Giáo trình Thiết bị tự động điều khiển dân dụng Nghề: Điện dân dụng Trình độ: Trung cấp nghề (Tổng cục Dạy nghề)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.93 MB, 65 trang )
BỘ LAO ĐỘNG THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
Tên mô đun:
Thiết bị tự động điều khiển dân dụng
NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG
TRÌNH ĐỘ TRUNG CẤP NGHỀ
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120 /QĐ-TCDN
Ngày 25 tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)
Hà Nội - Năm 2013
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể
được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và
tham khảo.
Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh
doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm.
1
LỜI GIỚI THIỆU
Ngày nay, với sự phát triển nâng cao đời sống trong gia đình nên các hộ
gia đình đã trang bị cho mình những thiết bị tự động điều khiển dân dụng hiện
đại và tiên tiến nhất để phục vụ sinh hoạt hàng ngày như máy phát điện, máy ổn
áp xoay chiều, máy giặt, lò vi sóng, cửa tự động, điều khiển từ xa… Đồng thời
để đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh học nghề Điện dân dụng, tôi đã biên
soạn cuốn sách này trang bị cho học sinh có cơ bản về lý thuyết và thực hành
sửa chữa trên các pan thực tế trên từng thiết bị tự động điều khiển dân dụng
đồng thời theo tiêu chí chương trình đào tạo hệ chính qui trung cấp nghề Điện
dân dụng.
Mô đun Thiết bị tự động điều khiển dân dụng được xây dựng nhằm phục
vụ cho nhu cầu nói trên. Nội dung mô đun bao gồm 19 bài như sau:
Bài 1: Sửa chữa mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện xoat chiều
một pha.
Bài 2: Máy ổn áp xoay chiều kiểu tự động điều chỉnh điện áp dùng rơle.
Bài 3: Máy ổn áp xoay chiều kiểu tự động điều chỉnh điện áp dùng động cơ
một chiều.
Bài 4: Mạch ổn định điện áp một chiều kiểu bù song song.
Bài 5: Mạch ổn định điện áp một chiều kiểu bù nối tiếp.
Bài 6: Mạch điểu chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều theo phương pháp biến
tần.
Bài 7: Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều theo phương pháp phản
hồi âm tốc độ.
Bài 8: Sửa chữa máy giặt có bộ điều khiển chương trình bằng cơ khí.
Bài 9: Kiểm tra, thay thế bộ điều khiển chương trình máy giặt.
Bài 10: Công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò vi sóng.
Bài 11: Kiểm tra thay thế bộ chỉnh định thời gian lò vi sóng.
Bài 12: Kiểm tra thay thế bộ đèn phát sóng 3 cực lò vi sóng.
Bài 13: Kiểm tra, thay thế bộ nguồn lò vi sóng.
Bài 14: Kiểm tra, thay thế động cơ quay đĩa của lò vi sóng.
Bài 15: Kiểm tra, thay thế dây dẫn, công tắc bảo vệ, quạt làm mát đèn phá
sóng và phụ kiện của lò vi sóng.
Bài 16: Kiểm tra, sửa chữa bộ xử lý trung tâm của hệ thống đóng – mở cửa
tự động.
Bài 17: Kiểm tra, sửa chữa cơ cấu truyền động, dây dẫn và phụ kiện của hệ
thống đóng – mở cửa tự động.
Bài 18: Sửa chữa mạch thu tín hiệu của bộ điều khiển từ xa.
Bài 19: Sửa chữa mạch phát tín hiệu của bộ điều khiển từ xa.
2
Mặc dù tác giả đã cố gắng hết sức trong việc cung cấp đầy đủ thông tin liên
quan đến các thiết bị tự động điều khiển trong dân dụng. Tuy nhiên, do thời
gian hạn hẹp, kiến thức và nguồn tài liệu tham khảo còn hạn chế, nên không thể
tránh khỏi những sai sót. Mong nhận được các ý kiến đóng góp để tác giả hoàn
thiện hơn nữa nội dung của tài liệu.
Hà Nội, ngày 20 tháng 11 năm 2012
Biên soạn
KS. Bùi Thành Chung
3
MỤC LỤC
NỘI DUNG
TRANG
LỜI GIỚI THIỆU ................................................................................................ 1
MỤC LỤC .......................................................................................................... 3
BÀI 1 - SỬA CHỮA MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP MÁY PHÁT
ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA ....................................................................... 8
1. Sơ đồ khối mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện 1 pha. .................. 8
2. Sơ đồ nguyên lý của một số mạch tự động điều chỉnh điện áp. ...................... 12
3. Nguyên lý hoạt động mạch điện tự động điều chỉnh điện áp một pha. ........... 14
4. Trình tự sửa chữa mạch tự động điều chỉnh điện áp....................................... 14
5. Sửa chữa các mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát một pha:................ 14
BÀI 2 - MÁY ỔN ÁP XOAY CHIỀU KIỂU TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN
ÁP DÙNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU ................................................................ 15
1. Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định điện áp dùng mạch điện tử và động cơ một
chiều quay chổi than. ......................................................................................... 15
2. Nguyên lý hoạt động của mạch...................................................................... 24
3. Trình tự sửa chữa mạch. ................................................................................ 25
4. Sửa chữa các mạch ổn định điện áp dùng mạch điện tử và động cơ một chiều
quay chổi than. .................................................................................................. 25
BÀI 3 - MẠCH ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU KIỂU BÙ NỐI TIẾP ........ 25
1. Cấu tạo. ......................................................................................................... 25
2. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch. ............................................... 25
3. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển. .............................. 25
4. Sửa chữa mạch điều khiển. ............................................................................ 26
BÀI 4 - KIỂM TRA, THAY THẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHƯƠNG TRÌNH MÁY
GIẶT ................................................................................................................. 26
1. Nguyên lý hoạt động máy giặt có bộ điều khiển chương trình bằng mạch tích
hợp. ................................................................................................................... 26
2. Sử dụng máy giặt có bộ điều khiển chương trình bằng mạch tích hợp. .......... 32
3. Sơ đồ mạch điện máy giặt có bộ điều khiển bằng mạch tích hợp. .................. 33
4. Sơ đồ khối bộ điều khiển chương trình máy giặt. .......................................... 35
5. Tháo lắp, kiểm tra bộ điều khiển chương trình máy giặt. ............................... 35
BÀI 5 - CÔNG DỤNG, CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA LÒ
VI SÓNG .......................................................................................................... 35
1. Công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò vi sóng. ........................... 35
2. Các điểm lưu ý an toàn khi sử dụng lò vi sóng. ............................................. 36
3. Sơ đồ khối lò vi sóng. .................................................................................... 36
4. Sơ đồ mạch điện các khối trong lò vi sóng. ................................................... 36
5. Qui trình vận hành lò vi sóng ........................................................................ 38
6. Tháo lắp các bộ phận trong lò vi sóng ........................................................... 38
BÀI 6 - KIỂM TRA THAY THẾ BỘ CHỈNH ĐỊNH THỜI GIAN LÒ VI
SÓNG ............................................................................................................... 39
4
1. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh định thời gian của lò vi sóng/ Sơ đồ
khối, nguyên lý hoạt động của bộ chỉnh định thời gian bằng cơ khí của lò vi
sóng. .................................................................................................................. 39
2. Những hư hỏng thường gặp đối với bộ chỉnh định thời gian của lò vi sóng. .. 39
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng bộ chỉnh định thời gian của lò
vi sóng. .............................................................................................................. 39
4. Kiểm tra, thay thế các khối trong bộ chỉnh định thời gian. ............................. 40
5. Tháo lắp, thay thế bộ chỉnh định thời gian của lò vi sóng .............................. 40
BÀI 7 - KIỂM TRA THAY THẾ BỘ ĐÈN PHÁT SÓNG 3 CỰC LÒ VI SÓNG40
1. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý bộ đèn phát sóng 3 cực của lò vi sóng/ Sơ đồ
khối, nguyên lý hoạt động của đèn phát sóng 3 cực của lò vi sóng. ................... 40
2. Những hư hỏng thường gặp đối với bộ đèn phát sóng 3 cực của lò vi sóng. .. 41
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng bộ đèn phát sóng 3 cực của lò
vi sóng. .............................................................................................................. 41
4. Tháo lắp, thay thế bộ đèn phát sóng 3 cực của lò vi sóng .............................. 41
BÀI 8 - KIỂM TRA, THAY THẾ BỘ NGUỒN LÒ VI SÓNG ......................... 41
1. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý bộ nguồn của lò vi sóng. ................................... 41
2. Những hư hỏng thường gặp đối với bộ nguồn của lò vi sóng. ........................ 41
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng bộ nguồn của lò vi sóng. ......... 41
4. Kiểm tra, thay thế các phụ kiện trong bộ nguồn............................................. 42
5. Tháo lắp, thay thế bộ nguồn của lò vi sóng .................................................... 42
BÀI 9 - KIỂM TRA, THAY THẾ ĐỘNG CƠ QUAY ĐĨA CỦA LÒ VI SÓNG42
1. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý hệ thống động cơ quay đĩa của lò vi sóng/ Sơ đồ
khối, nguyên lý hoạt động của hệ thống động cơ quay đĩa lò vi sóng. ............... 42
2. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống động cơ quay đĩa của lò vi sóng. ... 42
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng hệ thống động cơ quay đĩa của
lò vi sóng. .......................................................................................................... 42
4. Kiểm tra, thay thế các phụ kiện trong hệ thống động cơ quay đĩa của lò vi
sóng . ................................................................................................................. 43
5. Tháo lắp, thay thế hệ thống động cơ quay đĩa của lò vi sóng. ........................ 43
BÀI 10 - KIỂM TRA, THAY THẾ DÂY DẪN, CÔNG TẮC BẢO VỆ, QUẠT
LÀM MÁT ĐÈN PHÁT SÓNG VÀ PHỤ KIỆN CỦA LÒ VI SÓNG .............. 43
1. Sơ đồ hệ thống dây dẫn, công tắc bảo vệ, quạt làm mát đèn phát sóng và phụ
kiện của lò vi sóng. ............................................................................................ 43
2. Những hư hỏng thường gặp của hệ thống dây dẫn, công tắc bảo vệ, quạt làm
mát đèn phát sóng và phụ kiện của lò vi sóng. ................................................... 43
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng hệ thống dây dẫn công tắc bảo
vệ, quạt làm mát đèn phát sóng và phụ kiện của lò vi sóng. ............................... 44
4. Tháo lắp, thay thế hệ thống dây dẫn, công tắc bảo vệ, quạt làm mát đèn phát
sóng và phụ kiện của lò vi sóng. ........................................................................ 44
BÀI 11 - KIỂM TRA, THAY THẾ CẢM BIẾN VÀ BỘ XỬ LÝ TRUNG
TÂM CỦA HỆ THỐNG ĐÓNG – MỞ CỬA TỰ ĐỘNG ................................. 44
1. Công dụng của cảm biến trong hệ thống đóng-mở cửa tự động. .................... 44
2. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý bộ xử lý trung tâm của hệ thống đóng-mở cửa tự
động. ................................................................................................................. 49
5
3. Những hư hỏng thường gặp của bộ xử lý trung tâm của hệ thống đóng-mở
cửa tự động. ...................................................................................................... 56
4. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng bộ xử lý trung tâm của hệ thống
đóng-mở cửa tự động. ....................................................................................... 56
5. Kiểm tra, thay thế các phụ kiện trong bộ xử lý trung tâm của hệ thống đóngmở cửa tự động ................................................................................................. 57
6. Kiểm tra, tháo lắp, thay thế cảm biến và bộ xử lý trung tâm của hệ thống
đóng-mở cửa tự động. ....................................................................................... 57
BÀI 12 - KIỂM TRA, SỬA CHỮA CƠ CẤU TRUYỀN ĐỘNG, DÂY DẪN
VÀ PHỤ KIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐÓNG – MỞ CỬA TỰ ĐỘNG ................. 57
1. Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý bộ cơ cấu truyền động, hệ thống dây dẫn và phụ
kiện của hệ thống đóng-mở cửa tự động. ........................................................... 57
2. Những hư hỏng thường gặp của bộ cơ cấu truyền động, hệ thống dây dẫn và
phụ kiện của hệ thống đóng-mở cửa tự động. .................................................... 57
3. Phương pháp kiểm tra, sửa chữa các hư hỏng bộ cơ cấu truyền động, hệ thống
dây dẫn và phụ kiện của hệ thống đóng-mở cửa tự động. .................................. 58
4. Tháo lắp, kiểm tra, thay thế các phụ kiện bộ cơ cấu truyền động hệ thống dây
dẫn và phụ kiện của hệ thống đóng-mở cửa tự động. ......................................... 58
BÀI 13 - SỬA CHỮA MẠCH THU TÍN HIỆU CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ
XA .................................................................................................................... 58
1. Cấu tạo bộ điều khiển từ xa. .......................................................................... 58
2. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của bộ điều khiển từ xa. ......................... 58
3. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch thu tín hiệu bộ điều khiển từ xa/
Sơ đồ nguyên lý mạch thu tín hiệu của một bộ điều khiển từ xa. ....................... 59
4. Hiện tượng, các nguyên nhân hư hỏng thường gặp. ....................................... 59
5. Sửa chữa mạch điều khiển mạch thu tín hiệu bộ điều khiển từ xa .................. 59
BÀI 14 - SỬA CHỮA MẠCH PHÁT TÍN HIỆU CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN TỪ
XA .................................................................................................................... 60
1. Cấu tạo mạch phát tín hiệu của bộ điều khiển từ xa (ĐKX). .......................... 60
2. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch phát tín hiệu của bộ ĐKX/ Sơ
đồ nguyên lý mạch phát tín hiệu của một bộ điều khiển từ xa............................ 60
3. Hiện tượng, các nguyên nhân hư hỏng thường gặp. ....................................... 61
4. Sửa chữa mạch điều khiển hệ thống phát tín hiệu của bộ điều khiển từ xa. .... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 63
6
TÊN MÔ ĐUN: THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN DÂN DỤNG
Mã mô đun: MĐ 34
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của mô đun:
- Vị trí mô-đun: Mô-đun được bố trí sau khi học sinh học xong các môn học
chung, các môn học/ mô-đun nghề: Kỹ thuật điện tử cơ bản; Động cơ điện xoay
chiều không đồng bộ 1 pha; Máy phát điện xoay chiều đồng bộ 1 pha; Kỹ thuật
xung; Kỹ thuật số; Kỹ thuật cảm biến
- Tính chất của mô-đun: Là mô-đun chuyên môn nghề.
Mục tiêu của mô đun:
* Về kiến thức:
- Giải thích được nguyên lý hoạt động các mạch điện của thiết bị tự động
điều khiển dùng trong dân dụng: máy phát điện xoay chiều tự động điều chỉnh
điện áp bằng bán dẫn, máy ổn áp xoay chiều, mạch ổn định điện áp một chiều,
động cơ một pha có tốc độ điều chỉnh bằng thiết bị bán dẫn, động cơ một pha có
tốc độ ổn định, cửa tự động đóng mở, máy giặt, lò vi sóng, bộ điều khiển từ xa
* Về kỹ năng:
- Sửa chữa được mạch tự động điều khiển của các thiết bị: máy phát điện
xoay chiều tự động điều chỉnh điện áp bằng bán dẫn, máy ổn áp xoay chiều,
mạch ổn định điện áp một chiều, động cơ một pha có tốc độ điều chỉnh bằng
thiết bị bán dẫn, động cơ một pha có tốc độ ổn định, cửa tự động đóng mở, máy
giặt, lò vi sóng, bộ điều khiển từ xa
* Về thái độ:
- Rèn luyện cho người học thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, chính xác trong
học tập và trong thực hiện công việc
Nội dung của mô đun:
Thời gian
Số
Tên các bài trong mô đun
Tổng
Lý
Thực Kiểm
TT
số thuyết hành
tra*
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Sửa chữa mạch tự động điều chỉnh điện áp máy
phát điện xoay chiều một pha
Máy ổn áp xoay chiều kiểu tự động điều chỉnh
điện áp dùng động cơ một chiều
Mạch ổn áp một chiều kiểu bù nối tiếp
Kiểm tra, thay thế bộ điều khiển chương trình
máy giặt
Công dụng, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của
lò vi sóng
Kiểm tra, thay thế bộ chỉnh định thời gian lò vi
sóng
Kiểm tra, thay thế bộ đèn phát sóng 3 cực lò vi
sóng
8
3
5
0
12
4
7
1
8
3
5
0
12
2
10
0
4
2
2
0
6
2
4
0
4
2
2
0
7
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
Kiểm tra, thay thế bộ nguồn lò vi sóng
Kiểm tra, thay thế động cơ quay đĩa của lò vi
sóng
Kiểm tra, thay thế dây dẫn, công tắc bảo vệ,
quạt làm mát đèn phát sóng và phụ kiện của lò
vi sóng
Kiểm tra, thay thế cảm biến và bộ xử lý trung
tâm của hệ thống đóng-mở cửa tự động
Kiểm tra, sửa chữa cơ cấu truyền động, dây dẫn
và phụ kiện của hệ thống đóng-mở cửa tự động
Sửa chữa mạch thu tín hiệu của bộ điều khiển từ
xa
Sửa chữa mạch phát tín hiệu của bộ điều khiển
từ xa
Cộng:
4
2
2
0
4
2
2
0
6
2
4
0
6
2
4
0
6
2
4
0
5
2
3
0
5
2
3
0
90
30
57
3
8
BÀI 1
SỬA CHỮA MẠCH TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
MÁY PHÁT ĐIỆN XOAY CHIỀU MỘT PHA
Mã bài: MĐ 34.01
Giới thiệu:
Mục tiêu:
- Trình bày được sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch tự động điều
chỉnh điện áp máy phát điện xoay chiều một pha thường gặp công suất < 3kW.
- Sửa chữa được các hư hỏng của mạch tự động điều chỉnh điện áp
- Tuân thủ các quy tắc an toàn khi sửa chữa mạch điện.
- Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm trong công việc
Nội dung chính:
1. Sơ đồ khối mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện 1 pha.
Mục tiêu:
1.1. Sơ đồ khối mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện 1 pha:
Hình 1.1: Sơ đồ khối mạch tự động điều chỉnh điện áp
Bộ tự động điều chỉnh điện áp AVR
Bộ tự động điều chỉnh điện áp, tần số tự động (Automatic Voltage
Regulator -AVR) trong các máy phát điện, là một phần đóng vai trò quan trọng
của mỗi máy phát hoặc hệ thống tổ máy phát điện, nếu mất tính năng tự động
điều chỉnh này thì chất lượng điện cung cấp (điện áp và tần số) không đáp ứng
được yêu cầu khắt khe của hệ thống thiết bị TTTH
Nguyên lý, tác dụng của bộ tự động điều chỉnh điện áp, tần số tự động
(Automatic Voltage Regulator AVR) trong các máy phát điện.
* Tính năng, tác dụng của AVR
- Điều chỉnh điện áp máy phát điện.
- Giới hạn tỷ số điện áp/tần số.
- Điều chỉnh công suất vô công máy phát điện.
- Bù trừ điện áp suy giàm trên đường dây.
- Tạo độ suy giảm điện áp theo công suất vô công, đề cân bằng sự phân phối
công suất vô công giữa các máy với nhau trong hệ thống khi máy vận hành nối
lưới.
- Khống chế dòng điện kháng do thiếu kích thích, nhằm tạo sự ổn định cho hệ
thống, khi máy nối lưới.
- Cường hành kích thích khi có sự cố trên lưới
- Điều chỉnh điện áp của máy phát điện:
Bộ điều chỉnh điện thế tự động luôn luôn theo dõi điện áp đầu ra của máy
phát điện, và so sánh nó với một điện áp tham chiếu. Nó phải đưa ra những
mệnh lệnh để tăng giảm dòng điện kích thích sao cho sai số giữ điện áp đo được
và điện áp tham chiếu là nhỏ nhất. Muốn thay đổi điện áp của máy phát điện,
người ta chỉ cần thay đổi điện áp tham chiếu này. Điện áp tham chiếu thường
9
được đặt tại giá trị định mức khi máy phát vận hành độc lâp (Isolated) hoặc là
điện áp thanh cái, điện áp lưới tại chế độ vận hành hòa lưới (Paralled)
- Giới hạn tỷ số điện áp/tần số:
Khi khởi động một tổ máy, lúc tốc độ quay của Rotor còn thấp, tần số
phát ra sẽ thấp. Khi đó, bộ điều chỉnh điện áp tự động sẽ có khuynh hướng tăng
dòng kích thích lên sao cho đủ điện áp đầu ra như tham chiếu theo giá trị đặt
hoặc điện áp lưới. Điều này dẫn đến quá kích thích: cuộn dây rotor sẽ bị quá
nhiệt, các thiết bị nối vào đầu cực máy phát như biến thế chính, máy biến áp tự
dùng... sẽ bị quá kích thích, bão hòa từ, và quá nhiệt. Thường tốc độ máy phát
cần đạt đến 95% tốc độ định mức. Bộ điều chỉnh điện áp tự động cũng phải luôn
theo dõi tỷ số này để điều chỉnh dòng kích thích cho phù hợp, mặc dù điện áp
máy phát chưa đạt đến điện áp tham chiếu.
- Điều khiển công suất vô công của máy phát điện:
Khi máy phát chưa phát điện vào lưới, việc thay đổi dòng điện kích từ chỉ
thay đổi điện áp đầu cực máy phát. Quan hệ giữa điện áp máy phát đối với dòng
điện kích từ được biểu diễn bằng 1 đường cong, gọi là đặc tuyến không tải. (đặc
tuyến V-A).
Tuy nhiên khi máy phát điện được nối vào một lưới có công suất rất lớn
so với máy phát, việc tăng giảm dòng kích thích hầu như không làm thay đổi
điện áp lưới. Tác dụng của bộ điều áp khi đó không còn là điều khiển điện áp
máy phát nữa, mà là điều khiển dòng công suất phản kháng (còn gọi là công
suất vô công, công suất ảo) của máy phát.
Khi dòng kích thích tăng, công suất vô công tăng. Khi dòng kích thích
giảm, công suất vô công giảm. Dỏng kích thích giảm đến một mức độ nào đó,
công suất vô công của máy sẽ giảm xuống 0, và sẽ tăng lại theo chiều ngược lại
(chiều âm), nếu dòng kích thích tiếp tục giảm thêm.
Điều này dẫn đến nếu hệ thống điều khiển điện áp của máy phát quá
nhạy, có thể dẫn đến sự thay đổi rất lớn công suất vô công của máy phát khi
điện áp lưới dao động.
Do đó, bộ điều khiển điện áp tự động, ngoài việc theo dõi và điều khiển
điện áp, còn phải theo dõi và điều khiển dòng điện vô công. Thực chất của việc
điều khiển này là điều khiển dòng kích thích khi công suất vô công và điện áp
lưới có sự thay đổi, sao cho mối liên hệ giữa điện áp máy phát, điện áp lưới và
công suất vô công phải là mối liên hệ hợp lý.
d. Bù trừ điện áp suy giảm trên đường dây
Khi máy phát điện vận hành độc lập, hoặc nối vào lưới bằng 1 trở kháng
lớn, Khi tăng tải, sẽ gây ra sụt áp trên đường dây. Sụt áp này làm cho điện áp tại
hộ tiêu thụ bị giảm theo độ tăng tải, làm giảm chất lượng điện năng.
Muốn giảm bớt tác hại này của hệ thống, bộ điều áp phải dự đoán được khả
năng sụt giảm của đường dây, và tạo ra điện áp bù trừ cho độ sụt giảm đó. Tác
động bù này giúp cho điện đáp tại một điểm nào đó, giữa máy phát và hộ tiêu
thụ sẽ được ổn định theo tải. Điện áp tại hộ tiêu thụ sẽ giảm đôi chút so với tải,
trong khi điện áp tại đầu cực máy phát sẽ tăng đôi chút so với tải. Để có dược
tác động này, người ta đưa thêm 1 tín hiệu dòng điện vào trong mạch đo lường.
Dòng điện của 1 pha (thường là pha B) từ thứ cấp của biến dòng đo lường sẽ
10
được chảy qua một mạch điện R và L, tạo ra các sụt áp tương ứng với sụt áp
trên R và L của đường dây từ máy phát đến điểm mà ta muốn giữ ổn định điện
áp.
Điện áp này được cộng thêm vào (hoặc trừ bớt đi) với điện áp đầu cực máy phát
đã đo lường được. Bộ điều áp tự động sẽ căn cứ vào điện áp tổng hợp này mà
điều chỉnh dòng kích từ, sao cho điện áp tổng hợp nói trên là không đổi. Nếu
các cực tính của biến dòng đo lường và biến điện áp đo lường được nối sao cho
chúng trừ bớt lẫn nhau, sẽ có:
Ump – Imp (r + jx) = const.
Như vậy chiều đấu nối này làm cho điện áp máy phát sẽ tăng nhẹ khi tăng
tải. Độ tăng tương đối được tính trên tỷ số giữa độ tăng phần trăm của điện áp
máy phát khi dòng điện tăng từ 0 đến dòng định mức.
Thí dụ khi dòng điện máy phát =0, thì điện áp máy phát là 100%. Khi
dòng điện máy phát = dòng định mức, điện áp máy phát là 104% điện áp định
mức.
Vậy độ tăng tương đối là + 4%. Độ tăng này còn gọi là độ bù (compensation).
Độ bù của bộ điều áp càng cao, thì điểm ổn định điện áp càng xa máy phát và
càng gần tải hơn.
Trong các nhà máy điện nói chung và nhà máy thuỷ điện nói riêng, vấn
đề duy trì điện áp đầu cực máy phát ổn định (liên quan đến tần số phát) và bằng
với giá trị điện áp định sẵn là rất quan trọng, hệ thống kích từ máy phát phải
đảm bảo điều này bằng cách thay đổi giá trị của bộ bù tổng trở khi máy phát vận
hành hoặc cách ly với hệ thống và các máy cắt đường dây truyền tải đóng hoặc
mở. Thành phần quan trọng nhất trong hệ thống là các cầu chỉnh lưu thyristor
và bộ tự động điều chỉnh điện áp (AVR- Automatic Voltage Regulator).
* Giới thiệu các loại bộ tự động điều chỉnh điện áp
Mỗi hệ thống kích từ của máy phát được trang bị một bộ tự động điều
chỉnh điện áp (Automatic Voltage Regulator - AVR). Bộ AVR được đấu nối với
các biến điện áp một pha ll0V riêng biệt nhau nằm trong tủ thiết bị đóng cắt
máy phát. Bộ AVR đáp ứng được thành phần pha thứ tự thuận của điện áp máy
phát và không phụ thuộc vào tần số. Bộ AVR là loại điện tử kỹ thuật số, nhận
tín hiệu đầu vào là điện áp 3-pha tại đầu cực máy phát, sử dụng nguyên lý điều
chỉnh PID theo độ lệch điện áp đầu cực máy phát, nó cũng có chức năng điều
chỉnh hằng số hệ số công suất và hằng số dòng điện trường.
Một bộ cài đặt điện áp được sử dụng, thiết bị này thích hợp với việc vận
hành bằng tay tại tủ điều chỉnh điện áp và tại tủ điều khiển tại chỗ tổ máy. Bộ
cài đặt này có khả năng đặt dải điện áp đầu cực máy phát trong khoảng ±50%
giá trị điện áp định mức. Tất cả các bộ cài đặt giá trị vận hành đều là kiểu điện
tử kỹ thuật số. Bộ cài đặt giá trị điện áp vận hành bằng tay và bộ cài đặt giá trị
điện áp mẫu phải tự động đặt về giá trị nhỏ nhất khi tổ máy dừng. Bộ AVR điều
khiển tự động đóng hoặc mở mạch mồi kích từ ban đầu trong quá trình khởi
động tổ máy.
Chức năng bù điện kháng được thiết kế kèm theo các phương pháp điều
chỉnh để có thể bù điện kháng trong khoảng lớn nhất là 20%. Chức năng bù
11
dòng giữa các tổ máy được thiết kế để đảm bảo điện kháng được phân bổ ổn
định giữa các máy phát. Có biện pháp ngăn ngừa quá kích từ máy phát trong
quá trình khởi động và dừng bình thường của tổ máy.
Bộ AVR cùng với trang thiết bị phụ được đặt trong tủ độc lập trên sàn
máy phát, phù hợp với các tủ khác của hệ thống kích từ. Tất cả trang thiết bị
cho vận hành và điều khiển được lắp trên mặt trước của tủ.
Các mạch tổ hợp được thiết kế với độ tin cậy lớn nhất có thể và có kết
cấu dự phòng phù hợp để sự cố ở một vài phần tử điều khiển sẽ không làm hệ
thống kích từ gặp nguy hiểm hay không vận hành. Tất cả các bộ phận sẽ phù
hợp với điều kiện làm việc liên tục và dài hạn dưới điều kiện nhiệt độ 00C700C và độ ẩm tới 95%.
Mỗi cầu nắn dòng thyristor được trang bị riêng một mạch điều khiển
xung. Mạch điều khiển xung có khả năng vận hành tự động và không tự động.
Các cổng tín hiệu vào và ra có thể bị ảnh hưởng do các nhiễu loạn trong mạch
điều khiển, do đó được bảo vệ bằng các bộ lọc nhiễu hoặc bằng các rơ le thích
hợp.
Độ tin cậy và chính xác của góc pha mạch điều khiển xung phải đảm bảo
sao cho các bộ chỉnh lưu hoạt động trong toàn bộ phạm vi áp xoay chiều là 30%
- 150% giá trị định mức và tần số là 90%- 145% giá trị định mức, thậm chí cả
khi sóng điện áp bị méo (không là hình sin).
Bộ AVR cơ bản gồm có một vòng lặp điều chỉnh áp bằng các tín hiệu
tích phân tải để đạt được sự ổn định tạm thời và ổn định động. Đo lường điện áp
máy phát được thực hiện trên cả ba pha. Độ chính xác của điện áp điều chỉnh
nằm trong trong khoảng 0.5% giá trị cài đặt, trong các chế độ vận hành từ
không tải tới đầy tải.
Một tín hiệu điều khiển từ bên ngoài được tác động vào bộ AVR để thay
đổi liên tục giá trị điều chỉnh mẫu mà không cần bất cứ một bộ phận quay nào.
Một mạch cản có thể được sử dụng để hạn chế độ dốc của tín hiệu bên ngoài,
nếu cần thiết.
Bộ AVR được cung cấp cùng với các bộ giới hạn giá trị kích từ min, max
và có thể điều chỉnh; bộ giới hạn cho phép tổ máy vận hành an toàn và ổn định,
thậm chí tại các giá trị giới hạn trên và dưới kích từ. Bộ giới hạn hoạt động sẽ
tác động điều chỉnh góc mở các thyristor. Nó có khả năng đưa đường cong vận
hành của các bộ giới hạn càng gần với đường cong công suất của tổ máy. Do sự
xuất hiện sụt áp tức thời hoặc do ngắn mạch ngoài, bộ giới hạn quá kích từ sẽ
không phản ứng trong khoảng 1s để cho phép chính xác lại dòng kích từ cưỡng
bức.
Các giá trị đo lường thích hợp như đo tính trễ của mạng được lấy để đưa vào
phục vụ chế độ vận hành dưới kích từ.
Một Mạch khoá giữ ổn định mạng (hoặc chống dao động) - switchable
stabilizing network được trang bị để góp phần dập dao dộng của tổ máy bằng
cách điều khiển thích hợp bộ kích từ. Tín hiệu ổn định được giới hạn sao cho nó
không thể làm bộ kích từ thay đổi quá l0% giá trị bình thường trong bất cứ
trường hợp nào. Tín hiệu ổn định sẽ tự động cắt khi dòng tác dụng nhỏ hơn giá
trị đã xác định. Nó có khả năng xác định các giá trị từ 10-30% giá trị dòng tác
12
dụng bình thường và điều chỉnh tín hiệu đầu ra của khoá Giữ ổn định mạng theo
thực tế với các giá trị liên tục từ 0 tới giá trị lớn nhất của nó. Các thông số ổn
định được dựa vào thành phần tích phân của biến đổi công suất tác dụng. Tín
hiệu công suất đầu vào được lọc thích hợp để không sinh ra giá trị bù điện áp cố
định. Bộ AVR được trang bị bộ điều khiển áp đường dây và mạch bù dòng tổ
máy để phân bố tải giữa các máy phát.
* Bộ điều khiển tự động bán dẫn hoặc kỹ thuật số;
Ngày nay, bộ điều khiển thường cấu tạo trên kỹ thuật số-vi xử lý. Màn
hình cảm ứng (Touch-screen) được kết nối để có thể cài đặt tham số, thuật
toán điều khiển bvà đo lường các giá trị tức thời. Một số bộ điều tốc cho các
máy phát cớ lớn (>15MW) bộ điều khiển có thể kết nối đến hệ thống giám sát
SCADA trong nhà máy để giám sát các thông số tức thời, biểu đồ vận hành quá
khứ (trent) hoặc các sự kiện bởi các giao thức và mạng thông tin phổ thông
hoặc chuyên biệt của nhà sản xuất (Modbus, CAN bus,...).
* Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay:
Bộ điều chỉnh điện áp bằng tay có khả năng điều chỉnh góc mở thyristor
bằng một mạch độc lập. Để chỉ báo sự khác nhau giữa điều khiển bằng tay và
điều khiển tự động, sẽ trang bị một mạch cân bằng. Trong trường hợp bộ điều
chỉnh tự động gặp sự cố thì điều chỉnh bằng tay phải sẵn sàng để tổ máy tiếp tục
vận hành. Một mạch chuyển tiếp phải được cung cấp để cho phép chuyển từ chế
độ tự động sang chế độ bằng tay mà không có sự thay đổi nào cho bộ kích từ.
Các thiết bị phục vụ điều khiển bằng tay được cung cấp cho mỗi hệ thống kích
từ máy phát. Trang thiết bị khóa chế độ, chuyển mạch được thiết kế cho tủ kích
từ tại các tủ điều khiển tổ máy tại chỗ và tại phòng điều khiển để có thể chọn
lựa chế độ vận hành của hệ thống kích từ là tự động điều chỉnh điện áp (AVR)
hoặc diều chỉnh bằng tay.
Một bộ điều khiển chuyển tiếp cũng phải được thiết kế để chuyển tiếp
điều khiển kích từ từ chế độ AVR sang chế độ điều chỉnh bằng tay trong trường
hợp mất tín hiệu từ một vài thiết bị đo áp hoặc nguồn vận hành DC, AC của hệ
thống AVR. Bộ phát hiện tín hiệu áp xoay chiều sẽ phân biệt được giữa sự cố
của mạch áp thứ cấp (đứt mạch, mất pha..) hoặc sự sụt áp của mạch sơ cấp gây
ra bởi các sự cố ngắn mạch.
Trang thiết bị điều khiển bằng tay được thiết kế để liên tục và tự động đặt
tại các vị trí tương ứng với các giá trị mà bộ AVR đạt được sao cho không có sự
thay đổi về dòng kích từ nào xảy ra khi chuyển từ chế độ AVR sang điều khiển
bằng tay hoặc do chọn chế độ vận hành hoặc do bộ điều khiển chuyển tiếp tác
động.
1.2. Tác dụng các khối của mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát điện 1
pha:
2. Sơ đồ nguyên lý của một số mạch tự động điều chỉnh điện áp.
Mục tiêu:
2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp:
13
4
2.2. Mạch điện ứng dụng thực tế:
2.2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp KUBOTA 1200W:
+
DBR2
DIODE x 4
1
-
R9
2
39K/1W
39K/1W
C2 102J
R8
39K/1W
R7
C4
220uF/50V
3
L2
L uH
F+
R1 520R/1W
R2 430R/1W
ZD1
8V
+
4
Q1
C2240
DBR1
DIODE x 4
C3
R3
680R
L3
L uH
D2
DIODE
R10 12K/1W
1
2
L1
L uH
J1
220V
F1
3
103J
-
2
Q2
DT430
R4
200R/1W
C1
33uF/50V
R5
680R
D1
DIODE
R6
1K
Hình 1.2: Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp KUBOTA 1200W
VR1
10K
J1
R4
10K/5W
T1
220V
1
1
2
D1
IN4007
5
ZD1
5V3
220V/15VAC
4
R2
5K6
D2
IN4007
+
8
A
B
ZD2
5V3
R1
5K6
R7
2K2
VR2
10K
Ura = UA - UB
R5 1K
ZD3
12V
Ura
R3
5K6
IB1
IEC
Q1
A1015
IB2
U=10V
f=1KHz
ICE
SCR KY202H
IAK
IEC
In
Ip
Q2 A1015
IB3
Q3
D468
IG
D3
C1
104
Diode
In
R6
100R
R8
2K2
Ip
Ing
L1
EXITER
Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp dùng Transistor.
2.2.2. Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp AVR-PA416:
14
+5VD C
U3 LM7805/TO
2
4
ZD1
5V
1
3
+5VD C
EXCITER
LuH
R15
1K5
R2
2K2
R 4 2K2
2
3
R6
2K2
R8
R
R 12
470R
2
1
C7
47pF
R 13
33K
Q1
C2383
T1
SCR
R16
3K3
T2
SCR
T3
SCR
ZD 2
3V
T4
SCR
1
R9
R
3V
LED2
GR
2
3
C3
1uF/50V
R 14
2K2
4
1
R 7 2K2
ZD3
2
6
3
7
5
R V1SET
103
2
U2
LM741/SO
1
LED1
RED
J2
VDCEXC ITER
+5VDC
1
C2
103
C1
100uF/50V
C6
100uF/16V
C4
1000UF/50V
1
R1
2K2
3
J1
220VAC
1
2
C5
103
+
2
+ 2
-
4 -
D2 IN 5408
1
VIN
2
RV2GAIN 103
1
2
VOUT
DBR1
1A
2
1
T1
15V 2,5A
1
3
GND
R5 5K/2W
3
R10
1K5
Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp dùng IC op-amp.
R18
1M
R16
R13 100K
R21
33K
R23 56K
1M
ZD8 1N48
C8 47uF/50V
VCC
C2
103J
C6
222K
8
R20
12K
3
2
VCC
D1 IN4007
C5
222K
+
1
-
4
ZD6
4V
U3A
LM358
R1 10K/3W
AU
D2 IN4007
R2 10K/3W
D3 IN4007
C7
100uF/50V
ZD1
8V6
J1
CON5
AV
D18
IN5408
C4
102J
D17
IN5408
U
J1
D4 IN4007
R19
10K
8
ZD2
5V1
D5 IN4007
3
AW
D6 IN4007
R10
5K
R15
68K
VCC
R4
100K
R11 C1
5K 103J
2
+
U1A
LM393
D20
IN5408
D16
IN5408
L
D15
IN5408
D13
IN5408
J2
CON7
1
-
R9
1K
4
AU
AV
AW
1
2
3
4
5
R14
2K2
K1
N
D11
IN5408
U
N
L
K1
J1
K2
J2
D12
IN5408
D7 IN4007
AU
R6 22K
AV
R7 22K
R8
5K
D8 IN4007
ZD4
1N48
VCC
ZD3 8V6
6
R12 10K
VR1
102
+
7
-
4
5
R5 1K2
R22
1K
8
C3
223
D10 IN5408
K2
J2
Q1
TIP41C
U2B
LM393
D9
IN4007
R17
680R
Q2
BU2527
CS
.22K/250V
D14
IN4007
RS
5R6/2W
Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý mạch tự động điều chỉnh điện áp AVR-PA416.
3. Nguyên lý hoạt động mạch điện tự động điều chỉnh điện áp một pha.
Mục tiêu:
3.1. Nguyên lý tăng điện áp ra của mạch tự động điều chỉnh điện áp:
3.2. Nguyên lý giảm điện áp ra của mạch tự động điều chỉnh điện áp:
4. Trình tự sửa chữa mạch tự động điều chỉnh điện áp.
Mục tiêu:
4.1. Khối nguồn chỉnh lưu một chiều:
4.2. Khối so sánh điện áp:
4.3. Khối dao động tạo xung và khuếch đại:
4.4. Khối khuếch đại công suất (khối quyết định kết quả):
5. Sửa chữa các mạch tự động điều chỉnh điện áp máy phát một pha:
Mục tiêu:
1
2
3
4
5
6
7
15
5.1. Sửa chữa mạch nguồn chỉnh lưu một chiều:
5.2. Sửa chữa mạch so sánh điện áp:
5.3. Sửa chữa mạch dao động tạo xung và khuếch đại:
5.4. Sửa chữa mạch khuếch đại công suất
BÀI 2
MÁY ỔN ÁP XOAY CHIỀU KIỂU TỰ ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP
DÙNG ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
Mã bài: MĐ 34.02
Giới thiệu:
Mục tiêu:
- Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của máy ổn áp xoay chiều
một pha dùng mạch điện tử và đông cơ một chiều quay chổi than
- Sửa chữa được mach điều khiển máy ổn áp xoay chiều một pha dùng mạch
điện tử và động cơ một chiều quay chổi than đạt các tiêu chuẩn kỹ thuật về dãi
ổn định điện áp, độ nhạy
- Tuân thủ các quy tắc an toàn khi sửa chữa mạch điện
- Chủ động, sáng tạo và an toàn trong quá trình học tập.
Nội dung chính:
1. Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định điện áp dùng mạch điện tử và động cơ một
chiều quay chổi than.
Mục tiêu:
1.1. Sơ đồ nguyên lý mạch ổn định điện áp trong máy ổn áp:
a/ Giới thiệu các chi tiết trong thiết bị ổn áp Lioa:
* Hình dạng thực tế của thiết bị ổn áp xoay chiều 1 pha:
Hình 2.1: Hình dạng thực tế của thiết
bị ổn áp xoay chiều 1 pha.
* Các chi tiết cấu tạo lên thiết bị ổn áp:
Hình :
16
1. Áp tô mát, Cầu chì, Rơ le nhiệt.
2. Máy biến áp động lực.
6. Cơ cấu đo chỉ thị (Vol mét và Ampe
mét).
3. Chổi than.
7. Đèn báo nguồn.
4. Bộ truyền động bánh răng và động 8. Biến dòng.
cơ.
9. Công tắc hành trình.
5. Mạch điều khiển.
10. Vỏ máy.
b/ Cấu tạo của biến áp động lực:
* Cấu tạo:
- Lõi thép vòng xuyến: Lá thép mỏng kỹ thuật điện ghép lại.
- Dây quấn: Dây đồng có bọc cách điện.
* Sơ đồ nguyên lý:
250V
220V
110V
100V
40V
11V
L1
Wtc
CT
L3
10V
1
2
J1
CON2
L4
18V
1
2
J2
CON2
L í i
L2
Wsc
0V
Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý máy biến áp động lực
Trên thực tế để dễ điều khiển ổn áp, tăng công suất và giảm giá thành cho
thiết bị thì người ta chế tạo biến áp động lực theo kiểu tự ngẫu, sử dụng hai
cuộn dây sơ cấp (L2) và thứ cấp (L1) mắc nối tiếp nhau. Ngoài ra để tối giản sự
cồng kềnh trong thiết bị người ta chế tạo thêm hai dải điện áp được cách ly với
hai cuộn dây động lực L2 và L1, dùng để cung cấp điện áp cho mạch điều khiển
L3 và L4 (cuộn dây L3 và L4 có thể được chế tạo bên ngoài biến áp động lực
bằng một lõi thép khác với công suất nhỏ).
Nguyên lý tăng giảm điện áp của biến áp động lực thực hiện trên cuộn
dây WTC dựa vào biểu thức sau:
U1 ¦ W1
U 2 ¦ W2
c/ Cơ cấu truyền động quay của hệ thống:
17
1
2
3
4
Motor
Hình 2.3: Cơ cấu truyền động quay
Nhiệm vụ của cơ cấu truyền động quay là tăng lực momen quay cho chổi
than (khi chổi than luôn tiếp xúc với các vòng dây trên biến áp động lực nên
sinh ma sát rất lớn, đối với các loại thiết bị ổn áp có công suất lớn thì chổi than
rất cồng kềnh).
Chú thích:
1: Bánh răng trục vít.
3: Bánh răng đơn.
2: Bánh răng kép.
4: Vị trí gắn chổi than (con chạy).
d/ Phân tích các mạch điện điều khiển:
* Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển của ổn áp có công suất 1000VA
2
R6 2K2
R3 2K2
VR1 VR5K
VCC
2
+
1
-
5
6
4MF7/50V
IN1
SW SPDT
U6B
HA17324
5
GND
U5
BA6208
4
NC
VCC
4
VCC
4
IN4007
C3
2
INCREASE
CON2
10
12V
12
8
-
11
9
+
+__
U6C
HA17324
13
LIMIT
SW2
3
+
_++
-
IN2
DECREAR E
14
11
J1
D4
220MF/50V
IN4007
IN4007
D2
2
1
C2
IN4007
100MF/25V
D3
SW1
7
-
HA17324
D1
C1
LIMIT
++_
+
11
U6A
4
4
3
_
++
11
1K
470R
R2
VCC1
VCC
R4
1
3
VCC2
1
8
R1 6K8
SW SPDT
U6D
HA17324
7
OUT1
-
+
2
D5
OUT2
8
1
6K8
R5
ZD6V
Motor
12VDC
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 1000VA
- Tác dụng linh kiện trong mạch điện:
+ R1, R2, R3, R5, R6: Là điện trở không đổi dùng để hạn dòng.
+ R4: Là điện trở không đổi dùng để chọn thời gian nghỉ cho mạch so
sánh (thời gian nghỉ cho mạch điều khiển).
+ C1, C2: Tụ điện một chiều không đổi dùng để lọc nguồn một chiều.
18
+ C3: Tụ điện một chiều không đổi dùng để tăng độ láng (độ nhạy) cho
việc chọn dải làm việc cần ổn áp.
+ VR1: Là điện trở biến đổi (chiết áp) dùng để chọn dải làm việc cho
máy biến áp.
+ HA17324: Là IC khuếch đại thuật toán dùng để so sánh.
+ D1, D2, D3, D4: Là các diode nắn điện dùng để chuyển dòng xoay
chiều sang một chiều.
+ D5: Là diode ổn áp dùng để tạo điện áp chuẩn (điện áp mẫu).
+ BA6208: Là IC dùng để đảo chiều quay động cơ.
+ Motor: Là động cơ một chiều 12V dùng để quay chổi than điều chỉnh
điện áp ra.
+ SW1, SW2: Là công tắc dùng để giới hạn hành trình của chổi than.
- Nguyên lý hoạt động của mạch điện:
Mạch điện được thiết kế ngừng hoạt động (nghỉ làm việc) khi điện áp cấp
vào là 12V. Mạch điện chỉ hoạt động khi điện áp lưới tăng hoặc giảm so với
định mức.
+ Nếu điện áp vào biến áp động lực là 220V thì điện áp cấp vào mạch điều
khiển cũng là 12V. Tại chân 2-3 và 9-10 của IC-HA17324 có điện áp bằng với
điện áp mẫu (6V), các cổng thuật toán không so sánh. Vì vậy, đầu ra luôn lấy
giá trị nối đất “GND” động cơ ngừng quay chổi than nằm ở vị trí ổn áp.
+ Nếu điện áp lưới nhỏ hơn 220V, lúc này điện áp cấp vào mạch điều khiển nhỏ
hơn 12V.
Tại chân 2-3 của IC-HA17324, điện áp chân 2 sẽ cao hơn chân 3, tín hiệu
vào là ngược nên chân 1 ra mức thấp nhận điện áp 0V của “GND”.
Tại chân 5-6 của IC-HA17324, vì chân 5 được nối với chân 1 nên điện áp
chân 5 là 0V, còn chân 6 nhận điện áp mẫu 6V nên điện áp chân 6 sẽ cao hơn
chân 5, tín hiệu vào là ngược nên chân 7 ra mức thấp nhận điện áp 0V của
“GND”.
Tại chân 9-10 của IC-HA17324, điện áp chân 9 cao hơn chân 10, tín hiệu
vào ngược nên chân 8 ra mức thấp nhận điện áp 0V của “GND”.
Tương tự, chân 12-13 của IC-HA17324, điện áp chân 12 cao hơn chân
13, tín hiệu vào thuận nên chân 14 ra mức cao nhận điện áp gần bằng với điện
áp Vcc.
Đầu ra chân 7 mức thấp và chân 14 mức cao được đưa sang chân 2-3 của
IC-BA6208 làm cho động cơ quay ngược “trái” thông qua bộ truyền động bánh
răng đưa chổi than về vị trí có số vòng dây WTC tăng còn WSC giảm để tăng điện
áp ra “U2” tăng đến khi nào U2= 220V thì điện áp cấp vào mạch điều khiển
cũng chính bằng 12V, quay về trạng thái cân bằng mạch so sánh không hoạt
động, động cơ dừng quay chổi than nằm ở vị trí ổn áp.
+ Nếu điện áp lưới lớn hơn 220V, lúc này điện áp cấp vào mạch điều khiển lớn
hơn 12V.
Tại chân 2-3 của IC-HA17324, điện áp chân 2 sẽ thấp hơn chân 3, tín
hiệu vào là thuận nên chân 1 ra mức cao nhận điện áp gần bằng với điện áp
Vcc.
19
Tại chân 5-6 của IC-HA17324, vì chân 5 được nối với chân 1 nên điện áp
chân 5 là Vcc, còn chân 6 nhận điện áp mẫu 6V nên điện áp chân 6 sẽ thấp hơn
chân 5, tín hiệu vào là thuận nên chân 7 ra mức cao nhận điện áp gần bằng với
điện áp Vcc.
Tại chân 9-10 của IC-HA17324, điện áp chân 9 thấp hơn chân 10, tín
hiệu vào thuân nên chân 8 ra mức cao nhận điện áp gần bằng với điện áp Vcc.
Tương tự, chân 12-13 của IC-HA17324, vì chân 13 được nối với chân 8
nên điện áp chân 12 thấp hơn chân 13, tín hiệu vào ngược nên chân 14 ra mức
thấp nhận điện áp 0V của “GND”.
Đầu ra chân 7 mức cao và chân 14 mức thấp được đưa sang chân 2-3 của
IC-BA6208 làm cho động cơ quay thuận “phải” thông qua bộ truyền động bánh
răng đưa chổi than về vị trí có số vòng dây WTC giảm còn WSC tăng để giảm
điện áp ra “U2” giảm đến khi nào U2= 220V thì điện áp cấp vào mạch điều
khiển cũng chính bằng 12V, quay về trạng thái cân bằng mạch so sánh không
hoạt động, động cơ dừng quay chổi than nằm ở vị trí ổn áp.
Mạch ổn áp sẽ làm việc theo hai trường hợp điện áp lưới tăng hoặc giảm
so với điện áp định mức là 220V. Hình 3.5 là sơ đồ bên trong của IC-BA6208
dùng để đảo chiều quay cho động cơ.
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý của IC-BA6208
Một số mạch điện hình 2.6, 2.8, 2.9, 2.10 có nguyên lý tương tự như hình
2.10. Chỉ có khác khi được ứng dụng trong những máy ổn áp có công suất lớn
thì mạch đảo chiều quay là sử dụng mạch cầu “H”. Mạch điện này thường có
dòng và công suất lớn hơn rất nhiều so với IC-BA6208 và IC-BA6209. Để
nguồn cung cấp cho động cơ có công suất lớn được tin cậy hơn thông thường
được sử dụng nguồn ổn áp tuyến tính dùng transistor thay cho IC-LM7812.
* Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển của ổn áp có công suất 1500VA
20
C«ng t¾c hµnh tr×nh
1
2
J2
CON2
12V4
D3
1N48
U2 LM7812
BA6209
4
GND
F IN
R8
18K
2K2
HA17324
11
13
8
U5D
10
-
9
U4C
VZ1
OUT2
10
1
1
VR1
10K
2
HA17324
+
3
-
2
11
4
OUT1
R3
330R
12V4
VZ2
2
C3
+
7
U4A
Motor 12VDC
6
5
4
D5
6V2
R7
-
12
5
11
12V4
+
14
11
1
1uF/50V
R9
1K/1W
IN4007
D10
2K2
6
HA17324
9
D8
R6
R IN
3
VCC2
VCC1
Vref
3
IN4007
18V
8
7
4
+
2
1
2
-
C1
330uF/50V
IN4007
IN4007
J1
D9
OUT
+
D7
IN
-
1
C2
GND
SG7812
220uF/50V
R4
1M
4
U3
12V4
D4
1N48
R5
1M
HA17324
U4B
12V4
D6
6V2
Hình 2.6: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 1500VA
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý của IC-BA6209
* Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển của ổn áp có công suất 3000VA
21
3
R20 2K2
2
ICE5
Q1
A1013
R15 2K2
R12 2M
1
IB1
1
3
IEC1
2
Q3
C2383
2
3
R1
680R/1W
Q5 C945
2
ICE3
R16 10K
IB5
R10
1K
1
D8 IN4007
2
Q4
C2383
2
ICE4
R11
680R
MÉu 5VDC
VCC
1
R4
27K
4
+ - + U1A
HA17324
+ -
+
7
R18 10K
IB6
R6
10K
3
-
11
2K2
+ -
ICE6
ZD2
ZD5V
2
1
Q6
C945
2
11
C3
1uF/50V
3
VR1
10K
+ +
4
R17 2K2
R3
R19
R7
10K
+ U4A
HA17324
VCC
IB4
VCC
C5
1uF/50V
13
1
IN4007
IN4007
IN4007
3
Q2
A1013
D4
680R/1W
IN4007
+ -
12
U3A
HA17324
IEC2
1
IB2
R8
10K
9
- +
11
2
IT
D7
D6 D5
- +
3
R2
27K
3300uF/35V
3300uF/35V
IN4007
IN4007
2
1
18V
D3
14
+
IN4007
D2
10
8
-
J1
CON2
C2
-
D1
- +
4
Motor
12VDC
C1
R9
8K2
- +
4
ZD1
ZD12V
VCC
R14
R
+
C4
470uF/50V
VCC
IB3
11
+
3
Id
-
1
IN
TIP41C
+
1
R13
1M
5
6
- +
U2A
HA17324
§ iÖn ¸ p thay ®æi theo l í i ®iÖn
R5 10K
3
§ iÖn ¸ p mÉu (chuÈn)
C945
Q7
1
3
2
C945
Q8
ZD3
ZD5V
1
2
Hình 2.8: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 3000VA
* Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển của ổn áp có công suất 4000VA
R18 2K2
Q4
C2383
R17 2K2
U1 LM7812
VIN
2
VOUT
Q1
D1555
R16 10K
Q11 KSA614
R11
VCC
4
11
2
R21
10K
27K
1uF/50V
R2
10K
R3
10K
R10
680R
U2C
HA17324
U3D
HA17324
R22
1M
1
3
11
2
7
U1A
HA17324
4
R23
2K2
R14 2K2
Q8
13003
Q9
C2383
R7
ZD1
5V
13
Q6
C2383
R13 10K
C2
12
-
Q10 KSA614
4
R1
10K
9
+
11
-
-
14
11
IN4007
VR1
10K
680R/1W
IN4007
IN4007
R6
C5
3300uF/35V
1uF/50V
C3
3300uF/35V
IN4007
IN4007
IN4007
C4
10
+
R5
27K
D8 D7 D6
IN4007
+
8
D5
2
1
D9
Q5
C2383
R8
1K
VCC
+
D3 D4
VCC
R15
R
+
Motor
12VDC
J1
18VAC
R19
1M
4
1
IN4007
C1 470uF/50V
R20
10K
-
IN4007
D2
-
D1
2M
D10 IN4007
3
1
GND
Q7 13003
VCC
R12
1M
6
5
U1B
HA17324
VCC
§ iÖn ¸ p so s¸ nh
§ iÖn ¸ p chuÈn (®iÖn ¸ p mÉu)
R4 10K
Q3
C945
Q2
C945
ZD2
5V
Hình 2.9: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 4000VA
* Sơ đồ nguyên lý mạch điện điều khiển của ổn áp có công suất 10000VA
R9
8K2
22
2M
VCC
4
R21 2K2
4
10 +
R9
8K2
Q9
C2383
VCC
C
8
HA17324
Q8
C1815
HA17324
470R
VCC
14
Q10
A1013
11
R18
R11 10K
D
13 -
11
9 -
R10
2K2
12 +
C9 220uF/50V
D17
VCC
Q11
IN4007
VCC
2 -
HA17324
B
IN4007
1
2
Q7
C1815
40V
J4
CON2
4
1
2
R14
2K2
RELAY 2
1
2
C8
100uF/50V
D18 IN4007
1M
Q6
C2383
RELAY 1
J3
CON2
Motor 12VDC
3
1
+
VR1
10K
11V
C7
100uF/50V
2
1
4
10V C¶m øng
IN4007
D11
1
2
7
5
3
HA17324
11
220uF/50V
C2
D8
R13 10K
6 -
1
2
D16
IN4007
5 +
3
1
5
M
-
R20
560R
A
11
R19
560R
RELAY 3
4
3 +
D7
ZD5V
5
4
D6 ZD5V
4
A1013
R12 2K2
2
J5CON2
G
D12
C5
3300uF/35V
10K
3300uF/35V
S
Q5
D613 JFET
IN4007
D
C4
R17
2
1
C6
1uF/50V
IN4007
R16
680R/1W
C3
220uF/50V
IN4007
IN4007
D15 D14 D13
D9
IN4007
R15 12K2
D10
ZD12V
J2
CON2
18V Tù ngÉu
Hình 2.10: Sơ đồ nguyên lý mạch ổn áp 10000VA
1.2. Mạch điện bổ trợ trong máy ổn áp:
1.2.1. Mạch giới hạn hành trình chổi than:
D1
IN4007
D2
IN4007
NC
SW1
Lef t
12VDC
+
1
INL
-
Motor
2
INR
NC
SW2
Righ
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý mạch giới hạn hành trình của chổi than
Khi điện áp lưới vào quá cao hay quá thấp thì mạch so sánh vẫn thực hiện
phép so sánh cho động cơ hoạt động, nhưng máy biến áp động lực không cho
phép dải điện áp vào vượt khỏi dải điện áp đã qui định, như vậy động cơ không
thể quay mãi mà phải có mạch bảo vệ động cơ cũng như bảo vệ mạch điều
khiển khi hoạt động quá dải điện áp vào cho phép như đã thiết kế cho mỗi loại
mạch ổn áp. Do vậy trên bộ truyền động của động cơ quay chổi than có gắn hai
công tắc hành trình trái và phải. Mục đích của các công tắc hành trình là hạn
chế để khi động cơ quay chổi than đến vị trí cuối cho phép giảm số vòng dây
hay khi vị trí cuối cho phép tăng số vòng dây, thì công tắc hành trình hoạt động
cho dừng động cơ như hình vẽ 2.11.
23
1.2.2. Mạch trễ trong máy ổn áp:
18VDC
CON2
1
2
J1
220V
K1
5
3
R4
1K/1W
4
1
2
IN4007
D3
Q3
C1815
R5
33K
A1015
Q4
J2
CON2
D4 IN4007
R8
Q7
C1815
Q6
C1815
22K
2
1
Q5
C1815
RELAY SPDT
Q8
C1815
R9 18K
R6
D5
C2
27K
10K
VR1
10uF/50V
R7
ZD12V
10uF/50V
C3
10VDC
10K
Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch trễ trong thiết bị ổn áp
Thiết bị ổn áp luôn có một nhược điểm là khi cho hoạt động điện áp lúc
đầu ra sẽ không ổn định luôn cao quá hoặc thấp quá so với định mức. Để xử lý
được nhược điểm này phải nhờ đến mạch điện hình 3.12 là mạch trễ thời gian,
khi đóng áp tô mát cho thiết bị ổn áp hoạt động thì mạch điện có tác dụng là đợi
cho mạch ổn áp thực hiện phép so sánh để điện áp ra ổn định hoàn toàn mới cấp
nguồn cho tải thông qua relay.
Nguyên lý hoạt động của mạch rất đơn giản khi điện áp ra của máy biến
áp nhỏ hơn 220V thì điện áp trên mạch trễ sẽ không đủ 10V và 18V transistor
Q5 dẫn yếu “không dẫn” đồng thời transistor Q4 dẫn do tụ C3 nạp điện, làm cho
Q3 và Q6 dẫn còn Q7 và Q8 tắt relay không có điện, điện áp chưa được cấp cho
tải. Khi mạch ổn áp thực hiện xong nhiệm vụ ổn áp điện áp ra chuẩn định mức
220V thì tụ C3 đồng thời nạp đầy transistor Q4 tắt làm cho Q3 và Q6 tắt dẫn đến
Q7 và Q8 dẫn relay có điện, điện áp được cấp cho tải khi đã định mức. Ngược lại
khi điện áp ra của máy biến áp lớn hơn 220V thì điện áp trên mạch trễ sẽ cao
10V và 18V, lúc này tụ C3 nạp nhanh đầy làm cho Q4 tắt nhưng Q5 dẫn, dẫn đến
Q3 và Q6 dẫn còn Q7 và Q8 tắt relay không có điện, điện áp chưa được cấp cho
tải. Khi mạch ổn áp thực hiện xong nhiệm vụ ổn áp điện áp ra định mức 220V
thì transistor Q5 tắt làm cho Q3 và Q6 tắt còn Q7 và Q8 dẫn relay có điện, điện áp
được cấp cho tải khi đã định mức.
Một số hư hỏng trong ổn áp xoay chiều 1 pha và biện pháp xử lý:
Hiện tượng hư hỏng
Mạch ổn áp không hoạt động.
Biện pháp xử lý
- Thông thường trường hợp này mạch
Load
