THIẾT KẾ MÁY ĐỔI ĐIỆN TỪ NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU (12V)
THÀNH NGUỒN XOAY CHIỀU ( 110V; 220V).
A. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong chương trình công nghệ lớp 12 đã học các linh kiện điện tử và các
mạch điện tử cơ bản . Để tạo điều kiện thuận lợi cho giảng dạy của giáo
viên và học tập của học sinh có hiệu quả tốt trong phần điện tử , tôi đã thiết
kế và lắp ráp máy biến đổi nguồn điện một chiều thành nguồn điện xoay
chiều có hai thang điện áp thông dụng 110V và 220V. Với mạch điện này
có nhiều nội dung liên quan đến chương trình điện, điện tử như : mạch dao
động ( mạch tạo xung) , mạch khuếch đại ( khuếch đại dòng điện, khuếch
đại điện áp , khuếch đại công suất…) , mạch chỉnh lưu, ổn áp , mạch bảo vệ
, mạch chuyển đổi chức năng …. Mặt khác ở nước ta nhu cầu sử dụng điện
hiện nay và tương lai rất lớn nên năng lượng điện xuay chiều dễ bị thiếu hụt
nhất là những giờ cao điểm , làm ảnh hưởng đến sản xuất và sinh hoạt , nếu
có kiến thức về điện , điện tử , có thể lắp ráp máy đổi điện đơn giản , công
suất nhỏ để phục vụ cho sinh hoạt hằng ngày của gia đình như : ngồn sáng ,
quạt điện , các thiết bị điện tử ( Ti vi , Radio, đầu đĩa, tăng âm…)
B. NỘI DUNG
I) SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ SƠ ĐỒ LẮP RÁP MẠCH ĐỔI NGUỒN:

1- Sơ đồ nguyên lý: ( H1).
Trị số các linh kiện được ghi trên sơ đồ nguyên lý.
2- Sơ đồ lắp ráp ( H2)
3- Sơ đồ chuyển mạch chức năng . (H3)

1


2

3


SƠ ĐỒ LẮP RÁP – CHUYỂN ĐỔI CHỨC NĂNG ĐỔI ĐIỆN VÀ NẠP ẮC QUY
220V

Điốt chỉnh lưu cầu

+A

T3

Biến áp

-

+

T4

F1

+

110V
T5

T6

ẮC QUY

-

F2

T1

T3

K1

T1

K2
K3

-A

Nạp ắc quy

Đổi điện

K4

Chuyển mạch kép

K6

K5
T3
A-


T4

T2

T1

A+

T5

110V
O1 ~

O2

E

Ổ lấy điện
T6

T4

MASS

220V
O3

O3


E

O4

K6
Phích điện

Bo bạch dao động

Bo mạch công suất

(H3)

4


II, NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
- Khi đóng điện, mạch điện tạo xung đa hài tự doa động nhờ các
Tranzito, điện trở và tụ điện ( T2; T3; R2; R4; C3; C4 ) tạo xung ra ở
Coleto của Tranzito T2, ; T3 dạng chữ nhật . Xung này được đưa qua
T4 ; T5 ; T6; T7. để khuếch đại dòng điện đủ lớn cấp cho tầng công
suất. Ở cuộn thứ cấp biến áp công suất có dòng điện xoay chiều với
điện áp và công suất theo thiết kế .
- Nếu chọn T2; T3 giống nhau , R2 = R4 = R ; C3 =C4 = C ta được xung
đa hài đối xứng có chu kỳ T = 1,4RC . Chọn R, C để có chu kỳ
T=

1
s , tức là f = 50 Hz . Khi đó ta có nguồn điện xoay chiều tần số
50


50 Hz ở hai đầu cuộn thứ cấp biến áp .
- Tùy theo yêu cầu về công suất đầu ra của máy đổi điện mà chọn số
Tranzito công suất và kích thước của lõi biến áp cho phù hợp .
- Để nguồn ra được ổn định , trong máy có lắp mạch ổn áp dùng
Tranzito Q1.C1815 và điốt ổn áp ( Đz 9v ) . Đồng thời để bảo vệ máy khi
đấu lộn nguồn . Lắp điốt bảo vệ D5408 hoặc điốt tương đương khác.
III, CHỌN LINH KIỆN VÀ TÍNH TOÁN BIẾN ÁP.
1- Chọn linh kiện .
- Các loại linh kiện, kí hiệu và trị số đã được ghi trên sơ đồ nguyên lý .
- Đối với Tranzito công suất chọn loại có điện áp ra và công suất lớn
hơn thiết kế tối thiểu 20% . Khi cần thiết kế máy đổi điện công suất
lớn có thể dùng nhiều Tranzito đấu song song ( cách đấu như sơ đồ
nguyên lý ).
2- Chọn và tính toán biến áp .
* Chọn biến áp .

5


- Do công suất biến áp nhỏ nên chọn biến áp kiểu bọc.
* Tính toán biến áp.
a) Chọn công suất biến áp :

P0 = 100W .

- Lấy hiệu suất biến áp = 0,91
P1 =

P2 100

=
; 110V .
n 0,91

- Dòng điện sơ cấp :
I1 =

P1 110
=
= 9,17( A) ; 9, 2( A) .
U1 12

- Đòng điện thứ cấp =

100
; 0, 46( A) .
220

- Chọn Tranzito công suất :
Do I1 = 9, 2( A) nên chọn Tranzito công suất có dòng I C max10 = 15( A)
Có thể chọn một trong các loại sau :
4 bóng 2N3015 hoặc tám bóng 2N3033 (2N3055) hoặc 8 bóng D718
mắc như sơ đồ hình vẽ .
b) Tính toán mạch từ .
- Loại mạch từ kiểu bọc.
- Diện tích trục quấn dây ( Diện tích tiết diện vòng dẫn từ) Ski
Đơn vị đo cm2.

6



a/2

3c
b

a/2

c

a

c

a/2

Ski

S ki = a.b = 1, 2 P1 = 1, 2 110 ; 12, 6cm 2
- Diện tích thực St để tính tích kích thước khuôn quấn dây.
St =

S hc
( ki hệ số lấp đầy – tra bảng lấy ki = 0,9).
ki

St =

12, 6
= 14cm 2 .

0,9

c) Tính số vòng dây .
* Số vòng dây ứng với 1 vôn (n)
n=

k
B.St

- k = 40 → 50 theo chất lượng thép – lấy k = 45
- B : Độ từ thẩm lõi thép = 0,8 -> 1,2T – Lấy =1
n=

45
= 3, 2 vòng/vôn.
1.14

* Số vòng dây cuộn sơ cấp (N1).
Do biến áp đổi từ nguồn DC 12V nên biên độ xoay chiều Max là 12V
tương ứng điện áp hiệu dụng = 8,5 V.
- N1 = nU1 = 3, 2.8,5 = 27, 2 vòng . Lấy 28 vòng.
7


- Quấn 2 cuộn mỗi cuộn 28 vòng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa.
* Số vòng dây cuộn thứ cấp (N2)

- N2 = n U 2 +



1

U 2 ÷ = 3, 2 ( 220 + 22 ) = 774, 4 vòng .
10 

- Quấn hai cuộn mỗi cuộn = 388 vòng nối tiếp nhau có điểm chung ở giữa.
d) Chọn tiết diện dây quấn , đường kính dây quấn.
* Tiết diện dây quấn sơ cấp : F1
- F1 =

I1 9, 2
=
; 3,1mm 2 ( Do P0 = 100W ⇒ Tra bảng lây J=3)
J
3

- Đương kính dây quấn sơ cấp = Φ1 = 1,99mm .
Chọn đường kính dây sơ cấp = 2->5 mm2 => chọn dây 2,5mm ( 2,5 li)
*Tiết diện dây quấn thứ cấp .
- F2 =

I 2 0, 46
=
= 0,153mm 2 .
J
3

Đường kính dây quấn thứ cấp Φ 2 = 0, 44mm
Chọn đường kính dây thứ cấp = 0,45->o,5 mm => chọn 0,5mm ( 0,5 li)
Căn cứ và số liệu tính toán trên của máy biến áp , có thể chọn loại biến áp

bọc 12A có sẵn trên thị trường . Dựa vào kích thước a và b để chọn số lá
thép.
VI.KẾT QUẢ.
Từ trước năm học 2009-2010 tôi đã thiết kế lắp nhiều mạch điện tử thông
dụng như mạch nắn điện các loại , mạch khuếch đại , mạch dao động , mạch
ổn áp , mạch điều khiển … để làm phương tiện giảng dạy các tiết lý thuyết
và thực hành phần điện tử ,có kết quả tốt, tạo được hứng thú cho học sinh
học tập.
Từ năm học 2009-2010 tôi đã thiết kế , lắp ráp một số máy đổi điện từ
nguồn một chiều thành nguồn xoay chiều để phục vụ giảng dạy và sử dụng
khi mất điện .
8


Mạch đổi điện từ nguồn DC là mạch phối hợp của nhiều mạch điện tử thông
dụng . Tuy thiết kế và lắp dựng có kồng kềnh và phức tạp hơn nhưng khi sử
dụng cho giảng dạy các mạch điện tử thông dụng , linh kiện điện tử ( có
trong mạch điện này – mạch chỉnh lưu ổn áp , mạch dao động , mạch
khuếch đại , mạch điều khiển … ,các linh kiện điện tử ) tạo được hứng thú
cho học sinh nên chất lượng giờ dạy , giờ học tốt . Học sinh tích cực học tập
, tìm hiểu thực tế và vận dụng khi có điều kiện.
C. KẾT LUẬN
Khi đất nước trong giai đoạn công nghiệp hóa , hiện đại hóa , thì yêu cầu
nâng cao trình độ cho học sinh phổ thông có đủ kiến thức đáp ứng với yêu
cầu phát triển của xã hội là rất quan trọng và cần thiết . Để làm được điều
đó cần quán triệt nguyên lý giáo dục – Học đi đôi với hành , lý luận gắn liền
thực tiễn, thường xuyên tiếp cận và hiểu biết những thành tựu của công
nghệ cao đã có . Trong chương trình công nghệ ( Kỹ thuật công nghiệp) lớp
11 và lớp 12 đã biên soạn theo hướng cải cách giáo dục , đạt mục tiêu nêu
trên , trong đó đã tăng thời lượng thực hành , tiếp cận thực tế những kiến

thức mà học sinh đã được học .
Với điều kiện cơ sở vật chất, thiết bị như hiện nay ở các nhà trường còn
nhiều hạn chế , chưa đáp ứng được với yêu cầu giảng dạy môn công nghệ ,
nghề phổ thông . Do đó đòi hỏi giáo viên phải nỗ lực tiếp cận thực tiễn , tự
nghiên cứu , tìm hiểu và vận dụng để thiết kế , lắp ráp thêm các thiết bị dạy
học đơn giản gọn nhẹ phục vụ cho giảng dạy chương trình công nghệ ( kỹ
thuật công nghiệp ) nói chung và chương trình lớp 12 nói riêng nhất là phần
kỹ thuật điện tử có ứng dụng nhiều và đa dạng hiện nay.
Do vật liệu , linh kiện sẵn có ở thị trường hiện nay , với giá thành không
cao hay có thể tận dụng vật liệu , linh kiện cũ còn đảm bảo chất lượng để

9


giáo viên , học sinh có thể tự làm các thiết bị điện tử phục vụ giảng dạy và
học tập là rất khả thi .
Mạch đổi điện tôi thiết kế và lắp ráp đã có ứng dụng thiết thực thuận lợi ,
giá thành thấp , đạt kết quả ứng dụng tốt như đã trình bày trên.

10