Đang tải... (xem toàn văn)
Giáo trình Điện tử công suất với mục tiêu giúp các bạn có thể trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử công suất; Giải thích được các thông số kỹ thuật của linh kiện; Phân biệt được các bộ biến đổi công suất; Phân tích được nguyên lý làm việc của mạch điện tử công suất; Kiểm tra được chất lượng các linh kiện điện tử công suất. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung phần 1 giáo trình.
ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ ĐÀ NẴNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐÀ NẴNG GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Nghề: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP Trình độ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số /QĐ-CĐN ngày tháng Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng) Đà Nẵng, năm… năm TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Điện tử cơng suất giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp, Điện tử công nghiệp, Điện tử dân dụng từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình giúp học sinh, sinh viên có kiến thức chung hữu ích cần phải nghiên cứu chuyên ngành sâu Mặc khác giáo trình đưa vào nội dung mang tính thực tế giúp học sinh, sinh viên gần gũi, dễ nắm bắt vấn đề va chạm thực tế Trong trình biên soạn giáo trình, tác giả tham khảo nhiều tài liệu tác giả khác nước Tác giả xin chân thành gởi lời cảm ơn đến lãnh đạo nhà trường Trường Cao đẳng nghề Đà Nẵng tạo điều kiện giúp đỡ tác giả hồn thành giáo trình Đặc biệt giúp đỡ hỗ trợ nhiệt tình tập thể giáo viên môn Điện tử, khoa Điện – Điện tử trường bạn đồng nghiệp nhiệt tình đóng góp ý kiến q trình biên soạn Đà Nẵng, tháng Tham gia biên soạn Chủ biên: ThS Nguyễn Thị Mỹ Dung MỤC LỤC GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT I QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN II NGUYÊN TẮC BIẾN ĐỔI TĨNH Sơ đồ khối Các loại tải 10 Các van biến đổi 11 III CÁC ĐẠI LƯỢNG ĐIỆN CƠ BẢN 11 Trị trung bình (Average) 11 Trị hiệu dụng (Root Mean Square-rms) 12 Cơng suất trung bình 13 BÀI 2: CÔNG TẮC ĐIỆN TỬ 15 I LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 15 Phân loại 15 Diode công suất 16 BJT Công Suất (Bipolar Juntion Transistor) 19 MOSFET (Metal – Oxide – Semiconductor Field Effect Transistor) 26 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) 28 SCR (Silicon Controlled Rectifier) 29 Triac 33 GTO 34 II CÔNG TẮC XOAY CHIỀU 34 Đại cương 34 Công tắc xoay chiều 34 III CÔNG TẮC MỘT CHIỀU 35 Đại cương 35 Công tắc DC dùng transistor 35 Công tắc DC dùng GTO thyristor 36 Công tắc DC dùng thyristor 36 BÀI 3: CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 37 I CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN 37 II CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT MỘT PHA KHƠNG ĐIỀU KHIỂN 37 Chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ 40 III CHỈNH LƯU PHA VỚI CÁC LOẠI TẢI 45 Chỉnh lưu pha hình tia 45 Chỉnh lưu pha cầu 49 BÀI 4: MẠCH CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT CĨ ĐIỀU KHIỂN 54 I TỔNG QUAN MẠCH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT 54 II CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT MỘT PHA CĨ ĐIỀU KHIỂN 55 Chỉnh lưu công suất nửa chu kỳ 55 Chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ có điều khiển 57 Chỉnh lưu công suất cầu pha có điều khiển 59 III CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT BA PHA CĨ ĐIỀU KHIỂN 61 Chỉnh lưu pha hình tia có điều khiển 61 Chỉnh lưu pha cầu có điều khiển 65 BÀI 5: ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 70 II ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA 71 Trường hợp tải trở 71 Trường hợp tải L 73 Trường hợp tải RL 74 III ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU BA PHA 75 IV BIẾN TẦN 78 Đại cương 78 Biến tần gián tiếp 79 Biến tần trực tiếp 79 BÀI 6: NGHỊCH LƯU 83 I KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 83 II NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN DÒNG 83 Bộ nghịch lưu dòng pha 83 Bộ nghịch lưu dòng ba pha 84 III NGHỊCH LƯU ĐIỀU KHIỂN NGUỒN ÁP 84 Bộ nghịch lưu áp pha 84 Bộ nghịch lưu áp ba pha 90 Các phương pháp điều khiển nghịch lưu áp 93 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên Mơ đun: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mã Mơ đun: ĐCN13 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơn học/mơ đun: - Vị trí: + Mơ đun Điện tử cơng suất bố trí sau hồn thành mơn học thuộc nhóm mơn sở + Mơ đun có ý nghĩa bổ trợ kiển thức cần thiết lĩnh vực điện tử cho học viên ngành điện làm sơ để tiếp thu môn học, mô đun khác như: PLC bản, kỹ thuật cảm biến - Tính chất: + Là mơn học chun mơn chương trình đào tạo Mục tiêu mơn học/mơ đun: - Trình bày cấu tạo nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử công suất - Giải thích thơng số kỹ thuật linh kiện - Phân biệt biến đổi cơng suất - Phân tích ngun lý làm việc mạch điện tử công suất - Kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử công suất - Lắp mạch điện tử công suất ứng dụng công nghiệp - Kiểm tra sửa chữa đạt yêu cầu thời gian với độ xác - Thay linh kiện, mạch điện tử công suất hư hỏng - Có ý thức tự giác, tính kỷ luật cao, tinh thần trách nhiệm công việc - Tuân thủ quy tắc an toàn lắp đặt mạch điện, điện tử - Sử dụng thiết bị đo lường điện điện tử - Kiểm tra thử mạch Phát cố có biện pháp khắc phục - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, xác, tư khoa học sáng tạo học tập - Đảm bảo an toàn cho người thiết bị Nội dung mô đun: Thời gian Số TT Tên bài/mục Thực hành, thí Tổng Lý nghiệm , số thuyết thảo luận, Bài tập Kiểm tra Tổng quan điện tử công suất 3 0 Công tắc điện tử (van bán dẫn công suất) 12 Chỉnh lưu công suất không điều khiển 15 12 Chỉnh lưu cơng suất có điều khiển 15 13 Điều chỉnh điện áp xoay chiều 15 12 Nghịch lưu 15 12 75 15 57 Cộng BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mục tiêu: - Trình bày chất, yêu cầu trình điều khiển theo nội dung học - Giải thích cấu trúc, đặc tính khâu hệ thống theo nội dung học - Chủ động, sáng tạo học tập Nội dung chính: Q trình phát triển Nguyên tắc biến đổi tĩnh Các đại lượng điện I Q TRÌNH PHÁT TRIỂN Điện tử cơng suất xếp vào phạm vi mơn thuộc kỹ thuật lượng ngành kỹ thuật điện nói chung Tuy nhiên việc nghiên cứu khơng dừng lại phần cơng suất mà cịn ứng dụng lỉnh vực điều khiển khác Kể từ hiệu ứng nắn điện miền tiếp xúc PN cơng bố Shockley vào năm 1949 ứng dụng chất bán dẩn ngày sâu vào lĩnh vực chuyên môn ngành kỹ thuật điện từ phát triển thành ngành điện tử công suất chuyên nghiên cứu khả ứng dụng chất bán dẩn lĩnh vực lượng Với thành cơng việc truyền tải dịng điện pha vào năm 1891, dòng điện chiều thay dòng điện xoay chiều việc sản xuất điện năng, để cung cấp cho tải chiều cần thiết phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều thành chiều, yêu cầu thực hệ thống máy phát - động vẻ hình 1.1 Hiện phương pháp áp dụng kỹ thuật hàn điện Hình 1.1 Nguyên lý hệ biến đổi quay Thay cho hệ thống máy điện quay nói việc ứng dụng đèn thủy ngân để nắn điện kéo dài vịng 50 năm sau chấm dứt đời thyristor Điện tử công suất nghiên cứu phương pháp biến đổi dòng điện yêu cầu đóng/ngắt điều khiển, chủ yếu kỹ thuật đóng/ngắt mạch điện chiều xoay chiều, điều khiển dòng chiều, xoay chiều, hệ thống chỉnh lưu, nghịch lưu nhằm biến đổi điện áp tần số nguồn lượng ban đầu sang giá trị khác theo u cầu (hình 1.2) Hình 1.2 Dịng lượng hệ biến đổi tĩnh Ưu điểm mạch biến đổi điện tử so với phương pháp biến đổi khác liệt kê sau: - Hiệu suất làm việc cao - Kích thước nhỏ gọn - Có tính kinh tế cao - Vận hành bảo trì dể dàng - Khơng bị ảnh hưỡng khí hậu, độ ẫm nhờ linh kiện bọc vỏ kín - Làm việc ổn định với biến động điện áp nguồn cung cấp - Dễ dự phịng, thay - Tuổi thọ cao - Khơng có phần tử chuyển động điều kiện tỏa nhiệt tự nhiên, làm mát quạt gió để kéo dài tuổi thọ - Đáp ứng giá trị điện áp dòng điện theo yêu cầu cách ráp song song nối tiếp thyristor lại với - Chịu chấn động cao, thích hợp cho thiết bị lưu động - Phạm vi nhiệt độ làm việc rộng, thơng số thay đổi theo nhiệt độ - Đặc tính điều khiển có nhiều ưu điểm II NGUYÊN TẮC BIẾN ĐỔI TĨNH Sơ đồ khối Trong lỉnh vực điện tử công suất, để biểu diễn khối chức người ta dùng ký hiệu sơ đồ khối, điện truyền từ nguồn (có số 1) đến tải (có số 2) 1.1 Chỉnh lưu Nhiệm vụ mạch chỉnh lưu nhằm biến đổi lượng nguồn xoay chiều pha ba pha sang dạng lượng chiều (hình 1.3) Hình 1.3 Sơ đồ khối hệ chỉnh lưu 1.2 Nghịch lưu Nhiệm vụ mạch nghịch lưu nhằm biến đổi lượng dòng chiều thành lượng xoay chiều pha ba pha (hình 1.4) Hình 1.4 Sơ đồ khối hệ nghịch lưu 1.3 Các hệ biến đổi Các mạch biến đổi nhằm thay đổi dịng xoay chiều có điện áp, tần số số pha xác định sang giá trị khác (hình 1.5) ID = Id (3.1c) Điện áp ngược lớn đặt lên diode với biên độ điện áp nguồn: UN = Um = √2U (3.1d) Từ dạng sóng ngõ chỉnh lưu ta nhận thấy điện áp ngõ có độ gợn sóng lớn nên thích hợp cho trương hợp tải công suất nhỏ không yêu cầu cao chất lượng điện áp Ví dụ 3.1: Cho sơ đồ chỉnh lưu bán kỳ hình 3.1a với điện áp nguồn u(t) = 220√2sin (314t) v, tải R = 10Ω Hãy xác định giá trị trung bình áp chỉnh lưu, dòng điện qua R, dòng điện qua diode điện áp ngược xuất diode Giải: Giá trị điện áp trung bình điện áp chỉnh lưu: Ud = 0,45U = 0,45.220 = 99,1V Giá trị dòng điện tải: Id = = , = 9,91A Dịng điện trung bình qua diode: ID = Id = 9,91A Điện áp ngược lớn đặt lên diode : UN = Um = √2U = 220√2 V 1.2 Thực hành 1.2.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt Diode Điện trở Led màu Biến 5A Dây đồng 0.01 lạng GHI CHÚ 1.2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led 39 1.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 1.2.4 Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 1.2.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 1.2.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ ra, điện áp diode 1.2.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Nội dung Điểm Kiến thức - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh công nghi ệp, an tồn lao động Tổng 10 Chỉnh lưu cơng suất hai nửa chu kỳ 2.1 Sơ đồ mạch, dạng sóng nguyên lý hoạt động Đây mạch chỉnh lưu hình tia hai pha hình 3.2a.Nguồn U1 U2 có biên độ ngược pha Dạng sóng ngõ chỉnh lưu hình 3.2.b Trong chu kỳ đầu, U1 dương, U2 âm nên D1 dẫn Điện áp ngõ ra: U d = U1 Ở chu kỳ sau, U1 âm, U2 dương nên D2 dẫn Điện áp ngõ ra: Ud = U2 Do đó, linh kiện dẫn điện chu kỳ áp nguồn Ở chu kỳ sau, U1 âm, U2 dương nên D2 dẫn Điện áp ngõ ra: Ud = U2 Do đó, linh kiện dẫn điện chu kỳ áp nguồn 40 Hình 3.2.a: Sơ đồ mạch chỉnh lưu hai chu kỳ có điểm Hình 3.2.b: Dạng sóng điện áp, dòng điện ngõ chỉnh lưu Giá trị điện áp trung bình điện áp chỉnh lưu: Ud = ∫ ( ) = ∫ sin(ω ) d(ω ) = √ U = 0,9U (3.2a) Giá trị dòng điện tải: Id = (3.2b) Dịng điện trung bình qua diode: ID = Id (3.2c) Điện áp ngược lớn đặt lên diode với biên độ điện áp nguồn: UN = Um = 2√2U (3.2d) Mạch chỉnh lưu sử dụng dải công suất lên đến vài KW, thích hợp với chỉnh lưu điện áp thấp 41 Ví dụ 3.2:Cho mạch chỉnh lưu tia hai pha hình 3.2a Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng U1 = U2 = 30V, tải R = 5 Hãy xác định trị trung bình áp chỉnh lưu, dịng điện tải cơng suất tiêu thụ tải Giải: Giá trị điện áp trung bình điện áp chỉnh lưu: Ud = √ U = 0,9U = 0,9.30 = 27V Giá trị trung bình dịng điện qua tải: Id = = = 5,4A Công suất tiêu thụ tải: P = R = 5,4 = 145,8W 2.2 Thực hành 2.2.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt Diode Điện trở Led màu Biến 5A Dây đồng 0.01 lạng GHI CHÚ 2.2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led 2.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 2.2.4 Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 2.2.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 2.2.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ 42 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ ra, điện áp diode 2.2.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Nội dung Điểm Kiến thức - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh công nghi ệp, an toàn lao động Tổng 10 Chỉnh lưu công suất cầu pha 3.1 Sơ đồ mạch, dạng sóng nguyên lý hoạt động Bộ chỉnh lưu cầu pha sử dụng diode đấu thành nhóm hình 3.3a Nguồn xoay chiều đưa vào mạch lấy trực tiếp từ lưới điện thơng qua máy biến áp Dạng sóng điện áp chỉnh lưu ngõ hình 3.3b Trong chu kỳ đầu, điện áp nguồn U dương nên dòng điện Id chạy qua D1, R, D2 nguồn chu kỳ sau, điện áp nguồn âm nên dòng điện Id chạy qua D3, R, D4 nguồn Như vậy, hai chu kỳ điện áp nguồn luôn tồn điện áp chỉnh lưu Giá trị điện áp trung bình điện áp chỉnh lưu: Ud = ∫ ( ) = ∫ sin(ω ) d(ω ) = √ U = 0,9U (3.3a) Giá trị dòng điện tải: Id = (3.3b) Dịng điện trung bình qua diode: ID = (3.3c) Điện áp ngược lớn đặt lên diode: UN = √2U (3.3d) Chỉnh lưu cầu pha sử dụng phổ biến thực tế, với điện áp 10V, dòng điện tải đạt đến vài trăm A 43 Hình 3.3a: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu pha Hình 3.3b: Dạng sóng điện áp, dịng điện ngõ chỉnh lưu 3.2 Thực hành 3.2.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt Diode Điện trở Led màu 44 GHI CHÚ Biến 5A Dây đồng 0.01 lạng 3.2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led 3.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 3.2.4 Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 3.2.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 3.2.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ 3.2.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Nội dung Điểm Kiến thức - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh công nghi ệp, an toàn lao động Tổng 10 III CHỈNH LƯU PHA VỚI CÁC LOẠI TẢI Chỉnh lưu pha hình tia 1.1 Sơ đồ mạch, dạng sóng nguyên lý hoạt động 45 Hình 3.4: Mạch chỉnh lưu hình tia dạng sóng điện áp Sơ đồ chỉnh lưu hình H3.4a Giả sử nguồn ba pha ly tưởng, đối xứng biểu thức (3.4) Tải chiều gồm R, L sức điện động E mắc nối tiếp (động điện chiều) Ua = UmsinX Ub = Umsin(X – 1200) (3.4) Uc = Umsin(X – 2400) Qui tắc dẫn điện diode: diode mắc vào nguồn áp xoay chiều có giá trị tức thời lớn pha thời điểm xét diode dẫn điện, diode cịn lại khơng dẫn điện 46 Trong khoảng thời gian ≤ X ≤ : D1 dẫn, D2 D3 ngắt, dòng điện dẫn qua mạch (ua, D1, R, L, E); điện áp chỉnh lưu Ud = ua Trong khoảng thời gian ≤X≤ : D2 dẫn, D1 D3 ngắt, dòng điện dẫn qua mạch (ub, D2, R, L, E); điện áp chỉnh lưu Ud = ub Trong khoảng thời gian ≤ X ≤ : D3 dẫn, D1 D2 ngắt, dòng điện dẫn qua mạch (uc, D3, R, L, E); điện áp chỉnh lưu Ud = uc Hệ quả: Điện áp chỉnh lưu có ba xung, chu kỳ áp chỉnh lưu Tp = điện áp nguồn T, với T chu kỳ Dòng tải liên tục, trị trung bình áp chỉnh lưu: ∫ Ud = sinXdX = [-cos ( ) + ( )] = √ = √ U (3.5a) Với U giá trị hiệu dụng điện áp pha Trị trung bình dịng điện qua tải trạng thái xác lập: Id = (3.5b) Mỗi diode dẫn điện khoảng thời gian đó, trị trung bình dịng điện qua diode: chu kỳ điện áp nguồn Do ID = Id (3.5c) Điện áp ngược lớn đặt lên diode biên độ điện áp dây: UN = √3 Um = √6 U (3.5d) Ví dụ : Cho chỉnh lưu tia ba pha hình H3.4a Nguồn ba pha có điện áp dây Ud = 380V Cho R = 5, L = 120mH, E = 100V Hãy xác định trị trung bình áp chỉnh lưu, dịng điện tải xác lập dịng điện trung bình qua linh kiện Giải: Trị trung bình áp chỉnh lưu: Ud = √ U = √ 220 = 257,4V Dòng điện qua tải trạng thái xác lập: Id = = , = 31,5A Dịng điện trung bình qua diode: 47 ID = Id = , = 10,5A 1.2 Thực hành 1.2.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt Diode Điện trở Led màu Nguồn pha Dây đồng 0.01 lạng GHI CHÚ 1.2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led 1.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 1.2.4 Kiểm tra dụng cụ, phôi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 1.2.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 1.2.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ 1.2.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Nội dung Điểm Kiến thức - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian 48 - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh cơng nghi ệp, an tồn lao động Tổng 10 Chỉnh lưu pha cầu 2.1 Sơ đồ mạch, dạng sóng nguyên lý hoạt động Mạch chỉnh lưu cầu ba pha gồm có diode mắc thành hai nhóm linh kiện hình 3.5a Nhóm linh kiện gọi nhóm linh kiện lẻ, nhóm linh kiện gọi nhóm linh kiện chẵn Qui luật dẫn điện linh kiện: Đối với linh kiện thuộc nhóm trên: linh kiện mắc vào nguồn có giá trị tức thời điện áp lớn linh kiện dẫn, linh kiện cịn lại khơng dẫn Đối với linh kiện thuộc nhóm dưới: linh kiện mắc vào nguồn có giá trị tức thời điện áp bé linh kiện dẫn, linh kiện cịn lại khơng dẫn Từ qui tắc đóng ngắt linh kiện trên, ta vẽ dạng sóng điện áp ngõ hình 3.5b Các khoản dẫn linh kiện (X1, ,X6) sau lặp lại tuần hồn Mỗi khoản dẫn có linh kiện nhóm linh kiện nhóm dẫn (như thích hình 3.5b) Giá trị khoản dẫn sau: Trong khoảng ≤ X ≤ : diode D1 D6 dẫn (sơ đồ tương đương hình 3.6), dịng điện chạy qua mạch (ua, D1, R, L, E, D6, ub) Điện áp chỉnh lưu Ud = ua – ub = uab Tương tự, ta phân tích q trình dẫn điện linh kiện khoảng dẫn lại (3.6) ≤X≤ ≤X≤ ≤X≤ (3.6) ≤X≤ ≤X≤ Từ việc phân tích ta nhận thấy: điện áp chỉnh lưu điện áp dây khoảng thời gian dẫn điện linh kiện (như hình 3.5b) 49 Hình 3.5: Mạch chỉnh lưu cầu dạng sóng điện áp ngõ 50 Hình 3.6: Sơ đồ tương đương D1 D6 dẫn Hệ quả: Điện áp chỉnh lưu có sáu xung, chu kỳ áp chỉnh lưu Tp = T , với T chu kỳ điện áp nguồn Dịng tải liên tục, trị trung bình áp chỉnh lưu: Ud sinXdX = ∫ = [-cos ( ) + ( )] = √ = √ U (3.7a) Trị trung bình dịng điện qua tải trạng thái xác lập: Id = (3.7b) Mỗi diode dẫn điện khoảng thơi gian đó, trị trung bình dịng điện qua diode: chu kỳ điện áp nguồn Do ID = Id (3.7c) Điện áp ngược lớn đặt lên diode biên độ điện áp dây: UN = √3 Um = √6 U (3.7d) Ví dụ : Cho mạch chỉnh lưu cầu ba pha hình H3.5a nguồn ba pha có trị hiệu dụng điện áp dây Ud = 220V Cho R = 10, L có giá trị lớn để dòng tải liên tục, E = Hãy xác định trị trung bình áp chỉnh lưu, dịng điện tải xác lập, công suất tiêu thụ tải điện áp ngược lớn đặt lên linh kiện Giải: Trị trung bình áp chỉnh lưu: Ud = √ U = √ 127 = 297,2V Dòng điện qua tải trạng thái xác lập: Id = = , = 29,72A Công suất tiêu thụ tải: 51 Pt = Ud.Id = 297,2.29,72 = 8832,8W Điện áp ngược lớn đặt lên diode: UN = √6 U = √6 127 = 311V 2.2 Thực hành 2.2.1 Lập bảng thống kê dụng cụ, vật tư, thiết bị TT THIẾT BỊ, DỤNG CỤ SỐ LƯỢNG Textboard Kèm cắt Diode Điện trở Led màu Nguồn pha Dây đồng 0.01 lạng GHI CHÚ 2.2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu bán kỳ theo tham số : Nguồn AC 24V, tải gồm điện trở mắc nối tiếp với led 2.2.3.Chuẩn bị dụng cụ, vật tư, thiết bị Dựa vào bảng vật tư chuẩn bị cho nhóm 2.2.4 Kiểm tra dụng cụ, phơi liệu Dùng đồng hồ đo Vom kiểm tra thông mạch biến kiểm tra linh kiện 2.2.5 Lắp mạch Lắp mạch theo sơ đồ hình vẽ 2.2.6 Cấp nguồn cho mạch hoạt động Trước cấp nguồn phải kiểm tra thông mạch theo sơ đồ Cấp nguồn cho mạch hoạt động Dùng osillocopes đo vẽ tham số mạch : Điện áp ngõ vào, điện áp ngõ 2.2.7 Yêu cầu đánh giá kết học tập Mục tiêu Kiến thức Nội dung Điểm - Thuyết minh nguyên lý làm việc mạch điện - Trình bày quy trình lắp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý 52 Kỹ - Lắp đặt mạch điện quy trình, đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, thời gian - Thao tác mạch điện trình tự Thái độ - Cẩn thận, lắng nghe, ghi chép, từ tốn, thực tốt vệ sinh công nghi ệp, an tồn lao động Tổng 10 CÂU HỎI ƠN TẬP VÀ BÀI TẬP Câu hỏi ôn tập: Câu 1: Vẽ sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động dạng sóng mạch chỉnh lưu bán kỳ pha khơng điều khiển ? Câu 2: Các thông số mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển ? Câu 3: Vẽ sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động dạng sóng mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển ? Câu 4: Các thông số mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển ? Câu 5: Vẽ sơ đồ mạch, nguyên lý hoạt động dạng sóng mạch chỉnh lưu ba pha hình tia không điều khiển ? Bài tập Bài 1: Cho mạch chỉnh lưu bán kỳ pha không điều khiển có tham số U = 110V, R = 33Ω Tính điện áp , dịng điện, cơng suất tải điện áp ngược đặt lên linh kiện ? Bài 2: Cho mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển có tham số U = 220V, R = 100Ω Tính điện áp , dịng điện, cơng suất tải dòng điện chạy qua linh kiện ? Bài 3: Cho chỉnh lưu tia ba pha Nguồn ba pha có điện áp dây Ud = 220V Cho R = 10, L = 100mH, E = 150V Hãy xác định trị trung bình áp chỉnh lưu, dịng điện tải xác lập dịng điện trung bình qua linh kiện Bài 4: Cho mạch chỉnh lưu cầu ba pha Nguồn ba pha có trị hiệu dụng điện áp dây Ud = 380V Cho R = 20, L có giá trị lớn để dòng tải liên tục, E = Hãy xác định trị trung bình áp chỉnh lưu, dịng điện tải xác lập, công suất tiêu thụ tải điện áp ngược lớn đặt lên linh kiện 53 ... THIỆU Giáo trình Điện tử cơng suất giáo trình biên soạn dạng tổng quát cho học sinh, sinh viên nghề Điện công nghiệp, Điện tử công nghiệp, Điện tử dân dụng từ kiến thức kiến thức chuyên sâu Giáo trình. .. tắc điện tử (van bán dẫn công suất) 12 Chỉnh lưu công suất không điều khiển 15 12 Chỉnh lưu cơng suất có điều khiển 15 13 Điều chỉnh điện áp xoay chiều 15 12 Nghịch lưu 15 12 75 15 57 Cộng BÀI 1: ... 13 BÀI 2: CÔNG TẮC ĐIỆN TỬ 15 I LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 15 Phân loại 15 Diode công suất 16 BJT Công Suất (Bipolar Juntion Transistor) 19 MOSFET