Bai 1 mach rlc sv TRANG BỊ ĐIỆN, ĐIỆN TỬ TRONG MÁY CÔNG NGHIỆP

Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

1.

Bài 1

Bài 1: MẠCH RLC

GIỚI THIỆU
Mạch điện RLC là một mạch điện gồm một điện trở, một cuộn cảm và một tụ điện, mắc nối
tiếp hoặc song song. Các chữ cái RLC là những ký hiệu điện thông thường tương ứng với trở
kháng, điện cảm và điện dung. Mạch tạo thành một dao động điều hòa cho dòng điện và cộng
hưởng giống như mạch LC. Điểm khác biệt chính là có điện trở sẽ làm tắt dần dao động nếu
như mạch khơng có nguồn ni. Một mạch bất kỳ luôn luôn tồn tại trở kháng ngay cả khi
mạch khơng có điện trở. Mạch LC lý tưởng khơng trở kháng là một mơ hình trừu tượng chỉ
sử dụng trong lý thuyết.
Mạch RLC có nhiều ứng dụng. Chúng được sử dụng trong nhiều loại mạch dao động khác
nhau. Một ứng dụng quan trọng là mạch điều chỉnh, chẳng hạn như trong các bộ thu phát
radio hoặc truyền hình (rà đài), được sử dụng để lựa chọn một dải tần hẹp của sóng vơ tuyến
từ mơi trường xung quanh. Mạch RLC có thể được sử dụng như một bộ lọc thông dải (bandpass), bộ lọc chặn dải (band-stop), bộ lọc thông thấp hay bộ lọc thông cao. Bộ lọc RLC được
mô tả như là một mạch bậc hai, có nghĩa là điện áp hoặc cường độ dịng điện tại thời điểm
bất kỳ trong mạch có thể được biểu diễn bằng một phương trình vi phân bậc hai khi phân tích
mạch.
Mục tiêu:

2.

•

Làm quen với bảng breadboard đa năng và các dụng cụ đo cơ bản: VOM, dao động ký.

•

Làm quen các loại nguồn điện DC, AC.

•

Nhận biết và đọc giá trị các loại điện trở, cuộn cảm, tụ điện.

•

Thực hiện và đo đạc các thơng số điện áp, dịng điện, độ lệch pha trong các mạch RLC.

THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM

2.1. Thành phần
-

Bảng breadboard

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

1


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)
-

Các loại điện trở, biến trở với các mức công suất khác nhau.

-

Các loại tụ điện.

-

Các loại cuộn cảm.

-

Đèn LED

-

Bộ nguồn 5VDC, 12VDC, 220VAC.

-

Đồng hồ vạn năng VOM

-

Dao động ký hai kênh

-

Dây nối

Bài 1

2.2. Sơ lược đặc tính thiết bị
2.2.1. Breadboard (test board đa năng)
Breadboard là một dạng đế cắm nhiều lỗ, cho phép cắm các linh
kiện điện tử, IC và dây nối để tạo thành mạch điện tử mà không
cần hàn nối. Vì thế nên nó có thể được sử dụng lại và giúp cho
việc thiết kế một mạch điện tử thí nghiệm được dễ dàng hơn.
Về cấu tạo breadboard gồm có hai phần chính:
•

Terminal strip: là vùng gắn các linh kiện. Vùng này có 5

cột bên trái (A, B, C, D, E) và 5 cột bên phải (F, G, H, I, J).
Trong đó, cột E và cột F cách nhau khoảng 0.3 inch (khoảng cách
giữa hai hàng chân IC) nên hai cột này được ưu tiên để gắn IC.
Với vùng này, mỗi hàng nối với nhau như hình vẽ.
•

Bus strip: là vùng cung cấp nguồn cho các linh kiện điện

tử. Một bus strip có hai cột, mỗi cột được nối với nhau như hình
vẽ.
2.2.2. Đèn LED
LED (Light Emitting Diode – diode phát quang), là diode có khả năng phát ra
ánh sáng, hay tia hồng ngoại, tử ngoại. LED có hai chân với độ dài khác nhau:
chân dài là cực dương (+), chân còn lại là cực âm hay GND. Khi có dịng phân
cực thuận đi qua, LED sẽ phát sáng. LED chiếu sáng thường có điện áp khoảng
2V và dòng điện khoảng 10mA.
* Đo kiểm tra LED
Để thang đo điện trở x1, dây đen đặt ở chân Cathode, dây đỏ ở Anode. LED sáng là tốt. Nếu đảo

chiều 2 dây LED khơng sáng. Nếu đồng hồ có vạch chia LV, LI thì ta sẽ biết điện áp trên LED
và dòng điện qua LED.
Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

2


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)

Bài 1

2.2.3. Điện trở (Resistor)
Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong một mạch điện, hiệu điện thế giữa hai đầu của
nó tỉ lệ với cường độ dịng điện qua nó theo định luật Ohm.
Nếu phân loại dựa trên cơng suất, thì điện trở thường được chia làm 3 loại: cơng suất nhỏ, cơng
suất trung bình và cơng suất lớn. Tuy nhiên, thông thường điện trở được chia thành 2 loại: điện
trở thường và điện trở công suất.
Nếu phân loại dựa trên cấu tạo, điện trở có thể phân thành 4 nhóm:
1. Điện trở than: làm từ muội than hoặc
bột than chì, cơng suất nhỏ

2. Điện trở màng hoặc gốm kim: làm từ
bột ôxit kim loại dẫn điện, cơng suất rất
nhỏ
3. Điện trở dây quấn: có vỏ kim loại để
gắn tấm tản nhiệt, công suất rất lớn

4. Điện trở bán dẫn: sử dụng kỹ thuật
màng mỏng, các điện trở chính xác và
hoạt động ở tần số cao

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngồi việc nhà sản xuất in trị số của nó lên
linh kiện thì người ta cịn dùng một qui ước chung dùng vạch màu để đọc trị số điện trở và các
tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm.

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

3


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)

Bài 1

Lưu ý: Để tránh lẫn lộn trong khi đọc giá trị của các điện trở, đối với các điện trở có tổng số
vịng màu từ 5 trở xuống thì có thể khơng bị nhầm lẫn vì vị trí bị trống khơng có vịng màu sẽ
được đặt về phía tay phải trước khi đọc giá trị. Còn đối với các điện trở có độ chính xác cao và
có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ thì vịng màu tham số nhiệt sẽ được nhìn thấy có chiều
rộng lớn hơn và phải được xếp về bên tay phải trước khi đọc giá trị.
2.2.4. Tụ điện (Capacitor)
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng
được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo
dao động, ...
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo
tên gọi của các chất điện môi này. Cách ghi giá trị điện dung của tụ điện cũng tùy theo loại tụ.
Loại
Tụ hóa

Hình dáng

Đặc điểm

Đọc giá trị điện dung

Tụ hố là tụ có phân cực Ghi trực tiếp trên thân tụ. Ví
(-) , (+) và ln ln có dụ: 185 µF / 320 V
hình trụ

Tụ

Loại tụ hóa nhưng có Ghi trực tiếp trên thân tụ.

Tantali

điện áp thấp hơn so với
tụ hóa, điện dung lớn
nhưng kích thước nhỏ.

Tụ giy

ã Dng: xyzK hoc xyzJ
Giỏ tr: xy ì 10z (pF).
K(J) l sai s 5% (10%).
ã Dng: .xyz
Giỏ tr: 0,xyz (àF).

T gốm

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

Đọc giá trị như tụ giấy

4


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)
Tụ

nhỏ

Các loại tụ này thường

Bài 1
• Dạng: xyz

khơng

chịu được các điện ỏp

Giỏ tr: xy ì 10z (pF).

phõn

cao m thụng thng l

ã Dạng ghi trên thân tụ:

cực,

tụ

khoảng 50V hay 250V.

Giá trị tính bằng µF.

đĩa
Tụ

Đọc giá trị như tụ giấy

polyester
màng
mỏng

Tụ xoay

Thường có các giá trị rất
nhỏ, thông thường nằm
trong khoảng từ 100pF
đến 500pF, thường có
vịng xoay ngắn

nên

khơng có dải biến đổi
rộng.
Tụ chặn

Là tụ xoay có giá trị rất
nhỏ, thường được gắn

trực tiếp lên bản mạch
điện tử và điều chỉnh sau
khi mạch đã được chế tạo
xong.

Tụ

Ít khi được sử dụng, dễ bị Ghi trực tiếp trên thân tụ.

Polyester

hỏng do nhiệt hàn nóng

đơn vị là pF.

Bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị
điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ. Khi lắp tụ vào trong một mạch điện
có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4
lần. Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V, ....
Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

5


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)

Bài 1

* Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm
Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị rò rỉ hoặc bị chập. Dùng VOM, để ở thang đo điện trở

x1KΩ hoặc x10KΩ, chạm 2 que đo vào 2 chân tụ. Nếu kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ
là tụ cịn tốt. Nếu kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí cũ là tụ bị rị. Nếu
kim lên 0 Ω và không trở về là tụ bị chập.
* Đo kiểm tra tụ hóa
Tụ hóa ít khi bị rị hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khơ (khơ hóa
chất bên trong lớp điện mơi) làm điện dung của tụ bị giảm. Để kiểm tra tụ hóa, ta thường so sánh
độ phóng nạp của tụ với một tụ cịn tốt có cùng điện dung.
2.2.5. Cuộn cảm (Choke)
Một số loại cuộn cảm có cấu trúc tương tự như điện trở. Quy định màu và cách đọc màu đều
tương tự như đối với các điện trở.

Tuy nhiên, do các giá trị của các cuộn cảm thường khá linh động đối với yêu cầu thiết kế mạch
cho nên các cuộn cảm thường được tính tốn và quấn theo số vòng dây xác định. Với mỗi loại
dây, với mỗi loại lõi khác nhau thì giá trị cuộn cảm sẽ khác nhau

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

6


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)
3.

Bài 1

NỘI DUNG THÍ NGHIỆM

3.1. Thời lượng: 5 tiết cho mỗi nhóm sinh viên.
3.2. Thực hành
3.2.1. Đọc giá trị điện trở

Đọc giá trị các điện trở và giá trị tối đa của biến trở có trong kit thí nghiệm. Báo cáo trong
phần 5.1.
3.2.2. Phân loại tụ điện và đọc giá trị tụ điện
Phân biệt các loại tụ điện có trong kit thí nghiệm và đọc giá trị của chúng. Báo cáo trong phần
5.2.
3.2.3. Phân loại cuộn cảm và đọc giá trị cuộn cảm
Phân biệt các loại cuộn cảm có trong kit thí nghiệm và đọc giá trị của chúng. Báo cáo trong
phần 5.3.
3.2.4. Thí nghiệm với điện trở và LED
Thực hiện lần lượt theo các bước sau:
- Nối tín hiệu +5V của nguồn lên dãy bus strip trên cùng của breadboard.
- Nối tín hiệu GND của nguồn lên dãy bus strip dưới cùng của breadboard.
- Nối vào giữa hai hai cực của nguồn điện một mạch gồm 1 điện trở (bất kỳ) và 1 đèn
LED mắc nối tiếp.
Yêu cầu: Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát điện trở, đèn LED. Báo cáo trong phần 5.4.
3.2.5. Thí nghiệm với mạch R–L–C nối tiếp
Thực hiện lần lượt theo các bước sau:
- Mắc nối tiếp một điện trở và một tụ điện (hoặc một cuộn cảm).
- Cấp nguồn 220VAC cho mạch.
Yêu cầu:
- Dùng dao động ký quan sát dạng tín hiệu điện áp trên điện trở, đọc các giá trị: tần số,
điện áp đỉnh, điện áp đỉnh – đỉnh, điện áp hiệu dụng và điện áp trung bình
- So sánh pha của điện áp trên điện trở và điện áp trên tụ điện (hoặc cuộn cảm).
- Báo cáo trong phần 5.5.

4.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Tony R. Kuphaldt, Lessons In Electric Circuits, Volume I - VI, Design Science License, 5th

Edition, 2004.

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

7


Thí nghiệm Trang bị điện trong máy cơng nghiệp (ME2006)
5.

Bài 1

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:

5.1. Liệt kê các điện trở có trong kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần).
Loại

STT

Giá trị

Sai số

5.2. Liệt kê các tụ điện có trong kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần).
STT

Loại

Giá trị

5.3. Liệt kê các cuộn cảm có trong kit thí nghiệm (theo thứ tự giá trị tăng dần).
STT

Loại

Giá trị

5.4. Mạch sử dụng điện trở ...................... Ω và đèn LED màu ............................
Tình trạng của mạch: ....................................................................
Giá trị dịng điện theo tính tốn lý thuyết là: .................... A.
Do đó, tình trạng thực tế trên mạch là phù hợp / không phù hợp so với lý thuyết.
5.5. Mạch sử dụng điện trở ...................... Ω và tụ điện/cuộn cảm có giá trị ............................
Vp= ..................

Vp–p = ..................

Vrms = ..................

Vavg = ..................

Kết quả sự lệch pha giữa điện áp trên điện trở và điện áp trên tụ điện (hoặc cuộn cảm)
là ......................... Lý do là vì ..................................................................................................
.................................................................................................................................................

Họ và tên:

1. ...............................................................

2. ...............................................................

3. ...............................................................

4. ...............................................................

5. ...............................................................

6. ...............................................................

7. ...............................................................

Nhóm: .......................................................

Ngày thí nghiệm: ......................................

Kit số: .......................................................

Tiết: ..........................................................

Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT

8