luận văn tốt nghiệp thiết kế thi công bộ thí nghiệm điện tử công xuất

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA : ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ
THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Sinh viên thực hiện : TRẦN DŨNG
HUỲNH ĐĂNG TUẤN
` Lớp : 95KĐĐ
Giáo Viên hướng dẫn : VŨ ĐỖ CƯỜNG
TP. HỒ CHÍ MINH 03 -20

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
HỌ VÀ TÊN : TRẦN DŨNG
HUỲNH ĐĂNG TUẤN
KHÓA HỌC : 1995 – 2000
NGÀNH : ĐIỆN TỬ
1. Đề tài :
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
2. Các số liệu ban đầu :

3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.









BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ
PHẠM KỸ THUẬT
KHOA: ĐIỆN _ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP _TỰ DO_ HẠNH PHÚC

4. Các bản vẽ và đồ thò (ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ).







5. Giáo viên hướng dẫn : VŨ ĐỖ CƯỜNG
6. Ngày giao nhiệm vụ :
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ :

GIÁO
VIÊ
THÔNG QUA BỘ
MÔN
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA : ĐIỆN_ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên : TRẦN DŨNG
HUỲNH ĐĂNG TUẤN
Ngành : ĐIỆN TỬ
Khóa : 1995 – 2000
Lớp : 95KĐĐ
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:
VŨ ĐỖ CƯỜNG
Nhận Xét Của Giáo Viên Hướng Dẫn :

Ngày tháng năm 2000
Giáo viên hướng dẫn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA : ĐIỆN_ ĐIỆN TỬ
NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN : TRẦN DŨNG
HUỲNH ĐĂNG TUẤN
NGÀNH : ĐIỆN TỬ
KHÓA : 1995 – 2000
LỚP : 95KĐĐ
GIÁO VIÊN DUYỆT LUẬN VĂN :
Nhận Xét của Giáo Viên duyệt :

Ngày tháng năm 2000
GIÁO VIÊN DUYỆT
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang bước vào thế kỷ 21, thế kỷ của những tiến bộ về khoa học kỹ thuật.
Sự tiến bộ của kỹ thuật sẽ giúp thay đổi toàn bộ cuộc sống của chúng ta. Trong giai đoạn
công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, VIỆT NAM muốn phát triển một cách vững
mạnh thì phải chú trọng đến việc đầu tư cho giáo dục. Trong đó, nghành giáo dục cần phải
nâng cao chất lượng lẫn số lượng đào tạo.
Muốn nâng cao chất lượng giáo dục đòi hỏi chúng ta phải đầu tư, phát triển các mô
hình dạy học. Mô hình dạy học giúp giảm chí phí đào tạo và nâng cao chất lượng giảng
dạy. Học sinh có dòp làm quen với các mô hình giống với các hệ thống điều khiển trong
thực tế, do đó có thể rút ngắn được khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế.
Do vậy các Trường học nói chung, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng
đang đầu tư, phát triển các công cụ dạy học mang tính chất mô phỏng nhằm giúp cho sinh
viên lónh hội kiến thức một cách thấu đáo thông qua phương pháp trực quan. Qua đó,
người học có thể phát triển và vận dụng các kiến thức đã học một cách hiệu quả nhất theo
những yêu cầu cụ thể hiện nay trong những khu chế xuất, các nhà máy cũng như trong các
lónh vực có liên quan về điện.
Để đáp ứng phần nào nhu cầu trên, trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp, nhóm
thực hiện xin tiến hành đề tài : "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TỬ CÔNG SUẤT". Mục đích của đề tài là xây dựng mô hình thí nghiệm giúp sinh viên
hiểu rõ hơn về các linh kiện bán dẫn công suất cũng như các ứng dụng của nó thông qua
việc tiến hành các thí nghiệm trên bộ thí nghiệm này. Đồng thời, trên cơ sở mô hình dụng
cụ dạy học, nhóm thực hiện cố gắng xây dựng các bài thực tập để sinh viên cũng cố lại
các bài học lý thuyết. Nội dung của mô hình là sử dụng các linh kiện điện tử công suất
như thyristor, diode … làm thay đổi điện áp một chiều để điều khiển tải dùng trong công
suất lớn. Trong thực tế kỹ thuật, đặc biệt là lónh vực điều khiển, vấn đề thay đổi điện áp
một chiều là một vấn đề thường gặp. Chúng ta cần thay đổi điện áp để điều khiển tốc độ
động cơ một chiều, điều khiển độ sáng của đèn điện .v.v… Khi nắm được các ứng dụng
trên, sinh viên sẽ thấy được tầm quan trọng trong bài học để có thể vận dụng chúng vào

thực tiễn sau khi học xong.
Với sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn Vũ Đỗ Cường, Nhóm thực hiện cố gắng
thực hiện tốt nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, thời gian và kinh
phí thực hiện còn quá hạn hẹp nên nhóm thực hiện sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn
và thiếu sót, kính mong được sự góp ý của quý thầy cô cũng như các bạn sinh viên để đề
tài hoàn thiện hơn.
Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn:
Q thầy cô trong trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật
Q thầy cô trong Khoa Điện – Điện Tử
Đã dạy dỗ, truyền đạt cho chúng em những
kiến thức, kinh nghiệm q báu để chúng em làm hành
trang vào đời.
Chân thành cảm ơn thầy Vũ Đỗ Cường đã tận
tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt thời gian
làm luận án tốt nghiệp.
Xin cám ơn các bạn sinh viên trong khoa đã
giúp đỡ chúng tôi trong thời gian thực hiện đề tài.
Nhóm thực hiện

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Nguyễn Bính
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội năm 1996
2. Phạm Quốc Hải
Dương Văn Nghi
PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật
3. Nguyễn Việt Hùng
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT XUNG VÀ SỐ

Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Năm 1998.
4. Bùi Đình Tiếu
Nguyễn Trọng Thuần
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ, ĐIỆN TỬ VÀ BÁN
DẪN TRONG MÁY SẢN XUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật
5. Raymond M.Marston
Người Dòch : Ngô Đức Hoàng
110 MẠCH ỨNG DỤNG 0P –AMP
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Năm 1990
6. R.H.Warring
SỔ TAY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ MẠCH
Nhà Xuất Bản Thống Kê
7. Joseph Vithayathil
POWER ELECTRONICS Principles and Application
McGraw-Hill, Inc
C.J.SAVANT,Jr
MARTIN S.RODEN
GORDON L. CARPENTER
ELECTRONIC DESIGN
KẾT LUẬN
Qua thời gian thực hiện, dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy Vũ Đỗ Cường cùng
sự giúp đỡ rất nhiều của quý thầy cô trong khoa, chúng em đã cố gắng hoàn thành luận
văn đúng theo yêu cầu và thời gian quy đònh. Trong luận văn chúng em đã thực hiện được
những công việc sau :
 Khảo sát phần lý thuyết :
- Khảo sát về các linh kiện bán dẫn công suất : diode, transistor,
SCR(thyristor).
- Khảo sát về động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
 Thiết kế và thi công mạch điện cho bộ thí nghiệm :

- Thiết kế và thi công mạch băm xung chính dùng SCR.
- Thiết kế và thi công mạch tạo xung kích cho SCR.
 Thiết kế và thi công mô hình cho bộ thí nghiệm :
- Thiết kế vò trí các linh kiện trên bàn thí nghiệm.
- Lắp đặt các linh kiện và các mạch tạo xung kích vào bàn thí nghiệm.
 Soạn các bài thí nghiệm dựa vào mô hình trên thông qua việc điều khiển các loại
tải khác nhau : tải cảm, tải trở thuần, tải động cơ.
Mặc dù đã rất cố gắng, nhưng do kiến thức và thời gian có hạn nên có những phần
chúng em chưa làm được như : đưa vào mô hình cách điều khiển tải vòng kín để tăng mức
độ ổn đònh trong quá trình vận hành, thay đổi điện áp dùng phương pháp thay đổi tần số
và phương pháp thay đổi tần số lẫn tỷ số chu kỳ. Và chúng em sẽ không tránh khỏi những
điều thiếu sót, nhầm lẫn khác, kính mong quý thầy cô thông cảm bỏ qua.
Nhóm sinh viên thực hiện cũng mong mỏi các bạn sinh viên khoa điện ở những
khóa sau bổ xung cho bộ thí nghiệm này hoàn chỉnh hơn. Đồng thời thiết kế thêm phần
mạch giao tiếp với máy tính để ghi nhận các dạng sóng, kết quả các giá trò trên máy vi
tính. Qua đó, ta có thể điều khiển tải thông qua việc lập trình trên máy tính, rất thuận tiện
trong việc thực tập của các bạn sinh viên.
Nhóm sinh viên thực hiện.
PHAÀN
NOÄI DUNG
PHAÀN
CÔ SÔÛ LYÙ
LUAÄN
PHAÀN
DAÃN NHAÄP
Chöông I
GIÔÙI THIEÄU CAÙC
LINH KIEÄN BAÙN
DAÃN
Chửụng II

KHAO SAT PHAN
ẹONG LệẽC
Chương III
KHẢO SÁT MẠCH
ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN
ÁP BẰNG CÁCH
THAY ĐỔI ĐỘ
RỘNG XUNG
Chửụng IV
THIET KE VAỉ THI
CONG MAẽCH
Chöông V
THIEÁT KEÁ VAØ THI
COÂNG MOÂ HÌNH
Chửụng VI
SOAẽN BAỉI THệẽC
TAP
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ.
LỜI NÓI ĐẦU.
PHẦN DẪN NHẬP.
I. Đặt vấn đề. 1
II. Giới hạn vấn đề. 1
III. Mục đích nghiên cứu.
PHẦN CƠ SỞ LÝ LUẬN.
I. Thể thức nghiên cứu. 2
II. Cơ sở lý luận. 3
PHẦN NỘI DUNG
Chương I :GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT.

5
I. Diode. 5
II. Transistor. 7
III. Thyristor. 11
Chương II: KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC. 15
I. Giới thiệu về động cơ điện một chiều. 15
II. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều. 18
Chương III: KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP BẰNG
CÁCH THAY ĐỔI ĐỘ RỘNG XUNG. 20
I. Bộ băm xung một chiều dùng SCR. 20
II. Bộ tạo xung kích cho SCR. 29
Chương IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH. 33
I. Thiết kế mạch. 33
II. Thi công mạch. 40
Chương V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. 42
I. Thiết kế. 42
II. Thi công. 44
Chương VI: SOẠN BÀI THỰC TẬP. 46
I. Giới thiệu mô hình. 46
II. Các bài thí nghiệm. 46
KẾT LUẬN
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU
Chúng ta đang bước vào thế kỷ 21, thế kỷ của những tiến bộ về khoa học kỹ thuật.
Sự tiến bộ của kỹ thuật sẽ giúp thay đổi toàn bộ cuộc sống của chúng ta. Trong giai đoạn
công nghiệp hóa - hiện đại hóa đất nước, VIỆT NAM muốn phát triển một cách vững
mạnh thì phải chú trọng đến việc đầu tư cho giáo dục. Trong đó, nghành giáo dục cần phải
nâng cao chất lượng lẫn số lượng đào tạo.
Muốn nâng cao chất lượng giáo dục đòi hỏi chúng ta phải đầu tư, phát triển các mô

hình dạy học. Mô hình dạy học giúp giảm chí phí đào tạo và nâng cao chất lượng giảng
dạy. Học sinh có dòp làm quen với các mô hình giống với các hệ thống điều khiển trong
thực tế, do đó có thể rút ngắn được khoảng cách giữa lý thuyết và thực tế.
Do vậy các Trường học nói chung, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng
đang đầu tư, phát triển các công cụ dạy học mang tính chất mô phỏng nhằm giúp cho sinh
viên lónh hội kiến thức một cách thấu đáo thông qua phương pháp trực quan. Qua đó,
người học có thể phát triển và vận dụng các kiến thức đã học một cách hiệu quả nhất theo
những yêu cầu cụ thể hiện nay trong những khu chế xuất, các nhà máy cũng như trong các
lónh vực có liên quan về điện.
Để đáp ứng phần nào nhu cầu trên, trong khuôn khổ của luận văn tốt nghiệp, nhóm
thực hiện xin tiến hành đề tài : "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN
TỬ CÔNG SUẤT". Mục đích của đề tài là xây dựng mô hình thí nghiệm giúp sinh viên
hiểu rõ hơn về các linh kiện bán dẫn công suất cũng như các ứng dụng của nó thông qua
việc tiến hành các thí nghiệm trên bộ thí nghiệm này. Đồng thời, trên cơ sở mô hình dụng
cụ dạy học, nhóm thực hiện cố gắng xây dựng các bài thực tập để sinh viên cũng cố lại
các bài học lý thuyết. Nội dung của mô hình là sử dụng các linh kiện điện tử công suất
như thyristor, diode … làm thay đổi điện áp một chiều để điều khiển tải dùng trong công
suất lớn. Trong thực tế kỹ thuật, đặc biệt là lónh vực điều khiển, vấn đề thay đổi điện áp
một chiều là một vấn đề thường gặp. Chúng ta cần thay đổi điện áp để điều khiển tốc độ
động cơ một chiều, điều khiển độ sáng của đèn điện .v.v… Khi nắm được các ứng dụng
trên, sinh viên sẽ thấy được tầm quan trọng trong bài học để có thể vận dụng chúng vào
thực tiễn sau khi học xong.
Với sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn Vũ Đỗ Cường, Nhóm thực hiện cố gắng
thực hiện tốt nhiệm vụ được giao. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn chế, thời gian và kinh
phí thực hiện còn quá hạn hẹp nên nhóm thực hiện sẽ không tránh khỏi những nhầm lẫn
và thiếu sót, kính mong được sự góp ý của quý thầy cô cũng như các bạn sinh viên để đề
tài hoàn thiện hơn.
PHẦN DẪN NHẬP
I. ĐẶT VẤN ĐỀ .
Như chúng ta đã biết, lónh vực Giáo Dục và Đào Tạo nói chung, Đào Tạo Kỹ Thuật

nói riêng, chất lượng đào tạo là vấn đề hàng đầu trong xu thế phát triển hiện nay. Ngoài
ra loài người đang bước sang niên kỷ mới chắc chắn cần thiết sản phẩm đào tạo có nhiều
chất xám. Muốn được vậy, Ngành Đào Tạo cần phải đầu tư những thiết bò dạy học, mô
hình dạy học phù hợp cho từng đối tượng đào tạo.
Đứng trước những yêu cầu thực tiễn trên, Nhóm sinh viên chúng em xin thực hiện đề
tài mô hình dạy học :’’BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ’’.
Mục đích của Nhóm thực hiện là xây dựng dụng cụ dạy học ,bài học thực tập cho
sinh viên của Khoa Điện. Qua đó giúp cho sinh viên hiểu rỏ về các linh kiện điện tử công
suất và các ứng dụng của nó.
II. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .
Với đề tài mang tính thực tiễn ,vấn đề thực hiện việc thiết kế ,thi công và xây dựng
mô hình cũng như bài thực tập của nhóm hoàn chỉnh thật sự có những ứng dụng rộng rãi
trong các Trường Kỹ Thuật. Đó là điều mà nhóm thực hiện mong muốn đạt được.
Tuy nhiên thời gian, kiến thức có hạn cũng như những hạn chế khách quan khác nên
đề tài không đi sâu điều khiển động cơ một chiều bằng tất cả các phương pháp mà chỉ tập
trung điều khiển động cơ DC bằng cách thay đổi điện áp. Đồng thời xây dụng một mô
hình dạy học sao cho vừa an toàn vừa đảm bảo đúng phương pháp sư phạm kỹ thuật.
Tóm lại nội dung thực hiện bao gồm ;
• Khảo sát mạch điều khiển điện áp bằng cách thay đổi độ rộng xung.
• Thiết kế và thi công mạch điều khiển điện áp một chiều bằng phương pháp
thay đổi biến đổi độ rộng xung.
• Thiết kế và thi công mô hình dạy học, xây dựng các bài thực tập dựa trên mô
hình.
Ngoài ra nhóm thực hiên chưa thực hiện mô hình điều khiển cho một đối tượng tải
bất kỳ bằng vòng kín để nâng hiệu quả trong ứng dụng thực tế.
III. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU .
Việc vận dụng môn điện tử ứng dụng để điều chỉnh bằng phương pháp trên cho
động cơ một chiều là vấn đề không còn mới mẻ nhưng tính mới mẻ của đề tài được thể
hiện ở chổ :
XÂY DỰNG ĐƯC MÔ HÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG CÁC LINH KIỆN BÁN

DẪN CÔNG SUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC QUAN GIÚP CHO SINH VIÊN
KHOA ĐIỆN THÍ NGHIỆM.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
8. Nguyễn Bính
ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội năm 1996
9. Phạm Quốc Hải
Dương Văn Nghi
PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật
10. Nguyễn Việt Hùng
BÀI GIẢNG KỸ THUẬT XUNG VÀ SỐ
Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Năm 1998.
11. Bùi Đình Tiếu
Nguyễn Trọng Thuần
MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ, ĐIỆN TỬ VÀ BÁN
DẪN TRONG MÁY SẢN XUẤT
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật
12. Raymond M.Marston
Người Dòch : Ngô Đức Hoàng
110 MẠCH ỨNG DỤNG 0P –AMP
Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Năm 1990
13. R.H.Warring
SỔ TAY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ MẠCH
Nhà Xuất Bản Thống Kê
14. Joseph Vithayathil
POWER ELECTRONICS Principles and Application
McGraw-Hill, Inc
C.J.SAVANT,Jr
MARTIN S.RODEN

GORDON L. CARPENTER
ELECTRONIC DESIGN
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT. CHƯƠNG I
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM TẠ.
LỜI NÓI ĐẦU.
PHẦN DẪN NHẬP.
I. Đặt vấn đề. 1
II. Giới hạn vấn đề. 1
III. Mục đích nghiên cứu.
PHẦN CƠ SỞ LÝ LUẬN.
I. Thể thức nghiên cứu. 2
II. Cơ sở lý luận. 3
PHẦN NỘI DUNG
I. Diode. 5
II. Transistor. 7
III. Thyristor. 11
Chương II: KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC. 15
I. Giới thiệu về động cơ điện một chiều. 15
II. Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động cơ điện một
chiều. 18
Chương III: KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP BẰNG
CÁCH THAY ĐỔI ĐỘ RỘNG XUNG. 20
I. Bộ băm xung một chiều dùng SCR. 20
II. Bộ tạo xung kích cho SCR. 29
Chương IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH. 33
I. Thiết kế mạch. 33
II. Thi công mạch. 40
Chương V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH. 42

I. Thiết kế. 42
II. Thi công. 44
Chương VI: SOẠN BÀI THỰC TẬP. 46
I. Giới thiệu mô hình. 46
TRANG