Dtcn moi giao trinh dien tu cong suat doc 0848

UBND TỈNH BÌNH ĐỊNH TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ QUY NHƠN GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT NGHỀ: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP - CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số: 99/QĐ-CĐKTCNQN ngày 14 tháng năm 2018 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghệ Quy Nhơn Bình Định, năm 2018 TUN BỐ BẢN QUYỀN Giáo trình biên soạn giáo viên khoa Điện tử trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, sử dụng cho việc tham khảo giảng dạy nghề Điện tử công nghiệp trường Cao đẳng Kỹ thuật cơng nghệ Quy Nhơn Mọi hình thức chép, in ấn đưa lên mạng Internet không cho phép Hiệu trưởng trường Cao đẳng Kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn vi phạm pháp luật LỜI GIỚI THIỆU Để thực biên soạn giáo trình đào tạo ngành Điện tử cơng nghiệp, Điện công nghiệp, Vận hành sửa chữa thiết bị lạnh trình độ Cao Đẳng Trung Cấp, giáo trình Lắp ráp, sửa chữa mạch điện tử công suất giáo trình mơn học đào tạo chun ngành biên soạn theo nội dung ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức kỹ chặt chẽ với nhau, logic Khi biên soạn, nhóm biên soạn cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết thực hành biên soạn gắn với nhu cầu thực tế sản xuất đồng thời có tính thực tiễn cao Trong trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu khoa học công nghệ phát triển điều chỉnh thời gian bổ sung kiên thức cho phù hợp Trong giáo trình, chúng tơi có đề nội dung thực tập để người học cố áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ Tuy nhiên, tùy theo điều kiện sơ vật chất trang thiết bị, trường có thề sử dụng cho phù hợp Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiếu sót Rất mong nhận đóng góp ý kiến q thầy, giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn hiệu chỉnh hồn thiện Các ý kiến đóng góp xin gửi Khoa Điện tử - Tin học Trường Cao Đẳng kỹ thuật công nghệ Quy Nhơn, 172 An Dương Vương, TP Quy Nhơn Biên soạn Dư Vĩ Bằng MỤC LỤC Trang LỜI GIỚI THIỆU BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT 1.1 Q trình phát triển 1.2 Lĩnh vực ứng dụng điện tử công suất 1.3 Các phương pháp điều khiển 1.4 Phần tử chấp hành BÀI 2: KHẢO SÁT VAN BÁN DẪN CƠNG SUẤT 2.1 Diode cơng suất 2.2 Transistor công suất 10 2.3 Thyristor 12 2.4 Triac Diac 13 2.5 MosFet 14 2.6 IGBT 15 2.7 GTO 17 3.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu công suất pha không điều khiển.20 3.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu công suất ba pha hình tia không điều khiển 23 3.3 Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu công suất ba pha hình cầu không điều khiển 25 BÀI 4 : LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH CHỈNH LƯU CƠNG SUẤT CĨ ĐIỀU KHIỂN 27 4.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu cơng suất pha có điều khiển 27 4.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu cơng suất ba pha có điều khiển 30 BÀI 5: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 33 5.1 Lắp ráp, sửa chữa mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều pha 33 5.2 Lắp ráp, sửa chữa mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha 35 BÀI 6: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG 38 6.1 Lý thuyết liên quan 38 6.2 Trình tự thực 39 6.3 Thực hành 40 BÀI 7: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH NGHỊCH LƯU VÀ BIẾN TẦN 41 7.1 Lắp ráp, sửa chữa nghịch lưu áp pha 41 7.2 Điều khiển tốc độ động không đồng pha Rôto lồng sốc dùng biến tần 44 GIÁO TRÌNH MƠN ĐUN Tên mô đun: Lắp ráp, sửa chữa mạch điện tử công suất Mã mơ đun: MĐ 16 Vị trí, tính chất, ý nghĩa vai trị mơ đun: - Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí dạy sau học xong môn học chuyên môn linh kiện điện tử, đo lường điện tử, lắp ráp, sửa chữa mạch điện tử, lắp ráp, sửa chữa mạch xung - số, chế tạo mạch điện tử - Tính chất mơ đun: Là mơ đun chun môn nghề - Ý nghĩa và vai trò mô đun: Giúp người học có cách nhìn nhận phương pháp điều khiển thiết bị điện không tiếp điểm và sửa chữa thiết bị điện tử cơng nghiệp Phán đốn có cố xảy mạch điều khiển Khắc phục sửa chữa board điều khiển công nghiệp Mục tiêu mô đun: Sau học xong mô đun học viên có lực: - Kiến thức: + Hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử công suất + Biết thơng số kỹ thuật linh kiện + Phân tích nguyên lý làm việc mạch điện tử công suất + Kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử công suất - Về kỹ năng: + Lắp mạch điện tử công suất ứng dụng công nghiệp + Thay linh kiện, mạch điện tử cơng suất hư hỏng + Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác an tồn vệ sinh cơng nghiệp - Về lực tự chủ trách nhiệm: + Cẩn thận, bình tĩnh, thực thao tác tiếp xúc với điện cao + Khéo léo, nhanh nhẹn thao tác linh kiện đại, kích thước nhỏ + Có ý thực tự giác, chủ động tự tìm hiểu nâng cao kiến thức, kỹ thực hành hướng dẫn giáo viên Nội dung mô đun: Số Tên mô đun TT Bài 1: Tổng quan điện tử công suất Bài 2: Khảo sát van bán dẫn công suất Bài 3: Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu công suất không điều khiển Bài 4: Lắp ráp, sửa chữa mạch chỉnh lưu cơng suất có điều khiển Bài 5: Lắp ráp, sửa chữa mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều Thời gian (giờ) TS LT TH KT 20 6 14 0 14 14 11 Số TT Tên mô đun Bài 6: Lắp ráp, sửa chữa mạch điều chỉnh điện áp chiều Bài 7: Lắp ráp, sửa chữa mạch nghịch lưu biến tần Tổng cộng Thời gian (giờ) TS LT TH KT 20 13 90 30 58 BÀI 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mã bài: MĐ16-01 Thời gian: (LT: 02, TH: 0, Tự học: 04) Giới thiệu: Bài học giới thiệu khái niệm cần thiết lĩnh vực điện tử công suất ứng dụng công nghệ điện tử công suất sản xuất công nghiệp Mục tiêu: - Trình bày chất, yêu cầu trình điều khiển theo nội dung học; - Giải thích ứng dụng, khâu hệ thống điện tử công suất - Chủ động, sáng tạo, nghiêm túc, an toàn thực hành xưởng tự học Nội dung chính: 1.1 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 lĩnh vực điều khiển khác Kể từ hiệu ứng nắn điện miền tiếp xúc PN cơng bố Shockley vào năm 1949 ứng dụng chất bán dẫn 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 dẫn lĩnh vực lượng Điện tử công suất nghiên cứu phương pháp biến đổi dịng điện u 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 yêu cầu 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 dễ dàng ▪ Khơng bị ảnh hưởng khí hậu, độ ẩm 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 1.2 Lĩnh vực ứng dụng điện tử công suất Trong giai đoạn cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước, ngày có nhiều thiết bị bán dẫn công suất đại sử dụng không lĩnh vực sản xuất mà việc phục vụ đời sống sinh hoạt người Sự đời phát triển linh kiện bán dẫn công suất như: Diode, Transistor, Tiristor, Triac… a Sơ đồ khối: Hình 1.1: Sơ đồ khối điện tử công suất Trong lĩnh vực điện tử công suất, để biểu diển khối chức người ta dùng ký hiệu sơ đồ khối, điện truyền từ nguồn đến tải gồm: Hình 1.2: Sơ đồ khối hệ chỉnh lưu - Khối chỉnh lưu: Nhiệm vụ khối chỉnh lưu nhằm biến đổi lượng nguồn xoay chiều pha ba pha sang dạng lượng chiều (hình 1.3) - Khối nghịch lưu: Nhiệm vụ mạch nghịch lưu nhằm biến đổi lượng dòng chiều thành lượng xoay chiều pha ba pha (hình 1.4) Hình 1.3: Sơ đồ khối hệ nghịch lưu b 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 1.4: Sơ đồ khối hệ biến đổi Dịng chiều có điện áp xác định sang dịng chiều có giá trị điện áp khác (converter DC to DC) Mạch biến đổi thường kết hợp từ mạch chỉnh lưu mạch nghịch lưu Do đó, lại chia làm hai loại: Biến đổi trực tiếp biến đổi có khâu trung gian c Các van biến đổi Các van điện phần tử cho dòng điện chảy qua theo chiều định Trong lĩnh vực điện tử cơng suất diode bán dẫn thyristor kể transistor công suất ⮚ Van không điều khiển (Diode) Một diode lý tưởng cho dịng điện chạy qua điện áp anode dương cathode, điện áp ngõ diode phụ thuộc theo điện áp ngõ vào diode ⮚ Van điều khiển (Thyristor) Mơt chỉnh lưu có điều khiển lý tưởng khơng dẫn điện anode cathode phân cực thuận (anode dương cathode) Điều kiện để van dẫn điện đồng thời với chế độ phân cực thuận phải có thêm xung kích cực cổng (UAK dương UGK dương) Điện áp ngõ phụ thuộc theo điện áp vào mà phụ thuộc theo thời điểm xuất xung kích (đặc trưng góc kích α) 1.3 Các phương pháp điều khiển Dựa nguyên lý làm việc người ta chia thành hai phương pháp điều khiển + Điều khiển vô cấp + Điều khiển gián đoạn Dựa trình tự thực người ta chia thành: Điều khiển theo chương trình (kết hợp điều khiển vô cấp gián đoạn), điều khiển theo thời gian, điều khiển theo tuyến, điều khiển theo trình điều khiển lập trình Mức phát triển cao phương pháp điều khiển theo chương trình phương pháp điều khiển theo trình Trong thao tác tiến trình vật lý thực theo thứ tự lập trình tùy thuộc vào trạng thái đạt q trình điều khiển Chương trình cài đặt cố định đọc từ bìa đục lỗ, băng đục lỗ, băng từ thiết bị lưu trữ khác 1.4 Phần tử chấp hành Các phần tử thừa hành hệ tự động điều khiển không thiết bị điện mà bao gồm van, trượt bơm định lương BÀI 2: KHẢO SÁT VAN BÁN DẪN CÔNG SUẤT Mã bài: MĐ16-02 Thời gian: 20 (LT: 2, TH: 10, Tự học: 8; KT: 0) Giới thiệu: Bài học giới thiệu nguyên lý đóng/cắt mạch điện xoay chiều chiều linh kiện bán dẫn công suất: Diode, BJT, MOSFET, Thyristor, phương pháp dần thay thiết bị đóng/cắt học có nhiều ưu điểm, đặc biệt ứng dụng yêu cầu tốc độ tần suất đóng/cắt cao Mục tiêu: - Hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử công suất - Kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử cơng suất, khảo sát đặc tính theo u cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo, an tồn học tập 2.1 Diode cơng suất 2.1.1 Lý thuyết liên quan - Cấu tạo: Khác với diode thường, mặt cấu tạo diode công suất bao gồm vùng bán dẫn silic với mật độ tạp chất khác gọi cấu trúc PN, hai vùng bán dẫn PN vùng có mật độ tạp chất thấp (vùng S) (hình 2.1) Hình 2.1: Cấu tạo ký hiệu diode công suất - Đặc tuyến V– A Đường đặc tính Diode cơng suất gần với đặc tính lý tưởng (hình 2.2), đoạn đặc tính thuận có độ dốc thẳng đứng (hình 2.2b) vây, nhiệt độ diode xem không đổi, điện áp thuận diode tổng điện áp BÀI 6: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU DÙNG PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG Mã bài: MĐ16-06 Thời gian: (LT: 1, TH: 3, Tự học: 4, KT: 0) Giới thiệu: - Như biết nguồn điện phần quan trọng mạch điện hay hệ thống điện Nguồn điện ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động mạch hay hệ thống Đối với mạch điện hay hệ thống cần địi hỏi nguồn đầu vào khác từ nguồn đầu vào cố định hay có sẵn - Nguồn DC sử dụng rộng rãi sử dụng hầu hết mạch điện hay hệ thống điện Nhưng để sử dụng nguồn DC vào hệ thống nguồn DC cần phải biến đổi thành nguồn DC khác hay nhiều nguồn DC cung cấp cho hệ thống - Hiện nguồn xung hay nói cách khác nguồn biến đổi DC-DC sử dụng phổ biến hầu hết mạch điện hệ thống điện tự động Với ưu điểm khả cho hiệu suất đầu cao, tổn hao thấp, ổn định điện áp đầu đầu vào thay đổi, cho nhiều đầu với đầu vào Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động, đặc tính phạm vi ứng dụng mạch điểu chỉnh điện áp chiều theo nội dung học - Kiểm tra, sửa chữa mạch điều chỉnh điện áp đạt yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh công nghiệp 6.1 Lý thuyết liên quan - Để sử dụng nguồn DC vào hệ thống nguồn DC cần phải biến đổi thành nguồn DC khác hay nhiều nguồn DC cung cấp cho hệ thống Ví dụ có nguồn đầu vào 12V mà hệ thống chạy tới 100V lúc phải biến đổi điện áp từ 12V lên 100V để chạy hệ thống - Nguồn xung có nhiều loại khác chia thành nhóm nguồn : Cách ly khơng cách ly - Mỗi loại nguồn có ưu nhược điểm khác Nên tùy theo yêu cầu nguồn mà ta chọn kiểu nguồn xung Sau nguyên tắc hoạt động nguồn nói nguồn hay dùng thực tế 39 - Điều chế PWM sử dụng để điều khiển cấu servo, viễn thơng, PWM dạng điều chế tín hiệu, độ rộng xung tương ứng với giá trị liệu cụ thể mã hoá đầu giải mã đầu - Các xung có độ dài khác (bản thân thơng tin) gửi theo khoảng thời gian đặn (tần số sóng mang điều chế) - PWM sử dụng để kiểm soát lượng điện cung cấp đến phụ tải mà chịu tổn hao qua điện trở việc phân phối điện đường dây truyền tải - PWM sử dụng các bộ điều chỉnh điện áp hiệu Bằng cách đóng cắt nguồn cấp cho tải với chu kỳ thích hợp, đầu tương ứng với điện áp mức mong muốn Nhiễu chuyển mạch thường lọc với cuộn cảm tụ điện - PWM sử dụng tổng hợp âm (âm nhạc), đặc biệt là tổng hợp trừ, mang lại hiệu ứng âm tương tự hợp ca máy tạo dao động tách đôi chơi yếu với (Trong thực tế, PWM tương đương với khác biệt hai sóng cưa với số chúng đảo ngược.)  6.2 Trình tự thực + Bước 1: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ nguyên lý hình 6.6 + Bước 2: Sử dụng đồng hồ V.O.M thang đo điện trở, kiểm tra chất lượng linh kiện mạch Hình 6.6: Sơ đồ nguyên lý mạch PWM dùng IC 555 + Bước 3: Cấp nguồn cho mạch điện + Bước 4: Kiểm tra hoạt động mạch điện - Dùng V.O.M thang đo DCV kiểm tra chân 2, IC 555 40 - Quan sát động có hoạt động khơng - Đo điện áp ngõ chân IC 555 quan sát động - Điều chỉnh biến trở VR5KΩ đo chân IC 555 nhận xét + Bước 5: Ghi kết điện áp DC ngõ cao thấp vào + Bước 6: Dùng OSC đo dạng sóng chân IC555, điều chỉnh VR quan sát thay đổi độ rộng xung sau vẽ dạng sóng vào 6.3 Thực hành - Từng học sinh thực lắp ráp kiểm tra hoạt động mạch điện theo hướng dẫn giáo viên 41 BÀI 7: LẮP RÁP, SỬA CHỮA MẠCH NGHỊCH LƯU VÀ BIẾN TẦN Mã bài: MĐ16-07 Thời gian: 20 (LT: 2, TH: 9, Tự học: 8, KT: 1) Giới thiệu: - Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi lượng từ nguồn điện chiều không đổi sang dạng lượng điện xoay chiều để cung cấp cho tải xoay chiều - Đại lượng điều khiển ngõ điện áp dòng điện Trong trường hợp đầu, nghịch lưu gọi nghịch lưu áp trường hợp sau nghịch lưu dòng - Các nghịch lưu tạo thành phận chủ yếu cấu tạo biến tần Ứng dụng quan trọng tương đối rộng rãi chúng nhằm vào lĩnh vực truyền động điện động xoay chiều với độ xác cao Trong lĩnh vực tần số cao, nghịch lưu dùng thiết bị lò cảm ứng trung tần, thiết bị hàn trung tần Bộ nghịch lưu dùng làm nguồn điện xoay chiều cho nhu cầu gia đình Mục tiêu: - Trình bày nguyên lý hoạt động, đặc tính phạm vi ứng dụng mạch nghịch lưu biến tần thông dụng - Kiểm tra, sửa chữa mạch nghịch lưu thông dụng, sử dụng khai báo thành thạo biến tần điều khiển động điện - Kiểm tra, sửa chữa mạch nghịch lưu biến tần thông dụng 7.1 Lắp ráp, sửa chữa nghịch lưu áp pha 7.1.1 Lý thuyết liên quan - Nghịch lưu dạng mạch phát sinh nguồn chiều thành nguồn xoay chiều Sự phát sinh khách quan mạch điện gây hay chủ quan thiết kế tạo nên Để phân biệt ứng dụng hiệu kỹ thuật người ta chia mạch nghịch lưu thành hai loại: nghịch lưu phụ thuộc nghịch lưu độc lập ⮚ Nghịch lưu phụ thuộc: Nghịch lưu phụ thuộc chế độ làm việc sơ đồ chỉnh lưu, lượng từ phía chiều đưa trả lưới điện xoay chiều Đây chế độ làm việc phổ biến chỉnh lưu, đặc biệt hệ thống truyền động điện chiều Khi máy điện chiều điều khiển chỉnh lưu, máy điện động tiêu thụ lượng điện từ lưới điện đồng thời đóng vai trị nguồn phát lượng, ví dụ chế độ hãm tái sinh Trong chế độ hãm tái sinh động tích luỹ phần quay động đưa trở lưới điện Tuy nhiên vấn đề trả lượng từ 42 phía chiều xoay chiều cung cấp lượng từ phía xoay chiều đến chiều xảy luân phiên chế độ làm việc bình thường hệ thống truyền tải điện Trước hết, yêu cầu để thực chế độ nghịch lưu phụ thuộc, lượng từ phía chiều đưa trả phía xoay chiều, là: Trong mạch chiều phải có sức điện động chiều Ed có cực tính tăng cường dòng Id, nghĩa dòng điện chiều biến đổi phải vào cực âm cực dương sức điện động chiều Ed Về chất phụ tải phía xoay chiều phần lớn thời gian nửa chu kỳ điện áp lưới dịng điện vào đầu có cực tính âm đầu có cực tính dương ⮚ Nghịch lưu độc lập: - Nghịch lưu độc lập biến đổi nguồn điện chiều thành nguồn điện xoay chiều, cung cấp cho phụ tải xoay chiều, làm việc độc lập Làm việc độc lập có nghĩa phụ tải khơng có liên hệ trực tiếp với lưới điện Như vậy, nghịch lưu có chức ngược lại với chỉnh lưu Khái niệm độc lập nhằm để phân biệt với biến đổi phụ thuộc chỉnh lưu biến đổi xung áp xoay chiều, van chuyển mạch tác dụng điện áp lưới xoay chiều - Tuỳ vào chế độ làm việc nguồn chiều cung cấp mà nghịch lưu độc lập phân loại nghịch lưu độc lập nguồn áp, nghịch lưu độc lập nguồn dòng Phụ tải nghịch lưu độc lập tải xoay chiều - Một nguồn điện nguồn áp hay nguồn dòng Chế độ làm việc nghịch lưu phụ thuộc nhiều vào chế độ làm việc nguồn chiều cung cấp, cần phân biệt đặc tính riêng hai loại nguồn 43 - Nguồn áp lý tưởng nguồn điện có nội trở khơng Như dạng điện áp không đổi, không phụ thuộc vào giá trị tính chất phụ tải Dòng điện phụ thuộc phụ tải, nguồn áp làm việc chế độ không tải làm việc chế độ ngắn mạch dịng điện lớn Trong thực tế nguồn áp tạo cách mắc đầu nguồn chiều tụ điện có giá trị đủ lớn Nguồn dòng lý tưởng nguồn điện có nội trở vơ lớn dịng điện khơng đổi, khơng phụ thuộc vào giá trị tính chất phụ tải Điện áp phụ thuộc tải Nguồn dòng làm việc chế độ ngắn mạch dịng điện khơng đổi khơng làm việc chế độ không tải Chế độ không tải gần chế độ không tải tương đương với trở kháng tải lớn, với dịng điện khơng đổi làm cho mạch xảy tượng áp lớn chấp nhận Trong thực tế, nguồn dòng tạo cách mắc đầu nguồn chiều có điện cảm giá trị đủ lớn Tuy nhiên, điện cảm đầu vào chịu tồn dịng điện u cầu nghịch lưu, phải chịu có cơng suất lớn Trong thực tế để tạo nguồn dòng, người ta dùng mạch chỉnh lưu điều khiển có mạch phản hồi dòng điện Mạch vòng điều khiển đảm bảo dịng điện khơng đổi, điện cảm lúc có giá trị nhỏ có chức san dịng điện 7.1.2 Trình tự thực +) Bước 1: Nhận dạng phân tích mạch điện - Khối tạo dao động - Khối công suất - Biến áp xung Hình 6.4: Mạch nghịch lưu nguồn áp mơt pha dùng Transistor +) Bước 2: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ mạch 44 - Dùng VOM đo kiểm tra chất lượng linh kiện điện tử - Bố trí linh kiện testboard hợp lý - Lắp ráp theo sơ đồ mạch điện +) Bước 3: Kiểm tra hoạt động mạch điện - Cấp nguồn +12Vdc cho mạch tạo dao động Mass nối trực tiếp - Cấp nguồn cho biến áp xung, nối ngõ mạch tạo xung với ngõ vào mạch công suất Ngõ mạch nối với tải đèn - Mở nguồn cung cấp, sử dụng dao động ký quan sát dạng sóng điểm đo: ngõ mạch tạo xung, ngõ tải +) Bước 4: Bảo đảm an tồn vệ sinh cơng nghiệp vị trí làm việc 7.1.3 Thực hành Từng học sinh thực lắp ráp kiểm tra hoạt động mạch điện theo hướng dẫn giáo viên 7.2 Điều khiển tốc độ động không đồng pha Rôto lồng sốc dùng biến tần 7.2.1 Lý thuyết liên quan Biến tần biến đổi dùng để biến đổi nguồn điện áp với thông số điện áp tần số không đổi, thành nguồn điện với thông số thay đổi Thông thường biến tần làm việc với nguồn đầu vào lấy từ lưới điện, nguyên tắc, biến tần làm việc với nguồn điện xoay chiều Biến tần phân chia làm hai loại: biến tần trực tiếp biến tần gián tiếp Biến tần gián tiếp, hay cịn gọi biến tần có khâu trung gian chiều, dùng chỉnh lưu để biến nguồn điện áp xoay chiều thành nguồn điện chiều, tích trữ kho từ, dùng cuộn cảm, kho điện, dùng tụ điện, sau lại dùng nghịch lưu để biến nguồn chiều thành nguồn điện xoay chiều Khâu trung gian chiều tạo khâu độc lập định, biến đổi chậm, tách phần phụ tải khỏi lưới điện Biến tần trực tiếp, khác với biến tần gián tiếp, tạo điện áp tải phần điện áp lưới, lần nối tải vào nguồn phần tử đóng cắt, không thông qua kho lượng trung gian Biến tần trực tiếp có khả trao đổi lượng với lưới theo hai chiều Đây đặc tính ưu việt biến tần trực tiếp so với biến tần gián tiếp, hệ điện công suất lớn lớn, từ hàng trăm kW đến vài MW Ngoài ra, tổn hao cơng suất biến tần trực tiếp phụ tải nối với nguồn qua phần tử đóng cắt, khơng thơng qua khâu trung gian Tuy nhiên số lượng van biến tần trực tiếp lớn hệ thống điều khiển phức tạp nhiều Trong phần giáo trình trình bày biến tần gián tiếp 45 ⮚ Biến tần nguồn dòng Biến tần gián tiếp cấu tạo từ chỉnh lưu, khâu lọc trung gian nghịch lưu Các biến đổi cấu tạo nên biến tần gián tiếp nghiên cứu kỹ chương Ở giới thiệu khái quát số sơ đồ để thấy đặc điểm biến tần thực tế Biến tần gián tiếp chia làm ba loại chính: - Biến tần nguồn dịng, - Biến tần nguồn áp với nguồn chiều đầu vào có điều chỉnh, - Biến tần nguồn áp với nguồn chiều đầu vào không điều chỉnh ⮚ Biến tần nguồn áp Biến tần nguồn áp loại dùng nghịch lưu nguồn áp với đầu vào chiều điều khiển Điện áp phía chiều điều chỉnh nhờ chỉnh lưu tiristo, chỉnh lưu điơt có biến đổi xung áp chiều ⮚ Biến tần M 420 7.2.2 Trình tự thực + Bước 1 : Các thông số biến tần M420 Điện áp vào Công suất Tần số điện vào Tần số điện Hiệu suất chuyển đổi Khả tải Dòng điện vào khởi động Phương pháp điều Tần số điều chế xung (PWM) Tần số cố định Dải tần số nhảy Độ phân giải điểm đặt 200V đến 240V AC ± 10% 0,12 đến 3kW 200V đến 240V AC ± 10% 0,12 đến 5,5kW 380V đến 480V AC ± 10% 0,37 đến 11kW 47 đến 63Hz đến 650Hz 96 đến 97% Quá dòng 1,5 x dòng định mức 60 giây 300 giây Thấp dịng điện vào định mức Tuyến tính V/f; bình phương V/f; đa điểm V/f; điều khiển từ dịng thơng FCC 16kHz (tiêu chuẩn cho 230V 1PH hay 3PH) 4kHz (tiêu chuẩn cho 400V 3PH) 2kHz đến 16kHz (bước chỉnh 2kHz) 7, tuỳ đặt 4, tuỳ đặt 10 bit analog 46 Các đầu vào số Các đầu vào tương tự Các đầu tương tự Cổng giao tiếp nối tiếp Độ dài cáp động Tính tương thích điện từ Hãm Cấp bảo vệ Dải nhiệt độ làm việc Độ ẩm Độ cao lắp đặt Các chức bảo vệ Phù hợp theo tiêu chuẩn CE mark Kích thước tuỳ chọn (khơng có tuỳ chọn) 0,01Hz giao tiếp nối tiếp (mạng) số đầu vào số lập trình được, cách ly Có thể chuyển đổi PNP / NPN dùng cho điểm đặt hay phản hồi cho PI (0 đến 10V, định thang dùng đầu vào số thứ 4) 1, tuỳ chọn chức năng; – 20mA RS-485, vận hành với USS protocol - Khơng có kháng : Max 50m (bọc kim) Max 100m (không bọc kim) - Có kháng : max 200m (bọc kim) max 300m (không bọc kim) Bộ biến tần với lọc EMC lắp sẵn theo EN 61 800-3 (giới hạn theo chuẩn EN 55 011, Class B) Hãm DC, hãm tổ hợp IP 20 -10oC đến +50oC 90% không đọng nước 1000m mực nước biển Thấp áp, áp, tải, chạm đất, ngắn mạch, chống kẹt, I2t nhiệt động cơ, nhiệt biến tần, khóa tham số PIN Phù hợp với dẫn thiết bị thấp áp 73/23/EC, loại có lọc cịn phù hợp với dẫn 89/336/EC Cỡ vỏ (FS) Cao x Rộng x Sâu kg A 150 x 69 x 118 0,8 B 150 x 69 x 138 1,0 C 245 x 185 x 195 5,0 + Bước 2: Các phím chức biến tần Bảng điều khiển Hàm Trạng thái hiển thị Chức Trình bày hình giá trị cài đặt biến tần 47 Khởi động biến tần Tắt biến tần Thay đổi chiều quay Xoay nhẹ động Hàm Tham số truy cập Nhấn nút để khởi động biến tần Nút mặcđịnh không sử dụng được, sử dụng cài đặt P700 = OFF1 : Nhấn nút làm dừng động theo thời gian giảm tốc Nút mặc định khơng sử dụng được, sử dụng cài đặt P700 = OFF2 : Nhấn nút lần (hay lần lâu) làm cho động dừng nhanh Hàm sử dụng Nhấn nút để đổi chiều quay động Khi động đổi chiều, hình hiển thị dấu ‘-‘ Mặc định không sử dụng, sử dụng đặt P700 = Nhấn nút biến tần khơng có tín hiệu làm cho động khởi động chạy tần số xác định Động dừng thả nút Khi động chạy, nút khơng có tác dụng Nút sử dụng xem thơng tin thêm vào Nó làm việc cách nhấn giữ nút, trình chiếu : Điện áp DC-link (V) Dòng (A) Tần số ngõ (Hz) Điện áp ngõ (V) Giá trị lựa chọn P0005 (nếu P0005 đặt trình chiếu giá trị khơng xuất lại lần nữa) Nhảy hàm : Từ tham số rxxxx hay Pxxxx nhấn nút Fn quay r0000, ta thay đổi tham số yêu cầu, nhấn nút Fn lại lần từ r0000, quay tham số ban đầu Nhấn nút dùng để truy cập tham số Tăng giá trị Nhấn nút để gia tăng giá trị hành Để thay đổi ‘điểm đặt tần số ‘ đặt P1000 = Giảm giá trị Nhấn nút để giảm giá trị hành Để thay đổi ‘điểm đặt tần số ‘ đặt P1000 = 48 + Bước 3: Cài đặt biến tần điều khiển tốc độ động bàn phím + Bước 4: Kết nối biến tần với động pha, sau cài đặt thông số bảng thông số xong ta bắt đầu cho biến tần hoạt động cách nhấn phím cho phép biến tần hoạt động nhấn phím để tăng giảm tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động Để đảo chiều động cần nhấn phím sau nhấn động giảm tốc độ dừng lại đảo chiều Để xem thông số điện áp, dòng điện, tần số động hoạt 49 động ta nhấn phím Kết thúc trình hoạt động động ta nhấn phím biến tần ngắt điều khiển cho động cơ, động dừng hoàn toàn, kết thúc thực hành + Bước 5: Cài đặt biến tần điều khiển tốc độ động biến trở + Bước 6: Sau cài đặt thông số bảng thông số xong ta bắt đầu cho biến tần hoạt động cách kết nối chân 24VDC vào DIN1cho phép biến tần hoạt động hoạt động theo chiều thuận sử dụng biến trở xoay theo chiều thuận kim đồng hồ để tăng tần số ngược chiều kim đồng hồ để giảm tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động Để đảo chiều động cần kết nối tiếp từ chân 24VDC vào DIN sau kết nối động giảm tốc độ dừng lại đảo chiều Để xem thông số điện áp, dòng điện, tần số 50 động hoạt động ta nhấn phím Kết thúc trình hoạt động động ta ngắt kết nối DIN1 với tín hiệu 24VDC biến tần ngắt điều khiển cho động động dừng hoàn toàn kết thúc thực hành + Bước 7: Cài đặt biến tần điều khiển động nhiều cấp tốc độ 51 + Bước 8: Sau cài đặt thông số bảng thông số xong ta bắt đầu cho biến tần hoạt động cách kết nối chân 24VDC vào DIN1cho phép biến tần hoạt động cấp tốc độ 1.(FF1) động hoạt động theo chiều thuận, kết nối chân 24VDC vàoDIN2 để thay đổi tần s ố dẫn đến thay đổi tốc độ động hoạt động cấp tốc độ (FF2),tiếp theo kết nối chân 24VDC vào DIN1 DIN2 để thay đổi tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động cơvà hoạt động cấp tốc độ (FF3), kết nối chân 24VDC vào DIN3cho phép biến tần hoạt động cấp tốc độ (FF4), kết nối chân 24VDC vào DIN3 DIN1 để thay đổi tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động hoạt động cấp tốc độ (FF5), kết nối chân 24VDC vào DIN3 DIN2 để thay đổi tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động hoạt động cấp tốc độ (FF6), kết nối chân 24VDC vào DIN, DIN2 DIN3 để thay đổi tần số dẫn đến thay đổi tốc độ động hoạt động cấp tốc độ (FF7).Để xem thơng số điện áp, dịng điện, tần số động hoạt động ta nhấn phím FN Kết thúc q trình hoạt động động ta ngắt kết nối DIN1, DIN2 DIN3 với tín hiệu 24VDC biến tần ngắt điều khiển cho động động dừng hoàn toàn kết thúc thực hành 7.2.3 Thực hành Từng học sinh thực cài đặt biến tần kiểm tra hoạt động mạch điện theo hướng dẫn giáo viên 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khoa Điện tử, Giáo trình Điện tử cơng suất, lưu hành nội bộ; [2] PGS.TS Trần Xuân Minh (Chủ biên), TS Đỗ Trung Hải, 2016, Điện tử công suất, NXB Khoa học kỹ thuật; [3] Nguyễn Văn Nhờ, 2017, Điện tử công suất 1- NXB Đại học quốc gia HCM 53