Bài giảng Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) - Bài 1: Mạch RLC

Nội dung text: Bài giảng Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) - Bài 1: Mạch RLC

1. Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) Bài 1 KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Bài 1: MẠCH RLC 1. GIỚI THIỆU Mạch điện RLC là một mạch điện gồm một điện trở, một cuộn cảm và một tụ điện, mắc nối tiếp hoặc song song. Các chữ cái RLC là những ký hiệu điện thông thường tương ứng với trở kháng, điện cảm và điện dung. Mạch tạo thành một dao động điều hòa cho dòng điện và cộng hưởng giống như mạch LC. Điểm khác biệt chính là có điện trở sẽ làm tắt dần dao động nếu như mạch không có nguồn nuôi. Một mạch bất kỳ luôn luôn tồn tại trở kháng ngay cả khi mạch không có điện trở. Mạch LC lý tưởng không trở kháng là một mô hình trừu tượng chỉ sử dụng trong lý thuyết. Mạch RLC có nhiều ứng dụng. Chúng được sử dụng trong nhiều loại mạch dao động khác nhau. Một ứng dụng quan trọng là mạch điều chỉnh, chẳng hạn như trong các bộ thu phát radio hoặc truyền hình (rà đài), được sử dụng để lựa chọn một dải tần hẹp của sóng vô tuyến từ môi trường xung quanh. Mạch RLC có thể được sử dụng như một bộ lọc thông dải (band- pass), bộ lọc chặn dải (band-stop), bộ lọc thông thấp hay bộ lọc thông cao. Bộ lọc RLC được mô tả như là một mạch bậc hai, có nghĩa là điện áp hoặc cường độ dòng điện tại thời điểm bất kỳ trong mạch có thể được biểu diễn bằng một phương trình vi phân bậc hai khi phân tích mạch. Mục tiêu: • Làm quen với bảng breadboard đa năng và các dụng cụ đo cơ bản: VOM, dao động ký. • Làm quen các loại nguồn điện DC, AC. • Nhận biết và đọc giá trị các loại điện trở, cuộn cảm, tụ điện. • Thực hiện và đo đạc các thông số điện áp, dòng điện, độ lệch pha trong các mạch RLC. 2. THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM 2.1. Thành phần - Bảng breadboard Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 1
2. Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) Bài 1 2.2.3. Điện trở (Resistor) Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong một mạch điện, hiệu điện thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo định luật Ohm. Nếu phân loại dựa trên công suất, thì điện trở thường được chia làm 3 loại: công suất nhỏ, công suất trung bình và công suất lớn. Tuy nhiên, thông thường điện trở được chia thành 2 loại: điện trở thường và điện trở công suất. Nếu phân loại dựa trên cấu tạo, điện trở có thể phân thành 4 nhóm: 1. Điện trở than: làm từ muội than hoặc bột than chì, công suất nhỏ 2. Điện trở màng hoặc gốm kim: làm từ bột ôxit kim loại dẫn điện, công suất rất nhỏ 3. Điện trở dây quấn: có vỏ kim loại để gắn tấm tản nhiệt, công suất rất lớn 4. Điện trở bán dẫn: sử dụng kỹ thuật màng mỏng, các điện trở chính xác và hoạt động ở tần số cao Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung dùng vạch màu để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác. Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm. Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 3
3. Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) Bài 1 Tụ nhỏ Các loại tụ này thường • Dạng: xyz không chịu được các điện áp Giá trị: xy × 10z (pF). phân cao mà thông thường là • Dạng ghi trên thân tụ: cực, tụ khoảng 50V hay 250V. Giá trị tính bằng µF. đĩa Tụ Đọc giá trị như tụ giấy polyester màng mỏng Tụ xoay Thường có các giá trị rất nhỏ, thông thường nằm trong khoảng từ 100pF đến 500pF, thường có vòng xoay ngắn nên không có dải biến đổi rộng. Tụ chặn Là tụ xoay có giá trị rất nhỏ, thường được gắn trực tiếp lên bản mạch điện tử và điều chỉnh sau khi mạch đã được chế tạo xong. Tụ Ít khi được sử dụng, dễ bị Ghi trực tiếp trên thân tụ. Polyester hỏng do nhiệt hàn nóng đơn vị là pF. Bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ. Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần. Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V, Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 5
4. Thí nghiệm Trang bị điện trong máy công nghiệp (ME2006) Bài 1 3. NỘI DUNG THÍ NGHIỆM 3.1. Thời lượng: 5 tiết cho mỗi nhóm sinh viên. 3.2. Thực hành 3.2.1. Đọc giá trị điện trở Đọc giá trị các điện trở và giá trị tối đa của biến trở có trong kit thí nghiệm. Báo cáo trong phần 5.1. 3.2.2. Phân loại tụ điện và đọc giá trị tụ điện Phân biệt các loại tụ điện có trong kit thí nghiệm và đọc giá trị của chúng. Báo cáo trong phần 5.2. 3.2.3. Phân loại cuộn cảm và đọc giá trị cuộn cảm Phân biệt các loại cuộn cảm có trong kit thí nghiệm và đọc giá trị của chúng. Báo cáo trong phần 5.3. 3.2.4. Thí nghiệm với điện trở và LED Thực hiện lần lượt theo các bước sau: - Nối tín hiệu +5V của nguồn lên dãy bus strip trên cùng của breadboard. - Nối tín hiệu GND của nguồn lên dãy bus strip dưới cùng của breadboard. - Nối vào giữa hai hai cực của nguồn điện một mạch gồm 1 điện trở (bất kỳ) và 1 đèn LED mắc nối tiếp. Yêu cầu: Bật công tắc nguồn cho mạch và quan sát điện trở, đèn LED. Báo cáo trong phần 5.4. 3.2.5. Thí nghiệm với mạch R–L–C nối tiếp Thực hiện lần lượt theo các bước sau: - Mắc nối tiếp một điện trở và một tụ điện (hoặc một cuộn cảm). - Cấp nguồn 220VAC cho mạch. Yêu cầu: - Dùng dao động ký quan sát dạng tín hiệu điện áp trên điện trở, đọc các giá trị: tần số, điện áp đỉnh, điện áp đỉnh – đỉnh, điện áp hiệu dụng và điện áp trung bình - So sánh pha của điện áp trên điện trở và điện áp trên tụ điện (hoặc cuộn cảm). - Báo cáo trong phần 5.5. 4. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Tony R. Kuphaldt, Lessons In Electric Circuits, Volume I - VI, Design Science License, 5th Edition, 2004. Faculty of Mechanical Engineering @HCMUT 7