Giáo trình điện tử công suất (nghề điện công nghiệp trình độ cao đẳng)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN – XÂY DỰNG VÀ NÔNG LÂM TRUNG BỘ GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT NGHỀ : ĐIỆN CƠNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ : CAO ĐẲNG Ban hành kèm theo Quyết định số 77/QĐ-CĐTB-ĐT ngày 19 tháng 01 năm 2021 Hiệu trưởng Trường Cao đẳng Cơ điện – Xây dựng Nông lâm Trung Năm 2021 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 yêu cầu phát triển qui mô chất lƣợng đào tạo nghề Trƣờng yêu cầu biên soạn giáo trình, tài liệu phục vụ giảng dạy học tập trƣờng yêu cầu cần thiết mang tính thiết thực Việc biên soạn giáo trình điện tử cơng suất để phục vụ giảng dạy cho nghề điện CN, Điện Tử CN, cố gắng lớn nhà trƣờng thân giáo viên nhằm bƣớc thống hoàn thiện nội dung giảng dạy mơ đun Nội dung giáo trình đƣợc xây dựng dựa theo chƣơng trình khung hiệu trƣởng ban hành Trên sở tiếp cận kế thừa kiến thức đƣợc biên soạn từ giáo trình tác giả khác nƣớc với nội dung kiến thức kinh nghiệm giảng dạy lớp, giáo trình thể kiến thức ứng dụng cụ thể giúp ngƣời học hiểu đƣợc ngun lí mạch thực việc lắp ráp, vận hành đƣợc mạch điện Giáo trình đƣợc xây dựng biên soạn bỡi giáo viên giảng dạy điện tử khoa Điện- điện tử Với quan điểm biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, chủ yếu đề cập nội dung bản, cốt yếu từ mở rộng cho nội dung phức tạp Tuy có cố gắng thầy giáo nhóm biên soạn nhƣng tránh khỏi tồn tại, khuyết điểm Chúng tơi mong đƣợc góp khoa, trƣờng bạn đọc để tái lần sau giáo trình có chất lƣợng tốt Chúng xin chân thành cảm ơn hỗ trợ động viên tinh thần vật chất trƣờng, khoa giúp chúng tơi hồn thành giáo trình Tham gia biên soạn: Ks Lê Kim Ngọc (Chủ biên) Ths Nguyễn Văn Loi MỤC LỤC TT Nội dung Trang Các khái niệm Giá trị trung bình đại lƣợng Cơng suất trung bình Giá trị hiệu dụng Hệ số công suất Các linh kiện điện tử công suất Phân loại Diode chỉnh lƣu công suất BJT công suất 12 MOSFET công suất 15 IGBT 18 SCR 20 DIAC 22 TRIAC 25 Bộ chỉnh lƣu 28 Bộ chỉnh lƣu pha 28 Bộ chỉnh lƣu ba pha 33 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều 38 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 38 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 Bài Bài Bài Bài BÀI CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN Mục tiêu : Sau học xong người học có khả : - Trình bày đƣợc nghĩa đại lƣợng điện tử công suất - Phân biệt đƣợc đại lƣợng điện tử công suất - R n luyện tính xác, nghiêm túc học tập thực công việc Nội dung: Giá trị trung bình đại lƣợng: Gọi i(t) hàm biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ Tp Trị trung bình đại lƣợng i, viết tắt IAV đƣợc xác định theo hệ thức: I AV  t o +T T  i(t).dt to Với: to – thời điểm đầu chu kỳ đƣợc lấy tích phân Ta thƣờng hay gặp đại lƣợng trị trung bình đƣợc biểu diễn với số Id (Direct…một chiều) Itb ( Average… giá trị trung bình), ví dụ dịng điện trung bình Itb (Id), điện áp trung bình Utb (Ud) Cơng suất trung bình : Cơng suất tức thời tải tiêu thụ đƣợc xác định tích điện áp dịng điện tức thời dẫn qua tải đó, tức là: p(t) = u(t).i(t) Cơng suất trung bình đƣợc xác định cách áp dụng tính trung bình vào đại lƣợng công suất tức thời p(t), tức : Pd  T T  p  t .dt  T u  t .i  t  dt T 0 theo X = t; Pd  X X  p  X .dX  X X  u  X .i  X  dX ; X  .T Trƣờng hợp dòng qua tải không đổi theo thời gian I = const = Id, cơng suất trung bình qua tải tích điện áp dịng điện trung bình: Pd = Ud.I = Ud.Id Trƣờng hợp điện áp đặt tải không đổi theo thời gian u = const = Ud, công suất trung bình tải tích điện áp dịng điện trung bình Pd = U.Id = Ud Id Các trƣờng hợp đặt biệt : Pd  Tải R : T T  uR  t  iR  t  dt  T R.i  t  dt T R T Pd  R  iR2  t  dt  R.I R2 T Tụ điện cuộn kháng phần tử có khả dự trữ khơng tiêu hao công suất Dễ dàng dẫn giải hệ thức cho tải L C nhƣ sau: Tải L : Pd = Tải C : Pd = Giá trị hiệu dụng: Giả thiết đại lƣợng i biến thiên theo thời gian theo hàm tuần hoàn với chu kỳ Tp với chu kỳ theo góc Xp = .Tp Trị hiệu dụng đại lƣợng i đƣợc tính theo cơng thức: I T to T  to i dt  X Xo  X  i dX Xo Hệ số công suất: 4.1 Định Nghĩa: Hệ số công suất cos - PF (Power Factor) tải đƣợc định nghĩa tỉ số công suất tiêu thụ P công suất biểu kiến S mà nguồn cấp cho tải đó: cos   P S Trong trƣờng hợp đặc biệt nguồn áp dạng sin tải tuyến tính chứa phần tử R, L, C khơng đổi sức điện động dạng sin, dòng điện qua tải có dạng sin tần số nguồn áp với góc lệch pha có độ lớn  Ta có hệ thức tính hệ số cơng suất nhƣ sau : P  mU I cos  ; S  mU I ;cos   Trong đó: P S U, I – trị hiệu dụng điện áp dòng điện qua tải; m – tổng số pha Các biến đổi công suất thiết bị có tính phi tuyến Giả sử nguồn điện áp cung cấp có dạng sin dịng điện qua có dạng tuần hồn khơng sin Dựa vào phân tích Fourier áp dụng cho dịng điện i, ta tách dịng điện thành thành phần sóng hài I1 tần số với nguồn áp sóng hài bậc cao I2 ,I3 , … dễ dàng thấy rằng, sóng điện áp nguồn sóng hài dịng điện tạo nên cơng suất tiêu thụ tải: P = P1 = m.U.I1.cos1 1 - Góc lệch pha điện áp dịng điện sóng hài Các sóng hài cịn lại ( bậc cao) tạo nên cơng suất ảo Ta có:  S   mU I   m2 U I12  I 22  I 32    S  m2 U I12  m2 U  I 2j  j 2   m2 U I12 cos 1  m2 U I 21 sin 1  m2 U  I 2j  j 2 S  P  Q12  D2 Với : P = m.U.I1.cos1 - Công suất tiêu thụ tải Q1 = m.U.I1.sin1 - Công suất phản kháng (cơng suất ảo sóng hài dòng điện tạo nên)  D  m2 U  I 2j  - Công suất biến dạng (công suất ảo sóng hài bậc cao j 2 dòng điện tạo nên) Khái niệm biến dạng (deformative) xuất từ nghĩa tác dụng gây biến dạng điện áp nguồn thành phần dòng điện này, vào lƣới điện chúng tạo nên sụt áp tổng không sin trở kháng nguồn, từ sóng điện áp thực tế cấp cho tải bị méo dạng Từ đó, ta rút hệ thức tính hệ số cơng suất theo thành phần cơng suất nhƣ sau: cos   P  S P P  Q12  D 2 4.2 Biện pháp nâng cao hệ số công suất : Muốn tăng hệ số cơng suất, ta :  Giảm Q1 – cơng suất ảo dịng hài bản, tức thực bù công suất phản kháng Các biện pháp thực nhƣ bù tụ điện, bù máy điện đồng kích từ dƣ dùng thiết bị đại bù bán dẫn (SVC – Static Var Compensator)  Giảm D – cơng suất ảo sóng hài bậc cao Tuỳ theo phạm vi hoạt động dải tần số sóng hài bậc cao đƣợc bù, ta phân biệt biện pháp sau đây: - Lọc sóng hài: Áp dụng cho sóng hài bậc cao lớn sóng hài đến giá trị khoảng kHz Có thể sử dụng mạch lọc cộng hƣởng LC Ví dụ nhƣ mạch lọc LC cộng hƣởng bậc 5,7,11… mắc song song với nguồn cần lọc - Khử nhiễu: Áp dụng cho sóng bậc cao có tần số khoảng kHz đến hàng MHz Các sóng tần số cao phát sinh từ mạch điều khiển phát sóng với tần số cao q trình đóng ngắt linh kiện cơng suất, sóng hoạt động mạch điện có khả phát sóng điện từ lan truyền vào môi trƣờng tạo nên tác dụng gây nhiễu cho thiết bị xung quanh, chí gây nhiễu cho thân mạch điều khiển thiết bị công suất Các thiết bị biến đổi công suất thƣờng phải trang bị hệ thống khử nhiễu nghiêm ngặt Một biện pháp sử dụng dùng tụ điện, dùng dây dẫn bọc kim loại dùng lƣới chống nhiễu cho thiết bị Ngoài ra, biểu diễn hệ số cơng suất theo cơng thức sau: cos   I 1 I cos 1 BÀI CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Mục tiêu: - Trình bày đƣợc nguyên lý cấu tạo loại linh kiện điện tử công suất - Giải thích đƣợc nguyên l làm việc loại linh kiện - Nhận dạng đƣợc linh kiện điện tử công suất dùng thiết bịđiện điện tử - Lắp đƣợc mạch kích mở/khố đơn giản - R n luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tƣ sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung: Phân loại Các linh kiện bán dẫn công suất lĩnh vực điện tử cơng suất có hai chức bản: Đóng ngắt dịng điện qua Trạng thái linh kiện dẫn điện (đóng) trạng thái linh kiện có tác dụng nhƣ điện trở bé (gần 0) Độ lớn dòng điện qua linh kiện phụ thuộc trạng thái mạch điện lúc linh kiện đóng độ sụt áp linh kiện nhỏ không đáng kể (tối đa khoảng vài volt) Trạng thái linh kiện khơng dẫn điện (ngắt dịng điện) trạng thái linh kiện có tác dụng mạch nhƣ điện trở lớn Dòng điện qua linh kiện có độ lớn khơng đáng kể, độ lớn điện áp đặt lên linh kiện phụ thuộc vào trạng thái hoạt động mạch điện bên ngồi Do đó, linh kiện bán dẫn hoạt động với hai chế độ làm việc đóng ngắt dịng điện, đƣợc xem l tƣởng trạng thái dẫn điện có độ sụt áp trạng thái không dẫn điện, dịng qua Các linh kiện bán dẫn chuyển đổi trạng thái làm việc mình, ví dụ từ trạng thái khơng dẫn điện (ngắt) sang trạng thái dẫn điện (đóng) ngƣợc lại thơng qua tác dụng kích thích tín hiệu lên cực điều khiển (ngõ vào) linh kiện Ta gọi linh kiện có tính điều khiển Tín hiệu điều khiển tồn dƣới dạng dịng điện, điện áp, ánh sáng với công suất thƣờng nhỏ nhiều so với công suất nguồn tải Trên đây, ta chƣa đề cập đến tác dụng điện áp dịng điện mạch cơng suất lên q trình chuyển đổi trạng thái làm việc linh kiện Tín hiệu điều khiển lên mạch cực điều khiển có tác dụng trạng thái điện áp đặt vào hai cực ngõ linh kiện có chiều phân cực độ lớn phù hợp Ud  2   2U sin  d   U  0.45U Ud 2U  R R Giá trị hiệu dụng dịng thứ cấp biến áp : Giá trị trung bình dòng tải: I d  I  I2  2  2U sin  0  R2    U2 U  0, 707  d  R 2R  Tính cơng suất máy biến áp S = 3,09.Ud.Id = 3,09.Pd Hệ số công suất MBA : Cos  = Pd/S  Máy biến áp sử dụng không hết công suất làm việc ½ chu kỳ  Dịng điện có độ gợn sóng cao 1.1.4 Lắp ráp mạch 1.2 Chỉnh lưu pha tồn kỳ hình tia 1.2.1 Sơ đồ ngun lý a ua0 D1 ia u i ud ia R u1  ub0 b ib 2  D2 ub0 ib ua0 Sơ đồ đồ thị dạng sóng dịng điện, điện áp tải R 1.2.2 Nguyên lý làm việc Trong khoảng <  < , ua0 > 0, ub0 < 0, D1 dẫn, D2 ngắt Điện áp chỉnh lƣu tải điện áp pha lần lƣợt trị số cao Dạng điện áp chỉnh lƣu đỉnh hình sin, tần số điện áp chỉnh lƣu q lần điện áp lƣới (q số pha); dịng qua diode ½ chu kỳ điện áp ngƣợc diode xác định theo công thức sau: Trong khoảng <  < 2, ua0 < 0, ub0 > , D2 dẫn, D1 ngắt ta có điện áp D1 uD1  2U sin  1.2.3 Các thông số kỹ thuật Giá trị trung bình điện áp chỉnh lƣu: 29  Ud  2U 2U m 2 2U sin  d    0,9U 2   Giá trị trung bình dòng tải: I d  Ud 2 2I  U  dm R R  Giá trị trung bình dịng chảy qua diode: ID  Id Giá trị hiệu dụng dòng điện qua cuộn thứ cấp máy biến áp: I  I ao  I bo  2  2U  sin    d  0  R 2     I sin   d  2m U2 2R Tính cơng suất biểu kiến máy biến áp: S2  2U I  1, 74U d I d S1  U1 I1  S U2 I1  1, 23U d I d Kba S1  S2  1, 48 pd Tính hệ số cơng suất MBA (xem hiệu suất sơ đồ chỉnh lƣu 1): Ta có P1 = U1I1cos1 = Pd; P2 = U2I2cos2 = Pd 1.2.4 Lắp ráp mạch 1.3 Chỉnh lưu pha tồn kỳ hình cầu 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý Mạch chỉnh lƣu cầu pha có cấu tạo từ diode Sơ đồ có máy biến áp nối trực tiếp vào lƣới điện + ud id ud u1 u2 Ud id R  _  2 Sơ đồ đồ thị dạng sóng dịng điện, điện áp tải R 1.3.2 Nguyên lý làm việc Điện áp tải Ud lặp lại dạng u2 nhƣng đƣợc chỉnh lƣu để có dạng chiều đập mạch 1.3.3 Các thơng số kỹ thuật 30 Điện áp trung bình tải tính tƣơng tự nhƣ trƣờng hợp :  2U 2U m Ud  2 2U sin  d    0,9U 2   Với tải trở dạng sóng dịng điện áp nhƣ ta có : Giá trị trung bình dịng tải : I d  Ud 2 2I  U  2m R R  Giá trị trung bình dòng qua diode : ID  Id Dòng i2 có dạng hình sin, giá trị hiệu dụng : I2  I 2m   I d  1.11I d 2 Tƣơng tự i1 có dạng sin, : I1  I I2  1.11 d Kba Kba Công suất máy biến áp : Vì dịng sơ cấp thứ cấp có dạng sin nên: S1 = S2 S = U2 I2  1,23 Pd Hệ số công suất MBA : CosMBA = Pd/S Biểu thức cho ta thấy sơ đồ cầu sử dụng MBA tốt sơ đồ tia cơng suất tính tốn MBA lớn công suất chỉnh lƣu yêu cầu Pd 1,23 lần So sánh với sơ đồ tia điện áp diode sơ đồ cầu nửa phải cho điện áp chỉnh lƣu Ud Tuy nhiên sơ đồ dòng điện phải qua hai diode liên tiếp, tổn hao điện áp công suất lớn so với sơ đồ tia Có thể kết luận sơ đồ cầu phù hợp với trƣờng hợp tải có điện áp lớn dịng nhỏ, cịn sơ đồ tia dùng cho tải có dịng lớn điện áp nhỏ 1.3.4 Lắp ráp mạch 1.4 Chỉnh lưu pha ½ chu kỳ có điều khiển 1.4.1 Sơ đồ nguyên lý 31 1.4.2 Nguyên lý làm việc Khi A bán kì dƣơng, tụ C nạp điện qua D- R1 –VR Điện điểm tăng dần tức điện đặt lên cực G tăng dần, đạt đến điện mở VG tiếp giáp G-K bị đánh thủng, lúc tụ C xả điện tạo dịng IG kích SCR dẫn cấp nguồn cho tải Khi A bán kì âm, ốt D, SCR phân cực ngƣợc nên ngƣng dẫn, khơng có điện áp cấp cho tải Điều chỉnh tăng trị số biến trở VR làm cho tụ C nạp chậm dẫn đến dòng IG kích muộn tức SCR dẫn muộn làm cho điện áp ngõ giảm Q trình ngƣợc lại 1.4.3 Các thơng số kỹ thuật Giá trị trung bình điện áp tải đƣợc xác định theo công thức: Ud  2 2  2U sin  d 32 Ud  2    2U sin  d  2U  cos   cos   0, 45U 2 Khi tăng góc kích  khoảng dẫn SCR giảm điện áp chỉnh lƣu giảm Khi góc kích  = SCR hoạt động nhƣ diode chỉnh lƣu không điều khiển đƣợc coi nhƣ trƣờng hợp riêng chỉnh lƣu có điều khiển (với góc kích  = 0) Khi    Ud Uhd = SCR khơng dẫn; Khi   SCR làm việc nhƣ diode chỉnh lƣu Ud = 0,45 U ; Giá trị trung bình dịng điện tải xác định theo công thức: Id  Ud 2U  cos   R R 2 1.4.4 Lắp ráp mạch Bộ chỉnh lƣu pha 2.1 Chỉnh lưu tia pha hình tia 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý u ua ub ua D1 uA M ub D2 uB Id uc D3 uC /6 Ud R uc N  5/6 L 2 3 2 P  4  ud 1 D2 D1 D3 Sơ đồ mạch đồ thị dạng sóng điện áp tải R 2.1.2 Nguyên lý làm việc Trong sơ đồ ngƣời ta sử dụng nhóm catode chung diode có điện anod dƣơng diode dẫn Trên đồ thị điểm M, N, L, P… đƣờng điện áp pha cắt nhau, gọi điểm chuyển mạch tự nhiên Tại điểm chuyển mạch tự nhiên diode bắt đầu dẫn dịng, diode dẫn trƣớc ngắt Có thể thấy rõ điều qua việc xét khoảng dẫn diode nhƣ sau: Trong khoảng 12; ua dƣơng nhất, D1 dẫn, ud = ua Trong khoảng 23; ub dƣơng nhất, D2 dẫn, ud = ub 33 Trong khoảng 34; uc dƣơng nhất, D3 dẫn, ud = uc Điện áp chỉnh lƣu thu đƣợc đƣờng bao phía đƣờng điện áp pha, đập mạch ba lần chu kỳ 2.1.3 Các thông số kỹ thuật Giá trị trung bình điện áp, dịng điện chỉnh lƣu tải đƣợc tính: Ud  2 2   2U sin  d  2 5   2U sin  d  3 U  1,17U 2 Dịng điện trung bình tải Id  U d 1,17U  R R Dòng điện tức thời qua diode : ia  u ua u , ib  b , ic  c R R R Dòng điện trung bình qua diode : ID  2 5   I d d  Id Với tải trở dạng sóng dịng điện lặp lại nhƣ sóng điện áp Do ta biểu diễn giá trị trung bình Id qua giá trị biên độ Idm tƣơng tự nhƣ cơng thức tính điện áp: Id  3 I dm 2 Giá trị hiệu dụng dòng điện thứ cấp MBA : I2  2 5 I  d d  Id  0,577 I d Giá trị hiệu dụng dịng điện sơ cấp MBA xác định từ phƣơng trình cân sức từ động mạch từ Tuy nhiên ngƣời ta tính đƣợc giá trị : I1  0, 47 Id Kba Tính cơng suất MBA : 34 S1  3U1 I1  3K baU I1  S2  3U I  S Ud 0, 47 I d  1, Pd 1,17 Ud 0,577 I d  1, 48Pd 1,17 S1  S2  1,34 Pd Cơng suất tính tốn MBA phải 1,34 công suất chỉnh lƣu yêu cầu Pd Hệ số cơng suất MBA đƣợc tính nhƣ sau cos 1  Pd P ;cos   d S1 S2 cos  MBA  cos 1  cos  Pd = 0,74  S 2.1.4 Lắp ráp mạch 2.2 Chỉnh lưu tia pha hình cầu 2.2.1 Sơ đồ nguyên lý Các diode đƣợc chia thành hai nhóm: Nhóm anode nhóm catode + D1 A P Id D5 D3 a R ua B ub C b D4 R Ud uc D6 L + E c D2 _ + E Q Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu pha 2.2.2 Nguyên lý làm việc Để phân tích làm việc sơ đồ ta sử dụng qui tắc dẫn dịng diode nhóm catode chung nhóm anode chung + Trong khoảng :   5 , Pha a có điện dƣơng nên nhóm catode chung D1 dẫn, D3, D5 ngắt Tƣơng tự nhƣ D3, D5 dẫn khoảng mà điện anode chúng dƣơng + Trong khoảng: 3 7  , 6 35 Pha c có điện âm nên nhóm anode chung D2 dẫn, D4, D6 ngắt Tƣơng tự nhƣ D4, D6 dẫn khoảng mà điện catode chúng âm Lý luận tƣơng tự cho khoảng lập bảng dẫn thời điểm diode dẫn khoảng cịn lại Nhóm catode chung dẫn làm cho điện điểm P đầu tải lặp lại đƣờng bao phía đƣờng điện áp pha Nhóm anode chung dẫn làm cho điểm Q đầu tải có điện lặp lại đƣờng bao phía dƣới đƣờng điện áp pha Nếu đo điện áp tải hai điểm P Q khoảng liên tiếp, thấy rằng: Khi D1, D6 dẫn ta có điện áp tải ud = uab; D1, D2 dẫn ud = uac… Nhƣ điện áp chỉnh lƣu có dạng đập mạch lần chu kỳ, lần lặp lại phần điện áp dây Mỗi diode dẫn 1/3 chu kỳ ud uac uab uba ubc uca ucb uab   3/6 /6 Diode dẫn uc ub ua  2 5/6 D6 D1 D1 D2 D2 D3 D3 D4 D4 D5 D5 D6 Đồ thị dạng sóng điện áp tải R Kết điện áp tải hiệu điện áp hai nhóm anode catode tạo ra, có chỏm hình sin 2.2.3 Các thông số kỹ thuật Điện áp ngƣợc lớn diode : Udnm = 6U  2, 45U Giá trị tức thời điện áp chỉnh lƣu khoảng: 2  ud  ua  ub  2U sin   2U sin      3      6U cos     3   Giá trị trung bình điện áp chỉnh lƣu chu kỳ: 36  Ud  2 3     6U cos    d  U  2,34U 3   Dịng trung bình qua tải: I d  Ud R Dịng trung bình qua diode: I D  Diode dẫn Chiều dòng điện Điện áp tải ud Từ a qua tải b ua- ub = uab 3 5  6 Từ a qua tải c ua- uc = uac 5 7  6 Từ b qua tải c ub- uc = ubc 7 9  6 Từ b qua tải a ub- ua = uba 9 11  6 Từ c qua tải a uc- ua = uca 11 13  6 Từ c qua tải b uc - ub = ucb Khoảng   3 2.2.4 Lắp ráp mạch 37 Id BÀI BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU Mục tiêu: - Trình bày đƣợc nhiệm vụ chức phần tử biến đổi - Giải thích đƣợc nguyên l làm việc sơ đồ - Lắp ráp, sửa chữa, sử dụng chức mạch biến đổi điện áp xoay chiều pha cơng suất nhỏ - R n luyện đức tính cẩn thận, tỉ mỉ, tƣ sáng tạo khoa học, đảm bảo an toàn, tiết kiệm Nội dung: Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 1.1 Sơ đồ nguyên lý 1.2 Nguyên lý làm việc Khi A bán kì dƣơng, tụ C đƣợc nạp điện qua R1 –VR Điện điểm tăng dần đặt điện áp tăng dần lên diac, đạt đến điện áp mở diac dẫn, tụ C xả dịng qua diac tạo xung dƣơng kích triac dẫn cấp nguồn cho tải Khi A bán kì âm, tụ C đƣợc nạp điện qua R1 –VR Điện điểm giảm dần đặt điện áp âm tăng dần lên diac, đạt đến điện áp mở diac dẫn, tụ C xả dòng qua diac tạo xung âm kích triac dẫn cấp nguồn cho tải Điều chỉnh tăng trị số biến trở VR làm cho tụ C nạp chậm dẫn đến diac mở trễ, lúc xung kích mở triac trễ làm cho triac dẫn muộn tức điện áp ngõ giảm Quá 38 trình ngƣợc lại 1.3 Các thông số kỹ thuật Trị hiệu dụng áp tải : Khi góc điều khiển α thay đổi phạm vi ( 0, π), điện áp tải có trị hiệu dụng biến thiên khoảng ( 0, U) Đồ thị biểu diễn trị hiệu dụng Ut theo góc điều khiển α Trị hiệu dụng dịng điện qua tải: 39 Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha 2.1 Sơ đồ nguyên lý Bộ biến đổi điện áp xoay chiều pha dạng đầy đủ có cấu tạo gồm ba cơng tắc bán dẫn đấu vào nguồn xoay chiều pha, để thực cung cấp điện cho tải pha Khi công suất tải nhỏ, cặp cơng tắc dùng thyristor đƣợc thay triac 2.2 Nguyên lý làm việc Phân tích hoạt động biến đổi điện áp xoay chiều pha, cho trƣờng hợp tải trở, phức tạp việc theo dõi trình điện áp dịng điện mạch khó khăn Dạng sóng điện áp dịng điện tải thay đổi khác phụ thuộc vào độ lớn góc điều khiển tham số mạch tải (đối với tải khơng trở) Ngày nay, việc phân tích đƣợc thực nhờ lập trình mơ máy tính Dạng sóng điện áp dịng điện cho số cấu hình biến đổi xoay chiều phụ 40 thuộc vào góc điều khiển ứng với tải R, RL Đặc tính điều khiển biến đổi áp xoay chiều pha dạng đầy đủ đƣợc vẽ hình H3.10 Với tải R, phạm vi điều khiển góc kích nằm khoảng (0, π ); tải L, phạm vi điều khiển góc kích nằm giới hạn ( π ,5 π ) Đối với tải RL, phạm vi điều khiển góc kích (arctan ωL R , π ) Xung kích: để đảm bảo t nh kích dẫn thyristor, xung kích đƣợc thực dƣới dạng chuỗi xung vị trí ứng với góc kích vƣợt khỏi nửa chu kỳ tƣơng ứng góc π 41 2.3 Các thông số kỹ thuật 2.4 Khảo sát khối chức 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO ĐỀ CƢƠNG MÔĐUN/MÔN HỌC NGHỀ SỬA CHỮA THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP”, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 CHẤT BÁN DẪN ĐIÔT VÀ TRANZITO - GIÁO TRÌNH MẠCH ĐIỆN TỬ KỸ THUẬT TƢƠNG TỰ, NXB Thống kê Hà Nội, 2001 KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ, ELECTRONIC TECHNOLOGY, NXB Khoa học - Xã hội, Hà Nội, 2001 Đỗ Thanh Hải, Nguyễn Xân Mai: PHÂN TÍCH MẠCH TRANZITO, NXB Thống kê, Hà Nội, 2002 Nguyễn Bính: ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT, NXB KHKT 2002 GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT, Dự án Giáo dục kỹ thuật Dạy nghề (VTEP), Tổng cục Dạy Nghề, Hà Nội, 2003 43