Báo cáo Tổng hợp về tổng quan về acquy, về ups & thiết kế và tính toán các loại mạch điện

Ch­¬ng I Tæng quan vÒ acquy ¾c quy lµ nguån cung cÊp dßng ®iÖn mét chiÒu cho c¸c thiÕt bÞ cã nhu cÇu sö dông dßng ®iÖn kh«ng ®æi. ¾c quy th­êng ®­îc chÕ t¹o theo hai lo¹i: Lo¹i thø nhÊt lµ ¾c quy ch× axit Lo¹i thø hai lµ ¾c quy kiÒm Trong hai lo¹i nµy th× ¾c quy ch× axit th­êng ®­îc sö dông réng r·i h¬n nhê cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n h¼n ¾c quy kiÒm. Sau ®©y ta sÏ xem xÐt cÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng cña ¾c quy. I. CÊu t¹o cña ¾c quy: 1) CÊu t¹o B×nh acquy ®­îc chia lµm nhiÒu ng¨n, th­êng lµ 3, 4 hoÆc 6 ng¨n tuú theo lo¹i acquy 6V, 9V hay 12V. Trong mçi ng¨n cã ®Æt c¸c tÊm b¶n cùc. B¶n cùc gåm b¶n cùc d­¬ng vµ b¶n cùc ©m. C¸c tÊm b¶n cùc d­¬ng nèi víi nhau gäi lµ khèi b¶n cùc d­¬ng ®Æt xen kÏ víi c¸c tÊm b¶n cùc ©m ®­îc nèi víi nhau gäi lµ khèi b¶n cùc ©m . Hai khèi b¶n cùc ®­îc ng¨n c¸ch nhau b»ng c¸c tÊm ng¨n. Mçi ng¨n nh­ vËy lµ mét ng¨n acquy ®¬n. Dung dÞch ®iÖn ph©n trong acquy th­êng dïng lµ axit sunfuric H2SO4. Nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n kho¶ng 1,1 – 1,3g/cm3. Nång ®é dung dÞch ®iÖn ph©n cã ¶nh h­ëng lín ®Õn søc ®iÖn ®éng vµ tuæi thä cña acquy. NÕu nång ®é qu¸ cao, c¸c b¶n cùc dÔ bÞ sunfat ho¸, tÊm ng¨n nhanh chãng bÞ ph¸ háng, nÕu nång ®é qu¸ thÊp th× kh¶ n¨ng tr÷ ®iÖn cña acquy kÐm thËm chÝ kh«ng cã kh¶ n¨ng tr÷ ®iÖn. NhiÖt ®é m«i tr­êng còng ¶nh h­ëng lín ®Õn nång ®é dung dÞch, ph¶i tuú theo nhiÖt ®é m«i tr­êng mµ cã nh÷ng sù ®iÒu chØnh phï hîp. Ng¨n ¾c qui ®¬n U = 12V + - Søc ®iÖn ®éng cña acquy phô thuéc vËt liÖu cÊu t¹o b¶n cùc, chÊt ®iÖn ph©n. Víi acquy axit, søc ®iÖn ®éng danh ®Þnh cña mét ng¨n acquy ®¬n lµ 2,4V. §Ó t¨ng gi¸ trÞ søc ®iÖn ®éng cña nguån, ng­êi ta ghÐp nèi tiÕp nhiÒu acquy ®¬n thµnh mét b×nh acquy. 2) C¸c øng dông cña ¾c quy: ¾c quy th­êng dïng ®Ó: - Trªn «t«, m¸y kÐo dïng ¾c quy ®Ó cÊp nguån cho bé khëi ®éng ®éng c¬, ngoµi ra cßn cÊp cho c¸c thiÕt bÞ dßng ®iÖn kh¸c khi m¸y ph¸t kh«ng lµm viÖc. - Lµ nguån dù phßng cho c¸c thiÕt bÞ ®iÖn cã yªu cÇu cÊp ®iÖn liªn tôc trong tr­êng hîp mÊt ®iÖn l­íi quèc gia. - Lµ nguån cÊp ®iÖn n¨ng trong c¸c toa tµu ®Ó phôc vô cho c¸c thiªt bÞ nh­: chiÕu s¸ng, qu¹t m¸y, m¸y ®iÒu hoµ nhiÖt ®é. - Lµ nguån thao t¸c mét chiÒu (®ãng, c¾t) cña c¸c m¸y c¾t Ýt dÇu trong c¸c tr¹m biÕn ¸p trung gian. 3) ¾c quy ch× axit: a. Søc ®iÖn ®éng ¾c quy. Søc ®iÖn ®éng ¾c quy ®­îc hiÓu lµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a hai ®Çu cùc cña ¾c quy khi ®o kh«ng t¶i. Søc ®iÖn ®éng phô thuéc rÊt lín vµo nång ®é, nhiÖt ®é cña dung dÞch. Søc ®iÖn ®éng nµy t¨ng khi nhiÖt ®é vµ nång ®é dung dÞch t¨ng ë nhiÖt ®é 180C vµ nång ®é (r)=1,28 g/cm3 th× søc ®iÖn ®éng ¾c quy lµ 2,12V. Ph­¬ng tr×nh biÓu diÔn sù phô thuéc cña ¾c quy vµo nång ®é cña dung dÞch khi (r) thay ®æi tõ 1,05-1,3 g/cm3 E= 0,84+r E: lµ søc ®iÖn ®éng ®o b»ng v«n (V) r: lµ nång ®é dung dÞch ®o ë nhiÖt ®é t=150C. Sù thay ®æi cña søc ®iÖn ®éng trªn mét ®¬n vÞ nhiÖt ®é cña dung dÞch ®­îc gäi lµ hÖ sè nhiÖt trªn thùc tÕ nhiÖt ®é nµy rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua. VD: víi nång ®é dung dÞch r=1,2g/cm3 th× hÖ sè nhiÖt ®é lµ t0=0,000268 V/0C b. §iÖn trë trong cña ¾c quy: §iÖn trë trong lµ tæng ®iÖn trë dung dÞch ®iÖn ph©n, c¸c tÊm b¶n cùc, v¸ch ng¨n c¸ch ly vµ ®iÖn trë tiÕp xóc gi÷a c¸c ®iÖn cùc vµ dung dÞch ®iÖn ph©n. Khi dung l­îng ¾c quy (tæng sè c¸c b¶n cùc) cµng lín th× c¸c ®iÖn trë trong cµng nhá. §iÖn trë trong t¨ng lªn khi nhiÖt ®é dung dÞch cµng nhá. VD: §iÖn trë trong cña ¾c quy 6CT-84-EMC Víi nhiÖt ®é dung dÞch lµ -200C, 00C, +200C th× cã c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng lµ: 0,015; 0,01; 0,0085 W. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña ¾c quy sÏ kÐo theo sù t¨ng gi¸ trÞ cña ®iÖn trë trong. §iÖn ¸p ¾c quy cµng lín th× ®iÖn trë trong cµng lín. §èi víi ¾c quy dïng ®Ó khëi ®éng, ng­êi ta cè g¾ng chÕ t¹o lµm sao cho ®iÖn trë trong cµng bÐ ®Ó cã dßng ®iÖn phãng lµ lín nhÊt. Khi khëi ®éng c¬ th× tæn hao n¨ng l­îng lµ thÊp nhÊt. §iÖn ¸p ¾c quy kh¸c víi søc ®iÖn ®éng cña nã, lµ mét trÞ sè ®iÖn ¸p r¬i trong m¹ch trong cña ¾c quy. (§iÖn ¸p ¾c quy kh¸c víi ¾c quy dïng ®Ó khëi ®éng, ng­êi ta cè g¾ng chÕ t¹o lµm sao cho ®iÖn trë trong cµng bÐ ®Ó cã dßng ®iÖn phãng lµ lín nhÊt. Khi khëi ®éng c¬ th× tæn hao n¨ng l­îng lµ thÊp nhÊt.) §iÖn ¸p ¾c quy kh¸c víi søc ®iÖn ®éng c¬ cña nã lµ mét trÞ sè ®iÖn ¸p r¬i trong m¹ch trong cña ¾c quy. Un=E+I.R Up=E-I.R I: dßng ch¶y qua ¾c quy (A) R: ®iÖn trë trong cña ¾c quy (W) E: søc ®iÖn ®éng cña ¾c quy (V) c. Dung l­îng ¾c quy: Dung l­îng ¾c quy lµ tæng ®iÖn n¨ng cña ¾c quy cÊp ®Õn mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p bÐ nhÊt cho phÐp. Víi dßng ®iÖn phãng cµng t¨ng th× ®iÖn ¸p cµng gi¶m. VÝ dô: Khi dßng phãng 0,05C20 th× ®iÖn ¸p gi¶m ®Õn 1,7V. NÕu qu¸ tr×nh phãng ®iÖn víi dßng phãng kh«ng ®æi th× dung l­îng ¾c quy tÝnh theo biÓu thøc: C=I.t I: dßng ®iÖn phãng. t: thêi gian phãng. C: dung l­îng phãng. Dung l­îng cña ¾c quy phô thuéc vµo kÕt cÊu cña nã nh­ sè b¶n cùc, chiÒu dµy b¶n cùc, vËt liÖu v¸ch ng¨n c¸ch ly. Víi sè b¶n cùc trong c¸c ¾c quy cµng lín th× dung l­îng cña nã cµng lín. 4) ¾c quy kiÒm ¾c quy kiÒm lµ ¾c quy mµ dung dÞch ®iÖn ph©n ®­îc dïng lµ dung dÞch kiÒm. KOH hoÆc NaOH tuú thuéc vµo cÊu t¹o b¶n cùc mµ ng­êi ta chia lµm ba lo¹i: - Lo¹i ¾c quy s¾t -> Niken. - Lo¹i ¾c quy Cadimi -> Niken. - Lo¹i ¾c quy b¹c -> kÏm. ¾c quy kiÒm cã cÊu t¹o t­¬ng tù ¾c quy ch× axit nghÜa lµ nã còng gåm dung dÞch ®iÖn ph©n, v¸ch ng¨n, c¸c b¶n cùc vµ vá b×nh… B¶n cùc cña ¾c quy kiÒm th­êng chÕ t¹o theo d¹ng thái. Gi÷a c¸c b¶n cùc ®­îc g¾n c¸c tÊm ng¨n ebonÝt. Chïm b¶n cùc d­¬ng vµ ©m còng ®­îc nèi nh­ chïm b¶n cùc cña ¾c quy axit ®Ó ®­a ra c¸c vÊu cña ¾c quy. So víi ¾c quy axit, ¾c quy kiÒm tuy cã gi¸ thµnh cao, ®iÖn trë trong lín nh­ng l¹i cã ®é bÒn vµ thêi gian sö dông dµi. Trong ®iÒu kiÖn m¸y lµm viÖc khëi ®éng nÆng nÒ, th× nã cã ­u viÖt h¬n h¼n ¾c quy axit. Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn cho ¾c quy kh«ng ®ßi hái nghiªm ngÆt vÒ trÞ sè cña dßng ®iÖn n¹p. II. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña ¾c quy: §Æc tÝnh c¬ b¶n cña ¾c quy lµ qu¸ tr×nh phãng n¹p. 1) Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn: Khi ¾c quy ®· n¹p no. NÕu ta nèi hai ®Çu cùc cña ¾c quy víi phô t¶i (ch¼ng h¹n nh­ mét bãng ®Ìn) th× qu¸ tr×nh phãng ®iÖn sÏ x¶y ra theo chiÒu: Cùc d­¬ng ¾c quy -> t¶i -> cùc ©m ¾c quy -> dung dÞch ®iÖn ph©n -> cùc d­¬ng ¾c quy. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña ¾c quy, ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra nh­ sau: T¹i cùc d­¬ng: Pb + 2OH- + H2SO4 + 2e -> PbSO4 + 2H2O. T¹i cùc ©m: Pb + SO4- - -> PbSO4 +2e. Nh­ vËy, khi ¾c quy phãng ®iÖn ch× sun ph¸t l¹i ®­îc h×nh thµnh ë hai ®Çu chïm b¶n cùc, lµm cho c¸c b¶n cùc dÇn trë l¹i gièng nhau. Cßn dung dÞch axit bÞ ph©n tÝch thµnh cation 2H+ vµ anion SO4- -. §ång thêi qu¸ tr×nh phãng ®iÖn còng t¹o ra n­íc trong dung dÞch, do ®ã nång ®é trong dung dÞch gi¶m dÇn vµ søc ®iÖn ®éng ¾c quy còng gi¶m. Uaq = Eaq - Ip.Rp §Æc tÝnh phãng cña ¾c quy lµ quan hÖ gi÷a: Up, Ep, r = f(tp); Ip= const. Cp= Ip. Tp H×nh vÏ: 2) Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn ¾c quy. Khi ¾c quy ®· ®æ ®Çy axit H2SO4. B¾t ®Çu qu¸ tr×nh n¹p. Trªn c¸c b¶n cùc sÏ sinh ra mét líp máng ch× sun ph¸t (PbSO4). V× ch× oxit t¸c dông víi axit theo ph¶n øng: Pb + H2SO4 -> PbSO4 + H2O. §em nèi nguån ®iÖn mét chiÒu vµo hai ®Çu cùc cña ¾c quy th× dßng ®iÖn mét chiÒu sÏ ®­îc khÐp kÝn m¹ch. Qua ¾c quy vµ dßng ®iÖn ®i theo chiÒu: Cùc d­¬ng cña nguån mét chiÒu -> ®Çu cùc 1 ¾c quy -> chïm b¶n cùc 1 -> qua dung dÞch ®iÖn ph©n -> chïm b¶n cùc 2 -> ®Çu cùc 2 cña ¾c quy -> cùc ©m nguån 1 chiÒu. Dßng ®iÖn sÏ lµm cho dung dÞch ®iÖn ph©n, ph©n ly: H2SO4 -> 2H+ + SO4- - Cation H+ theo dßng ®iÖn ®i vÒ phÝa chïm b¶n cùc nèi víi ©m nguån ®iÖn vµ t¹o ra ph¶n øng t¹i ®ã. 2H+ + PbSO4 -> H2SO4 + Pb. Anion SO4- - ch¹y vÒ phÝa chïm b¶n cùc nèi víi c¸c cùc d­¬ng nguån ®iÖn t¹o ra ph¶n øng t¹i ®ã. PbSO4 + 2H2O + SO4- - -> 2H2SO4 + PbO2. KÕt qu¶ lµ chïm b¶n cùc nèi víi d­¬ng nguån ®iÖn cã ch× ®ioxit (PbO2) cßn ë chïm nèi ©m nguån ®iÖn cã ch× (Pb) nh­ vËy hai b¶n cùc ®· kh¸c nhau vÒ cùc tÝnh. Qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn ¾c quy. Tõ c¸c ph¶n øng ho¸ häc trªn ta thÊy qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn ®· t¹o ra l­îng H2SO4 bæ sung vµo dung dÞch, ®ång thêi còng trong qu¸ tr×nh n¹p ®iÖn, dßng ®iÖn cßn ph©n tÝch trong dung dÞch ®iÖn ph©n khi H2 vµ O2 sinh ra. L­îng khÝ nµy sñi lªn nh­ bät n­íc bay ®i. Do ®ã, nång ®é cña dung dÞch ®iÖn ph©n trong qu¸ tr×nh n¹p sÏ ®­îc t¨ng lªn; ¾c quy ®­îc coi lµ ®Çy (no) khi quan s¸t thÊy dung dÞch sñi bät ®Òu (hiÖn t­îng s«i) lóc cã thÓ c¾t nguån ®iÖn n¹p -> qu¸ tr×nh n¹p hoµn thµnh. §Æc tÝnh n¹p: Un, En, b = f(tn); In=const. Cn=In.tn. HiÖu suÊt: n= Cp/Cn Qu¸ tr×nh hãa häc x¶y ra trong ¾c quy kiÒm còng gièng nh­ ¾c quy axit. NghÜa lµ c¸c ph¶n øng x¶y ra còng cã tÝnh thuËn nghÞch. NÕu b¶n cùc cña ¾c quy kiÒm lµ s¾t – Niken th× ph¶n øng ho¸ häc x¶y ra trªn b¶n cùc d­¬ng: Ni(OH)2 + KOH + OH-- Û Ni(OH)3 + KOH Trªn b¶n cùc ©m: Fe(OH)2 + KOH Û Fe + KOH + 2OH- - Th«ng th­êng ¾c quy kiÒm ®­îc n¹p ®iÖn hoµn toµn søc ®iÖn ®éng sÏ ®¹t kho¶ng 1,7 -> 1,85 V. Khi ¾c quy phãng ®iÖn hoµn toµn, søc ®iÖn ®éng ¾c quy lµ 1,2 -> 1,4 V. Nh­ vËy ®iÖn thÕ phãng ®iÖn cña ¾c quy kiÒm thÊp h¬n ¾c quy axit. Ch­¬ng II Tæng quan vÒ UPS §iÖn ngµy cµng chiÕm vai trß quan träng trong cuéc sèng , nh÷ng yªu cÇu vÒ nã ngµy cµng kh¾t khe. Mçi lÜnh vùc ®Òu cã nh÷ng yªu cÇu riªng nh­ng cho dï lµ ®iÖn sinh ho¹t hay ®iÖn dµnh cho c«ng nghiÖp th× ®Òu cÇn ph¶i cã sù liªn tôc vµ æn ®Þnh. Tuy nhiªn ®Ó thùc hiÖn nã lµ kh«ng hÒ ®¬n gi¶n bëi trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, truyÒn t¶i, tiªu thô lu«n cã nh÷ng sù cè kh«ng thÓ luêng tr­íc sÏ ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng ®iÖn ¸p thËm chÝ lµm gi¸n ®o¹n viÖc cung cÊp. Vµ tïy theo tõng tr­êng hîp sÏ g©y ra nh÷ng tæn thÊt kh¸c nhau. Trong c«ng nghiÖp, g©y nªn nh÷ng thiÖt h¹i vÒ kinh tÕ, ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng s¶n phÈm, g©y thø phÈm, phÕ phÈm, lµm gi¶m hiÖu suÊt lao ®éng. Ngoµi ra cßn ¶nh h­ëng ®Õn an ninh quèc gia, hÖ thèng giao th«ng, quèc phßng ... Do vËy ®¶m b¶o ®é tin cËy cÊp ®iÖn vµ n©ng cao chÊt l­îng ®iÖn ¸p lµ mèi quan t©m hµng ®Çu cña hÖ thèng cung cÊp ®iÖn. UPS (Uniterruptible Power Supply) lµ bé nguån liªn tôc.Víi kü thuËt t­¬ng tù chÊt l­îng ®iÖn chØ bao gåm 2 chØ tiªu quan träng nhÊt lµ ®iÖn ¸p vµ tÇn sè. Vµo cuèi thÕ kû thø 20, ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn cña c¸c n­íc c«ng nghiÖp ph¸t triÓn vµo kho¶ng 99.9%. §iÒu nµy qui ra thêi gian mÊt ®iÖn trong 1 n¨m lµ 8h, phæ biÕn d­íi d¹ng mÊt 1 vµi phót. Thêi l­îng mÊt ®iÖn nh­ vËy kh«ng quan träng l¾m víi hÖ thèng chiÕu s¸ng hoÆc hÖ thèng ®iÖn c¬. §èi víi hÖ thèng kü thuËt sè, vÊn ®Ò kh«ng ®¬n gi¶n nh­ vËy.§é tin cËy cung cÊp ®iÖn cña c¸c hÖ thèng cã m¸y tÝnh c«ng nghiÖp cÇn ph¶i t¨ng lªn rÊt nhiÒu v× mÊt ®iÖn dï chØ trong 1 vµi mili gi©y cã nguy c¬ mÊt hÕt th«ng tin hoÆc lµm rèi lo¹n qu¸ tr×nh trao ®æi d÷ liÖu m¸y tÝnh ; yªu cÇu hÖ thèng kü thuËt sè ph¶i khëi ®éng l¹i. Ngµy nay, yªu cÇu ®é tin cËy cung cÊp ®iÖn lªn tíi 10 con sè 9 nghÜa lµ 99.99999999% 1. C¸c øng dông cña UPS: UPS bảo vệ chống lại đột biến và tăng điện, cũng như sự sụt áp điện. Thiết bị này bao giờ cũng chứa một bộ acqui để duy trì điện, có thể chạy trong một thời gian đủ để lưu lại các kết quả công việc và tắt máy đúng quy trình, không gây hư hỏng. Nếu làm việc trong một khu vực thường xuyên bị mất điện, và/hoặc nếu kết quả công việc là quan trọng đến mức mà sự ngừng trệ máy sẽ gây hậu quả rất tai hại thì UPS là thiết bị không thể thiếu. Ngµy nay UPS ®­îc øng dông rÊt réng r·i nh­ trong y häc c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö y sinh, trong c¸c phßng mæ (scanner, ®iÖn t©m ®å, thËn nh©n t¹o ...). Trong ng©n hµng: m¸y rót tiÒn, thÞ tr­êng trøng kho¸n... Trong ngµnh th«ng tin liªn l¹c( ®iÖn tho¹i, truyÒn h×nh, fax)... §Æc biÖt c¸c hÖ thèng ®o l­êng ®iÒu khiÓn hiÖn ®¹i nh­ c¸c bé logic lËp tr×nh PLC, c¸c bé ®iÒu khiÓn gi¸m s¸t vµ thu nhËp d÷ liÖu Scada, c¸c m¸y tÝnh c«ng nghiÖp, c¸c d©y chuyÒn s¶n xuÊt tù ®éng. 2. S¬ ®å khèi cña UPS. ChØnh l­u/ N¹p NghÞch l­u HTCC 2 HTCC 1 Ac qui T¶i + ChØnh l­u øng dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö b¸n dÉn nh­ diod, tiristor ... ®Ó biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu tõ l­íi ®iÖn thµnh ®iÖn ¸p 1 chiÒu ®­a vµo n¹p ¾c qui . + Bé acquy cã t¸c dông l­u nguån ®iÖn dù phßng . + NghÞch l­u Cung cÊp ®iÖn ¸p ra t¶i tõ bé acquy,biÕn nguån ®iÖn mét chiÒu thµnh xoay chiÒu . 3. ChÕ ®é vËn hµnh cña UPS ViÖc vËn hµnh UPS theo c¸c chÕ ®é kh¸c nhau tuú theo t×nh tr¹ng nguån vµ t¶i. B×nh th­êng t¶i ®­îc cung cÊp tõ hÖ thèng cung cÊp 1(HTCC1), ¸cqui lu«n ®­îc n¹p tõ hÖ thèng cung cÊp 2(HTCC 2). Khi x¶y ra sù cè l­íi cung cÊp, t¶i ®­îc cÊp ®iÖn tõ acqui qua bé nghÞch l­u. S¬ ®å khèi chi tiÕt BiÕn ¸p vµo ChØnh l­u Ac qui NghÞch l­u BiÕn ¸p ra Läc §KNL Nguån cho §KNL §KNL §KCL Nguån cho §KCL Ch­¬ng III ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch lùc I. Giíi thiÖu mét sè s¬ ®å nghÞch l­u: 1.1) S¬ ®å m¸y biÕn ¸p cã ®iÓm giòa. S¬ ®å gåm m¸y biÕn ¸p cã diÓm giòa ë phÝa s¬ cÊp , hai Tirist¬ cã anèt nèi vµo cùc d­¬ng cña nguån nu«i E , th«ng qua hai nöa cuén d©y s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p .ë ®Çu vµo , ng­êi ta ®Êu nèi tiÕp mét ®iÖn c¶m Ld ®Ó ng¨n chÆn tô ®iÖn C phãng ®iÖn vµo nguån E khi chuyÓn m¹ch Tirist¬ vµ còng ®Ó h¹n chÕ ®Ønh ®iÓm cña dßng ®iÖn ic khi khëi ®éng . D©y quÊn s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p chia thµnh hai phÇn ®Òu nhau , mçi phÇn cã n1 vßng . Thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã mét cuén d©y, n2 vßng . §iÖn ¸p trªn t¶i kÝ hiÖu lµ u, dßng ®iÖn trªn t¶i kÝ hiÖu lµ i Ho¹t ®éng cña s¬ ®å Khi cho xung ®iÒu khiÓn më T ®iÓm a ®­îc T nèi víi cùc 0 cña nguån E . Lóc nµy vc – va = u1 = E .Do hiÖu øng cña m¸y biÕn ¸p tù ngÉu ,ta còng cã ve-vc=u1=E. Nh­ vËy, tô C ®­îc n¹p ®Õn ®iÖn ¸p b»ng 2E , b¶n cùc d­¬ng ë bªn ph¶i .B©y giê nÕu cho xung ®iÒu khiÓn T2 Tirist¬ nµy sÏ ®Æt ®iÖn thÕ ®iÓm e vµo catèt cña T1 ,khiÕn T1 bÞ kho¸ l¹i ;tô ®iÖn C sÏ ®­îc n¹p ng­îc ®Ó s½n sµng kho¸ T2 khi cho xung ®iÒu khiÓn më T1 lÇn sau . Bªn thø cÊp m¸y biÕn ¸p ta sÏ nhËn ®­îc ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn d¹ng “sin ch÷ nhËt”, mµ tÇn sè cña chóng phô thuéc vµo nhÞp ®iÖu ph¸t xung ®iÒu khiÓn më T1, T2 . NhËn xÐt : Ta thÊy dßng ®iÖn hoÆc ®iÖn ¸p ë ®©y lµ d¹ng “sin ch÷ nhËt” do ®ã , nã chøa nhiÒu sãng hµi bËc cao . ChÊt l­îng ®iÖn ¸p sÏ kh«ng tèt . 1.2) S¬ ®å dïng hai Tran-sistor. T1 , T2 lµ hai Transistor c«ng suÊt . §iÖn ¸p trªn t¶i kÝ hiÖu lµ u, dßng ®iÖn trªn t¶i kÝ hiÖu lµ i . Hai §i«t D1 , D2 ®Êu song song ng­îc víi T1 ,T2 ,nh»m ng¨n ngõa ®iÖn ¸p qu¸ lín xuÊt hiÖn gi÷a c¸c cùc transistor, nÕu nh­ t¶i cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m Ho¹t ®éng cña s¬ ®å Gi¶ thiÕt ë chÕ ®é x¸c lËp , T2 ®ang dÉn dßng ,dßng ®iÖn t¶i lµ i ®ang ch¶y theo m¹ch phÝa d­íi . NÕu khi t = 0 ; i = - Im ta c¾t xung ®iÒu khiÓn ®Æt ë T2 vµ ta t¸c ®éng vµo xung ®iÒu khiÓn ®Æt vµo T1 ,kÕt qu¶ sÏ lµ T2 bÞ kho¸ l¹i , T1 vÉn t¹m thêi ë tr¹ng th¸i kho¸ v× dßng t¶i kh«ng thÓ ®¶o chiÒu ®ét ngét (v× trong m¹ch lóc nµo còng cã mét l­îng ®iÖn c¶m dï nhá hay lín) , nã tiÕp tôc ch¶y theo ®­êng cò . §i«t D1 lµm ng¾n m¹ch T1 nªn transistor nµy vÉn ë tr¹ng th¸i kho¸ .Khi t=t1 lµ lóc i = 0 , D1 th«i dÉn dßng , T1 b¾t ®Çu dÉn dßng .B©y giê dßng ®iÖn ®¶o chiÒu ch¶y theo m¹ch T1 . NhËn xÐt : Tr­êng hîp t¶i thuÇn trë: §iÖn ¸p t¶i cã d¹ng sin ch÷ nhËt , lµ mét hµm lÎ , chu kú 2L= 2P ,nh­ h×nh vÏ . Dßng t¶i lµ i ch¶y qua th× nguån E lu«n lu«n cung cÊp mét dßng ®iÖn h»ng : is =Is = Tr­êng hîp t¶i L+R. Dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cã d¹ng nh­ h×nh vÏ: Tr­êng hîp t¶i R+L+C , céng h­ëng nèi tiÕp : §iÒu kiÖn céng h­ëng lµ : wL = §iÒu kiÖn nµy cho phÐp x¸c ®Þnh tô ®iÖn C khi ®· Ên ®Þnh tÇn sè céng h­ëng Dßng ®iÖn t¶i i lµ tæng c¸c dßng ®iÖn do tõng thµnh phÇn sãng hµi cña ®iÖn ¸p t¶i u t¹o ra . Dßng ®iÖn t¶i cã d¹ng h×nh sin . Kªt luËn : D¹ng ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn phô thuéc vµo t¶i thuÇn trë , ®iÖn c¶m hay ®iÖn dung. 1.3) S¬ ®å cÇu mét pha. S¬ ®å cÇu mét pha gåm bèn Tiristor , bè trÝ theo kiÓu cÇu ,tõng cÆp Tiristor T1 vµ T3 ,T2 T4 ®­îc ®iªu khiÓn mét c¸ch chu kú ,khi cho xung më T1 th× T4 kho¸ l¹i vµ ng­îc l¹i ; khi cho xung më T4 th× T1 bÞ kho¸ l¹i vµ ng­îc l¹i. C¸c ®i«t D1 , D2 , D3 , D4 , ®Êu song song ng­îc víi c¸c tiristor t­¬ng øng ,lµ cÇn thiÕt khi t¶i mang tÝnh c¶m kh¸ng . Tõ mét nguån ®iÖn mét chiÒu E ,s¬ ®å cho phÐp t¹o ra trªn t¶i mét ®iÖn ¸p “h×nh sin ch÷ nhËt” cã tÇn sè biÕn ®æi ®­îc . Ho¹t ®éng cña s¬ ®å . Gi¶ thiÕt T2 vµ T4 ®ang cho dßng ch¶y qua .Khi t = 0 , cho xung më T1 vµ T3 ;T2 vµ T4 bÞ kho¸ l¹i (do thiÕt bÞ chuyÓn m¹ch thùc hiÖn) .Dßng t¶i i = - Im kh«ng thÓ ®¶o chiÒu mét c¸ch ®ét ngét .Nã tiÕp tôc ch¶y theo chiÒu cò nh­ng theo m¹ch D1 - E – D3 - t¶i - D1 vµ suy dÇn .D1 vµ D3 dÉn dßng khiÕn T1 vµ T3 võa kÞp më ®· bÞ kho¸ l¹i .§iÖn ¸p trªn t¶i lµ U = E . Khi t = t1 , i = 0 , D1 vµ D3 bÞ kho¸ l¹i , T1 vµ T3 sÏ më l¹i nÕu cßn xung ®iÒu khiÓn t¸c ®éng ë c¸c cùc G1 vµ G3 , dßng t¶i i > 0 vµ t¨ng tr­ëng , ch¶y theo chiÒu tõ A ®Õn B . Giai ®o¹n tõ t = 0 ®Õn t = t1 lµ giai ®o¹n hoµn n¨ng l­îng . Khi t = T/2 , cho xung më T2 vµ T4 ; T1 vµ T3 bÞ kho¸ l¹i .Dßng t¶i i ch¶y qua D2 vµ D4 khiÕn cho T2 vµ T4 võa kÞp më ®· bÞ kho¸ l¹i . Khi t = t3 , i = 0 ,T2 vµ T4 sÏ më l¹i , i < 0 , ch¶y theo chiÒu tõ B ®Õn A, … .Dßng t¶i i biÕn thiªn theo qui luËt hµm mò gi· hai gi¸ trÞ Im vµ - Im . C¸c xung ®iÒu khiÓn tiristor th­êng lµ xung chïm . §Ó më c¸c tiristor T1 vµ T3 ng­êi ta ph¸t xung chïm trong kh¶ng tõ 0 ®Õn t2 .§Ó më c¸c tiristor T2 vµ T4 , ng­êi ta ph¸t xung chïm trong kh¶ng tõ t2 ®Õn t4 . ChÊt l­îng ®iÖn ¸p t¶i vµ dßng t¶i . §iÖn ¸p t¶i cã d¹ng “ h×nh sin ch÷ nhËt “ , ®èi xøng .Nã lµ mét hµm lÎ chu kú .Biªn ®é cña sè h¹ng thø 10 b»ng 5,2% sè h¹ng thø nhÊt. Biªn ®é cña sè h¹ng thø 3 cña dßng t¶i chØ cßn b»ng 5,4% sè h¹ng thø nhÊt cña nã . Nh­ vËy ®èi víi t¶i c¶m kh¸ng ,ta chØ lÊy 3 sè h¹ng ®Çu trong khai triÓn Fourier cña ®iÖn ¸p t¶i ®Ó tÝnh to¸n còng kh¸ chÝnh x¸c. §iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trªn t¶i. Ng­êi ta ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra b»ng c¸ch kÝch më lÖch c¸c tiristor cïng cÆp ,vÝ dô T1 vµ T4 ®­îc më tr­íc T2 vµ T3 t­¬ng øng , mét gãc b .Nh­ vËy ®iÖn ¸p t¶i sÏ cã mét lóc b»ng kh«ng .§iÖn ¸p nµy ®­îc gäi lµ ®iÖn ¸p “ h×nh sin gÇn ch÷ nhËt” . Trong kho¶ng u = 0 ,dßng t¶i ch¶y qua mét ë nh¸nh cÇu nµy vµ mét ®ièt ë ®Çu kia . 1.4) S¬ ®å ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM . C¸c thiÕt bÞ biÕn tÇn tr×nh bÇy ë trªn chØ t¹ ra ®­îc ®iÖn ¸p d¹ng h×nh sin ch÷ nhËt ,hoÆc gÇn ch÷ nhËt , chøa nhiÒu sãng hµi .Muèn gi¶m nhá ¶nh h­ëng cña sãng hµi , ng­êi ta cã thÓ dïng c¸c bé läc , vµ nh­ vËy , träng l­îng vµ gi¸ thµnh cña thiÕt bÞ biÕn tÇn sÏ cao . §iÒu mong muèn lµ lµm thÕ nµo ®Ó võa ®iÒu chØnh ®­îc ®iÖn ¸p ra mµ vÉn gi¶m nhá ®­îc ¶nh h­ëng cña c¸c sãng hµi bËc cao . BiÖn ph¸p “®iÒu biÕn ®é réng xung “ nh»m ®¸p øng yªu cÇu trªn. Néi dung chÝnh cña biÖn ph¸p nµy nh­ sau : T¹o mét sãng d¹ng h×nh sin um ,ta gäi lµ sãng ®iÒu biÕn ,cã tÇn sè b»ng tÇn sè mong muèn . T¹o mét sãng d¹ng tam gi¸c,biªn ®é cè ®Þnh up ,ta gäi lµ sãng mang cã tÇn sè lín h¬n nhiÒu (th­êng lµ béi ba) tÇn sè cña sãng ®iÒu biÕn . Dïng mét kh©u so s¸nh ®Ó so s¸nh um vµ up .C¸c giao ®iÓm cña hai sãng nµy x¸c ®Þnh kho¶ng t¸c ®éng cña xung ®iÒu khiÓn tiristor hoÆc transistor c«ng suÊt. Ng­êi ta chia ®iÒu biÕn ®é réng xung thµnh hai lo¹i : §iÒu biÕn ®é réng xung ®¬n cùc: ®iÖn ¸p ra trªn t¶i lµ mét chuçi xung cã ®é réng kh¸c nhau ,cã trÞ sè 0 vµ +E trong nöa chu kú d­¬ng vµ 0 vµ -E trng nöa chu kú ©m §iÒu biÕn ®é réng xung l­ìng cùc : ®iÖn ¸p ra trªn t¶i lµ mét chuçi xung, cã ®é réng kh¸c nhau ,cã trÞ sè ±E. TØ sè gi÷a biªn ®é sãng ®iÒu biÕn vµ biªn ®é sãng mang ,ký hiÖu lµ M , ®­îc gäi lµ TtØ sè ®iÒu biÕn, M = . §iÒu chØnh Am còng chÝnh lµ ®iÒu chØnh ®é réng xung . Khi M = 1 th× ®iÖn ¸p ra t¶i cã gi¸ trÞ lín nhÊt .Muèn gi¶m nhá ®iÖn ¸p ra , ta gi¶m nhá Am. 1.5) S¬ ®å biÕn tÇn chøa Ýt sãng hµi . §Æc ®iÓm cña c¸c s¬ ®å biÕn tÇn tr×nh bµy ë trªn lµ , ngoµi sãng c¬ b¶n (sãng bËc mét) cßn chøa nhiÒu sãng hµi .Sãng hµi g©y ra nh÷ng tæn thÊt v« Ých. Cã thÓ triÖt tiªu mét sè sãng hµi b»ng c¸ch céng c¸c xung ®iÖn ¸p ch÷ nhËt cã tÇn sè ®iÖn ¸p ra mong muèn ,nh­ng lÖch nhau vÒ thêi gian .§iÖn ¸p ra cã d¹ng 12 bËc trng mét chu kú .§é réng mçi bËc b»ng P/6. Víi c¸c s¬ ®å trªn ta chän s¬ ®å nghÞch l­u ë ®©y lµ s¬ ®å ®iÒu biÕn ®é réng xung PWM .Bëi v× chÊt l­îng ®iÖn ¸p còng kh¸ tèt , cho phÐp t¹o ra tÇn sè mong muèn víi yªu cÇu. II. Lùa chän s¬ ®å thiÕt kÕ: Lùa chän s¬ ®å nghÞch l­u: Chän s¬ ®å nghÞch l­u cÇu mét pha ®èi xøng 2) Chän tiristor Víi yªu cÇu ®iÖn ¸p ra lµ 220(V) vµ c«ng suÊt lµ 15(kva) ,nªn ta chän Tirist¬ gi¸ trÞ c¸c nh­ sau: §iÖn ¸p cùc ®¹i lµ U = 220**1,6 = 497,8 (V). ta chän lµ 500(V). Trong ®ã 1,6 lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ¸p. Dßng ®iÖn trung b×nh lµ : I = 15000*1,2 / 220 = Trong ®ã 1,2 lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ dßng. Tõ c¸c yªu cÇu trªn ta chän ®­îc Tirist¬ cã c¸c th«ng sè nh­ sau: §iÖn ¸p cùc ®¹i lµ : Um =600 (V) Dßng ®iÖn trung b×nh lµ : Itb =160 (A) §iÖn ¸p nhá nhÊt ®Æt lªn cùc G ®Ó më Tirist¬ lµ : Ug = 7 (V) Dßng ®iÖn nhá nhÊt ®Æt lªn cùc G ®Ó më Tirist¬ lµ : Ig = 0,3 (A) Thêi gian kho¸ cña Tirist¬ lµ : toff = 10 (ms) Dßng ®iÖn nhá nhÊt ®Æt lªn cùc G ®Ó duy tr× khi Tirist¬ ®ang më lµ : Igmin =0.1(A). Sôt ¸p trªn Tirist¬ lµ :DU = 1 (V). Tèc ®é t¨ng tr­ëng dßng ®iÖn (A/ms) :100 (A/ms) Tèc ®é t¨ng tr­ëng ®iÖn ¸p (V/ms) :200 (V/ms) 3) TÝnh chän RC ®Ó b¶o vÖ Tiristor Tiristor rÊt nh¹y c¶m víi ®iÖn ¸p qu¸ lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc, ta gäi lµ qu¸ ®iÖn ¸p. Cã hai nguyªn nh©n g©y lªn qu¸ ®iÖn ¸p: + Nguyªn nh©n néi t¹i: lµ sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn. Khi kho¸ Tiristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc, c¸c ®iÖn tÝch nãi trªn ®æi ng­îc hµnh tr×nh t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n.Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn ng­îc g©y ra søc ®iÖn ®éng c¶m øng rÊt lín trong c¸c ®iÖn c¶m, lu«n lu«n cã, cña ®­êng d©y nguån dÉn ®Õn c¸c Tiristor. V× vËy gi÷a An«t vµ Cat«t cña Tiristor xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p. + Nguyªn nh©n bªn ngoµi: Nh÷ng nguyªn nh©n nµy th­êng x¶y ra ngÉu nhiªn nh­ c¾t kh«ng t¶i mét m¸y biÕn ¸p trªn ®­êng d©y, khi mét cÇu ch× b¶o vÖ nh¶y, khi cã sÊm sÐt... §Ó b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p ng­êi ta th­êng dïng m¹ch RC ®Êu song song víi Tiristor nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch tô ®iÖn tÝch khi chuyÓn m¹ch g©y lªn. S¬ ®å m¹ch b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p Ng­êi ta th­êng chän ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña tiristor lín h¬n Unmax thùc. Nh­ng trÞ sè nµy vÉn nhá h¬n so víi qu¸ ®iÖn ¸p kÓ trªn. C¸c qu¸ tr×nh qu¸ ®iÖn ¸p cã tèc ®é t¨ng tr­ëng lín. §¹o hµm ®iÖn ¸p sinh ra dßng ®iÖn ch¶y trong tô C ®Êu song song víi tiristor. Khi kÝch më T tô ®iÖn C sÏ phãng ®iÖn qua T, ®iÖn trë R h¹n chÕ dßng ®iÖn nµy. C¸c linh kiÖn b¶o vÖ nµy cã thÓ tÝnh b»ng c«ng thøc nh­ng ®Ó ®¬n gi¶n ng­êi ta th­êng sö dông c«ng thøc kinh nghiÖm, chän : C = 0,05 R = 1 k Ch­¬ng IV ThiÕt kÕ vµ tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn I. Nguyªn t¾c chung cña m¹ch ®iÒu khiÓn 1) Thyristor chØ më cho dßng ch¶y qua khi tho¶ m·n hai ®iÒu kiÖn : UAK > 0 IG > 0 Khi thyristor chuyÓn sang tr¹ng th¸i dÉn th× cùc ®iÒu khiÓn kh«ng cßn t¸c dông. Thyristor chØ trë vÒ tr¹ng th¸i kho¸ nÕu dßng ®iÖn IA < IH. ( IH : dßng ®iÖn duy tr× ) Chøc n¨ng cña m¹ch ®iÒu khiÓn : T¹o ra ®­îc c¸c xung ®ñ diÒu kiÖn më thyristor, ®é réng xung tx ®­îc tÝnh theo biÓu thøc : di/dt : tèc ®é biÕn thiªn dßng t¶i. 2) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn. (Ur+Udk) Ur wt 2p p Ur Udk 0 a a Udk a) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Tæng ®¹i sè cña Ur + Udk ®­a ®Õn ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh. B»ng c¸ch lµm biÕn ®æi Udk ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc a. Khi Udk = 0 ta cã a = 0 Khi Udk 0 Quan hÖ gi÷a a vµ Udk nh­ sau: LÊy Udkmax = Urmax b) Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng ''arccos'' Ur Udk (Ur+Udk) Ur Udk a 0 wt Nguyªn t¾c nµy còng dïng hai ®iÖn ¸p - §iÖn ¸p ®ång bé Ur v­ît tr­íc ®iÖn ¸p anèt - katèt tiristor mét gãc b»ng P/2 (NÕu UAK = A sincot th× Ur = B coscot). - §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc Udk lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai h­íng (d­¬ng vµ ©m). Trªn h×nh vÏ ®­êng nÐt ®øt lµ ®iÖn ¸p anèt - katèt tiristor, tõ ®iÖn ¸p nµy ng­êi ta t¹o ra Ur. Tæng ®¹i sè Ur + Udk ®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh. Khi Ur + Udk = 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh. Udk + Bcosa = 0 Do ®ã a = arccos ( - Udk/B ) Th­êng lÊy B = Udk max Khi Udk= 0 th× a = p/2 Khi Udk = Udk max th× a = P Khi Udk = - Udk max th× a = 0 Nh­ vËy khi cho Udk biÕn thiªn tõ -Udk max ®Õn +Udk max th× a biÕn thiªn tõ 0 ®Õn P. II. S¬ ®å nguyªn lý ®iÒu khiÓn cña bé nghÞch l­u: Tao xung h×nh tam gi¸c Kh©u so s¸nh II Kh©u ®iÒu khiÓn I Kh©u so s¸nh I T¹o xung h×nh sin Kh©u ®iÒu khiÓn II T1 , T2 T3 , T4 Nöa chu kú d­¬ng Nöa chu kú ©m S¬ ®å gåm bé t¹o xung tam gi¸c ,t¹o xung sin ,hai kh©u so s¸nh , hai kh©u ®iÒu khiÓn. Xung sin vµ tam gi¸c sau khi t¹o xong ®­îc t¸ch ra vµ ®­a vµo hai kh©u so s¸nh sau ®ã ®­îc ®­a vµo hai kh©u ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu khiÓn cÆp Tirit¬ t­¬ng øng. 1) Chän tÇn sè cña m¹ch t¹o xung tam gi¸c vµ xung h×nh sin. ë ®©y ta chän tÝn hiÖu ra trªn t¶i cã d¹ng nh­ sau: Ut¶i a, §èi víi xung tam gi¸c. Theo nh­ trªn, ta chän xung tam gi¸c cã tÇn sè lµ f = 500(Hz). b, §èi víi xung h×nh sin . Ta chän tÇn sè dao ®éng cña m¹ch lµ f = 50 (Hz). 2) Nguyªn lý ho¹t ®éng cña m¹ch Bé t¹o xung tam gi¸c t¹o ra xung cã tÇn sè lµ f = 4RC (Hz) cã d¹ng tÝn hiÖu nh­ h×nh vÏ : Bé t¹o xung sin t¹o ra xung cã tÇn sè f = 2 P RC (Hz) d¹ng nh­ h×nh vÏ: TÝn hiÖu sau khi t¹o xong ®­îc chia lµm hai mét nöa chu kú d­¬ng vµ mét nöa chu kú ©m V× mét nöa chu kú d­¬ng vµ mét nöa chu kú ©m ®iÒu khiÓn lµ nh­ nhau nªn ta chØ xÐt mét nöa chu kú d­¬ng cßn mét nöa chu kú ©m lµ hoµn toµn t­¬ng tù . TÝn hiÖu cña nña h×nh sin cã d¹ng sau: Nöa chu kú d­¬ng nµy cïng víi tÝn hiÖu tam gi¸c göi vµo bé so s¸nh . TÝn hiÖu sau khi ra khái bé so s¸nh cã d¹ng : TÝn hiÖu ®i vµo kh©u ®iÒu khiÓn sÏ ®­îc chia ra ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c Tirit¬. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn T1 , T2 cã d¹ng : T III. TÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn: 1) Bé t¹o xung tam gi¸c: M¹ch gåm 4 ®iÖn trë , 1 tô , 2 OPAM . Trong ®ã cã R1 , R2 , R chän sao cho phï hîp víi ®Çu bµi . R1 , R2 ta chän cã gi¸ trÞ b»ng nhau vµ b»ng 1(kW). Theo nh­ phÇn xung tam gi¸c ta chän tÇn sè cña m¹ch lµ f = 500 (Hz) (hay chu kú T = 0,002(s)) mµ f = 1/4RC . Ta chän gi¸ trÞ cña C = 4,7 (hF) VËy gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R = 106 (W). Hai OPAM ë ®©y ta chän lµ mA 741 cã c¸c gi¸ trÞ nh­ sau : Nguån nu«i : ± 9 (V). TÝn hiÖu ra : 7,2 (V) C¸c ®iÖn trë R3 , R4 cã t¸c dông lµm æn ®Þnh nhiÖt cho hai OPAM. 2) M¹ch t¹o dao ®éng h×nh sin: M¹ch gåm 4 ®iÖn trë , 2 tô , 1 OPAM . Trong ®ã cã Ri , Rf , R chän sao cho phï hîp víi ®Çu bµi . Rf , Ri ta chän cã gi¸ trÞ b»ng nhau vµ b»ng 1(kW). Theo nh­ phÇn t¹o xung h×nh sin ta chän tÇn sè f = 50(Hz) mµ f = 1/2PRC . Ta chän gi¸ trÞ cña C = 4,7 (hF) , vËy gi¸ trÞ cña ®iÖn trë R = 667 (W). OPAM ë ®©y ta chän lµ mA 741 cã c¸c gi¸ trÞ nh­ sau : Nguån nu«i : ± 9 (V). TÝn hiÖu ra : 7,2 (V) 3) T¹o nöa chu kú d­¬ng vµ ©m cña xung h×nh sin: §Ó t¹o nöa xung d­¬ng hay ©m ta chØ viÖc dïng hai §i «t ®Êu ng­îc chiÒu nhau lµ t¹o ®­îc,c¸ch t¹o nh­ h×nh vÏ: 4) M¹ch so s¸nh tÝn hiÖu: Hai m¹ch nµy chØ bao gåm cã hai OPAM lµ mA 741 nªn ta còng cã c¸c th«ng sè vÒ chóng nh­ trªn. Nguån nu«i: ± 15 (V). DiÖn ¸p ra : 12(V). 5) Kh©u ®iÒu khiÓn I vµ II: TÝn hiÖu ra khái kh©u so s¸nh cã d¹ng: 6) Chän m¸y biÕn ¸p xung: ViÖc truyÒn t¶i xung ®­a vµo cùc ®iÒu khiÓn tiristor th­êng dïng BAX v× nã cã mét sè ­u ®iÓm sau: - BAX dÔ truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn - T¹o ®­îc biªn ®é xung ra theo yªu cÇu - C¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn - DÔ thay ®æi cùc tÝnh xung ra - DÔ ph©n bè xung ®i c¸c kªnh ®iÒu khiÓn Theo nh­ tÝnh to¸n ta cã Ug = (V) §Çu ra cña tÝn hiÖu t¹i kh©u so s¸nh lµ (V) Theo phÇn tÝnh to¸n ë m¹ch lùc ta chän van Tiristor lo¹i C149D. Van cã c¸c th«ng sè: Ug = 7 V Ig = 0,3 A Gi¶ trÞ nµy lµ gi¸ trÞ dßng vµ ¸p ë thø cÊp m¸y biÕn ¸p. Chän vËt liÖu lµm lâi s¾t Ferit HM lâi cã d¹ng h×nh xuyÕn, lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã DB = 0,3 T ; DH = 30 A/m kh«ng cã khe hë kh«ng khÝ. + TØ sè BAX : th­êng m = 2 ¸ 3 , chän m = 3 + §iÖn ¸p cuén thø cÊp BAX U2 = U®k = 7 V + §iÖn ¸p ®Æt lªn cuén s¬ cÊp BAX : U1 = m.U2 = 3.7 = 21 V + Dßng ®iÖn thø cÊp BAX: I2 = I®k = 0,3 A + Dßng ®iÖn s¬ cÊp BAX: I1 = = = 0,1 A + §é tõ thÈm trung b×nh t­¬ng ®èi cña lâi s¾t: mtb = = = 8.103 trong ®ã : m0 = 1,25.10-6 H/m lµ ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ + ThÓ tÝch cña lâi thÐp cÇn cã: V = Ql = Trong ®ã : mtb : ®é tõ thÈm trung b×nh cña lâi s¾t m0 : ®é tõ thÈm cña kh«ng khÝ tx : chiÒu dµi xung truyÒn qua BAX cã gi¸ trÞ 10 ¸ 600 ms. ë ®©y chän tx = 100 ms Sx : ®é sôt biªn ®é xung lÊy Sx = 0,15 U1 : ®iÖn ¸p s¬ cÊp I1 : dßng ®iÖn s¬ cÊp Thay sè vµo ta ®­îc : V = = 7,5.10-6 m3 Þ chän m¹ch tõ cã thÓ tÝnh V = 1,4 cm2 víi thÓ tÝch ®ã ta cã c¸c kÝch th­íc m¹ch tõ: a = 4,5 mm b = 6 mm d = 12 mm D = 21 mm Q = 0,27 cm2 = 27 mm2 ChiÒu dµi trung b×nh m¹ch tõ : l = 5,2 cm Sè vßng quÊn d©y s¬ cÊp BAX: Theo luËt c¶m øng ®iÖn tõ : U1 = w1Q = w1Q à w1 = = = 111 vßng Sè vßng d©y thø cÊp : w2 = = = 37 vßng tiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp S1 = Chän mËt ®é dßng ®iÖn J1 = 6 A/mm2 à S1 = = 0,0083 mm2 §­êng kÝnh d©y quÊn s¬ cÊp : d1 = = = 0,1 mm à chän d©y cã ®­êng kÝnh 0,1 mm TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp: S2 = = = 0,0375 mm2 Chän mËt ®é d® J2 = 4 A/mm2 §­êng kÝnh d©y quÊn thø cÊp: d2 = = = 0,218 mm à chän d©y cã ®­êng kÝnh d2 = 0,22 mm KiÓm tra hÖ sè lÊp ®Çy: kl® = = = = 0,02 < 1 Nh­ vËy cöa sæ ®ñ diÖn tÝch cÇn thiÕt. T2 T1 D6 R12 E AND D7 ng¨n chÆn xung ¸p ©m cã thÓ cã khi T kho¸, D6 dïng ®Ó dÉn dßng khi transitor kho¸ nh»m tr¸nh hiÖn t­îng qu¸ ®iÖn ¸p trªn c¸c cùc C, E cña T. dßng trung b×nh qua D6: ID = I1 = 0,06 A ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt D6 ph¶i chÞu : Unmax = U1max = 6 V Chän D7 ,D6 lo¹i K208A cã: I®m = 15 A U®m = 100 V + §iÖn trë R12 h¹n chÕ dßng qua D6 R12 = 1 Chän R12 = 2 + Chän R11 §iÖn ¸p nguån nu«i kh©u BAX chän E = 15 V, ta ph¶i lu«n gi÷ cho ¸p s¬ cÊp BAX lµ 6V nghÜa lµ ¸p r¬i trªn R11 lµ 9V. TÇng khuÕch ®¹i cuèi cïng Ta thÊy víi lo¹i tiristor ®· chän cã c«ng suÊt ®iÒu khiÓn kh¸ bÐ nªn dßng Colector, Baz¬ qua transisto nhá. Chän T2 lo¹i npn kÝ hiÖu C828 cã: Ucb0 = 35 V Icmax = 200 mA = 10 Chän T1 lo¹i 2SC9111 lµm viÖc ë chÕ ®é xung Ucb0 = 40 V Icmax = 500 mA = 50 Dßng lµm viÖc cña colector: Ic2 = I1 = 0,06 A Dßng lµm viÖc cña Baz¬ T1 : Ib1 = A = 0,12 mA ._.