KHẢO sát bộ NGUỒN p46 và p52 THIẾT kế 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 2-2000 GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang Lời Nói Đầu Trong q trình học tập nhà trường, thực tập đo lường mơn học quan trọng Nó giúp cho sinh viên hiểu sâu nhớ kỹ lý thuyết học, đồng thời củng cố kiến thức cho số môn học khác Môn thực tập đo lường điện cần nhiều nguồn AC/DC Tuy nhiên, nguồn trang bị từ trước năm 1975 sử dụng liên tục Vì vậy, việc hư hỏng nguồn thường xảy Trước kia, hệ thống điện cung cấp cho nguồn phù hợp với điện áp sử dụng chung cho trường 110V Nhưng nay, hệ thống điện sử dụng cho trường có cấp điện áp 220V, phịng thí nghiệm đo lường lại chưa đủ trang thiết bị để bố trí mơn học bảo quản nguồn Thực tế, có nhiều nguồn bị sai cấp điện áp so với giá trị chuẩn ban đầu Với đề tài: “KHẢO SÁT BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 - THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP BỘ NGUỒN”, tiến hành khảo sát thực tế hai nguồn P46 P52 để từ tính tốn thiết kế lại số phần hai nguồn Qua tuần làm việc khẩn trương, tơi cố gắng hồn thành đề tài Tuy nhiên, dù cố gắng khơng tránh khỏi thiếu sót Mong q thầy bạn bè đóng góp để tập luận án hoàn chỉnh Tháng năm 2000 Sinh viên thực GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang Tập luận văn hồn thành thời gian qui định nhà trường Kết đạt nhờ hướng dẫn tận tình Thầy Cô nhà trường suốt năm năm qua, với nổ lực thân Em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Bảo Tuyên trực tiếp hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành luận văn tốt nghiệp thời hạn Em xin cám ơn thầy Lê Viết Phú giúp đỡ em thực đề tài Cảm ơn bạn sinh viên đóng góp ý kiến giúp tơi hồn thành tập luận văn tốt nghiệp GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 - I Giới thiệu - 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 - Sơ đồ nguyên lý 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 Văn Lâm SVTH: Nguyeãn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang PHẦN D: PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyeãn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 0÷25VDC 0÷100mA (Điều chỉnh được)  ngõ 6VAC, 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 Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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, dòng 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: N1 U1 I2 = = N2 U2 I1 Biến áp tự ngẫu: Biến áp tự ngẫu dạng biến áp đặc biệt, ngõ thay đổi điện áp theo nhiều cấp, tùy theo u 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 u 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 dịng 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 Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 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 dịng 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 ngun 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 q tải hay ngắn mạch Cụm nam châm 1(hình 3) gọi móc bảo vệ sụt áp hay điện áp GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghieäp Trang 10 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 điểm 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 khơng q 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 không 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 Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 43 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= 1,128 *  0,6mm 3,5 Chọn d 21=d22=0,640mm(có cách điện) S1=0,1320mm2 S21=S22=0,322mm2 S23=0,43mm2 Kiểm tra hệ số lấp đầy: Vậy ACS= 282  588mm Adq=A1+A21+A22+A23 Adq=0,132.842+1,322.112+0,43.150=211,7 Klđ= A dq A cs  211,7  0,36  0,46 (thỏa) 588 Tính số vịng cho lớp dây quấn sơ cấp: 3 Ta có : h= a  28  42mm h’=42-7=38mm +Ta có đường kính dây quấn sơ cấp:d1=0,41mm SV1/lớp= 38 0,95  88 vòng lớp 0,41 SL1= lớp +Đường kính dây quấn sơ cấp d21=d22=0,64mm SV21/lớp= 38 0,95  56vòng 0,64 53  1lớp 56 38  0,95  56vòng / lớp 56  1lớp SL 21  SV22 SL 22 +Đường kính dây quấn thứ cấp d23=0,77mm GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 44 SV23 / lớp  SL 23  38 0,95  47voøng 0,77 140  2,9  3lớp 47 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= e 5,1  0,74  074  2,61 10,19    0,72 a c 14 klđ=0,72= Im + Dịng trung bình Iavg >= IDC / + Điện áp ngược đỉnh Ung.max >= U m GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 54 GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO CƠNG 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 XN PHÚ TƠ ĐẰNG KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ- LÊ PHI YẾN LƯU PHÚ NGUYỄN NHƯ ANH CÁC SÁCH TRA CỨU IC, TRANSISTOR GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 56 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 Vũ Bảo Tun 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 toán máy biến áp cho hai nguồn - Ưng 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 cịn hạn GVHD: Vũ Bảo Tuyên Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Luận văn tốt nghiệp Trang 57 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 Văn Lâm SVTH: Nguyễn LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... THIẾT KẾ & TÍNH TỐN CHƯƠNG I LÝ THUYẾT 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. .. đầu Với đề tài: “KHẢO SÁT BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 - THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP BỘ NGUỒN”, tiến hành khảo sát thực tế hai nguồn P46 P52 để từ tính tốn thiết kế lại số phần hai nguồn Qua tuần làm việc khẩn... 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