Giáo trình Thực hành điện tử công suất (Nghề Công nghệ kỹ thuật ĐiệnĐiện tử CĐTC)

TRƢỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ ĐỒNG THÁP KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGÀNH, NGHỀ: CN T ĐI N, ĐI N T TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG/TRUNG CẤP (Ban hành kèm theo Quyết định Số: /QĐ-CĐNĐT ngày… tháng…năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng nghề Đồng Tháp) Đồng Tháp, năm 2018 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin đƣợc phép dùng nguyên 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 Cùng với công đổi công nghiệp hóa đại hóa đất nƣớc, kỹ thuật số phát triển mạnh mẽ Việt Nam.Trong điện tử công suất chiếm phần quan trọng thiết bị máy móc , cơng nghiệp, Các hệ thống máy lạnh điều hịa khơng khí phục vụ đời sống sản xuất nhƣ: chế biến, bảo quản thực phẩm, bia, rƣợu, in ấn, điện tử, thông tin, y tế, thể dục thể thao, du lịch phát huy tác dụng thúc đẩy mạnh mẽ kinh tế, đời sống lên việc đào tạo phát triển đội ngũ kỹ thuật viên lành nghề đƣợc Đảng, Nhà nƣớc, Nhà trƣờng công dân quan tâm sâu sắc để làm chủ đƣợc máy móc, trang thiết bị nghề Giáo trình “ĐI N T CƠNG SUẤT “đƣợc biên soạn dùng cho chƣơng trình dạy nghề ĐI N T CÔNG NGHI P đáp ứng cho hệ Cao đẳng nghề Nội dung giáo trình cung cấp kiến thức sử dụng Các linh kiện công suất, phƣơng pháp điều khiển vận hành mạch điện công suất, ứng dụng mạch điện cơng suất vào thực tiễn Cấu trúc giáo trình gồm bài: Bài1 MĐ21-01: hảo sát linh kiện điện tử công suất Bài MĐ21-02: Lắp ráp mạch Chỉnh lƣu không điều khiển Bài MĐ21-03: Lắp ráp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển Bài MĐ21-04: Lắp ráp Mạch biến đổi điện áp xoay chiều Bài MĐ21-05: Lắp ráp mạch nghịch lƣu Giáo trình tài liệu giảng dạy tham khảo tốt cho nghề Công nghệ kỹ thuật Điện – Điện tử, Điện tử dân dụng, Điện công nghiệp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng đƣợc mục tiêu đào tạo nhƣng không tránh đƣợc nh ng thiếu sót Rất mong nhận đƣợc đóng góp kiến thầy, cơ, bạn đọc để nhóm biên soạn điều chỉnh hoàn thiện Xin trân trọng cám ơn! … , ngày… tháng… năm…… Tham gia biên soạn NGUYỄN HỮU TÂN MỤC LỤC  LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC BÀI 1:KHẢO SÁT LINH KIỆN CÔNG SUẤT 1.Khảo sát linh kiện diode Khảo sát linh kiện Transistor Khảo sát linh kiện mosfet 11 Khảo sát linh kiện Thyristor 14 Khảo sát linh kiện triac 19 Khảo sát linh kiện IGBT 23 BÀI 2: LẮP RÁP MẠCH CHỈNH LƢU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN 25 Lắp mạch chỉnh lƣu chu kỳ 25 2.Mạch chỉnh lưu toàn kỳ pha hình cầu ……………………………… 28 Lắp mạch chỉnh lƣu khơng điều khiển ba pha hình tia …………… 30 Chỉnh lưu toàn chu kỳ ba pha hình cầu :…………………………………………………………… 32 BÀI 3: LẮP MẠCH CHỈNH LƢU CÓ ĐIỀU KHIỂN 33 Lắp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển nửa chu kỳ pha ………………… 33 Lắp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển tồn chu kỳ pha hình cầu 36 Lắp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển ba pha hình tia 38 Lắp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển ba pha hình cầu 41 BÀI 4: : LẰP RÁP MẠCH BIẾN ĐỔI ĐI N ÁP XOAY CHIỀU 44 Lắp Mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha……… 44 Lắp Mạch biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 47 BÀI 5: LẮP RÁP MẠCH NGHỊCH LƢU 50 Lắp ráp mạch nghịch lƣu pha 50 Lắp ráp mạch nghịch lƣu pha…………………………………… …… 51 TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined.52 BÀI 1:KHẢO SÁT CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã Bài : MĐ21-01 Giới thiệu : Điện tử công suất phát triển, ứng dụng nhiều lĩnh vực khác L đằng sau điều phát triển không ngừng linh kiện bán dẫn công suất, linh kiện điện tử khác.Trong nầy chủ yếu khảo sát chức linh kiện công suất , ứng dụng linh kiện thực tế Mục tiêu: suất - Cũng cố kiến thức: cấu tạo, k hiệu, nguyến l làm việc linh kiện công - Thực đƣợc kỹ năng: Lắp ráp mạch, vận hành, đo kiểm tra - Có lực: kiểm tra xác định hƣ hỏng linh kiện thay linh kiện mới, có trách nhiệm thực an tồn cho thiết bị đảm bảo an toan vệ sinh công nghiệp Nội dung Bài: hảo sát linh kiện Diode 1.1 Cấu tạo k hiệu, nguyên l làm việc 1.1.1 Cấu tạo, k hiệu Hàng rào điện ( vùng Mối nối nghèo) P-N + + + P+ Lỗ trống - - + - - N- P + + + - + - - + - + - N - Electron Khi đặt bán dẫn P N tiếp xúc có điện tử từ N qua mối nối tái hợp với P làm cho vùng N bị điện tử nên vùng N gần mối nối thành điện tích dương Còn P nhận điện tử làm cho vùng P gần mối nối có điện tích âm Hiện tượng diễn đến điện tích âm vùng P đủ lớn không cho điện tử vùng N sang Sự chênh lệch mối nối gọi hàng rào điện ( vùng nghèo) - Ký hiệu : A K 1.1.2 Ngun l hoạt động : Bình thường chưa phân cực ( chưa cấp nguồn) cho diode hàng rào điện lớn điện trở diode cao nên diode không dẫn Để diode dẫn ta phải phân cực cho diode a Phân cực thuận : Id K A -+ N P -+ + Vdc - Đặt nguồn chiều có cực dương (+) nguồn nối với cực A, cực âm (-) nguồn nối với cực K diode làm cho hàng rào điện nhỏ lại điện trở diode giảm, có dòng Id xuất qua diode b Phân cực ngược : Đặt nguồn chiều có cực dương (-) nguồn nối với cực A, cực âm (+) nguồn nối với cực K diode cực âm hút lổ trống P, cực dương hút điện tử N làm cho hàng rào điện lớn lên điện trở diode tăng dòng Id qua diode K A - + N P - + Vdc - + 1.1.3 Xác định phân loại đo kiểm tra a/ PHƢƠNG PHÁP 1: Sử dụng đồng hồ số vạn để kiểm tra iểm tra diode cách sử dụng đồng hồ số vạn (DMM) đƣợc thực theo hai cách có hai chế độ có sẵn DMM để kiểm tra diode Đó chế độ diode chế độ Ôm ế  Xác định cực dƣơng cực dƣơng cực âm diode       Chọn chế độ kiểm tra diode cách xoay nút xoay trung tâm đến vị trí biểu tƣợng diode Trong chế độ này, đồng hồ cung cấp dịng điện 2mA để kiểm tra Chạm que đo màu đỏ với cực dƣơng que đo màu đen với cực âm Quan sát hình hiển thị đồng hồ Nếu giá trị điện áp nằm khoảng từ 0,6 đến 0,7 (diode silic) diode tốt Đối với điốt gecmani, giá trị nằm khoảng từ 0,25 đến 0,3 Bây đảo ngƣợc cực đồng hồ có nghĩa chạm que đo màu đỏ với cực âm màu đen với cực dƣơng Diode phân cực nghịch lúc khơng cho dịng điện chạy qua Do đồng hồ thể OL (tƣơng đƣơng với mạch hở) Nếu bạn thực nhƣ bƣớc tức diode tốt Nếu đồng hồ hiển thị giá trị không liên quan nhƣ bƣớc diode bị hƣ Diode bị hở ngắn mạch Diode hở diode hoạt động nhƣ công tắc hở điều kiện phân cực thuận phân cực nghịch Vì vậy, khơng có dịng điện chạy qua diode Và đồng hồ thể OL hai điều kiện Điốt ngắn mạch diode hoạt động nhƣ cơng tắc đóng để dịng điện chạy qua điện áp rơi qua diode khơng Do đó, đồng hồ hiển thị giá trị điện áp không, nhƣng số trƣờng hợp hiển thị điện áp nhỏ điện áp rơi qua diode b/ PHƢƠNG PHÁP 2: Sử dụng đồng hồ kim để kiểm tra     Điều chỉnh đồng hồ thang đo điện trở thấp ( ) hi đo chiều thuận, chạm que đo màu đỏ với anode màu đen với Cathode Nếu đồng hồ hiển thị giá trị điện trở thấp diode tốt Tiếp tục điều chỉnh đồng hồ sang thang đo điện trở cao( 100 )   Trong trƣờng hợp ta đo chế độ làm việc nghịch diode, chạm que đo màu đen với anode màu đỏ với cathode Nếu đồng hồ cho giá trị điện trở cao OL diode tốt.Nếu đồng hồ khơng hiển thị với kết bƣớc diode bị hỏng 1.4.Vận hành đo kiểm tra - Dùng đồng hồ VOM thang đo X1  đo thử linh kiện - Lắp mạch hình vẽ +12V +12V R i Taû R i Taû D1 D1 2.Khảo sát linh kiện transistor 2.1 Cấu tạo k hiệu, nguyên l làm việc Transistor có hai lớp PN, dựa theo cấu tạo lớp ta phân biệt hai loại transistor: transistor PNP transistor NPN Các lớp PN điện cực gọi lớp emitter J1 lớp collector J2 Mỗi lớp phâ n cực theo chiều thuận chiều nghịch tác dụng điện Sự dịch chuyển dòng collector ic qua lớp bị phân cực nghịch chịu ảnh hưởng lớn dòng kích IB dẫn qua lớp phân cực thuận Hiện tượng tạo thành tính chất sử dụng nhiều transistor gọi tượng điều chế độ dẫn điện lớp bị phân cực nghịch Trong lãnh vực điện tử công suất, transistor BJT sử dụng công tắc (khóa) đóng ngắt mạch điện phần lớn mắc theo dạng mạch có chung emitter Ngun lý làm việc : Trong vùng chứa đặc tính ngõ ra, ta phân biệt vùng nghịch, vùng bão hòa vàvùng tích cực Vùng nghịch: đặc tính với thông số iB = nằm vùng Transistor chế độ ngắt Dòng collector iCO có giá trị nhỏ không đáng kể qua transistor tải Khi uBE < 0, dòng điện kích, transistor trạng thái ngắt độ lớn dòng iCO giảm nhỏ Tuy nhiên, khả chịu áp ngược lớp cổng –emitter nhỏ Do đó, cần hạn chế điện áp âm BE để không vượt giá trị cho phép Vùng bão hòa: nằm đường thẳng giới hạn a giới hạn bão hòa b Đường thẳng giới hạn a xác định điện uCE nhỏ đạt ứng với giá trị iC cho trước Giới hạn bão hòa đường thẳng xác định ranh giới trạng thái uCB = uCB > Nếu điểm làm việc nằm vùng bão hòa (xem điểm ĐÓNG), transistor đóng, dòng iC dẫn điện uCE đạt giá trị uCESAT nhỏ không đáng kể (khỏang 1-2 V) vậy, thực tăng dòng điện kích IB>IBsat, dòng điện qua collector không thay đổi Điện uCESAT gọi điện bão hòa ta nói transistor trạng thái bão hòa Vùng tích c ực: vùng mà transistor hoạt động chế độ khuếch đại tín hiệu, tương ứng với giá trị làm việc uCE > uCESAT dòng iC>IC0 Mối quan hệ hai đại lượng uCE IC phụ thuộc vào tải dòng iB Khi transistor làm việc công tắc đóng mở (switching), điểm làm việc không nằm vùng 2.2 Xác định phân loại đo kiểm tra Cũng giống nhƣ số linh kiện điện tử thiết bị điện khác, transistor đƣợc phân loại chủ yếu dựa vào cấu tạo chúng Theo đó, ta chia transistor thành loại Transistor NPN Đây Transistor đƣợc cấu tạo từ nối ghép bán dẫn dƣơng gi a hai bán dẫn điện âm Transistor đƣợc sử dụng việc khuếch đại, dùng để điện dẫn ngành công nghiệp điện tử dùng làm cổng số cho điện tử số Để loại transistor NPN hoạt động cần phải sử dụng thêm điện để kích hoạt Transistor PNP Đây loại transistor lƣỡng cực, đƣợc kết hợp từ hai chất bán điện dẫn Loại transistor gồm có: lớp bán dẫn pha tạp loại N (với vai trò cực gốc) hai lớp bán dẫn loại P Transistor PNP đƣợc kích hoạt cực phát đƣợc nối đất cực góp đƣợc nối với nguồn lƣợng Cách xác định chân cho Transistor Để xác định đƣợc transistor loại thứ tự chân cần có VOM kim để xác định Các bƣớc xác định nhƣ sau:  Bƣớc xác định chân B: Tiến hành phép đo hai chân bất kỳ, phép đo có phép đo kim đồng hồ dịch chuyển Chân chung cho phép đo chân B  Bƣớc xác định PNP hay NPN: sau xác định đƣợc chân B, quan sát que đo nối với chân B đỏ hay đen để xác định Nếu chân nối với chân B đỏ, PNP ngƣợc lại  Bƣớc xác định chân C chân E: chuyển đồng hồ đo ôm thang x100 –Đối với PNP: giả thiết chân chân C chân lại chân E Đƣa que đen tới chân C, que đỏ tới chân E(que đỏ nối với cực âm pin đồng hồ) Trong để chân tiếp xúc nhƣ vậy, chạm chân B vào que đen, kim dịch chuyển nhiều so với cách giả thiết chân ngƣợc lại giả thiết ban đầu đúng, khơng tất nhiên giả 2.1.Lắp mạch Chỉnh lƣu có điều khiển ba pha hình tia 2.1.1 Phân tích sơ đồ mạch Nguyên lý hoạt động : Điện áp xoay chiều ba pha lệch góc 1200 Phương trình biểu diễn dạng sóng pha ua = U2 sin  2 ) 4 U2 sin (  ) ub = U2 sin (  ub = 5 