Tài liệu ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN doc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN 1 MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN 1 1 MỤC LỤC 2 CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 27 1. NGUYÊN LÝ CHUNG 27 2. CẤU TẠO CHUNG 28 2.1. STATO 28 2.2. Roto 29 3. ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 30 3.1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ 30 3.2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở phụ Rf trên mạch phần ứng 31 3.3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp 32 Chương I: MỘT SỐ LINH KIỆN THỤ ĐỘNG 1. Điện trở 1.1. Khái niệm - Điện trở là sự cản trở dòng điện chảy trong vật dẫn điện - Ký hiệu: R - Được xác định bằng biểu thức R = U/I - Đơn vị là: Ohm 1.2. Phân loại 1.2.1. Phân loại theo cấu tạo Có 4 loại cơ bản : a. Điện trở than: Dùng bột than ép lại dạng thanh có trị số điện trở từ vài Ω đến vài chục MΩ, công suất 1/8 W đến vài W. Loại dùng chất Nicken-Crôm có trị số ổn định hơn điện trở than, giá thành cao .Công suất điện trở thường là 1/2 W. b. Điện trở ôxit kim loại: Dùng chất oxit-thiếc chịu được nhiệt độ cao và độ ẩm cao. Công suất điện trở thường là 1/2 W. c. Điện trở dây quấn: Dùng các loại hợp kim để chế tạo các loại điện trở cần trị số nhỏ hay cần dòng điện chịu đựng cao. Công suất điện trở vài W đến vài chục W. d. Điện trở xi măng: Thành phần cấu tạo chính là xi măng. Công dụng chính là dùng trong các mạch hạn dòng có công suất lớn. Ưu điểm chính của loại này là công suất lớn và ít bị cháy chập khi mạch bị quá tải. 1.2.2. Phân loại theo công dụng a. Biến trở 2 Biến trở còn được gọi là chiết áp được cấu tạo gồm một điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 270 độ .Có một trục xoay, ở giữa nối một con trượt làm bằng than hay làm bằng kim loại có biến trở than, con trượt sẽ ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở khi xoay trục. VR VR Hình 1.1: Kí hiệu và hình dáng của biến trở b. Nhiệt trở Là loại điện trở có trị số thay đổi theo nhiệt độ. Có hai loại nhiệt trở : • Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm: Là loại nhiệt trở khi nhận giá trị cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại. • Nhiệt trở có trị số nhiệt dương: Là loại nhiệt trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở tăng lên. • Nhiệt trở thường dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống tự động điều khiển theo nhiệt độ. TH Hình 1.2: Kí hiệu ,hình dáng của nhiệt trở c. Quang trở Thường được chế tạo từ chất sulfur-catmium, lên trên kí hiệu thường ghi chữ CdS. Quang trở có trị số điện trở lớn hay nhỏ tuỳ thuộc cường độ chiếu sáng vào nó. Độ chiếu sáng càng mạnh thì điện trở có trị số càng nhỏ và ngược lại. Quang trở thường dùng trong các mạch tự động điều khiên bằng ánh sáng, báo động … CdS Hình 1.3. Kí hiệu hình dáng của quang trở d. Điện trở cầu chì • Điện trở cầu chì có tác dụng bảo vệ quá tải như các cầu chì của hệ thống điện nhà nhưng nó được dùng trong các mạch điện tử để bảo vệ cho mạch nguồn hay các 3 mạch có dòng tải lớn như các transistor công suất. Khi có dòng điện qúa lớn hơn trị số cho phép thì điện trở sẽ bị nóng và bị đứt. • Điện trở cầu chì có trị số rất nhỏ khoảng vài Ohm. Hình 1.4. Kí hiệu hình dáng của điện trở cầu chì e. Điện trở tuỳ áp: Viết tắt là VDR • Đây là loại điện trở có trị số thay đổi theo điện áp đặt vào hai cực. Khi điện áp đặt vào giữa hai cực ở dưới trị số danh định thì VDR có trị số còn thấp coi như ngắn mạch. • Điện trở tuỳ áp có hình dáng giống như nhiệt trở nhưng nặng như kim loại. Ứng dụng của điện trở • Trong sinh hoạt, điển trở được dùng để chế tạo các loại dụng cụ điện như: Bàn ủi, bếp điện, bóng đèn … • Trong công nghiệp, điện trở để chế tạo các thiết bị sấy, giới hạn dòng điện khởi động của động cơ … • Trong lĩnh vực điện tử, điện trở được nạp cho pin nickel-cadmium. 2. Tụ điện 2.1. Khái niệm - Tụ điện là một loại linh kiện thụ động trong mạch điện tử. - Ký hiệu là : C - Đơn vị là: F 2.2. Phân loại Tụ điện được chia làm hai loại chính là: • Tụ điện không phân cực tính dương và âm: 4 FUSISTỎR TOR Hình 2.1. Tụ điện không phân cực dương và âm • Tụ điện phân cực tính được chia làm nhiều dạng: • Hình 2.2. Tụ phân cực tính 2.2.1. Tụ oxit hóa (thường gọi là tụ hóa) Tụ hóa có điện dung lớn từ 1μF đến 10.000μF là loại tụ có phân loại cực tính dương và âm. Hình 2.3.Kí hiệu và hình dáng của tụ hóa 2.2.2. Tụ gốm - Tụ gốm có điện dung từ 1 ρF đến 1μF, là loại tụ không có cực tính, điện áp làm việc vài trăm volt. - Về hình dáng tụ gồm có nhiều dạng và có nhiều cách ghi trị số điện dung C khác nhau. 5 .01 50V 100 25V 22ŋ F C=0,01μF C=100 ρF C=22ŋ F Hình 2.4. Kí hiệu, hình dáng, cách đọc tụ gốm 2.2.3. Tụ giấy Là loại tụ không có cực tính gồm có hai bản cực là các băng kim loại dài, ở giữa có lớp cách điện là giấy tẩm dầu cuộn lại thành ống. Điện áp đánh thủng đến vài trăm volt. Hình 2.5. Kí hiệu, hình dáng của tụ giấy 2.2.4. Tụ mica Là loại tụ không có cực tính, điện dung từ vài ρF đến vài trăm ŋF, điện áp làm việc rất cao, trên 1000V. Trên tụ mica được sơn các chấm màu để chỉ trị số điện dung và cách đọc giống như cách đọc trị số điện trở. Hình 2.6. Tụ mica 2.2.5. Tụ màng mỏng Là loại tụ có chất điện môi là các chất polyester (PE), polyetylen (PS), điện dung từ vài trăm ρF đến vài chục μF, điện áp làm việc đến hàng ngàn volt. Hình 2.7. Tụ màng mỏng 2.2.6. Tụ tang Là loại tụ có phân cực tính, điện dung có thể rất cao nhưng kích thước nhỏ từ 0.1μF đến 100μF, điện áp làm việc thấp chỉ vài chục volt. 6 2.3. Ứng dụng 2.3.1. Tụ dẫn diện ở tần số cao Tín hiệu âm tần, âm thanh bổng thuộc loại tần số cao nên tín hiệu âm bổng sẽ được qua tụ C để đưa vào loa bổng, có âm trầm có tần số thấp sẽ bị chặn lại. Do đó tín hiệu âm trầm chỉ đưa vào loa trầm. 2.3.2. Tụ nạp xả điện trong mạch Mạch nắn điện chỉ có tác dụng cho bán kỳ dương của dòng điện xoay chiều đi qua và không cho bán kì âm đi qua. Nếu có tụ C đặt song song với tải ở ngõ ra thì tụ sẽ nạp điện khi điện áp tăng lên và xả điện khi điện áp giảm xuống làm cho dòng điện được liên tục và giảm bớt mức gợn sóng của dòng điện xoay chiều hình sin. 3. Điốt 3.1. Cấu tạo Trong một tinh thể bán dẫn thể Si ( hay Gr) được pha để trở thành vùng bán dẫn loại N và vùng bán dẫn loại P, ở mối nối P – N có sự nhạy cảm đối với các tác động của điện, quang, nhiệt. Trong vùng bán dẫn P có nhiều lỗ trống, trong vùng N có nhiều electron thừa, khi hai vùng này tiếp xúc nhau sẽ có một số electron vùng N qua mối nối và tái hợp với lỗ trống của P. Tại mối nối xảy ra sự cho nhận electron và lỗ trống vùng N và P đến khi điện tích âm của vùng P đủ lớn để đẩy các electron không cho electron từ vùng N sang P nữa. Sự chênh lệch điện tích ở hai bên mối nối gọi là hàng dào điện áp hay còn gọi là vùng nghèo điện tử. Diot bán dẫn có cấu tạo như hình 3.1. Hình 3.1. 3.2. Nguyên lí hoạt động 3.2.1. Phân cực ngược - Khi ta cấp âm nguồn vào cực A ( cực P) của điôt, cực dương nguồn sẽ hút lỗ trống của vùng P và điện tích dương của nguồn sẽ hút electron của vùng N làm cho lỗ trống và hai bên lớp tiếp giáp càng xa nhau hơn nên hiện tượng tái hợp giữa electron và lỗ trống càng khó khăn. Tuy nhiên trường hợp này vẫn có một dòng điện rất nhỏ qua điôt từ N- > P gọi là dòng điện rỉ, trị số khoảng ŋA. - Dòng điện rỉ còn gọi là dòng điện bão hoà nghịch I s . Do dòng có trị số rất nhỏ nên trong nhiều trường hợp người ta coi như điốt không dẫn điện khi phân cực ngược. 7 Hình 3.2 .Phân cực ngược cho diot 3.2.2. Phân cực thuận Diode. - Dùng một nguồn DC nối cực dương của nguồn vào chân P và cực âm của nguồn vào chân N của diode. Lúc đó điện tích dương của nguồn sẽ đẩy lỗ trống trong vùng P và điện tích của nguồn sẽ đẩy electron trong vùng N làm cho electron và lỗ trống lại gần mối nối hơn và khi lực đẩy tĩnh điện đủ lớn thì electron từ N sẽ sang mối nối qua P và tái hợp lỗ trống. - Khi vùng N mất electron trở thành mạng điện tích dương thì vùng N sẽ kéo điện tích âm của nguồn lên thế chỗ, khi vùng P nhận electron trở thành mạng điện tích âm thì cực dương của nguồn sẽ kéo theo điện tích âm từ vùng P về. Như vậy đã có một dòng electron chảy liên tục từ cực âm của nguồn qua diode về cực dương của nguồn, nói cách khác có dòng điện đi qua diode theo chiều từ P sang. Hình 3.3. Phân cực thuận cho diode 3.3. Đặc tính vôn-ampe của diode - Đặc tính vôn-ampe của diode biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện chảy qua nó và điện áp giữa Anôt và Catôt. - Khi diode được phân cực thuận lúc đầu dòng điện qua diode tăng dần qua diode cho đ - Khi phân cực ngược cho diode nếu tăng điện áp âm thì ban đầu chỉ có một dòng điện đến khi điện áp đặt nên diode đạt ngưỡng mở là 0,6V với Si và 0,3V với Ge thì điện áp 8 tăng vọt lên nên tiếp tục tăng điện áp nguồn thì điện áp giữa hai đầu diode vẫn giữ ở mức là 0,6 với Si và 0,3 với Ge. Hình 3.4.Đặc tuyến vôn-ampe của diot Nhận xét: Đường đặc tuyến của diode được chia làm 3 vùng: +Vùng 1 đánh thủng vùng này được phân cực thuận với dòng lớn(mA), điện áp nhỏ. + Vùng 2 vùng phân cực ngược dòng điện nhỏ, điện áp lớn. + Vùng 3 vùng đánh thủng. 3.4. Phân loại diode. Diode được phân làm nhiều loại như diode chỉnh lưu, diode tách sóng, diode biến tần, photodiode, diode phát quang… 3.4.1. Diode chỉnh lưu Được sử dụng trong các mạch lọc nguồn từ xoay chiều sang một chiều, do đặc tính của diode cho điện áp dương của tín hiệu xoay chiều đi qua nên trong các mạch chỉnh lưu người ta chia ra các loại mạch chỉnh lưu như chỉnh lưu nưả chu kỳ, chỉnh lưu toàn chu kỳ, chỉnh lưu cầu. 3.4.2. Photo diode • Cấu tạo: Ứng dụng hiệu ứng quang áp, người ta chế tạo ra diode quang. Đó là một chuyển tiếp P – N có cấu trúc sao cho ánh sáng dễ dàng chiếu trực tiếp lên bề mặt bán dẫn. Khi làm việc, diode quang được phân cực nhờ nguồn điện áp E (hình dưới) mà do đó có một dòng điện ngược ban đầu I 0 rất nhỏ. Khi được ánh sáng chiếu vào, có thêm dòng điện sáng I tạo ra bởi các hạt mang năng lượng của phôtôn và chảy cùng chiều với dòng điện ngược. Vì vậy, dòng tổng chảy qua tải R t có trị số đáng kể và tăng theo cường độ ánh sáng chiếu vào. • Đặc tuyến vôn – ampe 9 Hình 3.5 .Đặc tuyến vôn-ampe Để thiết lập đặc tuyến vôn – ampe của chuyển tiếp P – N được chiếu sáng, ta gọi V là điện áp hj trên chuyển tiếp đó ( theo chiều thuận), và I là dòng điện tổng ( với chiều dương quy ước là chiều của dòng I, nghĩa là chiều của dòng điện ngược với chuyển tiếp P – N) Dưới tác dụng của điện áp V dòng chuyển tiếp P – N theo chiều thuận được xác định bởi: I s (e – 1) Vì vậy dòng tổng hộp chảy qua chuyển tiếp P – N được chiếu sáng ( theo chiều dòng điện ngược ) sẽ là: I = I . I s (e -1) Hoặc sau một vài lần biến đổi đơn giản sẽ có dạng khác: V = T .ln [ I – I/I s + 1 ] Hệ thức trên chính là biểu thức giải thích đặc tuyến vôn – ampe của chuyển tiếp P – N được chiếu sáng. Nó biểu thị quan hệ dòng điện I chảy qua chuyển tiếp P – N ( theo chiều ngược) và điện áp V đặt lên chuyển tiếp đó ứng với các trạng thái chiếu sáng khác nhau. • Đặc tuyến năng lượng 10 [...]... 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong nền sản xuất hiện nay, động cơ điện Không Đồng Bộ đang chiếm ưu thế so với động cơ điện một chiều Đó là do sự ra đời của các máy biến tần, tuy vậy việc điều chỉnh tốc độ động cơ điện Không Đồng Bộ vẫn còn là việc khó khăn Do vậy, động cơ điện một chiều với đặc tính điều chỉnh tốc độ rất tốt vẫn còn được dùng nhiều trong trong các ngành công nghiệp có yêu cầu cao về điều... nắp động cơ có lỗ thông gió 29 Cánh quạt lắp trên trục động cơ Khi động cơ quay, cánh quạt hút gió từ ngoài vào động cơ Gió đi qua vành góp, cực từ, lõi sắt và dây quấn rồi qua quạt gió ra ngoài làm nguội động cơ • Trục máy: trên đó đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt và ổ bi Trục động cơ thường được làm bằng thép cácbon tốt 3 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Theo lý thuyết máy điện ta có... sẽ tìm hiểu về động cơ điện một chiều dưới các góc độ: • Nguyên lý hoạt động chung • Cấu tạo chung • Các phương pháp điều chỉnh tốc độ • Các chế độ khởi động của động cơ điện một chiều 1 NGUYÊN LÝ CHUNG Động cơ điện một chiều hoạt động dựa trên nguyên lý của hiện tượng cảm ứng điện từ I Như ta đã biết thanh dẫn có dòng điện đặt trong từ trường sẽ chịu tác dụng lực từ Vì vậy khi cho dòng điện một chiều... hợp trực tiếp giữa các lỗ trống Điện áp thuận đặt vào LED thường cỡ 1V – 2 V tương ứng với dòng điện thuận cỡ vài chục mA Trong phạm vi dòng điện nhỏ cường độ ánh sáng phát ra gần như tăng tuyến tính với trị số dòng điện thuận Nhưng khi làm việc với dòng qúa lớn thì nhiệt độ toả ra lớn làm hiệu suất lượng tử giảm, do đó cường độ ánh sáng giảm Về phía ngược, các LED có điện áp cực đại cho phép nhỏ hơn... cực C Rg : là điện trở ghánh , Rđt : Là điện trở định thiên, Rpa : Là điện trở phân áp Đặc điểm của mạch khuyếch đại E chung • • Mạch khuyếch đại E chung thường được định thiên sao cho điện áp UCE khoảng 60% ÷ 70 % Vcc Biên độ tín hiệu ra thu được lớn hơn biên độ tín hiệu vào nhiều lần, như vậy mạch khuyếch đại về điện áp • Dòng điện tín hiệu ra lớn hơn dòng tín hiệu vào nhưng không đáng kể • Tín hiệu... khuyếch đại về điện áp và không khuyếch đại về dòng điện 5 IC KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN Nội dung : Giới thiệu chung, Cấu tạo, Mạch khuếch đại thuật toán lý tưởng, Nguyên lý hoạt động, Ứng dụng ( Mạch khuếch đại đảo, Mạch khuếch đại đảo, Mạch khuếch đại đệm, Mạch so sánh ) 5.1.Giới thiệu chung Từ khi mới ra đời, mạch khuếch đại thuật toán được thiết kế để thực hiện các phép tính bằng cách sử dụng điện áp như... theo nguyên tắc: Khuếch đại sự chênh lệch giữa hai điện áp đầu vào IN1 và IN2 - Khi chênh lệch giữa hai điện áp đầu vào bằng 0 (tức IN2 – IN1 = 0V) thì điện áp ra có giá trị bằng khoảng 45% điện áp Vcc - Khi điện áp đầu vào IN2 > IN1 => thì điện áp đầu ra tăng lên bằng Vcc - Khi điện áp đầu vào IN2 < IN1 => thì điện áp đầu ra giảm xuống bằng 0V Sơ đồ bên trong của OP-Amply 5.5 Ứng dụng của OP-Amply... xoáy gây nên b Dây quấn phần ứng Là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kilowatt) thường dùng dây có tiết diện tròn Trong máy điện vừa và lớn thường dùng dây tiết diện chữ nhật Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép Để tránh khi bị văng ra do sức li tâm, ở miệng rãnh có dùng... phân cực ngược Nó cung cấp một dòng điện ( theo chiều ngược ) tỷ lệ vơí cường độ sáng chiếu vào Vì vậy, tương tự như quang trở, phôtôdiode được dùng làm phần tử cảm biến trong các thiết bị đo ánh sáng, trong các mạch điều khiển hoặc dùng như một điện trở có trị số R thay đổi theo cường độ sáng 3.4.3 Diode phát quang Diode phát quang là một linh kiện bán dẫn thuộc nhóm điện quang, hoạt động dựa trên hiện... trình trên ta thấy n (tốc độ của động cơ) phụ thuộc vào θ (từ thông), R (điện trở phần ứng), U (điện áp phần ứng) Vì vậy để điều chỉnh tốc độ của động cơ điện một chiều ta có ba phương án • Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông θ • Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi bằng cách thay đổi điện trở phụ R f trên mạch phần ứng • Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp 3.1 Điều chỉnh tốc độ bằng . ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN 1 MỤC LỤC ĐỒ ÁN MÔN HỌC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN 1 1 MỤC LỤC 2 CHƯƠNG 2: ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 27 1. NGUYÊN. bếp điện, bóng đèn … • Trong công nghiệp, điện trở để chế tạo các thiết bị sấy, giới hạn dòng điện khởi động của động cơ … • Trong lĩnh vực điện tử, điện