Mạch kích điện inverter là gì? Tìm hiểu về sơ đồ và nguyên lý hoạt động của mạch kích điện inverter 12V DC lên 220V AC sử dụng IGBT hay Mosfet.
Bạn đang xem: Top 14+ đồ an mạch nghịch lưu 1 pha 12v to 220v mới nhất 2023
1. Mạch kích điện 12V lên 220V là gì
Mạch kích điện 12V DC lên 220V AC là mạch chuyển đổi điện áp một chiều 12V sang điện áp xoay chiều 220V. Được ứng dụng trong các trường hợp có nhu cầu sử dụng các thiết bị điện xoay chiều 220V nhưng không có điện lưới, hoặc phòng khi mất điện. Khi đó có thể dùng các loại bình ắc quy 12V và mạch kích điện lên 220V. Hoặc sử dụng kết hợp với pin năng lượng mặt trời vì các loại pin này có đầu ra 12V, cần chuyển đổi lên 220V để cung cấp cho các thiết bị điện gia đình như máy tính, Ti Vi, sạc điện thoại…
Mạch kích điện từ 12V lên 220V
Ngày nay với nhu cầu sử dụng điện không phụ thuộc vào điện lưới càng cao thì nhu cầu sử dụng các bộ kích điện cũng tăng cao. Các bộ kích điện được chế tạo ngày càng đa dạng về mẫu mã, kích thước lẫn công suất. Do giới hạn công suất của nguồn điện một chiều, các bộ kích điện có công suất thường thấy từ vài trăm Watt đến vài chục nhìn Watt. Nếu sử dụng với công suất lớn hơn người ta thường sử dụng máy phát điện sử dụng nhiên liệu xăng hay dầu thay vì dùng mạch kích điện và điện một chiều.
2. Các dạng ngõ ra của mạch kích điện inverter
Các bộ kích điện ngày nay có 3 loại dạng sóng ngõ ra phổ biến: sóng vuông, sóng mô phỏng sin và sóng chuẩn sin.
Dạng sóng ngỏ ra của mạch kích điện inverter
+ Sóng vuông (Square wave) là dạng kích điện đơn giản rẻ tiền nhất. Có thể sử dụng được cho các loại thiết bị điện, nhưng có nhược điểm gây ra tiếng ồn, dễ làm hỏng các thiết bị điện.
+ Sóng mô phỏng sin (Modified sine wave) là một dạng sóng vuông nhưng được điều chỉnh theo các bước (step) để gần giống với sóng sin.
+ Sóng chuẩn sin (Pure sine wave) là dạng sóng giống với điện áp lưới, có thể biến đổi để hòa vào lưới điện như các ứng dụng năng lượng mặt trời. Các mạch kích chuẩn sin thường phức tạp với giá thành cao, nhưng cho phép tải hoạt động ổn định, nhanh và không gây tiếng ồn.
3. Mạch kích điện 12V lên 220V sử dụng IGBT hay Mosfet
3.1 Mạch nghịch lưu 12 lên 220 sóng vuông đơn giản
Sơ đồ mạch nghịch lưu tạo ra điện áp 220V vuông được vẽ như hình bên dưới.
Mạch nghịch lưu sử dụng mosfet (IGBT)
Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:
+ Mạch sử dụng IC tạo xung dao động CD4047, thiết kế mạch điện như trong hình. IC cho phép 2 xung ngỏ ra Q và Q đảo ngược pha nhau và có thể thay đổi được tần số. Tần số được thay đổi bằng cách thay đổi giá trị tụ ở chân 1, và giá trị điện trở ở chân 2. Để đơn giản thì trong mạch này sử dụng điện trở 390k nối tiếp với biến trở 100k.
Do xung ngỏ ra từ IC CD4047 có dạng xung vuông và biên độ 5V nên không đủ để kích dẫn Mosfet hoàn toàn, do đó cần mạch lái để điều khiển đóng cắt Mosfet.
+ Nguyên lý mạch kích Mosfet như sau:
Khi tín hiệu ngỏ ra Q ở mức thấp thì transistor Q5 không dẫn, điện trở R3 kéo điện áp ở cực B của transistor Q4 lên 12V, làm Q4 dẫn điện. Q4 dẫn kéo điện áp cực cổng của Mosfet Q1 lên mức cao làm kích dẫn Mosfet.
Khi tín hiệu ngỏ ra Q ở mức cao thì Q5 dẫn điện, kéo cực B của hai transistor Q3, Q4 xuống 0V. Q3 dẫn điện và đồng thời tụ ký sinh bên trong Mosfet xả điện thông qua điện trở R9 và Q3.
Xem thêm: Top 7 Kem Dưỡng Trắng Da Mặt Thái Lan Tốt Nhất Và Cách Nhập Hàng
+ Do tín hiện Q và Q đảo ngược pha nhau nên khi Mosfet Q1 dẫn thì Q2 ngưng và Q2 dẫn thì Q1 ngưng. Biến áp sử dụng có điểm giữa được nối với nguồn 12V, khi hai Mosfet Q1 và Q2 luân phiên dẫn điện thì bên thứ cấp xuất hiện điện áp xoay chiều 220 dạng xung vuông.
Video mô phỏng xung mạch tạo điều khiển tần số ngỏ ra IC CD 4047 và xung kích Mosfet
3.2 Mạch nghịch lưu sóng chuẩn sin
Có hai phương pháp được sử dụng để biến đổi điện áp 12V DC lên 220V AC:
+ Đầu tiên chuyển đổi điện áp thấp DC lên điện áp cao DC, sau đó chuyển điện áp DC cao sang điện áp AC bằng phương pháp PWM.
+ Phương pháp thứ 2 là chuyển đổi điện thấp DC sang điện áp thấp AC, sau đó sử dụng biến áp để chuyển lên điện áp cao AC
Ngoài ra có thể sử dụng mạch khuếch đại như ở các mạch khuếch đại âm thanh, để biến đổi áp AC thấp sang điện áp AC cao. Nhưng tổn hao trên linh kiện công suất trên mạch là rất lớn nên thường không được sử dụng.
Phương pháp thứ hai hiện nay được sử dụng rộng rãi hơn nên chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý của phương pháp này.
a. Mạch kích điện 12V lên 220V sử dụng IGBT hay MosfetSơ đồ bên dưới là ví dụ sử dụng cầu H 4 Mosfet để nghịch lưu điện áp 12V DC sang điện áp AC sử dụng phương pháp PWM ở tần số cao (6 – 20Khz). Điện áp này được đưa vào sơ cấp của máy biến áp để chuyển đổi lên điện áp 220V ở thứ cấp. Đầu ra thường sử dụng tụ điện và cuộn dây để lọc sóng cao tần.
Mạch cầu H kích điện 12v lên 220v sử dụng Mosfet hoặc IGBT
Ta có thể sử dụng mạch cầu H sử dụng Mosfet kênh P ở trên và Mosfet kênh N ở dưới vì mạch này tương đối dễ điều khiển. Nhưng tổn hao công suất lớn hơn trường hợp sử dụng 4 Mosfet kênh N (hình trên). Tuy nhiên việc điều khiển mạch cầu H dùng 4 Mosfet kênh N tương đối phức tạp hơn.
Nguyên lý và sơ đồ mạch điều khiển mạch cầu H 4 Mosfet kênh N vui lòng xem lại ở bài viết dưới đây.
b. Tạo tín hiệu điều khiển kỹ thuật Analog PWM+ Để tạo tín hiệu người ta sử dụng một mạch so sánh với hai ngỏ vào, ngỏ vào là tín hiệu tham chiếu có dạng sóng sin và cùng tần số với điện áp ngỏ ra mong muốn (50Hz). Ngỏ vào thứ hai là tín hiệu dạng xung răng cưa hoặc tam giác thường được gọi là sóng mang có tần số hơn rất nhiều lần tần số tham chiếu (ví dụ 5Khz).
Khi điện áp của sóng mang lớn hơn điện áp của tín hiệu tham chiếu ngỏ ra của bộ so sánh ở một trạng thái, và khi điện áp của sóng mang nhỏ hơn thì ngỏ ra của bộ so sánh sẽ ở trạng thái ngược lại.
Ngành công nghệ bán dẫn ra đời tương đối muộn so với các ngành khác nhưng hiện nay, ngành công nghệ kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển nhảy vọt với nhiều thành tựu đáng kể và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong mọi mặt của đời sống. Cùng với sự ra đời và phát triển ngày càng mạnh của vi mạch tổ hợp, kỹ thuật điện tử, digtal đã và đang có những ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Các thiết bị điện công nghiệp cũng như những thiết bị điện sinh hoạt trong gia đình rất phát triển từ khi công nghệ bán dẫn ra đời. Tất cả các thiết bị này hoạt động được đều phải sử dụng một nguồn năng lượng. Đó là điện năng. Trong thực tế hiện nay nhu cầu sử dụng về năng lượng điện thắp sáng và sản xuất ngày càng lớn. Nhất là vào giờ cao điểm đã vượt quá khả năng cung cấp và phân phối điện năng của quốc gia, đặc biệt là các vùng nông thôn, miền núi chưa có điện và vấn đề cắt điện lại thường xuyên xảy ra.Để khắc phục vấn đề này là sinh viên đang học tập và nghiên cứu tại trường, kết hợp với các tài liệu tham khảo, thông qua báo trí, internet về chuyên ngành kỹ thuật điện tử, em muốn đưa những kiến thức đã học vào thực tế để mở rộng vốn kiến thức thực tế đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng của ngành công nghệ kỹ thuật điện tử trong đời sống. Với lý do trên em đã nghiên cứu đề tài với nội dung là: ”Thiết kế,thi công bộ nghịch lưu từ 12VDC sang 220VAC/500W ” Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của cô th.s Nguyễn thị minh Tâm cùng với sự cố gắng nỗ lực của mình. Em đã hoàn thành xong đồ án của mình. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn. em xin chân thành cảm ơn!
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế, thi công bộ nghịch lưu từ 12VDC sang 220VAC/500W, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MỤC LỤC………………………………………………………………………..Trang…LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………………...5CHƯƠNG I: YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI…………………….6Phân tích yêu cầu của đề tài ……………………………………….6Mục tiêu của đề tài…………………………………………………6Nội dung của đề tài………………………………………………...7Ý nghĩa của đề tài.…………………………………………………7CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁP……………… 8Giới thiệu thiết bị chuyển đổi điện áp……………………………...8Chuyển đổi AC - AC……………………………………………….8Giới thiệu về máy biến áp……………………………………...9Nguyên lý hoạt động của máy biến áp………………………..10Các đại lượng đặc trưng của máy biến áp…………………….11Phân loại và ứng dụng của máy biến áp………………………12Chuyển đổi AC - DC……………………………………………...13Mạch chỉnh lưu nưa sóng……………………………………..13Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ……………………………………….14Chuyển đổi DC - AC……………………………………………...14CHƯƠNG III:HỆ THỐNG NGHỊCH LƯU……………………………15Tổng quan về hệ thống INVERTER………………………………15Tổng quan về hện thông nghịch lưu……………………………….15Nghịch lưu phụ thuộc…………………………………………15Nghịch lưu độc lập……………………………………………15Nghịch lưu song song và nối tiếp……………………...16Nghịch lưu nguồn áp và nguồn dòng………………….18Các loại nghịch lưu có trên thị trường……………………………..19Nghịch lưu sóng vuông……………………………………….19Nghịch lưu sóng vuông kết hợp với bộ lọc LC……………….21Nghịch lưu sử dụng nhiều cấp điện áp một chiểu…………….22CHƯƠNG IV:THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ NGHỊCH LƯU TỪ 12VDC SANG 220VAC/ 500W…………….25Sơ đồ khối của bộ nghịch lưu……………………………………25Sơ đồ khối…………………………………………………...25Chức năng các khối………………………………………… 25Các linh kiện sử dụng trong bộ nghịch lưu……………………. 27Vi điều khiển Atmega16…………………………………….27Giới thiệu tổng quan…………………………………..27Chức năng của Atmega 16…………………………… 28Một số modul của Atmega16………………………… 30Giới thiệu màn hình hiển thị LCD…………………………. 46Hoạt dộng l
CD……………………………………….. 46Chức năng các chân của LCD…………………………46IC ổn áp 7805………………………………………………. 49IRF 3205……………………………………………………..49Diode……………………………………………………….. 50Transistor…………………………………………………… 52Điện trở……………………………………………………. 53Tụ điện………………………………………………………54Thiết kế và thi công……………………………………………...55Sơ đồ mạch nguyên lý, mạch in các khối……………………55Sơ đồ mạch nguyên lý…………………………………55Sơ đồ mạch in………………………………………….61Lưu đồ thuật toán sử lý của bộ nghịch lưu…………………..64Lưu đồ chương trình chính…………………………… 64Lưu đồ chương trình phím ấn…………………………65Lưu đồ chương trình dừng…………………………….66Lưu đồ chương trình nghịch lưu………………………66Lưu đô chương trình nạp………………………………67Nguyên lý hoạt dộng của bộ nghịch lưu…………………….67Chương trình điều khiển…………………………………….69CHƯƠNG V: KẾT LUẬN………………………………………………….89………………………………………………………………………………TÀI LIỆU THAM KHẢO:………………………………………………….Đại Học Công Nghiệp Hà Nội
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc Lập – Tự Do – Hạnh phúc
BẢN NHẬN XÉTTHỰC TẬP TỐT NGHIẾPHọ và Tên: Nguyễn Huy Hưng
Lớp:CĐ-ĐH điện tử1k3Mã số sinh viên:0347050042Khoa:Điện Tử
Tên Đề tài:THIẾT KẾ, THI CÔNG BỘ NGHỊCH LƯU TỪ 12VDC SANG 220VAC / 500WNhận xét của giáo viên hướng dẫn……………….............................………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………..ngày…….tháng……..năm
GV hướng dẫn
LỜI NÓI ĐẦUNgành công nghệ bán dẫn ra đời tương đối muộn so với các ngành khác nhưng hiện nay, ngành công nghệ kỹ thuật điện tử đã có những bước phát triển nhảy vọt với nhiều thành tựu đáng kể và đang được ứng dụng ngày càng rộng rãi trong mọi mặt của đời sống. Cùng với sự ra đời và phát triển ngày càng mạnh của vi mạch tổ hợp, kỹ thuật điện tử, digtal đã và đang có những ứng dụng rộng rãi trong đời sống. Các thiết bị điện công nghiệp cũng như những thiết bị điện sinh hoạt trong gia đình rất phát triển từ khi công nghệ bán dẫn ra đời. Tất cả các thiết bị này hoạt động được đều phải sử dụng một nguồn năng lượng. Đó là điện năng. Trong thực tế hiện nay nhu cầu sử dụng về năng lượng điện thắp sáng và sản xuất ngày càng lớn. Nhất là vào giờ cao điểm đã vượt quá khả năng cung cấp và phân phối điện năng của quốc gia, đặc biệt là các vùng nông thôn, miền núi chưa có điện và vấn đề cắt điện lại thường xuyên xảy ra.Để khắc phục vấn đề này là sinh viên đang học tập và nghiên cứu tại trường, kết hợp với các tài liệu tham khảo, thông qua báo trí, internet về chuyên ngành kỹ thuật điện tử, em muốn đưa những kiến thức đã học vào thực tế để mở rộng vốn kiến thức thực tế đồng thời mở rộng phạm vi ứng dụng của ngành công nghệ kỹ thuật điện tử trong đời sống. Với lý do trên em đã nghiên cứu đề tài với nội dung là: ”Thiết kế,thi công bộ nghịch lưu từ 12VDC sang 220VAC/500W ” Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của cô th.s Nguyễn thị minh Tâm cùng với sự cố gắng nỗ lực của mình. Em đã hoàn thành xong đồ án của mình. Tuy nhiên do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện đồ án này. Vì vậy em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn. em xin chân thành cảm ơn!CHƯƠNG 1: YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI1.1 Phân tích yêu cầu của đề tài.Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ nghịch lưu cho ra điện áp 220VAC, công suất 500W, tần số 50Hz từ nguồn Ắc quy 12VDC.- Nguồn Ắc quy 12V cấp trực tiếp cho mạch và cho biến áp.- Khối trung tâm điều khiển được sủ dụng bằng bộ vi điều khiển ATMEGA16L nhằm thực hiện các nhiệm vụ sau: + tạo xung 50-60Hz cấp cho khối công suất+ Thực hiện đo giá trị điện áp tại ắc quy, nguồn cấp và nguồn phát+Điều khiển quá trình nạp+ Bảo vệ: ngắn mạch, thấp áp tại ác quy, quá tải lâu dài+ Điều khiển hiển thị lcd- Biến áp ở đây sử dụng biến áp thường ferit và thực hiện kích nguồn áp lên một giá trị lớn hơn nhiều lần so với điện áp đầu vào - Mạch công suất được sử dụng bằng linh kiện Trường ( MOSFET). Bộ nghịch lưu có khả năng biến đổi nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều nên mạch có tính thiết thực rất lớn trong thực tế.1.2 Mục tiêu của đề tài.- Nắm được một cách tổng quan công nghệ INVERTER.- Tìm hiểu về cấu trúc và lập trình cho bộ vi điều khiển Atmega 16L.- Nắm chắc cách sử dụng và điều khiển các linh kiện công suất.- Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch nghịch lưu, các phương pháp biến đổi từ đó lựa chọn một phương án tối ưu nhất để có áp dụng trên đồ án của mình và ngoài thực tiễn.- Có khả năng tính toán, thiết kế và chế tạo mạch nghịch lưu điện áp một pha với công suất cho trước.1.3 Nội dung cần hoàn thành:- Giới thiệu một số ứng dụng và đặc điểm của mạch nghịch lưu một pha.- Phân tích nguyên lý làm việc và tính toán các thông số trong mạch nghịch lưu một và ba pha.- Thiết kế, chế tạo mạch nghịch lưu một pha đảm bảo yêu cầu:+ Điện áp đầu vào một chiều U = 12V lấy từ ắc quy.+ Điện áp đầu ra dùng cho các thiết bị điện xoay chiều U = 220V, f=50Hz, P=500W.+ Thí nghiệm, kiểm tra sản phẩm, sản phẩm phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật.1.4 Ý nghĩa của đề tài.Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao kiến thức chuyên nghành cũng như kiến thức ngoài thực tế. Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để các sinh viên trong trường đặc biệt là sinh viên khoa Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn tài liệu để nghiên cứu và học tập.Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp chúng em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện áp. Từ đó sẽ tích luỹ được kiến thức cho các năm học sau và ra ngoài thực tế.CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN ÁPGiới thiệu thiết bị chuyển đổi điện áp
Thiết bị chuyển đổi điện áp là một thiết bị biến năng. Nó cho phếp chuyển đổi năng lượng điện dưới các mức điện áp khác nhau với biên độ và tần số theo yêu cầu.Các phương pháp chuyển đổi điện áp thông dụng hiện nay:Chuyển đổi AC – ACChuyển đổi AC – DCChuyển đổi DC – ACChuyển đổi AC – ACLà phương thức chuyển đổi thông dụng thường gặng trong đời sông hàng ngày. Nó chuyển đổi qua lại giữa các mức điện áp:Điện áp từ máy phát điện: Điện áp đầu ra tại các máy phát điện thương là điện áp trung bình nhưng có dong điện vô cùng lờn. Muốn chuyền tải nguồn điện này đến nới sử dụng thì tổn hao điện năng rất lớn vì điện trở của đường dây. Đê khác phục nhược điểm nay ta tiến hành chuyển đổi điện áp của máy phat điện thành một cấp điện áp mới có biên độ lớn hơn rất nhiều lần, nhằm giảm tổn thất do đường dây gây ra.Điện áp truyền tải:Là điện áp được phân bổ đi khắp nơi. Thường là có giá trị biên độ rất lớn. Muốn đưa nguồn điên vào sử dụng ta cần các thiết bị hạ áp ( AC – AC ) để được nguồn điện có thông số phù hợp vói các thiết bị cần dùng. Thương là 220VAC hay 380VAC. Là điện áp một pha hay 3 pha trong công nghiệp.Một và loai điện áp khác.Đa số các thiết bi sử dụng điện áp chuẩn là 220VAC. Nhưng vẫn có những thiết bị sủ dụng điện áp soay chiểu khác như 110V ( thường là các vật dụng có suất xứ từ NHẬT BẢN), 12VAC, 5VAC. Để đáp ứng nhu cầu này ta có những bộ biến đổi AC – AC phù hợp với yêu cầu của người sử dụng.Thiết bị đắc trưng cho phương pháp này là máy biến áp. Hiệu suất của máy biến áp thương là rất lớn trên 90%.Giới thiệu về máy biến áp
Máy biến thế hay máy biến áp là thiết bị điện gồm hai hoặc nhiều cuộn dây, hay 1 cuộn dây có đầu vào và đầu ra trong cùng 1 từ trường. Cấu tạo cơ bản của máy biến thế thường là 2 hay nhiều cuộn dây đồng cách điện được quấn trên cùng 1 lõi sắt hay sắt từ ferit.Máy biến thế có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến thế đóng vai trò rất quan trọng trong truyền tải điện năng.Hình 2.1. cấu tạo của máy biến áp Dây quấn: thường được chế tạo băng đây đồng hoặc dây nhôm, tiết diện của dây dẫn thương là tròn hoăc hình chữ nhật, bên ngoài có bọc lớp các điện. Dây quấn của biến áp thường chia làm 2 cuận đó là cuận dây sơ cấp và cuận dây thứ cấp. Lõi dung làm dẫn từ thong trong máy được chế tạo từ những vật liệu dẫn từ tốt, thường là lá thếp ky thuật điện ( biến áp thường ) hoặc lõi ferit ( biến áp xung). Với biến áp thường lõi là những lá thép mỏng ghép lại với nhau ( có cách Điện) để tránh dòng phuco.Nguyên lý hoạt động của mát biến áp
Máy biến thế hoạt động tuân theo 2 hiện tượng vật lí:Dòng điện chạy qua dây dẫn tạo ra từ trường (từ trường)Sự biến thiên từ thông trong cuộn dây tạo ra 1 hiệu điện thế cảm ứng (cảm ứng điện)Dòng điện được tạo ra trong cuộn dây sơ cấp khi nối với hiệu điện thế sơ cấp, và 1 từ trường biến thiên trong lõi sắt. Từ trường biến thiên này tạo ra trong mạch điện thứ cấp 1 hiệu điện thế thứ cấp được thể hiện trong hình 2.2. Như vậy hiệu điện thế sơ cấp có thể thay đổi được hiệu điện thế thứ cấp thông qua từ trường. Sự biến đổi này có thể được điều chỉnh qua số vòng quấn trên lõi sắt.Hình 2.2 hoạt động may biến áp- Định luật Faraday ta có: Up = NP và US = NS Nếu ΦS = ΦP thì = , ngoài ra = Vậy = = ( máy biến thế lý tưởng).Trong đó: NP, NN - Số vòng dây cuận sơ cấp và thứ cấp.UP, UN - Hiệu điện thế cuận sơ cấp và thứ cấp.IP, IN - Dòng điện cuận dây sơ cấp và thứ cấp.ΦP, ΦS - từ thông trong mạch điện sơ cấp và thứ cấp. Ta thấy tỉ số dòng điện cuận sơ cấp và dong điện cuận thứ cấp tỉ số nghịch đảo của điện áp cuận thứ sơ cấp va cuận thứ cấp, nên một biến áp tăng áp thì chính là một biến áp hạ dòng.Hiệu suất của máy biến áp: Các biến áp thực hầu hết đều có tổn thất nên người ta đưa thông số hiệu suất của biến áp. Hiệu suất của biến áp là hiệu suất của công suất đầu ra so với công suất đầu vào tính theo % ή = * 100% = * 100%Trong đó: P1 - Công suất đưa vào cuận sơ cấp
P2 - Công suất đưa vào cuận thứ cấp
Ploss - Công suất điện mất mát do tổn thất của lõi và tổn thất của dây dồng
Muốn giảm tổn hao năng lượng trong máy biến áp người ta dùng loại lõi làm từ các lá từ mỏng có quét sơn cách điện, dùng dây đồng có tiết diện lớn và ghép chặt. Các đại lượng định mức của máy biến áp
Các đại lượng định mức của m.b.a đặc trưng cho điều kiện kỹ thuật của máy, do nhà máy chế tạo quy định và được ghi trên nhãn máy, bao gồm:Dung lượng định mức của m.b.a: Sđm (tính bằng VA hay k
VA), là công suất biểu kiến đưa ra ở dây quấn thứ cấp m.b.a.Điện áp dây sơ cấp định mức: U1đm (tính bằng V hay k
V). Nếu dây quấn sơ cấp có các đầu phân nhánh thì ghi cả điện áp định mức của từng đầu phân nhánh.Điện áp dây thứ cấp định mức: U2đm (V, k
V) là điện áp dây của dây quấn thứ cấp khi máy không tải và điện áp đặt vào dây quấn sơ cấp là định mức.Dòng điện dây sơ cấp và thứ cấp định mức: I1đm và I2đm là các dòng điện dây của sơ cấp và thứ cấp ứng với công suất và điện áp định mức (tính bằng A hay k
A).Tần số định mức: fđm, tính bằng Hz. Ngoài ra trên nhãn máy còn ghi những số liệu khác như: số pha m; tổ nối dây; điện áp ngắn mạch un%, chế độ làm việc; phương pháp làm mát.Phân loại và ứng dụng của máy biến áp
Máy biến áp được chia thành những loại chính sau:Máy biến áp điện lực còn gọi là máy biến áp công suất: dùng để truyền tải và phân phối công suất trong hệ thống điện lực.Máy biến áp chuyên dùng cho các lò luyện kim, cho các thiết bị chỉnh lưu; máy biến áp hàn điện; ...Máy biến áp tự ngẫu biến đổi điện áp trong phạm vi không lớn lắm dùng để mở máy các động cơ điện xoay chiều.Máy biến áp thí nghiệm dùng để thí nghiệm điện áp cao (thí nghiệm cao áp)... Máy biến áp có rất nhiều loại, song thực chất các hiện tượng xảy ra trong chúng đều giống nhau. Dưới đây chủ yếu xét đến máy biến áp điện lực một pha và ba pha. Chuyển đổi AC – DC ( Chỉnh lưu)Một mạch chỉnh lưu là một mạch điện bao gồm các linh kiện điện - điện tử, dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều. Mạch chỉnh lưu có thể được sử dụng trong các bộ nguồn cung cấp dòng điện một chiều, hoặc trong các mạch tách sóng tín hiệu vô tuyến điện trong các thiết bị vô tuyến. Phần tử tích cực trong mạch chỉnh lưu có thể là các điốt bán dẫn, các đèn chỉnh lưu thủy ngân hoặc các linh kiện khác.Khi chỉ dùng một điốt đơn lẻ để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều, bằng cách khóa không cho phần dương hoặc phần âm của dạng sóng đi qua mạch điện, thì mạch chỉnh lưu được gọi là chỉnh lưu nửa chu kỳ hay chỉnh lưu nửa sóng. Trong các bộ nguồn mọt chiều người ta hay sử dụng các mạch chỉnh lưu nhiều điốt (2 hoặc 4 điốt) với các cách sắp xếp khác nhau để có thể biến đổi từ xoay chiều thành một chiều bằng phẳng hơn trường hợp sử dụng một điốt riêng lẻ. Trước khi các điốt bán dẫn phát triển, người ta còn dùng các mạch chỉnh lưu sử dụng đèn điện từ chân không, đèn chỉnh lưu thủy ngân, các dãy bán dẫn đa tinh thể seleni.Mạch chỉnh lưu nửa sóng
Một mạch chỉnh lưu nửa sóng chỉ một trong nửa chu kỳ dương hoặc âm có thể dễ dàng đi ngang qua điốt, trong khi nửa kia sẽ bị khóa, tùy thuộc vào chiều lắp đặt của điốt. Vì chỉ có một nửa chu kỳ được chỉnh lưu, nên mạch chỉnh lưu nửa sóng có hiệu suất truyền công suất rất thấp. Mạch hỉnh lưu nửa sóng có thể lắp bằng chỉ một điode bán dẫn trong các mạch nguồn một pha. Hình 2.3 Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳchỉnh lưu hai nửa chu kỳ
Mạch chỉnh lưu toàn sóng biến đổi cả hai thành phần cực tính của dạng sóng đầu vào thành một chiều. Do đó nó có hiệu suất cao hơn. Tuy nhiên trong mạch điện không có điểm giữa của biến áp người ta sẽ cần đến 4 điode thay vì một như trong mạch chỉnh lưu nửa sóng. Điều này có nghĩa là đầu cực của điện áp ra sẽ cần đến 2 điode để chỉnh lưu, thí dụ như 1 cho trường hợp điểm X dương, và 1 cho trường hợp điểm X âm. Đầu ra còn lại cũng cần chính xác như thế, kết quả là phải cần đến 4 điode. Các điode dùng cho kiểu nối này gọi là cầu chỉnh lưu được thể hiện ở hình số 2.5.Hình 2.5 Chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ dưng cầu chỉnh lưu
Đối với nguồn xoay chiều một pha, nếu dùng biến áp có điểm giữa, chỉ cần 2 điốt nối đâu lưng với nhau (nghĩa là anode-với-anode hoặc cathode-với-cathode)có thể thành một mạch chỉnh lưu toàn sóng được thể hiện hình 2.6.Hình 2.6 Chỉnh lưu 2 nửa chu ky dùng biến áp có điểm giữa
Chuyển đổi DC – AC ( nghịch lưu)Phương pháp này được nói rõ hơn tại chương IIICHƯƠNG III: HỆ THỐNG INVERTER3.1 Tổng quan về hệ thống INVERTERInverter là thiết bị chuyển điện có thể điều chỉnh các thông số điện như hiệu điện thế, cường độ dòng điện và tần số của đầu ra so với đầu vào. Nhằm tiết kiệm năng lượng và thuận tiện cho việc sử dụng các thiết bị điện trong công nghiệp và trong sinh hoạt cuộc sống. Những ứng dụng của công nghệ INVERTER là: Biến Tần, Nghịch lưu.3.2 Tổng quan về hệ thống nghịch luu
Nghịch lưu là quá trình biến đổi năng lượng một chiều thành năng lượng xoay chiều với điện áp và tần số ngõ ra có thể thay đổi cung cấp cho tải soay chiều. Phân loại: Các sơ đồ nghịch lưu được chia làm hai loại.- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ phụ thuộc vào lưới xoay chiều.- Sơ đồ nghịch lưu làm việc ở chế độ độc lập (với các nguồn độc lập như ác quy, máy phát một chiều ....)3.2.1 Nghịch lưu phụ thuộc Nghịch lưu phụ thuộc có sơ đồ nguyên lý giống như chỉnh lưu có điều khiển. Mạch nghịch lưu phụ thuộc là mạch chỉnh lưu trong đó có nguồn một chiều được đổi dấu so với chỉnh lưu và góc mở a của các tiristo thoả mãn điều kiện (p/2 Luận văn liên quan
