BÁO cáo TIỂU LUẬN điện tử CÔNG SUẤT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TIỂU LUẬN ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT Sinh viên thực hiện: (nhóm 3) Nguyễn Trung Tín MSSV: 021147002 Trần Ngọc Hồi Thương MSSV: 021147017 Trương Công Phúc MSSV: 021147009 Võ Trọng Phúc MSSV: 021147007 Lớp: ĐH CNKT ĐK&TĐH 21 Người hướng dẫn: Ths Đặng Ngọc Vân Tiền Gang, ngày 14 tháng 11 năm 2022 Nội dung tiểu luận Lớp Điều Khiển Tự Động Hóa Phần 1: : Bài tập, mơ chương Phần 2: Mỗi nhóm tìm (01) ứng dụng điện tử cơng suất thực tế Trình bày: Phần 1: Bài Tập Các Chương Bài 1: Tải R = 5, L = 10mH E = 50V Với góc kích  là: 300 1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu Ud 2)Tính VAV VAV= 2Vm 220 √ cos = cos 30 = 171,53 (V) π π 3)Tính Iav V AV −E 171,53−50 = = 24,306 (A) R 4)IAV = Tính Pav PAV = IAV UAV = 24,306 171,53 = 4169,21 (W) 5) Xác định góc  để V’av = 110V 2Vm V’AV = π cos' => cos ' = 0,555 => ' = 56017’21,43” 110 = 220 √ cos ' π 6)Tính chọn SCR * Dịng trung bình π ) I AV (π −α ) 24,306 (π −30 180 ISCR = = = 10,1275 (A) 2π 2π *Dòng hiệu dụng √ ISCR_HD = IAV π −α 2π = 24,306 Bài √ π −30 2π π 180 = 15,689 (A) Bài 2: Cho chỉnh lưu cầu pha hình U2=220V Tải R = 10, L = 15mH Với góc kích  =450 1) Vẽ dạng sóng chỉnh lưu Ud Trường hợp dịng liên tục: 2) Tính Vav Vm VAV = π (1+cosα ) = 220 √ (1+cos 45) = 169,06 (V) π 1) Tính Iav IAV = V AV R = 169,06 10 = 16,906 (A) 2) Tính Pav PAV = VAV IAV = 169,06 16,906 = 2858,178 (W) 3) Tìm  để V’Av = 150V Vm V’AV = π ¿') 220 √ ¿') π 150 = => cos ' = 0,51 => ' = 59020’10,21” 4) Tính chọn SCR Diode * Dịng trung bình: I AV (π −α ) ISCR = 2π I AV (π + α ) ID = 2π = 16,906 (π −45 2π 16,906 (π + 45 = 2π * Dòng hiệu dụng: ISCR_HD ID_HD √ π −α = IAV π √ π+α = IAV π = 16,906 = 16,906 Bài 3: √ √ π ) 180 π ) 180 π −45 2π π + 45 2π = 6,339 (A) = 10,56 (A) π 180 = 10,35 (A) π 180 = 13,36 (A) Bài 3: Cho chỉnh lưu cầu pha hình U2=220V Tải R = 20, L = 100mH, E=30V Với góc kích  tự chọn 500 1) Vẽ dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud Trường hợp dịng liên tục: 2) Tính VAV VAV = Vm 220 √ (1+cos) = ¿50) = 162,70(V) π π 3) Tính dịng trung bình qua tải V 162,70 20 IAV = R = = 8,135 (A) 4) Tính cơng suất trung bình tải PAV = VAV ∙ IAV = 162,70 ∙ 8,135 = 1323,56 W 5) Tính góc kích  để V’av=120 V,AV = VM ∙ (1+cos α , ) π 120 = 220 √2 ∙ (1+cos α ¿¿ ,)¿ π cos α , = 0,2117 α , = 77 ° 46, 40,82,, 6)Tính chọn SCR Dịng trung bình ISCR = I AV (π −α ) 2π = 8,135( π−50 ∙ 2π π ) 180 Dòng hiệu dụng √ ISCR_HD = IAV ∙ π −α 2π = 8,135 ∙ √ = 3,163 A π −50∙ 2π π 180 = 4,88 Bài 4: Cho chỉnh lưu hình tia pha có nguồn Tải R = 20, L = 30mH E = 50V Với góc kích  = 540 1) Mơ xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud 2) Giả sử chế độ xác lập, Tính VAV VAV = √3 √3 ∙ cos α = ∙ 380 √ 2∙ cos 54 ° 2π 2π = 261,22 (V) 3) Tính dịng trung bình qua tải IAV = V AV −E R = 261,22−50 20 = 10,561 (A) 4) Tính cơng suất trung bình tải PAV = VAV ∙IAV = 261,22 ∙10,561 = 2758,74 (W) 5) Xác định góc kích  để điện áp ngõ tải 220V V , AV = √3 , ∙V m ∙ cos α 2π 3  220 = √ ∙ 380 √ 2∙ cos α, 2π  cos α, ≈ 0,495  α ' ≈ 60° 19' 48,9' ' 6) Tính chọn SCR Dịng cực đại SCR Im_SCR = Im-tải = V m−tải 380 √ = = 26,87 A 20 R - Hiệu điện ngược cực đại SCR VRM_ SCR = √ ∙ 380 √ = 930,81 V - Dịng trung bình 1SCR IAV_SCR = I AV −tải 10 ,561 = = 3,52 A Bài 5: Cho chỉnh lưu cầu pha điều khiển toàn phần có điện áp nguồn ba pha U=380V Tải R = 30, L = 20mH E = 50V Với góc kích  =45 1) Mơ xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud 2) Giả sử chế độ xác lập, tính trị trung bình áp chỉnh lưu VAV Tính VAV: 3 3 VAV = √ ∙ Vm ∙ cos α = √ ∙380√ ∙ cos 45 ° = 628,5 (V) π π 3) Tính IAV IAV = V AV −E 628,5−50 = = 19,283 (A) 30 R 4) Cơng suất trung bình tải: VAV PAV = VAV ∙ IAV = 628,5 ∙ 19,283 = 12119,625 (W) 5) Xác định góc kích  để V’AV = 400V 3 V’AV = √ ∙ Vm ∙ cos α ' π 3  400 = √ ∙ 380√ ∙ cos α ' π => cos α ' ≈ 0,45 => α ' ≈ 63° 15’22,74’’ 6) Tính chọn SCR *Mỗi SCR dẫn điện 1/3 chu kì nên dịng trung bình SCR : I AV −tải 19,283 = = 6,427 (A) IAV_ SCR = * Điện áp khóa ngược cực đại SCR: VDRM = √ ∙ Vm = √ ∙ 380 √ = 930,81 (V) *Dòng điện hiệu dụng trung bình √ √ IRMS = ∙ IAV IRMS = ∙ 19,283 = 15,744 (A) Bài 6: Cho chỉnh lưu cầu pha bán điều khiển có điện áp nguồn ba pha U=380V Tải R = 10, L = 100mH E = 80V Với góc kích =60° 1) Mơ xem dạng sóng điện áp chỉnh lưu Ud 2) Giả sử chế độ xác lập, tính VAV.: 3 3 VAV = √ ∙ Vm ∙ (1+ cos α ) = √ ∙ 380√ ∙ (1+cos 60 ° ¿ 2π 2π = 666,640 (V) 2) Tính dịng trung bình qua tải Tính IAV: IAV = V AV −E 666,640−80 = = 58,664 (A) 10 R 5) Tính cơng suất trung bình tải Cơng suất trung bình tải PAV PAV = VAV ∙ IAV = 666,640 ∙ 58,664 = 39107,768(W) 6) Xác định góc kích  để V’AV = 600V 3 V’AV = √ ∙ Vm ∙ (1+cos α ' ¿ 2π 3  600 = √ ∙ Vm ∙ (1+cos α ' ¿ ¿ 2π  cos α ' ≈ 0,35  α ' ≈ 69° 30’45,67’’ Bài 7: Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần mắc vào nguồn xoay chiều ba pha với trị hiệu dụng áp pha U = 380 V , ω = 314 rad/s Góc điều khiển α xác định sở áp cưa áp điều khiển Cho biết áp cưa thay đổi phạm vi (-24;+24)V Giả thiết dòng điện qua tải liên tục 1) Tính độ lớn áp chỉnh lưu tải áp điều khiển udk = 9V Ta có: (V ¿ ¿ pm−U đk ) (24−9) π ¿ = π∙ = 16 ∙ U pm 2∙ 24 3  VAV = √ ∙ Vm ∙ (1+cos α ¿ 2π a=π ∙ 5π 3 = √ ∙ 380√ ∙ cos 16 2π =246,9 V 2) Tính độ lớn áp điều khiển điện áp chỉnh lưu 500V Tìm Uđk để VAV 500 V Ta có : 3 VAV = √ ∙ Vm ∙ cos α 2π 3  500 = √ ∙ 380√ ∙ cos α  cos α ¿ 1,125 2π Bài 8: Bộ biến đổi áp xoay chiều pha dùng SCR, cấp nguồn cho tải trở R=15Ω Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng 220V, 50Hz Góc điều khiển  = 60 1) Vẽ dạng sóng điện áp Tính trị hiệu dụng điện áp dòng điện tải √ Ut = U ∙ 1− α + sin α = 220 ∙ √ π 1− 2π π π sin(2 ∙60 ∙ ) 180 180 + π 2π 60 ∙ = 197,326 (V) Dòng điện qua tải It: It = Ut R = 197,326 15 = 13,250 (A) 2) Tính cơng suất tiêu thụ tải Công suất tiêu thụ Pt : Pt = Ut ∙ It ∙ cos φ = 197,326 ∙13,250 ∙ cos 60 = 1307,284 (W) 3) Tính chọn SCR cho biến đổi áp xoay chiều *Dịng trung bình qua SCR IAV = Um 220 √ ∙ (1+cos α ¿ ¿= ∙ (1+cos 60 ¿ ¿ = 4,951 (A) π ∙ 15 2π ∙R *Dòng hiệu dụng qua SCR : Ihd = It √2 = 13 ,250 = 9,36 (A) √2 *Dòng cực đạị cho SCR IM_SCR = VM 220 √ = = 20,74 A 15 R Hiệu điện ngược cực đại đặt lên SCR : VM_SCR = ∙ VM = 220√ ∙ = 622,25 V Bài 9: Bộ biến đổi áp xoay chiều pha dùng SCR, cấp nguồn cho tải L=0,1mH Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng 220V, 50Hz Góc điều khiển  = Vẽ dạng sóng điện áp Tính trị hiệu dụng điện áp tải √ α sin α Vt = Um ∙ 1− + = 220√ ∙ π √ 1− 2π 120∙ π π 180 +sin ¿ ¿ ¿ = 149,545 V Tính chọn SCR cho biến đổi áp xoay chiều U α It = ω ∙ L ∙ [2 ∙ (1- π )∙ (1+2 cos α + π ∙ sin α )]1/2 220 √ ( ) 120 ∙¿¿  It = π ∙50 ∙ 0,1 ∙ 2∙ 1− 180 = 2,912 (A) Dòng hiệu dụng qua SCR Ihd = It √2 = 2,912 = 2,059 (A) √2 Hiệu điện ngược cực đại đặt lên 1SCR VRM _SCR = ∙ Vm = ∙ 220√ = 622,25 V Bài 10: Cho biến đổi áp xoay chiều ba pha Biết nguồn xoay chiều có U=380V, tần số f=50Hz Mỗi nhóm tự chọn góc điều khiển phù hợp 1) Trường hợp tải R=10W Hãy mô dạng điện áp dây dòng điện tải 2) Trường hợp tải L=0,01H Hãy mơ dạng điện áp dây dịng điện tải 3) Trường hợp tải R=10W, L=0,01H Hãy mô dạng điện áp dây dòng điện tải Bài 11: Một giảm áp dùng để cấp nguồn cho phần ứng động chiều kích từ độc lập hình Nguồn điện chiều U = 220[V] Tải động chiều có R = 0,2[] Lư=0,02[H] sức điện động E = 0,6.ω [V;rad/s] (ω: tốc độ góc động cơ) Dịng điện động định mức Iđm= 12[A] 1) Xác định tỷ số điều chế 2000[vịng/phút] Ta có: ω= chế độ xác lập, vận tốc động π ∙ n π ∙2000 = 60 = 209,44 rad/s 60 E = 0,6 ∙ 209,44 = 125,66 V Ut = Iđm ∙ Rư + E = 12 ∙ 0,2 +125,66 = 128,06 Y= T U t 128,06 = = 220 = 0,58 T U 2) Bộ giảm áp điều khiển theo tần số đóng cắt khơng đổi f=500[Hz] Sóng mang cưa thay đổi khoảng (0,3) Sóng điều khiển có độ lớn Uđk=2 Hãy vẽ xung kích cho cơng tắc S đồ thị điện áp Ut 3) Tính Ut thời gian đóng cơng tắc S U đk U’t = U ∙ U = 220∙ = 146,67 V pm U 't 146,67 = 220 = 0,667 U 1 mà T= f = 500 = 0,002 (s)  T’1 = Y’ ∙ T = 0,667 ∙ 0,002 = 1,334∙10-3 (s) Y’ = Bài 12: Cho nghịch lưu áp ba pha, nguồn chiều có giá trị U d = 220[V] Bộ nghịch lưu áp điều khiển theo kỹ thuật điều chế độ rộng xung sin (sin PWM) Sóng mang tam giác up thay đổi giá trị (0,3), sóng điều khiển pha tương ứng là: uđk1=2,5; uđk2=1; uđk3= 1,5 1)Vẽ xung kích cho linh kiện S1, S3 S5 2) Vẽ điện áp common mode uN0 3) Vẽ điện áp pha tải ut1, ut2, ut3 4) Xác định điện áp trung bình tải Ut1, Ut2 Ut3 U10 = Uđk1 ∙ U = 2,5 ∙ 220 = 550V U20 = Uđk2 ∙ U = ∙ 220 = 220 V U30 = Uđk3 ∙ U = 1,5 ∙ 220 = 330 V Ut1 = 2U 10−U 20−U 30 = 2∙ 550−220−300 = 183,33 V Ut2 = 2U 20 −U 10 −U 30 = 2∙ 220−550−330 = -146.67 V Ut3 = 2U 30−U 10−U 20 = 2∙ 220−550−220 = -36,66 V 5) Xác định điện áp trung bình tải U12, U23 U31 U12 = U10 –U20 = 550-220 = 330 V U23 = U20 –U30 = 220-330 = -110 V U31 = U30 –U10 = 330-550 = -220 V Phần 2: Mỗi nhóm tìm (01) ứng dụng điện tử cơng suất thực tế Trình bày: 1) Hình vẽ mạch 2) Chức linh kiện: C1: Dẫn tín hiệu vào C6: Tụ lọc nguồn giá trị C6 phụ thuộc vào dịng tải R5-C3: Hợp thành mạch lọc RC ổn định nguồn cấp chống tự kích cho tầng k/đ 2,1 R3-C2: Mạch lọc RC ổn định nguồn, chống tự kích cho k/đ (k/đ cửa vào) R1-R2: Định thiên, phân áp để ổn định phân cực tĩnh cho Q1, để Q1 ko gây méo tuyến tính k/d R1 phải chỉnh để Q1 làm việc chế độ A (tương ứng Ube Q1 ~ 0.8V BTJ gốc silic) R4: Tải Q1, định thiên cho Q2 Trong mạch Q1 Q2 ghép trực tiếp để tăng hệ số k/đ dịng điện trước cơng suất (Q2 đóng vai trị tiền k/đ cơng suất) R7-C4: Hợp thành mạch hồi tiếp âm dịng điện có tác dụng ổn định hệ số k/đ dòng điện cho Q1, giảm nhỏ tượng méo biên độ Khi đ/chỉnh giá trị C4 thay đổi hệ số k/đ Q1, nói cách khác đ/c C4 làm mạch kêu to_kêu nhỏ Q1: Khuyếch đại tín hiệu vào, mắc theo kiểu E chung Q2: Đóng vai trị k/đ tiền cơng suất mắc kiểu C chung Tín hiệu chân E cấp cho BJT công suất Q3, Q3: Cặp BJT công suất mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp” Hai BJT thay đóng/mở nửa chu kỳ tín hiệu đặt vào R9, R10: Điện trở cầu chì, bảo vệ Q3, Q4 khỏi bị chết có BJT bị chập D1, D2: Ổn định nhiệt, bảo vệ tránh cho Q3, Q4 bị nóng  PR1 : Điều chỉnh phân cực Q4 3) Nguyên Lý Hoạt Động: Âm giọng nói, giọng hát có sóng âm khác gửi qua micro Màng ngăn micro chuyển đổi thành tín hiệu điện Trong đó, tín hiệu điện dao động đại diện cho độ loãng áp suất âm gốc Nhờ đĩa CD, đầu ghi, tín hiệu điện mã hóa.Một phát tín hiệu ghi giải mã tín hiệu điện đưa cho loa Sự thay đổi áp suất tương tự loa tái tạo lúc ban đầu Nguyên lý mạch khuếch đại âm tổng hợp giống trộn âm đa kênh cho số kênh âm Sẽ khơng bị nhiễu âm tín hiệu đưa đến điện trở, đầu kết nối với cực “GND” 4) Ứng dụng thực tế: Mạch khuếch đại âm đa số dùng sản xuất loa, guitar điện, gõ điện, … Ngoài thiết bị khuếch đại âm dùng để tái tao âm cho raph hát, rạp phim, sân khấu,… ... tải R=10W Hãy mô dạng điện áp dây dòng điện tải 2) Trường hợp tải L=0,01H Hãy mơ dạng điện áp dây dịng điện tải 3) Trường hợp tải R=10W, L=0,01H Hãy mô dạng điện áp dây dòng điện tải Bài 11: Một... tiền cơng suất mắc kiểu C chung Tín hiệu chân E cấp cho BJT công suất Q3, Q3: Cặp BJT công suất mắc theo kiểu “đẩy kéo nối tiếp” Hai BJT thay đóng/mở nửa chu kỳ tín hiệu đặt vào R9, R10: Điện trở... hiệu điện Trong đó, tín hiệu điện dao động đại diện cho độ loãng áp suất âm gốc Nhờ đĩa CD, đầu ghi, tín hiệu điện mã hóa.Một phát tín hiệu ghi giải mã tín hiệu điện đưa cho loa Sự thay đổi áp suất