Giáo trình Điện tử công nghiệp (Nghề Vận hành nhà máy thủy điện)

BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP NGÀNH/NGHỀ: VHNMTĐ ( Áp dụng cho Trình độ Cao đẳng) LƯU HÀNH NỘI BỘ NĂM 20 Lời giới thiệu Tiến khoa học kỹ thuật ngày đổi phần tử mạch điều khiển máy riêng lẻ công nghệ sản xuất nhiều lĩnh vực khác Điện tử công nghiệp ngày khơng bó hẹp lĩnh vực cơng nghiệp mà cịn có mặt hầu hết lĩnh vực kinh tế khác nhau, phấn đấu xây dựng kinh tế theo phương thức cơng nghiệp hóa Vì giáo trình Điện tử cơng nghiệp nội dung học tập thiếu ngành có liên quan đến vận hành, quản lý, sửa chữa máy móc, trang bị dây chuyền cơng nghệ Nội dung giáo trình gồm chương, theo trình tự: Chương 1: Tổng quan điện tử công nghiệp Chương 2: Mạch chỉnh lưu Chương 3: Các khuếch đại Chương 4: Các tạo tín hiệu Chương 5: Các nguồn Nội dung giảng rộng, tùy theo yêu cầu ngành học mà sâu chương tìm hiểu khái quát chương Trong trình biên soạn thân tơi cố gắng trình bày nội dung cách đơn giản dễ hiểu nhất, để người đọc tự học Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh sinh viên học nghề trường chuyên nghiệp Trong trình biên soạn thân cố gắng cập nhật tiến khoa học áp dùng vào thực tế sản xuất diễn đạt cách đơn giản, dễ hiểu Tuy nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót Vì mong đóng góp đồng nghiệp, bạn bè em học sinh sinh viên để giảng hoàn thiện Xin chân thành cảm ơn Lào cai, ngày … tháng … năm…… Tham gia biên soạn Chủ biên: Phạm Thị Huê MỤC LỤC Lời giới đầu Mục lục Chương 1: Tổng quan điện tử công nghiệp Giới thiệu chung điện tử công nghiệp 1.1 1.2 Điện tử cơng nghiệp Đặc tính phần tử bán dẫn công suất Các linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công nghiệp 2.1 2.2 Các linh kiện điện tử thụ động: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm Các linh kiện điện tử tích cực: Điốt; Tranzito; Thyristo; Triac Chương 2: Mạch chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu không điều khiển 1.1 1.2 1.3 1.4 Chỉnh lưu pha nửa chu kỳ Chỉnh lưu pha hai nửa chu kỳ Chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ Chỉnh lưu có điều khiển 2.1 2.2 Giới thiệu chung Chỉnh lưu có điều khiển pha nửa chu kỳ Chương 3: Các khuyếch đại Các khái niệm 1.1 1.2 1.3 1.4 Nguyên lý chung xây dựng tầng khuyếch đại 2.1 2.2 2.3 Tầng khuyếch đại Emitơ chung EC Các tham số tầng khuyếch đại Các chế độ làm việc tầng khuyếch đại Hồi tiếp phản hồi Tầng khuyếch đại dùng Tranzito Bipolar Tầng khuyếch đại Colectơ chung CC Tầng khuyếch đại Bazơ chung BC Ghép tầng khuyếch đại 3.1 3.2 3.3 Lý ghép tầng Ghép tầng dùng tụ điện Ghép tầng máy biến áp Khuyếch đại chiều 4.1 Khái niệm chung Trang 2, 4 4 4 12 17 17 17 18 19 20 21 21 22 25 25 25 25 26 26 26 26 27 29 29 29 30 33 33 33 4.2 Tầng khuyếch đại vi sai Khuyếch đại công suất 5.1 5.2 Khuyếch đại công suất chế độ A Khuyếch đại công suất chế độ B Khuyếch đại dùng vi mạch thuật toán 6.1 6.2 Khái niệm chung Một số ứng dụng khuyếch đại thuật toán Chương 4: Các tạo tín hiệu Bộ tạo tín hiệu hình sin 1.1 1.2 1.3 Mạch tạo tín hiệu có ghép biến áp Mạch tạo tín hiệu dùng cầu Wien Mạch tạo tín hiệu dùng thạch anh Bộ tạo tín hiệu xung chữ nhật (hay xung vng) 2.1 2.2 2.3 Bộ phát xung vuông Đa hài Rôi - e phát xung vuông Mạch tạo xung vuông dùng UJT Bộ tạo tín hiệu xung cưa (hay xung tam giác) 3.1 3.2 Mạch dùng UJT Mạch dùng BJT Chương 5: Các nguồn 1.1 1.2 2.1 2.2 2.3 2.4 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 Khái niệm phân loại Khái niệm; Phân loại Bộ biến đổi chiều - chiều Bộ điều chỉnh xung áp chiều nối tiếp; Bộ điều chỉnh xung áp chiều song song Bộ điều chỉnh xung áp chiều nối tiếp - song song; Bộ điều chỉnh xung áp chiều đảo điện áp Bộ nguồn xoay chiều Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn áp pha Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn dòng pha Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha; Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn dòng pha Bộ lọc Bộ lọc dùng tụ điện Bộ lọc RC LC 34 36 36 38 39 39 42 49 49 49 49 50 51 51 52 53 54 54 55 59 59 59 59 61 61 63 64 65 66 66 68 69 71 71 72 74 NỘI DUNG CHI TIẾT CỦA CỦA TÀI LIỆU GIẢNG DẠY/ TẬP BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Mục tiêu: - Trình bày khái niệm chung điện tử công nghiệp - Nhận biết linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công nghiệp - Đọc đo mốt số linh kiện - Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc học tập Nội dung chính: Giới thiệu chung điện tử cơng nghiệp 1.1 Điện tử công nghiệp Điện tử công nghiệp nghề chuyên thực trình thiết kế, xử lý lắp đặt mạch Người làm nghề Điện tử cơng nghiệp thường bố trí làm việc nhà máy phân xưởng, công ty, doanh nghiệp điện, điện tử Làm việc tổ điện, phịng bảo dưỡng bảo trì thiết bị điện nhà máy, xí nghiệp Người làm nghề “Điện tử cơng nghiệp” có nhiệm vụ: Lắp ráp, vận hành thiết bị điện tử xí nghiệp dây chuyền công nghiệp; lắp đặt sửa chữa, bảo dưỡng mạch điện tử bản; lắp đặt sửa chữa bảo dưỡng khí cụ điện hạ thế; lắp đặt sửa chữa, bảo dưỡng điều khiển; lắp đặt bảo trì mạch xung – số; lắp đặt sửa chữa vi mạch số IC thơng dụng; phân tích, lắp ráp biến đổi công suất; lắp đặt hệ thống đo lường điện tử; lắp đặt tủ điều khiển thiết bị công nghiệp, thiết bị hệ thống bảo vệ, bảng mạch điện tử công nghiệp; kiểm tra sửa chữa hư hỏng thiết bị điện tử công nghiệp; thay tương đương, linh kiện, mạch điện hư hỏng đơn giản thiết bị điện tử công nghiệp; hiệu chỉnh thông số kỹ thuật mạch điện; xử lý số tình phát sinh trình làm việc thiết bị; lập trình đơn giản phần mềm có cố; kết nối mạch điện theo sơ đồ nguyên lý; chống ẩm rò điện tốt cho thiết bị; vận hành chạy thử toàn mạch điện; thực biện pháp an toàn lao động, an toàn điện vệ sinh cơng nghiệp” 1.2 Đặc tính phần tử bán dẫn công suất Phần tử bán dẫn đóng cắt với kích thước nhỏ chịu điện áp, dịng điện lớn tổn hao cơng suất thấp Các linh kiện chuyển mạch điện tử công nghiệp 2.1 Các linh kiện điện tử thụ động Trong mạch điện, trạng thái điện linh kiện (hay phần tử) thể hai thông số trạng thái điện áp đặt linh kiện dịng điện chạy qua Các phần tử tạo điện áp hay dòng điện gọi nguồn điện áp (nguồn áp) hay nguồn dòng điện (nguồn dòng) Các phần tử khơng tạo điện áp hay dịng điện gọi phần tử tiêu thụ điện (các phụ tải) Tùy theo yêu cầu sử dụng, linh kiện chế tạo nhiều dạng khác có đặc tính kỹ thuật tương ứng với lĩnh vực sử dụng Các linh kiện điện tử thụ động gồm: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm 2.1.1 Điện trở + Điện trở mạch dùng để điều chỉnh thiên áp; hạn chế dòng điện; điều chỉnh độ khuyếch đại; tạo thành mạch số thời gian; làm phụ tải cho mạch; tạo nhiệt, ổn định nhiệt; nhiều chức khác + Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện Nếu vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vô lớn + Giá trị điện trở không phụ thuộc vào tần số dòng điện, nghĩa giá trị điện trở không thay đổi dùng mạch chiều xoay chiều + Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài tiết diện dây, tính theo cơng thức sau: R=  l S Trong ρ điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu l: chiều dài dây dẫn S : tiết diện dây dẫn R : điện trở đơn vị Ohm + Khi sử dụng điện trở cần quan tâm đến thông số sau : - Giá trị điện trở - Sai số điện trở (tính theo %) hay độ xác điện trở - Công suất tối đa cho phép (mà điện trở iêu thụ) - Các tham số đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo + Điện tở chia làm loại : - Điện trở có giá trị cố định : Hình a - Điện trở có giá trị thay đổi :Hình b a b * Cấu tạo : Điện trở than chế tạo cách cho bột than trộn với keo ép thành thỏi, hai đầu đưa dây gọi chân điện trở Loại rẻ độ xác thấp Điện trở than phun : Bột than phun theo rãnh ống sứ Loiaij dùng phổ biến độ xác cao Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở suất cao quấn ống cách điện tráng men phủ toàn chừa khoảng để dịch chạy thân điện trở nhằm điều chỉnh trị số Cũng có loại điện trở dây quấn khơng phủ men Vì điện trở dây quấn có nhiều vịng dây nên gây cảm kháng Để giảm trừ khử cảm kháng người ta dùng cách: quấn dây cách điện thật dẹt, quấn chập đôi để vịng dây cạnh có dịng điện chạy ngược chiều Điện trở dây quấn chịu công suất tiêu tán lớn, bền xác giá thành cao Biến trở: Là điện trở dây quấn hay than phun hình vịng cung, có chạy thay đổi vị trí xoay trục Biến trở thường có đầu ra, đầu thường ứng với chạy Con chạy chia điện trở vòng cung thành phần: Tùy theo vị trí chạy mà điện tở phần phần tăng giảm ta sử dụng tùy theo cách nối đầu Biến trở làm nhiệm vụ phân áp gọi chiết áp * Ký hiệu * Cách đọc điện trở - Đọc trực tiếp: Một số điện trở thường điện trở có cơng suất lớn, nhà sản xuất ghi giá trị điện trở công suất tiêu tán cho phép trực tiếp lên thân điện trở VD: 1k y x 2M  Các giá trị  ; 1K  , 2M,… - Đọc theo mã thập phân: Vì thân điện trở nhỏ nên khó ghi nhiều số đơn vị Vì người ta thống đơn vị  Để tránh ghi nhiều số người ta quy định ghi số có chữ số Trong số đầu số trị số điện trở Số thứ số số thêm vào bên phải số trước VD: 102 = 1000  - Đọc theo mã vạch màu: Tuân thủ theo bảng quy ước mã màu quốc tế sau: Màu Vòng Sai số Đen Nâu 1% Đỏ 2% Cam Vàng Xanh 0,5% Xanh dương 0,25% Tím 0,1% Xám Trắng Vàng nhũ -1 5% Bạc -2 10% 20% Không màu Điện trở loại vòng màu: Đây điện trở thường gặp - Vòng 1: Chỉ số thứ - Vòng 2: Chỉ số thứ - Vòng 3: Chỉ số thêm vào - Vịng 4: Sai số tính theo % VD: Vàng – tím – cam - nhũ bạc R = 47000 ± 10% Điện trở loại vòng màu: Là điện trở có độ cao - Vịng 1: Chỉ số thứ - Vòng 2: Chỉ số thứ - Vòng 3: Chỉ số thứ - Vòng 4: Chỉ số thêm vào VD: Nâu – tím - đỏ - đỏ - nâu R = 17200 ± 1% 2.1.2 Tụ điện 2.12.1 Cấu tạo: Hai vật dẫn thường hai kim loại đặt gần cách điện tạo thành tụ điện Các kim loại gọi cực tụ điện Tùy theo chất cách điện hai cực mà tụ chia thành nhiều loại: Tụ khơng khí, tụ giấy, tụ mi ca, tụ dầu, tụ gốm, tụ sứ, tụ hóa, 2.12.2 Đặc điểm, hình dạng : Đặc điểm Điện dung tụ điện tăng theo điện tích đối diện hai cực, nên để tăng điện dung phải tăng diện tích cực Khi đó, kích thước tăng Để kích thước gọn lại, người ta làm hai cực hai kim loại đặt xen kẽ hai giấy cách điện cuộn trịn lại hình vẽ + Khi sử dụng tụ cần quan tâm đến thông số sau: - Giá trị điện dung - Sai số điện dung (%) - Điện áp làm việc - Các tham số khác loại tụ Hình dạng Tụ giấy Tụ mi ca Tụ gốm Tụ dầu 10 62 2.2 Bộ điều chỉnh xung áp chiều song song; 63 64 2.3 Bộ điều chỉnh xung áp chiều nối tiếp - song song; 2.4 Bộ điều chỉnh xung áp chiều đảo điện áp 65 Bộ nguồn xoay chiều 3.1 Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn áp pha; 66 67 3.2 Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn dòng pha 68 3.3 Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha 69 70 3.4 Bộ biến đổi chiều - xoay chiều nguồn dòng pha Bộ lọc 71 4.1 Bộ lọc dùng tụ điện; 72 73 4.2 Bộ lọc RC LC 74 Câu hỏi ôn tập, tập Bài 1: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động điều chỉnh xung áp chiều nối tiếp Bài 2: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động điều chỉnh xung áp chiều song song Bài 3: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động điều chỉnh xung áp chiều nối tiếp - song song Bài 4: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động điều chỉnh xung áp chiều đảo điện áp Bài 5: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động biến đổi chiều - xoay chiều nguồn áp pha Bài 6: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động biến đổi đổi chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha Bài 7: Vẽ sơ đồ, trình bày nguyên lý hoạt động biến đổi đổi chiều - xoay chiều nguồn dòng ba pha 75 XÁC NHẬN KHOA Bài giảng môn học“Điện tửu công nghiệp” bám sát nội dung chương trình mơn học, mơ đun Đáp ứng đầy đủ nội dung kiến thức, kỹ năng, lực tự chủ chương trình mơn học, mơ đun Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho môn học Điện tử cơng nghiệp thay cho giáo trình Người biên soạn ( Ký, ghi rõ họ tên) Lãnh đạo Khoa ( Ký, ghi rõ họ tên) Phạm Thị Huê 76 ... chung điện tử công nghiệp 1.1 Điện tử công nghiệp Điện tử công nghiệp nghề chuyên thực trình thiết kế, xử lý lắp đặt mạch Người làm nghề Điện tử công nghiệp thường bố trí làm việc nhà máy phân... 1: Tổng quan điện tử công nghiệp Giới thiệu chung điện tử công nghiệp 1.1 1.2 Điện tử công nghiệp Đặc tính phần tử bán dẫn công suất Các linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công nghiệp 2.1 2.2... GIẢNG MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Mục tiêu: - Trình bày khái niệm chung điện tử công nghiệp - Nhận biết linh kiện chuyển mạch dùng điện tử công nghiệp -