mạch ổn áp xoay chiều

15
Chương 2 ỔN ÁP NGUỒN XOAY CHIỀU

Trong công nghiệp và dân dụng đôi khi có một số thiết bị cần thiết phải làm việc với nguồn
điện ổn định để bảo đảm độ chính xác cao mà trên lưới luôn có các tải có công suất lớn
đóng mở thường xuyên như máy hàn điện ,v.V nên nguồn điện luôn phải bị thay đổi điện
áp liên tục .Để khắc phục tình trạng này người ta chế tạo ra các máy ổn áp tự độ
ng để cung
cấp điện áp cho tải luôn là hằng số .
Các dạng ổn áp nguồn xoay chiều để ổn định điện áp là :
Máy ổn áp bảo hòa từ (lọai ổn áp Liên xô hay gọi là ổn áp tổ ong trên thị trường )
*. Survolteur tự động chuyển nấc .
*. Máy ổn áp dùng động cơ DC servo .
*. Trong chương này chúng ta chỉ xét các máy ổn áp có sử dụng các linh kiện điện tử
còn các máy ổn áp không sử dụng linh kiện đ
iện tử chúng ta không xét.

§.2.1. SURVOLTEUR TỰ ĐỘNG CHUYỂN NẤC

Bộ ổn áp xoay chiều này chưa phải hòan tòan là một ổn áp mà có thể xem nó như là một bộ
biến điện (survolteur) dùng relay để tự động thay đổi các nấc chỉnh (duy trì điện áp ngõ ra
đúng định mức).
Với bộ Survolteur tự động chuyển nấc ta có thể có được 8 nấc chỉnh với 3 relay họat động
giao hóan (thực hiện việ
c chuyển nấc) .

2.1.1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH ĐỘNG LỰC

Trong sơ đồ ,các tiếp điểm thường đóng và thường mở thuộc về 3 relay giao hóan K
1

,K
2
và
K
3
.Biến áp động lực chính có 6 đầu dây ra và quấn theo dạng biến áp tự ngẫu
Ở trong phần này chỉ giới thiệu trình bày cụ thể mức điện áp giữa các đầu cho dạng ngõ ra
220V và ngõ vào có mức điện áp thay đổi từ 160V ( 240V .

















Ngõ vào
160V ( 240V

Ngõ ra
220V + 5%

K
1
K
2
K
3
1

2

3

4

5
6
Sô đồ mạch động lực của Survolteur

16
*) Cách phân bố điện áp giữa 6 đầu ra của biến áp dùng làm Survolteur tự động chuyển nấc

*) Lưu ý : Nếu đặc trưng trạng thái động cho relay bằng giá trị 1 và trạng thái nghỉ cho
relay bằng giá trị 0 ,mà mỗi relay có 2 trạng thái .Như vậy 3 relay họat động giao hóan cho
ta :
2
n
= 2
3
= 8 trạng thái .
*) Ứng với mỗi trạng thái họat động của relay ,điện áp ngõ vào và ngõ ra được đưa vào và
lấy ra ở các ngõ ra khác nhau trên 6 đầu của biến áp .

2.1.2. BẢNG TRẠNG THÁI HỌAT ĐỘNG CỦA RELAY

Đây là bảng vị trí và các mức điện áp ngõ vào và ngõ ra của Survolteur tự động khi
các relay chuyển trạng thái .
Bảng giá trị định ngõ vào và ngõ ra mức điện áp .
Nhận xét : Ta dựa vào bảng trạng thái rút ra vài nhận xét sau về đặc
điểm của bộ
Survolteur tự động chuyển nấc :
Mỗi khỏang điện áp vào thay đổi 10V thì thiết bị chuyển đổi 1 cấp .Trong 4 khỏang
trạng thái đầu (từ 1 đến 4),ngõ vào cố định tại 1 ÷ 3 và ngõ ra thay đổi ở 4 vị trí khác nhau
để giữ cho mức điện áp ngõ ra ln bằng 220V ±5% .
Lúc đó ,tại ngõ vào điện áp thay đổi từ 160V ( 200V và bộ dây 1 ÷ 3 có giá trị điện
áp định mức là 200V .Do vậy b
ộ dây ln vận hành ở chế độ đúng bằng điện áp định mức
hay thấp hơn định mức .Hiện tượng này xảy ra tương tự khi ta có 4 trạng thái họat động từ
(5÷8)

Trạng
thái
K
3
K
2
K
1
Ngõ
vào
Ngõ
ra
U
vào

(V)
Tỉ số
biến áp
U
ra
/U
vào
U
ra
(V) Phần trăm
chênh lệch điện
áp ngõ ra
1 0 0 0 1-3 1 – 6 160V→

170V
1,335 214V→
227V
-2,9% → +3,2%
2 0 0 1 1 – 3 2 – 6 170V→
180V
1,27 216V→
228V
-1,9% → +4%
3 0 1 0 1 – 3 1 – 4 180v→
190V
1,2 216V→
228V
-1,9% → +4%
4 0 1 1 1 – 3 2 – 4 190V→
200V
1,135 216V→
227V
-1,9% → +3,6%
5 1 0 0 1 – 5 1 – 6 200V→
210V
1,077 215V→
226V
-2% → +3%
1

2

3

4

5
6
19V
8V
48V
187VV
27VV
267VV
40VV
200VV
13V

17
6 1 1 1 1 – 5 2 – 6 210V→
220V
1,024 215V→
225V
-2% → +2,5%
7 1 0 0 1 – 5 1 – 4 220V→
230V
0,968 213V→
223V
-3% → +1,2%
8 1 1 1 1 – 5 2 - 4 230V→
240V
0,915 211V→
220V
-4% → 0%

Như vậy : Biến áp sẽ họat động với tính năng kém khi điện áp vào ở mức thấp
trong mỗi phạm vi họat động ngõ vào .Ở 4 trạng thái đầu từ (1 ÷ 4 ) biến áp làm việc theo
trạng thái non điện áp nên độ sụt áp trên thứ cấp lớn khi mang tải .
Tính chất sụt áp trên thứ cấp sẽ giảm đi khi mức điện áp vào ở trong khỏang từ 180V
÷ 200V .
Với 8 trạng thái họ
at động nêu trên ,dòng điện qua mỗi đọan dây biến áp sẽ khác biệt
theo từng trạng thái ,dẫn đến việc chế tạo biến áp phải quấn theo nhiều cỡ dây khác nhau
trên mỗi đọan .

2.1.3. HỆ THỐNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Muốn thực hiện chế độ vận hành theo bảng trạng thái giá trị điện áp ngõ vào và điện
áp ngõ ra ,các relay phải họat động theo đúng bảng trạ
ng thái .Do đó thiết bị luôn phải đi
kèm theo là một hệ thống mạch điều khiển so sánh mức điện áp vào để chuyển đổi tác động
cho relay .
* Sơ đồ khối của mạch so sánh :

- Nguồn điện 1 chiều thường tạo từ biến áp riêng có 2 dây quấn độc lập (không lấy
trên biến áp chính ) ,để tránh bớt các ảnh hưởng trên mạch điều khiển khi relay
chuyển mạch động lực .Mạch ổn áp thường dùng IC ổn áp 3 chân họ 78XX (thường
là 7812 hay 7815) .
- Mạch so sánh điện áp ngõ vào đưa về thường dùng vi mạch Op-amp 741 hay 1458
(741 đôi) .
Tín hiệu điện áp xoay chiều đưa về có thể chỉ
nh lưu thành 1 chiều trước khi đưa về
Op – amp để so sánh .
- Xét mạch so sánh dùng Op – amp trong bộ ổn áp :




Nguồn DC có
ổn áp

Mạch so sánh
điện áp

Tầng đệm
(driver)

Hệ thống
relay giao
hóan

Tín hiệu điện
áp ngõ vào

18
S nguyờn lý :














Nguyờn lý hat ng :

- Op amp lp trong mch ny trng thỏi so sỏnh vi ngừ vo khụng o ghim in
ỏp chun qua diod zener D
Z
.in tr R
6
v bin tr VR ghộp song song vi diod zener dựng
thay i mc in ỏp chun ngừ vo khụng o .
- Tớn hiu xoay chiu a v so sỏnh c chnh lu qua diod D1 v lc phng nh t
C
1

qua cỏc in tr h ỏp R
1
v R
2
,R
3
v R
4
a vo ngừ o ca vi mch 741 .
- Ti mc in ỏp xoay chiu so sỏnh no ú ,chnh bin tr VR hiu s in ỏp
gia ngừ vo o v ngừ vo khụng o cú mc chờnh lch sao cho in ỏp ngừ ra ca vi
mch 741 (6) ln transistor T
1
ngng dn ,dn n khụng cú in ỏp phõn cc cho
transistor T2 ,lm T2 ngng dn .Relay K khụng cú in ỏp gia 2 u ,khụng tỏc ng .
- Khi in ỏp ngun xoay chiu tng cao ,lm in ỏp ngừ vo o ca vi mch 741
tng . Hiu s in ỏp gia ngừ vo o (2) v ngừ vo khụng o (3) cú mc chờnh lch
sao cho in ỏp ngừ ra ca vi mch 741 (6) gim thp (so vi in ỏp chun ) ,lm UBE1
tng dn n transistor T1 d
n ,U
CE1
gim lm U
BE2
tng ,transistor T
2
dn cho dũng qua
Relay ,relay tỏc ng tip im .

2.1.4. GII THCH S HAT NG GIAO HểAN CA RELAY (K1,K2,K3)

Tớn hieọu AC ủửa
ve so saựnh
+U
CC1
=12V +U
CC1
=24V
741
LED
R
1

220K
R
3

4,7K
R
2

10K
R

4

4,7K
D
Z
R
5

2,2K
VR
5K
R
6
1,2K
R
7
1,2K
R
8
1,2K
R
9
1,2K
R
10
1,2K
R
11
1K
R

12

22K
T
2

D460
T
1
B562
1N4001
D
2
RELAY
K
D
1

1N4007
C
1

4,7F





K
1

K
2
K
3










(A)
(C)
(B)
U
ra
=216V
U
C
=227V
U
vaứo
=170V
Taực ủoọng
Hỡnh (a)

19

Tín hiệu xoay chiều đưa về 3 relay (lấy từ C) do K
1
,relay K
2
(lấy từ B) ,relay K
3
(lấy
từ A) .
- Trong trạng thái 1 với mức điện áp vào 160V ( 170V ,mức điện áp xoay chiều tại C
cao nhất trong 3 vị trí A ,B ,C .Như vậy ,relay K1 phải tác động.Nếu chọn thời điểm
K
1
tác động lúc ngõ vào 170V ,mức điện áp xoay chiều tại C cần để K
1
thay đổi trạng
thái là U
C
với :
V227V170.335,1V170.
U
U
U
13
16
C
===

- Sau khi K
1
tác động ,điện áp ngõ ra giảm từ 227V xuống 216V nhưng khi UC >

227V vẫn đưa về mạch điều khiển K
1
nên K
1
vẫn họat động tiếp tục ,lúc này mạch động lực
ở trạng thái như hình (a) .
- Sau đó đến cuối trạng thái 2 ,lúc điện áp vào lên đến 180V ,ngõ ra lúc này là 228V
,điện áp U
C
= 280V nên K
1
vẫn duy trì trạng thái họat động .Khi điện áp U
B
= 216V ,nếu ta
chỉnh mức điện áp tác động cho K
2
là 216V ,lúc đó K
2
tác động và thay đổi các trạng thái
của tiếp điểm .
- Khi tiếp điểm thường đóng K
2
mở ra ,relay K
1
mất tín hiệu xoay chiều vào mạch
điều khiển nên K
1
ngưng họat động ,lúc này các trạng thái tiếp điểm trên mạch động lực như
hình (b) :

- Sau khi K
2
tác động ,K
1
ngưng mức điện áp ngõ ra là 216V (từ 228V giảm xuống
216V) ,các mức điện áp so ở C và B là :

U
C
= U
B
= 216V .
Nên K1 không thể tác động lại .
Khi đến cuối trạng thái 3 ,mức điện áp vào là 190V lúc đó ta có điện áp U
B
và U
C
là:
V228V190.2,1V190.
U
U

UU
13
14
CB
====

Với giá trị này của U
C
,K
1
họat động lại ,giảm điện áp ngõ ra 228V xuống 216V .
Nhưng U
B
= U
C
= 228V nên K
1
và K
2
cùng duy trì trạng thái họat động .
Như hình (c) :




K
1
K
2
K

3
←

↑

→

↓

°
±
(A)
(C)
(B)
U
ra
=216V
U
C
=216V
U
vaøo
=180V
Taùc ñoäng
Hình (b)
Ngöng taùc ñoäng
K
1
K
2

K
3
←

↑

→

↓

°
±
(A)
(C)
(B)
U
ra
=216V
U
C
=228V
U
vaøo
=190V
Taùc ñoäng
Hình (c)
Ta
ù
c ñoäng

20



Khi đến cuối trạng thái 4 ,mức điện áp vào là 200V ,ta có :
U
B
= U
C
> 228V .
Suy ra U
A
= U
vào
=200V .

- Nếu chỉnh mức điện áp xoay chiều phản hồi về mạch điều khiển để K
3
tác động là
U
A
= 200V ,lúc đó K
3
tác động và khi K
3
chuyển mạch ,ngõ ra mất điện áp tức thời nên ở C
và B bị mất điện áp ,relay K
1
và K
2

ngưng tác động trở về trạng thái ban đầu .
Sau khi K
3
đã chuyển mạch xong ,ta có trạng thái mạch động lực như hình (d) :










Lúc đó ,điện áp phản hồi ở các tiếp điểm C và B về mạch điều khiển K
1
và K
2
là :
V194V6,193V200.968,0V200.
U
U
U
V215V4,215V200.077,1V200.
U
U
U
15
14
B

15
16
C
≈===
≈===

Vậy ở thời điểm này,các relay K
1
và K
2
đều ngưng họat động vì điện áp phản hồi còn
thấp hơn ngưỡng điện áp tác động .
Hiện tượng tiếp tục từ trạng thái 5 trở đi tương tự giống như mô tả từ trạng thái 1 đến
trạng thái 4 .













K
1
K

2
K
3
←

↑

→

↓

°
±
(A)
(C)
(B)
U
ra
=216V
U
C
=216V
U
vaøo
=180V
Taùc ñoäng
Hình (d)
Ngöng taùc ñoäng
Ngöng taùc ñoäng

21

Ngoõ vaøo
160V÷240V
K
2
K
1
K
3
7812
Ngoõ ra
220V+5%
CT
CC
C
1
C
2
K

2
K
1
K
3

22
Đ.2.2 . MCH N P DNG NG C DC SERVO

2.2.1. NGUYấN TC N P

- Trong 1 b variac thụng thng , khi cung cp in vo trong variac ,ta cú th dựng
tay xoay con chy di chuyn chi than ly in trờn ngừ ra v lm thay i in ỏp ngừ
ra ,tựy theo chiu quay chi than m ngừ ra cú in ỏp tng hay gim. Túm lai: Chi than di
chuyn chiu quay lm thay i in ỏp ngừ ra .
Tng t nh variac thụng thng ,n ỏp thụng thng cú dng hỡnh xuyn nhng
chi than
c di chuyn thay i chiu quay nh ng c DC servo.
- im khỏc bit gia Variac v n ỏp l:
Chi than di ng c t ngừ vo v in ỏp ngừ ra c 2 v trớ c nh .Khi in ỏp
ngun thay i ,con chy di chuyn lm thay i s vũng dõy qun ngừ vo (tng ng
vi mc vo cao hay thp) gi cho in ỏp ngừ ra l khụng i.
- ng c DC servo c i
u khin bng 1 mch in t so sỏnh mc in ỏp AC
ngừ ra iu khin o chiu quay cho ng c DC. V mt cu to b n ỏp trờn gm 3
phn :
- Bin ỏp lừi hỡnh xuyn lm ngun ng lc chớnh.
- H thng chi than v ng c DC servo.
Mch iu khin thay i chiu quay ng c.

I. PHN LAI CHO CC TRNG HP B
TR DY QUN TRONG BIN P
HèNH XUYN










a) Trng hp n ỏp cú 2 ngừ vo v 2 ngừ ra tng ng 2 mc in ỏp 110V v
220V:
Ti ngừ vo 220v mc thay i in ỏp t 160v n 240v (Uvo = 80v).
Ti ngừ vo 110v mc thay i in ỏp t 50 n 130v i vi dng ny an dõy qun t
110v - 220v thng cú ng kớnh bộ nht, qun trong cựng lp th 2 qun t 110v n
im a (gii hn quột v phớa di khi in ỏp vo thp nht); ng kớnh dõy dựng trong
an ny ln hn lp u tiờn nhng bộ hn lp ngũai cựng tng ng vi phm vi quột
chi than khi in ỏp vo thay i trong phm vi cho phộp 80v. õy l trng hp bin ỏp
xuyn qun thnh 3 lp.
Trng hp bin ỏp xuyn qun thnh 2 lp, lp trong cựng qun t 110v n 220v , lp
ngũai cựng tng ng t 110v n 240v, lỳc ny ta ch dựng 2 c dõy cho bin ỏp.
Nguyờn nhõn b trớ dõy thnh 2 hay 3 lp dõy qun ph thuc vo phm vi quột t
c quay
v h s bin tc dựng cho ng c DC servo.
110V
0V
220V

ẹieọn aựp vaứo
160V ữ 240V

ẹieọn aựp ra
Choồi than

23
Khi phạm vi quét 80v như định ở trên được bố trí trên lớp ngòai cùng khỏang dây quấn
tương ứng 80v được trải rộng trong phạm vi chu vi của đường tròn với góc ở tâm từ 3400
đến 3500 (gần khít vòng tròn).











Giả sử trong thời gian dt, chổi than di chuyển trên mặt quét một đọan cong ds (trên
chu vi), tương ứng với góc ở tâm là dω.
Ta có vận tốc quay:
πω=
θ
= 2
dt
d
u

Với u: tốc độ quay của chổi than.
(ω =rad/s.)
v =vòng/s

Hay : ω = 2ЛU/60

Quan hệ vận tốc dài chổi than theo chu vi vòng tròn ngòai biến áp xuyến.
()
60
U
D.V
Hay
60
n2
2
D
V
Vaäy
2
D
d
d
V
u
u
u
t
s
π=
π

⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
ω
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
==

Trong khỏang quét trọn, tương ứng phạm vi dao động thay đổi điện áp vào là ΔU vào ứng
với góc ở tâm là (2Л – α).
Trong phạm vi 1 đọan ds, phân bố địên áp chênh lệch của lớp ngòai cùng biến áp là:
giả sử :
Dn
d
θ
α
Chiều quay
ds
Chổi than
F
r

10
0
- 20
0
Góc giới hạn hành
trình quay của
chổi than

24
60
U
2
2
U
dt
dU
2
U
dt
dU
dUd
2
U
vaøovaøo
vaøovaøo
o2va
vaøo
π
⎟
⎠

⎞
⎜
⎝
⎛
α−π
Δ
=
ω
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
α−π
Δ
=
=θ
α−π
Δ

⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
=Δ
π
==α
V

vaøo
0
80U
)rad(
90
20

n427.0n
60
2
90
2
80
dt
dU
vaøo
=
π
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛

π
−π
= .

N(vòng/phút) 2 4 6 8 10 15 20 40
(
)
giaây/v
dt
du
vaøo

0.854 1.7 2.56 3.4 4.3 6.4 8.5 17

Ứng với góc quay của chổi than là: (2π-α),α>20
0
(trị số này phụ thuộc vào thiết kế).
ΔU
vaøo
=80
v


Giả sử chọn : α=120
0
=2π/3(rad)
n
5
8
n

60
2
90
2
80
dt
dU
vaøo
=
π
⎟
⎟
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
π
−π
=

hay
n6.1
dt
dU

vaøo
=

n(vòng/phút)

1.6 2.12 2.68 4 5.3 10.6
()
giaây/v
dt
du
vaøo

2.56 3.4 4.3 6.4 8.5 17

Giả sử gọi F là tổng lực làm thay đổi chổi than (trừ đi ma sát do lực ép lò xo lên chổi than
để tạo tiếp xúc tốt tại điểm tiếp xúc điểm quét và ma sát do độ phẳng của mặt quét tạo bởi
các vòng dây quấn liên tiếp nhau).

25
Tính gần đúng moment quay chổi than:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
π
==μ
60
n2

P
D.F
n

P :công suất cần dùng để tạo ra moment quay chổi than m và tốc độ quay n
(vòng/phút).Quan hệ giữa công suất động cơ với các tham số:
P
động cơ
= K
bđ
.P.
Kbđ: hệ số biến đổi xác định hiệu suất của bộ chuyển động từ trục quay động cơ đến
chổi than.
n
bñ
ñoängcô
nFD
55,9
K
P
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
- Cùng với một lực F cần đủ để quay chổi than (tức đủ để thắng ma sát tại mặt tiếp xúc và
các ma sát khác) đồng với đường kính ngòai Dn của biến áp xuyến; nếu tốc độ quay k của
chổi than thấp thì công suất của động cơ P động cơ sẽ bé.

- Với 2 biến áp xuyến chế tạo giả sử cùng lực quay chổi than như nhau. nếu Dn tăng thì cần
P động cơ
lớn.
- Hơn nữa khi Dn tăng muốn tốc độ đáp ứng khi điện áp dUvào/dt lớn ta cần có giá trị của P
động cơ lớn.Lớn vì n cần có giá trị cao.
- b. Trường hợp: ổn áp chỉ quấn một lớp từ 0 đến 240V và phạm vi quét dùng trong một góc
nhỏ hơn 2400 , tương ứng với dạng ổn áp họat động theo chế độ ngõ vào Autovolt V2 có thể
lấy ra 2 cấp điện áp 110-220V (ho
ặc một cấp điện áp tùy ý).
* Phân lọai: có 3 dạng, tương ứng với mỗi dạng này cách mắc mạch điện mạch động lực có
khác nhau.
- Dạng 1: ổn áp có kết cấu đưa điện áp vào và lấy ra ra trực tiếp trên biến áp xuyến.
- Dạng 2: biến đổi dạng của dạng 1, ngõ vào bố trí theo kiểu autovolt nhưng ngõ ra vẫn lấy
điện trực tiếp trên biến áp xuyến.
- Dạ
ng 3: Dùng để nối rộng tàm công suất họat động của biến áp xuyến, có dùng thêm biến
áp bù đầu nối tiếp nhưng ổn áp có một ngõ vào và một ngõ ra.

Một vấn đề khác nữa là:
- Với dòng điện đi qua chổi than từ 5A-10A ổn áp làm việc liên tục ta dùng một chổi than có
diện tích 5mm2 và vị trí quét nằm trên mặt của biến áp xuyến.
Ngõ ra
220V
0V
110V
Ngoõ vaøo
(
80
–

26
- Khi dòng điện làm việc lớn hơn thì ta có thể tăng số lượng chổi than nhiều hơn nhưng diện
tích tiếp xúc chổi than là 4mm2 - 5mm2, dòng điện đi từ 15A đến 25A hoặc cao hơn.
- Khi dòng điện làm việc lớn đến 50A, ta dùng thêm hệ thốnng quạt gió giải nhiệt tại quanh
khhu vực giải nhiệt của chổi than.
- Trong một vài biến áp xuyến cơng suất lớn (5KVA) cả biến áp được
đặt trên một miếng
nhơm để giải nhiệt cho hệ thống dây quấn trên biến áp khi làm việc có tải.

b) . Ngun lý họat động của ổn áp:
Gồm 3 phần chính:
Biến áp chính làm nguồn cho phụ tải.
Hệ thống chổi than và động cơ DC servo có hệ bánh răng giảm tốc.
Máy điều khiển và hệ thống bảo vệ thấp áp cắt mạch (khơng tự đóng lại) hay hệ thống bảo
vệ q áp cắt mạch (khơng đóng lại).
Mạch điện tử dùng trong bộ ổn áp để
đổi chiều quay động cơ DC servo (dùng Op-amp).
Ngun lý làm việc:
Mạch điều khiển được cung cấp từ 2 biến áp cách ly: một biến áp làm nhiệm vụ cung cấp
nguồn DC dương, âm (12V để phân cực cho IC op-amp 741, biến áp này cần làm nhiệm vụ
so sánh điện áp ngõ ra ổn áp để đưa vào op-amp; một biến áp khác dùng để làm nguồn DC
dương âm cho động cơ servo.
Phần mạch nguồn dương âm cung cấp phân cực cho IC op-amp được ổn áp bằng diode D23
D24.
Phần mạch so sánh điện áp DC ở ngõ ra ổn áp được giảm áp qua biến áp chỉnh lưu, qua cầu
diode (D1÷ D4), để biến đổi thành điện áp một chiều (cấp qua bộ lọc, điện trở tải 2.2k), điện
áp này đưa vào cầu diode zener D
5
và D
6
và điện trở để lấy điện áp ra đưa vào IC op-amp.

Ngõ vào
160 - 240V
Ngõ ra
220V
Pha
ï
m vi
q
ué
t
Biến áp bù
(đấu nối tiếp)

27

220V
110V
0V
33 1K
1,2K
2,2K
4,7
1,2K
4,7K
4,7K
100K
47
500K
+V
CC
-V
CC
20K
D7 D8 D9 330 D11
M
D12
D13
D14
D16
D18
D17
D15
K2 K1

220V
110V
0V
330
D10
1,2K
1,2K
D24
D23
+V
CC
-V
CC
D1
D2
D3
D4
D19
D20
D21
D22
D5
D6
C1
C2
C3
C4
C5
C6
Sễ ẹO MAẽCH ẹIEU KHIEN ẹONG Cễ DC SERVO

28








Ta có:
U
DC VAÒ
= 2U
Z
+U
AB.

Vây U
AB
=U
CD
-2U
Z.

Muốn động cơ đảo chiều quay, điện áp UAB phải có giá trị dương hay âm khi UDC vào
thay đổi. Như vậy:
Chọn điện áp U
Z
cho diod zener và U

AB
có quan hệ nhau.
Giả sử khi điện áp ac ở ngõ ra ổn áp đạt gía trị đúng định mức (điện áp này cũng đặt vào sơ
cấp của biến áp tạo tín hiệu đưa vào mạch so sánh).
Lúc đó giả sử giá trị U
DC
vào = U
DC
vào định mức, với giá trị này cần có mức điện áp U
Z

thỏa mãn sao cho U
AB
= 0.
U
Z
=1/2U
DC
vào định mức.
Khi điện áp AC ở ngõ ra ổn áp thấp hơn giá trị định mức:
U
DCvào
< U
DCvào
định mức.
( U
AB
< 0
⇒ điện thế tại A lớn hơn điện thế tại B.
Khi điện áp AC ở ngõ ra ổn áp cao hơn giá trị định mức.

U
DCvào
> U
DCvào
định mức.
thì U
AB
> 0
⇒ điện thế tại B lớn hơn điện thế tại A.
c. Xét mạch so sánh dùng op-amp:










Ta có:
vaøo
i
t
ra
U
R
R
U −=
Tỷ số:

i
t
R
R
xác định hệ số KĐ điện áp ra so với điện áp vào.
U
DC

U
DC
ra
A
B
U
Z
U
Z
U
vaøo
U
ra
R
f
R
i
R
L
2

3

6


29
Rt100K + 500K = 600K.
Rt
min
= 100K.
( Hệ số KĐ):
()
66.12727.21
K7.4
K600100
R
R
i
t
÷=
÷
=
Ngòai ra,U ra không thể tăng vô hạn khi U vào thay đổi, mà giới hạn thay đổi tối đa của U
ra ( U
sat
(điện áp bão hòa) của IC op-amp.
Nếu nguồn (12V ( U
sat
= U
cc
– 2V = (10V.

Tín hiệu lấy từ ngõ ra ( được đưa qua D
7
,D
8
(Zener) và D
9
đi vào T1(npn) họăc đi vào D
10

vào T
2
(npn).
D
7
,D
8
tạo mức ngưỡng để T
1
hay T
2
dẫn dứt khóat, khi tín hiệu vào cực nền của chúng.
Khi điện áp ngõ ra op-amp dương hơn điểm mass chuẩn T
1
dẫn (lớn hơn U
z
của D
1
).
Ngược lại điện áp ngõ ra op-amp âm hơn điểm mass chuẩn T
2

dẫn (giá trị điện áp lúc đó
phải âm để có mức giá trị tuyệt đối lớn U
z
của D
8
).
- Xét phương pháp đổi chiều quay động cơ tại mạch điều khiển T
1
,T
2
.
Giả sử khi T
1
dẫn, tại điểm (a) xảy ra bán kỳ dương, lúc đó điện thế tại a cao hơn tại b nên
dòng điện đi từ (a) qua D
15
đến (e) qua T
1
đến (d) sau đó qua phần ứng động cơ về trở về tại
(b).
Khi tại điểm (a) xảy ra bán kỳ âm, lúc đó điện thế tại (c) cao hơn điện thế tại (b) và (a) dòng
đi từ (c) qua D
17
đến (e), đến T
1
qua (d), qua động cơ và trở về nguồn tại (b).
- Như vậy khi T
1
dẫn, T
2

tắt:
Giả sử; T1 dẫn, chổi than di chuyển về phía biên đụng tiếp điểm K
2
,khi tiếp điểm hở 1
trong 2 diod D
13
,D
14
nối tiếp với mạch để độngcơ không được cung cấp điện khi đến biên
,diod vào mạch là D
14
chứ không phải là D
13
.
- Ngược lại, T
2
dẫn chổi than di chuyển về phía biên ngược lại, để ngắt điện vào động cơ
lúc này, khi tiếp điểm va chạm cần quét diode D
14
phải được đưa vào nối tiếp mạch.
Khi ở vị trí biên, động cơ ngưng cung cấp điện nên không quay theo hướng đó tiếp tục
nữa, nhưng vẫn có khả năng quay theo hướng ngược lại.
Kết luận:
Trong suốt cả chu kỳ của điện áp xoay chiều lấy ở thứ cấp của biến áp abc dòng điện qua
động cơ luôn theo hướng từ (a) đến (b), v
ậy động cơ họat động theo nguồn điện DC chỉnh
lưu 2 bán kỳ.
Ở bán kỳ dương, nửa bộ dây biến áp ab cunng cấp năng lượng cho động cơ qua D
15
.

Ở bán chu kỳ âm nửa bộ dòng biến áp cb cung cấp năng lượng cho động cơ qua diode
D
17
.
- Xét khi T2 dẫn, T1 tắt ta có:
Khi bán kỳ (+) xảy ra tại (a), Ub > Uc, dòng đi từ (b) qua động cơ đến (d) qua T
2
đến (f) qua
D
18
rồi trở về nguồn tại c.
Khi bán kỳ (-) xảy ra tại (a), Ub > Ua, dòng đi từ (b) qua động cơ đến (d) qua T
2
đến (f) qua
D
16
.
Khi T
2
dẫn, động cơ vẫn được cung cấp năng lượng qua nguồn chỉnh lưu 2 bán chu kỳ, tuy
nhiên lúc đó dòng qua động cơ có hướng ngược với T
1
dẫn, điều này chứng tỏ phần ứng là
nam châm vĩnh cửu, đổi hướng dòng điện qua mạch phần ứng động cơ đổi chiều quay.
Trong mạch điện động cơ servo có 2 tiếp điểm thướng đóng nối tắt 2 đầu của 2 diode
D
13
,D
14
.

Thường có dạng vi tiếp điểm (micro switch), đặt ở 2 điểm giới hạn của vùng quét.
Khi cần quét chưa chạm được tiếp điểm, chúng ở vị trí thường đóng, khi di chuyển đến vị trí
biên khu vực quét, cần chạm vào tiếp điểm nào, tiếp điểm đó chuyển sang trạng thái hở và
diode D
13
(hay D
14
) nối tiếp mạch động cơ, tuy nhiên vị trí của tiếp điểm và D
14
phải họat
động theo T
1
,T
2
.