Tài liệu Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp doc

Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp  Đồ án tốt nghiệp 1 ` đề tài ” Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp ” CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI ỔN ÁP XOAY CHIỀU Ổn định điện áp ảnh hưởng rất nhiều tới các thông số kĩ thuật,các chỉ tiêu kinh tế của thiết bị điện, cụ thể: • Đối với động cơ không đồng bộ khi điên áp giảm xuống 10% thì momen quay giảm 19%, hệ số trượt tăng 27.5%, dòng roto tăng 14%, dòng Stato tăng 10%, nếu giảm tiếp 20% thì momen giả m 36%.Ngược lại khi điện áp tăng lên 10% thì mô men quay tăng lên 21% ,hệ số trượt giảm xuống 20%, dòng điện Rôto giảm xuống 18% ,dòng điện stato giảm xuống còn 10%. • Đối với thiết bị chiếu sáng,khi điện áp giảm xuống 10%thì quang thông 30%. điện áp giảm xuống 20% thì một số đèn huỳnh quang không có khả năng phát sáng. Khi điện áp tăng 10% thì quang thông của đèn tăng lên 35%, tuổi thọ c ủa đèn giảm đi ba lần. • Nguồn ổn áp đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị được điều khiển tự động hoá cao, các dây chuyền sản xuất, các bộ vi xử lý. Do đó để có một dòng điện ổn định đáp ứng tốt cho các nhu cầu về sản xuất và dân sinh là một yêu cầu vô cùng cấp thiết. Cho đến nay với sự phát triển củ a khoa học kỹ thuật cho phép thiết kế bộ nguồn ổn áp theo nhiều phương pháp như: - ổn áp sắt từ có tụ - ổn áp sắt từ không tụ - ổn áp dùng khuếch đại từ - ổn áp dùng máy biến áp kêt hợp điều khiển tự động - ổn áp kiểu bù Đồ án tốt nghiệp 2 Ở mỗi phương án có ưu ,nhược điểm đặc trưng riêng về thông số kĩ thuật ,chỉ tiêu kinh tế. I. GIỚI THIỆU CHUNG : Do lưới điện dao động nhiều ảnh hưởng không tốt đến sự hoạt động của các thiết bị điện nên người ta đã chế tạo thiết bị tự động ổn định điện áp (gọi tắt là ổn áp) . ổn áp là một thiết bị có thể tự động duy trì điện áp ra thay đổi trọng phạm vi nhỏ khi điện áp vào thay đổi trong một phạm vi lớn .Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, các loại ổn áp cũng ngaỳ càng được cải tiến từ đơn giản đến phức tạp và chất lượng ngày càng tốt hơn. Để đánh giá được chất lượng của ổn áp chúng ta có thể dựa trên 4 tiêu chí sau: + Dải thay đổi điện áp đầu vào càng lớn càng tốt, điều này chứng tỏ khả năng ổn định điện áp đầu ra của ổn áp khi đầu vào thay đổi. + Độ ổn định của điện áp ra hay sai số của điện áp ra thực tế so với mức điện áp ra mong muốn. + Độ tác động nhanh của ổn áp khi đ iện áp lưới thay đổi đột ngột nhằm giữ cho điện áp ra của ổn áp luôn ổn định. + Độ méo dạng sóng của điện áp ra. II. TÌM HIỂU NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÁC LOẠI ỔN ÁP THÔNG DỤNG. II.1. ổn áp sắt từ không tụ : II.1.1Nguyên lý làm việc : Đồ án tốt nghiệp 3 ổn áp sắt từ không tụ làm việc dựa theo nguyên lý bão hoà từ sơ đồ nguyên lý làm việc của ổn áp sắt từ không tụ được trình bày dưới đây: Hình 1.1 II.1.2.Cấu tạo : ổn áp loại này gồm hai cuộn dây W1 và cuộn dây W2 quấn trên hai lõi thép - Cuộn dây W1 là cuộn tuyến tính ( có khe hở không khí trong mạch từ) - Cuộn dây W2 là cuộn bão hoà - Điện áp vào U V đặt lên cả hai cuộn W1 và W2 còn điện áp ra lấy trên cuộn bão hoà W2 II.1.3. Nguyên lý làm việc: Với cấu tạo như trên chúng ta thấy rằng : U V = U 1 + U 2 Và nếu bỏ qua tổn hao trên hai cuộn kháng thì ta có: U V = U 1 + U R Đặc tính V – A của các phần tử được thể hiện ở hình 1.2 dưới đây: Đồ án tốt nghiệp 4 Hình 1.2 Từ đường đặc tính trên chúng ta nhận thấy rằng với một sự thay đổi lớn điện áp vào thì đầu ra của ổn áp thay đổi ít hơn . Tuy vậy sự dao động của điện áp ra vẫn còn tương đối lớn vì đặc tính V-A của cuộn kháng bão hoà không thể nằm song song với trục hoành được. II.1.4. Ưu nhược điểm của ổn áp sắt từ không tụ: *Ưu điểm : - Có cấu tạo đơn giản - Dễ thiết kế, chế tạo *Nhược điểm : - Điện áp ra bị méo dạng - Dòng tổn hao lớn - Hiệu suất thấp - Chất lượng của ổn áp không cao II.2. ỔN ÁP SẮT TỪ CÓ TỤ: II. 2.1. Cấu tạo : Đồ án tốt nghiệp 5 Hình 1.3 Ổn áp sắt từ có tụ cũng gồm hai cuộn kháng : Cuộn W1 và cuộn W2 . Cuộn W1 là cuộn làm việc ở chế độ tuyến tính, cuộn W2 làm việc ở chế độ bão hoà .Hai cuộn đươc mắc nối tiếp nhau .Điện áp đầu vào đươc đặt lên hai cuộn này .Điện áp ra đươc lấy trên hai đầu cuộn W2 và tụ C . Tụ C được mắc song song với cuộn bão hoà W2. Mục đích để giảm nhỏ dòng chạy trong cuộn W1 . Việc mắc thêm tụ điên trong mạch tạo ra hiện tương cộng hưởng vì thế ổn ap săt từc có tụ còn gọi là bộ cổng hưởng. II.2.2. Nguyên lý hoạt động: Tụ C được tính toán sao cho khi điện áp vào U V = U đm thì I C = 1 , lúc này mạch điện ở trạng thái cộng hưởng dòng điện. Đặc tính V – A Đồ án tốt nghiệp 6 Hình 1.4 Khi vào đường đặc tính trên chúng ta thấy rằng : - Khi U R < U CH : mạch có tính điện dung - Khi U R < U CH : mạch có tính điện cảm - Vì vậy phải chọn miền làm việc của ổn áp sau điểm cộng hưởng tức là U V > U CH II.2.3. Ưu nhược điểm của ổn áp sắt từ có tụ: + Ưu điểm : - Hiệu suất cao - Độ tác động nhanh - Đơn giản , dễ chế tạo + Nhược điểm : - Điện áp ra bị méo dạng - Dải điện áp đầu vào hẹp - Xuất hiện những sóng hài bậc II.3. ỔN ÁP KIỂU KHUYẾCH ĐẠI TỪ : Đồ án tốt nghiệp 7 II.3.1. Cấu tạo: Gồm một khuyếch đại từ và một biến áp tự ngẫu Hình vẽ sau mô tả cấu tạo của ổn áp kiểu khuyếch đại từ : ®k § ®k Hình 1.5 + Khuyếch đại từ là một khí cụ điện gồm nhiều cuộn dây cuốn quanh một lõi thép ,trong đó có cuộn làm việc và cuộn điều khiển . Cuộn điều khiểnđươc cấp điện một chiều thường có hai cuộn mắc ngược cực tính nhau để khử sự ảnh hưởng của mạch xoay chiều ở cuộn làm việc vào mạch mộ t chiều ở cuộn điều khiển . Điều chỉnh điện áp hay dòng điện của cuộn làm việc nhờ điều khiển dòng điện trong cuộn điều khiển. + Điện áp vào được đặt vào đầu vào của biến áp tự ngẫu. + Điện áp ra lấy ở đầu ra của biến áp tự ngẫu. II.3.2. Nguyên lý hoạt động: U V = U KĐT + U 1TN U R = K . U TN = K( U V – U KĐT ) Như vậy muốn cho U R không đổi thì i ĐK phải được điều chỉnh sao cho thoả mãn: -Khi U V tăng thì điều chỉnh I ĐK tăng để U KĐT tăng Đồ án tốt nghiệp 8 -Khi U V giảm thì điều chỉnh I ĐK giảm để U KĐT giảm Vì vậy vấn đề cơ bản đặt ra là làm sao tạo được quá trình tự động thay đổi I ĐK thêo quy luật U V ,thay đổi để U R không đổi.Điều này được giải quyết nhờ hệ thống điều khiển gồm các cơ cấu phát, đo, so sánh bằng các phần tử điện từ hoặc điện tử . II.3.3. Giới thiệu nguyên lý hoạt động của ổn áp kiểu khuyếch đại từ cụ thể : ®k3 ®k2 ®k1 t¶i Hình1.6 W1, W2, W3 : 3 cuộn dây điều chỉnh đó chính là cơ cấu phát Đồ án tốt nghiệp 9 Chúng ta phải chỉnh định R 1 sao cho khi U V = U đm và I T = I đm thì điện áp Ra U R = U đm ,tức là : U V = U đm U T = I đm U R = U đm + Cuộn U đk2 và W đk3 được mắc nối tiếp với hai cuộn kháng bão hoà L 2 và cuộn tuyến tính L 3 qua bộ chỉnh lưu. + Cuộn W đk2 và W đk3 đấu ngược cưc tính nhau nên sức từ động của chúng bằng hiệu hai sức từ động (iw) Σ = ( i đk2 * w đk2 ) – ( i đk3 * w đk3 ) + Biến trở R 2 để chỉnh định dòng i đk2 + Biến trở R 3 để chỉnh định dòng i đk3 + Việc điều chỉnh dòng điều khiển i đk2 và i đk3 thực hiện sao cho khi U R = U Rđm thì (iw) Σ =0 Hình vẽ bên thể hiện đặc tính của ổn áp kiểu khuyếch đại từ: [...]... linh kin Cu trỳc khi ng lc I.1Thit k, tớnh toỏn khi ng lc: Mch lc ca chỳng em c xõy dng nh sau: 17 ỏn tt nghip +12v GND -12v +Uu GND -Uu Bộ thực hnh ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp * Sơ cấp Uth B.A tín hiệu Uluơí ĐSV Uvo Vôn kế B.A tụ ngẫu Vôn kế B.A ổn áp Hỡnh 2.1 : s khi ng lc a Chc nng ca cỏc phn t trong mch : *Mỏy bin ỏp n ỏp ( mỏy bin ỏp ng lc ) : l mỏy bin ỏp t ngu cú con trt chi than... nhc im riờng , cn c vo yờu cu ca ỏn : Thit k b thc hnh ngun n ỏp xoay chiu , t u im ca n ỏp hot ng theo nguyờn tc bin ỏp rt thớch hp cho ti ny nờn chỳng em ó chn hỡnh thc n ỏp hot ng theo nguyờn tc bin ỏp lm c s thit k B thc hnh ngun n ỏp 15 ỏn tt nghip CHNG II THIT K , TNH TON MCH LC CA B THC HNH NGUN N P XOAY CHIU LM VIC THEO NGUYấN TC BIN P I.CU TRC CA B THC HNH: Nh ó gii thiu chng I ,... thnh h - Thit b cng knh phc tp - in ỏp ra b mộo dng II.4 N P LM VIC THEO NGUYấN TC BIN p: Trong mỏy bin ỏp , in ỏp t l vi s vũng dõy theo biu thc: U1 W1 = U2 W2 U1 : in ỏp s cp ca mỏy bin ỏp U2 : in ỏp th cp ca mỏy bin ỏp 10 ỏn tt nghip W1 : S vũng dõy s cp ca mỏy bin ỏp W2 : S vũng dõy th cp ca mỏy bin ỏp II 4.1 Cu to : n ỏp lm vic theo nguyờn tc bin ỏp cú cu to n gin gm : BL - mỏy bin ỏp n ỏp : l... BL Mch iu khin : Ly tớn hiu t u ra ca n ỏp Ura ,so sỏnh vi in ỏp cn gi n nh Uụ Mạch điều khiển ĐSV con truợt ra=Uôđ Ul=Uvo 11 ỏn tt nghip Hỡnh 1.7 II.4.2 Nguyờn lý lm vic : n ỏp lm vic theo nguyờn tc bin ỏp hot ng theo nguyờn lý khi in ỏp u vo thay i thỡ mch iu khin s phỏt tớn hiu ng c secvụ s kộo chi than lm thay i s vũng dõy tng ng vi in ỏp u vo sao cho in ỏp u ra s l nh mc thỡ dng li Mch iu khin... Cú th ni s cp ca bin ỏp tớn hiu vi in ỏp ra ca n ỏp Khi in ỏp li thay i kộo theo in ỏp ra cng thay i, bin ỏp tớn hiu s cp tớn hiu cho mch iu khin iu khin cho ng c secvụ kộo chi than ti v trớ vũng dõy tng ng vi in ỏp vo ca n ỏp Trong b thc hnh ca chỳng em thit k, phng ỏn c chn l phng ỏn 2 II.4.3 u nhc im ca loi n ỏp lm vic theo nguyờn tc bin ỏp : + u im : - Giỏ thnh r Khụng cng knh ,d ch to Khụng mộo... thiu chung : Mch iu khin trong cỏc h thng t ng úng 1 vai trũ quan trng khụng th thiu c.Mch iu khin thc hin chc nng iu chnh 1 hay nhiu thụng s no ú ca thit b nh dũng in , in ỏp theo 1 yờu cu iu chnh cho trc hoc gi 1 thụng s no ú n nh theo 1 giỏ tr yờu cu t ra Tuy rng kớch thc , khi lng ca mch iu khin l nh nhng hm lng cht xỏm v giỏ tr kinh t cha trong nú chim rt cao , cho nờn nú gi vai trũ ht sc quan trng... ca mch iu khin ng c secvụ : Tạo nguỡng trên Tín hiệu điện áp Cơ cấu chấp hnh K đại bão ho có đảo Tạo nguỡng duới Hỡnh 3.1 S khi ca mch iu khin nh trờn kt hp vi vic m bo yờu cu lm vic lõu di trong mụi trng khc nghit v tỡm kim linh kin lp rỏp v thay th d dng , chỳng ta thit k mch iu khin ng c secvụ nh sau : 34 ỏn tt nghip 223v -12 V Cl Ura ổ áp n U- VR2 C2 2 R4 Uth R1 Tr1 R10 B R7 GND 217v KđT 2 +12V... R12 A UB 4 C1 R2 -12 R8 V +12V GND +12V R5 R11 C R9 1 VR1 220v Tr3 Tr4 KđT 3 A564 +12V 3 -12 A671 Ul- ớ i Chổ t han i của biến á p ổ á p (BL) n V UC VR3 U- 217v Ul- ớ i Mạ ch điề khiể u n U Đ SV 2 0 0 5 217v 220v 223v Ul- ớ i Con t r- ợ t U l- ớ i = U vào U ra = U ôđ BL Bản vẽ sơ đ nguyên lý ồ Hỡnh 3.2 : II.1 Chc nng ca cỏc linh kin trong mch iu khin: T C1 : lc tớn hiu iu khin T C2 : Mc // R4 , KT1 to... tp 12 ỏn tt nghip - tỏc ng chm - B gii hn cụng sut ln do tip xỳc chi than - Khi thay i u vo t ngt thi u ra cng cú sai s ln do s dng h c khớ) sau ú mi cú sai s nh II.5 N P KIU B : n ỏp loi ny lm vic theo nguyờn tc bự in ỏp thiu v ct i in ỏp tha Bng cỏch s dng 1 bin ỏp bự chỳng ta cú th cng vo mt giỏ tr in ỏp cựng pha vi in ỏp vo khi in ỏp vo nh hn giỏ tr in ỏp ra mong mun Cng nh vy ta cú th tr i mt... nguyờn lý ú to ra mt s mch lc cú th ỏp ng c nhng yờu cu v k thut v kinh t l mt vic quan trng Mi loi n ỏp cú nhng u v nhc im riờng nờn khi la chn phng ỏn thit k mch lc nhúm em ó chn hỡnh thc n ỏp lm vic theo 16 ỏn tt nghip nguyờn tc bin ỏp , vi u im di lm vic rng, khụng mộo dng in ỏp phự hp vi yờu cu ca b thc hnh n ỏp B thc hnh ca chỳng em thit k gm 2 khi: + Khi ng lc gm cỏc thit b chớnh sau: - Mt . Đồ án tốt nghiệp Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp  Đồ án tốt nghiệp . đề tài ” Thiết kế bộ thực hành nguồn ổn áp xoay chiều theo nguyên tắc biến áp ” CHƯƠNG I GIỚI THIỆU VỀ CÁC LOẠI ỔN ÁP XOAY CHIỀU Ổn