Cơ sở lý thuyết nguồn điện ba pha

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.

LỜI NÓI ĐẦU.

MỤC LỤC.

PHẦN I : YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI.

I.PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI.

1.1Mục tiêu của đề tài.

1.2Các phương án thực hiện.

1.3Ý nghĩa của đề tài.

PHẦN II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.

I.LÝ THUYẾT NGUỒN ĐIỆN BA PHA.

1.1 Định nghĩa.

III. Lý thuyết nguồn điện ba pha.

3.1. Khái niệm.

IV. Thế nào là mất pha, đảo pha, tác hại của việc mất pha đảo pha khi hệ thống vận hành hệ thống

4.1. Mất pha.

4.2. Đảo pha.

4.3. Tác hại của việc mất pha đảo pha.

I. Giới thiệu về các linh kiện điện tử cơ bản.

1.1. Điện trở.

1.2. Tụ điện.

1.3. Diode.

1.4 Transistor.

1.5 Giới thiệu về IC.

2.1 Sơ lược về IC.

2.2 IC ổn áp.

PHẦN III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH.

I. Sơ đồ khối của mạch.

1.1 Sơ đồ khối

1.2 Nguyên lý hoạt động mạch

II. Tính toán và thiết kế mạch.

1.1 Tính toán

1.2 Mạch nguyên lý

PHẦN IV : LỜI KẾT

 

docx29 trang | Chia sẻ: lethao | Ngày: 07/03/2013 | Lượt xem: 4417 | Lượt tải: 30download
Tóm tắt tài liệu Cơ sở lý thuyết nguồn điện ba pha, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Chương. LỜI NÓI ĐẦU Cùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kĩ thuật trên con đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Ngành điện tử nói chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể. Để thúc đẩy nền kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải đào tạo cho thế hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa các phương tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu cầu của xã hội. Trường ĐH SPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất chú trọng đến việc hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như giúp sinh viên có khả năng thực tế cao. Để các sinh viên tăng khả năng tư duy và làm quen với công việc thiết kế, chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án “ Thiết kế chế tạo mạch bảo vệ mất pha đảo pha nguồn cung cấp ” nhằm củng cố về mặt kiến thức trong quá trình thực tế. Sau khi nhận được đề tài đồ án với sự hướng dẫn của thầy giáo “Trần Văn Chương ” cùng với sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi nghiên cứu tài liệu đến nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực hiện dù đã cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế cũng như kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót. Chúng em kính mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo “Nguyễn Văn Chương ” cùng với các thầy cô giáo trong khoa đã giúp chúng em hoàn thành đồ án. Nhóm sinh viên thực hiện : 1. Nguyễn Thị Nguyên. 2. Nguyễn Đức Trọng. 3. Nguyễn Văn Đại MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. LỜI NÓI ĐẦU. MỤC LỤC. PHẦN I : YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. I.PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI. 1.1Mục tiêu của đề tài. 1.2Các phương án thực hiện. 1.3Ý nghĩa của đề tài. PHẦN II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT. I.LÝ THUYẾT NGUỒN ĐIỆN BA PHA. 1.1 Định nghĩa. III. Lý thuyết nguồn điện ba pha. 3.1. Khái niệm. IV. Thế nào là mất pha, đảo pha, tác hại của việc mất pha đảo pha khi hệ thống vận hành hệ thống 4.1. Mất pha. 4.2. Đảo pha. 4.3. Tác hại của việc mất pha đảo pha. I. Giới thiệu về các linh kiện điện tử cơ bản. 1.1. Điện trở. 1.2. Tụ điện. 1.3. Diode. 1.4 Transistor. 1.5 Giới thiệu về IC. 2.1 Sơ lược về IC. 2.2 IC ổn áp. PHẦN III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH. Sơ đồ khối của mạch. Sơ đồ khối Nguyên lý hoạt động mạch Tính toán và thiết kế mạch. 1.1 Tính toán 1.2 Mạch nguyên lý PHẦN IV : LỜI KẾT. PHẦN I YÊU CẦU VÀ MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI I.YÊU CẦU VÀ Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI. 1.1. Phân tích yêu cầu của đề tài. Đề tài : “ Thiết kế, chế tạo mạch bảo vệ đảo pha, mất pha của nguồn cung cấp ” Với yêu cầu của đề tài khi đó chúng ta phải đi thiết kế một bộ mạch bảo vệ một hệ thống điện ba pha làm việc ổn định. Nhưng trong quá trình vận hành có sự cố xảy ra hoặc sửa chữa việc làm các dây pha hoặc dây trung tính bị mất hay đấu nhầm là rất dễ xảy ra. Như vậy là rất nguy hiểm cho hệ thống điện. Vì vậy mạch điện cần phải làm được yêu cầu của đề tài đặt ra. Khi một trong các pha bị mất hoặc đấu nhầm mạch điện phải có chức năng nhận biết và ngắt nguồn điện không cho nguồn điện cấp vào tải. 1.2. Mục tiêu của đề tài. Nắm được một cách tổng quan về các linh kiện điện tử cơ bản. Hiểu và nắm chắc môn lý thuyết mạch, điện tử căn bản và kỹ thuật số. Nghiên cứu về nguồn điện ba pha, hiểu được nguyên lý làm việc của mạch mạch ba pha, các phương pháp bảo vệ mạch điện ba pha khi các pha bị mất hay đảo pha cho nhau. Hiểu nguyên lý hoạt động, cách dùng của các IC số thông dụng. Có khả năng tính toán, thiết kế và chế tạo mạch, sử dụng linh hoạt an toàn các thiết bị điện. 1.3. Các phương án thực hiện. Dùng Rơle Dùng các cổng logic Dùng các con trigơ và vi mạch 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 – 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 bảo vệ hệ thống điện , các phương pháp bảo vệ hệ thống. Từ đó sẽ tích luỹ được kiến thức cho các năm học sau và ra ngoài thực tế. PHẦN II CƠ SỞ LÝ THUYẾT I.CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGUỒN ĐIỆN BA PHA. 1.1. Định nghĩa. Mạch ba pha là mạch điện mà nguồn điện năng của nó bao gồm ba suất điện động hình sin cùng tần số nhưng lệch nhau một góc α nào đó. Trong thực tế thường dùng nguồn điện năng ba pha gồm ba suất điện động hình sin cùng tần số, cùng biên độ và lệch nhau mộ góc 1200. Nguồn ba pha như vậy được gọi là nguồn ba pha đối xứng. mỗi mạch một pha được gọi là pha của mạch ba pha. Mạch ba pha bao gồm nguồn điện ba pha, đường dây truyền điện và phụ tải ba pha. Để tạo nguồn điện ba pha ta dùng máy phát điện đồng bộ ba pha. Sau đây ta xét nguyên lý hoạt động và cấu tạo của máy phát điện ba pha đơn giản. Máy phát đồng bộ ba pha. Đồ thị tức thời và véc tơ suất điện động Cấu tạo máy phát điện ba pha: gồm hai phần stato và roto. Stato(phần tĩnh): Lõi thép hình trụ bên trong có sáu rãnh, trên mỗi cặp rãnh có các dây quấn AX, BY, CZ, có cùng số vòng dây và lệch nhau một góc 1200 trong không gian. Mỗi dây quấn là một pha. Dây quấn AX là pha A, dây quấn BY là pha B và dây quấn CZ là pha C. Roto(phần quay): Cũng là lõi thép hình trụ đặt bên trong stato có thể quay quanh trục. Nó chính là nam châm điện S-N được từ hóa bằng dòng điện một chiều lấy nguồn kích thích bên ngoài. Nguyên lý: Khi làm việc roto quay với vận tốc góc ω, từ trường roto sẽ lần lượt quét qua dây quấn stato làm cho mỗi dây quấn statao cảm ứng một suất điện động xoay chiều hình sin, các suất điện động này hoàn toàn giống nhau lệch pha nhau 1200 ứng với 1/3 chu kỳ. Nếu chọn thời điểm tính toán ban đầu t=0 ứng với suất điện động trong cuộn dây AX(pha A) bằng không thì các suất điện động ea, eb, e c trong các cuộn dây AX, BY, CZ của các pha A,B,C có dạng là: ea= √2Esin ωt eb= √2Esin (ωt-1200) ec= √2Esin( ωt-2400) Từ đồ thị hình sin và đồ thị véc tơ suất điện động ba pha ta có: ea + eb+ ec=0. Hệ thống suất điện động ba pha như hình 4.3 gọi là hệ thống suất điện động ba pha đối xứng. Đem nối dây quấn ba pha của nguồn điện là AX, BY, CZ với các phụ tải Za, Zb, Ac ta được hình sau: Ba mạch một pha không lien hệ với nhau. Từ hình trên ta thấy: Nối 6 dây đến ba phụ tải nên không kinh tế, vì vậy ta có cách nối dây hình sao (Y) và cách nối dây hình tam giác (∆). Mỗi pha của máy phát nguồn hoặc của hai phụ tải đều có hai đầu ra điểm đầu và điểm cuối. Điểm đầu thường kí hiệu là A, B, C điểm cuối thường kí hiệu là X,Y,Z. Quy ước: Chiều dòng điện trong các pha của nguồn đi từ điểm cuối đến điểm đầu, còn trong các pha của phụ tải đi từ điểm đầu đến điểm cuối. Điểm đầu và điểm cuối trong các pha của nguồn và của phụ tải không thể quy ước một cách tùy tiện mà tuân theo một quy tắc nhất định sao cho: +. Đối với nguồn suất điện động trong các pha là đối xứng. +. Dòng điện trong các pha là đối xứng. +. Phụ tải ba pha đối xứng là khi tổng trở của các pha bằng nhau. Mạch ba pha đối xứng là mạch ba pha có nguồn đối xứng và tổng trở đường dây đối xứng ngược lại mạch điện ba pha không hội tụ đủ các điều kiện trên thì lac mạch ba pha không đối xứng. Việc tính toán và giải mạch điện ba pha phụ thuộc vào cách mắc dây và phụ tải. 1.2 Cách nối nguồn điện. Nguồn và phụ tải ba pha đều có thể nối hình sao hoặc tam giác, tùy theo điều kiện cụ thể như điện áp quy định của thiết bị, điện áp của lưới điện và yêu cầu kĩ thuật khác nhau. 1.2.1. Nối động cơ điện ba pha. Động cơ điện ba pha gồm ba dây quấn, mỗi dây quấn có hai đầu ra, đầu đầu: kí hiệu là a, b,c đầu cuối kí hiệu là x,y,z tương ứng. Khi thiết kế người ta đã qui định điện áp cho mỗi dây quấn. Lúc động cơ làm việc yêu cầu nối động cơ với lưới điện áp qui định ấy. Ví dụ động cơ ba pha có điện áp qui định cho mỗi dây quấn tức là điện áp đặt lên mỗi pha 220V, do đó trên nhãn động cơ ghi là ∆Y220-380 V. Nếu động cơ làm việc ở lưới điện có điện áp dây Ud=380V thì động cơ phải nối hình sao, còn nếu động cơ làm việc ở lưới điện có điện áp dây Ud=220V thì động cơ nối hình tam giác. 1.2.2. Nối các tải một pha vào lưới điện ba pha. Tùy thuộc vào điện áp quy định của tải một pha đã ghi ở nhãn, ta nối vào lưới điện cho phù hợp. Ví dụ động cơ một pha và bóng đèn có điện áp 220V nối vào lưới điện có điện áp 380/220V thì phải nối giữa dây pha và dây trung tính. II. TÌM HIỂU VỀ MẤT PHA, ĐẢO PHA VÀ HẬU QUẢ. Trong thực tế khi vận hành hệ thống điện ba pha đặt ra rất nhiều vấn đề. Nguồn điện được nhà máy điện tạo ra là nguồn điện ba pha. Nguồn điện này muốn đề được nơi tiêu thụ thì cần phải qua đường dây tải và các trạm máy biến áp. Tùy theo mục đích sử dụng, phụ thuộc vào phụ tải mà người ta có thể dùng trực tiếp nguồn điện ba pha từ hệ thống dây tải hoặc nguồn điện một pha. Vấn đề đặt ra cho toàn hệ thống điện khi vận hành là vấn đề lắp đặt hệ thống. Trong các thiết bị điện ba pha để dễ dàng lắp đặt không bị nhầm lẫn thì nhà sản xuất đã quy định sẵn thứ tự pha bằng các vòng màu. Nhưng vì những lý do đặt ra là khi sửa chữa hay lắp đặt mới thì có sự cố không mong muốn xảy ra là việc đấu nhầm giữa thứ tự các pha hay một hoặc hai pha không được đấu nối. Nếu như sự cố này xảy ra thì rất nguy hiểm cho toàn hệ thống phụ tải sau nguồn. Nhận thức được tầm quan trọng của việc bảo vệ đảo pha hay mất pha chúng em đã được giao đề tài nghiên cứu chế tạo một sản phẩm bảo vệ đảo pha mất pha của nguồn cung cấp. 2.1Thế nào là mất pha, đảo pha điện. Mất pha: Điện ba pha được định nghĩa là điện có ít nhất 3 dây. Điện áp dây giữa mỗi 2 dây luôn bằng nhau và lệch nhau 120 º. Đối với điện 3 pha 4 dây thì có thêm dây trung tính, và người ta còn có thêm khái niệm là điện áp pha, tức điện áp giữa 1 pha và dây trung tính. Điện áp pha của 3 pha cũng bằng nhau và cũng lệch nhau 120 º. Như vậy hệ thống điện ba pha nào mà thiếu điều kiện về trị số và góc pha không thỏa mãn điều kiện trên thì được gọi là mất pha. Khi hiện tượng mất pha xảy ra thì điện áp ở pha đó giảm về 0 hoặc một giá trị nào đo nhỏ hơn giá trị định mức, và góc pha của nó cũng bị biến đổi. Nguyên nhân gây lên mất pha là: Đại đa số nguyên nhân gây lên mất pha là do trong hệ thống điện bị hở mạch đứt dây, đứt chì, lỏng lẻo tiếp xúc chỗ nối, hỏng tiếp điểm hoặc tiếp xúc xấu trong các thiết bị đóng cắt… Mất pha còn có thể do các nguyên nhân như chạm đất một pha nhưng rơle chưa kịp bảo vệ hay từ chối bảo vệ. Mất pha còn có thể do hư hỏng máy biến áp trong hệ thống ba pha sử dụng máy biến áp một pha. Mất pha có thể phân biệt mất pha tại đầu nguồn máy phát, mất pha phía sơ cấp máy biến áp, phía thứ cấp máy biến áp, mất pha do hệ thống, mất pha do riêng một thiết bị. Đảo pha: Nguồn điện ba pha có ba pha cùng độ lớn nhưng lần lượt lệch nhau một góc 120oThứ tự pha của các điện áp của một nguồn ba pha là thứ tự mà chúng lần lượt đạt giá trị cực đại sau mỗi góc 120.. Nhưng vì một lý do nào đó mà các pha này không lệch nhau theo thứ tự là 120o nữa. Nếu như quy định thứ tự các pha lần lượt là A, B, C thì 1 trong hai pha bị đảo lại thì đó là hiện tượng đảo pha. Ví dụ như A, C, B hoặc C, A, B… Như vậy, khi hiện tượng đảo pha điện xảy ra thì trị số về góc pha giữa các pha bị thay đổi. Nguyên nhân gây lên hiện tượng đảo pha: Hiện tượng đảo pha xảy ra là do việc đấu nối sai thứ tự pha điện quy định giữa nguồn và phụ tải. Đảo pha do việc sửa chữa trên đường tải xong thì việc đấu nối các pha không đúng quy định do nhầm lẫn. Đảo pha có thể xảy ra từ ngay trên đường tải hoặc khi kết nối với hệ thống phụ tải. 2.2 Hậu quả. Vì một sự cố nào đó gây lên hiện tượng mất pha, đảo pha cho toàn hệ thông điện. Khi đó điện áp giữa các pha thay đổi, góc pha thay đổi làm cho hệ thống điện hoạt động không bình thường nữa nó sẽ rất nguy hiểm cho toàn hệ thống. Khi mất pha, điện áp giữa các pha không bằng nhau và cũng không lệch nhau một góc 1200 nữa mặc dù vẫn có đủ điện áp ba dây. Vì thế khi đưa vào động cơ nó sẽ không tạo được từ trường quay mà chỉ tạo được từ trường đập mạch. Vì thế mà động cơ không khởi động được. Dòng điện lúc này sẽ tăng cao ở hai pha không bị mất, dòng điện ở pha bị mất bằng không. Còn khi hệ thống đang hoạt động hay động cơ đang hoạt động thì mất pha sẽ làm cho công suất động cơ giảm ở pha bị mất và tăng ở hai pha không bị mất. Với động cơ lớn, hai pha sẽ tác dụng như một động cơ hoạt động ở chế độ quá tải. điều này là nguy hiểm cho toàn hệ thống và động cơ có thể làm cháy hư hỏng thiết bị điện. Khi thứ tự các pha bị thay đổi tức là các pha không lần lượt đạt cực đại sau 1200 nó làm thay đổi từ trường của động cơ làm cho động cơ quay ngược lại so với chiều quay ban đầu. Nếu như là hệ thống chỉ quay một chiều ví dụ như các hệ thống tời, dệt… việc đảo chiều động cơ là rất nguy hiểm vì nó kéo theo sự hoạt động ngược lại của cả hệ thống làm cho hệ thống điện hư hỏng và thiệt hại nặng. Tình trạng mất pha, đảo pha điện là rất nguy hiểm, người ta cũng đã thiết kế ra rất nhiều cách bảo vệ hệ thống. Một trong những cách làm hiệu quả nhất hiện nay là sử dụng rơle nhiệt với nguyên lý dựa vào dòng tải, điện áp. Trên thị trường ngày nay cũng có rất nhiều những rơle chuyên dụng đảm nhiệm chức năng bảo vệ hệ thống khi xảy ra sự cố mất pha, đảo pha. Với yêu cầu của đề tài, và muốn ứng dụng những kiến thức chúng em đã được học. Trong quá trình tìm hiểu cùng với sự giúp đỡ của thầy, cô giáo chúng em đã thiết kế ra được một mạch bảo vệ đảo pha mất pha sử dụng IC số ứng dụng những kiến thức môn kĩ thuật số, mạch điện và điện tử căn bản. III. GIỚI THIỆU NHỮNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ DÙNG TRONG MẠCH. I. Các linh kiện điện tử cơ bản. 1.1 Điện trở. a) Khái niệm. Điện trở là gì? Ta hiểu một cách đơn giản.- Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của đây dẫn: Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. được tính theo công thức sau: R = ρ.L / S Trong đó: ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm. b) Hình dáng và ký hiệu: Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau. Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử. c) Cách đọc điện trở. Bảng màu. Giá trị Đen 0 Nâu 1 Đỏ 2 Da cam 3 Vàng 4 Xanh lá 5 Xanh lơ 6 Tím 7 Xám 8 Trắng 9 Nhũ -1 Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng mầu , điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng mầu. * Cách đọc trị số điện trở 4 vòng mầu : 1.2 Tụ điện a) Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động. Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện. Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá. Hình dáng của tụ hóa. Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức: C = ξ . S / d Trong đó C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện. d : là chiều dày của lớp cách điện. 1.3 Điode. a) Khái niệm. Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn Điốt do hai lớp vật liệu bán dẫn P – N ghép lại thành. Điện tích mặt ghép có khi đạt tới hàng chục cm2. Cấu tạo và đường đặc tính V – A của điốt. * : Diode Zener * Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode Hình dạng diode Zenner. Thí nghiệm hoạt động của Zenner H.a bổ ích sưu tập Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch. Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi, Dz là diode ổn áp, R1 là trở hạn dòng. Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn U1 thay đổi. Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dz có giá trị giới hạn khoảng 30mA. Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng R1 sao cho dòng ngược lớn nhất qua Dz < 30mA. Nếu U1 Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi. 1.4. Transistor. Cấu tạo của transistor. Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược. về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau. Cấu tạo transistor. Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp. Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được. Kí hiệu và hình dáng. . II. Giới thiệu về IC. 2.1 Sơ lược về IC. IC (Intergated-Circuit) là một mạch điện tử mà các thành phần tác động và thụ động đều được chế tạo kết tụ trong hoặc trên một đế (subtrate) hay thân hoặc không thể tách rời được nhau. Đế này có thể là một phiến bán dẫn (hầu hết là Si) hoặc một phiến cách điện. IC Digital Là loại IC xử lý tín hiệu số. Tín hiệu số (Digital signal) là tín hiệu có trị giá nhị phân (0 và 1). Hai mức điện thế tương ứng với hai trị giá (hai logic) đó là: - Mức High (cao): 5V đối với IC CMOS và 3,6V đối với IC TTL - Mức Low (thấp): 0V đối với IC CMOS và 0,3V đối với IC TTL Thông thường logic 1 tương ứng với mức H, logic 0 tương ứng với mức L Logic 1 và logic 0 để chỉ hai trạng thái đối nghịch nhau: Đóng và mở, đúng và sai, cao và thấp… Chủng loại IC digital không nhiều. Chúng chỉ gồm một số các loại mạch logic căn bản, gọi là cổng logic. Về công nghệ chế tạo, IC digital gồm các loại: - RTL: Resistor – Transistor logic. - DTL: Diode – Transistor logic. - TTL: Transistor – Transistor logic. - MOS: metal – oxide Semiconductor. - CMOS: Complementary MOS. 2.2 IC 78XX. Y + Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra nhứ 5V, 6V... + Họ 79xx là họ ổn địn điện áp đầu ra là âm. Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như : -5V,-6V Sự kết hợp của hai con này sẽ tạo ra được bộ nguồn đối xứng. 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra với điều kiện đầu vào luôn luôn lớn hơn đầu ra 3V.Tùy loại IC 78 mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiều. Ví dụ : 7806 - 7809... + 78xx gồm có 3 chân : 1 : Vin - Chân nguồn đầu vào 2 : GND - Chân nối đất 3 : Vo - chân nguồn đầu ra. 2.3 Trigơ. Trigo là phần tử nhớ có hai trạng thái cân bằng tương đối ổn địnhvới hai mức logic 0 và 1. Dưới tác động cảu các tín hiệu điều khiển ở lối vào, trgo có thể chuyển về một trong hai trạng thái cân bằng, và giữ nguyên trạng thái đó chừng nào chưa có tín hiệu điều khiển làm thay đổi trạng thái của nó. Trạng thái tiếp theo của trigo phụ thuộc không những vào tín hiệu ở lối vào mà còn phụ thuộc cả trạng thái đang hiện hành của nó. Trigo D là lại trigo được dùng nhiều trong các bộ ghi lưu trữ các bit thông tin nhị phân. Trigo D có 1 lối vào dữ liệu kí hiệu bằng D hoạt động đồng bộ với lối vào xung nhịp CK, trigo D hoạt động theo nguyên tắc sau: số liệu ở lối vào D sẽ được chuyển đến lối ra Q sau một xung nhịp, tức số liệu được chuyển đến lối ra chậm mất một khoảng thời gian bằng độ rộng của xung nhịp. Chính vì vậy mà nó có tên là trigo D (delay trong tiếng anh có nghĩa là trễ). Bảng chân lý: D Qn Qn+1 0 0 0 1 1` 1 2.4 Cổng AND Định nghĩa: là mạch có từ hai đầu vào trở lên và một đầu ra bằng tổ hợp and các biến đầu vào. Bảng chân lý X1 X2 y 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 2.5 Cổng NOT Định nghĩa: là mạch có duy nhất một đầu vào và mức logic ở đầu ra luôn ngược với mức logic ở đầu vào. Bảng chân lý: X Y 0 1 1 0 PHẦN BA TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH I.Sơ đồ khối và nguyên lý hoat động 11.Sơ đồ khối. Khối nguồn. Rơle đóng cắt. Khối logic và xử lý tín hiệu. Khối lấy tín hiệu. Sơ đồ khối hoạt động của mạch. Khối nguồn. Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn nuôi cho toàn bộ mạch. Khối lấy tín hiệu Khối có nhiệm vụ chuyển tín hiệu hình sin ba pha thành các mức logic. Khối logic và xử lý tín hiệu. Nhiệm vụ của khối là ghi nhớ thứ tự các pha theo thứ tự nhất định và bảo vệ mất pha . Khối rơle đóng cắt. Nhiệm của khối là đóng cắt theo tín hiệu của khối logic đưa ra. 2 2Nguyên lý hoạt động. Sơ đồ nguyên lý hoạt động. Nguyên lý hoạt động của mạch: Nguồn ba pha được điqua các máy biến áp để giảm áp từ 220V xuống 12V. Được đi qua diode để láy phần dương của tín hiệu hình sin làm cho transistor dẫn điện áp ở cực C bằng mức logic 0 được qua cổng not. Các tín hiệu sau khi được đảo bằng mức 1 và đưa lần lượt tín hiệu ở các pha CA, AB, BC được lần lượt and với nhau được đưa vào trigo D để thực hiện việc nhớ thứ tự các pha lần lượt là A, B, C. Giản đồ thời gian tín hiệu ba pha. Giản đồ tín hiệu lấy ra. II. Tính toán và thiết kế mạch. 1.Tính toán. Điện áp đầu vào: U1= 220. Nguồn điện cấp cho mạch là U2= 12V Điện áp phân áp đặt vào cực B max bằng 5 V, cực C bằng 10V. Lựa chọn điện trở để phân áp cho cực B: R1=150kΩ, R2=100kΩ Điện áp đặt vào cực B của transistor Ub= 12*100k/(100k+150k)=4,8 V 2.Mạch nguyên lý. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ đi dây PHẦN IV LỜI KẾT Qua quá trình thực hiện đề tài " Thiết kế chế tạo mạch bảo vệ mất pha đảo pha nguồn cung cấp" đã giúp chúng em củng cố lại kiến thức đã học, hiểu thêm được kiến thức mới và rèn luyện về kiến thức thiết kế mạch. Đồng thời tự đánh giá được năng lực và trình độ của bản thân. Và cũng qua quá trình thực hiện đề tài này, mỗi người trong chúng em đã quen dần với việc làm việc độc lập cũng như làm việc theo nhóm, biết cách tổ chức công việc và thời gian hợp lý. Đó là một thành quả lớn trong quá trình học tập mà chúng em đã đạt được. Trong quá trình thực hiện đề tài này mặc dù gặp nhiều khó khăn, song với sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy " Trần Văn Chương " cùng với sự cố gắng nỗ lực của bản thân chúng em đã hoàn thành đề tài. Tuy nhiên do kiến thức thực tế còn hạn chế nên đề tài không tránh khỏi những thiếu sót. Chúng em rấy mong nhận được những ý kiến nhận xét, góp ý của các thầy cô trong khoa cùng toàn thể các bạn sinh viên để đề tài được hoàn thiện hơn. Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docxban thuyet minh.docx