B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
21
tr×nh khÐp kÝn vµ liªn tôc trong mét thêi gian dµi mµ vÉn ®¶m b¶o ®−îc sù æn
®Þnh nhiÖt ®é.
S¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é: ®−îc thÓ hiÖn nh− h×nh 2.2
d−íi ®©y:
H×nh 2.2. S¬ ®å khèi cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é
Trong ®ã:
U
®Æt: tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®Æt
t
x: nhiÖt ®é thùc trong tñ
t: nhiÖt ®é do d©y ®èt t¹o ra
U
®k: tÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn
Nh− vËy, hÖ thèng ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é ë ®©y lµ hÖ thèng kÝn vµ cã sù håi
tiÕp tÝn hiÖu. Sù håi tiÕp ë ®©y cã nhiÖm vô lµm gi¶m sai lÖch (e) gi÷a tÝn hiÖu
®Æt (U®Æt) víi tÝn hiÖu ra cña hÖ thèng. NhiÖt ®é thùc trong tñ Êm ®−îc c¶m
biÕn nhiÖt ®é nhËn biÕt, qua hÖ thèng chuyÓn ®æi ®Ó chuyÓn tõ nhiÖt ®é thµnh
tÝn ®iÖn ¸p (U®o), sau ®ã so s¸nh víi tÝn hiÖu ®Æt. NÕu cã sai lÖch qua bé so
s¸nh ®−a tÝn hiÖu sai lÖch vµo bé ®iÒu khiÓn cho ra ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó ®iÒu
khiÓn kh¸ng ®èt. NhiÖt ®é trong tñ lu«n ®−îc c¶m biÕn c¶m nhËn, nÕu nhiÖt ®é
trong tñ ch−a ®¹t ®Õn nhiÖt ®é yªu cÇu th× bé ®iÒu khiÓn sÏ tù ®éng ®iÒu chØnh
®Ó ®−a nhiÖt ®é trong tñ b»ng nhiÖt ®é ®Æt. Qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn nhiÖt ®é lu«n
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
22
®−îc æn ®Þnh do sai lÖch gi÷a nhiÖt ®é thùc vµ nhiÖt ®é ®Æt lu«n lu«n ®−îc hiÖu
chØnh víi tèc ®é nhanh nhê bé ®iÒu khiÓn.
¦u ®iÓm cña viÖc ®iÒu khiÓn nµy lµ cã kh¶ n¨ng cung cÊp nhiÖt cho tñ
mét c¸ch æn ®Þnh, liªn tôc vµ hao tæn Ýt n¨ng l−îng nªn nã ®−îc øng dông rÊt
nhiÒu trong ®êi sèng.
2.2.1. Buång t¹o nhiÖt
Do lu«n ph¶i chÞu nhiÖt ®é cao do kh¸ng ®èt to¶ ra nªn yªu cÇu ®èi víi
buång t¹o nhiÖt lµ ph¶i chÞu ®−îc nhiÖt ®é cao, cã ®é bÒn c¬ häc lín, ®Æc tÝnh
c¸ch nhiÖt víi m«i tr−êng bªn ngoµi vµ tÝnh æn ®Þnh nhiÖt ®é cao. §Æc ®iÓm
quan träng n÷a cña buång t¹o nhiÖt lµ kh«ng bÞ ¨n mßn nhiÒu bëi m«i tr−êng
lµm viÖc.
2.2.2. Khèi t¹o nhiÖt
Lµ ®iÖn trë d©y quÊn h×nh lß xo th−êng lµm b»ng Fer«-Niken, lµ bé
phËn quan träng cña khèi t¹o nhiÖt, nã cung cÊp nhiÖt cho qu¸ tr×nh nu«i cÊy
mçi khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua nã. NhiÖt l−îng to¶ ra trªn d©y ®èt khi cã dßng
®iÖn ch¹y qua ®−îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc sau:
Q = RI2t (J)
Trong ®ã:
Q- nhiÖt l−îng to¶ ra tõ d©y ®èt (J)
R- ®iÖn trë cña d©y ®èt (
Ω
)
I- dßng ®iÖn ch¹y qua d©y ®èt (A)
t- thêi gian dßng ®iÖn ch¹y qua d©y ®èt (s)
Gi¸ trÞ dßng ®iÖn ch¹y qua d©y ®èt lu«n ®−îc quyÕt ®Þnh bëi ®iÖn ¸p ®Æt
lªn d©y ®èt hay lµ phô thuéc vµo thêi gian dÉn ®iÖn cña phÇn phÝa ®iÒu khiÓn
cung cÊp.
2.2.3. M¹ch ®iÒu khiÓn
M¹ch ®iÒu khiÓn cã thÓ ®iÒu khiÓn b»ng c¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ, cã thÓ ®iÒu
khiÓn b»ng c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn.
2.2.3.1. M¹ch ®iÒu khiÓn b»ng c¸c thiÕt bÞ c¬ khÝ
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
23
Nh÷ng tñ sö dông m¹ch ®iÒu khiÓn lo¹i nµy tiÖn dông cho ng−êi sö
dông, tiÕt kiÖm n¨ng l−îng nh−ng chóng sö dông c¸c bé ®ãng c¾t trªn c¬ së
c¸c tiÕp ®iÓm c¬ khÝ nªn tñ hay bÞ trôc trÆc do bÞ bÈn tiÕp ®iÓm. MÆt kh¸c ®é
chÝnh x¸c kh«ng cao, nªn lo¹i nµy hiÖn nay hÇu nh− kh«ng s¶n xuÊt mµ chØ tån
t¹i trong c¸c thiÕt bÞ cò mµ hiÖn t¹i ®ang ®−îc sö dông ë mét sè c¬ së Y tÕ,
tr¹m Thó y, tr¹m b¶o vÖ thùc vËt. Trong tr−êng hîp nµy c¸c tñ th−êng ®−îc
®iÒu khiÓn b»ng nhiÖt kÕ c«ng t¾c hoÆc lµ thanh d·n në.
2.2.3.2. M¹ch ®iÒu khiÓn b»ng c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn
C«ng nghÖ b¸n dÉn ®ang lµ mét trong nh÷ng ngµnh mòi nhän vµ ®−îc
øng dông rÊt nhiÒu trong c¸c thiÕt bÞ ®iÒu khiÓn. Víi nh÷ng −u ®iÓm v−ît tréi
nh− lµ thiÕt bÞ gän nhÑ dÔ sö dông, do ®ã hÇu hÕt c¸c tñ nu«i cÊy vi khuÈn hiÖn
nay ®Òu ®−îc ®iÒu khiÓn b»ng c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn.
H×nh2.3 d−íi ®©y lµ s¬ ®å khèi cña khèi m¹ch ®iÒu khiÓn:
H×nh 2.3. S¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn Thyristor hay Triac
(1) Khèi nguån: cã nhiÖm vô cung cÊp nguån n¨ng l−îng thÝch hîp cho
khèi c¸ch ly ngâ vµo. Khèi nµy th«ng th−êng lµ nguån cung cÊp tõ l−íi ®iÖn
xoay chiÒu 220V, tÇn sè 50Hz.
(2) Khèi c¸ch ly: khèi nµy bao gåm khèi c¸ch ly ngâ vµo vµ khèi c¸ch
ly ngâ ra. Cã nhiÖm vô c¸ch ly phÇn ®iÖn ¸p nguån víi phÇn c«ng suÊt cña
m¹ch chØnh l−u hay m¹ch ®iÒu khiÓn c«ng suÊt vµ kh«ng cho dßng ®iÖn ch¹y
ng−îc l¹i. §èi víi khèi c¸ch ly ngâ vµo th«ng th−êng lµ biÕn ¸p h¹ ¸p nh»m
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
24
t¹o ra ®iÖn ¸p t−¬ng øng víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, cßn ®èi víi khèi c¸ch ly ngâ
ra th−êng lµ biÕn ¸p xung.
(3) Khèi ®ång bé: cã nhiÖm vô t¹o ra tÝn hiÖu ®ång bé víi tÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn nh»m t¹o ra d¹ng xung thÝch hîp ®iÒu khiÓn khèi c«ng suÊt ë ®©y cã thÓ
lµ Triac hay Thyristor, khèi nµy cã thÓ t¹o ®−îc b»ng c¸ch ®ång bé Arccos
hoÆc ®ång bé xung r¨ng c−a.
* §ång bé Arccos: ®iÖn ¸p ®ång bé tAU s
ω
cos
=
, v−ît tr−íc ®iÖn ¸p
tAU AK
ω
sin= cña Thyristor (hay Triac) mét gãc 900. Nªn ®iÖn ¸p ®−a vµo sÏ
cho qua bé tÝch ph©n ®Ó ®−îc ®iÖn ¸p ®ång bé Us. Sau ®ã lÊy ®iÖn ¸p Us so
s¸nh víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn (U®k ) lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu, cã
thÓ ®iÒu chØnh biªn ®é ®iÖn ¸p theo hai chiÒu (d−¬ng vµ ©m). Do ®ã nÕu ®Æt Us
vµo cæng ®¶o vµ U®k vµo cæng kh«ng ®¶o cña kh©u so s¸nh th× khi Us=U®k, ta sÏ
nhËn ®−îc mét xung rÊt m¶nh ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh, khi kh©u nµy lËt
tr¹ng th¸i: dk
UtA =
ω
cos . Do ®ã )arccos( A
U
tdk
=
ω
.
Khi U®k = A th× 0
=
t
ω
.
Khi U®k = 0 th× 2/
π
ω
=
t.
Khi U®k = -A th×
π
ω
=
t
.
Nh− vËy, khi ®iÒu chØnh U®k tõ trÞ U®k = +A, ®Õn trÞ U®k = -A, ta cã thÓ
®iÒu chØnh ®−îc gãc
α
tõ 0 ®Õn
π
. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn trong tr−êng hîp
nµy thÓ hiÖn trªn h×nh 2.4 sau:
H×nh 2.4. S¬ ®å nguyªn lý t¹o tÝn hiÖu ®ång bé
H×nh 2.5 d−íi ®©y lµ ®å thÞ d¹ng sãng ®iÖn ¸p.
B¸o c¸o tèt nghiÖp Ph¹m TuÊn Anh-T§H46
Khoa C¬ ®iÖn - - Tr−êng §HNNI-Hμ Néi
25
H×nh 2.5. §å thÞ d¹ng sãng ®ång bé Cosin
Trong ®ã: Uss lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®ãng më Thyristor (hay Triac).
Ph−¬ng ph¸p nµy ®−îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l−u ®ßi hái chÊt
l−îng cao.
* §ång bé xung r¨ng c−a: ph−¬ng ph¸p ®ång bé xung r¨ng c−a lµ dïng
c¸c m¹ch chøc n¨ng t¹o ra tÝn hiÖu ®iÖn ¸p cã d¹ng sãng r¨ng c−a ®Ó so s¸nh
víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. TÝn hiÖu ®iÖn ¸p ®ång bé, ký hiÖu Us, ®ång bé víi ®iÖn
¸p ®Æt trªn an«t-cat«t cña Thyristor (Triac), th−êng ®Æt vµo ®Çu ®¶o cña kh©u
so s¸nh. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn, ký hiÖu Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu (cã thÓ ®iÒu chØnh
®−îc biªn ®é), th−êng ®Æt vµo ®Çu kh«ng ®¶o cña kh©u so s¸nh. Khi ®ã, hiÖu
®iÖn thÕ ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Thyristor (Triac):
U®k = Uc - Us.
Mçi khi Us = Uc th× kh©u so s¸nh lËt tr¹ng th¸i, ta nhËn ®−îc s−ên xuèng
cña ®iÖn ¸p ®Çu ra kh©u so s¸nh, s−ên xuèng nµy th«ng qua ®a hµi mét tr¹ng
th¸i æn ®Þnh, t¹o ra mét xung ®iÒu khiÓn. Nh− vËy, b»ng c¸ch lµm biÕn ®æi Uc
th× cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra, tøc lµ ®iÒu chØnh ®−îc
gãc
α
.