Tài liệu Kháo sát bộ nguồn P46 và P52- Thiết kế máy biến áp, chương 5 docx

CHƯƠNG 5
THIẾT KẾ BỘ NGUỒN P52
Do yêu cầu thay đổi về các cấp điện áp sơ cấp cũng như thứ cấp,
nên có sự điều chỉnh về máy biến áp cũng như mạch điều chỉnh điện áp
của bộ nguồn P52 như sau:
 Một Variac điều chỉnh từ 0÷220V-2.23AMP Max.
 Một biến áp có ngõ ra 12V-0-12Vvà ngõ ra 30V để đưa vào
điều chỉnh nguồn áp thay đổi từ 0÷30V; 1,3A
 Một biến áp lấy áp ra từ ngõ ra của Variac để có ngõ ra thay đổi
từ 0÷220VDC 0.5A.
Các thiết bò cần thiết cho mạch điện:
+ Công tắt đóng ngắt, bảo vệ quá tải, ngắn mạch (Aptomat). Ở đây
ta sử dụng thiết bò cũ.
+ Biến áp tự ngẫu
+ Chỉnh lưu nguồn DC.
+ Mạch điều chỉnh điện áp từ 0÷30V-1,3A
+ Các biến áp cần thiết.
Như vậy, ở bộ nguồn ta phải thiết kế hai biến áp cách ly, một biến
áp tự ngẫu, một mạch chỉnh điện áp, mạch chỉnh lưu.
I.
Máy biến áp 1:
Với các cấp điện áp như sau:
 Ngõ vào có điện áp 220V.
 Ngõ ra 108VAC để chỉnh lưu ra điện áp thay đổi 220VDC.
1. Công suất biểu kiến thứ cấp:
S
2
=108 . 0,5=54VA
Chọn B=1,2T.
A
t

= 1,423*(1÷2)
2
461078
21
54
cm),,(
,
 .
Sơ bộ chọn A
t
=8,7cm
2
a
max
= cm,, 9278 
a
min
= cm,
,
,
42
51
78
 .
Vậy a=2,4÷2,9cm
Chọn a= 2,5cm; b=3,5cm
Vậy A
t
= 8,75 cm
2

2. Tính số vòng trên 1V:
V
vòng
,
,*,fBA,
n
t
v
324
7584266
10
444
10
44

3. Dòng điện sơ cấp:
I
1
= với
%
85


4. Xác đònh số vòng thứ cấp cần xác đònh Ch:
S
2
=54 VA Ch=1,11.
U
2
= 1,11.108=120V.

Số vòng thứ cấp N
2
=n
v*
120= 4,32.120 = 518 vòng.
5. Xác đònh đường kính dây: Chọn J =3,5A/mm
2
(theo bảng 4).
 Dây sơ cấp với I
1
= 0,289 A
d
1
=1,128 mm,
,
,
30
53
2890
 .
Chọn d
1
=0,35mm, vậy S
1
=0,0962mm
2
Tổng tiết diện A
1
=S
1

. N
1
=0,0962* 949=91,3 mm
2
 Dây thứ cấp với I
2
=0,5A
d
2
= 1,128mm
Chọn d
2
= 0,45mm(có cách điện)
S
2
= 0,1735mm
2
Tổng tiết diện: A
2
= S
2
. N
2
= 0,1735.518= 89,7mm
2
6. Kiểm tra hệ số lấp đầy:
A
cs
= 3a
2

/4= (3. 25
2
)/4=468,75mm
2
A
dq
= A
1
+A
2
= 91,3 +89,87 =181,17 mm
2
Vậy k
lđ
= )thỏa(,,
,
,
A
A
cs
dq
4603860
75468
17181

7. Tính số vòng cho một lớp dây quấn:
h =
mm,*
a
753725

2
3
2
3

h’= 37,5 –3 =34,5mm
 Đường kính dây quấn sơ cấp: d
1
=0,35mm
Số vòng trên một lớp: SV
1
/lớp =
lớp
vòng
,*
,
,
K*
,
,
Số lớp dây quấn sơ cấp SL
1
= lớplớp, 100910
94
949

 Đường kính dây quấn thứ cấp: d
2
=0,47mm
SV

2
/lớp =
lớp
vòng
,,*
,
,
70769950
470
5
34

SL
2
= lớp, 847
70
518

8. Bề dày cách điện giữa hai lớp:
e
cđ1
=1,4 (theo
Beyaert).
Hiện nay, có loại giấy cách điện chỉ dày 0,1mm nhưng chòu cấp
cách điện B và điện áp đánh thủng lên đến 600V, nên ta sử dụng cách
điện cho toàn bộ máy biến áp.
(Theo Sách Công Nghệ Chế Tạo –Sửa Chữa Máy Điện –Nguyễn
Trọng Thắng –Tập 2-Trang 113).
Vậy e
cđ1

= 0,1mm.
Bề dày cách điện sơ cấp:
e
1
= 10(0,1+0,35) =4,5 mm.
Bề dày cách điện cuộn thứ cấp:
e
2
= 7(0,1+0,47) = 3,99mm.
Chọn e
kh
=1mm.
9. Ta có: a=25mm; suy ra c =25/2=12,5mm.
Bề dày cách điện chung:
e= e
1
+e
2
+e
kh
= 4,5+3,99+1= 9,49mm.
Vậy ta có: k
lđ
= )thỏa(,,
,
,
c
e
80760
512

49
9

Vậy ta đã tính toán xong cho máy biến áp 1 vơi kết quả như sau:
Dây quấn
Số
vòng
Đường
kính
(mm)
Đường
kínhcó
cách
điện
(mm)
Tiết
diện có
cách
điện
(mm
2
)
Tổng tiết
diện
(mm
2
)
Sơ cấp: 0÷220V 949 0,30 0,35 0,0962 91,3
Thứ cấp: 0÷108V 518 0,42 0,47 0,1735 89,87
Khối lượng lõi thép W

th
= 46,8.a
2
.b = 46,8.0,25
2
.0,35=1,02 (kg).
10. Làm khuôn giấy:
a
kh
= a+(1÷2mm)= 25+2=27mm.
b
kh
=b’+(1÷2mm)= mm
,
412
90
35
 .
h
hd
= h –(2e
kh
+2)=37,5- 4=33,5mm.
II.
Tính toán máy biến áp 2:
Có yêu cầu sau:
 Ngõ vào: 220V.
 Ngõ ra: 30VAC-1,5A
12V-0-12V-1A

Hình 12. Máy biến áp của bộ nguồn P52
1. Công suất biểu kiến:
S
2
= 12.1+12.1+30.1,5= 69VA
2. Chọn B=1,2T
A
t
= 1,423(1÷1,2) ) (
,
),(,
B
S
8211859
21
69
2114231
2
 cm
2
Sơ bộ chọn A
t
=9,8 cm
2
a
max
= cm,, 1389 
a
min

= cm,
,
,
52
51
59

a=(2,5÷3,1)cm.
Chọn a=2,8 cm, suy ra b= 3,5cm
U
1
=220V
12V
-
1
A
12V
-
1A
30V
-
1,5A
Vậy A
t
= 9,8cm
2
.
3. Số vòng trên 1V:
V
vòng

,
,*,,*B*f*,
n
v
833
894266
10
510444
10
44

4. Dòng điện sơ cấp:
I
1
=
85%với370
187
69
2


A,
U*
S
Vậy
Chọn d
1
= 0,41mm(có cách điện).
5. Số vòng sơ cấp:
N

1
= 220. 3,83 = 842 vòng.
 Chọn Ch
S
21
= S
22
=12VA; Ch=1,23.
S
23
= 35.1,5 = 52,5 VA; Ch=1,12.
Vậy U
21
=12.1,23= 14,76 V
U
22
=12.1,23= 14,76V.
U
23
=30.1,12=33,6 V.
Vậy số vòng thứ cấp là:
N
21
=N
22
= 14,76.3,83=56 vòng.
N
23
= 33,6.3,83= 150 vòng.
 Chọn J=3,5A/mm

2
I
21
=I
22
=1A.
d
21
=d
22
= mm,
,
*, 60
53
1
1281 
Chọn d
21
=d
22
=0,640mm(có cách điện).
Vậy S
1
=0,1320mm
2
S
21
=S
22
=0,322mm

2
S
23
=0,43mm
2
6. Kiểm tra hệ số lấp đầy:
A
CS
=
22
58828
4
3
mm
Adq=A
1
+A
21
+A
22
+A
23
A
dq
=0,132.842+1,322.112+0,43.150=211,7
Klđ=
460360
588
7211
,,

,
A
A
cs
dq

(thỏa)
7. Tính số vòng cho một lớp dây quấn sơ cấp:
Ta có : h=
mma 4228
2
3
2
3

h’=42-7=38mm.
+Ta có đường kính dây quấn sơ cấp:d
1
=0,41mm
SV
1
/lớp=
lớp
vòng
,
,
88950
410
38


SL
1
= lớp
+Đường kính dây quấn sơ cấp d
21
=d
22
=0,64mm
SV
21
/lớp= .vòng,
,
56950
640
38

lớpSL
lớp/vòng,SV
lớpSL
1
56950
56
38
1
56
53
22
22
21




+Đường kính dây quấn thứ cấp d
23
=0,77mm
.lớp,SL
vòng,
,
lớp/SV
392
47
140
47950
770
38
23
23


8. Chọn bề dày giấy cách điện: Như phần tính toán máy biến áp 1,
ta có loại giấy cách điện bề dày 0,1mm nhưng chòu được cách
điện đến 600V, nên ta chọn loại giấy này.
Như vậy:
+Bề dày cách điện sơ cấp:
e
1
=SL
1
. e
cđ

=10.(0,41+0,1)=5,1mm
+Bề dày cách điện thứ cấp:
e
21
= e
22
= SL
21
. e
cđ21
= 1.(0,64+ 0,1)= 0,74mm.
e
23
= SL
23
.e
cđ23
= 3.(0,77+ 0,1)= 2,61mm.
9. Chọn e
kh
=1mm;
Như vậy: k
lđ
=
720
14
19
10
2
61

2
074
74
0
1
5
,
,
a
,
,
,
c
e





k
lđ
=0,72<0,8 (thỏa điều kiện).
10. Trọng lượng lõi thép:
W
th
= 46,8.a
2
.b = 46,8.0,28
2
.0,35= 1,284 (kg)

11. Làm khuôn giấy:
a
kh
= a+2= 28+2= 30mm
b
kh
= b’+2=
lm,
,,
b
8402
90
35
2
90

h
hd
= h-(2e
kh
+2)= 42-4=38mm.
12.
Tóm tắt:
Điện áp Số vòng
Đường kính
có cách
điện(mm)
Tiết diện có
cách
điện(mm

2
)
Tổng tiết
diện (mm
2
)
0÷220V 842 0,41 0,132 111,14
12V-0-12V 112 0,64 0,322 36,040
0÷30V 150 0,77 0,430 64,5
III. Phương án sử dụng mạch điều chỉnh điện áp:
1. Mạch tạo nguồn đôi

12V:
Mạch này sử dụng IC 7812 và IC 7912. Mạch điện như sau:
Hình 13. Sơ đồ nguyên lí mạch nguồn đôi.
Điện áp từ máy biến áp 2 có điểm giưã được đưa qua mạch lọc
chỉnh lưu. Sau đó, đïc qua mạch ổn áp để được điện áp

12V.
2.
Mạch điều chỉnh điện áp 0÷30V-1,3A
a. Giới thiệu IC723:
Mạch điều chỉnh điện áp được sử dụng IC LM723. IC LM723 là bộ
điều chỉnh điện áp được thiết kế chủ yếu cho những ứng dụng về bộ điều
chỉnh. Bởi chính nó cung cấp dòng đến 150 mA. Nhưng khi thêm
Transitor đệm bên ngoài, nó có khả năng cung cấp dòng tải đến 10A.
Đặc điểm của mạch là tiêu hao dòng tải vô cùng thấp.
LM723/LM723C cũng rất hữu ích cho những ứng dụng khác nhau:
bộ điều chỉnh dòng, bộ điều chỉnh nhiệt độ
LM723C giống với LM723 ngoại trừ chế độ làm việc, bảo đảm ở

dãy nhiệt độ 0
0
C÷70
0
C thay vì từ –55
0
C÷ 125
0
C.
b. Sơ đồ nguyên lí của mạch điều chỉnh điện áp:
IC LM723 có nhiệm vụ điều chỉnh điện áp. Khi thay đổi điện áp
chuẩn V
ref
thì hai chân INV và NONINV sẽ cố đònh mức áp đó.
T
1
có nhiệm vụ điều khiển cho T
2
dẫn mạnh hay yếu. Ngoài ra, T
1
có chức năng bảo vệ cho mạch. Khi T
2
dẫn, T
3
dẫn. Áp ngõ ra phụ thuộc
vào biến trở R
11
. Diode D
2
có tác dụng bảo vệ mối nối BE của T

3
. D
3
có
tác dụng ghim áp. C
4
, C
2
và D
1
có tác dụng lọc và bảo vệ ngõ ra.
Current limit
Sơ đồ chân LM 723
Vc
V +
4Inverting Input
Current sense
14
13
NC
2
11
123
1
Frequency Compensation
LM 723
NC
7- V
Vref 6
5Non - Inverting Input

Vz
10
NC
Vout
9
8
IV. Sô ñoà maïch sau khi thay ñoåi: