Luận văn tốt nghiệp khảo sát bộ nguồn p46 và p42 máy biến áp
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (745.77 KB, 64 trang )
Luận văn tốt nghiệp
Trang
1
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Đề tài:
KHẢO SÁT BỘ NGUỒN P46 VÀ P52
THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: VŨ BẢO TUYÊN
SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN LÂM
LỚP
: 95KĐĐ
TP.HỒ CHÍ MINH 2-2000
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP -TỰ DO- HẠNH PHÚC
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
2
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
NHIỆM VỤ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN VĂN LÂM
Lớp
: 95KĐĐ
Ngành
: ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
1. Tên đề tài:
Khảo sát bộ nguồn P46 và P52
Thiết kế máy biến áp bộ nguồn
2. Các số liệu ban đầu:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------3. Nội dung các phần thuyết minh :
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4. Các bản vẽ:
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
3
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
5. Giáo viên hướng dẫn: VŨ BẢO TUYÊN
6. Ngày giao nhiệm vụ:
13 -12-1999
7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 28-2-2000
Giáo viên hướng dẫn
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
Thông qua bộ môn
Ngày… Tháng … Năm2000
Chủ nhiệm bộ môn
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
4
BẢN NHẬN XÉT
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN VĂN LÂM
Lớp
: 95KĐĐ
Ngành
: ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
Tên đề tài:
Khảo sát bộ nguồn P46 và P52
Thiết kế máy biến áp bộ nguồn
Nội dung luận văn tốt nghiệp:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
5
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Giáo viên hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)
VŨ BẢO TUYÊN
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
6
BẢN NHẬN XÉT
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN VĂN LÂM
Lớp
: 95KĐĐ
Ngành
: ĐIỆN –ĐIỆN TỬ
Tên đề tài:
Khảo sát bộ nguồn P46 và P52
Thiết kế máy biến áp bộ nguồn
Nội dung luận văn tốt nghiệp:
-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Nhận xét của giáo viên phản biện:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
7
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Giáo viên phản biện
(ký và ghi rõ họ tên)
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
8
Lời Nói Đầu
Trong quá trình học tập tại nhà trường, thực tập đo lường là môn học quan
trọng. Nó giúp cho sinh viên hiểu sâu và nhớ kỹ lý thuyết đã được học, đồng
thời củng cố kiến thức cho một số môn học khác. Môn thực tập đo lường điện
cần rất nhiều bộ nguồn AC/DC. Tuy nhiên, các bộ nguồn này đã được trang bị từ
trước năm 1975 và được sử dụng liên tục cho đến nay. Vì vậy, việc hư hỏng ở
các bộ nguồn này rất thường xảy ra.
Trước kia, hệ thống điện cung cấp cho bộ nguồn phù hợp với điện áp sử
dụng chung cho cả trường là 110V. Nhưng hiện nay, hệ thống điện sử dụng cho
trường có cấp điện áp là 220V, phòng thí nghiệm đo lường lại chưa đủ trang
thiết bị để bố trí từng môn học và bảo quản các bộ nguồn. Thực tế, có rất nhiều
bộ nguồn bị sai cấp điện áp so với các giá trị chuẩn ban đầu.
Với đề tài: “KHẢO SÁT BỘ NGUỒN P46 VÀ P52 - THIẾT KẾ MÁY
BIẾN ÁP BỘ NGUỒN”, chúng tôi đã tiến hành khảo sát thực tế hai bộ nguồn
P46 và P52 để từ đó có thể tính toán thiết kế lại một số phần trong hai bộ nguồn.
Qua 6 tuần làm việc khẩn trương, tôi đã cố gắng hoàn thành đề tài này.
Tuy nhiên, dù cố gắng thế nào cũng không tránh khỏi thiếu sót. Mong quí thầy
cô và bạn bè đóng góp để tập luận án này được hoàn chỉnh hơn.
Tháng 2 năm 2000
Sinh viên thực hiện
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
9
Tập luận văn đã hoàn thành đúng thời gian qui
định của nhà trường. Kết quả này đạt được là nhờ sự
hướng dẫn tận tình của Thầy Cô trong nhà trường
suốt năm năm qua, cùng với sự nổ lực của bản thân.
Em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Bảo Tuyên đã
trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành luận
văn tốt nghiệp này đúng thời hạn.
Em xin cám ơn thầy Lê Viết Phú đã giúp đỡ em
khi thực hiện đề tài.
Cảm ơn các bạn sinh viên đã đóng góp ý kiến
giúp tôi hoàn thành tập luận văn tốt nghiệp này.
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
10
MỤC LỤC
Nhiệm vụ luận án
Lời mở đầu
Lời cảm tạ
Mục lục
PHẦN A: KHẢO SÁT BỘ NGUỒN TẠI PHÒNG THỰC TẬP ĐO LƯỜNG
Chương 1: Giới thiệu bộ nguồn P46 và P52------------------------------------1
I. Giới thiệu-----------------------------------------------------------1
II. Cấu tạo chung của hai bộ nguồn-------------------------------1
Chương 2 : Sơ đồ mạch thực tế của bộ nguồn P46 và P52--------------7
I. Bộ nguồn P46----------------------------------------------------------------7
1. Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn P46--------------------7
2. Nguyên lý hoạt động ------------------------------------8
II. Bộ nguồn P52----------------------------------------------------9
1. Sơ đồ nguyên lý ------------------------------------------9
2. Nguyên lý hoạt động ------------------------------------10
3. Các giá trị khảo sát---------------------------------------10
PHẦN B: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN
Chương 1: Lý thuyết tính toán máy biến áp--------------------------------13
I. Nguyên lý làm việc máy biến áp -----------------------------------------13
II. Các công thức cơ bản về máy biến áp------------------------13
III. Phân loại máy biến áp -----------------------------------------14
IV. Các bước tính toán máy biến áp công suất nhỏ-------------15
1. Lõi thép ----------------------------------------------------15
2. Dây quấn --------------------------------------------------17
Chương 2: Thiết kế bộ nguồn P46-------------------------------------------26
I. Tính máy biến áp -------------------------------------------------26
II. Khảo sát cuộn cảm L--------------------------------------------32
Chương 3: Thiết kế bộ nguồn P52-------------------------------------------36
I. Máy biến áp 1-----------------------------------------------------36
II. Máy biến áp 2----------------------------------------------------39
III. Phương án sử dụng mạch điều chỉnh điện áp --------------42
1. Mạch nguồn đôi 12V------------------------------------42
2. Mạch điều chỉnh điện áp 0÷ 30V; 1,3A---------------42
Chương 4: Thiết kế máy biến áp tự ngẫu ----------------------------------46
I. Giới thiệu ----------------------------------------------------------46
II. Hình dạng Variac-------------------------------------------------46
III . Nguyên tắc hoạt động -----------------------------------------47
Chương 5: Phương án thiết kế mạch chỉnh lưu----------------------------49
I. Mạch chỉnh lưu toàn sóng --------------------------------------49
II. Tính chọn nguồn chỉnh lưu DC--------------------------------49
PHẦN C: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
11
PHẦN D: PHỤ LỤC
TÀI LIỆU THAM KHẢO
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
12
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
13
PHẦN A
KHẢO SÁT BỘ NGUỒN
TẠI PHÒNG THỰC TẬP ĐO LƯỜNG ĐIỆN
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU BỘ NGUỒN P46 VÀ P52
I.
Giới thiệu:
Để thực hành thí nghiệm đo lường đạt hiệu quả cao, yêu cầu cần phải có
một bộ nguồn với nhiều cấp điện áp khác nhau. Các cấp điện áp này có thể điều
chỉnh được cũng như một số cấp cố định khác.Vì vậy, yêu cầu trị số dòng điện
và điện áp hay nói cách khác là công suất phải đảm bảo ổn định và chính xác.
Vơí yêu cầu này, người thiết kế phải tính theo công suất qui định.
Hiện nay, các bộ nguồn AC/DC trong phòng thí nghiệm đo lường được
hoạt động ở cấp điện áp 110V, trong khi nguồn điện cung cấp tại các xưởng hiện
nay là 220V. Điều này, thực sự gây khó khăn cho việc bảo trì và vận hành. Do
đó, cần phải tính toán lại sao cho phù hợp với các cấp điện áp ngõ vào vàngõ ra
cho phù hợp.
Phòng thí nghiệm hiện tại đựơc trang bị bộ nguồn P52 và P46. Các bộ
nguồn được trang bị từ trước năm 1975, được sử dụng liên tục cho đến nay.Vì
vậy, các bộ nguồn đều có hư hỏng.
Ngõ ra của các bộ nguồn như sau:
1. Bộ nguồn P46:
2 ngõ ra
120V-10AMP Max
2 ngõ ra
0÷120VAC-3.5AMP Max (Điều chỉnh được).
1 ngõ ra
22.5V-10AMP Max và 45VAC-5AMP Max
1 ngõ ra
18VDC-10 AMP Max và 36VDC -5AMP Max
2. Bộ nguồn P52:
1 ngõ ra
120VAC –10AMP Max
1 ngõ ra
0÷350VDC-150mAMP Max (Điều chỉnh được).
ngõ ra0÷25VDC và 0÷100mA (Điều chỉnh được).
ngõ ra6VAC, 12VAC-2.5AMP cố định.
II.
Cấu tạo chung của 2 bộ nguồn:
Bao gồm các phần chính sau:
1. Biến áp cách ly.
2. Biến áp tự ngẫu.
3. Mạch chỉnh lưu.
4. Bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
1. Biến áp cách ly:
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
14
Nhiệm vụ: Thay đổi điện áp nguồn theo yêu cầu thiết kế.
- Ở bộ nguồn P46 có một biến áp cách ly biến đổi điện áp 22.5V-10A và
45V-5A, một cuộn cảm sau bộ lọc.
- Ở bộ nguồn P52 có 2 biến áp: một biến áp biến đổi điện áp đưa qua bộ
điều chỉnh để có điện áp 0÷25VDC và dòng 0÷100mA và một biến áp có ngõ ra
điều chỉnh 0÷350VDC với dòng 150mA.
Hoạt động chung của biến áp cách ly là: Khi có điện áp xoay chiều vào
phần sơ cấp, dòng điện cảm ứng cho điện áp ngõ ra thứ cấp.
1to1
U1
N1
U2
N2
Hình 1. Cấu tạo máy biến áp cách ly
Thường ta sử dụng lõi thép E_I,U_I để quấn dây.Tỉ số biến áp:
N1 U1 I2
=
=
N2 U2 I1
2. Biến áp tự ngẫu:
Biến áp tự ngẫu là một dạng biến áp đặc biệt, ngõ ra có thể thay đổi điện
áp theo nhiều cấp, tùy theo yêu cầu thiết kế. Trong phòng thí nghiệm đo lường,
biến áp tự ngẫu được dùng là lõi thép hình trụ, cuộn dây đồng được quấn theo
lõi thép hình trụ. Khi ta thay đổi số vòng dây trên bề mặt cuộn dây thì ta thay đổi
điện áp từ 0÷120V.
3. Chỉnh lưu:
Khi có yêu cầu điện áp ngõ ra là DC mà ngõ vào là AC thì bắt buộc ta
phải dùng bộ chỉnh lưu điện áp, đồng thời lọc nguồn để có một điện áp DC ổn
định ít gợn sóng.
4. Bảo vệ quá tải:
Trong bộ nguồn thực tập hiện nay, thiết bị bảo vệ được dùng là bộ
Aptomat. Aptomat là khí cụ điện dùng để tự động đóng ngắt mạch điện, bảo vệ
quá tải, ngắn mạch, sụt áp.
Aptomat còn gọi là cầu dao tự động, thường được gọi là Aptomat không
khí vì hồ quang được dập tắt trong không khí.
Aptomat có yêu cầu sau:
1. Chế độ làm việc ở định mức cuả Aptomat phải là chế độ làm việc
dài hạn, nghĩa là chỉ số dòng điện định mức chạy qua Aptomat lâu bao nhiêu
cũng được. Mặt khác, mạch dòng điện của Aptomat phải chịu được dòng điện
lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng.
2. Aptomat phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn có thể
vài chục kA. Sau khi ngắn được dòng điện ngắn mạch, Aptomat phải đảm bảo
làm việc tốt ở chỉ số dòng điện định mức.
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
15
3. Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện,
hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, Aptomat phải có thới gian
cắt bé. Muốn vậy, thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ
quang bên trong Aptomat. Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc,
Aptomat cần phải có khả năng chỉnh trị số dòng điện tác động và thời gian tác
động. Để có thể hiểu rõ về Aptomat ta thử khảo sát nguyên lí và cấu tạo cuả
Aptomat như sau:
a. Nguyên lí làm việc:
Sơ đồ nguyên lí điện của Aptomat dòng điện cực đại và Aptomat điện áp
thấp được trình bày như sau:
1
3
4
2
6
5
Hình 2. Sơ đồ nguyên lí Aptomat dòng điện cực đại
Ở trạng thái bình thường, sau khi đóng điện, Aptomat được giữ ở trạng
thái đóng tiếp điểm nhờ móc răng 1 khớp với 5 cùng một cụm với tiếp điểm
động. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, nam châm điện 2 sẽ hút phần ứng 4
xuống làm nhả móc 1, cần 5 được tự do, kết quả các tiếp điểm của Aptomat
được mở rộng dưới tác dụng của lò xo 6, mạch điện bị ngắt.
2
3
6
1
4
Hình 3. Sơ đồ Aptomat điện áp thấp
Trên hình 3, khi sụt áp quá mức, nam châm điện 1 sẽ nhả phần ứng 8 làm
nhả móc 2, do đó các tiếp điểm của Aptomat cũng được mở ra dưới tác động cuả
lực lò xo 4, mạch điện bị cắt. Cụm nam châm 2 (ở hình 3) gọi là móc bảo vệ quá
tải hay ngắn mạch. Cụm nam châm 1(hình 3) được gọi là móc bảo vệ sụt áp hay
mất điện áp.
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
16
b. Phân loại và cấu tạo:
* Phân loại:
Theo kết cấu, người ta chia Aptomat ra ba loại:1 cực, 2 cực, 3cực.
Theo thời gian thao tác, người ta chia Aptomat ra loại tác động không tức
thời và tác động tức thời.
Tùy theo công dụng bảo vệ, người ta chia Aptomat ra loại Aptomat cực
đại theo dòng điện, cực tiểu theo điện áp, dòng điện ngược…
* Cấu tạo:
1. Tiếp điểm:
Aptomat thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (chính và hồ quang)
hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).
Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm
phụ, sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểâm chính
mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.
Như vậy, hồ quang chỉ cháy trên trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ
được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang
cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.
Tiếp điểm của áptomat thường được làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ
quang như Ag-W,Cu-W,Ni.
2. Hợp dập hồ quang:
Để Aptomat dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới
điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và
kiểu hở.
Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của aptomat và có lổ thoát khí. Kiểu
này có giới hạn cắt không quá 50kA.
Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp
lớn hơn 1000V.
Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép
xếp thành lưới ngăn để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho
việc dập hồ quang.
3. Cơ cấu truyền động cắt Aptomat:
Truyền động cắt Aptomat thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện
(điện từ và động cơ điện).
Điều khiển bằng tay được thực hiện với các Aptomat có dòng điện định
mức không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng
dụng ở các Aptomat có dòng điện lớn hơn (đến 1000A). Bộ nguồn tại phòng thí
nghiệm P46 và P52 được sử dụng dạng Aptomat bằng tay (có dòng nhỏ hơn
50A).
Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta còn dùng một tay dài phụ theo
nguyên lí đòn bẩy. Ngoài ra, còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí
nén.
4. Móc bảo vệ:
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
17
Aptomat tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ, gọi là móc bảo vệ.
Móc bảo vệ quá tải (quá dòng) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải,
đường thời gian-dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính cuả
đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm
móc bảo vệ đặt bên trong Aptomat.
Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện chính. Khi dòng
điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ đập vào khớp rơi tự
do, làm tiếp điểm của Aptomat mở ra. Điều chỉnh vit để thay đổi lực kháng của
lò xo, ta có thể điều chỉnh được trị số dòng điện tác động.
Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt
có phần tử phát nóng đấu nôí tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở
làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của Aptomat khi có quá tải.
Móc bảo vệ sụt áp (bảo vệ điện áp) cũng thường dùng kiểu điện từ, cuộn
dây mắc song song với mạch điện chính.
c. Cách lựa chọn Aptomat:
Việc lựa chọn Aptomat chủ yếu dựa vào:
- Dòng điện tính toán đi trong mạch
- Dòng điện quá tải.
- Tính thao tác có chọn lọc.
Ngoài ra lựa chọn Aptomat cần phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ
tải, là Aptomat không được phép ngắt khi có quá tải ngắn hạn thường xảy ra
trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh
trong phụ tải công nghệ.
Yêu cầu chung là dòng điện định mức của móc bảo vệ Aptomat không
được bé hơn dòng điện tính toán Itt của mạch Iáptô > Itt
Tùy theo đặc tính làm việc và điều kiện cụ thể của phụ tải, người ta hướng
dẫn lựa chọn dòng điện định mức của móc bảo vệ bằng 125%, 150% so với
dòng điện tính toán.
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
18
CHƯƠNG 2
SƠ ĐỒ MẠCH THỰC TẾ
CỦA BỘ NGUỒN P46 VÀ P52.
I. Bộ nguồn P46:
1. Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn P46:
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
19
2. Nguyên lý hoạt động:
- Aptomat làm nhiệm vụ đóng ngắt nguồn đồng thời bảo vệ quá tải trong
mạch điện. Trong mạch này, loại Aptomat được sử dụng đóng ngắt cả lúc hai bộ
dây.
- Khi bật công tắt nguồn, tiếp điểm A sẽ được nối B, C sẽ được nối D và
Line sẽ được nối với Load. Điện áp sẽ đi từ A sang B đi vào biến áp tự ngẫu
(Variac). Biến áp tự ngẫu này được điều chỉnh bằng tay để lấy ra điện áp theo
dãy điều chỉnh từ 0÷120V.Ngõ ra của Variac được đưa vào điểm C và D. Tại
đây, điện áp được đưa qua biến áp 1. Biến áp 1 có nhiệm vụ hạ áp nguồn xuống
còn 22,5VAC-10A hoặc 45VAC-5A.
Ngõ ra của biến áp 1 được đưa đến CT1 nhằm chuyển đổi từ 22,5V-10A
sang 45VAC-5A. Khi bật công tắc CT1 ở vị trí 1, hai cuộn thứ cấp n 21 và n22
được nối tiếp với nhau nên áp ra 45VAC-5A. Khi bật công tắc CT1 sang vị trí 3,
hai cuộn thứ cấp n21 và n22 được mắc song song nhau làm cho số vòng quấn
giảm nhưng tiết diện dây quấn tăng gấp đôi, nên dòng tăng gấp đôi (10A) và áp
giảm còn 22,5V.
Ngõ ra thứ cấp của biến áp 1 được đưa ra hai đầu bên ngoài bộ nguồn,
đồng thời được chỉnh lưu qua bộ lọc để được điện áp 18VDC-10A;36VDC-5A.
Cuộn dây L được mắc nối tiếp với ngõ ra DC có nhiệm vụ lọc và san bằng
điện áp gợn sóng.
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
20
I. Bộ nguồn P52:
1. Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn P52:
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
21
DIODE DIODE
1N4005
1,805mF
25mF_50V
10k
+
Vin
1N4005
1N4005
DIODE DIODE
2N1011
220
2N1305
1N4005
2,4
M4E5
DIODE
Rv
1k
11k
+
Vout
-
RA
330
100
Hình 6. Mạch điều chỉnh điện áp 0-25VDC
2. Nguyên lí hoạt động của bộ nguồn P52:
Khi bật công tắc nguồn, tiếp điểm của Aptomat đóng lại, bộ nguồn hoạt
động. Biến áp 1 có ngõ ra thứ cấp là 0 – 6VAC-12VAC và ngõ ra thứ 2 được đưa
đến mạch điều chỉnh điện áp 0÷25VDC, đồng thời dòng điều chỉnh 0÷100mA.
Ngõ ra của biến áp tự ngẫu (Variac) được đưa đến máy biến áp 2. Ngõ ra của
máy biến áp 2 sẽ được chỉnh lưu và có giá trị thay đổi từ 0÷350VDC –150mA.
Mạch điều chỉnh hoạt động như sau: Khi thay đổi giá trị R V, ta có điện áp
đưa đến chân E của 2N1305 thay đổi, dẫn đến 2N1011 cũng sẽ dẩn mạnh hay
yếu làm cho ngõ ra của mạch nguồn thay đổi. Khi thay đổi R A tại chân E của
2N1011, dòng ra IC của 2N1011 sẽ thay đổi theo làm cho ngõ ra có dòng thay
đổi.
2N1305 có tác dụng chỉnh sai, 2N1011 là transistor công suất. Diode
M4E5 có tác dụng ghim áp. Các diode có tác dụng dẫn dòng và bảo vệ.
3. Các giá trị khảo sát:
Khảo sát nguồn áp:
Khi Ira= 0mA ; Ura= 0V
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
VEC= 45.1V
VCB = -45.2V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.2V
VEC= 0.1V
VCB = 0V
Khi Ira= 0mA ; Ura= 10V.
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
22
VEC= 34.1V
VCB = -34.2V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.1V
VEC= 0.3V
VCB = -0.1V
Khi Ira= 0mA ; Ura= 26.7V.
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
VEC= 17.3V
VCB = -17.3V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.1V
VEC= 0.4V
VCB = -0.3V
Khảo sát nguồn dòng:
Khi Ira= 9.1mA ; Ura= 5.34V.
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
VEC= 38.9V
VCB = -38.9V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.1V
VEC= 0.2V
VCB = 0V
Khi Ira=50 mA ; Ura= 5.34V.
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
VEC= 39V
VCB = -39V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.1V
VEC= 0.2V
VCB = 0V
Khi Ira= 155mA ; Ura= 5.34V.
2N1011 có điện áp phân cực: VEB = 0V
VEC= 39V
VCB = -39V
2N1305 có điện áp phân cực: VEB = 0.1V
VEC= 0.1V
VCB = 0V
Các giá trị đo được dựa trên bộ nguồn tại phòng thực tập đo lường .
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
23
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
24
PHẦN B
THIẾT KẾ & TÍNH TOÁN
CHƯƠNG I
LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP
I. Nguyên lý làm việc của máy biến áp:
Máy biến áp làm nhiệm vụ biến đổi điệp áp. Có hai loại máy biến áp:
Máy biến áp tăng áp và máy biến áp hạ áp.
Nguyên lý làm việc của máy biến áp dựa trên cơ sở hiện tượng cảm ứng
điện từ.
Khảo sát một máy biến áp đơn giản gồm hai cuộn dây được quấn trên lõi
sắt mạch từ cột. Cuọân dây N1 mắc nối tiếp với nguồn điện vào và được gọi là
cuộn sơ cấp, cuộn N2, lấy điện áp ra gọi là cuộn thứ cấp.
m
I2
I1
E1 E2
U2
U1
Hình 7. Nguyên tắc làm việc máy biến áp.
Khi cuộn dây thứ cấp N2 để hở, dòng điện sơ cấp N1, tạo ra sức điện động
F0 gây từ thông lưu thông trong mạch từ qua hai cuộn dây N 1 và N2, làm phát
sinh các sức điện động E1và E2 trong 2 cuộn sơ cấp và thứ cấp.
Khi nối cuộn thứ cấp N2 với phụ tải thì dòng điện thứ cấp I 2 xuất hiện.
Phụ tải càng tăng, dòng I2 càng tăng làm dòng I1 tăng theo tương ứng để giữ ổn
định từ thông không đổi. Đó là nguyên lý làm việc của máy biến áp.
Nếu U2>U1: máy biến áp tăng áp
U2
II. Các công thức cơ bản về máy biến áp:
- Khi máy biến áp không tải, N2 chưa có tải, I0 = 0
U1 = E1+R1I1 +X1I1= E1+R1I0+X1I0 = E1
Do I0=0,04÷0,1Iđm nên U1=E1.
-Khi máy biến áp có tải I2>0:
U1 = E1+R1I1 +X1I1 với U1>E2
GVHD: Vũ Bảo Tuyên
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
Luận văn tốt nghiệp
Trang
25
U2 = E2-R2I2 -X2I2 với U2
được xác định như sau:
d m sin t
d
N 1 *
dt
dt
e1= N 1 * * m * cos t
E1 4,44 * f * * N 1
: từthông
sinhratronglõithép
e= -N*
Vậy ta có:
E 2 4,44 * f * * N 2
trong đó,
2f với
f làtần
số
lưới
điện
*Tỷ số biến áp:Tỷ số giữa điện áp U1 và điện áp U2, ta có:
ku
E1 N1 U1
E2 N2 U2
Muốn xác định tỷ số biến áp Ku nên đo khi máy biến áp vận hành khơng
tải.
*Tỷ số biến dòng:
kI
E2 N2 U2
1
E 1 N1 U 1 k u
III. Phân loại máy biến áp:
Có nhiều cơ sở để phân loại máy biến áp, nếu căn cứ vào nguồn cấp điện
cho máy biến áp để có thể phân loại máy biến áp một pha với máy biến áp 3
pha.
Ở đây, ta chỉ căn cứ vào dây quấn sơ cấp N 1 và thứ cấp N2 mà phân chia
thành hai dạng máy biến áp:
Máy biến áp cách ly, có cuộn sơ cấp và thứ cấp biệt lập.
Máy biến áp tự ngẫu, có các cuộn sơ cấp và thứ cấp cùng quấn chung một
cuộn, do đó chúng có cùng một mạch.
GVHD: Vũ Bảo Tun
SVTH: Nguyễn Văn Lâm
