Luận văn
Thiết kế bộ nguồn đa
năng điều chỉnh điện áp
AC và DC
Mục Lục
Luận văn 1
Thiết kế bộ nguồn đa năng điều chỉnh điện áp AC và DC 1
Mục Lục 2
LỜI NÓI ĐẦU 2
Chương 1 4
TỔNG QUAN VỀ NGUỒN ĐIỆN 4
Chương 2 6
TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ BỘ NGUỒN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM – ĐO LƯỜNG 6
2.2.1. Máy biến áp 9
2.2.2. Khối chỉnh lưu 14
2.2.3. Bộ lọc 14
2.2.4. Bộ ổn áp 15
2.2.5. Bộ điều chỉnh 15
Chương 3 17
CHẾ TẠO BỘ NGUỒN 17
3.1. Linh kiện và thiết bị sử dụng. ………………………………………… 17
3.2. Lắp ráp bộ nguồn 17
3.3. Hướng dẫn sử dụng 18
LỜI KẾT 19
LỜI NÓI ĐẦU
Máy biến áp là bộ biến đổi cảm ứng đơn giản dùng để biến đổi dòng điện
xoay chiều từ điện áp này thành dòng điện xoay chiều khác có điện áp khác. Các
dây quấn và mạch từ của nó đứng yên và quá trình biến đổi từ trường để sinh ra
sức điện động cảm ứng trong các dây quấn được thực hiện bằng dây cáp điện.
Máy biến áp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực, như máy biến áp
lò, máy biến áp hàn, máy biến áp đo lường, máy biến áp thử nghiệm… Các bộ

và tuốc bin này làm chạy máy phát điện.
* Nguồn điện từ các thiết bị lưu trữ, tích lũy điện:
Các thiết bị có khả năng lưu trữ và tích lũy điện được dùng chủ yếu là pin và
ắc quy. Tùy theo cấu tạo và chất liệu sử dụng làm ra chúng khác nhau thì khả năng
tích lũy điện sẽ khác nhau.
- Pin là thiết bị lưu trữ năng lượng dưới dạng hóa năng, năng lượng này sẽ
được chuyển hóa thành điện năng khi sử dụng. Pin cung cấp năng lượng điện hoạt
động hầu hết cho các thiết bị cầm tay nhỏ gọn, sử dụng điện áp ổn định.
- Ắc quy là một thiết bị điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng hóa
năng và phóng điện dưới dạng điện năng. Trong quá trình hoạt động, ắc quy sẽ tích
và phóng điện liên tục.
Pin và ắc quy được sử dụng rất phổ biến và rộng rãi, với chi phí thấp, kích
thước đa dạng sử dụng phù hợp với mọi ứng dụng của người dùng.
1.2. Phân loại điện áp.
* Nguồn điện cao áp ( ≥1000V):
Muốn truyền tải điện năng đi xa cần phải dùng đường dây tải điện có điện áp
cao để giảm tổn thất điện năng trên đường dây. Để có điện áp cao như mong muốn
đó cần phải sử dụng máy biến áp ( biến thế ).
nguồn vào, điều này khó có thể sử dụng trực tiếp cho các thiết bị điện tử đó. Để có
thể phù hợp với các loại thiết bị với các mức điện áp khác nhau đó, chúng ta phải
sử dụng máy biến áp.
Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, làm việc dựa trên nguyên lý cảm
ứng điện từ, dùng để biến đổi một hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp này
sang
* Nguồn điện hạ áp ( <1000V):
Trong sinh hoạt, các hộ tiêu thụ điện không thể trực tiếp sử dụng nguồn điện
áp cao được cung cấp từ nhà máy điện vì lý do an toàn. Do đó, cần phải hạ thấp
điện áp xuống khoảng 220V; 0,4KV để thích hợp cho các thiết bị dân dụng, thiết bị
công nghiệp. Muốn làm được điều đó, ta phải sử dụng máy biến áp.
Mặt khác, trong công tác thí nghiệm, đo lường về điện thường dùng các thiết

+ Gông là phần khép kín mạch từ giữa các trụ.
Giữ các trụ và gông tạo thành mạch từ khép kín.
Theo kết cấu lõi thép ta chia ra máy biến áp kiểu trụ và máy biến áp kiểu bọc
(kiểu chữ U và chữ E).
Biến áp Chỉnh
lưu
Bộ lọc Ổn áp Điều
chỉnh
Điện áp ra
(DC)
Điện áp ra
(AC)
220V
(AC)
Cấu tạo máy biến áp
+ Máy biến áp kiểu trụ có phấn dây quán bao quanh trụ thép. Loại biến áp
trụ là máy biến áp 1 pha và 3 pha công suất nhỏ và trung bình.
+ Máy biến áp kiểu bọc có phần mạch từ phân nhánh ra hai bên và bao bọc
bởi dây quấn. Loại biến áp này thường là biến áp nhỏ và đăc biệt.
* Dây quấn máy biến áp:
- Dây quấn máy biến áp thường được làm bằng dây đồng là loại dây mềm, có
độ bền cơ học cao, khó đứt, dẫn điện tốt, có tiết diện tròn hoặc chữ nhật, bên ngoài
dây dẫn có bọc cách điện.
- Dây quấn gồm nhiều vòng dây lồng vào trụ lõi thép. Giữa các vòng dây, giữa
các dây quấn có cách điện với nhau và các dây quấn cách điện với lõi thép.
+ Dây quấn nối với nguồn gọi là dây quấn sơ cấp.
+ Dây quấn nối với tải gọi là dây quấn thứ cấp.
Ngoài hai bộ phận chính trên còn có các bộ phận khác như vỏ máy, vật liệu
cách điện vv.
b) Nguyên lý làm việc của máy biến áp cảm ứng 1 pha.

tải bên ngoài Z
t
thì dây quấn 2 sẽ có dòng điện i
2
đưa ra tải với điện áp u
2
.
Như vậy năng lượng của dòng diện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1
sang dây quấn 2.
2.1.2. Khối chỉnh lưu.
- Khối chỉnh lưu (mạch chỉnh lưu) có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều
thành điện áp một chiều nhưng không bằng phẳng (có giá trị thay đổi nhấp nhô).
Sự thay đổi này phụ thuộc vào từng dạng mạch chỉnh lưu.
- Ví dụ sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu thường được mắc như sau:
Ct R
UrUv
2.1.3. Bộ lọc.
- Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều nhấp nhô thành điện áp
một chiều ít nhấp nhô hơn, do đó bộ lọc được lắp đặt sau bộ chỉnh lưu. Đối với
chỉnh lưu nửa chu kỳ, sau khi qua bộ lọc dòng điện ít bị nhấp nho hơn nhưng chưa
được bằng phẳng. Đối với chỉnh lưu hai nửa chu kỳ, dòng điện được liên tục hơn,
sau khi qua bộ lọc sẽ được san bằng hơn so với chỉnh lưu bán chu kỳ. Vì vậy, chọn
chỉnh lưu hai nửa chu kỳ (chỉnh lưu cầu) dùng cho bộ nguồn trên.
2.1.4. Ổn áp.
Ổn định điện áp. Thực tế có nhiều dạng ổn áp: ổn áp kiểu tham số ( dùng
điốt Zenner); ổn áp tuyến tính sử dụng IC; ổn áp xung. Trong phạm vi bộ nguồn
này sử dụng IC để ổn áp.
2.1.5. Khối điều chỉnh.
Điều chỉnh điện áp thay đổi trong phạm vi từ 0V đến giá trị ổn áp.
2.2. Thiết kế và tính toán.

2.2.1. Máy biến áp.
a) Lõi thép (mạch từ).
- Chọn lõi thép chữ E.

Kích thước cơ bản của lõi thép tiêu chuấn dạng chữ E.
- Trong đó:
+ a
(cm)
: bề rộng trụ giữa của lõi thép.
+ b
(cm)
: bề dày của lõi thép biến áp.
+ c
(cm)
: bề rộng của cửa sổ lõi thép.
+ h
(cm)
: chiều cao của sổ lõi thép.
Gọi X, i lần lượt là số lượng và bề dày bản lá thép, i
(mm)
. Suy ra bề dày của
lõi thép biến áp là: (2.1)
- Tiết diện của trụ lõi thép: S
i
(cm
2
)
S
i
= a.b = (1,1 ÷ 1,2). 1,188. 8,4 (cm

11
= 220V ; U
2
= U
22
= 24V là điện áp cuộn sơ cấp và điện áp
cuộn thứ cấp, thì :
+ Số vòng dây cuộn sơ cấp :
N
1
= U
1
.n
v
= 220.4,5 = 990 (vòng)
+ Số vòng dây cuộn thứ cấp :
N
2
= N
22
= 1,1.U
2
.n
v
= 1,1.24.4,5 119 (vòng)
Đối với điện áp ra 12V ở cuộn thứ cấp :
N
21
= 1,1.12.4,5 60 (vòng)
Nghĩa là lấy điện áp 12V từ cuộn thứ cấp tại vòng dây số 60.

b) Dây quấn.
- Tiết diện dây quấn cuộn sơ cấp và thứ cấp được tính theo công thức:
S
d1
= S
d2
=
Trong đó:
I
1
, I
2
là cường độ dòng điện sơ cấp và thứ cấp, đơn vị (A)
J là mật độ dòng điện, đơn vị (A/mm
2
)
Với P
đm
= 50W, chọn J = 3,5 (A/mm
2
)
+ Cường độ dòng điện cuộn sơ cấp:
I
1
= = 0,23 (A)
+ Cường độ dòng điện cuồn thứ cấp:
I
2
= = 2,1 (A)
Suy ra:

= N
2
.S
d2
= 119.0,6 = 69,6 (mm
2
)
2.2.2. Khối chỉnh lưu.
Dòng điện I
max
qua Diode: I
D
= I
2
= 2,1A.
Hệ số gợn sóng (khi C
t
= 0) W = 0,05
Tần số của điện áp qua khối chỉnh lưu: 2f = 2.50 = 100 Hz
Tra bảng chọn Diode 1N4007
2.2.3. Bộ lọc.
- Tín hiệu qua chỉnh lưu cầu có dạng như sau :
Qua tụ lọc tín hiệu được san phẳng hơn :
- Sau khi qua bộ chỉnh lưu cầu thì tụ lọc cũng phải đảm bảo chịu được điện
áp lớn nhất là:
12 – 2.U
D
= 12 – 2.0,6 = 10,8 (V)
Do đó ta có thể chọn một tụ lọc có U
max

CL
CL
f
T
(s)
Điện trở tải tương đương:
Ω≈==
3,4
1,2
9
r
r
t
I
U
R
Khi đó: C
L
= 0,00155 (F)
Tra bảng chọn tụ lọc : 2200 µF / 25V. (loại tụ hóa)
2.2.4. Bộ ổn áp.
Để lấy ra điện áp U
21
= (0 – 9)V một chiều, ta dùng IC7809 đặt sau bộ lọc đã
tính trên. IC7809 là loại IC ổn áp nguồn dương, ổn định điện áp qua nó luôn là 9V.
2.2.5. Bộ điều chỉnh.
- Bộ nguồn có 2 ngõ điện áp ra. Điện áp ra một chiều U
21
biến thiên từ 0V
đến 9V, và điện áp ra xoay chiều U

nhưng vẫn khó tránh tránh được những thiếu sót. Chúng em rất mong được sự
quan tâm, ủng hộ từ phía thầy, cô giáo để các đồ án tiếp theo củng chúng em được
hoàn thành tốt hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn !