skkn THIẾT kế máy đổi điện từ NGUỒN điện một CHIỀU (12v) THÀNH NGUỒN XOAY CHIỀU ( 110v; 220v)

THIẾT KẾ MÁY ĐỔI ĐIỆN TỪ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU (12V) THÀNH
NGUỒN XOAY CHIỀU ( 110V; 220V).
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chương trình cơng nghệ lớp 12 đã học các linh kiện điện tử và các mạch điện tử
cơ bản . Để tạo điều kiện thuận lợi cho giảng dạy của giáo viên và học tập của học sinh
có hiệu quả tốt trong phần điện tử , tôi đã thiết kế và lắp ráp máy biến đổi nguồn điện
một chiều thành nguồn điện xoay chiều có hai thang điện áp thơng dụng 110V và 220V.
Với mạch điện này có nhiều nội dung liên quan đến chương trình điện, điện tử như :
mạch dao động ( mạch tạo xung) , mạch khuếch đại ( khuếch đại dòng điện, khuếch đại
điện áp , khuếch đại công suất…) , mạch chỉnh lưu, ổn áp , mạch bảo vệ , mạch chuyển
đổi chức năng …. Mặt khác ở nước ta nhu cầu sử dụng điện hiện nay và tương lai rất
lớn nên năng lượng điện xuay chiều dễ bị thiếu hụt nhất là những giờ cao điểm , làm
ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt , nếu có kiến thức về điện , điện tử , có thể lắp ráp
máy đổi điện đơn giản , công suất nhỏ để phục vụ cho sinh hoạt hằng ngày của gia đình
như : ngồn sáng , quạt điện , các thiết bị điện tử ( Ti vi , Radio, đầu đĩa, tăng âm…)
B. NỘI DUNG
I) SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ LẮP RÁP MẠCH ĐỔI NGUỒN:
1- Sơ đồ nguyên lý: ( H1).
Trị số các linh kiện được ghi trên sơ đồ nguyên lý.
2- Sơ đồ lắp ráp ( H2)
3- Sơ đồ chuyển mạch chức năng . (H3)

1


2


3

4


SƠ ĐỒ LẮP RÁP – CHUYỂN ĐỔI CHỨC NĂNG ĐỔI ĐIỆN VÀ NẠP ẮC QUY
220V
Điốt chỉnh lưu cầu

+A

T3
+

Biến áp

-

+

110V
T4

F1

T5

T6

ẮC QUY
F2

T1

-

T3

K1

T2

T1

K2
K3

-A

Nạp ắc quy

Đổi điện

K4

Chuyển mạch kép

K6

K5
T3

A-

T1

A+

5


T4

T5

110V
O1 ~

O2

E

Ổ lấy điện
T6

T4

MASS

220V
O3

E

O4

O3

K6
Phích điện

Bo mạch cơng suất

Bo bạch dao động

(H3)

II, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
-

Khi đóng điện, mạch điện tạo xung đa hài tự doa động nhờ các Tranzito, điện trở
và tụ điện ( T2; T3; R2; R4; C3; C4 ) tạo xung ra ở Coleto của Tranzito T2, ; T3 dạng
chữ nhật . Xung này được đưa qua T4 ; T5 ; T6; T7. để khuếch đại dòng điện đủ
lớn cấp cho tầng công suất. Ở cuộn thứ cấp biến áp cơng suất có dịng điện xoay
chiều với điện áp và công suất theo thiết kế .

-

Nếu chọn T2; T3 giống nhau , R2 = R4 = R ; C3 =C4 = C ta được xung đa hài đối
xứng có chu kỳ T = 1,4RC . Chọn R, C để có chu kỳ T =

1

s , tức là f = 50 Hz .
50

Khi đó ta có nguồn điện xoay chiều tần số 50 Hz ở hai đầu cuộn thứ cấp biến áp .
-

Tùy theo yêu cầu về công suất đầu ra của máy đổi điện mà chọn số Tranzito
công suất và kích thước của lõi biến áp cho phù hợp .

6


-

Để nguồn ra được ổn định , trong máy có lắp mạch ổn áp dùng Tranzito Q1.C1815
và điốt ổn áp ( Đz 9v ) . Đồng thời để bảo vệ máy khi đấu lộn nguồn . Lắp điốt
bảo vệ D5408 hoặc điốt tương đương khác.

III, CHỌN LINH KIỆN VÀ TÍNH TOÁN BIẾN ÁP.
1- Chọn linh kiện .
-

Các loại linh kiện, kí hiệu và trị số đã được ghi trên sơ đồ nguyên lý .

-

Đối với Tranzito công suất chọn loại có điện áp ra và cơng suất lớn hơn thiết kế
tối thiểu 20% . Khi cần thiết kế máy đổi điện cơng suất lớn có thể dùng nhiều
Tranzito đấu song song ( cách đấu như sơ đồ nguyên lý ).

2- Chọn và tính tốn biến áp .
* Chọn biến áp .
-

Do công suất biến áp nhỏ nên chọn biến áp kiểu bọc.

* Tính tốn biến áp.
a) Chọn cơng suất biến áp :

P0 = 100W .

- Lấy hiệu suất biến áp = 0,91
P1 =

-

P2 100
=
; 110V .
n 0,91

Dòng điện sơ cấp :
I1 =

P1 110
=
= 9,17( A) ; 9, 2( A) .
U1 12
100
; 0, 46( A) .

220

-

Đòng điện thứ cấp =

-

Chọn Tranzito công suất :

Do I1 = 9, 2( A) nên chọn Tranzito cơng suất có dịng I C max10 = 15( A)
Có thể chọn một trong các loại sau :
4 bóng 2N3015 hoặc tám bóng 2N3033 (2N3055) hoặc 8 bóng D718 mắc như sơ
đồ hình vẽ .
b) Tính tốn mạch từ .
- Loại mạch từ kiểu bọc.

7


- Diện tích trục quấn dây ( Diện tích tiết diện vòng dẫn từ) Ski

3c

a/2

Đơn vị đo cm2.

c

b

a/2

a

c

a/2

Ski

S ki = a.b = 1, 2 P1 = 1, 2 110 ; 12, 6cm 2
-

Diện tích thực St để tính tích kích thước khuôn quấn dây.

St =

S hc
( ki hệ số lấp đầy – tra bảng lấy ki = 0,9).
ki

St =

12, 6
= 14cm 2 .
0,9

c) Tính số vịng dây .

* Số vịng dây ứng với 1 vôn (n)
n=

k
B.St

- k = 40 → 50 theo chất lượng thép – lấy k = 45
- B : Độ từ thẩm lõi thép = 0,8 -> 1,2T – Lấy =1
n=

45
= 3, 2 vịng/vơn.
1.14

* Số vịng dây cuộn sơ cấp (N1).

8


Do biến áp đổi từ nguồn DC 12V nên biên độ xoay chiều Max là 12V tương ứng điện
áp hiệu dụng = 8,5 V.
- N1 = nU1 = 3, 2.8,5 = 27, 2 vòng . Lấy 28 vòng.
- Quấn 2 cuộn mỗi cuộn 28 vịng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa.
* Số vòng dây cuộn thứ cấp (N2)



1





- N 2 = n  U 2 + U 2 ÷ = 3, 2 ( 220 + 22 ) = 774, 4 vòng .
10
- Quấn hai cuộn mỗi cuộn = 388 vịng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa.
d) Chọn tiết diện dây quấn , đường kính dây quấn.
* Tiết diện dây quấn sơ cấp : F1
- F1 =

I1 9, 2
=
; 3,1mm 2 ( Do P0 = 100W ⇒ Tra bảng lây J=3)
J
3

- Đương kính dây quấn sơ cấp = Φ1 = 1,99mm .
Chọn đường kính dây sơ cấp = 2->5 mm2 => chọn dây 2,5mm ( 2,5 li)
*Tiết diện dây quấn thứ cấp .
- F2 =

I 2 0, 46
=
= 0,153mm 2 .
J
3

Đường kính dây quấn thứ cấp Φ 2 = 0, 44mm
Chọn đường kính dây thứ cấp = 0,45->o,5 mm => chọn 0,5mm ( 0,5 li)
Căn cứ và số liệu tính tốn trên của máy biến áp , có thể chọn loại biến áp bọc 12A có
sẵn trên thị trường . Dựa vào kích thước a và b để chọn số lá thép.

VI.KẾT QUẢ.
Từ trước năm học 2009-2010 tôi đã thiết kế lắp nhiều mạch điện tử thông dụng như
mạch nắn điện các loại , mạch khuếch đại , mạch dao động , mạch ổn áp , mạch điều
khiển … để làm phương tiện giảng dạy các tiết lý thuyết và thực hành phần điện tử ,có
kết quả tốt, tạo được hứng thú cho học sinh học tập.
Từ năm học 2009-2010 tôi đã thiết kế , lắp ráp một số máy đổi điện từ nguồn một
chiều thành nguồn xoay chiều để phục vụ giảng dạy và sử dụng khi mất điện .

9


Mạch đổi điện từ nguồn DC là mạch phối hợp của nhiều mạch điện tử thông dụng . Tuy
thiết kế và lắp dựng có kồng kềnh và phức tạp hơn nhưng khi sử dụng cho giảng dạy
các mạch điện tử thơng dụng , linh kiện điện tử ( có trong mạch điện này – mạch chỉnh
lưu ổn áp , mạch dao động , mạch khuếch đại , mạch điều khiển … ,các linh kiện điện
tử ) tạo được hứng thú cho học sinh nên chất lượng giờ dạy , giờ học tốt . Học sinh tích
cực học tập , tìm hiểu thực tế và vận dụng khi có điều kiện.
C. KẾT LUẬN
Khi đất nước trong giai đoạn cơng nghiệp hóa , hiện đại hóa , thì u cầu nâng cao
trình độ cho học sinh phổ thơng có đủ kiến thức đáp ứng với yêu cầu phát triển của xã
hội là rất quan trọng và cần thiết . Để làm được điều đó cần quán triệt nguyên lý giáo
dục – Học đi đôi với hành , lý luận gắn liền thực tiễn, thường xuyên tiếp cận và hiểu
biết những thành tựu của cơng nghệ cao đã có . Trong chương trình công nghệ ( Kỹ
thuật công nghiệp) lớp 11 và lớp 12 đã biên soạn theo hướng cải cách giáo dục , đạt
mục tiêu nêu trên , trong đó đã tăng thời lượng thực hành , tiếp cận thực tế những kiến
thức mà học sinh đã được học .
Với điều kiện cơ sở vật chất, thiết bị như hiện nay ở các nhà trường còn nhiều hạn chế
, chưa đáp ứng được với yêu cầu giảng dạy môn công nghệ , nghề phổ thơng . Do đó
địi hỏi giáo viên phải nỗ lực tiếp cận thực tiễn , tự nghiên cứu , tìm hiểu và vận dụng để
thiết kế , lắp ráp thêm các thiết bị dạy học đơn giản gọn nhẹ phục vụ cho giảng dạy

chương trình cơng nghệ ( kỹ thuật cơng nghiệp ) nói chung và chương trình lớp 12 nói
riêng nhất là phần kỹ thuật điện tử có ứng dụng nhiều và đa dạng hiện nay.
Do vật liệu , linh kiện sẵn có ở thị trường hiện nay , với giá thành khơng cao hay có
thể tận dụng vật liệu , linh kiện cũ còn đảm bảo chất lượng để giáo viên , học sinh có
thể tự làm các thiết bị điện tử phục vụ giảng dạy và học tập là rất khả thi .
Mạch đổi điện tơi thiết kế và lắp ráp đã có ứng dụng thiết thực thuận lợi , giá thành
thấp , đạt kết quả ứng dụng tốt như đã trình bày trên.

10


11