Đồ-án-thiết-kế-mạch-hạ-áp-1-chiều

Mục Lục: LỜI NÓI ĐẦU Máy biến áp biến đổi cảm ứng đơn giản dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều từ điện áp thành dòng điện xoay chiều khác có điện áp khác Các dây quấn mạch từ đứng yên trình biến đổi từ trường để sinh sức điện động cảm ứng dây quấn thực dây cáp điện Máy biến áp sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực, máy biến áp lò, máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp thử nghiệm… Các nguồn cấp điện dùng cho sinh hoạt, cho thiết bị điện – điện tử dùng cho việc đo lường thí nghiệm hầu hết phải sử dụng đến máp biến áp Nhận thức vai trò tầm quan trọng máy biến áp dùng cho đo lường, thí nghiệm Chúng em thực đề tài chế tạo nguồn sử dụng thực tập kỹ thuật điện điện tử Đề tài trình bày thành ba chương: Chương 1: Tổng quan nguồn Chương 2: Tính tốn thiết kế nguồn Chương 3: Chế tạo nguồn Do hiểu biết thực tế thời gian có hạn nên q trình thực đề tài khơng thể tránh thiếu sót, mong nhận ý kiến thầy, cô bạn để đề tài chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy…………… trực tiếp hướng dẫn bảo chúng em để hoàn thành đồ án này! Nhóm sinh viên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… …………………………………………………………………… Hưng yên, ngày … tháng … năm 2015 Chữ ký giáo viên ĐỒ ÁN MÔN HỌC : THIẾT KẾ MẠCH ĐỀ TÀI : NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ MẠCH HẠ ÁP MỘT CHIỀU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN 1.1 Các loại nguồn điện Mọi thiết bị có khả biến đổi dạng lượng khác thành điện gọi nguồn điện * Nguồn điện từ nhà máy điện: Đây nguồn điện sản xuất với quy mô công nghiệp từ nhà máy điện Thiết bị nhà máy điện máy phát điện, thiết bị biến đổi thành điện thông thường sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ Tuy nhiên, nguồn lương để chạy máy phát điện không giống Chẳng hạn thủy điện nguồn điện có từ lượng nước (nhà máy thủy điện Hòa Bình; nhà máy thủy điện Sơn La), áp suất nước kết hợp với lưu tốc dòng chảy làm quay tuốc bin nước tuốc bin làm chạy máy phát điện; nhiệt điện nguồn điện có từ nước bị đun nóng (nhà máy nhiệt điện ng Bí; nhiệt điện Phả Lại), nước nóng làm quay tuốc bin nước tuốc bin làm chạy máy phát điện * Nguồn điện từ thiết bị lưu trữ, tích lũy điện: Các thiết bị có khả lưu trữ tích lũy điện dùng chủ yếu pin ắc quy Tùy theo cấu tạo chất liệu sử dụng làm chúng khác khả tích lũy điện khác - Pin thiết bị lưu trữ lượng dạng hóa năng, lượng chuyển hóa thành điện sử dụng Pin cung cấp lượng điện hoạt động hầu hết cho thiết bị cầm tay nhỏ gọn, sử dụng điện áp ổn định - Ắc quy thiết bị điện có khả tích trữ lượng dạng hóa phóng điện dạng điện Trong q trình hoạt động, ắc quy tích phóng điện liên tục Pin ắc quy sử dụng phổ biến rộng rãi, với chi phí thấp, kích thước đa dạng sử dụng phù hợp với ứng dụng người dùng 1.2 Phân loại điện áp * Nguồn điện cao áp ( ≥1000V): Muốn truyền tải điện xa cần phải dùng đường dây tải điện có điện áp cao để giảm tổn thất điện đường dây Để có điện áp cao mong muốn cần phải sử dụng máy biến áp ( biến ) nguồn vào, điều khó sử dụng trực tiếp cho thiết bị điện tử Để phù hợp với loại thiết bị với mức điện áp khác đó, phải sử dụng máy biến áp Máy biến áp thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng để biến đổi hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp sang * Nguồn điện hạ áp ( 12V ( DC ) Hình 2.1 : Sơ đồ khối nguồn Biến áp ( máy biến áp) - Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều 220V thành điện áp xoay chiều có giá 2.1.1 trị thích hợp với yêu cầu Trong số trường hợp dùng trực tiếp điện áp 220V mà không cần biến áp Hình 2.2 : Ký hiệu biến áp * Các đại lượng nguyên lý bíên đổi điện áp máy biến áp: Máy biến áp hoạt động dựa tượng cảm ứng điện từ nguyên lý tạo điện áp dựa công thức: U1/U2 = N1/N2 = I2/I1 Trong đó: U1, I1: điện áp dòng điện vào cuộn sơ cấp U2, I2: điện áp dòng điện cuộn thứ cấp N1, N2: số vòng dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp * Các loại biến áp có thị trường: Hình 2.3 : Một số máy biến áp Trong mạch chúng em sử dụng máy biến áp nguồn có đầu vào 220V AC đầu 12V AC a) Nguyên lý làm việc máy biến áp cảm ứng pha -Xét sơ đồ nguyên lý máy biến áp pha dây quấn hình vẽ: (1) Cuộn sơ cấp: w1 vịng (2) Cuộn thứ cấp: w2 vòng (3) Lõi thép (4) Phụ tải Hình 2.4 :Sơ đồ cấu nguyên lý làm việc máy biến áp pha - Nguyên lý làm việc máy biến áp làm việc dựa tượng cảm ứng điện từ: Khi đặt điện áp xoay chiều u vào dây quấn có dòng diện i dây quấn 1, dòng i1 sinh sức từ động F=i1.w1 Sức từ động sinh từ thơng ɸmóc vịng hai dây quấn Theo định luật cảm ứng điện từ cuộn dây xuất sức điện động cảm ứng e e2, dây quấn nối với tải bên Zt dây quấn có dịng điện i2 đưa tải với điện áp u2 Như lượng dòng diện xoay chiều truyền từ dây quấn sang dây quấn 2.1.2 Khối chỉnh lưu - Khối chỉnh lưu (mạch chỉnh lưu) có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều thành điện áp chiều khơng phẳng (có giá trị thay đổi nhấp nhô) Sự thay đổi phụ thuộc vào dạng mạch chỉnh lưu - Ví dụ sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu thường mắc sau: Uv Ct R Ur Hình 2.5 :Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu 2.1.3 Bộ lọc - Bộ lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều nhấp nhô thành điện áp chiều nhấp nhơ hơn, lọc lắp đặt sau chỉnh lưu Đối với chỉnh lưu nửa chu kỳ, sau qua lọc dòng điện bị nhấp nho chưa phẳng Đối với chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, dòng điện liên tục hơn, sau qua lọc san so với chỉnh lưu bán chu kỳ Vì vậy, chọn chỉnh lưu hai nửa chu kỳ (chỉnh lưu cầu) dùng cho nguồn Dựa vào đặc tính phóng nạp tụ điện nên mạch lọc (gồm tụ điện mắc song song với tải) dùng để phẳng điện áp đầu vào mấp mô Hình 2.6 : Mạch lọc 2.1.4 Ổn áp Ổn định điện áp Thực tế có nhiều dạng ổn áp: ổn áp kiểu tham số ( dùng điốt Zenner); ổn áp tuyến tính sử dụng IC; ổn áp xung Trong phạm vi nguồn sử dụng IC để ổn áp a,Mạch ổn áp dùng diode Zenner Hình 2.7 : Mạch ổn áp dùng diode Zenner * Ưu điểm: rẻ, dễ lắp ráp * Nhược điểm: Cồng kềnh tốn nhiều diện tích mạch b, Mạch ổn áp dùng IC LM 78xx Hình 2.8 : Mạch ổn áp dùng IC LM 78xx * Ưu điểm: nhỏ gọn, bền dễ sử dụng * Nhược điểm: giá thành cao 10 Xám Trắng * Cách đọc Giá trị điện trở thể vạch màu thân điện trở Điên trở có vạch màu thì: vạch giá trị, vạch thứ bội số vạch cuối sai số điện trở Đối với điện trở vạch màu: vạch đầu trị số, vạch thứ bội số … vạch cuối sai số điện trở Hình 2.11 : Cách đọc mã màu điện trơ 2.3.2 Biến trở a Khái niệm : Biến trởlà dạng đặc biệt điện trở có cơng dụng tương tự điện trở thong thường Nhưng thay đổi gía trị điện trở, qua thay đổi điện áp dịng điện biến trở 14 Hình 2.12 : Biến trơ b Ký hiệu: VR Hình 2.13 : Ký hiệu c Cấu tạo: 15 Hình 2.14 : Ký hiệu hình dáng thực tế Biến trở gọi triết áp cấu tạo gồm điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 270 độ Có trục xoay nối với trượt làm than cho biến trở dây quấn (hay làm kim loại cho biến trở than) Con trượt ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở quay trục 2.3.3 Tụ điện Tụ điện linh kiện thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền phát tín hiệu, mạch dao động… a Khái niệmvà đại lượng đặc trưng: * Khái niệm: Tụ điện linh kiện dùng để cản trở dịng điện xoay chiều ngăn khơng cho dòng điện chiều qua, tụ điện có khả phóng nạp cần thiết * Các đại lượng đặc trưng: Điện dung đại lượng nói lên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ điện phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện mơi khoảng cách giữ hai cực theo công thức 16 C=ξ.S/d Trong đó: C: điện dung tụ điện, đơn vị Fara (F) ξ: Là số điện môi lớp cách điện d: chiều dày lớp cách điện S: diện tích cực tụ điện Dung kháng đại lượng đặc trưng cho khả cản trở dòng điện xoay chiều, đơn vị Ω b Ký hiệu cấu tạo: * Ký hiệu tụ điện sơ đồ nguyên lý Hình 2.15 : Ký hiệu Tụ khơng phân cực tụ có hai cực giá trị thường nhỏ(pF) Tụ phân cực tụ có hai cực tính âm dương khơng thể dũng lẫn lộn Có giá trị lớn so với tụ không phân cực * Cấu tạo tụ điện: gồm hai cực song song, có lớp cách điện gọi điện mơi tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy… Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hóa Hình 2.16 : Cấu tạo 17 Hình2.17 : Hình dạng tụ thực tế Để cho tụ làm việc ổn định chúng em lựa chọn tụ có điện áp lớn điện áp điện áp đầu vào tụ 2.4: Diode, Led Transistor 2.4.1 Diode a Cấu tạo, hình dạng ký hiệu Được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn tiếp xúc Diode có hai cực Anot (A) Katot (K) Nó cho dịng chiều từ A sang K coi van chiều mạch điện ứng dụng rộng rãi máy thu thu hình, mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp Hình2.18 :Cấu tạo diode 18 Hình2.19 : Hình dáng thực tế b Phân cực cho diode: Phân cực thuận cho diode Anot (A) lối vào cực dương Katot(K) nối vào cực âm nguồn (UAK>0) diode cho dịng điện chạy qua Hình2.20 :Phân cực thuận cho Diode Phân cực ngược: UAK VB>VC Trong trường hợp hai vùng bán dẫn P-N cực E B giống điode phân cực thuận nên dẫn điện, lỗ trống từ vùng bán dẫn P cực E sang vùng bán dẫn N cực B để tái hợp với eletron Khi vùng bán dẫn N cực B có thêm lỗ trống nên có điện tích dương Cực B lối vào điện áp âm nguồn nên hút số lỗ trống vùng bán dẫn N xuống tạo thành dòng điện IB Cực C nối vào điện áp âm cao nên hút hầu hết lỗ trống vùng bán dẫn N sang vùng bán dẫn P cực C tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào điện áp dương nên vùng bán dẫn P bị lỗ trống hút lỗ trống từ nguồn dương lên chỗ tạo thành dòng điện IE Số lượng lỗ trống bị hút từ cực E chạy qua cực B cực C nên dòng điện IB IC từ cực E chạy qua: Ta có: IE =IB +IC Cịn transistor NPN ngược ta làm ngược lại phải đổi cực tính *Hình ảnh thực tế loại transistor: Hình 2.25 : Hình dáng thực tế 22 2.4.4 Điot zener ổn áp * Cấu tạo: Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener ứng dụng chế độ phân cực ngược, phân cực thuận Diode zener diode thường phân cực ngược Diode zener gim lại mức điện áp cố định giá trị ghi diode Hình 2.26 :Hình dáng Diode Zener ( Dz ) Hình 2.27 : Ký hiệu ứng dụng Diode zener mạch • Sơ đồ minh hoạ ứng dụng Dz, nguồn U1 nguồn có điện áp thay đổi, Dz diode ổn áp, R1 trở hạn dịng • Ta thấy nguồn U1 > Dz áp Dz ln ln cố định cho dù nguồn U1 thay đổi • Khi nguồn U1 thay đổi dịng ngược qua Dz thay đổi, dịng ngược qua Dz có giá trị giới hạn khoảng 30mA 23 • Thơng thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => lần Dz lắp trở hạn dòng R1 cho dòng ngược lớn qua Dz < 30mA Nếu U1 < Dz thì U1 thay đổi áp Dz thay đổi Nếu U1 > Dz thì U1 thay đổi => áp Dz không đổi 2.4.5 IC 7805 IC 7805 để ổn áp từ điện áp DC 8v-35V xuống 5V Hình 2.28: Hình ảnh 7805 24 CHƯƠNG III : CHẾ TẠO BỘ NGUỒN 3.1 Sơ đồ nguyên lý 25