BÁO CÁO ĐỒ ÁN Môn: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: MẠCH NGHỊCH LƯU 1 PHA GV : SINH VIÊN THỰC HIỆN : CHU TUYÊN HOÀNG I.GIỚI THIỆU VỀ NGHỊCH LƯUNgày nay, khi nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, sự quá tải của hệ thống điện lưới làm chúng ta thường xuyên bị mất điện. Trong cuộc sống ngày nay chúng ta đã quá phụ thuộc vào điện. Những lúc mất điện, chúng ta cần một nguồn điện dự trữ để mang ra sử dụng. Ngày nay, hầu hết nguồn điện được lưu trữ ở nguồn điện một chiều 12V hoặc 16V hoặc 24V, trong khi hầu hết các thiết bị điện của chúng ta sử dụng nguồn điện 220V xoay chiều. Để sử dụng được các thiết bị điện, ta cần một mạch biến đổi điện áp 12V DC thành 220v AC. Thiết bị đó được gọi chung là nghịch lưu. Nghịch lưu là thiết bị biến đổi nguồn điện 1 chiều thành nguồn điện xoay chiều với tần số tùy ý. Nguồn 1 chiều thông thường là điện áp chỉnh lưu,ăcquy,... Phân loại: + Theo sơ đồ: nghịch lưu 1 pha, nghịch lưu 3 pha. + Theo quá trình điện từ xảy ra trong mạch: nghịch lưu áp,nghịch lưu dòng,nghịch lưu cộng hưởng. Nghịch lưu áp là thiết bị biến đổi nguồn điện áp 1 chiều thành nguồn điện áp xoay chiều với tần số tùy ý.II. GIỚI THIỆU MẠCH 1. Sơ đồ khối Chức năng các khối. + Khối tạo xung: Sử dụng một IC chính, IC4047 để tạo ra hai dãy xung vuông góc ngược pha nhau, để đưa vào hai transistor CMOS + Khối khuyếch đại: Gồm có các transistor CMOS công suất IRF540, đây là một transistor CMOS công xuất. IDMAX của nó là 22A. Vậy, nếu đầu vào là 12V thì công suất lớn nhất của mạch là 264W. + Biến áp là một biến áp thường, 12v220v. Sau khi qua bộ nghịch lưu, đầu ra ta thu được điện áp 220v ở đầu ra của biến áp. 2. Các linh kiện cần dùng khi làm mạch 2.1 Điện trở: Kí hiệu: 2.2 Biến trở: Kí hiệu: +2.3 Tụ điện: Kí hiệu: 2.4 Biến áp thường. 2.5 Transistor CMOS công xuất loại IRF540. Sau đây là một số đặc điểm của transistor CMOS IRF540. 2.6 IC CD4047: IC 4047 là một vi mạch đa hài họ CMOS ,dùng để phát ra một xung đơn(mạch đa hài đơn ổn),hoặc một dãy xung vuông góc(mạch đa hài phiếm định).Nó gồm 14 chân đánh số thứ tự theo chiều tăng dần ngược chiều kim đòng hồ từ 1 đến 14. + Các chân 1,2,3 được nối với các điên trở và điện dung định thời. + Chân 4 và 5 dùng để điều khiển mạch làm việc ở chế độ đa hài phiếm định. + Chân 8 và 6 lần lượt để kích sườn lên và sườn xuống của xung điều khiển khi làm việc ở chế đọ đa hài đơn ổn. + Chân 9 là chân xóa(tích cực cao) hay Reset. + Chân 10 là đầu ra đảo. + Chân 11 là đầu ra không đảo.Chúng phát ra 2 xung đơn ngược nhau khi làm việc ở chế độ đơn ổn. + Chân 12 dùng để kích trở lại. + Chân 13 để phát ra dãy xung vuông góc khi làm việc ở chế độ IC làm việc ở chế độ đa hài phiếm định. + Chân 14 là chân cấp nguồn +3V đến +18V.Ở đây chúng ta dung IC4047 coi như là một mạch đa hài phiếm định (là mạch mà điện áp đầu ra liên tục chuyển qua lại giữa 2 mức cao và thấp). Cách nối chân IC4047 để nó hoạt động như 1 mạch đa hài phiếm định được mô tả như hình dưới. Khi đó đầu ra 13 cho ta dãy xung vuông góc đố xứng có tần số F= 12.2RC Đầu ra 10 ,11 cho ta hai dãy xung vuông góc ngược pha nhau với tần số: F= Trong đó R= 1KΩ ÷ 1MΩ và C ≥ 100pF là các điện trở, điện dung định thời.Trong mạch ta sử dụng ở tần số 50 Hz nên các giá tri R, C trong mạch là: C = 1uF, R= 4,545KΩ.2.7 Máy Biến Áp. Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó.2.7.1. Cấu tạo và nguyên tắc hoạt độnga. Cấu tạo: Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2 vòng. Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fucô và tăng cường từ thông qua mạch. Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà có thể N1 > N2 hoặc ngược lại. Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện. Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 2, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp thì có dạng như hình 1 Hình1 Hình2b. Nguyên tắc hoạt động: Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp. Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn. Gọi từ thông này là: φ = φ0cosωt Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt và φ2 = N2φ0cosωt Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.c. Khảo sát máy biến ápGọi N1. N2 là số vòng của cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi U1, U2 là hiệu điện thế 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Gọi I1, I2 là cường độ hiệu dụng của dòng điện 2 đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp. Trong khoảng thời gian Δt vô cùng nhỏ từ thông biến thiên gây ra trong mỗi vòng dây của cả hai cuộn suất điện động bằng: Suất điện động trên một cuộn sơ cấp là: Suất điện động trên cuộn thứ cấp: => Tỉ số điện áp 2 đầu cuộn thứ cấp bằng tỉ số vòng dây của 2 cuộn tương ứng Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta có thể thay bằng giá trị hiệu dụng ta được , (1) Điện trở thuần của cuộn sơ cấp rất nhỏ nên , khi mạch thứ cấp hở nên , (2) Từ (1) và (2) ta được , () • Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi là máy tăng áp. • Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi là máy hạ áp. Vì hao phí ở máy biến áp rất nhỏ, coi như công suất ở 2 đầu cuộn thứ cấp và sơ cấp như nhau. , () Từ () và () ta có Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp bao nhiêu lần thì cường độ dòng điện giảm bấy nhiêu lần và ngược lại. Chú ý : Công thức () luôn được áp dụng cho máy biến áp còn công thức () chỉ được áp dụng khi hao phí không đáng kể hoặc hai đầu cuộn thứ cấp để hở.II.SƠ ĐỒ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG1. Sơ đồ nguyên lý. 2. Nguyên Lý Hoạt Động.Để biến áp hoạt động được, ta cần phải cung cấp cho điến áp một đòng điện biến thiên, dòng điện biến thiên sinh ra từ trường biến thiên, từ trường này lại sinh ra dòng điện. để có hiện tượng cảm ứng điện từ trên biến áp, cần phải có điện từ biến. Biến áp thường chỉ hoạt động ở tần số thấp (âm tần).Đầu tiên, ta dùng IC 4047 để tạo ra hai dãy xung vuông góc với nhau và lệch pha nhau 1800, Hai xung này được đưa tới 2 Transistor CMOS để khuếch đại điện áp. Dòng điện cực đại qua transistor CMOS mà Transistor có thể chịu được là 22A. Transistor hoạt động ở chế độ bảo hòa. Tran dẫn hoàn toàn, hoặc tắt hoàn toàn.Sau đó xung được đưa thẳng tới biến áp để thực hiện biến đổi điện áp. Điện áp đưa vào là 12v, điện áp đầu ra là 220v. Máy biến áp hoạt động ở chế độ tăng áp. Máy biến áp sử dụng là loại biến áp 220v24v có điểm giữa.Vì khi xung kích vào biến áp là dãy xung vuông nên có hiện tượng tự cảm sinh ra sức điện động phản kháng, có thể là hỏng ic 4047 nên trong mạch cần phải có thành phần hạn chế và triệt tiêu thành phần này. Trong mạch, diode D4, tụ C4 làm nhiệm vụ này. Diode D4 chỉ cho dòng điện chảy theo một chiều từ dương nguồn vào ic và ngăn lại không cho chảy theoc chiều ngược lại. tụ C4 triệt tiêu hết thành phần xoay chiều trên đầu vào của mạch.Khi Q3 thông, thì Q4 tắt. Dòng điện chảy theo chiều: dương nguồn biến áp Q3 mát.Khi Q4 thông, Q3 tắt. Dòng điện chảy theo chiều: dương nguôn biến áp Q4 mát.Dòng điện chảy theo hai chiêu khác nhau trên 2 cuôn dây. Nữa chu kỳ đầu tiên, dòng điện chảy trên cuộn dây thứ nhất của biến áp, nữa chu kỳ tiếp theo, dòng điện chảy theo chiều ngược lại trong cuôn dây sơ cấp thứ 2 của biến áp. Xét trong một chu kỳ ta có thể xem như dòng điện chảy theo hai chiều khác nhau trong một chu kỳ trên một cuộn dây.III.Kết LuậnMạch có ứng dụng rất cao trong cuộc sông ngày nay khi mà chúng ta đã quá phụ thuộc vào nguồn điện. trong tình trạng thiếu trầm trọng điện năng như hiện nay thì mạch ngược lưu là một giải pháp tạp thời khác phục tình trạng mất điện thường xuyên.Xung đưa vào đầu vào của mạch là xung vuông nên dạng sóng đầu ra của mạch chưa thật sự là dạng Sin. Ta có thể dùng để thắp sáng, tuy nhiên, chưa thể sử dụng cho các thiết bị yêu cầu đầy vào là dạng sin như quạt. Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình nghiên cứu và làm mạch,nhưng do làm lần đầu nên chúng em khó có thể tránh khỏi những sai xót. Chúng em rất mong nhận được những lời đóng góp chỉ bảo của thầy. Chúng em xin chân thành cảm ơn. Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA THẦY GIÁO................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................ ............................................................................................................................................................................................................................................................................................
Môn: Điện Tử Công Suất BÁO CÁO ĐỒ ÁN Môn: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: MẠCH NGHỊCH LƯU PHA GV : SINH VIÊN THỰC HIỆN : CHU TUYÊN HOÀNG I GIỚI THIỆU VỀ NGHỊCH LƯU Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất Ngày nay, nhu cầu lượng ngày tăng, tải hệ thống điện lưới làm thường xuyên bị điện Trong sống ngày phụ thuộc vào điện Những lúc điện, cần nguồn điện dự trữ để mang sử dụng Ngày nay, hầu hết nguồn điện lưu trữ nguồn điện chiều 12V 16V 24V, hầu hết thiết bị điện sử dụng nguồn điện 220V xoay chiều Để sử dụng thiết bị điện, ta cần mạch biến đổi điện áp 12V DC thành 220v AC Thiết bị gọi chung nghịch lưu Nghịch lưu thiết bị biến đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xoay chiều với tần số tùy ý Nguồn chiều thông thường điện áp chỉnh lưu,ăcquy, Phân loại: + Theo sơ đồ: nghịch lưu pha, nghịch lưu pha + Theo trình điện từ xảy mạch: nghịch lưu áp,nghịch lưu dòng,nghịch lưu cộng hưởng Nghịch lưu áp thiết bị biến đổi nguồn điện áp chiều thành nguồn điện áp xoay chiều với tần số tùy ý II GIỚI THIỆU MẠCH Sơ đồ khối Khối khuyếch Biến áp đại xung Nguồ n 12v Khối tạo xung Khối khuyếh đại Biến áp Out 220v Chức khối + Khối tạo xung: Sử dụng IC chính, IC4047 để tạo hai dãy xung vng góc ngược pha nhau, để đưa vào hai transistor CMOS + Khối khuyếch đại: Gồm có transistor CMOS cơng suất IRF540, transistor CMOS cơng xuất IDMAX 22A Vậy, đầu vào 12V cơng suất lớn mạch 264W + Biến áp biến áp thường, 12v/220v Sau qua nghịch lưu, đầu ta thu điện áp 220v đầu biến áp Các linh kiện cần dùng làm mạch 2.1 Điện trở: Đề tài: Mạch Ngược lưu Kí hiệu: Mơn: Điện Tử Cơng Suất 2.2 Biến trở: +2.3 Tụ điện: Kí hiệu: Kí hiệu: 2.4 Biến áp thường 2.5 Transistor CMOS công xuất loại IRF540 Sau số đặc điểm transistor CMOS IRF540 Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất 2.6 IC CD4047: IC 4047 vi mạch đa hài họ CMOS ,dùng để phát xung đơn(mạch đa hài đơn ổn),hoặc dãy xung vng góc(mạch đa hài phiếm định).Nó gồm 14 chân đánh số thứ tự theo chiều tăng dần ngược chiều kim đòng hồ từ đến 14 + Các chân 1,2,3 nối với điên trở điện dung định thời + Chân dùng để điều khiển mạch làm việc chế độ đa hài phiếm định + Chân để kích sườn lên sườn xuống xung điều khiển làm việc chế đọ đa hài đơn ổn + Chân chân xóa(tích cực cao) hay Reset Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất + Chân 10 đầu đảo + Chân 11 đầu không đảo.Chúng phát xung đơn ngược làm việc chế độ đơn ổn + Chân 12 dùng để kích trở lại + Chân 13 để phát dãy xung vng góc làm việc chế độ IC làm việc chế độ đa hài phiếm định + Chân 14 chân cấp nguồn +3V đến +18V Ở dung IC4047 coi mạch đa hài phiếm định (là mạch mà điện áp đầu liên tục chuyển qua lại mức cao thấp) Cách nối chân IC4047 để hoạt động mạch đa hài phiếm định mô tả hình (+ V = > * V ) AST -T AST U VD D Q Q O SC 11 13 R C C R ST 4047 R ET G N D C X R X 10 12 R R +T C C AP N P 14 Khi đầu 13 cho ta dãy xung vng góc đố xứng có tần số F= 1/2.2RC Đầu 10 ,11 cho ta hai dãy xung vng góc ngược pha với tần số: F= 4,4 R.C Trong R= 1KΩ ÷ 1MΩ C ≥ 100pF điện trở, điện dung định thời Trong mạch ta sử dụng tần số 50 Hz nên giá tri R, C mạch là: C = 1uF, R= 4,545KΩ 2.7 Máy Biến Áp Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất - Là thiết bị có khả biến đổi điện áp (xoay chiều) không làm thay đổi tần số 2.7.1 Cấu tạo nguyên tắc hoạt động a Cấu tạo: - Gồm có hai cuộn dây : cuộn sơ cấp có N1 vịng cuộn thứ cấp có N2 vòng Lõi biến áp gồm nhiều sắt mỏng ghép cách điện với để tránh dịng Fu-cơ tăng cường từ thơng qua mạch - Số vịng dây hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ máy mà N1 > N2 ngược lại - Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện - Trong thực máy biến áp có dạng hình 2, cịn việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp có dạng hình Hình1 Hình2 b Nguyên tắc hoạt động: - Đặt điện áp xoay chiều tần số f hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây biến thiên từ thơng hai cuộn Gọi từ thông là: φ = φ0cosωt - Từ thông qua cuộn sơ cấp thứ cấp : φ1 = N1φ0cosωt φ2 = N2φ0cosωt - Trong cuộn thứ cấp xuất suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức Từ ta thấy nguyên tắc hoạt động máy biến áp dựa vào tượng cảm ứng điện từ Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất c Khảo sát máy biến áp Gọi N1 N2 số vòng cuộn sơ cấp thứ cấp Gọi U1, U2 hiệu điện đầu cuộn sơ cấp thứ cấp Gọi I1, I2 cường độ hiệu dụng dòng điện đầu cuộn sơ cấp thứ cấp Trong khoảng thời gian Δt vô nhỏ từ thơng biến thiên gây vịng dây hai cuộn suất điện động bằng: Suất điện động cuộn sơ cấp là: Suất điện động cuộn thứ cấp: => Tỉ số điện áp đầu cuộn thứ cấp tỉ số vòng dây cuộn tương ứng Tỉ số không đổi theo thời gian nên ta thay giá trị hiệu dụng ta , (1) Điện trở cuộn sơ cấp nhỏ nên , (2) , mạch thứ cấp hở nên Từ (1) (2) ta , (*) • Nếu N2 > N1 => U2 > U1 : gọi máy tăng áp • Nếu N2 < N1 => U2 < U1 : gọi máy hạ áp Vì hao phí máy biến áp nhỏ, coi công suất đầu cuộn thứ cấp sơ cấp , (**) Từ (*) (**) ta có Kết luận: Dùng máy biến áp tăng điện áp lần cường độ dịng điện giảm nhiêu lần ngược lại Chú ý : Công thức (*) áp dụng cho máy biến áp cịn cơng thức (**) áp dụng hao phí khơng đáng kể hai đầu cuộn thứ cấp để hở Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất II SƠ ĐỒ MẠCH VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ nguyên lý Nguyên Lý Hoạt Động Để biến áp hoạt động được, ta cần phải cung cấp cho điến áp đòng điện biến thiên, dòng điện biến thiên sinh từ trường biến thiên, từ trường lại sinh dòng điện để có tượng cảm ứng điện từ biến áp, cần phải có điện từ biến Biến áp thường hoạt động tần số thấp (âm tần) Đầu tiên, ta dùng IC 4047 để tạo hai dãy xung vng góc với lệch pha 1800, Hai xung đưa tới Transistor CMOS để khuếch đại điện áp Dòng điện cực đại qua transistor CMOS mà Transistor chịu 22A Transistor hoạt động chế độ bảo hịa Tran dẫn hồn tồn, tắt hồn tồn Đề tài: Mạch Ngược lưu Mơn: Điện Tử Cơng Suất Sau xung đưa thẳng tới biến áp để thực biến đổi điện áp Điện áp đưa vào 12v, điện áp đầu 220v Máy biến áp hoạt động chế độ tăng áp Máy biến áp sử dụng loại biến áp 220v/24v có điểm Vì xung kích vào biến áp dãy xung vng nên có tượng tự cảm sinh sức điện động phản kháng, hỏng ic 4047 nên mạch cần phải có thành phần hạn chế triệt tiêu thành phần Trong mạch, diode D4, tụ C4 làm nhiệm vụ Diode D4 cho dòng điện chảy theo chiều từ dương nguồn vào ic ngăn lại không cho chảy theoc chiều ngược lại tụ C4 triệt tiêu hết thành phần xoay chiều đầu vào mạch Khi Q3 thơng, Q4 tắt Dịng điện chảy theo chiều: dương nguồn biến áp Q3 mát Khi Q4 thơng, Q3 tắt Dịng điện chảy theo chiều: dương ngn biến áp Q4 mát Dịng điện chảy theo hai chiêu khác cuôn dây Nữa chu kỳ đầu tiên, dòng điện chảy cuộn dây thứ biến áp, chu kỳ tiếp theo, dòng điện chảy theo chiều ngược lại cuôn dây sơ cấp thứ biến áp Xét chu kỳ ta xem dịng điện chảy theo hai chiều khác chu kỳ cuộn dây III Kết Luận Mạch có ứng dụng cao sông ngày mà phụ thuộc vào nguồn điện tình trạng thiếu trầm trọng điện mạch ngược lưu giải pháp tạp thời khác phục tình trạng điện thường xuyên Xung đưa vào đầu vào mạch xung vuông nên dạng sóng đầu mạch chưa thật dạng Sin Ta dùng để thắp sáng, nhiên, chưa thể sử dụng cho thiết bị yêu cầu đầy vào dạng sin quạt Mặc dù có nhiều cố gắng q trình nghiên cứu làm mạch,nhưng làm lần đầu nên chúng em khó tránh khỏi sai xót Chúng em mong nhận lời đóng góp bảo thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn Ý KIẾN NHẬN XÉT CỦA THẦY GIÁO Đề tài: Mạch Ngược lưu Môn: Điện Tử Công Suất Đề tài: Mạch Ngược lưu ... Q O SC 11 13 R C C R ST 4047 R ET G N D C X R X 10 12 R R +T C C AP N P 14 Khi đầu 13 cho ta dãy xung vng góc đố xứng có tần số F= 1/ 2.2RC Đầu 10 ,11 cho ta hai dãy xung vng góc ngược pha với... Phân loại: + Theo sơ đồ: nghịch lưu pha, nghịch lưu pha + Theo trình điện từ xảy mạch: nghịch lưu áp ,nghịch lưu dòng ,nghịch lưu cộng hưởng Nghịch lưu áp thiết bị biến đổi nguồn điện áp chiều thành... vào 12 V cơng suất lớn mạch 264W + Biến áp biến áp thường, 12 v/220v Sau qua nghịch lưu, đầu ta thu điện áp 220v đầu biến áp Các linh kiện cần dùng làm mạch 2 .1 Điện trở: Đề tài: Mạch Ngược lưu