Tài liệu thí nghiệm mạch điện

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ SÀI GỊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ SAIGON TECHNOLOGY UNIVERSITY TÀI LIỆU THÍ NGHIỆM MẠCH ĐIỆN TP.HCM năm 2016 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 01 GIỚI THIỆU VÀ CẤU TẠO CỦA TEST BOARD Test board dạng đế cắm nhiều lỗ, dùng cắm vi mạch (IC), transistor, dây nối linh kiện thụ động khác để tạo thành mạch điện tử thí nghiệm (mà không cần hàn nối đồng thời giữ cho chân linh kiện nguyên) A B 55 C 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 A B C D E D E A B A B C D C D E 55 60 10 15 20 25 30 35 40 45 50 E Hình dạng Test Board thực tế Một công dụng khác bread board không ý đến là: Trong số trường hợp cần sửa chữa hay lắp ráp mạch điện dùng thay tương đương cho mạch điện tử khác, muốn biết tính hoạt động mạch (trước chế tạo mạch in) ta dùng bread board để thử nghiệm Ngoài có linh kiện cần xác định tham số làm việc ta dùng Test board phối hợp với máy đo xác để ghi nhận tham số linh kiện (công việc phục vụ cho việc khảo sát linh kiện hay thiết kế mạch) Bread board có cấu tạo dạng phẳng, đế chế tạo sứ (cách điện chịu nhiệt cấp H hay C) nhựa cứng (loại cách điện, chịu nhiệt thông thường, cấp A hay E) Trong lỗ cắm có nhíp tiếp xúc làm bằn g đồng có mạ bạc, vàng nickel Các nhíp có độ đàn hồi tiếp xúc tốt với chân linh kiện hay dây nối chúng cắm vào lỗ Test board chia thành nhiều loại tùy theo số lượng lỗ cắm có board: 300, 500, 630 1000 lỗ cắm Khoảng cách (tính theo hướng) Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn lỗ cắm liên tiếp 2.54mm, tức 0.1 inch Khoảng cách tính theo tiêu chuẩn khoảng cách hai chân liên tiếp IC Một test board thông thường chia làm phần: Hai phần nhỏ hai bên hai lớn Hai nhỏ nằm dọc theo bề dài hai mép board, có hai hàng lỗ riêng biệt Các lỗ nằm hàng (dọc theo bề dài nhỏ) liên lạc với phương diện điện Các lỗ nằm nhỏ dùng làm vị trí cấp nguồn cho mạch tạo thành nút mạch có nhiều nhánh giao nút Hai lớn nằm vị trí board mạch ngăn cách với rãnh lõm cách điện Khoảng rộng rãnh khoảng cách hai hàng chân IC thông dụng (0.3 inch) Trên lớn bao gồm hàng lỗ xếp song song dọc theo bề dài test board Những lỗ nằm song song theo chiều dài không liên lạc với điện Những lỗ xếp chiều rộng liên lạc điện Sơ đồ mạch Test Board RÁP MẠCH TRÊN TEST BOARD: Thực mạch hình vẽ: R1 1k 9V Thí nghiệm Mạch Ñieän R2 10 k R3 10 k Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Cách thực hình vẽ (Có nhiều cách thực hiện) Đến nguồn +9V R1 Đến 0V R1 R3 CÁCH ĐỌC ĐIỆN TRỞ Theo tiêu chuẩn E.I.A, điện trở than thường ký hiệu giá trị vạch màu tiêu chuẩn, đồng thời độ lớn kích thước điện trở tỷ lệ với công suất tiêu thụ nhiệt trình làm việc Hình dạng điện trở than vị trí vạch màu (hoặc vòng màu) mô tả hình vẽ ABC D Điện trở vạch màu ABCE D Điện trở vạch màu Các dạng điện trở vạch màu Trong thực tế dạng thường gặp vạch màu, vạch màu thứ (vòng D) bố trí thân theo hai dạng nêu Khi xác định giá trị điện trở theo vạch màu, ta thực quy tắc đọc sau đây:  Vạch A, vạch B xác định số hạng có giá trị điện trở  Vạch C xác định số nhân cho giá trị điện trở, hệ số nhân thay đổi từ 0.01=10 -2 đến 1.000.000.000=109 tùy theo màu vạch C  Vạch D xác định phần trăm sai số điện trở Quy ước giá trị vạch A,B,C,D theo màu tóm tắt bảng sau đây: BẢNG GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN QUY ƯỚC MÀU Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn QUY ƯỚC MÀU Vạch A Vạch B Vạch C Bạc (Silver) Nhủ (Golden) Đen Vạch D 0,01 10% 0,1 5% Nâu 1 10 1% Đỏ 2 100 2% Cam 3 1.000 3% Vaøng 4 10.000 4% Luïc (xanh Green) 5 100.000 Lam (xanh Blue) 6 1.000.000 Tím 7 10.000.000 Xám 8 100.000.000 Trắng 9 1.000.000.000 Không màu 20% Tóm lại với tiêu chuẩn vừa trình bày, ta thành lập quan hệ xác định giá trị điện trở sau: Giá trị điện trở (R)= ((AB)xC)D Ví dụ: Với điện trở có vạch màu ghi nhận sau: Vạch A: Đỏ, vạch B: Tím, vạch C: Cam, vạch D: Nhũ; Giá trị điện trở ghi nhận sau: R=((27)x1.000)5%=27k5% Với phương pháp xác định giá trị điện trở vừa trình bày, việc cần nhớ mối quan hệ trị số theo màu cho vạch A vạch B, muốn xác định nhanh giá trị điện trở ta cần thuộc nhớ quan hệ sau vạch C DÃY GIÁ TRỊ ĐIỆN TRỞ R 0.1  0.99 Vạch màu C Bạc (1/10) 1  9.9 Nhũ () 10  99 Đen (Chục ) 100  999 Nâu (Trăm ) Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn 1k  9.9k Đỏ (k) 10k  99k Cam (Chục k) 100k  999k Vàng (Trăm k) 1M  9.9M Luïc (M) 10M  99M Lam (Chuïc M) 100M  999M Tím (Trăm M) 1G  9.9G Xám (G) 10G  99G Trắng (Chục G) Như với điện trở có vạch màu nêu ví dụ trên, vào vạch C (màu cam) ta biết điện trở có giá trị chục k, sau ta đọc nhanh kết vạch A, B để tìm giá trị 27k Tóm lại, muốn đọc nhanh giá trị điện trở loại vạch màu, ta vào vạch C để định nhanh khoảng giá trị điện trở, kết xác tùy thuộc giá trị định hai vạch A,B, cuối dựa vào giá trị vạch D suy phần trăm sai số điện trở Trường hợp điện trở sử dụng vạch màu, ta xem vạch D vạch không màu (loại điện trở có mức sai số lớn đến 20%), cách thức đọc giá trị cho điện trở dạng cách áp dụng phương pháp nêu cho vạch A,B,C lại Chú ý: Trong số điện trở vạch màu, ta gặp vạch D lại dùng màu đen, trường hợp ta xem điện trở có si số 20% Như điện trở vạch màu với vòng D màu đen, xem giống điện trở có vạch màu Với phương pháp đọc trị số trình bày, ta áp dụng cho trường hợp điện trở hay vạch màu Riêng điện trở vạch màu, phương pháp đọc có khác trình bày sau:  Vạch A,B,E xác định giá trị số hạng đầu điện trở  Vạch C xác định hệ số nhân cho giá trị điện trở (tương tự trường hợp điện trở hay vạch màu)  Vạch D xác định phần trăm sai số Đối với điện trở vạch màu, vạch sai số D có màu nhũ hay bạc mà có thêm màu: nâu, đỏ, cam, vàng tương ứng với bậc sai số 1%, 2%, 3%, 4% Ví dụ: Với điện trở có vạch màu sau: A: Đỏ, B: Tím, E: Đỏ, C: Nâu, D: Đỏ Trị số điện trở đọc sau: Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Điện trở = 272 x 10  2% = 2720  2% Tuy nhieân, điện trở than chế tạo tuân theo dãy số danh định (để dễ dàng cho việc thiết kế), giá trị cho bảng số sau: (xem bảng dưới) Nhìn bảng tiêu chuẩn ta nắm tính chất sau đây, thí dụ: điện trở có giá trị 11, 13, 16, 20, 24, 30, 36, 43, 51, 62, 75, 91 (, k, ), có sai số 5%, với điện trở có giá trị 10 (, k, ) sai số 20%, 10% hay 5% Ngoài điện trở than vừa trình bày, ta có loại điện trở khác dùng dây quấn, điện trở có giá trị đặc chế riêng tùy trường hợp sử dụng theo yêu cầu riêng Giá trị chúng ghi rõ thân Với biến trở dùng thay đổi giá trị điện trở mạch, tùy theo công suất sử dụng ta có kích cỡ khác Thông thường ta có biến trở than biến trở dây quấn, dạng biến trở than có giá trị điện trở thay đổi không phụ thuộc vào góc quay núm chỉnh (ta thường gọi biến trở loga), dạng biến trở dây quấn có giá trị điện trở thay đổi tỉ lệ tuyến tính theo góc quay núm chỉnh Với loại biến trở tuyến tính ta phân làm hai loại: dạng chỉnh tinh (quay nhiều vòng núm chỉnh, trị số điện trở thay đổi) ta gọi Trimmer pot, loại thông thường quay hết gần vòng giá trị điện trở thay đổi từ đến mức tối đa (hoặc ngược lại) DÃY GIÁ TRỊ TIÊU CHUẨN ĐIỆN TRỞ THEO GIÁ TRỊ SAI SỐ CHẾ TẠO Sai soá 20% Sai soá 10% Sai soá 5% 10 10 10 11 12 12 13 15 15 15 16 18 18 20 22 22 22 24 27 27 30 33 33 33 36 39 39 43 Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn 47 47 47 51 56 56 62 68 68 68 75 82 82 91 Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 02 I MỤC ĐÍCH THÍ NGHIỆM Sau thực tập này, sinh viên phải sử dụng loại máy đo vạn (V.O.M) để đo đại lượng bản: Điện trở, điện áp chiều (DC), điện áp xoay chiều (AC); dòng điện (AC) (DC) II PHẦN THỰC HÀNH SỬ DỤNG VOM Tổng quan loại máy đo vạn (viết tắt :V.O.M) Mặt thị số Công tắc ON/OFF Núm xoay chọn chức Các khe cắm dây đo Dấu hiệu cho biết khả tự động chuyển mạch đo điện xoay chiều (AC) chiều(DC) Hình 1.1: V.O.M thị số Thí nghiệm Mạch Điện Trang Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Khoa Điện – Điện Tử Mặt chiû thị thước chia vạch Kim thị Nút chỉnh đo điện trở Núm xoay chọn chức Các khe cắm dây đo Dây đo gắn sẳn đặt hộp bảo vệ Vạch sơn giới hạn phạm vi thang đo Hình 1.2: V.O.M thị kim Thang đo, tầm đo, cách đọc kết V.O.M thị kim  Thang đo tập hợp tất tầm đo chức đo Ví dụ: THANG ĐO điện áp DC V.O.M tập hợp tầm đo điện áp  DC từ 0.1V đến 250V Tầm đo giới hạn tối đa mà VOM đo Ví dụ: ta chọn tầm đo 50V điện áp đo lớn 50V tương kim thị lệch hết thang đo Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 06 Quan sát thành phần Board mạch thí nghiệm : fuse C fuse B Điện trở RA RB RC pha A fuse N Hộp tụ Phần để nối nguồn Đấu dây pha xuống mạch thí nghiệm kiểm tra điện aùp caùc pha : fuse C fuse B fuse A RA RB RC N Đo điện áp VAN , VBN , VCN , để kiểm tra điện áp pha Nếu có pha có điện áp pha điện, sinh viên báo cho giáo viên biết để xử lý Thí nghiệm Mạch Điện Trang 25 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Khảo sát mạch pha – Tải trở đấu tam giác: IdC fuse IfA C IdB RA fuse B fuse IdA A IfA RB B RC IfC N  Các điện aùp daây : VAB = VBC =  VAC = Các dòng điện dây : IdA = IdB = IdC =  Các dòng điện pha : IfA = IfB = IfC = Id so sánh với lý thuyết : If  Lập tỉ số  Vẽ giản đồ vectơ : V AB ,VBC ,VCA , I fA , I fB , I fC (A, B, C theo thứ thự thuận) Thí nghiệm Mạch Điện Trang 26 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn  Dựng vectơ I dA , I dB , I dC (dựa vào giản đồ vectơ vẽ)  Tính giá trị IdA , IdB , IdC theo giản đồ vectơ so sánh với kết đo Khảo sát mạch pha - Tải đấu hình – Trung tính tải thả (không đấu với trung tính nguồn) C fuse RA fuse B fuse A RB RC N Hộp tụ C đấu song song với RA có tác dụng tạo bất cân tải pha tụ C  Lần lượt thay đổi giá trị tụ C cách đóng mở công tắc đo điện áp pha theo bảng sau : C Tải cân 0F Tải không cân 10F 20F 30F 40F 50F 60F VAO VBO VCO Thí nghiệm Mạch Điện Trang 27 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn  Nhận xét biến đổi điện áp pha tụ C lớn (tình trạng bất đối xứng tải pha cao) Khảo sát mạch pha – Tải đấu hình – Trung tính tải nối với trung tính nguồn : Giữ nguyên mạch thí nghiệm mục 4, dùng thêm dây nối điểm trung tính tải (điểm 0) với trung tính nguồn (điểm N) thực đo điện áp pha theo bảng sau: C 0F 30F 60F VAO VBO VCO  Nhận xét điện áp pha thay đổi tụ : Thí nghiệm Mạch Điện Trang 28 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 07 Quan sát thành phần board thí nghiệm R1 R3 I R1 A R2 R4 C K3 R5 A1 K2 K1 + - B -9V +9V - E1 + D E2 0V Thí nghiệm kiểm chứng nguyên lý xếp choàng 0V +9 -9 I R1 A R2 + + V A1 _ VÔN KẾ (Thang đo DCV, tầm đo 10V) _ K2 K1 OFF ON +9V + _ E1 OFF ON B -9V _ E2 + 0V Thí nghiệm Mạch Điện Trang 29 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Vị trí K1,K2 Dòng Ampe kế p Volt kế K1 = ON ; K2 = OFF IR1 (1) = VAB (1) = K1 = OFF ; K2 = ON IR1 (2) = VAB (2) = K1 = ON ; K2 = ON IR1 VAB = = So sánh IR1 tổng IR1(1) + IR1(2) VAB tổng VAB (1) + VAB (2) Nhận xét: - -3 Thí nghiệm xác định sơ đồ tương đương mạch bên trái điểm A,B R3 0V +9 -9 RT1 R2 A1 + _ VT1 Noái taét A1 K2 K1 ON + +9V _ A A ON _ + B B -9V 0V   Duøng Vôn kế (Thang đo DCV, tầm đo 10V) đo VAB VAB = ( VT1 = VAB đo trên) Dùng Ampe kế ( tầm đo 10A) Đo dòng ngắn mạch từ A B I= ( điện trở RT1 có giá trị VT1/I = ) Chú ý: Sau làm xong thí nghiệm giữ nguyên trạng phần mạch bên trái điểm A,B để làm thí nghiệm mục sau Thí nghiệm xác định sơ đồ tương đương mạch bên phải điểm C,D Thí nghiệm Mạch Điện Trang 30 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn 30V R T2 R4 C ON OFF VT2 R5 D  Dùng vôn kế (Thang đo ACV, tầm đo 50V) đo áp V CD VCD = ( VT2 = VCD vừa đo)  Dùng ampe kế (tầm đo 10A) đo dòng ngắn mạch từ C  D I= (điện trở RT2 có giá trị VCD/I = ) Tính toán thông số từ mạch tương đương R T1 A C R T2 I AC + V _ T1 VT2 VAB Aùp duïng nguyên lý xếp chồng tính IAC VAB  Chỉ xét riêng nguồn VT1, VT2 cho ngắn mạch Thí nghiệm Mạch Điện Trang 31 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn IAC  Chỉ xét riêng nguồn VT2, VT1 cho ngắn mạch IAC  VAB VAB Biểu thức IAC VAB có nguồn VT2, VT1 IAC = VAB = Kiểm chứng thông số từ mạch tương đương mục  Cho nguoàn E1, E2 ON; nguoàn AC OFF cách cho K1 = ON, K2 = ON , K3 = OFF ( ý chọn DCV 10V)  Đọc kết Ampe kế so sánh với IAC tính bước mục Nhận xét: - - Đọc kết volt kế so sánh với VAB tính bước mục Nhận xét: -  Cho nguoàn E1, E2 OFF; nguoàn AC ON cách cho K1 = OFF, K2 = OFF , K3 = ON ( ý chọn ACV 50V) Thí nghiệm Mạch Điện Trang 32 Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn Khoa Điện – Điện Tử  Đọc kết Ampe kế so sánh với IAC tính bước mục Nhận xét: - Đọc kết volt kế so sánh với VAB tính bước mục Nhận xét: Thí nghiệm Mạch Điện Trang 33 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 08 Mục đích thí nghiệm: Mụch đích thí nghiệm giúp sinh viên nắm vững điều kiện để công suất truyền từ mạch cửa đến tải đạt cực đại trường hợp: -Tải trở -Tải R-L -Tải R-C Phần thí nghiệm: Quan sát thành phần board thí nghiệm K R1 A R2 L C RT B Xác định sơ đồ tương đương Thevenin cho phần mạch bên trái AB  Thực mạch hình 4.1 4.2 để đo điện áp hở mạch dòng ngắn mạch cửa AB Kết đo: VAB = INM = Thí nghiệm Mạch Điện Trang 34 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn K đóng R1 A R2 K đóng R1 A SỐ A VOM Tầm 2A R2  Tính điện trở tương đương Thevenin mạch bên trái AB RTH   ACV Tầm 50V B Hình 4.1 30V V V AB  I nm Hoàn chỉnh sơ đồ tương đương thevenin mạch bên trái AB TH A Vt =VAB Khảo sát công suất tải – trường hợp tải trở (R)  Thực mạch hình vẽ sau: Thí nghiệm Mạch Điện Trang 35 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn A 30V K R1 A It VOM SỐ- Tầm 2A L It R2 C RT V Vt B  Tiến hành thí nghiệm ghi kết vào bảng sau: Chú ý: Để chỉnh giá trị RT bảng (Ví dụ trường hợp RT = 10), ta phải tháo Ampe dùng thang đo ohm đo RT Sau chuyển chức ACV – tầm 50V để đo áp RT, gắn Ampe vào mạch đóng K để đo dòng qua RT sau đo xong kiểm tra lại RT theo công thức : RT  VT IT sai lệch đáng kể phải thí nghiệm lại RT 10 15 20 25 30 35 40 45 50 IT VT PT=VT.IT  Dựa vào số liệu đo bảng trên, tính công suất P T ứng với mổi giá trị RT dựng đồ thị PT theo RT để tìm điểm cực đại Thí nghiệm Mạch Điện Trang 36 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2  10 15 20 25 30 35 40 45 50 Dưạ vào đồ thị vẽ, xác định RT mà công suất PT đạt cực đại Giá trị RT có lệch xa giá trị RTH hay không ? Chú ý: Theo lý thuyết để PT đạt cực đại RT = RTH Khảo sát công suất tải – trường hợp tải R-L  Thực mạch hình vẽ sau: Thí nghiệm Mạch Điện Trang 37 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn VOM SỐ- Tầm 2A A 30V K R1 A R2 L It C RT V VT B Chú ý: Trong mạch tải gắn vào ngõ AB cuộn dây L nối tiếp RT Nếu cuộn dây có nội trở không đáng kể công suất tải công suất RT Vì thí nghiệm ta đo IT VT để tính PT PT công suất tải  Tiến hành thí nghiệm tương tự phần ghi kết vào bảng sau: RT 20 25 30 35 40 45 50 60 70 IT VT PT=VT.IT Chú ý:Trong trường hợp công suất tải cực đại khi: RT  RTH  X L2 Khảo sát công suất tải – trường hợp tải R-C Tiến hành thí nghiệm phần mạch trở(R),R-L Thực mạch hình sau: Thí nghiệm Mạch Điện Trang 38 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn VOM SỐ- Taàm 2A A 30V R1 K L A R2 It C RT VT V B  Tiến hành thí nghiệm tương tự phần ghi kết vào bảng sau: RT 20 25 30 35 40 45 50 60 70 IT VT PT=VT.IT Chú ý:Trong trường hợp công suất tải cực đại khi: RT  RTH  X C2 Thí nghiệm Mạch Điện Trang 39 ... 33 36 39 39 43 Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn 47 47 47 51 56 56 62 68 68 68 75 82 82 91 Thí nghiệm Mạch Điện Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường... lạc với điện Những lỗ xếp chiều rộng liên lạc điện Sơ đồ mạch Test Board RÁP MẠCH TRÊN TEST BOARD: Thực mạch hình vẽ: R1 1k 9V Thí nghiệm Mạch Điện R2 10 k R3 10 k Trang Khoa Điện – Điện Tử Trường... xét? Thí nghiệm Mạch Điện Trang 20 Khoa Điện – Điện Tử Trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn BÀI 05 Quan sát thành phần Board mạch thí nghiệm : fuse Tụ dung C Cuộn dây có nội trở r điện cảm L Điện