Trả lời nhanh
Bài 15 Công nghệ 12 nói về mạch điện tử dùng để thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha (quạt điện, máy bơm…). Có hai cách điều khiển thường dùng: thay đổi điện áp hoặc thay đổi tần số nguồn cấp. Với mạch quạt dùng Triac – Điac, giảm biến trở VR thì tụ nạp nhanh, Triac dẫn sớm, quạt quay nhanh hơn.
Bài này không khó nhưng nhiều bạn nhầm chiều tăng – giảm của biến trở. Phần dưới đây đi từ công dụng, nguyên lý đến mạch quạt cụ thể, sau đó là 10 câu trắc nghiệm có giải thích từng đáp án. Bạn có thể xem thêm phần giải bài tập tại Giải Công nghệ 12 Bài 15.
I. Công dụng của mạch điều khiển tốc độ động cơ một pha
Động cơ điện xoay chiều một pha dùng rất rộng trong đời sống: quạt điện, máy bơm nước nhỏ, máy giặt, tủ lạnh… Khi sử dụng, ta thường phải điều khiển nhiều chế độ làm việc: điều khiển tốc độ, mở máy, đảo chiều, hãm.
Riêng về tốc độ, có ba hướng tác động:
- Thay đổi số vòng dây của stato.
- Điều khiển điện áp đưa vào động cơ.
- Điều khiển tần số nguồn điện đưa vào động cơ.
Trong thực tế, hai cách điều khiển điện áp và điều khiển tần số được dùng nhiều nhất, vì làm bằng mạch điện tử thì gọn, điều chỉnh mượt và không phải can thiệp vào cuộn dây của động cơ.
Vì sao đổi điện áp hay tần số lại đổi được tốc độ?
Tốc độ quay của từ trường stato tỉ lệ với tần số: n0 = 60f/p (f là tần số, p là số đôi cực). Đổi tần số f thì tốc độ từ trường đổi theo, rôto quay theo từ trường nên tốc độ động cơ đổi. Còn khi giảm điện áp, mômen quay giảm, động cơ làm việc với độ trượt lớn hơn nên quay chậm lại. Đây là phần giải thích thêm để hiểu bản chất; khi thi bạn chỉ cần nhớ hai phương pháp thường dùng.
II. Nguyên lý điều khiển tốc độ động cơ một pha
Sơ đồ khối của mạch điều khiển có hai loại, tương ứng hai phương pháp:
| Loại mạch | Cách làm | Kết quả |
|---|---|---|
| Hình 15-1a: đổi điện áp | Mạch điện tử thay đổi trị số điện áp đặt vào động cơ | Điện áp tăng thì tốc độ tăng, điện áp giảm thì tốc độ giảm |
| Hình 15-1b: đổi tần số | Mạch điện tử thay đổi tần số nguồn điện cấp cho động cơ | Tần số tăng thì tốc độ tăng, tần số giảm thì tốc độ giảm |
Mẹo nhớ: sơ đồ khối luôn có thứ tự Nguồn → Mạch điều khiển → Động cơ. Chỉ khác ở chỗ mạch điều khiển làm thay đổi đại lượng nào: điện áp hay tần số.
III. Mạch điều khiển tốc độ quạt điện dùng Triac
1. Chức năng các linh kiện
| Kí hiệu | Linh kiện | Chức năng |
|---|---|---|
| Ta | Triac | Điều khiển điện áp đặt trên quạt |
| VR | Biến trở | Điều chỉnh khoảng thời gian dẫn của Triac |
| R | Điện trở | Hạn chế dòng điện |
| Da | Điac | Định ngưỡng điện áp để Triac dẫn |
| C | Tụ điện | Tạo điện áp ngưỡng để mở thông Điac |
| K | Công tắc | Đóng, ngắt nguồn cho mạch |
2. Nguyên lý làm việc
Sách giáo khoa giới thiệu hai sơ đồ. Sơ đồ hình 15-2a chỉ dùng biến trở VR để chỉnh điện áp và tốc độ quạt, nhưng ở vùng điện áp nhỏ, khi Triac dẫn ít, mạch rất khó điều khiển nên chưa triệt để. Sơ đồ hình 15-2b có thêm tụ C và Điac, chất lượng điều khiển tốt hơn.
Diễn biến trong sơ đồ 15-2b, theo từng bước:
- Đóng công tắc K, điện xoay chiều qua VR và R nạp cho tụ C. Lúc đầu điện áp trên tụ còn thấp nên Điac chưa mở, Triac chưa dẫn.
- Khi điện áp trên tụ đạt ngưỡng dẫn của Điac, Điac mở thông và đưa xung vào cực điều khiển của Triac.
- Triac dẫn, dòng điện chạy qua quạt. Triac dẫn càng sớm trong mỗi nửa chu kì thì điện áp hiệu dụng trên quạt càng lớn.
- Thay đổi VR là thay đổi tốc độ nạp tụ, tức là thay đổi thời điểm Triac dẫn.
- VR giảm → tụ nạp nhanh → Điac, Triac mở sớm → điện áp ra lớn → quạt quay nhanh.
- VR tăng → tụ nạp chậm → Triac mở muộn → điện áp ra nhỏ → quạt quay chậm.
Mẹo nhớ: “Trở nhỏ – nạp nhanh – dẫn sớm – quay nhanh”. Chỉ cần nhớ một chiều, chiều còn lại là ngược lại.
3. Ưu điểm và nhược điểm
- Ưu điểm: điều khiển liên tục (không theo nấc) tốc độ quạt; dùng được cho tải khác như đèn sợi đốt, bếp điện; mạch nhỏ gọn.
- Nhược điểm: nếu Triac, Điac chất lượng kém thì ở vùng tốc độ thấp quạt có tiếng ù, do xuất hiện thành phần một chiều trong dòng điện.
Lỗi sai thường gặp
- Nhầm chiều: cho rằng VR tăng thì quạt quay nhanh. Hãy nhớ VR lớn làm tụ nạp chậm.
- Nhầm vai trò linh kiện: Triac là phần tử “đóng cắt” nối với quạt, còn Điac chỉ là phần tử định ngưỡng để kích Triac.
- Nhầm loại động cơ: mạch trong bài dành cho động cơ xoay chiều một pha, không phải động cơ một chiều hay ba pha.
10 câu trắc nghiệm Công nghệ 12 Bài 15 có đáp án
Câu 1. Biến trở VR có liên hệ gì với Triac?
A. Khi VR giảm, Triac dẫn nhiều
B. Khi VR giảm, Triac dẫn ít
C. Khi VR tăng, Triac dẫn nhiều
D. Cả ba đáp án đều sai
Đáp án: A. VR giảm thì tụ nạp nhanh, Triac mở sớm nên dẫn nhiều. B và C ngược chiều.
Câu 2. Trong mạch điều khiển động cơ một pha:
A. Đóng công tắc, Triac dẫn
B. Đóng công tắc, Triac chưa dẫn
C. Mở công tắc, Triac dẫn
D. Đáp án khác
Đáp án: B. Ngay khi đóng công tắc, tụ C chưa nạp đủ điện áp ngưỡng nên Điac chưa mở, Triac chưa dẫn. C sai vì mở công tắc thì mạch không có điện. A bỏ qua giai đoạn nạp tụ.
Câu 3. Phát biểu nào sau đây đúng?
A. Khi VR giảm, tốc độ quay động cơ cao
B. Khi VR giảm, tốc độ quay động cơ thấp
C. Khi VR tăng, tốc độ quay động cơ cao
D. Đáp án khác
Đáp án: A. Theo mẹo “trở nhỏ – quay nhanh”.
Câu 4. Khi sử dụng động cơ điện xoay chiều một pha, người ta phải điều khiển chế độ:
A. Điều khiển tốc độ
B. Mở máy
C. Đảo chiều
D. Cả ba đáp án trên
Đáp án: D. Cả ba (và cả hãm) đều là các chế độ cần điều khiển.
Câu 5. Phương pháp điều khiển tốc độ nào thường được sử dụng?
A. Thay đổi số vòng dây stato
B. Điều khiển điện áp đưa vào động cơ
C. Điều khiển điện áp và tần số đưa vào động cơ
D. Đáp án khác
Đáp án: C. Sách nêu rõ điều khiển áp và tần số là hai phương pháp thường dùng. A cần can thiệp vào cuộn dây nên ít dùng.
Câu 6. Trong các động cơ sau, động cơ một pha nào không thay đổi tốc độ?
A. Quạt trần
B. Quạt bàn
C. Quạt treo tường
D. Máy bơm nước
Đáp án: D. Máy bơm nước thường chạy ở một tốc độ định mức; các loại quạt thì có bộ điều chỉnh tốc độ.
Câu 7. Để thay đổi tốc độ động cơ một pha, người ta có thể:
A. Thay đổi số vòng dây stato
B. Điều khiển điện áp đưa vào động cơ
C. Điều khiển tần số nguồn điện đưa vào động cơ
D. Cả ba đáp án đều đúng
Đáp án: D. Ba phương pháp này đều được nêu trong bài.
Câu 8. Công dụng của mạch điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha là:
A. Thay đổi tốc độ động cơ điện một chiều
B. Thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha
C. Thay đổi tốc độ động cơ điện xoay chiều ba pha
D. Giữ nguyên tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha
Đáp án: B. Tên gọi của mạch đã nêu rõ đối tượng điều khiển.
Câu 9. Trong mạch điều khiển quạt, linh kiện nào định ngưỡng điện áp để Triac dẫn?
A. Biến trở VR
B. Điac
C. Tụ điện C
D. Công tắc K
Đáp án: B. Điac định ngưỡng điện áp. Tụ C chỉ tạo điện áp để đạt tới ngưỡng đó, còn VR điều chỉnh thời gian dẫn.
Câu 10. Nhược điểm của mạch điều khiển tốc độ quạt dùng Triac – Điac là:
A. Không điều khiển được liên tục
B. Mạch cồng kềnh
C. Nếu Triac, Điac kém chất lượng thì ở tốc độ thấp quạt có tiếng ù
D. Không dùng được cho đèn sợi đốt
Đáp án: C. A, B, D đều là ưu điểm bị đảo ngược: mạch điều khiển liên tục, nhỏ gọn và dùng được cho đèn sợi đốt, bếp điện.
Bài luyện tập thêm
- Một bạn muốn quạt quay chậm lại. Cần vặn biến trở VR theo chiều tăng hay giảm giá trị? Đáp án: tăng giá trị VR, vì tụ nạp chậm hơn, Triac mở muộn, điện áp hiệu dụng trên quạt nhỏ đi.
- Nếu bỏ tụ C và Điac, chỉ dùng VR như hình 15-2a, nhược điểm gì xuất hiện? Đáp án: ở vùng điện áp nhỏ, khi Triac dẫn ít, mạch rất khó điều khiển nên chất lượng điều chỉnh kém.
- Kể tên hai phương pháp điều khiển tốc độ bằng mạch điện tử và nói mỗi phương pháp thay đổi đại lượng nào. Đáp án: đổi điện áp (thay đổi trị số điện áp đặt vào động cơ) và đổi tần số (thay đổi tần số nguồn cấp).
Muốn luyện thêm, bạn xem tiếp bộ 10 câu trắc nghiệm Công nghệ 12 Bài 15 có đáp án.
Câu hỏi thường gặp
Có những cách nào điều khiển tốc độ động cơ điện xoay chiều một pha?
Có ba cách: thay đổi số vòng dây stato, điều khiển điện áp đưa vào động cơ và điều khiển tần số nguồn điện. Hai cách sau (điện áp và tần số) bằng mạch điện tử là thường dùng nhất.
Trong mạch quạt dùng Triac, giảm biến trở VR thì quạt thế nào?
Quạt quay nhanh hơn. VR nhỏ làm tụ C nạp nhanh, Điac mở sớm, Triac dẫn sớm nên điện áp hiệu dụng đặt lên quạt lớn hơn.
Điac và Triac trong mạch có vai trò gì khác nhau?
Triac mắc nối tiếp với quạt và điều khiển điện áp đặt trên quạt. Điac định ngưỡng điện áp, khi điện áp trên tụ đạt ngưỡng thì Điac mở và kích cho Triac dẫn.
Nhược điểm của mạch điều khiển tốc độ quạt bằng Triac là gì?
Nếu Triac hoặc Điac chất lượng kém thì ở vùng tốc độ thấp quạt có thể phát ra tiếng ù do dòng điện có thành phần một chiều.