LOI MO DAU
Do tầm quan trọng của máyđiện nên trong chương trình học tập tại trườngÐĐHGTVT TPHCM ngồi việc được học cơ sở lý thuyết về máyđiện trên lớp chúng em cịn được đi
thực tập tại Cơng Ty TNHH SX-TM-DYV Thiết Bảo Nhờ vậy chúng em hiểu rõ hơn về
nguyên lý vận hành của máyđiện và chúng em cịn được học kỹ thuật quân dây của máy biến áp nhỏ
Em xin chan thanh cảmơn ban chủ nhiệm khoa Điện và thầy hướng dẫn:
Thây Hải- Trướng bộ mơn, và cơng ty
đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất đề giúp đỡ chúng em hồn thành đợt thực tập này
Phân I: Các linh kiện điện tử cơ bản
Như đã đề cập trong phan trước, các linh kiện điện tử cơ bản trong một mạch điện tử bao gồm:điện trở, tụ điện, cuộn cảm Do đây là các linh kiện cơ bản nên việc đầu tiên khi làm quen với các linh kiện này đĩ là cách nhận biết các loại linh kiện khác nhau, đồng thời đọc
được giá trị các loại linh kiện khác nhau
Phân loại điện trở và cách đọc điện trở
Cách đọc giá trị các điện trở này thơng thường cũng được phân làm 2 cách đọc, tuy theo
các ký hiệu cĩ trên điện trở Dưới đây là hình vê cách đọc điện trở theo vạch màu trên điện
Trang 24 vach mau { 1 | 2%, 5%, 10% s60k eat 5% |
MAU Vach 1 Vach 2 Vach 3 He so Dung Sal
0.1%, 0.25%,0,5%, 1% 2370+ 1% II 1[ 5 vach mau
Nguon Electronix Express/RSR
Attp://www.elexp.com
Đối với các điện trở cĩ giá trỊ được định nghĩa theo vạch màu thì chúng ta cĩ 3 loại điện trở: Điện trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở 4 vạch màu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu thì chúng ta cần phải dé ý một chút vì cĩ sự khác nhau một chút về các giá trỊ Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu đều dựa trên các giá trị màu sắc được ghi trên điện trở 1 cách tuân tự:
Đối với điện trở 4 vạch màu
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Trang 3- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở - Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Đối với điện trở 5 vạch màu
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá †rỊ số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở - Vạch màu thứ 5: Chỉ gia tri sai số của điện trở
Ví dụ như trên hình vẽ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên cĩ gia tri mau lần lượt là: xanh lá
cây/xanh da trờ1/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lân lượt là
5/6/4/1% Ghép các giá trị lần lượt ta cĩ 56x10 °O=560kO và sai sơ điện trở là 1% Tương tự điện trở 5 vạch màu cĩ các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương ứng
với các giá trị lân lượt là 2/3/7/0/1% Nhu vay gia trị điện trở chính là 237 x10°=237Q, sai
so 1%
Phân loại tụ điện và cách đọc tụ điện
Tụ điện theo đúng tên gọi chính là linh kiện cĩ chức năng tích tụ năng lượng điện, nĩi một cách nơm na Chúng thường được dùng kết hợp với các điện trở trong các mạch định thời
bởi khả năng tích tụ năng lượng điện trong một khoảng thời gian nhất định Đồng thời tụ điện cũng được sử dụng trong các nguơn điện với chức năng làm giảm độ gợn sĩng của nguồn trong các nguơn xoay chiều, hay trong các mạch lọc bởi chức năng của tụ nĩi một cách đơn giản đĩ là tụ ngắn mạch (cho địng điện đi qua) đối với dịng điện xoay chiều và hở mạch đối với dịng điện 1 chiều
Trong một số các mạch điện đơn giản, đề đơn giản hĩa trong quá trình tính tốn hay thay
thế tương đương thì chúng ta thường thay thế một tụ điện bằng một dây dẫn khi cĩ dịng
xoay chiêu đi qua hay tháo tụ ra khỏi mạch khi cĩ dịng một chiều trong mạch Điều này khá là cần thiết khi thực hiện tính tốn hay xác định các sơ đồ mạch tương đương cho các
Trang 4Hiện nay, trên thế giới cĩ rất nhiều loại tụ điện khác nhau nhưng về cơ bản, chúng ta cĩ thể
chia tụ điện thành hai loại: Tụ cĩ phân cực (cĩ cực xác định) và tụ điện khơng phân cực (khơng xác định cực dương âm cụ thê)
Để đặc trưng cho khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện, người ta đưa ra khái niệm là điện dung của tụ điện Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ năng lượng của tụ điện càng lớn và ngược lại Giá trị điện dung được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Giá trị F là rất lớn nên thơng thường trong các mạch điện tử, các giá trỊ tụ chỉ đo bằng các giá trị
nho hon nhu micro fara (uF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF)
1F=10°uF=10°nF=10'*pF
Tu hoa
> — I]
Ki hiéu tu hoa va hinh dang ty hoa
Tu hoa là một loại tụ cĩ phân cực Chính vì thế khi sử dụng tụ hĩa yêu cầu người sử đụng
phải cắm đúng chân của tụ điện với điện áp cung cấp Thơng thường, các loại tụ hĩa
thường cĩ kí hiệu chân cụ thể cho người sử đụng bằng các ký hiệu + hoặc = tương ứng với
chân tụ
Tu Tantali Tu Tantali
Tụ Tantali cũng là loại tụ hĩa nhưng cĩ điện áp thấp hơn so với tụ hĩa Chúng khá đắt
Trang 5Các loại tụ Tantali hiện nay thường ghi rõ trên nĩ giá trị tụ, điện 4p cũng như cực của tụ
Các loại tụ Tantali ngày xưa sử dụng mã màu đề phân biệt Chúng thường cĩ 3 cột màu (biêu diễn giá trị tụ, một cột biểu diễn giá trị điện áp) và một chấm màu đặc trưng cho số các số khơng sau dẫu phây tính theo giá trị HF Chúng cũng dùng mã màu chuẩn cho việc định nghĩa các giá trị nhưng đối với các điểm màu thì điểm màu xám cĩ nghĩa là giá trị tụ nhân vol 0,01; trắng nhân 0,1 và đen là nhân 1 Cột màu định nghĩa giá trị điện áp thường
năm ở gần chân của tụ và cĩ các giá trị như sau:
” |
Tụ thường và kí hiệu
vang=6,3V; Đen= 10V; Xanh lá cây= 16V; Xanh da trời= 20V; Xám= 25V; Trắng= 30V; Hồng= 35V Tụ khơng phân cực
Tụ thường
Các loại tụ nhỏ thường khơng phân cực Các loại tụ này thường chịu được các điện áp cao mà thơng thường là khoảng 50V hay 250V Các loại tụ khơng phân cực này cĩ rất nhiều
loại và cĩ rất nhiều các hệ thơng chuẩn đọc giá trị khác nhau
Rất nhiều các loại tụ cĩ giá trị nhỏ được ghi thang ra ngồi mà khơng cần cĩ hệ số nhân nào, nhưng cũng cĩ các loại tụ cĩ thêm các giá trị cho hệ số nhân Ví dụ cĩ các tụ phi 0.1
cĩ nghĩa giá trị của nĩ là 0,1 uLF=100nE hay cĩ các tụ ghi là 4n7 thì cĩ nghĩa giá trị của tụ
đĩ chính là 4,7nF
Trang 6
Tu thuong
Mã số thường được dùng cho các loại tụ cĩ giá trị nhỏ trong đĩ các giá trị được định nghĩa
lân lượt như sau:
- Giá trị thứ 1 là số hàng chục
- Giá trị thứ 2 là số hàng đơn vị
- Giá trị thứ 3 là số số khơng nỗi tiếp theo giá trị của số đã tạo từ gia tri 1 và 2.Giá trị của
tụ được đọc theo chuân là giá trị picro Fara (pF)
- Chữ sơ đi kèm sau cùng đĩ là chi gia tri sai s6 của tụ
Ví dụ: tụ ghi giá trị 102 thì cĩ nghĩa là 10 và thêm 2 số 0 đẳng sau =1000pF = InF chứ
khơng phải 102pE
Hoặc ví đụ tụ 2721 thì cĩ nghĩa là 2700pE=2,7nF và sai số là 5%
Tụ cĩ dùng mã màu
Trang 7Tu dung ma mau
Sử dụng chủ yếu trên các tụ loại polyester trong rất nhiều năm Hiện nay các loại tụ này đã
khơng cịn bán trên thị trường nữa nhưng chúng vẫn tồn tại trong khá nhiễu các mạch điện
tử cũ Màu được định nghĩa cũng tương tự như đối với màu trên điện trở 3 màu trên cùng
lần lượt chỉ giá trị tụ tính theo pF, màu thứ 4 là chỉ đung sai và màu thứ 5 chỉ ra giá trị điện
áp
Ví dụ tụ cĩ màu nâu/đen/cam co nghia la 10000pF= 10nF= 0.01uF
Chú ý răng ko cĩ khoảng trống nào giữa các màu nên thực tế khi cĩ 2 màu cạnh nhau giơng nhau thì nĩ tạo ra một mảng màu rộng Ví dụ Dải đỏ rộng/vàng= 220nF=0.22uF
Tụ Polyester
Ngày nay, loại tụ này cũng hiếm khi được sử đụng Giá trị của các loại tụ này thường được in ngay trên tụ theo giá trị pF Tụ này cĩ một nhược điểm là đễ bị hỏng đo nhiệt hàn nĩng Chính vì thế khi hàn các loại tụ này người ta thường cĩ các kỹ thuật riêng để thực hiện hàn,
tránh làm hỏng tụ
4700
Tụ polyester
Tụ điện biến đổi
Tụ điện biến đồi thường được sử dụng trong các mạch điều chỉnh radio và chúng thường được gọi là tụ xoay Chúng thường cĩ các giá trị rất nhỏ, thơng thường nằm trong khoảng
từ 100pF đến 500pF
Trang 8Rất nhiều các tụ xoay cĩ vịng xoay ngắn nên chúng khơng phù hợp cho các dai biến đơi rộng như là điện trở hoặc các chuyển mạch xoay Chính vì thế trong nhiều ứng dụng, đặc biệt là trong các mạch định thời hay các mạch điều chỉnh thời gian thì người ta thường thay
các tụ xoay bằng các điện trở xoay và kết hợp với 1 giá trị tụ điện xác định
Tụ chặn
Tụ chặn là các tụ xoay cĩ giá trị rất nhỏ Chúng thường được găn trực tiếp lên bản mạch
điẹn tử và điều chỉnh sau khi mạch đã được chế tạo xong Tương tự các biến trở hiện này
thì khi điều chỉnh các tụ chặn này người ta cũng dùng các tuốc nơ vít loại nhỏ để điều chỉnh Tuy nhiên do giá trị các tụ này khá nhỏ nên khi điều chỉnh, người ta thường phải rất cần thận và kiên trì vì trong quá trình điều chỉnh cĩ sự ảnh hưởng của tay và tuốc nơ vít tới
giá trị tụ a) A | Le i b) ae d Tu chan
Các tụ chặn này thường cĩ giá trị rất nhỏ, thơng thường nhỏ hon khoảng 100pF Co diéu
đặc biệt là khơng thể giảm nhỏ được các giá trị tụ chặn về 0 nên chúng thường được chỉ định với các giá trị tụ điện tơi thiêu, khoảng từ 2 tới 10 pF
Trang 9INDUCTOR COLOR GUIDE
Result Is In pH
taaNpcoor -——#BWMNE—- 270HH + 5%
Am ẤT ————.S _
COLOR Ist BAND |2nd BAND | MULTIPLIER TOLERANCE
: § 5 È LH = 2 ° WHITE 5 § NONE ili
O0.1/ Mil Dec Pt Both + 5%
SILVER Both +10%
Miltary —
Identifier | > aii = 5.8uH + 10% cane 0
MILITARY CODE
Electronix Express/RSR 1-800-972-2225
http://www.elexp.com fn NJ 732-381-8020
Tương tự như đơi với điện trở, trên thê giới cĩ một sơ loại cuộn cảm cĩ câu trúc tương tự
như điện trở Quy định màu và cách đọc màu đêu tương tự như đơi với các điện trở Tuy nhiên, do các giá trị của các cuộn cảm thường khá linh động đối với yêu cầu thiết kế mạch cho nên các cuộn cảm thường được tính tốn và quân theo số vịng dây xác định Với
mỗi loại dây, với mỗi loại lõi khác nhau thì giá trị cuộn cảm sẽ khác nhau Trong phần giáo
trình này khơng đề cập cụ thê tới cách tính tốn và quân các cuộn cảm khác nhau Phần này sẽ được đề cập cụ thể trong phần sách sau này
Một số các phương pháp kiểm tra thơng thường
Đề kiểm tra các giá †rỊ tụ điện, cuộn cảm hoặc điện trở thì thơng thường mọi người sử dụng
các đồng hồ đo đa năng Hiện nay, cĩ các loại đồng hỗ đo đa năng cĩ chức năng đo chính
xác các giá trị cuộn cảm, tụ điện và điện trở, điện áp, dịng điện, thậm chí xác định transitor
và điốt Chính vì thế, trong phân này, tơi khơng đẻ cập tới các phương pháp kiểm tra cũ
Trang 10Các khái niệm cơ bản về bán dan
Trong quá trình phân loại vật chân đối với quá trình dẫn điện, người ta chia các vật liệu ra
thành ba loại Đĩ chính là các vật liệu dẫn điện (như kim loạ1) và các vật liệu khơng dẫn điện/cách điện và loại thứ ba là các vật liệu bán dẫn Các vật liệu dẫn điện là các vật liệu cho phép các dịng điện truyền qua cịn các vật liệu cách điện hay khơng dẫn điện là các vật
liệu khơng cho dịng điện truyền qua
Chất bán dẫn chủ yếu được câu tạo từ các nguyên tử cĩ 4 electron lớp ngồi trong câu trúc nguyên tử của chúng Như vậy, vê bản chât, các chât bán dân cĩ 4 electron lớp ngồi cùng mà đặc trưng là 2 chât bán dân Ge và S1
Ở dạng rắn, các nguyên tử câu tạo nên chất bán dẫn được sắp xếp theo một câu trúc cĩ thứ tự mà chúng ta gọi là dạng tinh thê Mỗi nguyên tử chia sẻ các electron của chúng với các nguyên tử ngay cạnh đề tạo nên một cầu trúc bên vững cĩ § electron lớp ngồi cho nguyên
tử năm tại vị trí trung tâm Như vậy, mỗi nguyên tử xung quanh nguyên tử trung tâm sẽ
chia sẻ Ì electron với nguyên tử trung tâm đề tạo thành một câu trúc bền vững cĩ 8
electron lớp ngồi (đối với nguyên tử trung tâm) Như vậy cĩ thể nĩi, liên kết giữa nguyên tử trung tâm với 4 nguyên tử xung quanh sẽ dựa trên chủ yếu 4 liên kết hĩa trị Dưới tác dụng của nhiệt, các nguyên tử sẽ tạo ra các dao động xung quanh vị trí cân băng và tại một giá trị xác định nào đĩ, nhiệt độ cĩ thể phá vỡ các liên kết hĩa trị và tạo ra các electron tự do Tại vị trí của các electron tự do vừa bứt ra sẽ thiếu I electron và trở thành các lỗ trồng Lỗ trỗng này cĩ xu hướng nhận thêm 1 electron nhằm tạo lại sự cân bằng
Bản chất dịng điện trong chất bán dẫn
Như đã nĩi ở trên, trong cấu trúc vật liệu của bản thân chất bán dẫn, dưới tac dụng của nhiệt độ mơi trường cũng luơn tồn tại hai đạng điện tích Một là điện tích âm do electron và hai là điện tích dương do lỗ trồng tạo ra Dưới tác dụng của điện trường, các electron cĩ xu
hướng di chuyên về phía phía cĩ năng lượng điện tích cao hơn Do đĩ, lúc này, trong bản
chất chất bán dẫn sẽ cĩ 2 thành phân cân bằng Một là electron tự do bứt ra khỏi liên kết
hĩa trị và hai là lỗ trồng sinh ra do electron bit ra Electron bứt ra khỏi cẫu trúc tinh thê sẽ
di chuyên về phía điện trường cĩ điện thế lớn Đồng thời, lỗ trồng cũng cĩ xu hướng hút
các electron ở xung quanh đề điền đây và đi về phía điện trường cĩ điện thế nhỏ hơn Như
Trang 11chuyên đời của cac electron tu do và dịng chuyên dời của các lơ trơng Các electron va cac lơ trơng thường được gọi chung với một cái tên là hạt mang điện bởi chúng mang năng
lượng điện tích dịch chuyên từ điêm này đên điêm khác
Bán dẫn tạp chất và bản chất dịng điện
Như đã biết, bán dẫn tạp chất được tạo ra bởi việc Cung cấp các chất tạp chất thuộc nhĩm 3
và nhĩm 5 bảng tuân hồn Mendelep đưa vào trong câu trúc tinh thé chat ban dan thuan Đề tăng số lượng các electron tự do, thơng thường, người ta thêm các tạp chất thuộc nhĩm 5 trong báng tuần hồn Medelep vào Khi đĩ, các thành phần tạp chất này sẽ tham gia xây dựng cấu trúc tinh thê của vật chất Tương tự như giải thích về phần cấu tạo nguyên tử, khi
1 nguyên tử tạp chất đứng cạnh các nguyên tử bán dẫn thuần thì chúng cũng sẽ chia sé 1 electron với nguyên tử bán dẫn thuần, do đĩ sẽ con 4 electron tai lớp ngồi cùng phân tử Trong số 4 electron này chỉ cĩ 3 electron tiếp tục tham gia tao mang tinh thé va 1 electron
sẽ cĩ xu hướng tách ra và trở thành các electron tự do Do đĩ, khi so sánh với cầu trúc mạng tinh thể bán dẫn thuần, câu trúc bán dẫn tạp chất loại này cĩ nhiều các electron tự đo hơn Loại bán dẫn tạp chất này được gọi là bán dẫn loại n (n bản chất tiếng Anh 1a negative chi dac trung ban chất của việc thừa electron) Nhu vay trong ban dẫn loại n sẽ tồn tại 2 loại hạt mang điện Hạt đa số chính là các electron tự do tích điện âm và hạt thiểu số là các
lỗ trỗng (mang điện tích dương)
Tương tự nhưng với hướng ngược lại, người ta thêm tạp chất thuộc nhĩm 3 trong bảng tuần hồn Mendeleep vào trong câu trúc tinh thể chất bán dẫn thuần Các thành phân tạp chất này cũng tham gia xây dựng cấu trúc tinh thể của chất bán dẫn, nhưng do chỉ cĩ 3 electron lớp ngồi nên trong cấu trúc nguyên tử sẽ cĩ một vị trí khơng cĩ electron tham gia xây dựng các liên kết Các vị trí thiếu này vơ hình chung đã tạo nên các lỗ trong Do do, trong cau tric tinh thé của loại bán dẫn tạp chất này sẽ cĩ nhiều vị trí khuyết electron hơn
hay cịn gọi là các lỗ trồng hơn Loại bán dẫn này được gọi là ban dẫn loại p (p đặc trưng
cho từ positive) Hạt đa số chính là các lỗ trống và hạt thiểu số sẽ là các electron Tĩm lại,
bán dẫn loại n cĩ nhiều electron tự do hơn và bán dẫn loại p cĩ nhiều lỗ trồng hơn Do đĩ,
n cĩ khả năng cho electron và p cĩ khả năng nhận electron Điốt bán dẫn- Phân tử một mặt ghép p-n
Trong cơng nghệ chế tạo phần tử 1 mặt ghép p-n, người ta thực hiện pha trộn hai loại bán
dẫn tạp chất lên trên một phiến đề tinh thể bán dẫn thuần với một bên là bán dẫn loại p và 1 bên là bán dẫn loại n Do lực hút lẫn nhau, các electron tự do bên phía bán dẫn loại n cĩ xu
Trang 12ghép p-n Khi một electron tự do của bán dẫn loại n đi vào vùng của bán dẫn loại p, nĩ trở thành hạt thiêu sơ Do cĩ một lượng lớn các lỗ trơng nên các electron này sẽ nhanh chĩng liên kêt với 16 trơng đê tinh thê trở về trạng thai can bang va dong thoi lam lơ trơng biên
mất
Mỗi lần một electron khuếch tán vượt qua vùng tiếp giáp thì nĩ tạo ra một cặp các ion Khi
một electron rời khỏi miễn n thì nĩ đề lại cho cau tric nguyén tu tap chat một (thuộc nhĩm
5 bảng tuần hồn Mendeleep) sang trạng thái mới, trạng thái thiếu một electron Nguyên tử tap chat lúc này lại trở thành 1 ion dương Nhưng đồng thời, khi đi sang miền p và kết hợp với một lỗ trồng thì nĩ vơ hình đã làm nguyên tử tạp chất (thuộc nhĩm 3 bảng tuần hồn Medeleep) trở thành 1on âm
Quá trình này diễn ra liên tục và làm cho vùng tiếp xúc của chat bán dẫn lần lượt cĩ ngày càng nhiều cặp ion dương và âm tương ứng ở miện n và miền p Các cap ion nay sau khi hình thành sẽ tạo nên một vùng tại miễn tiếp xúc bán dẫn mà ta gọi là miền tiếp xúc, co
điện trường ngược lại với chiều khuếch tán tự nhiên của các electron tự do và các lỗ trồng Quá trình khuếch tán sẽ dừng khi số lượng các cặp 1on sinh ra đủ lớn đề cán trở sự khuếch
tan tự do của các electron từ n sang p
Như vậy, ký hiệu âm và dương tại miền tiếp xúc p-n chính là ký hiệu của các cặp ion sinh
ra trong quá trình khuêch tán
Cách kiểm tra Điốt
Dé kiém tra một didt con kha năng hoạt động hay khong, chung ta co thể sử dụng các đồng hơ đo, đặt chê độ đo điện trở đê đo khả năng dân dịng điện hay hạn chê dịng điện của
đit Thơng qua đĩ, chúng ta sẽ biệt được điơt cịn khả năng sử dụng hay khơng Chú ý:
- Đối với một số loại Ohm kế cũ, dịng hoặc áp của Ohm kế cĩ thé pha huy 1 sé loai diode sử dụng trong các mạch tần số cao
Trang 13- Với các đồng hồ Digital Multimeter cĩ chức năng kiểm tra diode, ta cĩ thê sử dụng chức năng này đê kiêm tra
Một số loại Điốt thơng dụng
Bán dân nhiêu lớp
Transistor
Tín hiệu radio hay vơ tuyến thu được từ ăng-ten yếu đến mức nĩ khơng đủ đề chạy một cái
loa hay một đèn điện tử ở tivi Đây là lý do chúng ta phải khuếch đại tín hiệu yếu đề nĩ cĩ
đủ năng lượng đề trở nên hữu dụng Trước năm 1951, ống chân khơng là thiết bị chính
dùng trong việc khuếch đại các tín hiệu yếu Mặc dù khuếch đại khá tốt, nhưng ống chân khơng lại cĩ một số nhược điểm Thứ nhất, nĩ cĩ cĩ một sợi nung bên trong, nĩ địi hỏi
năng lượng I W hoặc hơn Thứ hai, nĩ chỉ sống được vài nghìn giờ, trước khi sợi nung
hỏng Thứ ba, nĩ tơn nhiều khơng gian Thứ tư, nĩ tỏa nhiệt, làm tăng nhiệt độ của các
thiết bị điện tử
Nam 1951, Shockley da phat minh ra tranzitor co mat tiếp giáp đâu tiên, một dụng cụ bán dẫn cĩ khả năng khuếch đại các tín higu radio va vo tuyến Các ưu điểm của tranzito khắc phục được các khuyết điểm của ơng chân khơng Thứ nhất, nĩ khơng cĩ sợi nung hay vật
làm nĩng nào, do đĩ nĩ cần ít năng lượng hơn Thứ hai, do nĩ là dụng cụ bán dẫn nên cĩ thé sống vơ hạn định Thứ ba, do nĩ rất nhỏ nên cần ít khơng gian Thứ tư, do nĩ sinh ra ít nhiệt hơn, vì vậy nhiệt độ của các thiết bị điện tử sẽ thấp hơn
Tranzito đã dẫn tới nhiều phát minh khác, bao gồm: mạch tích hợp (IC), một thiết bị nhỏ
chứa hàng ngàn tranzito Nhờ IC mà máy vị tính và các thiệt bị điện tử kỳ diệu khác cĩ thê
thực hiện được
Hai loại transistor cơ bản
Transistor duoc chia lam 2 loại là transistor lưỡng cực (BJT -Bipolar Junction Trasistor) va
transistor hiệu ứng trường (FET- Field Effect TransIstor)
L Transistor lưỡng cực (BJT)
Trang 14Một transistor cĩ ba miền pha tạp như trong hình 6.1 Miền dưới cùng được gọi là emifơ,
miên giữa được gọi là bazo, mién trên cùng là coijecfơ Loại transIstor cụ thê ở đây là một
thiệt bị npn Transitor cịn cĩ thê được sản xuât như các thiệt bỊ pnp
Diode emito va collecto
Transistor ở hình 6.1 cĩ 2 tiếp giáp: một giữa emitơ và bazơ và cái kia là giữa bazơ và
collecto Do do transistor tuong tu hai diode emito va bazo tao mét diode, bazo va
collectơ tạo thành một diode khác Từ giờ, chúng ta sẽ gọi may diode nay 1a diode emito (cai dưới) và điode collectơ (cái trên)
Trước và sau sự khuyếch tán
Hình 6.1 chỉ ra các miền của transistor trước khi sự khuếch tắn xảy ra Như đã nĩi đến 0 phan trước, electron tự do ở miền n khuếch tắn qua vùng tiếp giáp và kết hợp với lỗ trỗng ở miên p Hình dung các electron ở mỗi miền n ngang qua phân tiếp giáp và kết hợp VỚI Các lỗ trỗng Kết quả là hai vùng nghèo như hình 6.2, Mỗi vùng nghèo này hàng rào thế xấp xỉ
0.7 V & 25°C Nhu da noi, chung ta nhân mạnh đến các thiết bị silic vì chúng được sử dụng
rộng rãi hơn các thiết bị bằng germani
LƠ] Transistor đã phân cực
II Transistor hiệu ứng trường ( FET )
1 Giới thiệu chung về FET
a.FET hoạt động dựa trên hiệu ứng trường cĩ nghĩa là điện trở của bán dẫn được điều
khiên bời điện trường bên ngồi, dịng điện trong FET chỉ do I loại hạt dan là electron hoặc lỗ trơng tạo nên
b.Phân loại: FET cĩ 2 loại chính:
‹ _JFET: Transistor trường điều khiển băng tiếp xúc N-P
‹ _ IGEET:TransIstor cĩ cực cửa cách điện, thơng thường lớp cách điện này được làm băng 1 lớp oxit nên cĩ tên gọi khác là MOSFET ( Metal Oxide Semicondutor FET)
Mỗi loại FET đều cĩ 2 loại kênh N và kênh P FET cĩ 3 cực là cực Nguồn (source - S ),
Trang 152 JFET
a Cau tao:
JFET duge cau tao boi 1 miéng ban dan mỏng ( loại N hoặc loại P ) 2 dau tuong ung la D va S, miéng ban dan nay dugc goi la kénh dan dién 2 miéng ban dan 6 2 bén kénh dan
được nối với cực G, lưu ý, cự G được tách ra khỏi kênh nhờ tiếp xúc N-P
Đa phần các JFET cĩ cẫu tạo đối xứng nên cĩ thể đổi chỗ cực D và S mà tính chất khơng thay đối
b Nguyên lý hoạt động
Muốn cho JFET hoạt động ta phải cung cấp Uos sao cho cả 2 tiếp xúc N-P đều phân cực
ngược, nguơn ps sao cho dịng hạt dân dịch chuyên từ cực Š qua kênh tới cực D tạo thành dịng Ip
- Khả năng điều khiến điện áp Ip của Ucs:
Gia sur vo1 JFET kénh N, Ups = const Khi dat Ugs = 0, tiép giap PN bat dau phân cực ngược mạnh dân, kênh hẹp dân tử S về D, nhưng lúc này độ rộng kênh là lớn nhât do vậy dịng qua kênh là lớn nhat kí hiệu là Ipa
Khi Uos < 0, PN phân cực ngược mạnh hơn do vậy bề rộng của kênh dẫn hẹp dân, tại thời diém Ugs = Ungét thi 2 tiép giáp PN phủ lên nhau, che lâp hết kênh, dịng Ip = 0 Dịng Ip được tính theo cơng thức: Ip = Ip¿ (1 — Ucs/Ungit y
Chú ý : giá trị của Ủ„„: và Ips phụ thuộc vào Ủps
Cách kiểm tra transistor
Đơi với transistor nĩi chung, do cau tao cua transistor gom 2 tiép xúc P-N nên cĩ thê coi là
2 điode nối tiếp nhau từ đĩ cĩ thể kiểm tra sự hoạt động của transIstor tương tự như kiểm tra diode
Một sơ ứng dung cua Transistor
Trang 16Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dịng điện đi qua nĩ
theo một chiêu mà khơng theo chiêu ngược lại, sử dụng các tính chât của các chât bán dân
Cĩ nhiều loại điỗt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thơng thường, didt Zener, LED Chung déu cĩ nguyên lý câu tạo chung là một khơi bán dân loại P ghép với một khơi bán dân loại N
Hoạt động
Khỗi bán dẫn loại P chứa nhiều lễ trỗng tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn N (chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trỗng này cĩ xu hướng chuyển động khuếch
tán sang khối N Cùng lúc khối P lại nhận thêm các điện tử (điện tích âm) từ khối N
chuyền sang Kết quả là khối P tích điện âm (thiếu hụt lỗ trỗng và dư thừa điện tử) trong khi khối N tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trỗng)
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trỗng thu hút và khi chúng tiến lại
gần nhau, chúng cĩ xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hịa Quá trình này cĩ thé giải phĩng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ cĩ bước sĩng gần đĩ)
Điện áp tiếp xúc hình thành
Sự tích điện âm bên khối P và dương bên khối N hình thành một điện áp gọi là điện áp tiếp xúc (UTX) Điện trường sinh ra bởi điện áp cĩ hướng từ khối n đến khỗi p nên cán trở
chuyên động khuếch tán và như vậy sau một thời gian kề từ lúc ghép 2 khối bán dẫn với
Trang 17nĩi tiếp xúc P-N ở trạng thái cân bằng Điện áp tiếp xúc ở trạng thái cân bằng khoảng 0.6V đơi với điơt làm băng bán dân S1 và khoảng 0.3V đơi với điột làm băng bản dân Ge
Điệp áp ngồi ngược chiêu điện áp tiêp xúc tạo ra dịng điện
Hai bên mặt tiếp giáp là vùng các điện tử và lỗ trỗng dễ gặp nhau nhất nên quá trình tái
hợp thường xảy ra ở vùng này hình thành các nguyên tử trung hịa Vì vậy vùng biên giới ở hai bên mặt tiếp giáp rat hiém cac hat dan điện tự do nên được gọi là vùng nghèo Vùng này khơng dẫn điện tốt, trừ phi điện áp tiếp xúc được cân bằng bởi điện áp bên ngồi Đây
là cốt lõi hoạt động của điốt
Điệp áp ngồi cùng chiêu điện áp tiêp xúc ngăn dịng điện
Trang 18Tinh chat
Didt chi dan dién theo mét chiéu tir a-nét sang ca-tot Theo nguyên lý dịng điện chảy từ nơi cĩ điện thế cao đến nơi cĩ điện thế thấp, muốn cĩ dịng điện qua didt theo chiều từ noi
cĩ điện thế cao đến nơi cĩ điện thế thấp, c cân phải đặt ở a-nốt một điện thế cao hơn & ca-tét
Khi đĩ ta cĩ UAK > 0 và ngược chiều với điện áp tiếp xúc (UTX) Như vậy muốn cĩ dịng điện qua điốt thì điện trường do UAK sinh ra phải mạnh hơn điện trường tiếp xúc, tức là: UAK >UTX Khi đĩ một phần của điện áp UAK dùng đề cân bằng với điện áp tiếp xúc (khoảng 0.6V), phần cịn lại dùng để tạo dịng điện thuận qua đit
Khi UAK > 0, ta nĩi đit phân cực thuận và dịng điện qua điốt lúc đĩ gọi là dịng điện thuận (thường được ký hiệu là IF tức IFORWARD hoặc ID tức IDIODE) Dịng điện thuận cĩ chiều từ a-nốt sang ca-tối
Khi UAK đã đủ cân bằng với điện áp tiếp xúc thi didt trở nên dẫn điện tất tốt, tức là điện
trở của điốt lúc đĩ rất thâp (khoảng vài chục Ohm) Do vay phan dién ap dé tao ra dong điện thuận thường nhỏ hơn nhiều so với phần điện áp dùng đề cân bằng với UTX Thơng thường phần điện áp dùng để cân bằng với UTX cần khoảng 0.6V và phần điện áp tạo dịng thuận khoảng 0.1V đến 0.5V tùy theo địng thuận vài chục mA hay lớn đến vài
Ampere Như vậy giá trị của UAK đủ đề cĩ dịng qua điốt khoảng 0.6V đến 1.1V Ngưỡng 0.6V là ngưỡng điốt bắt đầu dẫn và khi UAK = 0.7V thì dịng qua Diode khoảng vài chục mA
Nếu Diode cịn tốt thì nĩ khơng dẫn điện theo chiều ngược ca-tốt sang a-nốt Thực tế là vẫn tơn tại dịng ngược nếu điốt bị phân cực ngược với hiệu điện thế lớn Tuy nhiên dịng điện ngược rất nhỏ (cỡ A) và thường khơng cân quan tâm trong các ứng dụng cơng
nghiệp Mọi điết chỉnh lưu đều khơng dẫn điện theo chiêu ngược nhưng nếu điện áp ngược quá lớn (VBR là ngưỡng chịu đựng của Diode) thì điốt bị đánh thủng, dịng điện qua điốt
tăng nhanh và đốt cháy điốt Vì vậy khi sử dụng cần tuân thủ hai điều kiện sau đây: ° Dong điện thuận qua đit khơng được lớn hơn gia tri tơi đa cho phép (do nhà sản
xuất cung cấp, cĩ thể tra cứu trong các tài liệu của hãng sản xuất để xác định) ‹ Điện áp phân cực ngược (tức UKA) khơng được lớn hơn VBR (ngưỡng đánh thủng
của điốt, cũng do nhà sản xuất cung cấp)
Ví dụ điốt 1N4007 cĩ thơng số kỹ thuật do hãng sản xuất cung cấp như sau: VBR=1000V, IFMAX = 1A, VE¬ = 1.1V khi IF = IEMAX Những thơng sơ trên cho bit:
Trang 19- Dién áp ngược cực dai dat lén didt khơng được lớn hơn 1000V
- Diện áp thuận (tức UAK)cĩ thể tăng đến 1.1V nếu dịng điện thuận bằng 1A Cũng cần lưu ý rang đối với các điốt chỉnh lưu nĩi chung thì khi UAK = 0.6V thi didt đã
bắt đầu dẫn điện và khi UAK = 0.7V thì dịng qua điốt đã đạt đến vài chục mA Đặc tuyến Volt-Ampere
wR,
-s an UM > s
Đặc tuyến Volt-Ampere của một điốt bán dẫn lý tưởng
Đặc tuyến Volt-Ampere cua Diode la đồ thị mơ tả quan hệ giữa dịng điện qua điốt theo điện áp UAK đặt vào nĩ Cĩ thê chia đặc tuyên này thành hai giai đoạn:
« _ Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V > 0 mơ tả quan hệ dịng áp khi diot phân cực thuận ‹« _ Giai đoạn ứng với UAK = 0.7V< 0 mơ tả quan hệ dịng áp khi điột phân cực nghịch
(UAK lấy giả trị 0.7V chỉ đúng với các điết Sỉ, với điết Ge thơng số này khác)
Khi điết được phân cực thuận và dẫn điện thì dịng điện chủ yếu phụ thuộc vào điện trở của mạch ngồi (được mắc nối tiếp với điĩt) Dịng điện phụ thuộc rất ít vào điện trở thuận của điốt vì điện trở thuận rất
nhỏ, thường khơng đáng kê so với điện trở của mạch điện
Ứng dụng
Vì điốt cĩ đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiêu từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên
điệt được dùng đê chỉnh lưu dịng điện xoay chiêu thành dịng điện một chiêu
Ngồi ra điết cĩ nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên đit được dùng làm các cơng tắc điện tử, đĩng ngắt bằng điều khiển mức điện á ap Điốt chỉnh lưu dịng điện, giúp chuyển dịng điện xoay chiêu thành dịng điện một chiều, điều đĩ cĩ ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử Vì vậy điốt được
Trang 20Một số loại Điơt
Điốt được chia ra nhiều thể loại tùy theo vùng hoạt động của Điốt Phân loại theo sự phân cực:
‹ _ Điốt phân cực thuận Chỉ cần một điện áp đương đủ để cho Điốt dẫn điện Điốt sẽ cho dịng điện đi qua theo một chiều từ Cực DƯƠNG đến Cực ÂM và sẽ cản dịng
điện đi theo chiều ngược lại Thí dụ : Điốt Bán dẫn, LED
‹ _ Điốt phân cực nghịch Chỉ cần một điện áp âm du dé cho Điốt dẫn điện (điện áp này gọi là điện áp đánh thủng của diode) Điốt sẽ cho dịng điện đi qua theo chiều phân cực nghịch của diode Thơng thường, dẫn điện tốt hơn trong chiêu nghịch Thí dụ : Didt Zener, Didt bién dung
Một số loại điết thơng dụng (Điêng hình dưới cùng là một câu nam điện được tích hợp từ
bon đi ơt đề năn điện xoay chiếu thành một chiếu)
Trang 21
Điốt bán dẫn: câu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani cĩ pha thêm một số chất
để tăng thêm electron tự đo Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu địng điện hoặc trong mạch tách sĩng
Didt Schottky: G tan sé thap, didt thơng thường cĩ thê dễ dàng khĩa lại (ngưng dẫn) khi chiều phân cực thay đối từ thuận sang nghịch, nhưng khi tân số tăng đến một ngưỡng nào đĩ, sự ngưng dẫn khơng thê đủ nhanh để ngăn chặn dịng điện suốt một phan cua ban kỳ ngược Điốt Schottky khắc phục được hiện tượng này
Điốt Zener, cịn gọi là "điết đánh thủng" hay "điốt ơn áp": là loại điỗt được chế tạo tỗi ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng Khi sử dụng đit này mắc ngược chiều lại, nếu điện áp tại mạch lớn hơn điện áp định mức của điốt thì didt sé cho dịng điện đi qua (và ngắn mạch xuống đất bảo vệ mạch điện cân ồn áp) và đến khi điện á áp mạch mắc bằng điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõi của mạch Ơn áp Điết phát quang hay cịn goi la LED (Light Emitting Diode) là các didt cd kha nang phat ra anh sang hay tia hong ngoại, tử ngoại Cũng giơng như didt ban dan, LED
được cẫu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n
Điốt quang (phofođiode): là loại nhạy với ánh sáng, cĩ thê biến đơi ánh sáng vào thành đại lượng điện, thường sử dụng ở các máy ảnh (đo cường độ sáng), sử dụng trong các mạch điều khiến (kết hợp một điốt phát quang và một điốt quang thành một cặp), các modul đâu ra của các PLC
Didt biến dung (varicap): Cĩ tính chất đặc biệt, đĩ là khi phận cực nghịch, điốt giống như một tụ điện, loại này được dùng nhiều cho máy thu hình, máy thu sĩng
EM và nhiều thiết bị truyền thơng khác
Điết ơn định dịng điện: là loại điết hoạt động ngược với Điốt Zener Trong mach
điện điốt này cĩ tác dụng duy trì dịng điện khơng đơi
Điốt step-recovery: Ở bán kỳ dương, điốt này dẫn điện như loại điốt Silic thong
thường, nhưng sang bán kỳ âm, dịng điện ngược cĩ thể tồn tại một lúc do cĩ lưu trữ điện tích, sau đĩ dịng điện ngược đột ngột giảm xuống cịn 0
Điốt ngược: Là loại đit cĩ khả năng dẫn điện theo hai chiều, nhưng chiều nghịch tốt hơn chiêu thuận
Điốt xuyên hằm: Nếu tăng nồng độ tạp chất của điốt ngược, cĩ thể làm cho hiện tượng đảnh thủng xảy ra ở 0V, hơn nữa, nồng độ tạp chất sẽ làm biến dạng đường
cong thuận chiều, điốt đĩ gọi là điốt xuyên hấm
Trang 22
PHAN B: CO SO LY THUYET MAY DIEN
§1 Cơ Sở Lý Thuyết Máy Điện
L_ Giới thiêu chung về máy điện
Trang 23thơng qua sự tổn tại củađiện trường và từ trường trong máyđiện Câu tạo của máyđiện gồm
hai phân cơ bản: mạchđiện và mạch từ
Mạch từ gồm bộ phận dẫn từ và khe hở khơng khí
Mạchđiện gồm các thiết biđiện nỗi với nhau bằng các dây dẫnđiện tạo thành các vịng kín cĩ thể cho dịngđiện chạy qua
Tuỳ theo câu tạo, nguyên lý làm việc, chức năng mà máyđiệnđược chia ra làm nhiều loại, nhưng chúng đều cĩđiểm chung sau:
- _ Cửa vào là cửađưa năng lượng vào máy - _ Cửa ra là cửađưa năng lượng ra khỏi máy
Cửa vào Cửara
Máy điện
Tuỳ theo chức năng của các loại máyđiện mà ta cĩ thê xácđịnhđược dạng năng lượngởđầu vào vàđầu ra của máyđiện:
- Nếuđầu vào lànăng lượngđiện thì máyđiện làđộng cođiện - _ Nếuđầu và là cơ năng thì máyđiện là máy phátđiện
- Nếuđầu vào vàđâu ra của máyđiệnđều làđiện năng u,¡ thì máyđiệnđĩng vai trị là may truyén taidién nang
Su biéndéi codién trong may dya trén hién tuong cam ứng điện từ Nguyên lý này cũngđặt cơ sở cho các bộ biếnđơi cảm ứng dùngđề biếnđơi năng lượngđiện với những giá
trị áp, dịng thành dịngđiện với các giá trị áp, dịng khác Máy biếnáp là thiết bị biếnđỗi
cảm ứngđơn giản thuộc loại này Các dây quân và mạch từ của nĩđứng yên và quá trình biếnđồi từ trườngđề sinh ra sứcđiệnđộng cảm ứng trong các dây quân cũngđược thực hiện bằng phương phápđiện
Máyđiện cĩ nhiều loại, vàđược phân loại theo nhiều cách khác nhau, cĩ thể phân
loại theo cơng suất, cầu tạo, chức năng, nguyên lý làm việc Vàởđây ta chỉ xét máyđiện dựa vào nguyên lý biếnđơi năng lượng
a) May dién tinh
Máyđiện tĩnh làm việc dựa trên hiện tượng cảm ứng dién tt, do su biéndéi tir thong
Trang 24Maydién tinh dingdé biéndéi thơng số của dịngđiện, như máy biếnápđề biếnđơi hai
thơng số của dịngđiện là giá triáp và giá trị dịng b) Máy điện động
Nguyên lý làm việc cũng dựa vào hiện tượng cảm ứngđiện từ, lựcđiện từ, do từ
trường và dịngđiện của các cuộn dây cĩ chuyếnđộng tương đỗi với nhau gây ra
Loại máy này thường dùngđể biếnđổi dạng năng lượng Đĩ là biếnđối năng
lượngđiện thành cơ năng và ngược lại cơ năng thànhđiện năng Đại diện cho loại
máyđiệnđộng làđộng cođiện ( biếnđơiđiện năng thành cơ năng) và máy phátđiện ( biếnđơi
cơ năng thànhđiện năng).Quá trình biếnđối cĩ tính thuận nghịch (như sơđồ hinh dưới) nghĩa là máyđiện cĩ thé lam việcở chếđộ máy phátđiện hoặcđộng cođiện
s , ị ke“ / \
U1,11,Z1-—— ——- t= Us
I Nguyén ly lam viéc cua may phat dién va dong co dién
Maydién co tinh chat rat quan trong là tính thuận nghịch, tức là nĩ vừa cĩ thể làđộng cođiện vừa cĩ thể là máy phátđiện
Trang 25Giả thiết thanh dẫn cĩ chiều dài l đặt vuơng gĩc với từ trường cĩđộ từ cảm là B (
như hình vẽ) Khi tác dụng vào thanh dẫn một lực cơ học F„„ thanh dẫn sẽ chuyển động với
vận tốc v trong từ trường của nam cham N_S va trong thanh dẫn sẽ cảmứng suâtđiệnđộng e Nếu nối thanh dẫn với tải thì sẽ cĩ dịngđiện ¡ chạy trong thanh dẫn Đây là nguyên lydé tao ra may phátđiện Nếu khơng tính tớiđiện trở của thanh dẫn thì u = e và cơng suất máy phátđiện cung câp cho phụ tải là p =u.1
Dịngđiện nằm trong thanh dẫn sẽ chịu tác dụng của từ trường
Fạ = B.i.l và cĩ chiều như hình vẽ
Khi máy quay với tốcđộ khơng đơi, lựcđiện từ sẽ cân bằng với lực cơ củađộng cơ SƠ
cấp: Foo = Fat va nhan hai vé voi v ta được: Fcg.V = Fat v=B.1.1.v =e.1 va nhu vay cong suat
củađộng co so cap: Pyg = Fog.v da thanh cong suatdién Pyien = e.i nghia la co năng đã chuyén thanh dién nang
2 Ché độ động cơ điện
N CỊ
Cung cắpđiện cho máyđiện, điệnáp u của nguồnđiện sẽ gây ra dịng I1 trong thanh dẫn Dưới
tác dụng của từ trường sẽ cĩ lựcđiện từ Fạ = B.i.1 tác dụng lên thanh dẫn làm thanh dan chuyênđộng với vận tốc v ( như hình vẽ)
Khi đĩ cơng suấtđiệnđưa vào động cơ: P = u.i = e.i = B.l.v.i = Fạy.v
Như vậy, cơng suatdién ti P; = u.i dua vao dong coda bién thanh cơng suat co P., =
Trang 26Vậy: một thiết biđiện từ tuỳ năng lượngđưa vào mà máyđiện cĩ thể lam việcở chếđộđộng cơ hay máy phát:
- Néudua vào phan quay của máyđiện là cơ năng thì nĩ làm việcở chếđộ máy phát - Nếuđưa vào phan quay của máy phát làđiện năng thì nĩ sẽ làm việcở chếđộđộng
cơ
— Mọi loại máyđiệnđều cĩ tính chất thuận nghịch
HH Phát nĩng và làm mát máy điện
Trong máyđiện xảy ra quá trình biếnđơi hoặc truyền tái năng lượng và cĩ sự tốn hao năng lượng » Ap Trong may phátđiện tơn hao chủ yếu là trong lõi thép( do hiện tượng từ
trễ và dịng xốy), trong điện trở dây quan máyđiện và do ma sátở cácơ trục, lực cản của
quạt làm mát máy phátđiện tổn hao này làm nĩng máy vàảnh hưởngđến chất lượng của
vật liệu cáchđiện
Để làm mát máyđiện, nhiệt lượng sinh ra phải được tản ra mơi trường xung quanh bằng cách tăng diện tích tiếp xúc của máyđiện với khơng khí làm mát, tăng tốcđộđơi lưu
của khơng khí xung quanh hoặc của mơi trường làm mát Thường vỏ máyđiện, được chếtạo cĩ cánh tải nhiệt vàđơi với máyđiện cĩ cơng suất lớn thường cĩ hệ thống quạt giĩ hoặc bơm nước làm mát
Kích thước của máy, phương pháp làm mát phảiđược tính tốn và lựa chọn, để cho độ tăng nhiệt của vật liệu cáchđiện máy khơng vượt quáđộ tăng nhiệt cho phép, đảm bảo cho vật liệu cáchđiện làm việc lâu dài khoảng 20 năm
Khi máyđiện làm việcở chếđộ định mức, độ tăng nhiệt của các phần tử khơng vượt quáđộ tăng nhiệt của các phần tử cho phép Khi máy quá tải, độ tăng nhiệt sẽ vượt qúa nhiệtđộ cho phép, vì thế khơng cho phép quá tải lâu dài
§2 MAY BIEN AP
L Khải Niệm Chung
Đề biếnđơiđiệnápcủa dịngđiện xoay chiều từđiệnáp cao xuỗngđiệnáp thấp, hoặc lại từđiệnáp thập lên điệnáp cao, ta dùng máy biếnáp Ngày nay do việc sử dụngđiện năng phát triển rất rộng rãi, nên cĩ những loại máy biếnáp khác nhau: máy biếnáp một pha, ba pha, hai dây quân, ba dây nhưng chúng dựa trên cùng một nguyên lý, đĩ là nguyên lý cảmứngđiện từ
1 Định nghĩa
Máy biếnáp là một thiết biđiện từ tĩnh, làm việc theo nguyên lý cảm ứngđiện từ, dùngđể biếnđơiđiệnáp của hệ thống dịng điện xoay chiêu nhưng vẫn giữ nguyên tan sơ Hệ
thơngđiệnđầu vào máy biếnáp( trước lúc biếnđơi) cĩ: diénap U;, dongdién |, tan so f Hé
Trang 27Trong các bản vẽ máy biên ápđược kí hiệu:
d^——-~y=n
Đầu vào của máy biếnápđược nối vào nguơnđiện, được coi là sơ cấp Đâu ra nối VỚI tải gọi là thứ cấp Cácđại lượng, các thơng sơ sơ câp trong ký hiệu cĩ ghi chỉ số 1: số vịng dây sơ capwl, dignap so cap U;, dongdi¢n so cấp lị, cơng suất SƠ cấp P¡ Cácđại lượng và thơng sơ thứ câp cĩ chỉ sơ 2: cuộn dây thứ cấpw2, điện áp thứ cấp U›, dịngđiện thứ cấp J, cơng suất thứ cấp P¿
Nếuđiệnáp thứ cấp lớn hơn sơ cấp thì máy biếnáp là tăng áp, nếuđiệnáp thứ cấp nhỏ hơn điệnáp sơ cấp gọi là giám áp
2 Các đại lượng định mức
Cácđại lượng định mức của máy biếnáp do nhà chế tạo máy biếnáp quy dinhdé cho
máy cĩ khả năng làm việc tơiưu Cĩ 3 đại lượngđịnh mức cơ bản:
a) Điệnápđịnh mức:
Điệnáp sơ cấpđịnh mức U:z„ làđiệnáp quy định dây quấn sơ cấp
Điệnáp thứ capdinh mức U›z„ làđiệnáp giữa các cực của dây quấn thứ cấp, khi dây quấn thứ cấp hở mạch vàđiệnápđặt vào dây quần sơ cấp làđịnh mức
Người ta quy ước, với máy biếnáp 1 pha điệnápđịnh mức làđiệnáp pha, với máy biếnáp3 pha thiđiệnápđịnh mức làđiệnáp dây Đơn viđiệnáp ghi trên máy thường là V hoặc kV
b) Dịngđiệnđịnh mức:
Là dịngđã quy định cho mỗi dây quân của máy biếnáp, ứng với cơng suấtvàđiệnápđịnh mức
Đối với máy biếnáp 1 pha, dịngđiệnđịnh mức là dịng 1 pha Đối với máy biếnáp 3 pha, dịngđịnh mức là dịng điện dây
Đơn vị ghi trên máy thường là A
Dịngđiện sơ cấpđịnh mức lam, dịngđiện thứ cấpđịnh mức l›zm
c) Cơng suấtđịnh mức
Cơng suatdinh mức của máy biếnáp là cơng suất biểu kiếnđịnh mức Cơng suấtđịnh mức kỹ hiệu Sam, đơn vị: VÀ, kVA
Đối với máy biến á ap 1 pha, cong suatdinh mirc 1a: Sam = Uram-logm = UtameLiam
Trang 28Sam = v3 -Ủ2ám-Ì2đm = v3 -U1ám.Ì1ám
Ngồi ra, trên máy cịn ghi tần sốđịnh mức fq„, số pha, sođồ nối dây, điệnáp ngắn
mạch, chếđộ làm việc
3 Cơng dụng của máy biến áp
Máy biếnáp cĩ vai trị quan trọng trong hệ thốngđiện, dùngđể truyền tải và phân
phốiđiện năng Các nhà máyđiện cơng suất lớn, các máyđiện cơng suất lớn thườngở xa
các trung tâm tiêu thụđiện( khu cơng nhiệp, đơ thị ) vì thế cần xây dựng cácđường dây truyền tảiđiện năng Điệnáp máy phát thường là 6,3; 10,5; 15,75; 38,5(kV) Đề nâng cao
khả năng truyền tải và giảm tổn hao cơng suất trên đường dây, phải giảm dịngđiện chạy
trên đường dây bang cách nâng cao điệnáp Vì vậyởđầuđường dây phải đặt máy biếnáp
tăng áp Mặt khácđiệnápđiệnáp thường3 hoặc 6 kV, vì vậyở cuỗiđường dây candat tram giam ap
OO Duong day Tải
truyền tải MBA ha ap
May phat MBA tang ap d
điện
Ngồi ra, máy biến áp cịnđược sử dụng trong các thiết bị lị nung( máy biếnáp lị), trong hànđiện ( máy biếnáp hàn), làm nguơn cho các thiết bidién
Il Cau Tạo Của Máy Biển Áp
Máy biếnáp gồm các bộ phận chính sau: lõi thép, dây quần và vỏ máy L Lõi thép:
Lõi thép máy biến ápđể dẫn từ thơng chính của máy, đồng thời làm khung dé quan
dây quần, được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là thép kỹ thuậtđiện
Lõi thép gồm hai bộ phận:
- _ Trụ: ký hiệu bằng chữ T, là phần lõi thép cĩ quẫn dây quan
- Gơng: ký hiệu G, là phần lõi thép nối các trụ lại với nhau thành mạch từ kín và
khơng cĩ day quan
Trụ và gơng tạo thành mạch từ khép kín
Đề giảm tơn hao do dịngđiện xốy gây nên, lõi thépđược ghép từ những lá thép kỹ
thuậtđiện, là các lá thépđược chia mỏng và cáchđiện với nhau Trụ và gơng cĩ thể chép nỗi
tiếp hoặc xen kẽ
Ghép nỗi thì trụ và gơng ghép riêng, sau đĩ dùng xàép vít chặt lại
Trang 29Q © H1:ghép roi 161 thép MBA a) b)
H2:a,b:ghép xen kế lõi MBA
Phương pháp sau tuy phức tạp, nhưng giảm được ton thất do dịngđiện xốy gây nên và rất bên về phương phápđiện cơ học, vì thế hâu hết các máy biếnáp hiện nay đều ghép theo phương pháp này
Do dây quân thường quan thanhhinh tron, nén tiết diện ngang của trụ thép thường làm thành hình bậc thanh gân trịn Gơng vì khơng quan dây, do đĩđề thuận tiện cho việc chế tạo, tiết diện ngang của gơng cĩ thể làm đơn giản: hình vuơng, hình chữ thập và hình 1 Vì lý do an tồn, tồn bộ lõi thépđược nơiđất với vỏ máy và vỏ máy phải được nốiđất Tuy theo hình dáng, người ta chia ra:
- May biếnáp kiểu lõi( hay kiểu trụ): Dây quan bao quanh trụ thép Loại này hiện nay rất thơng dụng cho các máy biếnáp một pha và ba pha cĩ dung lượng nhỏ và trung bình
- May bién ap kiéu boc: Loai này mạch từđược phân nhánh ra 2 bên và bọc lay mot
phan day quấn Loại này chiđược dùng cho một vài nghành cĩ chuyên mơn đặc biệt như máy biếnáp dùng trong lịđiện luyện kim
- Ở các máy biến áp hiệnđại, dung lượng lớn và cực lớn(§0-100MVA trên 1 pha), điệnáp thật cao (220 — 400 kV), để giảm chiều cao của trụ thép, tiện lợi cho việc
vận chuyển trên đường, mạch từ của máy biếnáp kiểu trụ phân nhánh sang hai
bên nên máy biếnáp mang hình dáng vừa kiểu trụ, vừa kiểu bọc, gọi là máy
Trang 30{OOO
LEAD ALAA AML
a, b,
H3 :may biénap kiểu trụ bọc: a một pha ; b ba pha
2 Dây quản _ -
Dây quân là bộ phận dânđiện của máy biênáp, làm nhiệm vụ thu năng lượng vào và nhả năng lượng ra Kim loại làm dây quân thường băngđơng, cũng cĩ trường hợp dùng nhơm
Theo cách sắp xếp dây quân CA và HA người ta chia ra 2 loại chính: dây quandéng
Trang 31a) Day quânđơng tâm
Ở dây quandong tam, tiét dién ngang 1a những vịng trịnđồng tâm Dây quan haap thường là quân phía trong gan trụ thép, cịn dây quân CA quân phía ngồi bọc lay day quan
HA Với cáchđiện này cĩ thể giảm bớt duocdiéu kiện cáchđiện của dây quân CA( kích thước rãnh dầu cáchđiện, vật liệu cáchđiện dây quan CA) bởi vì giữa dây quẫn CA và trụđã cĩ cách điện bản thân của dây quân HA
Những kiểu dây quand6ng tam chinh bao gồm:
*#) Dây quấn hình trụ: Nếu tiết diện nhỏ thì dùng dây trịn, quấn thành nhiều lớp, nêu tiết điện lớn thì dùng dây bẹt và thường quấn thành 2 lớp
Dây quấn hình trụdày trịn lớn thì dùng làm dây quân HA vớiđiệnáp từ 6kV trở xuống Nĩi chung, dây quấn hình trụ thường dùng cho các máy biếnáp dung lượng 560kVA trở xuống
*) Day quấn hình xoắn: Gồm nhiều dây bẹt chập lại quan theo đường xoắnốc, giữa các vịng dây cĩ rãnh hở, kiểu này thường dùng cho dây quấn hạáp của các máy biến áp cĩ dung lượng trung bình và lớn
?) Dây quân xộnơc liên tục: Làm bằng dây bẹt và khác với dây quấn hình xoắn là dây quân nàyđược quấn thành những bánh dây phăng cách nhau bằng những rãnh hở Bằng
cach hoan vidac biệt trong khi quân, các bánh dây được nối tiếp một cách liên tục mà
khơng cần mối hàn giữa chúng, cũng vì thế mà dây quấn gọi là xoănốc liên tục Dây quan này chủ yếu dùng làm cuộn dây cao áp, điệnáp 35kV trở lên và dung lượng lớn
b) Dây quấn xen kẽ
Các bánh dây cao áp và hạáp lần lượt xen kẽ nhau dọc theo trụ thép Chúy rang, dé cachdiénduge dé dàng, các bánh dây sát gơng thuộc dây quân hạáp Kiểu dây quấn này hay dùng trong các máy biếnáp kiểu bọc Vì chế tạo và cách điện khĩ khăn kém vững chắc về cơ khí nên các máy biếnáp kiêu trụ hầu như khơng dùng dây quấn xen kế( hình 6)
Lưu ý, dây quấnđược quấn theo kiểu nào cũng thành nhiều vịng và lồng vào trụ lõi thép Và giữa các vịng dây, giữa các dây quấn ( CA và HA) cĩ cáchđiện với nhau và
cáchđiện với lõi thép
3 Vỏ máy: Gồm hai bộ phận là thùng và nắp thùng
a) Thùng máy biếnáp: thường làm bang thép, thường là hình bầu dục
Trang 32b) Nắp thùng: Dùngđếđậy thùng và trên đĩđặt các chỉ tiết máy quan trọng như:
- _ Các cửa ra của dây quân CA và HA: làm nhiệm vụ cáchđiện giữa dây dẫn với vỏ may
- _ Bình giãn dầu: là một thùng hình trụ, bằng thépđặt trên nắp và nối với thing bang mộtơng dẫn dầu
- Ong bao hiém: lam bằng thép, thường là hình trụ nghiêng Một đầu nỗi với thùng,
một đầu bịt bằngđĩa thuỷ tinh
PHAN B : KY THUAT QUAN DAY VA SO LIEU KỸ THUAT %¢ TINH TOAN SO LIEU DAY QUAN MBA
I-Các thơng số
Q: tiết diện lõi sắt
Š$: cơng suất của máy biến áp W4: số vịng dùng cho 1 volt
AI: mật độ dịng điện máy biến ap 2,5+4 A/mm’
D: duong kinh day
B: tiét dién day
I-Các bước tính số liệu day quan MBA một pha
1.Bước ÌÏ : Xácđịnh tiết diện Q của lõi thép
Q=ab ( cm?)
Trang 33
2.Bước 2 : Tính sơ vịng dây của các cuộn dây
_ 49750 +5+101% ( phụ thuộc hàm lượng silic cĩ trong thép)
Wo
Số vịng dây cuộn so cap : wj=Wo.U; ( vong)
Số vịng dây cuộn thứ cấp : khi tính số vịng dây cuộn thứ cấp phải dự trữ thêm một số vịng dây để bù dự trữ sự sụtáp do trở kháng
W2=w,(U2+ AU3) ( vong )
Độ dự trữ điện áp AU; được chọn theo bảng sau :
S(VA)|100 1200 1300 |500 750 |1000 | 1200 | 1500 | >1500
AU, | 4,5 4 3,9 3 2,9 | 2,5 2,9 | 2,5 2,0
Trang 34
Bảng sau cho phép chọn mậtđộ dịngđiện AI khi máy biếnáp làm việc liên tục 24/24 S(VA) 0-50 | 50+100 | 100:200 | 200:250 | 5001000 Ai(A/mm) | 4 3,5 3 2,5 2
Nếu máy biếnáp làm việc ngắn hạn 3+5h thơng giĩ tốt thì cd thé chon
Ai= 5(A/mm') để tiết kiệm dây đồng
Thơng thường ta chọn Ai=2,5+3 ( A/mm?)
“Tiết diện dây sơ cấpđược chọn theo các cơng thức:
_ 82
n.Uj.A 451
s„_Hđ
24
H: hiệu suat may bién 4p( khoảng 0,85+0,90)
U¡ :nguơnđiệnáp - met điện dây thứ câp
ny An
4.Bước 4: Kiểm tra khoảng trong chứa dây
Trước hết, xácđịnh cách bố trí | day quan so cấp, thứ cấp, quân chồng lên nhau hay quấn 2 cuộn rời ra, từđĩ chọn chiều dài L của cuộn sơ cấp, thứ cấp quân dây trên khuơn
cách điện Ss, =7
`
a)Bé dày cuộn sơ cấp :
-Số vịng day so cap cho mét lop day voi di og=ditecg
Wilép—L/dica -1 VG1 €,g=0,03+0,08 (mm) ( day emay) €.a=0,15+ 0,4 (mm) ( dây bọc cotton) -Số lớp dây ở cuộn sơ cấp : NiepCWI1/Wliớp
-Bé dày cuộn sơ cấp :
Trang 35b)Bê dày cuộn thứ cáp:
€2=(daca-Naigp) + Cca{Naisp-1) c)Bê dày tồn bộ của cả cuộn dây quan
Tuỳ theo sự bố trí dây quan so cap va thu cap ma tinh bé dày cuộn dây Nếu bề dày cuộn dây nhỏ hơn bề rộng cửa số thì cĩ thể tiến hành quấn dây
“ KY THUAT QUAN DAY
I.Kỹ thuật quấn dây máy biến áp
l.Khuơn cách điện
Nhằm mudich cachdién giữa cuộn dây và mạch từm, đồng thời làm sườn cimgdédinh
hình cuơn dây
Khuơn được làm bằng vật liệu cotton cứng như guấy cáhđiện hoặc băng chất dẻo chịu
nhiệt
Khuơn khơng vách chặnđược sử dụng với máy biếnáp lớn
Khuơn cĩ vách chặn thườngđược dùng trong máy biênáp nhỏ
Kích thước của khuơn được chọn sao cho khơng hẹp hoặc rộng quá, thuận tiện choviệc lắp vào mạch từ, khơng bị can, dé chạm mát
Trang 362.Kỹ thuật quấn dây
Trước khi quân dây phải vẽ sođơ bơ trí các dây ra ở vỊ trí thực têđê sau khi nơi mạch
khơng bị vướng và dê phân biệt
W LK ƠI n ws
Khi quan day, cédinhdau | day khởiđầu, lúc quần dây cỗ gắng ` vuốt dây cho thắng và song song với nhau.Cứ hết mỗi lớp dây phải lĩt giây cáchđiện Đối với dây quá bé ( d< 0,15) cĩ thể quân hết mà khơng cân giây cáchđiện giữa các lớp, chỉ cần lĩt cáchđiện kỹ giữa 2 cuộn dây sơ cấp và thứ cấp
Khi cuỗn nửa chừng, muỗnđưa dây ra ngồi phải thực hiện trên hình vẽ dạng bên.Dưa dây ra ngồi phảiđược cáchđiện bằngống gaine cáchđiện Việc nối dây giữa chừng cũng phảiđưa mơi nơi ra ngồi cuộn dây
Đối với loại khuơn khơng cĩ vách chặn dây, để giữ các lớp dây khơng bị chạy ra ngồi khuơn, phải dùng băng vả1ở cả 2 phiadau cuộn dây; khi xếp hồn tất việc quân day,
phảiđặtđai vải hoặc giấy sau đĩ quân dây đè chồng lên băng vải, giấyđể cuỗi cùng lồng đây qua và rút chặt băng vải cho chắc
3 Cách lắp ráp lại lá sắt mạch từ
Tuỳ theo khuơn dạng lá sắt ghép thành mạch từ là dạng EI hoặc các thanh chữ I mà ghép theo trật tự cĩ tính trước
Trang 38Phần III: Khí cu điện
U Câu dao : ,
L/ Ký hiệu câu đao : f TỊ
lcực 2 cực
2/ Câu tạo chính : Cầu dao gồm : Tiếp xúc động và tiếp xúc tĩnh, cốt bắt dây từ nguồn vào
cầu dao và từ cầu dao ra tải, tiếp xúc động thường là lưỡi dao, ngồi ra cầu dao
cịn cĩ tay đĩng cắt bằng vật liệu cách điện là gỗ, sứ, nhựa dé dam bao an tồn
cho người thao tác, cầu đao cịn đợc bao bọc bằng vỏ nhựa cách điện Cầu dao sử
dụng trong mạch điện hạ áp thường lắp kèm theo cầu chì để bảo vệ quá tải hoặc
ngắn mạch Ưu điểm cầu dao là đơn giản, dé lắp đặt và dễ thao tác, dễ kiểm tra
Trang 39- _ Hồ quang điện thường xuất hiện trong quá trình đĩng cắt cầu dao làm già hĩa các vật liệu cách điện và làm hư các bề mặt tiếp xúc Do đĩ
địi hỏi phải cĩ hộp đập hỗ quang
- _ Tiếp xúc khơng tốt giữa phần động và phân tĩnh làm xuất hiện hồ quang
H/ Cầu chì : 1/Ky hiệu :
2/ Câu tạo cầu chì gồm các bộ phận chính như sau :
- Thân cầu chì đợc chế tạo từ gồm sứ hoặc nhựa tổng hợp cĩ thể cĩ nắp hoặc khơng cĩ nắp
- ốc, đinh vít bắt dây chảy cịn đợc gọi là cốt bắt dây đợc chế tạo từ kim loại dẫn điện như : đồng, bạc, nhơm
- Dây chảy cầu chì đợc chế tạo từ hợp kim chì hoặc đồng và cịn đươc chia
ra dây chảy nhanh, dây chảy chậm
- Cầu chì tác động theo nguyên tắc dựa vào hiệu ứng nhiệt của dịng điện
Khi thiết bị điện hoặc mạng điện phía sau câu chì bị ngắn mạch hoặc quá tải lớn,
dịng điện chạy qua dây chảy cầu chì sẽ lớn hơn dịng điện định mức làm cho dây
chảy bị đốt nĩng chảy, do đĩ dây chảy bị đứt, cho nên phần lưới điện bị ngắn mạch đợc tách ra khỏi hệ thống
3/ Đặc tính bảo vệ và yêu cầu kỹ thuật của cầu chì:
Trang 40A là vùng bảo vệ của cầu chì Khi xảy ra ngắn mạch hoặc qua tai 6 ving A
thì cầu chì tác động cắt mạch theo hiệu ứng nhiệt Q = RIÍ:
Yêu câu kỹ thuật cơ bản khi lắp đặt câu chì:
Cầu chì phải được lắp đặt nối tiếp ở dây pha, khơng lắp đặt ở dây trung tính
Đặc tính A-s của dây chảy cầu chì phải thấp hơn đặc tính A-s của
đối tượng được lắp đặt cầu chì đợc bảo vệ và phải ồn định
Khi lắp đặt cầu chì bảo vệ phải bảo đảm tính chọn lọc theo thứ tự tử tải về nguơn tức là phần tử nào bị sự cố ngắn mạch hoặc quá tải lớn
thì cầu chì bảo vệ nĩ phải tác động
Cầu chì làm việc bảo đảm tin cậy tức là khi phần tử được cầu chì bảo
vệ bị quá tải lớn hoặc
Ngắn mạch, thì cầu chì phải tác động cắt phần tử bị quá tải hoặc
ngắn mạch ra khỏi hệ thống điện Khơng được từ chối tác động Khi cần thay thế sữa chữa cầu chì phải đảm bảo an tồn tiện lợi
II/ APTOMAT:
1/ Khải niệm :
Áptomát là một loại khí cụ điện đĩng cắt và bảo vệ chính trongmạch điện hạ áp Nĩ được sử dụng để đĩng cắt từ xa và tự động cắt mạch khi thiết bị
điện hoặc đường dây phía sau nĩ bị ngăn mạch hoặc quá tải, quá áp, kém
áp, chạm đất 2 Phân loại :
* Áptomát bảo vệ quá dịng (ngắn mạch hoặc quá tải)
* Áptomát bảo vệ quá điện áp * Áptomát bảo vệ kém áp
* Áptomát bảo vệ chống dật (Aptomát vi sai) * Áptomát bảo vệ vạn năng
3/ Câu tạo chính của áptơmat :