Bài 1 các bộ biến các bộ biến đổi chuyển mạcđổi chuyển mạch lướih l

  TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Bài 1: Các Bộ Biến Đổi Chuyển Mạch Mạch Lưới Mục Lục: I Chỉnh lưu nửa chu kì 1.Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển khiển  Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển  II.Chỉnh lưu cầu 1.Mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển 2.Mạch cầu chỉnh lưu điều khiển toàn phầ ph ần  11 3.Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển ,đối xứng  14 4.Mạch chỉnh lưu bán điều đ iều khiển, bất đối xứng  17 III.Chỉnh lưu cầu ba  pha  20 1.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển  20 2.Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần  23 27 3.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển  IV.Bộ điều khiển công suất nguồn xoay xoay chiều  31   31 1.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở   2.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở  TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 35   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử LỜI MỞ ĐẦU Các biến đổi sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp Phải kể đến khối cấp nguồn chiều hay xoay chiều, ứng dụng điều khiển nhiệt độ, ánh sáng, nhà máy xí nghiệp…v.v Ngồi biến đổi xuất hầu hết thiết bị điện qua dụng Các biến đổi nói chung làm nhiệm vụ chuyển đổi nguồn: AC→DC, AC↔ AC,DC→AC, AC,DC→A C, DC↔DC DC↔DC Các linh kiện sử dụng biến đổi bao gồm: gồm: Diode công suất, Thyristor số van bán dẫn khác Transistors công suất, Triacs, IGBT, GTO Các công thức sử dụng để tính tốn: Điện áp trung bình đầu ra: Um2 = k U1 ( k hệ số tùy thuộc vào mạch chỉnh lưu) Cơng suất tồn phần: S = U.I Cơng suất tác dụng: P = U.I Cos φ Công suất phản kháng: Q = U.I Sin φ Xét đến thành phần sóng hài: + Cơng suất tác dụng (cơng suất thực): Chỉ có thành phần hài định giá trị công suất thực P = U.I1.Cos φ1  + Công suất phản kháng: Bao gồm công suất phản kháng thành phần hài Q1 = S1.Sinφ1 và thành phần hài bậc cao TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TN Chuyển Mạch Lưới   Phòng TN Điện-Điện Tử   =       =   −   = .  =   −   = . =   +  =  +  +    + Cơng suất tồn phần:     Chú thích: + MODULE 1: Module kênh đo gồm kênh A, B, C, D + MODULE 2: Module chỉnh lưu cấp nguồn DC cho Module + MODULE 3: Module thực lấy tín hiệu đo từ kênh A, B, C, D Module cho  phép  ph ép lựa chọn chọn ch chếế đđộ ộ đo đo và điều điều khiển khiển,, qua qua đườn đường g truy truyền ền RS 232 232 đi về máy máy tính tính + MODULE 4: Module này cho phép đấu nối mạch chỉnh lưu +  MODULE 5:   Module biến áp cách ly, đầu vào nguồn pha đầu ghép nối thành mạch pha ( ba pha) 47 VAC, 94 VAC + MODULE 6: Module phụ tải, bao gồm tải R (280Ω), L (0,3 H) Chức kênh đo Module 1: Kênh A: Đo điện áp U2  Kênh B: Đo điện áp vào U1  Kênh C: Đo dòng điện vào I1  Kênh D: Đo dịng điện I2 Trình thísơ nghiệm: nốibài theo đồ lắp ráp, kiểm tra kỹ lưỡng đảm bảo khơng có tượng ngắn mạch +Đấu tự +Mở biến áp cách ly, đặt khối điều khiển đa chế độ RS232  TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử +Sử dụng cáp truyền cổng com RS 232 từ khối điều khiển máy tính PC +Sử dụng phần mềm PHACON  trên  trên máy tính PC I Chỉnh lưu nửa chu kì Các thực hành :  1.  Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển 2.  Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển  Mục đích:   Tiếp cận với chỉnh lưu nửa chu kì, phân tích hiểu rõ nguyên lý làm việc    Nh  Nhận ận thấy thấy thàn thànhh ph phần ần cảm cảm kháng kháng làm làm mở rộng  chu   chu kì dẫn dòng điện Thu hẹp chu kỳ dẫn cách nào?   Công suất tiêu thụ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ % công suất đầu vào? 1.Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển  Lắp ráp mạch hình sau: a.Ghi lại dạng sóng điện áp  AC đầu vào, điện áp dịng điện DC đầu ra,giá trị trung bình điện áp đầu với tải R,tải R-L Tải R = 270 Ω TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.1:Dạng sóng dịng điện,điện áp  mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển  tải R Tải R = 270 Ω,L = 1.2 H  Hình 1.2:Dạng sóng dịng điện,điện áp  mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển  tải R-L Thành phần cảm kháng làm giảm giá trị trung bình điện áp DC đầu ra,và làm trễ pha dòng điện tải Trong trình này, lượng điện từ bị lưu giữ lại cuộn cảm Năng lượng phục hồi chu kỳ âm gây gây điện áp âm trên tải làm TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TN Chuyển Mạch Lưới   Phòng TN Điện-Điện Tử  giảm giá trị trung trung bình điện áápp DC + Giá trị trung bình điện áp DC đầu ra: (V) Giá trị trung bình điện áp DC theo lý thuyết: Um2 = ……… (V) Giá trị trung bình thực tế đo là: Tải R: Um2 = …… (V)  Tải R-L: Um2 = …… (V) (  (Khoảng Khoảng dẫn mở rộng tới δ ≈ …… o)  b. Tính tốn cơng suất tiêu thụ? Tải R:     P =  =   =    = ……… … …… ()   Tải R-L: (Yêu cầu sv tự tính)  tính)  ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………  So sánh với kết đo thực tế đo được? ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………… Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển  Lắp ráp mạch hình sau: a.Ghi lại dạng sóng điện áp  AC đầu vào, điện áp dòng điện DC đầu ra, điện áp trung bình đầu với R, R-L o Tải R = 270 Ω, α = 90   TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.3:Dạng sóng dịng điện,điện áp  mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển tải R, góc điều khiển α= 90o  o Trong chu kỳ 2π, góc dẫn điều khiển tới: δ = 180  – α b.Ghi lại dạng sóng điện áp  AC đầu vào,điện áp dòng điện DC đầu ra, giá trị trung bình điện áp đầu với tải R-L Tải R = 270Ω, L = 1.2H, góc điều khiển α = 90o   Hình 1.4:Dạng sóng dịng điện,điện áp  mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển tải R-L, góc điều khiển α = 90o  TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử Phân tích đặc tính điện áp dòng điện đầu ra:  ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………… c.Ghi lại đặc tính điều khiển Ghi lại đặc đặc tính điện áp DC công suất suất thực với biến số góc điều khiển α (   π)  Hình 1.5: Đặc tính tính điều khiển cơng cơng suất tiêu thụ chỉnh lưu điều khiển tải R II.Chỉnh lưu cầu  Các thực hà nh   1.  Mạch chỉnh lưu cầu pha không điều khiển   2.  Mạch Mạch chỉnh chỉnh lưu lưu cầu cầu 11 pha pha bán điềuđiều khiển toànđối ph ầxứng n khiển 4.  Mạch chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển khơng đối xứng  Mục đích:   Quen với mạch chỉnh lưu cầu pha,nguyên lý làm việc mạch chỉnh lưu cầu  pha  ph a   Ảnh hưởng thành phần cảm kháng đến mạch nào?   Tính tốn đo đạc thành phần cơng suất 1.Mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển  Lắp ráp mạch hình hình sau: TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử a.Dạng sóng điện áp, dịng điện  AC đầu vào, điện áp dòng điện DC đầu giá trị trung bình điện áp DC  Hình 1.6: Dạng Dạng sóng dịng điện điện điện áp của chỉnh lưu cầu không không điều khiển tải R TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử    Hình 1.7: Dạng sóng dịng điện điện áp chỉnh lưu cầu khơng điều khiển với tải R-L.  So sánh dạng sóng dịng điện DC đầu tải R R-L? ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Tính tốn giá trị trung bình điện áp DC Tính giá trị trung bình điện áp DC theo lý thuyết: Um2 = ………(V) Giá trị đo được: Tải R: Um2 = …… (V)  Tải R-L: Um2 = …… (V)  b.Tính thành phần cơng suấ t.t Tải R:     P =  =   =    = ……… … …… ()   Tải R-L: (Yêu cầu sv tự tính)  tính)  ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………  So sánh với kết đo thực tế đo được? ……………………………………………………………………………………………… …………………………………………  10 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.24: Dạng điệu sóng dịn dịngg điện điện áp áp chỉnh lưu cầu ba pha không điề điềuu khiển với tải t ải R=270Ω, L=1.2H Xác định khoảng dẫn thyristor trường hợp tải R R-L? ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………… Giá trị trung bình điện áp DC (Tải R, R, R-L) Theo lý thuyết:U mm22 =………………….(V) Thực tế đo được:U mm22 = ………………(V) b.Tính thành phần cơng suấ t.t Biểu đồ vector biểu diễn thành phần công suất: 22 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.25: Các thành phần cơng suất suất với tải R = 270Ω  Hình 1.26: Các thành phần công suất suất với tải R=270Ω, L =1.2H 2.Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần  Lắp ráp mạch sau:  23 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử a.Ghi dạng sóng điện áp  AC đầu vào, điện áp dòng điện DC đầu ra,giá trị trung bình điện áp đầu Tải R=270Ω  Hình1.27: Dạng Dạng dòng điện điện điện áp chỉnh lưu ccầu ầu ba pha điều khiển khiển với góc điều khiển 30o , tải R 24 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.28: Dạng sóng sóng dịng điện điện áp chỉnh lưu lưu cầu ba pha góc điều điều khiển 60o , tải R Tải R=270Ω, L = 1.2H  Hình 1.29: Dạng Dạng sóng dịng điệ điệnn điện áp chỉnh chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển 3300o tải  R-L:270Ω/1.2H   R-L:270Ω /1.2H   25 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.30: Dạng sóng dịng điện điện điện áp chỉnh chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển 60o  tải R-L:270Ω/1.2H  R-L:270Ω/1.2H   b.Ghi lại đặc tính điều khiển Đặc tính điều khiển:  Hình 1.31: Các đặc tính điều khiển, khiển, tải điện trở R =270Ω 26 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử c.Tính thành phần công suấ t.t Biểu đồ vector biểu diễn thành phần cơng suất:  Hình 1.32: Các thành phần cơng suất, suất, góc điều khiển khiển 30 30oo , tải điện trở trở 270Ω   Hình 1.33: Các thành phần cơng suất, suất, góc điều khiể khiểnn 30o , tải R-L 270Ω /1.2H 3.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển  Lắp ráp mạch hình hình sau: 27 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử a.Ghi dạng sóng điện áp  AC đầu vào, điện áp dòng điện DC đầu ra,giá trị trung bình điện áp đầu  Hình 1.34: Dáng điệu sóng dịng dịng điện điện áp của chỉnh lưu bán điều khiển cầu ba  pha tải R-L 270Ω/1.2H, 270Ω/1.2H, góc điều khiển 30o  28 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.35: Dạng điệu sóng dòng dòng điện điện áp chỉnh chỉnh lưu bán điều khiển cầu ba pha o tải  R-L tải  R-L 270Ω/1.2H, 270Ω/1.2H, góc góc điều khiển 60    Hình 1.36: Dáng điệu sóng dịng dịng điện điện áp của chỉnh lưu bán điều khiển tải R-L R-L   270Ω/1.2H, với góc điều khiển 90o  Xác khoảng dẫn δ trường hợp ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………… 29 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử b.Ghi đặc tính điều khiển Đặc tính điều khiển:  Hình 1.37: Các đặc tính điều khiển khiển với tải điện trở 270Ω c.Tính thành phần công suấ t.t Biểu đồ vector biểu diễn thành phần cơng suất  Hình 1.38: Các thành phần cơng suất, suất, góc điều kkhiển hiển 30o , tải điện trở 270Ω 30 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.39: Các thành phần cơng suất, suất, góc điều kkhiển hiển 30o , tải R-L 270Ω/1.2H IV.Bộ điều khiển công suất suất nguồn xoay chiều Giới t hiệu  Các điều khiển nguồn AC thường mạch điều khiển toàn phần để biến đổi điện áp xoay chiều Mạch biến đổi nguồn AC thường sử dụng thyristor mắc song song triac Các thực hành : + Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở + Điều khiển công suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở 1.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở  Lắp ráp mạch hình hình sau:  31 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử a.Hiển thị dáng điệu sóng điện áp  AC đầu vào và dịng điện AC  Hình 1.40: Bộ điều khiển nguồn AC pha, tải R  góc điều khiển α = 90o  32 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.41: Bộ điều khiển nguồn AC pha tải R-L, góc điều khiển 90o  b.Ghi đặc tính điều khiển  Hình 1.42: Các đặc tính điều khiển, khiển, tải R=270Ω 33 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.43: Các đặc tính điều khiển, tải tải R=270Ω, L=1.2H c.Tính thành thàn h phần cơng suấ t Biểu đồ vector biểu diễn thành phần cơng suất?  Hình 1.44: Các thành phần cơng suất, suất, R=270Ω, góc điều khiển 90o 34 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử  Hình 1.45: Các thành phần cơng suất, suất, R=270Ω, L=0.3H, góc điều điều khiển 90o 2.Điều khiển cơng suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở  Lắp ráp mạch hình hình sau:  Điều khiển tải mẫu chuyển mạch Lựa chọn mẫu chuyển mạch sau cấp tới để điều khiển biến đổi 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử    Mẫu chuyển mạch mạch So sánh kết thu mẫu chuyển mạch I ( giai đoạn chuyển mạch 18 ) mẫu chuyển mạch II ( giai đoạn chuyển mạch 18 )  Mẫu chuyển mạch mạch I  Mẫu chuyển chuyển mạch II Tính điện áp cơng suất cho ba mẫu so sánh ảnh hưởng dao động  Mẫu chuyển mạch Mới I điện áp U [V] …… … II …       =    =      Công suất P [W] …… …… …… Dao động …… …… ……  Dựa vào công thức sau:     TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat 36 ... Chuyển Mạch L? ?ới Phòng TN Điện-Điện Tử    Mẫu chuyển mạch mạch So sánh kết thu mẫu chuyển mạch I ( giai đoạn chuyển mạch 18 ) mẫu chuyển mạch II ( giai đoạn chuyển mạch 18 )  Mẫu chuyển mạch mạch I... ? ?L? ??p ráp mạch hình hình sau:  Điều khiển tải mẫu chuyển mạch L? ??a chọn mẫu chuyển mạch sau cấp tới để điều khiển biến đổi 35 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat TN Chuyển Mạch. .. suất:   Hình 1. 16: Các thành phần công suất suất mạch chỉnh llưu ưu điều khiển toàn toàn phần đối  xứng tải R 16 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat   TN Chuyển Mạch L? ?ới Phịng