Giáo trình Kỹ thuật điệnđiện tử Nghề: Cơ điện tử CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

(NB) Giáo trình Kỹ thuật điệnđiện tử với mục tiêu chính là Mô tả được mạch điện và mô hình mạch điện với các thông số đặc trưng của các phần tử mạch; Hiểu và vận dụng được các phương pháp thích hợp để giải các bài toán kỹ thuật điện; Tính toán được hệ thống dòng ba pha; Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc của máy điện; Phân tích đúng nguyên lý các mạch điện tử cơ bản

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Tác giả : Bùi Thị Bình GIÁO TRÌNH KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ NGHỀ: CƠ ĐIỆN TỬ (Lưu hành nội bộ) Hà Nội năm 2012 Tuyên bố quyền Giáo trình sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội trường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng không cho phép cá nhân hay tổ chức sử dụng giáo trình với mục đích kinh doanh Mọi trích dẫn, sử dụng giáo trình với mục đích khác hay nơi khác phải đồng ý văn trường Cao đẳng nghề Cơng nghiệp Hà Nội LỜI NĨI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề giữ vị trí quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần giáo trình nội bộ, mang tính khoa học đáp ứng với yêu cầu thực tế Nội dung giáo trình “Ký thuật điện-điện tử - nghề ơt ô” xây dựng sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ nghiệp cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, Giáo trình nội nhà giáo có nhiều kinh nghiệm nhiều năm làm công tác ngành đào tạo chuyên nghiệp Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập nội dung bản, cốt yếu để tùy theo tính chất ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp khơng trái với quy định chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề Tuy tác giả có nhiều cố gắng biên soạn, giáo trình chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận tham gia đóng góp ý kiến bạn đồng nghiệp chuyên gia kỹ thuật đầu ngành Xin trân trọng cảm ơn! I VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT MƠN HỌC: - Vị trí: Là mơn học kỹ thật sở Mơn học bố trí dạy trước song song so với môn học chuyên môn, nhằm hỗ trợ cho mơn chun mơn - Tính chất: Là mơn học bắt buộc chương trình đào tạo nghề Cơ điện tử II MỤC TIÊU MƠN HỌC: - Mơ tả mạch điện mơ hình mạch điện với thơng số đặc trưng phần tử mạch - Hiểu vận dụng phương pháp thích hợp để giải tốn kỹ thuật điện - Tính tốn hệ thống dòng ba pha - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện - Phân tích nguyên lý mạch điện tử - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc - Chủ động sáng tạo học tập III NỘI DUNG MÔN HỌC: Nội dung tổng quát phân phối thời gian: Số TT I II III Tổng số Tên chương, mục Bài mở đầu Mạch điện phương pháp 15 phân tích mạch Mạch điện, kết cấu đại lượng đặc trưng Mơ hình mạch điện, thơng số Các định luật mạch điện Dòng điện hình sin đại lượng đặc trưng Tính chất dòng hình sin Bài tập Cơng suất dòng hình sin vấn đề nâng cao hệ số công suất Các phương pháp giải mạch điện Thực hành Kiểm tra Mạch điện xoay chiều ba pha Hệ thống mạch điện ba pha Thời gian Bài tập/ Lý Thực thuyết hành 10 Kiểm tra (LT TH) IV V Cách nối mạch điện ba pha Công suất mạch ba pha Bài tập thực hành Kiểm tra Máy điện Định nghĩa phân loại máy điện Máy biến áp Máy điện không đồng Máy điện chiều Kỹ thuật điện tử Đại cương chất bán dẫn Diode bán dẫn mạch ứng dụng Tranzitor mạch ứng dụng Khuếch đại Phần tử nhiều mặt ghép P-N Thực hành Kiểm tra 10 10 28 14 Cộng 45 *Thời gian kiểm tra lý thuyết tính vào lý thuyết, kiểm tra thực hành tính thực hành Bài mở đầu Mục tiêu: Tình bày vai trò, nhiệm vụ cần đạt mơn học Vai trò, nhiệm vụ mơn học: - Tính tốn hệ thống dòng ba pha - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện - Phân tích nguyên lý mạch điện tử - Mô tả cấu tạo, phân tích nguyên lý loại máy điện - Mơ tả mạch điện mơ hình mạch điện với thông số đặc trưng phần tử mạch - Hiểu vận dụng phương pháp thích hợp để giải tốn kỹ thuật điện -Tính tốn quấn lại máy Biến áp, ĐC KĐB pha, ĐC KĐB pha bị cháy hỏng theo số liệu có sẵn - Phân tích ngun nhân hư hỏng loại máy điện đề phương pháp sửa chữa,thay phù hợp - Phát huy tính tích cực, chủ động, sáng tạo tư khoa học cơng việc - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm cơng việc - Chủ động sáng tạo học tập Chương 1: Mạch điện phương pháp phân tích mạch Mục tiêu: - Mô tả mạch điện mơ hình mạch điện với thơng số đặc trưng phần tử mạch - Trình bày định luật mạch điện, từ biết áp dụng vào tốn mạch - Trình bày khái niệm dòng hình sin tính chất dòng hình sin - Hiểu giải vấn đề nâng cao hệ số công suất - Vận dụng phương pháp giải mạch điện - Trình bày cấu tạo, nguyên lý làm việc máy điện - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc Mạch điện,kết cấu đại lượng đặc trưng 1.1 Định nghĩa mch in Mạch điện tập hợp thiết bị điện (nguồn, tải, dây dẫn) nối với dòng điện chạy qua (hình 1.6) Mạch điện phức tạp có nhiều nhánh, nhiều mạch vòng nhiều nút 1.Nhánh Nhánh phận mạch điện gồm có phần tử nối tiếp có dòng điện chạy qua 2.Nút Nút chỗ gặp nhánh (từ nhánh trở lên) 3.Mạch vòng Mạch vòng lối khép kín qua c¸c nh¸nh 1.2: Các yếu tố hình học ca mch in *.Nhánh Nhánh phận mạch điện gồm có phần tử nối tiếp có dòng điện chạy qua *.Nút Nút chỗ gặp nhánh (từ nhánh trở lên) *.Mạch vòng Mạch vòng lối khép kín qua c¸c nh¸nh 1.3 Các thơng số trạng thái quỏ trỡnh nng lng nhỏnh 1.3 Dòng điện Dòng điện i có trị số tốc độ biến thiên điện l-ợng Q qua tiết diện ngang vật dẫn i = dQ dt (1-1) đơn vị ampe, A Ng-ời ta quy -ớc chiều dòng điện chạy vật dẫn ng-ợc với chiều chuyển động điện tử (hình 1.7) 1.3 Điện áp Tại ®iĨm m¹ch ®iƯn cã mét ®iƯn thÕ  HiƯu điện điểm gọi điện áp U, đơn vị von, V Điện áp điểm A B (hình 1.8) là: UAB = A - B (1-2) Chiều điện áp quy -ớc chiều từ ®iĨm cã ®iƯn thÕ cao ®Õn ®iĨm cã ®iƯn thÕ thấp Điện áp cực nguồn điện hở mạch (dòng điện I = 0) đ-ợc gọi sức điện động E 1.3 Công suất Công suất nguồn sức điện động là: P = EI (1-3) Công suất mạch là: P = UI (1-4) Đơn vị công suất oát, W Mơ hình mạch điện, thơng số 2.1 Mơ hỡnh mch in a Nguồn điện Sơ đồ thay cđa ngn ®iƯn gåm søc ®iƯn ®éng E nèi tiÕp với điện trở Rn (hình 1.12) Khi giải mạch điện có phần tử tranzito, nhiều nguồn điện có sơ đồ thay nguồn dòng điện J = E Rn mắc song song với điện trở Rn (hình 1.13) b Sơ đồ thay tải - Các tải nh- động điện chiều, acquy chế độ nạp điện đ-ợc thay sơ đồ gồm søc ®iƯn ®éng E nèi tiÕp víi ®iƯn trë Rn (hình 1.14) chiều E ng-ợc chiều với I - Các tải nh- bàn điện, bếp điện, bóng đèn đ-ợc thay điện trở R chóng (h×nh 1.15) 2.2 Các thơng số đặc trưng * Søc ®iƯn ®éng E Søc ®iƯn ®éng E phần tử lý t-ởng, có trị số điện áp U đo đ-ợc cực nguồn hở mạch Chiều sức điện động quy -ớc từ điện thấp đến điện cao (cực âm tới cực d-ơng) (hình 1.9) Chiều điện áp quy -íc tõ ®iƯn thÕ cao ®Õn ®iƯn thÕ thÊp, ®ã nÕu chiỊu vÏ nh- h×nh 1.9 th×: U = E (1-5) * Nguồn dòng điện J Nguồn dòng điện J phần tử lý t-ởng có trị số dòng điện ngắn mạch cực nguồn (hình 1.10) * Điện trở R Điện trở R đặc tr-ng cho vật dẫn mặt cản trở dòng điện chạy qua Về t-ợng l-ợng, điện trở R đặc tr-ng cho tiêu tán, biến đổi điện tiêu thụ thành dạng l-ợng khác nh- nhiệt năng, quang năng(hình 1.11) Công suất điện trở P = RI2 (1-6) Các định luật mạch điện 3.1 nh lut ụm Nhánh điện trở R Xét nhánh điện btrở (hình Biểu thức tính điện áp điện U = RI (1-7) Biểu thức tính dòng ®iÖn qua ®iÖn I = U R 1.18) trë: trë: (1-8) U - tÝnh b»ng V I - tÝnh b»ng A R - tÝnh b»ng  VÝ dô 2: Trong mạch điện hình 1.19, biết I = 210mA; R = 100 Tính điện áp điện trở U Lời giải: Điện áp điện trở: U = RI = 100.0,21 = 21V 3.2 Cỏc nh lut kiờchop * Định luật Kiêcshôp Định luật cho ta quan hệ dòng điện nút, đ-ợc phát biểu nh- sau: Tổng đại số dòng điện nút không Trong quy -ớc dòng điện tới nút lấy dấu d-ơng, dòng điện rời khỏi nút lấy dấu âm (hình 1.22) Inút = (1-11) hình 1.22 th×: I1 + (-I2) + (-I3) = 2.2: Định luật Kiêcshôp Định luật cho ta quan hệ sức điện động, dòng điện điện trở mạch vòng khép kín, đ-ợc phát biểu nh- sau: Đi theo mạch vòng khép kín theo chiều tuỳ ý chọn, tổng đại số sức điện động tổng đại số điện áp rơi điện trở mạch vòng RI = E (1-12) Quy -ớc dấu: sức điện động, dòng điện có chiều trùng chiều mạch vòng lấy dấu d-ơng, ng-ợc lại lấy dấu âm mạch vòng hình 1.23: R1I1 - R2I2 + R3I3 = E1 + E2 - E3 Dòng điện hình sin đại lượng đặc trng 4.1 nh ngha Dòng điện xoay chiều hình sin dòng điện biến đổi cách chu kỳ theo qui luật hình sin với thời gian, đợc biểu diễn đồ thị hình sin hình 3.3 i = Imaxsin (t + i) (3.1) 4.2 Nguyên lý tạo dòng xoay chiều hình sin Người ta t¸c dơng lùc học vào trục làm cho khung dây quay, cắt ®êng søc tõ trêng cđa nam ch©m NS, khung dây cảm ứng sức điện động xoay chiều hình sin Dòng điện cung cấp cho tải thông qua vòng trợt than (hình3.1) Khi công suất điện lớn, lấy cách điện gặp nhiều khó khăn chỗ tiếp xúc vành trợt than Trong công nghiệp, máy phát điện xoay chiều đc nh sau: dây quấn đứng yên rãnh lõi thép tĩnh nam châm NS phần quay chổi nh chổi chế tạo phần Hỡnh 3- Lỏ thộp Roto v kiểu rãnh đặc biệt rãnh sâu, rãnh hai lồng sóc (lồng sóc kép) dẫn đồng đúc nhôm * Dây quấn rôto : Gồm loại rơto dây quấn thơng thường rơto lồng sóc - Rơto dây quấn: Rơto có dây quấn giống dây quấn Stato Kết cấu dây quấn rôto cần chặt chẽ để chống phá hỏng lực ly tâm Dây quấn rơto thường đấu hình sao, đầu lại nối với vành trượt đồng cố định trục thông qua chổi than để đấu với mạch Mạch điện trở phụ để cải thiện mở máy, điều chỉnh tốc độ Khi máy làm việc bình thường dây quấn rơto nối ngắn mạch Hình 3-7 Rơto dây quấn - Rơto lồng sóc: Cấu tạo từ dẫn dồng nhôm đặt rãnh rôto, hai đầu nối tắt vành ngắn mạch đồng nhôm làm thành lồng gọi lồng sóc ( hình 3- 8) 43 Hình 3-8 Rơto lồng sóc Dây quấn lồng sóc khơng cần cách điện với lõi sắt (vì số vòng nên điện áp thấp) Để cải thiện tính mở máy, với máy cơng suất lớn làm rãnh sâu, hay hai rãnh lồng sóc (gọi lồng sóc kép - Hình 3-6) Trong máy công suất nhỏ rãnh ro to thường làm chéo góc so với tâm trục nhằm mục đích giảm sóng hài bậc cao cải thiện dạng sức điện động máy 2.3 Khe hở: Vì rơto khối tròn nên khe hở nhỏ, khoảng (0,2 – )mm Khe hở nhỏ dòng từ hoá nhỏ từ trở nhỏ nên hệ số công suất máy cao Kết cấu động điện rơto lồng sóc động điện rơto dây quấn trình bày ( hình 3-9 3-10) 3-9 Kết cấu động Rôto lồng sóc 01 Thân động 10 Cánh quạt gió ngồi 02 Trục động 11 Nắp ổ lăn sau 03 Nắp ổ lăn trước 12 Nắp che quạt gió 44 04 Năp trước 13 Thân hộp cực 05 Móc cẩu 14 Nắp hộp cực 06 Cum lõi thép STATO 15 Ống dây 07 Cụm lõi thép RÔTO 16 Then đầu trục 08 Nắp sau 17 Vít tiếp địa 09 Vòng bi Hình 3-10 Kết cấu động Rơto dây quấn Hình 3-6 1.lõi thép stato; 2.vỏ máy; 3.rãnh thơng gió hướng kính; 5, chốt vành ép lõi stato; 6.then vòng cung; 7.vòng nâng; 8.dây quấn stato; 9.đầu nối bối nhóm bối dây quấn stato; 10.vành đai; 11.hộp đấu dây quận dây stato; 12.đầu cáp; 13.trục rôto; 14.lõi thép rôto; 15.vành ép lõi rơto; 16.then vòng giữ lõi rơto; 17.thanh dẫn dây quấn stato; 18.đai dây quấn rôto; 19.vành đệm cách điện; 20.vành đai kẹp đầu nối dây quấn rôto; 21.vòng nối đầu dây quấn rơto thành hình sao; 22.các cực nối dây quấn rôto với vành trượt; 23.vành trượt; 24.ống loa hướng gió; 25và 26 ổ bi; 27 28 hộp nắp che vành trượt; 29.ống lót di động để ngăn mạch dây quấn rôto; 30.hộp nối cực dây quấn rôto 3.2 Nguyên lý làm việc *Xét nguyên lý làm việc chế độ động điện: Động KĐB pha làm việc dựa nguyên lý cảm ứng điện từ Để minh họa hình 3-11 vẽ từ trường quay tốc độ n1, chiều sức điện động dòng điện cảm ứng dẫn roto, chiều lực điện từ F 45 Hình 3-11 Chế độ động Cho dòng điện xoay chiều pha vào dây quấn pha đặt lõi sắt Stato động cơ, dòng điện xoay chiều pha sinh từ trường quay với tốc độ đồng bộ: n1  60 f p Từ trường quét qua dây quấn nhiều pha bị nối ngắn mạch đặt lõi sắt rôto cảm ứng dây quấn sức điện động dòng điện cảm ứng Khi xác định chiều sức điện động cảm ứng, ta vào chiều chuyển động tương đối dẫn từ trường Nếu coi từ trường đứng yên, chiều chuyển động tương đối dẫn roto ngược với chiều n1 Áp dụng qui tắc bàn tay phải xác định chiều sđđ cảm ứng dòng điện cảm ứng hình vẽ (dấu + chiều dòng điện từ ngồi vào trong; dấu chiều dòng điện từ ngồi) Dòng điện cảm ứng tác dụng với từ trường sinh lực điện từ F tác dụng lên dây dẫn, có chiều xác định theo qui tắc bàn tay trái Lực tạo mô men làm cho rôto quay với tốc độ n theo chiều từ trường nhỏ n1 Do tốc độ quay rôto khác tốc độ quay từ trường nên gọi động không đồng Độ chênh lệch tốc độ từ trường quay n1 tốc độ quay rôto đặc trưng hệ số trượt s; Khi rôto quay với tốc độ đinh mức s = ( 0,02  0,06 ) Tốc độ động là: n = n1 ( 1- s ) vg/ ph * Nguyên lý làm việc chế độ máy phát điện: Nếu dây quấn stato nối vào lưới điện , trục rôto không nối với tải mà nối vào động sơ cấp Dùng động sơ cấp kéo rôto quay chiều với n1 với tốc độ n > n1 46 Lúc chiều dòng điện rơto I2 ngược lai so với chế độ động lực từ đổi chiều Lực điện từ tác dụng lên rôto ngược với chiều quay tạo mô men hãm cân với mô men quay động sơ cấp (hình 3- 12) Máy điện làm việc chế độ máy phát với hệ số trượt : s  n1  n 0 n1 Hình 3-12 Chế độ máy phát Nhờ có từ trường quay, động sơ cấp đưa vào rôto biến thành điện stato Để tạo từ trường quay, lưới điện phải cung cấp cho máy phát khơng đồng cơng suất phản kháng Q Vì làm cho hệ số công suất cos  lưới điện thấp Khi máy phát làm việc riêng lẻ, ta phải dùng tụ điện nối đầu cực máy để kích từ cho máy Đây nhược điểm máy phát điện khơng đồng bộ, máy điện khơng đồng dùng làm máy phát 3.3 Phương pháp mở máy điều chỉnh tốc độ động không đồng -Phương pháp mở máy : *Mở máy trực tiếp: *Hạ điện áp mở máy: *Mắc điện kháng nối tiếp vào mạch Stato: * Dùng biến áp tự ngẫu hạ điện áp mở máy: * Mở máy phương pháp đổi nối Y -  : * Mở máy động không đồng Rơto dây quấn: *Động lồng sóc kép rãnh sâu: - Động lồng sóc kép: - Động rôto rãnh sâu -Điều chỉnh tốc độ động không đồng ba pha * Khái niệm: Việc điều chỉnh tốc độ có ý nghĩa quan trọng mặt vận hành Trong nhiều máy, 47 trình gia công chi tiết cần phải thay đổi tốc độ liên tục; đảm bảo độ xác q trình cơng nghệ; làm tăng suất sản phẩm; Điều chỉnh tốc độ phải đảm bảo yêu cầu sau: - Phạm vi điều chỉnh rộng - Đảm bảo độ phẳng - Đảm bảo tính xác - Thiết bị đơn giản rẻ tiền dễ thao tác Các phương pháp điều chỉnh chủ yếu thực hiện: * Trên Stato: thay đổi điện áp đưa vào dây quấn stato, thay đổi số đôi cực dây quấn stato hay thay đổi tần số nguồn điện; * Trên Rôto: thay đổi điện trở rôto nối nối tiếp mạch điện rôto hay nhiều máy điện phụ gọi nối cấp -Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi số đôi cực: -Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi tần số: -Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện áp: -Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi điện trở phụ : Máy điện chiều 3.1 Cấu tạo Kết cấu chủ yếu động điện chiều hình vẽ 1.1 chia làm hai phần phần tĩnh phần quay Các thành phần : Bearing : Vòng bi Commutator : Cổ góp Armature core : Cuộn dây phần ứng Shaft : Trục quay Magnet :Nam châm a) Phần tĩnh (stato) Đây phần đứng yên máy Phần tĩnh gồm có phận sau: Cực từ chính: phận sinh từ trường gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng ngồi lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến mm ép lại tán chặt Trong máy điện nhỏ dùng thép khối Cực từ gắn chặt vào vỏ máy nhờ bulơng Dây quấn kích từ quấn dây đồng bọc cách điện cuộn dây bọc cách điện kỹ thành khối tẩm sơn cách điện trước đặt cực từ Các cuộn dây kích từ đặt cực từ nối nối tiếp với 48 Cực từ phụ: đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều Lõi thép cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống dây quấn cực từ Cực từ phụ gắn vào vỏ máy nhờ bulông Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy Trong máy điện nhỏ vừa thường dùng thép dày uốn hàn lại Trong máy điện lớn thường dùng thép dúc Có máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy Ngoài có phận khác như: Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị vật rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm vào điện Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ phần quay ngồi b) Phần quay (rơto) Gồm có phận sau: Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ Thường dùng thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng hai mặt ép chặt lại để giảm hao tổn dòng điện xốy gây nên Trên thép có dập hình dạng rãnh để sau ép lại đặt dây quấn vào Trong máy cỡ trung trở lên, người ta dập lỗ thơng gió để ép lại thành lõi sắt tạo lỗ thơng gió dọc trục Trong máy điện lớn lõi sắt thường chia làm đoạn nhỏ Giữa đoạn có để khe hở gọi khe thơng gió ngang trục Khi máy làm việc, gió thổi qua khe làm nguội dây quấn lõi sắt Trong máy điện nhỏ lõi sắt phần ứng ép trực tiếp vào trục Trong máy điện lớn, trục lõi sắt có đặt giá rơto Dùng giá rơto tiết kiệm thép kỹ thuật điện giảm nhẹ trọng lượng rôto Dây quấn phần ứng: phần sinh s.đ.đ có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (công suất vài kilôoat ) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa lớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép Để tránh quay bị văng sức ly tâm, miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt phải đai chặt dây quấn Nêm làm tre, gỗ hay bakilit Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành chiều Kết cấu cổ góp gồm nhiều phiến đồng có di nhạn cách điện với lớp mica dày 0.4 đến 1.2 mm hợp thành hình trụ tròn Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại Giữa vành ốp trụ tròn cách điện mica Đi vành góp có cao để hàn đầu dây phần tử dây quấn vào phiến góp dược dễ dàng Các phận khác như: Cánh quạt để quạt gió làm nguội máy Trục máy để 49 đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi 3.2 Nguyên lý làm việc *Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor *Pha 2: Rotor tiếp tục quay *Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha Khi động quay, dẫn cắt từ trường cảm ứng Sđđ Eư Chiều Sđđ xác định theo quy tắc bàn tay phải Ở động chiều Sđđ Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên Eư gọi sức phản điện Phương trình điện áp là:U= Eư + Rư*Iư 3.3 Phương pháp mở máy điều chỉnh tốc độ động điện chiều * Phương pháp mở máy: -Mở máy trực tiếp ( U=Uđm) -Mở máy điện trở -Mở máy điện áp thấp đặt vào phần ứng *Phương pháp điều chỉnh tốc độ: -Thông thường, tốc độ quay động điện chiều tỷ lệ với điện áp đặt vào nó, ngẫu lực quay tỷ lệ với dòng điện Điều khiển tốc độ động cách điều khiển điểm chia điện áp bình ắc quy, điều khiển cấp nguồn thay đổi được, dùng điện trở mạch điện tử Chiều quay động thay đổi cách thay đồi chiều nối dây phần kích từ, phần ứng, thay đổi hai Thông thường thực công tắc tơ đặc biệt (Công tắc tơ đổi chiều) Chương 4: Kỹ thuật điện tử Mục tiêu: - Trình bày đặc điểm cấu tạo, nguyên lý làm việc chất bán dẫn - Hiểu vận dụng mạch điện tử - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, có tinh thần trách nhiệm công việc - Chủ động sáng tạo học tập Đại cương chất bán dẫn 1.1 Khỏi nim chung Chất bán dẫn chất trung gian chất dẫn điện chất cách điện Chất bán dẫn th-ờng gặp kỹ thuật chất Gecmany (Ge), silic (Si), Indi (In) 1.2 Chất bán dẫn Bán dẫn mà dẫn xuất thực loại hạt mang điện (điện tử tự lỗ trống) có số lượng gọi chất bán dẫn thuầnbán dẫn nguyên chất) n =p i i 50 1.3 Bán dẫn tạp chất *Bán dẫn loại P : (pha Ga, In, B (nhóm 3) vào bán dẫn Si) p >>n p p Vật liệu bán dẫn mà dẫn xuất thực chủ yếu lỗ trống gọi chất bán dẫn loại P Lỗ trống: hạt dẫn điện đa số Điện tử tự do: hạt dẫn điện thiểu số *Bán dẫn loại N (pha As, P, Sn (nhóm 5) vào bán dẫn Si) n >> p n n Loại bán dẫn mà dẫn xuất thực chủ yếu điện tử tự gọi chất bán dẫn loại N Điện tử tự do: hạt dẫn điện đa số Lỗ trống: hạt dẫn điện thiểu số Diode bán dẫn mạch ứng dụng 2.1 Đặc điểm tiếp giáp P-N Điốt bán dẫn loại linh kiện điện tử đ-ợc dùng chỉnh l-u, biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều *Kí hiệu hình dạng điôt - Điốt có cấu tạo gồm miếng bán dẫn loại P loại N ghép lại hai chất bán dẫn hình thành lớp tiếp giáp P-N điều kiện bình th-ờng lớp tiếp giáp nh- hàng rào ngăn cách không cho điện tử lỗ trống táI hợp với 2.2 Nguyờn lý làm việc Diode bán dẫn * Tr­êng hỵp 1: Phân cực thuận cho điốt - Nối đầu A điốt (t-ơng ứng với đầu P miếng bán dẫn) với cực d-ơng nguồn điện đầu K điốt (t-ơng ứng với đầu N) với cực âm nguồn điện (Hình vẽ) - Khi hai đầu điốt đ-ợc đặt vào điện tr-ờng nguồn Do chất bán dẫn loại P chủ yếu lỗ trống mang điện tích d-ơng nên bị lực điện tr-ờng âm nguồn hút về; chất bán dẫn loại N chủ yếu điện tử mang điện tích âm nên bị lực điện tr-ờng d-ơng nguồn hút D-ới tác dụng lực điện tr-ờng điện tử lỗ trống chất bán dẫn phá vỡ lớp tiếp giáp P-N sang tái hợp với 51 - Trong chất bán dẫn lúc có điện tử lỗ trống tự chuyển động d-ới tác dụng lực điện tr-ờng xuất dòng điện từ d-ơng nguồn qua điốt d-ơng nguồn - Nếu ta nối vào mạch điện bóng đèn (hình vẽ) đèn sáng có dòng điện qua * Trường hợp 2: Phân cực ngược cho ®ièt - Nèi ®Çu A cđa ®ièt (Cùc P chÊt bán dẫn) với cực âm nguồn điện đầu K điốt (cực N chất bán dẫn) với cực d-ơng nguồn điện (Hình vẽ) - Khi lỗ trống (trong chất bán dẫn P) mang điện tích d-ơng bị lực điện tr-ờng âm nguồn hút về; chất bán dẫn N điện tử mang điện tích âm bị lực điện tr-ờng d-ơng nguồn hút - Trong điốt lỗ trống điện tử bị hút hai phía nguồn nên làm lớp tiếp giáp P-N dày lên Lỗ trống điện tử không tái hợp đ-ợc với điện tử lỗ trống tự dòng điện mạch Nếu ta mắc bóng đèn vào mạch điện (Hình vẽ) đèn không sáng 2.3 Cỏc mạch ứng dụng điển hình Diode bán dẫn 2.3.1 Mạch chỉnh lưu 2.3.1.1 Mạch chỉnh lưu pha - *Giải thích sơ đồ mạch điện - Máy biến áp T: Để hạ áp - D: Điốt bán dẫn dể nắn dòng điện - Đ: đèn *Nguyên lý làm việc - nửa chu kì đầu (từ - t1) dòng điện bán chu kì d-ơng (A d-ơng B âm) điôt đ-ợc phân cực thuận (điôt thông) cho nửa bán kì dòng điện d-ơng qua 52 0 dòng điện qua đèn làm đèn sáng - nửa chu kì sau (từ t1-t3) dòng điện bán chu kì âm (A âm, B d-ơng) Điốt phân cực ng-ợc => Không có dòng điện âm qua đèn Đèn tắt - chu kì mạch điện hoạt động t-ơng tự chu kì đầu Điện áp trung bình tải: Utb = Um 2.3.1.2 Mch chnh lu na chu k Sơ đồ mạch điện Mch c bn dng súng điện áp sau chỉnh l-u b) Nguyên lý làm việc bỏn kỳ dương, diode D phân cực thuận dẫn điện lúc diode D phân cực nghịch nên xem hở mạch Ở bán kỳ âm, diode D phân cực thuận dẫn điện lúc diode D phân cực nghịch nên xem hở mạch Nh- hai nửa chu kì có Diode dẫn điện tải Điện áp chỉnh l-u trung bình gấp đôi so với chỉnh l-u nửa chu k× U tb  2U m  Khi mét Diode bị khoá điện áp ng-ợc cực đại dặt lên lần điện áp cực đại dây quÊn MBA Ung = 2Um 2.3.1.3 Mạch chỉnh lưu cầu Sơ đồ mạch điện 53 - Biến áp T: Hạ ®iƯn ¸p 220 V xng ®iƯn ¸p thÊp (12V, 24V ) - Cầu điốt EFGH dùng để nắn điện xoay chiều thành chiều: Gồm điốt - Tụ điện C (tụ hoá): Để lọc phẳng điện áp xoay chiều sau nắn thành điện áp chiều b) Nguyên lý hoạt động mạch Điện áp xoay chiều U1 = 220V qua biến áp T lấy đ-ợc điện áp xoay chiều thấp (12V, 24V ) Để phân tích ta chia chu kì mạch điện thành bán kỳ: - Giả sử thời điểm từ - t1 (dòng điện bán kỳ d-ơng): Dòng điện từ điểm A  E  D2  F  §Ìn  H D3 G B ==> Đầu nhận đ-ợc dòng điện d-ơng - Giả sử thời điểm từ t1- t3 (dòng điện bán kỳ âm): Dòng ®iƯn ®i tõ ®iĨm B  G  D4  F  §Ìn  H  D1  E  A ==> Đầu nhận đ-ợc dòng điện d-ơng * Do đó: nửa chu kỳ dòng điện nhận giá trị d-ơng nên mạch điện đ-ợc gọi mạch chỉnh l-u nửa chu kỳ hay chu kỳ - T-ơng tự chu kỳ sau mạch điện hoạt động nh- chu kỳ đầu *Tác dụng mạch nắn: 54 Ta mắc tụ điện nh- hình vẽ, tụ điện có tác dụng lọc phẳng thành phần xoay chiều thành chiều cho tải nên đ-ợc gọi mạch nắn điện Điện áp ngõ có dạng bán chu kỳ tạo gợn sóng, tụ điện nạp xả liên tục theo bán kỳ làm phẳng điện áp ngõ Điện áp trung bình tải: Utb = 2U m Khi Diode bị khoá điện áp ng-ợc cực đại dặt lên điện áp cực đại dây quấn MBA Đây -u điểm ph-ơng pháp Ung = Um Tranzitor mạch ứng dụng 3.1 Cấu tạo Tranzitor 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Các dạng mắc mạch Tranzitor 3.3.1 Mạch Emitor chung (EC) 3.3.2 Mạch bagơ chung ( BC) 3.3.3 Mạch Colectơ chung (CC) Khuếch đại 4.1 Khái niệm chung khuếch đại 4.1.1 Khuếch đại điện áp 4.1.2 Khuếch đại công suất Phần tử nhiều mặt ghép P – N 5.1 Thyristor 5.1.1 Cấu tạo 5.1.2 Nguyên lý làm việc 5.1.3 Ứng dụng 5.2 Triac 5.2.1 Cấu tạo 5.2.2 Nguyên lý làm việc 5.2.3 Ứng dụng IV ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN CHƯƠNG TRÌNH: - Máy tính, máy chiếu Projector - Mạch điện thực tế - Giáo trình kỹ thuật điện – điện tử - Giáo trình máy điện - Tài liệu tham khảo 55 - Phòng học chun mơn hóa điện – điện tử - Tài liệu tham khảo V PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG ĐÁNH GIÁ Kiến thức Đánh giá thông qua kiểm tra trắc nghiệm tự luận, sinh viên cần đạt yêu cầu sau: - Trình bày đầy đủ định luật mạch điện - Phân tích rõ cấu tạo, nguyên lý mạch điện - điện tử - Áp dụng phương pháp giải mạch - Trình bày chế độ làm việc, phương pháp điều chỉnh tốc độ động g mạch điện thực tế, giáo viên bám sát để hỗ trợ sinh viên kỹ thực hành với tập thực hành Những trọng tâm chương trình cần ý: - Chương trình gồm phần lý thuyết phần thực hành, giáo viên giảng dạy cần nhấn mạnh sâu vấn đề nghiên cứu để từ sinh viên biết ứng dụng vào thực tế - Khi thực chương trình giáo viên phải sử dụng tài liệu xuất cho phù hợp Tài liệu tham khảo - Đặng Văn Đào, Kỹ thuật điện, NXB Khoa học Kỹ thuật; Hà nội 2001 - Nguyễn Bình Thành, Cơ sở lý thuyết mạch – tập tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật; 1970 - Đặng Văn Đào, Bài tập kỹ thuật điện, NXB Khoa học Kỹ thuật; Hà nội 2001 - PGS-TS Đỗ Xuân Thụ, Kỹ thuật điện tử, Nhà xuất giáo dục; 1996 56 57 ... quyền Giáo trình sử dụng làm tài liệu giảng dạy nội trường cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội không sử dụng không cho phép cá nhân hay tổ chức sử dụng giáo trình. .. dụng giáo trình với mục đích khác hay nơi khác phải đồng ý văn trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội LỜI NĨI ĐẦU Trong chương trình đào tạo trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề thực hành nghề. .. lệch pha điện áp dòng điện = u - i (3-4) Khi > - điện áp vợt trớc dòng điện (hoặc dòng điện chậm sau điện áp) < - điện áp chậm sau dòng điện (hoặc dòng điện vợt trớc điện áp) = - điện áp trùng