ĐẶT VẤN ĐỀ Trong chương trình công 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
Trang 1THIẾT KẾ MÁY ĐỔI ĐIỆN TỪ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU (12V)
THÀNH NGUỒN XOAY CHIỀU ( 110V; 220V).
A ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chương trình công 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 thông 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
Trang 4SƠ ĐỒ LẮP RÁP – CHUYỂN ĐỔI CHỨC NĂNG ĐỔI ĐIỆN VÀ NẠP ẮC QUY
(H3)
110V +
-T3
T1
-A
Điốt chỉnh lưu cầu
+A
ẮC QUY
-Nạp ắc quy Đổi điện
Chuyển mạch kép
T6
T5
T4
T3 T2 T1
Biến áp
F1
F2
K3
K2 K1
O4
O3
O2
O1
110V
~
220V
T6
T4
T5
T4
Ổ lấy điện
K6
O3
MASS
E E
4
220V
A- A+
K4 K5
K6
Trang 5II, 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 công suất có dòng 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
1
50
T = s, tức là f = 50Hz 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
- 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 công suất lớn hơn thiết kế tối thiểu 20% Khi cần thiết kế máy đổi điện công suất lớn có thể dùng nhiều Tranzito đấu song song ( cách đấu như sơ đồ nguyên lý )
2- Chọn và tính toán biến áp
* Chọn biến áp
5
Trang 6- Do công suất biến áp nhỏ nên chọn biến áp kiểu bọc.
* Tính toán biến áp.
a) Chọn công suất biến áp : P0 = 100W
- Lấy hiệu suất biến áp = 0,91
2
1
100 110 0,91
P
n
- Dòng điện sơ cấp :
1
1
1
110
9,17( ) 9, 2( ) 12
P
U
- Đòng điện thứ cấp = 100 0, 46( )
220 ; A
- Chọn Tranzito công suất :
Do I1 = 9, 2( )A nên chọn Tranzito công suất có dòng I Cmax10 = 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 toán mạch từ
- Loại mạch từ kiểu bọc
- Diện tích trục quấn dây ( Diện tích tiết diện vòng dẫn từ) Ski
Đơn vị đo cm2
6
Trang 72 1
1, 2 1, 2 110 12,6
ki
S =a b = P = ; cm
- Diện tích thực St để tính tích kích thước khuôn quấn dây
hc
t
S
S
ki
= ( ki hệ số lấp đầy – tra bảng lấy ki = 0,9)
2 t
12,6
0,9 cm
c) Tính số vòng dây
* Số vòng dây ứng với 1 vôn (n)
.
t
k n
B S
=
- k= 40 → 50theo chất lượng thép – lấy k = 45
- B : Độ từ thẩm lõi thép = 0,8 -> 1,2T – Lấy =1
45
3, 2
1.14
n= = vòng/vôn.
* Số vòng dây cuộn sơ cấp (N 1 ).
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.
a/2 c a c a/2
Ski
b
7
Trang 8- Quấn 2 cuộn mỗi cuộn 28 vòng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa.
1
3, 2 220 22 774, 4 10
N =n U + U = + =
- Quấn hai cuộn mỗi cuộn = 388 vòng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa
d) Chọn tiết diện dây quấn , đường kính dây quấn.
1
9, 2
3,1 3
I
J
= = ; ( Do P0 = 100W ⇒ Tra bảng lây J=3)
- Đương kính dây quấn sơ cấp = Φ = 1 1,99mm.
Chọn đường kính dây sơ cấp = 2->5 mm2 => chọn dây 2,5mm ( 2,5 li)
*Tiết diện dây quấn thứ cấp
2
0, 46
0,153 3
I
J
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 toán 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
8
Trang 9Mạch 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 thông 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 công nghiệp hóa , hiện đại hóa , thì yêu cầu nâng cao trình độ cho học sinh phổ thông 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 công 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 thông Do đó đòi 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 công nghệ ( kỹ thuật công 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 không cao hay có thể tận dụng vật liệu , linh kiện cũ còn đảm bảo chất lượng để
9
Trang 10giáo 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 tôi 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
