CHƯƠNG III THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
II. LỰA CHỌN BỘ NGHỊCH LƯU
Với nguồn cấp là Acquy nên ta sử dụng mạch nghịch lưu độc lập.Như vậy ta có ba sự chọn lựa : Nghịch lưu độc lập nguồn áp, nguồn dòng và cộng hưởng.
Mạch nghịch lưu độc lập dòng điện được cấp từ nguồn dòng, ở đây ta sử dụng nguồn cấp là acquy nên không phù hợp.
Mạch nghịch lưu độc lập cộng hưởng có dạng điện áp ra gần sin nhất, tuy nhiên với tần số lớn từ 500Hz trở lên do vậy không phù hợp để sử dụng cho mạch mà ta cần thiết kế.Như vậy ta sử dụng mạch nghịchlưu độc lập nguồn áp, có hai lựa chọn:
Nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha.
Nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha sau đó lấy một pha để sử dụng.
Nghịch lưu độc lập nguồn áp ba pha có dạng hình sin hơn so với nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha, tuy nhiên với mục đích sử dụng như ban đầu ta đưa ra thì hoàn
Công Suất Dao
NGUỒN động Biến
Áp
toàn không cần thiết phải dùng như vậy, bởi bộ nghịch lưu áp ba pha cho chi phí cao hơn và tính toán điều khiển cũng phức tạp hơn rất nhiều, trong khi đó ta chỉ cần sử dụng một pha cho nhu cầu sinh hoạt hàng ngày.
Do vậy ta sẽ chọn mạch nghịch lưu độc lập nguồn áp một pha với các thông số và yêu cầu đã đề ra.
Bộ biến đổi DC/AC sẽ gồm hai thành phần chính như sau :
Mạch điều khiển : Có nhiệm vụ phát xung vuông dao động với tần số 50 Hz cấp xung mở cho transitor, transitor dẫn sẽ làm cho mosfet dẫn.
Mạch lực bộ nghịch lưu một pha :có nhiệm vụ đẩy kéo điện áp 12V DC lên 220VAC tần số 50Hz.
III. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH NGỊCH LƯU 12VDCTo 220VAC 50Hz
Hình 26 : Sơ Đồ Nguyên Lý Toàn Hệ Thống
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Xung vuông với tần số 50Hz từ được tạo ra từ IC NE555 được đưa vào chân B của transistor c945 và cực G của mosfet irfz44n
Nguyên lý hoạt động của mạch tạo xung dao động tần số 50Hz.
IC NE555 được cấp nguồn 12VDC từ bình Acquy trực tiếp vào chân 8 và chân 4 của IC. Để tạo ra tần số 50Hz tại chân 3 của IC 555 ta mắc tụ điện có điện dung là 0.1uF, chân số 2 và chân 6 của IC được mắc trở có điện trở là 120k và chân số 7 được nối với
điện trở 4k7. Xung vuông ra với tần số 50Hz tại chân số 3 của IC. Xung này sẽ được đưa vào chân B của transistor C945 và cực G của mosfet
Hình 27 : Mạch Dao Động
Cách tính tần số của mạch tạo xung : Tần số của tín hiệu đầu ra là :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f
Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì : TH = ln2 .(R1 + R2).C
Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì : TL = ln2.R2.C
2. Mạch động lực
Hình 28 : Sơ Đồ Nguyên Lý Mạch Nâng Điện Áp
Điện áp acquy 12VDC được đưa tới điểm trung tính của cuộn sơ cấp biến áp , hai Mosfet và nối chung cổng nguồn S để nối tới cực âm của acquy, các cổng máng D của Q4 và Q5 nối với các đầu còn lại của sơ cấp máy biến áp rồi được nối với cực dương của acquy
3. Tính toán mạch động lực.
Mạch động lực của bộ biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều cho tải. Điện áp xoay chiều tần số f = 50 Hz trên cuộn thứ cấp biến áp .
Từ thông số mạch nghịch lưu như sau:
P = Sđm = 110 W VAC = 220V
Tần số của điện áp là : f = 50Hz.
Dòng điện trên tải : Id = 110/220 = 0,5 A
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
Như vậy với yêu cầu thực tế về các thông số mạch ta chọn van động lực loại transitor trường công suất kênh N (Mosfet ): IRFZ44N với các ưu điểm như sau:
Tốc độ đóng cắt nhanh.
Điện trở nội rất nhỏ : RDS(on) = 0,6 (ῼ).
Dòng điện cực đại : IDS = 49 (A).
Điện áp cực đại : VDS = 55V
Các xung vuông được tạo ra bởi IC NE555 đưa đến chân G Xung có điện áp > 0v Fet dẫn
Xung có điện áp =0v Fet ngắt
Từ đó đóng ngắt liên tục tạo dòng điện biến thiên liên tục chạy qua cuộn sơ cấp biến áp sinh ra từ trường biến thiên cảm ứng lên các cuộn
thứ cấp máy biến áp và cho ra điện áp
Hình 29 : Hình Dạng Và Cấu Tạo IRFZ44N
b. Transistor 2SC549
Hình 30 : Hình Dạng Và Cấu Tạo Transistor NPN 2SC549
Transistor là loại Transistor công suất, có dòng Ic max = 100mA Vc max =50v
Hfe (90:100).
RC = 1kΩ ,UC = 12V IC = = 12.10-3 A = 12 mA
Trong khi đó; IC 555 tạo ra xung vuông với các mức điện áp khác nha:
Xung ở mức cao có điện áp gần băng Vcc Xung ở mức thấp có điện áp 0.35v – 0.75 v
Ub = 0.7v, Ib = 0.12 mA Rb = 5.6kΩ
4. Tính toán biến áp
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Biến áp có kích thước : a = 3(cm), b = 4,2 (cm) Biến áp có điện thế nguồn là 12 Volt.
Điện thế ra là 220 Volt dòng thứ cấp là 0.5A.
Ta sử dụng sắt từ có lõi điện tích là 12,6 cm2 ,tần số 50 Hz.
Hình 31 : Cấu Tạo Biến Áp
Diện tích của trụ quấn dây phải phù hợp với công suất MBA.
Sđm (định mức) là công suất MBA Sđm = U1 * I1 = 220*0.5 = 110 VA (W)
Tính tiết diện trụ quấn dây của lõi thép:
Shi =1,2= 1,2 *= 12,6 cm2
Trong đó: Shi= a * b (cm2) =3 * 4
Số vòng/ 1 Volt (n) là đại lượng để tính số vòng sơ cấp N1 và thứ cấp N2 Số vòng n tính theo công thức:
n= = = 3,3 =3 vòng/volt
trong đó: 42 là hệ số cho sắt tốt 50 là hệ số cho sắt xấu
U1 = 12v dc 5A U2 = 220v ac / 0.5A
Từ đó tính được số vòng cuộn sơ cấp:
N1 = n.U1 = 3*12 =36 vòng
Mà cuộng sơ cấp máy biến áp điểm giưa nên có 2 cuộn mỗi cuộn 36 vòng dây N2 = n.U2 = 3 * 220 = 660 vòng
Tiết diện dây dẫn:
Sd = = = 1,7 mm2
(với I= 5A, J = 3 là mật độ dòng điện khi công suất MBA>100W) Đường kính dây:
Dd = = = 1,2 mm