Khảo sát bộ nguồn p46 và p42 máy biến áp

Luận văn tốt nghiệp Trang BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Đề tài: KHẢO SÁT BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ BẢO TUYÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LÂM LỚP : 95KĐĐ TP.HỒ CHÍ MINH GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang MỤC LỤC Nhiệm vụ luận án Lời mở đầu Lời cảm tạ Mục lục PHẦN A: KHẢO SÁT BỘ NGUỒN TẠI PHÒNG THỰC TẬP ĐO LƯỜNG Chương 1: Giới thiệu nguồn P46 P52 -1 I Giới thiệu -1 II Cấu tạo chung hai nguồn Chương : Sơ đồ mạch thực tế nguồn P46 P52 I Bộ nguồn P46 Sơ đồ nguyên lý nguồn P46 Nguyên lý hoạt động II Bộ nguồn P52 -9 Sơ đồ nguyên lý -9 Nguyên lý hoạt động 10 Các giá trị khảo sát 10 PHẦN B: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN Chương 1: Lý thuyết tính tốn máy biến áp -13 I Nguyên lý làm việc máy biến áp 13 II Các công thức máy biến áp 13 III Phân loại máy biến áp 14 IV Các bước tính tốn máy biến áp cơng suất nhỏ 15 Lõi thép -15 Dây quấn -17 Chương 2: Thiết kế nguồn P46 26 I Tính máy biến áp 26 II Khảo sát cuộn cảm L -32 Chương 3: Thiết kế nguồn P52 36 I Máy biến áp 36 II Máy biến áp -39 III Phương án sử dụng mạch điều chỉnh điện áp 42 Mạch nguồn đôi 12V -42 Mạch điều chỉnh điện áp 0÷ 30V; 1,3A -42 Chương 4: Thiết kế máy biến áp tự ngẫu -46 I Giới thiệu -46 II Hình dạng Variac -46 III Nguyên tắc hoạt động 47 Chương 5: Phương án thiết kế mạch chỉnh lưu -49 I Mạch chỉnh lưu tồn sóng 49 II Tính chọn nguồn chỉnh lưu DC -49 PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang PHẦN D: PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang PHẦN A KHẢO SÁT BỘ NGUỒN TẠI PHÒNG THỰC TẬP ĐO LƯỜNG ĐIỆN CHƯƠNG I GIỚI THIỆU BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 I Giới thiệu: Để thực hành thí nghiệm đo lường đạt hiệu cao, yêu cầu cần phải có nguồn với nhiều cấp điện áp khác Các cấp điện áp điều chỉnh số cấp cố định khác.Vì vậy, yêu cầu trị số dịng điện điện áp hay nói cách khác công suất phải đảm bảo ổn định xác Vơí yêu cầu này, người thiết kế phải tính theo cơng suất qui định Hiện nay, nguồn AC/DC phịng thí nghiệm đo lường hoạt động cấp điện áp 110V, nguồn điện cung cấp xưởng 220V Điều này, thực gây khó khăn cho việc bảo trì vận hành Do đó, cần phải tính tốn lại cho phù hợp với cấp điện áp ngõ vào vàngõ cho phù hợp Phịng thí nghiệm đựơc trang bị nguồn P52 P46 Các nguồn trang bị từ trước năm 1975, sử dụng liên tục nay.Vì vậy, nguồn có hư hỏng Ngõ nguồn sau: Bộ nguồn P46:  ngõ 120V-10AMP Max  ngõ 0÷120VAC-3.5AMP Max (Điều chỉnh được)  ngõ 22.5V-10AMP Max 45VAC-5AMP Max  ngõ 18VDC-10 AMP Max 36VDC -5AMP Max Bộ nguồn P52:  ngõ 120VAC –10AMP Max  ngõ 0÷350VDC-150mAMP Max (Điều chỉnh được)  ngõ ra0÷25VDC 0÷100mA (Điều chỉnh được)  ngõ ra6VAC, 12VAC-2.5AMP cố định II Cấu tạo chung nguồn: Bao gồm phần sau: Biến áp cách ly Biến áp tự ngẫu Mạch chỉnh lưu Bảo vệ tải ngắn mạch Biến áp cách ly: GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang Nhiệm vụ: Thay đổi điện áp nguồn theo yêu cầu thiết kế - Ở nguồn P46 có biến áp cách ly biến đổi điện áp 22.5V-10A 45V-5A, cuộn cảm sau lọc - Ở nguồn P52 có biến áp: biến áp biến đổi điện áp đưa qua điều chỉnh để có điện áp 0÷25VDC dịng 0÷100mA biến áp có ngõ điều chỉnh 0÷350VDC với dịng 150mA Hoạt động chung biến áp cách ly là: Khi có điện áp xoay chiều vào phần sơ cấp, dịng điện cảm ứng cho điện áp ngõ thứ cấp 1to1 U1 N1 U2 N2 Hình Cấu tạo máy biến áp cách ly Thường ta sử dụng lõi thép E_I,U_I để quấn dây.Tỉ số biến áp: Biến áp tự ngẫu: Biến áp tự ngẫu dạng biến áp đặc biệt, ngõ thay đổi điện áp theo nhiều cấp, tùy theo yêu cầu thiết kế Trong phịng thí nghiệm đo lường, biến áp tự ngẫu dùng lõi thép hình trụ, cuộn dây đồng quấn theo lõi thép hình trụ Khi ta thay đổi số vịng dây bề mặt cuộn dây ta thay đổi điện áp từ 0÷120V Chỉnh lưu: Khi có yêu cầu điện áp ngõ DC mà ngõ vào AC bắt buộc ta phải dùng chỉnh lưu điện áp, đồng thời lọc nguồn để có điện áp DC ổn định gợn sóng Bảo vệ tải: Trong nguồn thực tập nay, thiết bị bảo vệ dùng Aptomat Aptomat khí cụ điện dùng để tự động đóng ngắt mạch điện, bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp Aptomat gọi cầu dao tự động, thường gọi Aptomat khơng khí hồ quang dập tắt khơng khí Aptomat có u cầu sau: Chế độ làm việc định mức cuả Aptomat phải chế độ làm việc dài hạn, nghĩa số dòng điện định mức chạy qua Aptomat lâu Mặt khác, mạch dòng điện Aptomat phải chịu dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm đóng hay đóng Aptomat phải ngắt trị số dịng điện ngắn mạch lớn vài chục kA Sau ngắn dòng điện ngắn mạch, Aptomat phải đảm bảo làm việc tốt số dòng điện định mức GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang Để nâng cao tính ổn định nhiệt điện động thiết bị điện, hạn chế phá hoại dòng điện ngắn mạch gây ra, Aptomat phải có thới gian cắt bé Muốn vậy, thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập hồ quang bên Aptomat Để thực yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, Aptomat cần phải có khả chỉnh trị số dòng điện tác động thời gian tác động Để hiểu rõ Aptomat ta thử khảo sát nguyên lí cấu tạo cuả Aptomat sau: a Nguyên lí làm việc: Sơ đồ nguyên lí điện Aptomat dịng điện cực đại Aptomat điện áp thấp trình bày sau: Hình Sơ đồ ngun lí Aptomat dịng điện cực đại Ở trạng thái bình thường, sau đóng điện, Aptomat giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với cụm với tiếp điểm động Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, nam châm điện hút phần ứng xuống làm nhả móc 1, cần tự do, kết tiếp điểm Aptomat mở rộng tác dụng lò xo 6, mạch điện bị ngắt Hình Sơ đồ Aptomat điện áp thấp Trên hình 3, sụt áp mức, nam châm điện nhả phần ứng làm nhả móc 2, tiếp điểm Aptomat mở tác động cuả lực lò xo 4, mạch điện bị cắt Cụm nam châm (ở hình 3) gọi móc bảo vệ tải hay ngắn mạch Cụm nam châm 1(hình 3) gọi móc bảo vệ sụt áp hay điện áp GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang b Phân loại cấu tạo: * Phân loại: Theo kết cấu, người ta chia Aptomat ba loại:1 cực, cực, 3cực Theo thời gian thao tác, người ta chia Aptomat loại tác động không tức thời tác động tức thời Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia Aptomat loại Aptomat cực đại theo dòng điện, cực tiểu theo điện áp, dòng điện ngược… * Cấu tạo: Tiếp điểm: Aptomat thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (chính hồ quang) ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểâm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như vậy, hồ quang cháy trên tiếp điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm Tiếp điểm áptomat thường làm hợp kim gốm chịu hồ quang Ag-W,Cu-W,Ni Hợp dập hồ quang: Để Aptomat dập hồ quang tất chế độ làm việc lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín kiểu hở Kiểu nửa kín đặt vỏ kín aptomat có lổ khí Kiểu có giới hạn cắt không 50kA Kiểu hở dùng giới hạn dòng điện cắt lớn 50KA điện áp lớn 1000V Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng thép xếp thành lưới ngăn để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập hồ quang Cơ cấu truyền động cắt Aptomat: Truyền động cắt Aptomat thường có hai cách: Bằng tay điện (điện từ động điện) Điều khiển tay thực với Aptomat có dịng điện định mức khơng lớn 600A Điều khiển điện từ (nam châm điện) ứng dụng Aptomat có dịng điện lớn (đến 1000A) Bộ nguồn phịng thí nghiệm P46 P52 sử dụng dạng Aptomat tay (có dịng nhỏ 50A) Để tăng lực điều khiển tay người ta dùng tay dài phụ theo ngun lí địn bẩy Ngồi ra, cịn có cách điều khiển động điện khí nén Móc bảo vệ: GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang Aptomat tự động cắt nhờ phần tử bảo vệ, gọi móc bảo vệ Móc bảo vệ q tải (q dịng) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị tải, đường thời gian-dịng điện móc bảo vệ phải nằm đường đặc tính cuả đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện từ rơle nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên Aptomat Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện Khi dịng điện vượt q trị số cho phép phần ứng bị hút móc đập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm Aptomat mở Điều chỉnh vit để thay đổi lực kháng lị xo, ta điều chỉnh trị số dịng điện tác động Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản cả, có kết cấu tương tự rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nơí tiếp với mạch điện chính, kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự để mở tiếp điểm Aptomat có tải Móc bảo vệ sụt áp (bảo vệ điện áp) thường dùng kiểu điện từ, cuộn dây mắc song song với mạch điện c Cách lựa chọn Aptomat: Việc lựa chọn Aptomat chủ yếu dựa vào: - Dịng điện tính tốn mạch - Dịng điện q tải - Tính thao tác có chọn lọc Ngoài lựa chọn Aptomat cần phải vào đặc tính làm việc phụ tải, Aptomat khơng phép ngắt có q tải ngắn hạn thường xảy điều kiện làm việc bình thường dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh phụ tải cơng nghệ u cầu chung dịng điện định mức móc bảo vệ Aptomat khơng bé dịng điện tính tốn Itt mạch Iáptơ > Itt Tùy theo đặc tính làm việc điều kiện cụ thể phụ tải, người ta hướng dẫn lựa chọn dịng điện định mức móc bảo vệ 125%, 150% so với dịng điện tính tốn GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 10 CHƯƠNG SƠ ĐỒ MẠCH THỰC TẾ CỦA BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 I Bộ nguồn P46: Sơ đồ nguyên lý nguồn P46: GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 41 Hình 12 Máy biến áp nguồn P52 Công suất biểu kiến: S2= 12.1+12.1+30.1,5= 69VA Chọn B=1,2T cm2 At = 1,423(1÷1,2) Sơ chọn At=9,8 cm2 amax = amin= a=(2,5÷3,1)cm Chọn a=2,8 cm, suy b= 3,5cm Vậy At= 9,8cm2 Số vòng 1V: Dịng điện sơ cấp: I1= Vậy Chọn d1= 0,41mm(có cách điện) Số vòng sơ cấp: N1= 220 3,83 = 842 vòng  Chọn Ch S21= S22 =12VA; Ch=1,23 S23= 35.1,5 = 52,5 VA; Ch=1,12 Vậy U21=12.1,23= 14,76 V U22=12.1,23= 14,76V U23 =30.1,12=33,6 V Vậy số vòng thứ cấp là: N21=N22= 14,76.3,83=56 vòng N23= 33,6.3,83= 150 vòng  Chọn J=3,5A/mm2 I21=I22=1A d21=d22= Chọn d21=d22=0,640mm(có cách điện) Vậy S1=0,1320mm2 GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 42 S21=S22=0,322mm2 S23=0,43mm2 Kiểm tra hệ số lấp đầy: ACS= Adq=A1+A21+A22+A23 Adq=0,132.842+1,322.112+0,43.150=211,7 Klđ= (thỏa) Tính số vịng cho lớp dây quấn sơ cấp: Ta có : h= h’=42-7=38mm +Ta có đường kính dây quấn sơ cấp:d1=0,41mm SV1/lớp= SL1= lớp +Đường kính dây quấn sơ cấp d21=d22=0,64mm SV21/lớp= +Đường kính dây quấn thứ cấp d23=0,77mm Chọn bề dày giấy cách điện: Như phần tính tốn máy biến áp 1, ta có loại giấy cách điện bề dày 0,1mm chịu cách điện đến 600V, nên ta chọn loại giấy Như vậy: +Bề dày cách điện sơ cấp: e1=SL1 ecđ=10.(0,41+0,1)=5,1mm +Bề dày cách điện thứ cấp: e21 = e22= SL21 ecđ21= 1.(0,64+ 0,1)= 0,74mm e23 = SL23.ecđ23= 3.(0,77+ 0,1)= 2,61mm Chọn ekh=1mm; Như vậy: klđ= GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 43 klđ=0,72= Im + Dịng trung bình Iavg >= IDC / + Điện áp ngược đỉnh Ung.max >= Um GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 53 CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO VÀ TÍNH TỐN SỬA CHỮA MÁY ĐIỆN – Tập II – NGUYỄN TRỌNG THẮNG NGUYỄN THẾ KIỆT KỸ THUẬT QUẤN DÂY – TRẦN DUY PHỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN – NGUYỄN XUÂN PHÚ TÔ ĐẰNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- LÊ PHI YẾN LƯU PHÚ NGUYỄN NHƯ ANH CÁC SÁCH TRA CỨU IC, TRANSISTOR GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 54 PHẦN C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ I KẾT LUẬN: Để kết qủa học tập đạt chất lượng cao, người sinh viên coi nhẹ công việc nghiên cứu, vận dụng, phối hợp môn học lại với Bởi qúa trình học tập, phương pháp học cách thức hoạt động nhằm đạt mục đích người sinh viên Do đó, tập luận văn đề tài để em nâng cao kiến thức khả nghiên cứu Sau tám tuần thực đề tài, hướng dẫn tận tình cô Vũ Bảo Tuyên giúp đỡ thầy cô với nỗ lực thân, em hoàn thành luận văn mục tiêu đề ra, kết thúc thời hạn Trong tập luận văn với đề tài: “Khảo sát nguồn P46 P52 -Thiết kế máy biến áp nguồn” hoàn tất gồm nội dung sau: - Khảo sát thực tế hai nguồn P46 P52 - Tính tốn máy biến áp cho hai nguồn - Ưùng dụng mạch điều chỉnh điện áp vào mạch thực tế - Khảo sát thực tế để tìm hiểu máy biến áp tự ngẫu - Xây dựng sơ đồ nguyên lý hai nguồn Qua tập luận văn này, em cố gắng tự học hỏi để ngày nâng cao kiến thức Em xin tự đánh sau: + Bản thân có cố gắng tìm tịi, nghiên cứu tài liệu tham khảo xếp có hệ thống để hồn thành tập luận văn Có thể bố cục tập luận văn chưa hay khoa học lắm, nêu lên tương đối đầy đủ nội dung đề tài + Trong thời gian nghiên cứu hoàn thành tập luận văn, em đầu tư thời gian để tìm hiểu, lựa chọn nội dung để viết, điều kiện thời gian có giới hạn, tài liệu lĩnh vực máy nguồn khả em hạn GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm Luận văn tốt nghiệp Trang 55 chế đề tài nguồn rộng, chất lượng tập luận văn khơng cao Kính mong thầy bạn góp ý để em có điều kiện hồn chỉnh thêm tập luận văn II ĐỀ NGHỊ: Qua việc thực tập luận văn này, em xin có số kiến nghị sau: + Có điều kiện học tập nâng cao trình độ, cập nhật hóa kiến thức mới, để đáp ứng nhu cầu xã hội trường + Được tạo điều kiện tiếp xúc với mơ hình thực tế máy móc trang thiết bị mới, để việc học tập sát với thực tế + Được tạo điều kiện thi công nguồn để ứng dụng vào thực tế Về phía thân, em xin cố gắng đầu tư học hỏi để kiến thức ngày củng cố có thêm kiến thức GVHD: Vũ Bảo Tuyên SVTH: Nguyễn Văn Lâm ... TÍNH TỐN MÁY BIẾN ÁP I Nguyên lý làm việc máy biến áp: Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp Có hai loại máy biến áp: Máy biến áp tăng áp máy biến áp hạ áp Nguyên lý làm việc máy biến áp dựa... biến áp, vào nguồn cấp điện cho máy biến áp để phân loại máy biến áp pha với máy biến áp pha Ở đây, ta vào dây quấn sơ cấp N thứ cấp N2 mà phân chia thành hai dạng máy biến áp: Máy biến áp cách... từ thông khơng đổi Đó ngun lý làm việc máy biến áp Nếu U2>U1: máy biến áp tăng áp U2