Giáo trình Điện tử công suất (Nghề: Điện công nghiệp - Cao đẳng) được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng, và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo. Giáo trình kết cấu gồm 5 bài và chia thành 2 phần, phần 1 trình bày những nội dung về: các khái niệm cơ bản; mạch biến đổi AC/DC; mạch biến đổi điện áp xoay chiều;... Mời các bạn cùng tham khảo!
BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƢỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XÔ KHOA: ĐIỆN- ĐTĐH GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ- ngày tháng năm 20 …… ……………… Ninh bình 2019 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 lêch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình thiết kế theo mơ đun thuộc hệ thống mơ đun chương trình đào tạo nghề Điện cơng nghiệp cấp trình độ Cao đẳng, dùng làm giáo trình cho học viên khóa đào tạo Mơ đun thiết kế gồm 06 bài: Bài mở đầu : Các khái niệm Bài 1: Mạch biến đổi AC/DC Bài 2: Mạch biến đổi điện áp xoay chiều Bài 3: Bộ biến đổi điện áp chiều Bài 4: Mạch biến đổi DC/AC Bài 5: Mạch biến tần Mặc dù cố gắng, song sai sót khó tránh Tác giả mong nhận ý kiến phê bình, nhận xét bạn đọc để giáo trình hồn thiện Ninh Bình, ngày tháng năm 2019 Tham gia biên soạn Phạm Việt Anh : Chủ biên ……………………… ……………… ……… MỤC LỤC Bài mở đầu : Các khái niệm Khái niệm điện tử cơng suất Ứng dụng 3.Trị trung bình đại lượng cơng suất trung bình Trị hiệu dụng đại lượng Bài 1: Mạch biến đổi AC/DC Khái quát chung Mạch chỉnh lưu khơng điều khiển Mạch chỉnh lưu có điều khiển Bài 2: Mạch biến đổi điện áp xoay chiều Khái quát chung 2.Mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha 3.Mạch biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Bài 3:Mạch biến đổi điện áp chiều Khái quát chung Mạch giảm áp Mạch tăng áp Bài 4: Mạch biến đổi DC/AC 1.Khái quát chung Bộ nghịch lưu pha 3.Mạch ngịch lưu ba pha Bài 5: Mạch biến tần Khái quát chung Bộ biến tần pha Bộ biến tần pha Trang 9 10 11 11 11 30 56 56 56 58 64 64 64 67 71 72 78 90 90 91 98 MƠ ĐUN: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Mã mơ đun: MĐ21 Vị trí, tính chất, Ý nghĩa vai trị mơ đun - Vị trí: Mơ đun Điện tử cơng suất học sau môn học, mô đun kỹ thuật sở, đặc biệt môn học, mô đun: Mạch điện; Điện tử bản; Truyền động điện - Tính chất: Là mơ đun chun mơn nghề - Ý nghĩa vai trị mơ đun: Điện tử cơng suất đóng vai trị quan trọng ngành Điện,Điện tử, đáp ứng yêu cầu phức tạp qui luật biến đổi lượng, kích thước nhỏ gọn, khả đóng cắt cao, tổn hao cơng suất giảm Mô đun trang bị cho học viên kiến thức kỹ Điện tử công suất Mục tiêu mô đun: - Mô tả đặc trưng ứng dụng chủ yếu linh kiện Diode, Mosfet, DIAC, TRIAC, IGBT, SCR, GTO - Giải thích dạng sóng vào, biến đổi AC-AC - Giải thích nguyên lý làm việc tính tốn biến đổi DC-DC - Vận dụng kiến thức cấu tạo nguyên lý hoạt động mạch tạo xung biến đổi dạng xung - Vận dụng loại mạch điện tử công suất thiết bị điện công nghiệp - Chủ động, nghiêm t c học tập công việc Nội dung mô đun: TT Tên mô đun Bài mở đầu Bài 1: Mạch biến đổi AC/DC Khái quát chung Mạch chỉnh lưu không điều khiển 2.1 Mạch chỉnh lưu pha 2.1.1 Các mạch chỉnh lưu 2.2.2 Thực hành lắp ráp, khảo sát mạch 2.2 Mạch chỉnh lưu pha 2.2.1 Các mạch chỉnh lưu Thời gian Tổng Lý Thực Kiểm số thuyết hành, thí tra* nghiệm, tập, thảo luận 1 27 10 15 1 16 11 2 8 1 4 2.2.2 Thực hành lắp ráp, khảo sát mạch Mạch chỉnh lưu có điều khiển 3.1 Các sơ đồ mạch điện 3.2 Kết chỉnh lưu 3.3 Thực hành lắp ráp, khảo sát mạch Kiểm tra Bài 2: Mạch biến đổi điện áp xoay chiều Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Ứng dụng Mạch biến đổi điện áp XC pha 2.1 Sơ đồ mạch điện 2.2 Nguyên lý làm việc 2.3 Khảo sát mạch Mạch biến đổi điẹn áp XC pha 3.1 Sơ đồ mạch điện 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Khảo sát mạch Bài 3: Mạch biến đổi điện áp chiều Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Ứng dụng Mạch giảm áp 2.1 Sơ đồ mạch điện 2.2 Nguyên lý làm việc 2.3 Lắp ráp, khảo sát mạch điện Mạch tăng áp 3.1 Sơ đồ mạch điện 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Lắp ráp khảo sát mạch điện Bài 4: Mạch biến đổi DC/AC Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Ứng dụng Mạch nghịch lưu pha 2.1 Mạch nghịch lưu pha điện áp 1 4 4 1 2 3 4 2.2 Mạch nghịch lưu pha dòng điện Mạch nghịch lưu pha 3.1 Sơ đồ mạch điện 3.2 Nguyên lý làm việc Bài 5: Mạch biến tần Khái quát chung 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Ứng dụng Bộ biện tần pha 2.1 Sơ đồ khối 2.2 Nguyên lý làm việc 2.3 Các thông số kỹ thuật Bộ biến tần pha 3.1 Sơ đồ khối 3.2 Nguyên lý làm việc 3.3 Các thông số kỹ thuật Kiểm tra định kỳ Cộng: 0.5 0.5 0.5 3.5 2 60 24 32 BÀI BÀI MỞ ĐẦU: CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mã bài: MĐ 21.MĐ Giới thiệu Hiểu nắm khái niệm lượng cần thiết, từ tư tính tốn đại lượng để áp dụng cho mạch cụ thể Vì cung cấp cho học viên khái niệm đại lượng Mục tiêu: - Trình bày khái niệm điện tử cơng suất - Tính tốn đại lượng điện tử công suất - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học Khái niệm điện tử công suất Điện tử công suất chuyên ngành kỹ thuật điện tử nghiên cứu ứng dụng phần tử bán dẫn công suất sơ đồ biến đổi nhằm biến đổi khống chế nguồn lượng điện với thơng số thay đổi được, cung cấp cho phụ tải điện Như : Điện tử công suất công nghệ dùng để biến đổi điện từ dạng sang dạng khác, phần tử bán dẫn cơng suất đóng vai trị trung tâm Bộ biến đổi điện tử cơng suất biến đổi tĩnh (static converter) để phân biệt với máy điện truyền thống, thường biến đổi điện dựa nguyên tắc biến đổi dòng điện từ trường Khác với phần tử có tiếp điểm, van bán dẫn đóng cắt khơng gây tia lửa điện, khơng bị mài mịn theo thời gian Tuy đóng cắt với dịng điện lớn lại điều khiển tin hiệu điện công suất nhỏ Quy luật nối nguồn vào tải phụ thuộc biến đổi phụ thuộc vào cách thức điều khiển van biến đổi Bằng cách trình biến đổi lượng thực với hiệu suất cao tổn thất biến đổi tổn thất van, không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi Điện tử công suất ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành công nghiệp đại Ứng dụng ĐTCS: Trong năm gần công nghệ sản xuất, chế tạo điện tử công suất có tiến vượt bậc ngày trở nên hoàn thiện để tạo biến đổi ngày nhỏ gọn, với nhiều tính sử dụng ngày dễ dàng Điện tử công suất ứng dụng rộng rãi hầu hết ngành cơng nghiệp đại Có thể kể đến ngành kỹ thuật truyền động điện, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, giao thông đường sắt, trình điện phân cơng nghiệp hóa chất, ứng dụng nhiều thiết bị công nghiệp thiết bị dân dụng khác nhau… 3.Trị trung bình đại lƣợng 3.1.Trị trung bình điện áp Trị trung bình điện áp tổng giá trị điện áp đo chia cho tổng thời Gian làm việc T U dc 1 u t dt T 2 2 ut dt (a) Với: t0 – thời điểm đầu chu kỳ lấy tích phân 3.2 Trị trung bình dịng điện Trị trung bình dịng điện tổng giá trị dịng điện đo chia cho tổng thời gian làm việc T I dc 1 it dt T0 2 2 it dt (b) Công suất trung bình Cơng suất trung bình tổng cơng suất đo chia cho tổng thời gian làm việc Công suất tức thời: P(t) = u(t).i(t) (1.3) Công suất trung bình: T PAV T 1 pt dt u t .it dt T0 T0 (c) Nếu dịng tải khơng đổi theo thời gian: PAV = UAV.I (d) Nếu điện áp tải không đổi theo thời gian: PAV = U.IAV (e) Trị hiệu dụng đại lƣợng 5.1.Trị hiệu dụng dòng điện Trị số hiệu dụng dòng điện dòng chiều I cho chạy qua điện trở tạo cơng suất Trị số hiệu dụng dịng điện tính: (f) √ 5.2.Trị hiệu dụng điện áp Tương tự trị số hiệu dụng điện áp tính: √ (g) Hệ số công suất Trong biểu thức công suất tác dụng P = UIcosφ, cosφ gọi hệ số công suất Hệ số công suất phụ thuộc vào thông số mạch điện tiêu kỹ thuật quan trọng, có ý nghĩa lớn kinh tế sau: Nâng cao hệ số công suất tận dụng tốt công suất nguồn cung cấp cho tải Khi cần truyền tải công suất P định đường dây dịng điện chạy đường dây là: I = P/ U cosφ (h) Nếu cosφ cao dòng điện I giảm, dẫn đến giảm tổn hao điện năng, giảm điện áp rơi đường dây chọn dây dẫn tiết diện nhỏ - BÀI 1: MẠCH BIẾN ĐỔI AC/DC Mã : MĐ 21.01 Giới thiệu: Các biến đổi điện xoay chiều thành chiều cung cấp cho tải chiều như: động điện chiều, kích từ cho máy phát đồng Bài học trình bày ngun lý hoạt động, dạng sóng, điện áp, dịng điện chỉnh lưu Mục tiêu: - Xác định nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu khơng điều khiển có điều khiển - Kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch chỉnh lưu AC - DC pha pha theo đ ng yêu cầu kỹ thuật - Trình bày mục tiêu tính tốn thơng số kỹ thuật mạch chỉnh lưu - Thiết kế biến áp cung cấp mạch chỉnh lưu - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Khái quát chung 1.1 khái niệm - Chỉnh lưu biến đổi lượng điện xoay chiều thành lượng điện chiều AC BỘ CHỈNH LƯU DC Hình 1.1 Sơ đồ khối mạch chỉnh lưu - Các chỉnh lưu thường dùng phần tử bán dẫn công suất (điôt, tiristor…) Tùy theo thiết bị chỉnh lưu mà người ta phân thành: * Chỉnh lưu không điều khiển (dùng điơt) * Chỉnh lưu có điều khiển (dùng tiristor) 1.2 Ứng dụng Cấp nguồn cho tải chiều: Động điện chiều, nạp acquy, mạ điện phân, máy hàn chiều, nam châm điện, truyền tải điện chiều cao áp, … Mạch chỉnh lƣu không điều khiển Mục tiêu: -Trình bày nguyên lý hoạt động, nhiệm vụ chức chỉnh lưu pha - Lắp ráp chỉnh lưu pha 10 Dạng dòng áp tải cho (hình 1.32) Do dịng tải coi phẳng hồn tồn nên trước SCR nhận tín hiệu để mở dịng chạy qua SCR dạng dẫn trước xuất phần điện áp âm đường cong điện chỉnh lưu Ud Với tải cảm phạm vi điều chỉnh góc : 900 Do dòng tải coi phẳng hồn tồn nên trước SCR nhận tín hiệu để mở dịng chạy qua SCR dạng dẫn trước xuất phần điện áp âm đường cong điện chỉnh lưu Ud Với tải cảm phạm vi điều chỉnh góc : 900 Ud Ua 01 02 uac Ud Ub 03 ubc 04 Uc 05 uba uca 06 07 ucb uab Uv1 Ung.max uab uac Hình 1.32 Giản đồ điện áp, dòng điện tải trở cảm c.Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch 49 * Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Mudun chứa SCR công suất - Tải đèn tải cảm - biến áp pha - Nguồn phát tín hiệu - Dây có chốt cắm hai đầu - Đồng hồ vạn - Máy sóng * Các bước thực - Nối sơ đồ mạch theo hình 1.30 - Cấp điện áp điều khiển cho cực G - Cấp nguồn cho mạch Thay đổi góc điều khiển Quan sát tượng đèn Dùng máy sóng quan sát dạng tín hiệu u2 tải bóng đèn Vẽ dạng sóng u2 bóng đèn.Nhận xét - Đo điện áp đèn điện áp u2 cho trường hợp góc điều khiển Điền vào bảng sau Bảng 1-14.Kết thí nghiệm Góc Ud Ud Ung α đo TT đo α1 = α2= α3 = α4 = α5 = Ung TT Id đo Id TT ID đo ID TT - Thay tải trở tải cảm - Cấp nguồn cho mạch Thay đổi góc điều khiển Quan sát tượng đèn Dùng máy sóng quan sát dạng tín hiệu u2 tải bóng đèn Vẽ dạng sóng u2 bóng đèn.Nhận xét - Đo điện áp tải điện áp u2 cho trường hợp góc điều khiển Điền vào bảng sau 50 Bảng 1-15.Kết thí nghiệm Góc Ud Ud Ung α đo TT đo α1 = α2= α3 = α4 = α5 = Ung Id đo TT Id TT ID đo ID TT *Báo cáo thí nghiệ -Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: -Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn -Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo -Giải thích kết thu Nhận xét, đánh giá so sánh kết 3.2 Kết chỉnh lưu CÂU HỎI ƠN TẬP Trình bầy nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu pha? Trình bầy phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch theo đ ng u cầu kỹ thuật,? Trình bầy phương pháp tính tốn thơng số kỹ thuật mạch chỉnh lưu pha? Trình bầy nhiệm vụ chức khối chỉnh lưu ba pha? Trình bầy phương pháp kiểm tra, sửa chữa hư hỏng mạch theo đ ng yêu cầu kỹ thuật,? Trình bầy phương pháp tính tốn thơng số kỹ thuật mạch chỉnh lưu ba pha? 7.Trình bầy nguyên lý hoạt động chế độ làm việc chỉnh lưu ? Bài tập có lời giải Bài 1:Bộ chỉnh lưu mạch tia pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10Ω , E = 50 V tải lớn làm dòng tải liên tục phẳng Áp nguồn xoay chiều pha có trị hiệu dụng U = 220 V Mạch trạng thái xác lập a Tính trị trung bình điện áp chỉnh lưu dịng chỉnh lưu góc điều khiển [rad] b Tính cơng suất trung bình tải ? c Tính trị trung bình dịng qua m i linh kiện ? d Tính trị hiệu dụng dòng qua m i pha nguồn ? e Tính hệ số cơng suất nguồn ? Giải: 51 a Dòng qua tải liên tục nên suy ra: U cos 2 6 U d U cos 220 cos 128,6V 2 2 Mạch trạng thái xác lập nên ta có: U E 128,6 50 7,87 A Ud = RId + E , hay I d d R 10 b Do dòng tải phẳng nên ta sử dụng hệ thức tính cơng suất trung bình sau: Pd = Ud Id hay Pd =128,6x 7,86 = 101,8 [W] c M i linh kiện dẫn điện khoảng thời gian 1/3 chu kỳ lưới Từ đó, dịng trung bình qua m i linh kiện bằng: ITAV= Id / =7,83 / = 2,62 [A] d Từ dạng đồ thị dòng qua pha nguồn chỉnh lưu, ta có trị hiệu dụng dịng I: U d I Id P S I = 4,54.[A] e Hệ số công suất nguồn Với: P 2 u i 11 u 2i2 u3i3 dt Nếu bỏ qua công suất tổn hao linh kiện, ta có: P = Pd =1010,8 W=1,01kW Cơng suất biểu kiến nguồn S = U1I1+ U2I2+ U3I3= 3U1I1 Với : U1 = U = 220 V ; I1= I = 4,54 A ; S = 3.220.4,54 = 2904 VA = 2,9kVA Hệ số công suất nguồn S: P 1,01 0,3481 S 2,9 Ghi chú: hệ số cơng suất thay đổi phụ thuộc vào góc điều khiển có độ lớn giảm dần góc điều khiển tăng dần đạt giá trị lớn góc điều khiển (giống trường hợp chỉnh lưu không điều khiển) Hệ số công suất nguồn thường có giá trị nhỏ góc điều khiển nhỏ ( = 0) 52 Bài 2: cho mạch chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn, với R = , E = 50V, L , U = 220V, f = 50Hz, IV1 = 13,82A tính: a Trị trung bình áp chỉnh lưu? b Vẽ giản đồ dòng áp tải? c Hệ số cơng suất nguồn? d Nếu dùng sóng đồng cưa để điều khiển với giá trị thay đổi từ - đến + 6V Xác định Uđk để ta có Ud câu a? Giải a Tính Id: Với chỉnh lưu cầu thì: I ITAV d I d ITAV 13,86 41,5 A Tính trị trung bình áp chỉnh lưu: U d I d R E 41,5 50 275,5V b Giản đồ dòng áp tải: Xác định góc : U d Suy ra: Giản đồ: U cos cos U d 6.U 275,5 0,5 220 60o c Tính hệ số công suất: P U d I d S U I1 U d I d U I d 275,5 220 3 U d U 0,511 d Xác định Uđk: + 6V Uđk - 6V 53 u đk up u đk 2V Bài 3: Bộ chỉnh lưu mạch tia ba pha mắc vào nguồn xoay chiều ba pha với trị hiệu dụng áp pha U = 220 V , 314rad / s Góc điều khiển xác định sở áp cưa áp điều khiển Cho biết áp cưa thay đổi phạm vi -12V, +12V Giả thiết dòng điện qua tải liên tục a/- Tính độ lớn áp chỉnh lưu tải áp điều khiển udk = V b/- Tính độ lớn áp điều khiển điện áp chỉnh lưu 200 V Giải: Ta có: U pm u đk 2.U pm 12 2.12 6 U cos 220 cos 222,8V 2 2 2 U d 2 200 0,766 0,682rad b cos 6.U 6.220 24 0,682 6,79V Từ đó: u đk 12 Bài 4: Cho động chiều kích từ độc lập với tham số sau: a U d Vận tốc động điều khiển theo phương pháp điều khiển điện áp phần ứng thông qua chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn Nguồn kích từ không đổi định mức Bộ chỉnh lưu mắc trực tiếp vào nguồn điện xoay chiều pha với trị hiệu dụng áp pha 300V, tần số lưới 50Hz a Tính góc kích chỉnh lưu để động làm việc chế độ định mức ? b Tìm hàm truyền chỉnh lưu cho biết tín hiệu sóng đồng thay đổi –10 V có dạng hình vẽ ? c Tìm độ lớn điện áp điều khiển để động chạy vận tốc định mức moment động cực đại ? GIẢI: 54 a Ta có áp chỉnh lưu cấp cho phần ứng chế độ định mức: b Hàm truyền chỉnh lưu: c Khi moment động cực đại, kích từ khơng đổi định mức nên Với Ru = 0,54; Iưmax = 74 Từ đó: Từ đồ thị: 55 BÀI 2: MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU Mã bài: MĐ 21.02 Mục tiêu: - Trình bày nhiệm vụ chức phần tử biến đổi - Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ - Sử dụng đ ng chức loại mạch biến đổi đáp ứng thiết bị điện điện tử thực tế - Rèn luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm 1.Khái quát chung 1.1Khái niệm Bộ biến đổi điện áp xoay chiều thực biến đổi điện áp xoay chiều độ lớn dạng sóng tần số khơng thay đổi Biến đổi điện áp xoay chiều thường ứng dụng điều khiển động mạch mạch điều áp xoay chiều Bài học nghiên cứu đặc tính biến đổi điện áp xoay chiều Cấu tr c biến đổi điện áp chiều: U1 const, I1, f1 U2 var, I2, f2 f1=5060Hz Hình H2.1: Cấu trúc biến đổi điện áp xoay chiều 1.2 Ứng dụng: + Điều khiển công suất tiêu thụ tải lò nướng điện trở, bếp điện, điều khiển đèn sân khấu, quảng cáo; + Điều khiển vận tốc động không đồng công suất vừa nhỏ máy quạt, máy bơm, máy xay …; + Điều khiển động vạn máy điện cầm tay, máy trộn, máy sấy… Mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha 2.1 Sơ đồ mạch điện Điều khiển điện áp xoay chiều pha ta sử dụng sơ đồ sau: - Sử dụng hai SCR nối song song ngược ( hình 2-1a) - Sử dụng triac cấu tạo gồm hai SCR nối song song ngược có cực điều khiển (hình 2.1b) - Sử dụng hai điốt hai SCR catot nối chung để đơn giản hóa mạch điều khiển.(hình 2-1c) - Dử dụng điốt SCR để giảm gia thành trường hợp công suất lớn tăng tổn hao dẫn (hình 2-1d) 56 T T U R Hình 2-1a Hai SCR nối song song ngược T U R Hình 2-1b Hai SCR nối song song ngược có cực điều khiển D T D T U R Hình 2-1c Hai điốt hai SCR catot nối chung D2 D1 T U D4 D3 R Hình 2-1d Mạch gồm điốt SCR 57 2.2 Nguyên lý hoạt động Tại thời điểm 1, 2, có xung điều khiển tiristor T1, T2, tiristor dẫn Nếu bỏ qua sụt áp tiristor, điện áp tải có dạng hình vẽ Dịng điện tải đồng dạng điện áp tính: -Khi tiristor dẫn i U m sin t R (2.1) Khi tiristor khoá i = Trị số dịng điện hiệu dụng tính U 2m t sin 2t U 2m 2 I sin t.dt R R 2 4 U 2m sin 2 I R 2 4 I U sin 2 1 R 2 (2.2) 1.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch a Báo cáo thí nghiệm 58 Sinh viên cần hồn thành yêu cầu sau: Trình bày trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo Giải thích kết thu Nhận xét, đánh giá so sánh kết 1.2 Điện áp xoay chiều pha tải RL 1.2.1 Nguyên lý hoạt động Hình dáng điện áp dịng điện góc mở khác cho (hình 2-3) Ut¶i > i a 2 Ut¶i b 1 i Utải < c = i Hình 4.5 Hình 2-3 Đường cong dịng điện góc mở khác Khi α > φ, dịng điện tải gián đoạn: Phương trình mạch là: di L R.i U m sin t dt 59 Nghiệm phương trình dịng điện là: Um Um i i cb i td sin t sin e Z Z R t L Trong đó: Z R L ; tg L R Khi α < φ, xung mồi hẹp: -Nếu xung mồi dạng xung nhọn hẹp, tiristor T1 dẫn nhận xung mồi, phương trình dịng điện là: R t U U i m sint m sin e L Z Z -Dòng điện triệt tiêu t> , lớn Xung đưa tới cực điều khiển T2 trước điện áp anod chuyển sang +, T2 khơng dẫn -Việc khơng dẫn T2 do: thời điểm có xung mồi t2 cuộn dây xả lượng, làm cho UAK < Trường hợp điều khiển xung có độ lớn: -Nếu xung mồi dạng xung rộng, tiristor T1 nhận xung mồi dẫn, phương trình dịng điện là: -Dịng điện triệt tiêu t> , lớn Xung đưa tới cực điều khiển T2 trước điện áp anod chuyển sang +, xung mồi có độ rộng đủ lớn nên đến dòng điện T1 triệt tiêu T2 tồn xung điều khiển nên dẫn 2.3 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện - Linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng - Dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực - Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: - Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích 60 - Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải + Kết luận hoạt động mạch c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: 1.Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn 2.Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo 3.Giải thích kết thu 4.Nhận xét, đánh giá so sánh kết Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Mục tiêu: -Trình bày nguyên lý hoạt động, nhiệm vụ chức biến đổi điện áp xoay chiều ba pha - Lắp ráp biến đổi điện áp xoay chiều ba pha Để điều chỉnh điện áp xoay chiều pha ta sử dụng sơ đồ sau: -Điều áp ba pha với SCR nối thành nhóm SCR song song ngược liên hệ nguồn tải -Nối tam giác ba điều áp ba pha -Nối h n hợp SCR điốt Sơ đồ mạch cho (hình 2-5) Hình 2-5 Bộ biến đổi điện áp pha Nguyên tắc dẫn dòng sơ đồ điều áp ba pha - Ba pha có van dẫn: UfT = UfL - Hai pha có van dẫn: UfT =(1/2)Udây - Trên pha xét không van dẫn UfT = 3.1.Điện áp xoay chiều ba pha tải R 3.1.1 Nguyên lý hoạt động 61 Nếu tải gồm ba điện trở nhau, góc mồi ψ tăng từ đến 5π/6, xảy ba chế độ hoạt động: -Chế độ 1: < ψ < π/3 SCR dẫn, SCR dẫn -Chế độ 2: π/3 < ψ < π/2 ln có SCR dẫn -Chế độ 3: π/2 < ψ < 5π/6 có khơng có SCR dẫn 3.1.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện, linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng, dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực -Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: -Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích -Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch Nhận xét -Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm Sinh viên cần hồn thành u cầu sau: 1.Trình bày q trình thí nghiệm theo trình tự hướng dẫn 2.Ghi kết thí nghiệm vào báo cáo 3.Giải thích kết thu 4.Nhận xét, đánh giá so sánh kết 3.2.Điện áp xoay chiều ba pha tải RL 3.2.1 Nguyên lý hoạt động Tải RL đặc trưng tổng trở Z góc pha tgφ Dòng điện bắt đầu giảm ψ > φ √ 3.2.2 Lắp ráp khảo sát hoạt động mạch a.Thiết bị dụng cụ chuẩn bị - Bộ dụng cụ cầm tay nghề điện tử - Panel chân cắm nhỏ - Máy đo VOM DVOM - Máy sóng kênh 40MHz 62 - Linh kiện điện tử rời phục vụ cho - Mạch in thiết kế sơ đồ sẵn - Dây nối mạch điện, linh kiện làm tải giả cho mạch - Chì hàn, nhựa thơng, dây có chốt cắm đầu b Qui trình thực + Lắp ráp mạch theo sơ đồ hình cho trước: + Cấp nguồn cho mạch, cấp nguồn cho điện áp kích + Thay đổi góc kích Đo điện áp đầu vào/ đầu ra, đo dạng điện áp vào / mạch + Tự thiết kế mạch theo yêu cầu cho trước giá trị điện áp đầu dòng tiêu thụ tải c Báo cáo thí nghiệm CÂU HỎI ƠN TẬP 1.Trình bày nhiệm vụ chức phần tử biến đổi pha? 2.Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều pha,? 3.Úng dụng mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha thực tế ? 4.Trình bày nhiệm vụ chức phần tử biến đổi điện áp xoay chiều pha? 5.Giải thích nguyên lý làm việc sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều pha? 6.Úng dụng mạch biến 63 ... niệm điện tử công suất - Tính tốn đại lượng điện tử cơng suất - Rèn luyện tính cẩn thận, tỉ mỉ, tư sáng tạo khoa học Khái niệm điện tử công suất Điện tử công suất chuyên ngành kỹ thuật điện tử. .. Trang 9 10 11 11 11 30 56 56 56 58 64 64 64 67 71 72 78 90 90 91 98 MÔ ĐUN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã mơ đun: MĐ 21 Vị trí, tính chất, Ý nghĩa vai trị mơ đun - Vị trí: Mơ đun Điện tử công suất học... giữa, u 21, u22 ngược pha U 21 = √ (1. 10) U22 = -? ?? (1. 11) Trong khoảng , U 21 dương, U22 âm, D1 dẫn cho dòng điện chạy qua, D2 ngưng dẫn bị phân cực ngược 2.U (1. 12) Sin R u 22 u 21 2