1,128*. Choïn d1=0,74 mm (coù caùch ñieän). S1=0,43mm2. 4. Tính soá voøng cho moät lôùp daây quaán sô caáp: h=3a/2 = 3.36/2=54mm hhd=54-(2+2)= 50mm. Vôùi d1=0,74 mm SV/lôùp sô caáp = =64,189 voøng 64 voøng Soá lôùp daây quaán sô caáp SL1=468/64=7,3 lôùp8 lôùp Beà daøy caùch dieän giöõa hai lôùp: Thöïc teá hieän nay, coù nhöõng giaáy caùch ñieän lôùp coù beà daøy 0,1mm nhöng coù caáp caùch ñieän B vaø chòu ñieän aùp ñaùnh thuûng treân 600V (Theo saùch Coâng Ngheä Cheá Taïo vaø Tính Toaùn Söûa Chöõa Maùy Ñieän – Taäp II - Nguyeãn Troïng Thaéng-trang 113), neân ta coù theå choïn loaïi giaáy caùch ñieän naøy. Choïn ecñ=0,1mm. Beà daøy cuoän sô caáp: e1=SL1.ecñ= 8.(0,1+0,74)=6,72mm. 5. Tính soá voøng cho daây quaán thöù caáp : Ta coù d21=d22=1,5 mm ÔÛ ñaây goàm hai nguoàn 22,5V neân coù theå duøng hai daây quaán chaäp laïi quaán chung. Vaäy soá voøng treân moät lôùp: Soá lôùp: SL2=54/164 lôùp Choïn ecñ2=0,1mm(loaïi gaáy toát) Beà daøy cuoän thöù caáp : e21 =SL2(0,1+1,5)=6,4 mm 6. Choïn ekh=1mm Beà daøy cuoän daây bieán aùp: e=6,72+6,4+1=14,12mm 7. Kieåm tra heä soá laáp ñaày: * Theo dieän tích cöûa soå: Acs=3 . 362/4=972mm2 Adq=Asc+Atc=468.0,43+2.52.1,1767=385mm2 Vaäy klñ= * Theo beà daøy khuoân : Ta coù:c=18mm; e=14,12mm. Vaäy klñ=14,12/18=0,78<0,8(thoûa) 8. Laøm khuoân giaáy: akh= a+(12mm) =36+2=38mm. bkh= b’+(1÷2mm)=49/0,9+2=56mm hhd= h-(2ekh+2)=54-(2+2)=50mm. Baûng toùm taét: Daây quaán Soá voøng dcñ(mm) Scñ(mm2) Toång tieát dieän (mm2) 0÷220 468 0,74 0,43 201,24 22,5-0-22,5 104 1,5 1,767 183,768 10. Trình töï laøm khuoân giaáy: - Loaïi giaáy trôn ñaàu: Caên cöù vaøo kích thöôùc loõi theùp maùy bieán aùp ñeå caét giaáy vaø ño ñuùng kích thöôùc. Ñaây laø loaïi khung trôn ñaàu. -Loaïi khung giaáy coù tai: Laøm toán coâng vaø toán giaáy nhöng ñaûm baûo khi quaán daây khoâng bò bung vaø caùch ñieän an toaøn. Qui trình nhö sau: Ño kích thöôùc e, l, f, b cuaû loõi saét vaø coäng hay bôùt ñi tuøy theo caïnh. Sau ñoù veõ leân giaáy vaø caét theo ñöôøng veõ. Gaáp theo caùc ñöôøng veõ ñeå taïo daïng khung. Daùn keo ñeå giöõ khung laïi. Daùn bìa leân hai ñaàu khung. Daùn caùc mieáng loùt ñeå giöõ khung laïi ñeå khoâng bò leùp 4 goùc. Khoan loã. Tröôùc khi quaán daây phaûi veõ sô ñoà boá trí caùc daây ra ôû vò trí thöïc teá ñeå sau naøy khi noái maïch khoâng bò vöôùng vaø deã phaân bieâït (3-2a.) Khi quaán daây coá ñònh ñaàu daây khôûi ñaàu nhö hình veõ 3-3b.Trong luùc quaán daây, coá gaéng quaán daây cho thaúng vaø song haøng vôùi nhau. Cöù heát moãi lôùp daây phaûi quaán lôùp giaáy caùch ñieän. Ñoái vôùi daây quaù beù (d<0,15mm) coù theå quaán suoát luoân khoâng caàn giaáy quaán giöõa caùc lôùp, chæ loùt kó giöõa cuoän sô vaø cuoän thöù caáp. Khi quaán nöõa chöøng muoán ñöa daây ra ngoaøi thöïc hieän nhö hình 3-3a daây ñöa ra ngoaøi naøy phaûi ñöôïc caùch ñieän baêng oáng gain caùch ñieän. Vieäc noái daây giöõa chöøng cuõng phaûi ñöôïc ñöa moái noái ra ngoaøi cuoän daây (hình 3-3b). Khi saép hoaøn taát vieäc quaán ñuû soá voøng daây, phaûi ñaët ñai vaûi hoaëc giaáy, sau ñaáy quaán daây ñeø choàng leân vaûi hoaëc giaáy ñoù, ñeå cuoái cuøng loøn daây qua ñeå nít chaët baêng vaûi giöõ cho chaéc. Hình veõ caùc böôùc quaán daây maùy bieán aùp Duø quaán baèng maùy hay baèng tay thì cuõng loàng khung bieán aùp vaøo loõi goã môùi ñöôïc quaán. Loõi goã thöôøng laøm kieåu hình neâm ñeå khi quaán xong deã thaùo. Khi quaán xong treân loõi goã, ta thaùo cuoän daây ra khoûi baøn quaán, thaùo loõi goã ra khoûi khung giaáy quaán daây. 11. Tieán haønh laép caùc laù saét vaøo cuoän daây. Laép caùc laù theùp chöõ E tröôùc, moãi beân moät laù cho thaät caân baèng. Sau ñoù laép raùp chöõ I. Ñieàu quan troïng laø phaûi laép cho thaät ñuû soá laù theùp maø ta tính toaùn (thaùo ra). Neáu khoâng laép ñuû caùc laù theùp, khi laøm vieäc maùy bieán aùp seõ quaù noùng mau hoûng. Hình veõ caùch laép gheùp caùc laù theùp 12. Thöû bieán aùp: Coù hai qui trình thöû bieán aùp sau: a.Thöû nguoäi: Thöû thoâng maïch: Coù theå duøng Ohm keá hoaëc ñeøn thöû . Thöû chaïm maïch: Duøng ñeøn, kieåm tra chaïm maïch: moät ñaàu daây dí vaøo loõi saét bieán aùp coøn moät ñaàu daây dí vaøo ñaàu daây ñaõ caïo saïch men caùch ñieän. Neáu boùng ñeøn saùng cuoän daây ñaõ chaïm loõi, khoâng theå duøng ñöôïc, neáu ñeøn khoâng saùng laø duøng ñöôïc. Ño ñieän trôû daây quaán: Duøng Ohm keá ño ñieän trôû maïch sô caáp vaø thöù caáp, ghi laïi laøm soá lieäu ñoái chieáu vôùi baûng giaù trò coù saün. Qua ñoù coù theå ñaùnh giaù maïch coù ñuùng toång trôû daây quaán hay khoâng. Thöû ñieän trôû caùch ñieän: Duøng Ohm keá töø ñieän ñeå thöû ñoä caùch ñieän giöõa cuoän daây vaø loõi theùp. Ñieän trôû caùch ñieän giöõa cuoän daây vaø loõi theùp phaûi treân 1M môùi ñaûm baûo. b.Thöû noùng: Chæ thöû noùng sau khi thöû nguoäi toát. Thöû noùng laø cho maùy laøm vieäc vôùi ñieän aùp phuø hôïp vôùi ñieän aùp tính toaùn trong maïch sô caáp. Thöû khoâng taûi: Cho maùy bieán aùp chaïy khoâng maø khoâng gaén taûi vaøo thöù caáp. Cho maùy hoaït ñoäng vaøi chuïc phuùt ñeå kieåm tra tình traïng khoâng taûi. Keát quaû phaûi ñaûm baûo: Nhieät ñoä khoâng ñöôïc quaù noùng, khoâng coù tieáng reø maùy bieán aùp, khoâng coù hieän töôïng chaïm mass, ñieän aùp khoâng taûi phuø hôïp giaù trò tính toaùn. Thöû coù taûi: Gaén taûi vaøo thöù caáp maùy bieán aùp phuø hôïp vôùi doøng ra tính toaùn thì ñaày taûi. Keát quaû phaûi ñaûm baûo: Nhieät ñoä khoâng ñöôïc quaù noùng, khoâng tieáng reø, rung, ñieän aùp ra phaûi oån ñònh vôùi tiùnh toaùn. 13. Saáy taåm verni caùch ñieän: Sau khi thöû noùng xong, bieán aùp ñaït yeâu caàu kyõ thuaät. Ta tieán haønh saáy, taåm verni ñeå caùch ñieän cho thaät toát. Khaûo saùt cuoän caûm L: Lyù töôûng Thöïc teá Ic Vm iL Maïch loïc LC ñöôïc söû duïng trong tröôøng hôïp doøng taûi cao vaø bieán thieân roäng. L coù taùc duïng loïc gôïn soùng doøng ñieän, C loïc goän soùng ñieän aùp. Khi L coù giaù trò beù, C naïp nhanh ñeán giaù trò ñænh Vm vôùi xung doøng naïp, caùc diode trong maïch chænh löu taét, khi taêng L, doøng naïp cho C bieán thieân chaäm keùo daøi thôøi gian naïp vôùi thôøi gian naïp thaáp hôn. Neáu ta taêng L ñeán moät giaù trò tôùi haïn naøo ñoù, goïi laø Lc thì moät trong hai diode (trong maïch chænh löu toaøn soùng, bôûi maïch chænh löu toaøn soùng coù caùc coâng thöùc tính nhö caùc coâng thöùc maïch chænh löu caàu) seõ daãn lieân tuïc, do ñoù doøng taûi seõ caáp lieân tuïc, C haàu nhö khoâng naïp hay xaû vaø giöõ ñieän aùp oån ñònh ôû giaù trò . Hình 12. Maïch loïc LC Hình 12 bieåu dieãn bieán thieân ñieän aùp ngoõ ra maïch loïc theo doøng taûi. Khi doøng taûi ñaït ñeán giaù trò tôùi haïn Ic, diode seõ daãn lieân tuïc, ñieän aùp ngoõ . Trong thöïc teá, do noäi trôû cuoän bieán aùp thöù caáp, noäi trôû diode vaø cuoän daây, ñieän aùp ra seõ giaûm tuyeán tính theo doøng taûi. Khai trieån chuoãi Fourier daïng soùng ñieän aùp ngoõ vaøo boä loïc vaø laáy gaàn ñuùng 2 soá haïng ñaàu, ta ñöôïc:. Thaønh phaàn chính laø ñieän aùp ngoõ ra DC vaø soá haïng thöù hai laø thaønh phaàn AC taïo gôïn soùng ngoõ ra vôùi bieân ñoä . Ñeå trieät ñöôïc gôïn soùng AC ôû ngoõ ra, taïi taàn soá gôïn soùng ,vôùi f laø taàn soá tín hieäu AC ngoõ vaøo boä loïc chænh löu, ta ñaûm baûo: XL()>>Xc() vaø Xc()<<RL. Doøng hieäu duïng gôïn soùng qua cuoän daây: Ir,rms= Do Xc<<RL neân Ir,rms chuû yeáu chaûy qua C taïo ñieän aùp hieäu duïng gôïn soùng: Vr,rms=Ir,rms*Xc= Vaäy heä soá gôïn soùng sau khi qua boä loïc: kr = vôùi f=50Hz, L tính baèng [H], C tính baèng ta coù: kr= Vieäc tính giaù trò ñieän caûm Lc döïa treân laäp luaän sao cho doøng i qua cuoän daây khoâng giaûm veà 0 (ñeå ñaûm baûo doøng taûi lieân tuïc). Do i goàm thaønh phaàn DC: IDC= vaø thaønh phaàn AC (gôïn soùng) coù bieân ñoä , ta phaûi baûo ñaûm IDC lôùn hôn giaù trò bieân ñoä aâm thaønh phaàn AC, nghóa laø: vôùi f=50Hz, L tính baèng [H], R tính baèng [], ta coù: LC Trong thöïc teá, LC ñöôïc choïn lôùn hôn giaù trò tính khoaûng 25% ñeå ñaûm baûo doøng taûi lieân tuïc vaø söï suït aùp do noäi trôû cuûa cuoän daây gaây ra. Trong tröôøng hôïp taûi hôû (hoaëc nheï taûi), doøng qua cuoän daây xem nhö baèng khoâng, C naïp ñeán giaù trò ñænh. Ñeå traùnh ñoät bieán ñieän aùp ngoõ ra vaø ñaûm baûo doøng taûi lieân tuïc, ta neân maéc theâm ñieän trôû RF laøm taûi giaû ôû ngoõ ra. RF coøn taïo ñöôøng xaû cho tuï ñieän khi ngaét ñieän. Vieâc choïn RF phaûi ñaûm baûo doøng taûi lieân tuïc vaø tieâu thuï coâng suaát khoâng ñaùng keå. Ta choïn Trong boä nguoàn P46 coù söû duïng cuoän caûm L ñeå loïc gôïn soùng. Ta khoâng caàn phaûi tính toaùn laïi caùc thoâng soá maø chæ söû duïng laïi thieát bò cuõ ñaõ coù ôû boä nguoàn, vì vaãn ñaûm baûo yeâu caàu kó thuaät laø ñieän aùp ngoõ ra vaø ngoõ vaøo khoâng thay ñoåi. Sô ñoà maïch sau khi thay ñoåi: CHÖÔNG 3 THIEÁT KEÁ BOÄ NGUOÀN P52 Do yeâu caàu thay ñoåi veà caùc caáp ñieän aùp sô caáp cuõng nhö thöù caáp, neân coù söï ñieàu chænh veà maùy bieán aùp cuõng nhö maïch ñieàu chænh ñieän aùp cuûa boä nguoàn P52 nhö sau: Moät Variac ñieàu chænh töø 0÷220V-2.23AMP Max. Moät bieán aùp coù ngoõ ra 12V-0-12Vvaø ngoõ ra 30V ñeå ñöa vaøo ñieàu chænh nguoàn aùp thay ñoåi töø 0÷30V; 1,3A Moät bieán aùp laáy aùp ra töø ngoõ ra cuûa Variac ñeå coù ngoõ ra thay ñoåi töø 0÷220VDC 0.5A. Caùc thieát bò caàn thieát cho maïch ñieän: + Coâng taét ñoùng ngaét, baûo veä quaù taûi, ngaén maïch (Aptomat). ÔÛ ñaây ta söû duïng thieát bò cuõ. + Bieán aùp töï ngaãu + Chænh löu nguoàn DC. + Maïch ñieàu chænh ñieän aùp töø 0÷30V-1,3A + Caùc bieán aùp caàn thieát. Nhö vaäy, ôû boä nguoàn ta phaûi thieát keá hai bieán aùp caùch ly, moät bieán aùp töï ngaãu, moät maïch chænh ñieän aùp, maïch chænh löu. Maùy bieán aùp 1: Vôùi caùc caáp ñieän aùp nhö sau: Ngoõ vaøo coù ñieän aùp 220V. Ngoõ ra 108VAC ñeå chænh löu ra ñieän aùp thay ñoåi 220VDC. Coâng suaát bieåu kieán thöù caáp: S2 =108 . 0,5=54VA Choïn B=1,2T. At= 1,423*(1÷2). Sô boä choïn At=8,7cm2 amax= amin=. Vaäy a=2,4÷2,9cm Choïn a= 2,5cm; b=3,5cm Vaäy At= 8,75 cm2 Tính soá voøng treân 1V: Doøng ñieän sô caáp: I1= vôùi Xaùc ñònh soá voøng thöù caáp caàn xaùc ñònh Ch: S2=54 VACh=1,11. U2 = 1,11.108=120V. Soá voøng thöù caáp N2=nv*120= 4,32.120 = 518 voøng. Xaùc ñònh ñöôøng kính daây: Choïn J =3,5A/mm2(theo baûng 4). Daây sô caáp vôùi I1= 0,289 A d1=1,128. Choïn d1=0,35mm, vaäy S1=0,0962mm2 Toång tieát dieän A1=S1 . N1 =0,0962* 949=91,3 mm2 Daây thöù caáp vôùi I2=0,5A d2= 1,128mm Choïn d2= 0,45mm(coù caùch ñieän) S2= 0,1735mm2 Toång tieát dieän: A2= S2 . N2= 0,1735.518= 89,7mm2 Kieåm tra heä soá laáp ñaày: Acs= 3a2/4= (3. 252)/4=468,75mm2 Adq= A1+A2 = 91,3 +89,87 =181,17 mm2 Vaäy klñ= Tính soá voøng cho moät lôùp daây quaán: h = h’= 37,5 –3 =34,5mm Ñöôøng kính daây quaán sô caáp: d1=0,35mm Soá voøng treân moät lôùp: SV1/lôùp = Soá lôùp daây quaán sô caáp SL1 = Ñöôøng kính daây quaán thöù caáp: d2=0,47mm SV2/lôùp = SL2= Beà daøy caùch ñieän giöõa hai lôùp: ecñ1=1,4(theo Beyaert). Hieän nay, coù loaïi giaáy caùch ñieän chæ daøy 0,1mm nhöng chòu caáp caùch ñieän B vaø ñieän aùp ñaùnh thuûng leân ñeán 600V, neân ta söû duïng caùch ñieän cho toaøn boä maùy bieán aùp. (Theo Saùch Coâng Ngheä Cheá Taïo –Söûa Chöõa Maùy Ñieän –Nguyeãn Troïng Thaéng –Taäp 2-Trang 113). Vaäy ecñ1= 0,1mm. Beà daøy caùch ñieän sô caáp: e1= 10(0,1+0,35) =4,5 mm. Beà daøy caùch ñieän cuoän thöù caáp: e2= 7(0,1+0,47) = 3,99mm. Choïn ekh =1mm. Ta coù: a=25mm; suy ra c =25/2=12,5mm. Beà daøy caùch ñieän chung: e= e1+e2+ekh= 4,5+3,99+1= 9,49mm. Vaäy ta coù: klñ= Vaäy ta ñaõ tính toaùn xong cho maùy bieán aùp 1 vôi keát quaû nhö sau: Daây quaán Soá voøng Ñöôøng kính (mm) Ñöôøng kínhcoù caùch ñieän (mm) Tieát dieän coù caùch ñieän (mm2) Toång tieát dieän (mm2) Sô caáp: 0÷220V 949 0,30 0,35 0,0962 91,3 Thöù caáp: 0÷108V 518 0,42 0,47 0,1735 89,87 Khoái löôïng loõi theùp Wth= 46,8.a2.b = 46,8.0,252.0,35=1,02 (kg). Laøm khuoân giaáy: akh = a+(1÷2mm)= 25+2=27mm. bkh=b’+(1÷2mm)= . hhd= h –(2ekh+2)=37,5- 4=33,5mm. Tính toaùn maùy bieán aùp 2: Coù yeâu caàu sau: Ngoõ vaøo: 220V. Ngoõ ra: 30VAC-1,5A 12V-0-12V-1A U1=220V 12V-1A 12V-1A 30V-1,5A Hình 12. Maùy bieán aùp cuûa boä nguoàn P52 Coâng suaát bieåu kieán: S2= 12.1+12.1+30.1,5= 69VA Choïn B=1,2T At = 1,423(1÷1,2)cm2 Sô boä choïn At=9,8 cm2 amax = amin= a=(2,5÷3,1)cm. Choïn a=2,8 cm, suy ra b= 3,5cm Vaäy At= 9,8cm2. Soá voøng treân 1V: Doøng ñieän sô caáp: I1= Vaäy Choïn d1= 0,41mm(coù caùch ñieän). Soá voøng sô caáp: N1= 220. 3,83 = 842 voøng. Choïn Ch S21= S22 =12VA; Ch=1,23. S23= 35.1,5 = 52,5 VA; Ch=1,12. Vaäy U21=12.1,23= 14,76 V U22=12.1,23= 14,76V. U23 =30.1,12=33,6 V. Vaäy soá voøng thöù caáp laø: N21=N22= 14,76.3,83=56 voøng. N23= 33,6.3,83= 150 voøng. Choïn J=3,5A/mm2 I21=I22=1A. d21=d22= Choïn d21=d22=0,640mm(coù caùch ñieän). Vaäy S1=0,1320mm2 S21=S22=0,322mm2 S23=0,43mm2 Kieåm tra heä soá laáp ñaày: ACS= Adq=A1+A21+A22+A23 Adq=0,132.842+1,322.112+0,43.150=211,7 Klñ=(thoûa) Tính soá voøng cho moät lôùp daây quaán sô caáp: Ta coù : h= h’=42-7=38mm. +Ta coù ñöôøng kính daây quaán sô caáp:d1=0,41mm SV1/lôùp= SL1=lôùp +Ñöôøng kính daây quaán sô caáp d21=d22=0,64mm SV21/lôùp= +Ñöôøng kính daây quaán thöù caáp d23=0,77mm Choïn beà daøy giaáy caùch ñieän: Nhö phaàn tính toaùn maùy bieán aùp 1, ta coù loaïi giaáy caùch ñieän beà daøy 0,1mm nhöng chòu ñöôïc caùch ñieän ñeán 600V, neân ta choïn loaïi giaáy naøy. Nhö vaäy: +Beà daøy caùch ñieän sô caáp: e1=SL1. ecñ=10.(0,41+0,1)=5,1mm +Beà daøy caùch ñieän thöù caáp: e21 = e22= SL21. ecñ21= 1.(0,64+ 0,1)= 0,74mm. e23 = SL23.ecñ23= 3.(0,77+ 0,1)= 2,61mm. Choïn ekh=1mm; Nhö vaäy: klñ= klñ=0,72<0,8 (thoûa ñieàu kieän). Troïng löôïng loõi theùp: Wth= 46,8.a2.b = 46,8.0,282.0,35= 1,284 (kg) Laøm khuoân giaáy: akh = a+2= 28+2= 30mm bkh= b’+2= hhd= h-(2ekh+2)= 42-4=38mm. Toùm taét: Ñieän aùp Soá voøng Ñöôøng kính coù caùch ñieän(mm) Tieát dieän coù caùch ñieän(mm2) Toång tieát dieän (mm2) 0÷220V 842 0,41 0,132 111,14 12V-0-12V 112 0,64 0,322 36,040 0÷30V 150 0,77 0,430 64,5 Phöông aùn söû duïng maïch ñieàu chænh ñieän aùp: Maïch taïo nguoàn ñoâi 12V: Maïch naøy söû duïng IC 7812 vaø IC 7912. Maïch ñieän nhö sau: Hình 13. Sô ñoà nguyeân lí maïch nguoàn ñoâi. Ñieän aùp töø maùy bieán aùp 2 coù ñieåm giöaõ ñöôïc ñöa qua maïch loïc chænh löu. Sau ñoù, ñuôïc qua maïch oån aùp ñeå ñöôïc ñieän aùp 12V. Maïch ñieàu chænh ñieän aùp 0÷30V-1,3A a. Giôùi thieäu IC723: Maïch ñieàu chænh ñieän aùp ñöôïc söû duïng IC LM723. IC LM723 laø boä ñieàu chænh ñieän aùp ñöôïc thieát keá chuû yeáu cho nhöõng öùng duïng veà boä ñieàu chænh. Bôûi chính noù cung caáp doøng ñeán 150 mA. Nhöng khi theâm Transitor ñeäm beân ngoaøi, noù coù khaû naêng cung caáp doøng taûi ñeán 10A. Ñaëc ñieåm cuûa maïch laø tieâu hao doøng taûi voâ cuøng thaáp. LM723/LM723C cuõng raát höõu ích cho nhöõng öùng duïng khaùc nhau: boä ñieàu chænh doøng, boä ñieàu chænh nhieät ñoä ... LM723C gioáng vôùi LM723 ngoaïi tröø cheá ñoä laøm vieäc, baûo ñaûm ôû daõy nhieät ñoä 00C÷700C thay vì töø –550C÷ 1250C. b. Sô ñoà nguyeân lí cuûa maïch ñieàu chænh ñieän aùp: IC LM723 coù nhieäm vuï ñieàu chænh ñieän aùp. Khi thay ñoåi ñieän aùp chuaån Vref thì hai chaân INV vaø NONINV seõ coá ñònh möùc aùp ñoù. T1 coù nhieäm vuï ñieàu khieån cho T2 daãn maïnh hay yeáu. Ngoaøi ra, T1 coù chöùc naêng baûo veä cho maïch. Khi T2 daãn, T3 daãn. AÙp ngoõ ra phuï thuoäc vaøo bieán trôû R11. Diode D2 coù taùc duïng baûo veä moái noái BE cuûa T3. D3 coù taùc duïng ghim aùp. C4, C2 vaø D1 coù taùc duïng loïc vaø baûo veä ngoõ ra. Sô ñoà maïch sau khi thay ñoåi: CHÖÔNG 4 THIEÁT KEÁ MAÙY BIEÁN AÙP TÖÏ NGAÃU Giôùi thieäu: Bieán aùp töï ngaãu coù moät ñaàu vaøo vaø moât ñaàu ra. Ñaàu ra laàn löôït laáy caùc ñieän aùp ra töøng naác hoaëc lieân tuïc. Loaïi bieán aùp naøy coøn goïi laø bieán aùp moät daây quaán. UIN Uout Coù nhieàu loaïi bieán aùp töï ngaãu: Loaïi bieán aùp töï ngaãu laáy ra theo töøng naác ñieän aùp: ÖÙng vôùi moät soá voøng daây seõ coù moät möcù ñieän aùp khaùc nhau. Loaïi bieán aùp töï ngaãu coù ñieän aùp thay ñoåi lieân tuïc phuï thuoäc vaøo con tröôït tröôït treân beà maët cuoän daây. Loaïi naøy ñöôïc goïi Variac. Ñoái vôùi boä nguoàn P46 vaø P52 taïi phoøng thí nghieäm ño löôøng hieän nay nhö sau: Boä nguoàn P46 coù aùp ñieàu chænh 0÷120V-3,5A. Boä nguoàn P52 coù aùp ñieàu chænh 0÷120V-1,6A. URA UVAØO Yeâu caàu thieát keá laïi: Ñieän aùp ra thay ñoåi töø 0÷220V,trong khi ngoõ vaøo laø 220V. Hình daïng Variac: Hình 14 Nguyeân taéc hoaït ñoäng: A B I D1 D2 Khi coù doøng ñieän vaøo hai ñaàu cuoän daây, cuoän daây seõ xuaát hieän moät söùc ñieän ñoäng, töø thoâng luùc naøy seõ chaïy nhö hình veõ: Hình 15. Töø thoâng chaïy trong maïch Loõi saét cuûa Variac laø loõi saét hình truï. Khi coù doøng ñieän chaïy vaøo cuoän daây, cuoän daây seõ sinh ra moät töø thoâng . Vôùi B laø töø caûm cuûa loõi theùp. A laø tieát dieän cuûa hình truï loõi theùp. A,vôùi R laø baùn kính cuûa loõi theùp. Maø R Nhö vaäy, dieän tích loõi theùp nhö sau: Khi coù doøng ñieän chaïy qua cuoän daây sinh ra söùc ñieän ñoäng caûm öùng trong daây quaán laø: Vôùi e: Ñieän aùp töùc thôøi (söùc ñieän ñoäng ). N: Soá voøng daây. : Töø thoâng. t: Thôøi gian. Soá voøng daây coù theå tính theo coâng thöùc sau: N=H.l (voøng ). H: Cöôøng ñoä töø tröôøng. l: Chieàu daøi ñöôøng söùc trong loõi theùp. Ta coù theå tính soá voøng daây gioáng nhö bieán aùp caùch ly. E= 104.4,44.f.B.A.N. Vôùi A laø tieát dieän loõi theùp f laø taàn soá löôùi ñieän N laø soá voøng quaán. Soá voøng daây cho moät V ñieän aùp: voøng/V Tuøy theo tröôøng hôïp choïn B Vôùi 1Web = 104 Gauss Soá voøng daây ñöôïc tính nhö sau: Khi choïn B ta phaûi döïa vaøo vaät lieäu caùn theùp moûng coù theå laø theùp taám, theùp ñuùc, gang... Tuøy theo yeâu caàu cuûa bieán aùp töï ngaãu coù coâng suaát bao nhieâu maø ta coù theå tính ñöôïc coâng suaát bieåu kieán: P = U.I. Sau khi tính ñöôïc coâng suaát bieåu kieán, ta tieán haønh tính soá voøng cho bieán aùp töï ngaãu. Thöïc teá hieän nay, sau khi khaûo saùt thò tröôøng, loaïi Variac coù tieát dieän nhoû nhaát ñaùp öùng cho vieäc laép raùp vöøa vôùi boä nguoàn cuõ laø loaïi coù coâng suaát nhoû nhaát 0,5 kVA. Variac naøy coù dieän tích gaàn baèng tieát dieän cuûa boä nguoàn P46 ôû phoøng ño löôøng. Do ñoù, khoâng theå thieát keá khaùc ñöôïc. Vieäc quaán laïi Variac töø boä nguoàn cuõ khoâng theå thöïc hieän ñöôïc do khoâng coù thieát bò vaø duïng cuï. CHÖÔNG 5 PHÖÔNG AÙN THIEÁT KEÁ MAÏCH CHÆNH LÖU I. Maïch chænh löu toaøn soùng: Caùc sô ñoà chænh löu trong hai boä nguoàn P46 vaø P52 ñöôïc duøng laø chænh löu toaøn soùng hay chænh löu caàu. Maïch chænh löu toaøn soùng coù öu ñieåm laø trong hai nöõa chu kyø cuûa ñieän aùp ñeàu coù doøng ñieän chaïy qua taûi. Khi löïa choïn diode chænh löu caàn quan taâm ñeán caùc thoâng soá sau ñaây: Doøng trung bình. Doøng cöïc ñaïi. Ñieän aùp ngöôïc. Nheät ñoä moâi tröôøng. Ngoaøi ra, ñeå ñaûm baûo cho tín hieäu moät chieàu ñöôïc phaúng, ñoä nhaáp nhoâ thaáp, ta thöôøng duøng theâm boä loïc tuï ñieän, hoaëc boä loïc cuoän caûm (neáu khoâng coù maïch oån aùp DC ôû sau maïch chænh löu, tröôùc khi ñeán phuï taûi. Tính choïn nguoàn chænh löu DC : Hình 16a Hình 16b Maïch chænh löu toaøn kyø boán Diod D1,D2,D3,D4,ñöôïc cung caáp nguoàn xoay chieàu töø löôùi ñieän 220V coù taàn soá f = 50 Hz, haï aùp xuoáng phía thöù caáp U2 nhö Hình 16a. + Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch . Giaû söû baùn kyø ñaàu döông : Doøng ñieän ñi töø A qua D1, qua phuï taûi R, qua D3 vaø trôû veà B. Vaäy trong baùn kyø naøy D1,D3 daãn, coøn D2 vaø D4 ngaét. . Baùn kyø sau : Doøng ñieän ñi töø B qua D2 qua R vaø qua D4 trôû veà A Daïng soùng chænh löu nhö 16b. Ñieän aùp trung bình treân taûi : Ñieän aùp hieäu duïng treân taûi : Doøng ñieän trung bình treân taûi : Heä soá gôïn soùng : Laø tæ soá hieäu duïng cuûa ñieän theá gôïn soùng vôùi ñieän theá trung bình UDc . Tuøy theo giaù trò Uhd vaø giaù trò Ihd maø ta xaùc ñònh : Rt. C theo baøng phuï luïc, ñeå töø ñoù xaùc ñònh giaù trò tuï C. Choïn diode cho maïch chænh löu vôùi caùc thoâng soá sau: + Doøng ñænh Ip >= Im + Doøng trung bình Iavg >= IDC / 2 + Ñieän aùp ngöôïc ñænh Ung.max >= Um TAØI LIEÄU THAM KHAÛO COÂNG NGHEÄ CHEÁ TAÏO VAØ TÍNH TOAÙN SÖÛA CHÖÕA MAÙY ÑIEÄN – Taäp II – NGUYEÃN TROÏNG THAÉNG NGUYEÃN THEÁ KIEÄT KYÕ THUAÄT QUAÁN DAÂY – TRAÀN DUY PHUÏNG KHÍ CUÏ ÑIEÄN – NGUYEÃN XUAÂN PHUÙ TOÂ ÑAÈNG KYÕ THUAÄT ÑIEÄN TÖÛ- LEÂ PHI YEÁN LÖU PHUÙ NGUYEÃN NHÖ ANH 5. CAÙC SAÙCH TRA CÖÙU IC, TRANSISTOR. PHAÀN C KEÁT LUAÄN VAØ ÑEÀ NGHÒ I. KEÁT LUAÄN: Ñeå keát quûa hoïc taäp ñaït chaát löôïng cao, ngöôøi sinh vieân khoâng theå coi nheï coâng vieäc nghieân cöùu, vaän duïng, phoái hôïp caùc moân hoïc laïi vôùi nhau. Bôûi vì trong quùa trình hoïc taäp, phöông phaùp hoïc laø caùch thöùc hoaït ñoäng nhaèm ñaït ñöôïc muïc ñích cuûa ngöôøi sinh vieân. Do ñoù, taäp luaän vaên naøy laø moät ñeà taøi ñeå em naâng cao kieán thöùc vaø khaû naêng nghieân cöùu cuûa mình. Sau taùm tuaàn thöïc hieän ñeà taøi, döôùi söï höôùng daãn taän tình cuûa coâ Vuõ Baûo Tuyeân vaø söï giuùp ñôõ cuûa thaày coâ cuøng vôùi söï noã löïc cuûa baûn thaân, em ñaõ hoaøn thaønh luaän vaên ñuùng muïc tieâu ñaõ ñeà ra, keát thuùc ñuùng thôøi haïn. Trong taäp luaän vaên vôùi ñeà taøi: “Khaûo saùt boä nguoàn P46 vaø P52 -Thieát keá maùy bieán aùp boä nguoàn” ñaõ hoaøn taát goàm caùc noäi dung sau: Khaûo saùt thöïc teá hai boä nguoàn P46 vaø P52. Tính toaùn maùy bieán aùp cho hai boä nguoàn. Öùng duïng maïch ñieàu chænh ñieän aùp vaøo trong maïch thöïc teá. Khaûo saùt thöïc teá ñeå tìm hieåu maùy bieán aùp töï ngaãu. Xaây döïng ñöôïc sô ñoà nguyeân lyù cuûa hai boä nguoàn. Qua taäp luaän vaên naøy, em coá gaéng töï hoïc hoûi ñeå ngaøy caøng naâng cao kieán thöùc cuûa mình. Em xin töï ñaùnh giaù nhö sau: + Baûn thaân ñaõ coù söï coá gaéng tìm toøi, nghieân cöùu taøi lieäu tham khaûo saép xeáp coù heä thoáng ñeå hoaøn thaønh taäp luaän vaên naøy. Coù theå boá cuïc taäp luaän vaên naøy chöa ñöôïc hay vaø khoa hoïc laém, nhöng cuõng neâu leân töông ñoái ñaày ñuû noäi dung cuûa moät ñeà taøi. + Trong thôøi gian nghieân cöùu vaø hoaøn thaønh taäp luaän vaên, em ñaõ ñaàu tö thôøi gian ñeå tìm hieåu, löïa choïn noäi dung ñeå vieát, nhöng do ñieàu kieän veà thôøi gian coù giôùi haïn, taøi lieäu veà lónh vöïc maùy boä nguoàn vaø khaû naêng cuûa em cuõng coøn haïn cheá nhöng ñeà taøi veà boä nguoàn thì raát roäng, do ñoù chaát löôïng taäp luaän vaên seõ khoâng cao. Kính mong thaày vaø caùc baïn goùp yù ñeå em coù ñieàu kieän hoaøn chænh theâm taäp luaän vaên naøy. II. ÑEÀ NGHÒ: Qua vieäc thöïc hieän taäp luaän vaên naøy, em xin coù moät soá kieán nghò sau: + Coù ñieàu kieän hoïc taäp naâng cao trình ñoä, caäp nhaät hoùa nhöõng kieán thöùc môùi, ñeå ñaùp öùng ñöôïc nhu caàu cuûa xaõ hoäi khi ra tröôøng. + Ñöôïc taïo ñieàu kieän tieáp xuùc vôùi nhöõng moâ hình thöïc teá cuõng nhö maùy moùc trang thieát bò môùi, ñeå vieäc hoïc taäp ñi saùt vôùi thöïc teá. + Ñöôïc taïo ñieàu kieän thi coâng ñöôïc boä nguoàn ñeå öùng duïng vaøo thöïc teá. Veà phía baûn thaân, em cuõng xin coá gaéng ñaàu tö hoïc hoûi ñeå kieán thöùc ngaøy caøng ñöôïc cuûng coá vaø coù theâm nhöõng kieán thöùc môùi.