mạch chỉnh lưu mcl dùng để biến đổi năng lượng điện giữa dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều vì vậy nó có thể làm việc ở hai chế độ chính là

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰCKHOA KỸ THUẬT ĐIỆN

- -BÀI TẬP ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN NGỌC KHOÁT SINH VIÊN THỰC HIỆN : NGUYỄN VĂN HƯNG LỚP : D16H1

CHƯƠNG 2: MẠCH CHỈNH LƯU.

Mạch chỉnh lưu (MCL) dùng để biến đổi năng lượng điện giữa dòng điện xoay chiều và

dòng điện một chiều, vì vậy nó có thể làm việc ở hai chế độ chính là:

chiều

xoay chiều (tuy nhiên chế độ này chỉ tồn tại nếu phía một chiều có nguồn sức điệnđộng và điện cảm phù hợp).

Van bán dẫn phù hợp với MCL là Diode và Thyritor MCL dùng Diode chỉ cho phép nhận được điện áp một chiều cố định, còn nếu muốn điều chỉnh được điện ra tải cần dùngMCL Thyristor

Tham số tác động để điều chỉnh điện áp ra là góc α được gọi là góc điều khiển.Các tham số chính của mạch chỉnh lưu là:

- Ud, Id – giá trị trung bình của điện áp và dòng điện phía một chiều ngay sau mạch van chỉnh lưu

- Iv – giá trị trung bình dòng điện chảy qua van - Ungmax – giá trị điện áp ngược lớn nhất đặt lên van - S = U.I – công suất tiêu thụ từ nguồn xoay chiềuTính toán:

1 Điện áp trên tải:

Ud = Udo.Cosα

Udo – giá trị điện áp lớn nhất mà mạch chỉnh lưu có thể đạt tới 2 Dòng điện tải:

Id = Ud−EdR

Tham số

Loại sơ đồ Udo Iv Ungmax

kba I1Id

Một phaMột nửa

đồ cầu 2,34U2 Id/3 2,45U2 0,816 0,816 1,05 3 Xa Idπ

√3 0,057Bảng 2.1 Tham số chính của các mạch chỉnh lưu cơ bản.

 Udo – trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu.

 U2 – trị số hiệu dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp biến áp nguồn. Iv – trị số trung bình dòng điện qua van.

 Ungmax – điện áp ngược lớn nhất mà van phải chịu.

 I2 – trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp máy biến áp nguồn. Id – trị số trung bình dòng điện ra tải

 I1 – trị số hiệu dụng dòng điện cuộn sơ cấp máy biến áp nguồn. k – hệ số biến áp của máy biến áp nguồn.

 Sba – công suất tính toán của biến áp nguồn  Pd – công suất một chiều trên tải : Pd = Udo.Id

 ∆ Uγ – sụt áp do hiện tượng trùng dẫn gây ra (khi La ≠ 0). kđm – hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu:

Thí dụ 2.2 Cho mạch chỉnh lưu 1 pha một nửa chu kỳ nạp cho ăcquy như sơ đồ hình 2.2;

điện áp định mức ăcquy Eđm = 24V Tính dòng trung bình nạp ăcquy với hai trường hợp sau:

1) Bắt đầu nạp điện thì: α = 750; E = 18V2) Khi ắc quy gần đây thì: α = 1100; E = 26V

Đồ thị quá trình hoạt động của mạch trên hình 2.2b Van chỉ có thể dẫn sau thời điểm ψ

Thí dụ 2.3 Cho chỉnh lưu một pha có điểm giữa, hình 2.3a Biết U1 = 380V; kba = 1,7; f =50Hz; Rd = 20 Ω; Ld = ∞; α = 600 .Coi biến áp và van là lý tưởng Hãy vẽ đồ thị ud, iT, I1 Tính Ud, Id và góc γ trong hai trường hợp:

a La = 0b La = 20 mH

Trường hợp 1: La = 0: Không có hiện tượng trùng dẫn nên γ = 0 Đồ thị ở hình 2.3b.

Bài tập 2.3b Cho sơ đồ theo hình 2.3a Biết:

Xa = 0,2Ω; Rd = 10Ω; Ld =∞; α = 300 Dựng đồ thị i1 Tính công suất máy biến áp biết U1

= 220V; Kba = 2

Ta có: U2 = KU1

ba = 2202 = 110VUd = 0,9.U2.cos α - Xa Id

Bài tập 2.3c Sơ đồ theo hình 2.3a có dùng điot đệm Đ0 Biết U2 = 110V; Rd = 10Ω; Ld =

∞; α = 300 .Vẽ đồ thị dòng điện iT; iĐ0 Tính dòng trung bình qua van.

Ud = 0,9.U2.cos α = 0,9.110.Cos300 = 85,737 V

Id = URd

Itbv = Id

Thí dụ 2.4 Chỉnh lưu một pha có điểm giữa, sơ đồ hình 2.4a, tải RLEd Biết U2 = 127V; Rd = 2 Ω; Ld =∞; La = 15mH; f =50Hz Vẽ đồ thị Ud và xác định Ud; Id trong hai trường hợp sau:

→ Ud=

Udo cosαα+Ed Xaπ Rd

Trường hợp 2: Ed = -80V; α = 1200

Udo.cosαα +Ed Xaπ Rd

Thí dụ 2.6 Chỉnh lưu cầu một pha hình 2.6a, tải R,L,Ed Biết U = 127V; Rd = 2,2 Ω; Ld =

∞; La = 0,9mH Hãy dựng đồ thị Ud và xác định Ud, Id, γ cho hai trường hợp sau:

1 α = 300 ;Ed = 48V 2 α = 1250 ; Ed = -72V

Udo.cosαα +2.Ed Xaπ Rd

Udo.cosαα +2.Ed Xaπ Rd

Bài tập 2.6a Thực hiện các yêu cầu của bài tập 2.6 trên với các số liệu sau: U = 100V;

Rd = 1 Ω; Ld =∞; La = 1mH Hãy dựng đồ thị Ud và xác định Ud, Id, γ cho hai trường hợp sau:

1 α = 450 ;Ed = 30V

2 α = 1100 ; Ed = -75V

Trường hợp 1: α = 450 ;Ed = 30V

Udo.cosαα +2.Ed Xaπ Rd

Udo.cosαα +2.Ed Xaπ Rd

Bài tập 2.6b Chỉnh lưu cầu sơ đồ như hình 2.6 Biết: U = 150V; Ed = 50V; Rd = 2Ω; Ld

=∞; La = 0; α = 300 Hãy xác định Ud, Id, IT và trị hiệu dụng dòng điện tiêu thụ từ lưới điện

Thí dụ 2.10 Mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng Biết U = 220V; Rd = 2Ω; Ld =

∞; α = 600 Dựng đồ thị điện áp ud; các dòng điện trong mạch Xác định trị số trung bìnhvà hiệu dụng các dòng điện Tìm quan hệ giữa góc điều khiển α và góc lệch pha φ của bộ chỉnh lưu

π =Id.√π−π

π =Id.√23

= 60,62 A

Để tìm góc φ tức là góc lệch pha giữa nguồn U và dòng điện tiêu thụ từ nguồn cần phải phân tích dạng dòng điện theo Furrier Vì điện áp là hình sin nên chỉ cần tìm góc 1 của sóng hài dòng điện bậc 1:

απ

Như vậy với điện áp dưới dạng U = Um sin θ thì dòng điện tiêu thụ từ lưới sẽ là:

= 12,82 A

Ihd=√ 1

= 15,33 A

Để tìm góc φ tức là góc lệch pha giữa nguồn U và dòng điện tiêu thụ từ nguồn cần phải phân tích dạng dòng điện theo Furrier Vì điện áp là hình sin nên chỉ cần tìm góc 1 của sóng hài dòng điện bậc 1:

Như vậy với điện áp dưới dạng U = Um sin θ thì dòng điện tiêu thụ từ lưới sẽ là:

i=Im.sin (¿θ−α

2)¿ và góc lệch pha:

φ = ❑u−❑i = 302 = 15°

2. α = 450

IĐ=Id.π +π

Như vậy với điện áp dưới dạng U = Um sin θ thì dòng điện tiêu thụ từ lưới sẽ là:

i=Im.sin (¿θ−α

2)¿ và góc lệch pha:

φ = ❑u−❑i = 452 = 22° 30'

3. α = 200

Theo đồ thị ta thấy mạch là chỉnh lưu cầu bán điều khiển tiristo mắc catot chung, ta có:

1+cos20 °

2 = 87,29 VId = URd

Để tìm góc φ tức là góc lệch pha giữa nguồn U và dòng điện tiêu thụ từ nguồn cần phải phân tích dạng dòng điện theo Furrier Vì điện áp là hình sin nên chỉ cần tìm góc 1 của sóng hài dòng điện bậc 1:

π +α

2 π

πId 2¿ ¿ ¿

Như vậy với điện áp dưới dạng U = Um sin θ thì dòng điện tiêu thụ từ lưới sẽ là:

i=Im.sin (¿θ−α

2)¿ và góc lệch pha:

φ = ❑u−❑i = 202 = 10°

4. α = 400

IĐ=Id.π +9 π

Như vậy với điện áp dưới dạng U = Um sin θ thì dòng điện tiêu thụ từ lưới sẽ là:

Mạch chạy ở chế độ nghịch lưu, tuy nhiên ta vẫn dùng các biểu thức chung và tính đúng theo trình tự như mục a, ta được:

Trường hợp 1: α = 45°; Ed = 50V.

Ud=Udo cosα=1,17 U2 cos 45° = 1,17.100 cos 45 ° = 82,73 V

0,5 = 65,46 A

Trường hợp 2: α = 150°; Ed = - 100V

Ud=Udo cosα=1,17 U2 cos 150 ° = 1,17.100 cos150 ° = -101,325 V

Bài tập 2.11c Mạch chỉnh lưu điều khiển ba pha hình tia, tải RL với U2 = 220V; Rd =10; Ld = ∞; α = 50° Hãy xác định Id; IT và trị số hiệu dụng của dòng qua van.

Ud=Udocosα=1,17 U2.cos150 °=1,17.220 cos50 °=165,45V

Id=UdRd=

Trường hợp 1: La = 0 Không có hiện tượng trùng dẫn nên γ = 0.

Id=Ud−EdRd

Trường hợp 1: La = 0 Không có hiện tượng trùng dẫn nên γ = 0.

Id=Ud−EdRd

Thí dụ 2.19 Mạch và các số liệu tương tự thí dụ 2.18 trên, nhưng chuyển sang chạy ở

chế độ nghịch lưu phụ thuộc với Ed = -260V; α = 125° Hãy xác định công suất mà lưới điện nhận được.

1 La = 0

Do không có trùng dẫn nên γ = 0, vì vậy điện áp ra tải là:

Bài tập 2.19 Mạch và các số liệu tương tự bài tập 2.18 trên, nhưng chuyển sang chạy ở

chế độ nghịch lưu phụ thuộc với Ed = -240V; α = 120° Hãy xác định công suất mà lưới điện nhận được.