Chương 1: Tổng quan về ắc quy và phương pháp sạc ắc quy tự ngắt Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu Chương 3: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch động lực Chương 4: Thiết kế và tính chọn các phần tử mạch điều khiển Chương 5: Mạch bảo vệ và kết luận 4. Sản phẩm: - (A1) bản vẽ tổng thể gồm sơ đồ nguyên lý mạch động lực,mạch điều khiển và bảo vệ - Mạch sạc ắc quy tự động ngắt Kiểm tra tiến độ đồ án Đà Nẵng, ngày 12 tháng 3 năm 2025 (Giáo viên HD ký mỗi lần SV đến Giáo viên hướng dẫn gặp thông qua đồ án) Phạm Duy Dưởng Chương 2: Lý thuyết về chỉnh lưu 1 pha I) Lý thuyết về chỉnh lưu một pha 1. Khái niệm chỉnh lưu cầu 1 pha Chỉnh lưu cầu 1 pha là một mạch chỉnh lưu sử dụng bốn điốt mắc theo dạng cầu để chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC). So với chỉnh lưu nửa chu kỳ hoặc toàn chu kỳ dùng biến áp có điểm giữa, mạch chỉnh lưu cầu có hiệu suất cao hơn và không cần biến áp có trung tính.
Cấu tạo Nguồn AC: Cung cấp điện áp xoay chiều đầu vào. 4 điốt (D1, D2, D3, D4): Mắc theo dạng cầu. Tải (R_load): Tiêu thụ điện áp DC sau chỉnh lưu.1 Cấu tạo chỉnh lưu cầu 1 pha AC input (Nguồn AC): Hai đầu vào của nguồn điện xoay chiều. D1, D2, D3, D4: Bốn điốt mắc theo kiểu cầu chỉnh lưu.
Dòng điện DC đầu ra luôn có cùng chiều nhờ nguyên lý hoạt động của điốt.1 Chỉnh lưu 1 pha không điều khiển Hình 2.2 Sơ đồ chỉnh lưu 1 pha không điều khiển KQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy KQ = 6 ( biến áp khô) m : số pha máy biến áp (m=3) f : tần số nguồn điện xoay chiều (f = 50hz) √ Suy ra: QFE = 6 × 15359.82(cm2) 3 ×50 4)Đường kính trụ: - √ dFE = 4 ×QFE = 8.8(cm) π chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d= 9cm 5) Chọn loại thép: Ta chọn loại thép kỹ thuật điện có độ dày 0.5mm Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B= 1 tesla 6) chọn tỷ số: h m = dFE =2.5) suy ra: chọn chiều sao trụ là 20 (cm) - TÍNH TOÁN DÂY QUẤN: 7) Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp: U1 380 W1 = 4 , 44 × f × QFE = −4 =281,4(vòng) 4.10 Trong đó: B: Từ cảm(B=1) Chọn W1 = 281,4 vòng 8) Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: U2 203 ,6 W2 = U 1 ×W1= 380 × 281,4=150,7 (vòng) 9)chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp: Đối với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô J= 2÷2,75[A/mm2] Chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) 10)Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: I1 21.67 (mm2) Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S1 = 11.4 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B. Kích thước dây dẫn có kể cách điện: S1cd = a1×b1 = 1.6 (mm2) 11) Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp: Hình 3.1: Sơ đồ khối bộ điều khiển qua LoRa. Vai trò của mạch chỉnh lưu là cung cấp nguồn điện một chiều ổn định và không gây nhiễu cho các thiết bị hoạt động trong hệ thống. Nó giúp đảm bảo rằng các thiết bị như bộ sạc, mạch điều khiển và các linh kiện điện tử khác được cung cấp nguồn điện phù hợp và ổn định, đảm bảo hoạt động hiệu quả và bảo vệ chúng khỏi các tác động tiềm năng từ nguồn điện xoay chiều.
2) Tính toán các thành phần của mạch chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu sử dụng mạch cầu chỉnh lưu toàn sóng với diode cầu 25A dẹt 1000V KBJ2510 để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 220V - 50Hz thành dòng điện một chiều.1: Sơ đồ mạch chỉnh lưu có sử dụng một tụ điện để lọc nhiễu Tuy nhiên, đầu ra của mạch chỉnh lưu có điện áp một chiều không ổn định và có biên dạng sóng nhấp nhô. Để giải quyết vấn đề này, một tụ điện 100uF 400V được kết nối ở ngõ ra của mạch chỉnh lưu để làm san phẳng và ổn định điện áp. TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU: a.Tính công suất biểu kiến của máy biến áp Sba = Ks× Pdmax =Ks× Udo ×Id = 1.3(VA) Trong đó: U U T4 T1 id tải A t 1 2 3 3 T2 2 B T3 X1 X3 R L Hình 2.3 chỉnh lưu điều khiển đối xứng Đặc điểm điều khiển đồng thời 2 van Mạch điều khiễn W1 Hình 2.4 sơ đồ điều khiển đồng thời 2 tiristor 2.3 Chỉnh lưu không đối xứng + Tùy theo cách mắc tristor có 2 loại sơ đồ U U T4 T1 id tải A t 1 2 3 3 T2 2 B T3 X1 X3 R L Hình 2.3 chỉnh lưu điều khiển đối xứng Đặc điểm điều khiển đồng thời 2 van Mạch điều khiễn W1 Hình 2.4 sơ đồ điều khiển đồng thời 2 tiristor 2.3 Chỉnh lưu không đối xứng + Tùy theo cách mắc tristor có 2 loại sơ đồ Thông số của sơ đồ Điện áp: U =U + U + 2.I SBA d d =U Un ~ Ud 0,9U2 Điện áp ra tải: 2 2 Ud U 2 Dòng điện tải: Id U dRd Dòng điện qua mỗi diode: I tbv I d 2 Điện áp ngược: U ngV max 2U 2.2 Chỉnh lưu điều khiển đối xứng Sơ đồ, các đường cong: Hình 3.1: Sơ đồ khối bộ điều khiển qua LoRa. Vai trò của mạch chỉnh lưu là cung cấp nguồn điện một chiều ổn định và không gây nhiễu cho các thiết bị hoạt động trong hệ thống.
Nó giúp đảm bảo rằng các thiết bị như bộ sạc, mạch điều khiển và các linh kiện điện tử khác được cung cấp nguồn điện phù hợp và ổn định, đảm bảo hoạt động hiệu quả và bảo vệ chúng khỏi các tác động tiềm năng từ nguồn điện xoay chiều. 2) Tính toán các thành phần của mạch chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu sử dụng mạch cầu chỉnh lưu toàn sóng với diode cầu 25A dẹt 1000V KBJ2510 để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều 220V - 50Hz thành dòng điện một chiều.1: Sơ đồ mạch chỉnh lưu có sử dụng một tụ điện để lọc nhiễu Tuy nhiên, đầu ra của mạch chỉnh lưu có điện áp một chiều không ổn định và có biên dạng sóng nhấp nhô. Để giải quyết vấn đề này, một tụ điện 100uF 400V được kết nối ở ngõ ra của mạch chỉnh lưu để làm san phẳng và ổn định điện áp. TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP CHỈNH LƯU: a.Tính công suất biểu kiến của máy biến áp Sba = Ks× Pdmax =Ks× Udo ×Id = 1.3(VA) Trong đó: I2 39 ,28 S2 = J 2 = 2 ,75 = 14,28 (mm2) Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S1 = 20,4 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B.
Kích thước dây dẫn có kể cách điện: S2cd = a 2 × b2 = 2,83 × 7,4= 24,27 (mm2) 12) Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp: I2 39.28 J2 = S 2 = 14 , 28 = 2,75 (A/mm2) - Kết cấu dây quấn sơ cấp: Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm, bố trí theo chiều dọc trục 1) Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp: h−2 hg 20−2 ×1.38 Trong đó: + h chiều cao trụ +hg khoảng cách từ gong đến cuộn dây sơ cấp hg = 1,5(cm) Kc hệ số ép chặt Kc = 0,95 2)Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp: w1 281 n11 = w = 45 =6,24(lớp) 11 3) chọn số lớp n11 = 6 lớp: Như vậy 281 vòng chia thành 6 lớp, 5 lớp đầu mỗi lớp có 47 vòng , lớp thứ 6 có 46 vòng 4) chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp : w1 × b 1 45 ×0 , 86 h1 = k = 0 , 95 =18(cm) C 5) chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dày: S01 =0.1 (cm) 6) khoảng cách từ trụ tới cuộn sơ cấp: Cd01 = 1,0(cm) 7) Đường kính trong của ống cách điện: D1= d Fe+2× cd 01−2× S 01= 9+2×1-2×0,1=10,8(cm) 8) Đường kính trong của cuộn sơ cấp: U U T4 T1 id tải A t 1 2 3 3 T2 2 B T3 X1 X3 R L Hình 2.3 chỉnh lưu điều khiển đối xứng Đặc điểm điều khiển đồng thời 2 van Mạch điều khiễn W1 Hình 2.4 sơ đồ điều khiển đồng thời 2 tiristor 2.3 Chỉnh lưu không đối xứng + Tùy theo cách mắc tristor có 2 loại sơ đồ KQ : Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát, lấy KQ = 6 ( biến áp khô) m : số pha máy biến áp (m=3) f : tần số nguồn điện xoay chiều (f = 50hz) √ Suy ra: QFE = 6 × 15359.82(cm2) 3 ×50 4)Đường kính trụ: - √ dFE = 4 ×QFE = 8.8(cm) π chuẩn hóa đường kính trụ theo tiêu chuẩn d= 9cm 5) Chọn loại thép: Ta chọn loại thép kỹ thuật điện có độ dày 0.5mm Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ B= 1 tesla 6) chọn tỷ số: h m = dFE =2.5) suy ra: chọn chiều sao trụ là 20 (cm) - TÍNH TOÁN DÂY QUẤN: 7) Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp: U1 380 W1 = 4 , 44 × f × QFE = −4 =281,4(vòng) 4.10 Trong đó: B: Từ cảm(B=1) Chọn W1 = 281,4 vòng 8) Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp: U2 203 ,6 W2 = U 1 ×W1= 380 × 281,4=150,7 (vòng) 9)chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp: Đối với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô J= 2÷2,75[A/mm2] Chọn J1 = J2 = 2,75 (A/mm2) 10)Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp: I1 21.67 (mm2) Chuẩn hóa tiết diện theo tiêu chuẩn S1 = 11.4 (mm2) Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B. Kích thước dây dẫn có kể cách điện: S1cd = a1×b1 = 1. Tính các thông số cơ bản: 1. Điện áp pha sơ cấp máy biến áp U1 = 220 (V) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Phương trình cân bằng điện áp khi không có tải: Udo.cosα min = Ud + 2∆Uv + ∆Udn + ∆Uba Trong đó: Ud : Điện áp chỉnh lưu αmin = 10° : góc dự trữ khi có suy giảm điện áp lưới ∆Uv = 1,8 (V) : sụt áp trên Thyristor ∆Udn ≈ 0 : sụt áp trên dây nối ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux : sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp Sơ bộ ∆Uba = 5%.
Ud = 220×5% = 11 (V) Ud+2 ∆ Uv+ ∆ Udn+ ∆ Uba 220+2 ×1 , 8+0+11 Suy ra Udo= cosα min = 0 =238.2(V) cos 1 0 Điện áp pha thứ cấp máy biến áp: Udo 238.
