Thiết kế và thi công mô hình thí nghiệm Điện tử công suất

thiết kế tính toán, thi công thành các thiết bị chỉnh lưu, bộ diéu khiển điện áp xoay chiéu, bộ biến đổi điện một chiều thành điện một chiều .v.v..và cuối cùng kết hợp tất cả lại để tạo

BO GIAO DUC VA DAO TAO

TRUONG DAI HOC SU’ PHAM KY THUAT

THÀNH PHÓ HÒ CHÍ MINH

HGMUIIE

ĐỎ ÁN TÓT NGHIỆP NGÀNH LUẬN VĂN TÓT NGHIỆP

THIET KE VA THI CONG MO HINH

THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUÁT

GVHD: DAU TRONG HIEN SVTH: CAO QUOC TUAN

TP Hồ Chí Minh, thang 07/2002

122C

SKKLOO 11“

tưởng BỘ GIÁO BỤC VÀ ĐÀO? TẠO

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ

ks

LUAN VAN TOT NGHIEP

Đề tài;

THIET KE VA THI CONG MO HINH

THi NGHIEM DIEN TU CONG SUAT

: DAU TRONG HIEN

: CAO QUOC TUAN

: 00301065 : CT 2000 KBD

TP.HO CHi MINH - THANG 7 NAM 2002

Sk[ 001426

NHAN XET CUA GIAO VIEN HUGNG DAN

Chữ ký của giáo viên hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIEN

Chữ ký của giáo viên phần

LỜI CẢM TẠ

'Thấm thoát mà đã trôi qua 4 năm ở giảng đường đại học Suốt thời gian 4 năm học tập và rèn luyện chúng em đã học hồi được nhiều điều hay

và mới mẻ cho bản thân Những kiến thức mà thầy cô đã truyền đạt cùng

với sự dạy đỗ của cha mẹ, đó như là hành trang quí báo để trang bị cho chúng em bước vào con đường đời nhiều khó khăn và thử thách Qua đó,

chúng em mới thấy được nỗi vất vã của cha mẹ và nỗi khó nhọc của thẫy

cô, nhí ông bà ta thường nói:“cdmn cha áo mẹ chữ thấy” Kết quả mà

chúng em có được ngày hôm nay lã nhờ công lao nuối dưỡng, dạy dỗ của

cha mẹ và sự truyền đạt kiến thức của guý thây cô Những hình ảnh cao qui đệ luận khắc sâu trong lòng mà chúng erø kñóng báo giờ quên Chúng

em không biết lấy gì đến đáp nỗi tnh cảm ứiiêng liéng cao quí ấy Vì vậy,

chủng em nguyện tâm sẽ cố gắng học hỏi và rên luyện bản thân để trở thành người có ích cho xã hội, không phụ lòng møng mối của cha mẹ cùng

quí thầy cô

Xin trân trọng cám ơn thây Đậu Trọng Hiển cùng quí thay cô, ban giám hiệu trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tán ủnh dìu dắt chúng em

trong suốt thời gian học tập, rèn luyện kiến thức và phẩm chất đạo đức

Cuối cùng, chúng em kính chúc cha mẹ cùng quí thầy cô sức khỏe

đổi dào và mãi mãi thành công trong cuộc sống

LOI NOI DAU

Ngày nay, không riêng gì ở các nước phat triển, ngay cả ở nước ta

„các thiết bị bán đẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và

cả trong lĩnh vực sinh hoạt, Các xí nghiệp, nhà máy như ximăng, thuỷ điện,

giấy, duting, dét, svi, dong tan, dang sit dung ngay cang nhiều những

yviuệp điện tử, đó là những mình chứng cho sự phát triển của npành ov hiệp này,

Với mục tiều công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, ngày càng có thêm nhiều xì nghiệp mới, dây chuyển mới sử kỹ thuật cao, đòi hỏi văn bộ Kỷ thuật và kỹ sư điện phải có những hức về điện tử công xuất, về vĩ mạch và vi xử lý trong các kỹ thuật hiện đại Do đó,các trường đào tạo kỹ thuật nói chung và trường Đại hoc Su Pham Ky Thuat nói riêng

cần phải nâng cao chất lượng đào tạo

thành tựu của công

Muốn vậy, họ nên trang bị các mô hình dạy 52c nhằm giúp cho học

sinh dé dang hiểu vấn dé sâu sắc hơn và nó còn rút szán khoảng cách giữa

lý thuyết và thực tế để học sinh tự tin hơn khi tiếp cán thực tế

Với nhu cầu đồi hỏi trên, chúng em tiến hành làm cuốn luận văn

của mình với đề tài :“Thiết kế và thi công mô hình thí nghiệm điện tử công suất” nhằm đáp ứng một phần nho nhỏ nào đó

Cuốn luận văn này gồm 3 phần với nội dung nói về việc xây dựng

mô hình về điện tử công suất từ các linh kién Thysritor, diod, transistor,

điện trở v.v thiết kế tính toán, thi công thành các thiết bị chỉnh lưu, bộ diéu khiển điện áp xoay chiéu, bộ biến đổi điện một chiều thành điện một chiều v.v và cuối cùng kết hợp tất cả lại để tạo thành một bộ thí nghiệm

về điện tử công suất

Trong thời gian thực hiện để tài này, mặc dù thấy Đậu Trọng Hiển

đã hướng dẫn tận tình chu đáo nhưng thời gian hạn hẹp cùng với trình độ kiến thức và kinh nghiệm có hạn nên không thể tránh khỏi những thiếu

sót Chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp phê bình của quí thầy

cô Xin chân thành cẩm ơn rất nhiều và kính chúc sức khoẻ đến quí thầy

cô cùng gia quyến

“THIẾT BỊ CHỈNH LƯU KHÔNG ‘DIEU CHÍNH ĐIỆN ÁP

I Các sơ đồ sao cầu thông dụng -«+ 15

I Nghiên cứu điện áp

II Nghiên cứu dong

IV Nghiên cứu sut dp

V Nghiên cứu ngắn mạch

THIẾT BỊ CHỈNH LƯU CÓ ĐIÊU CHỈNH ĐIỆN ÁP

1 Giới thiệu

Il Sơ đồ sao có điểu chỉnh điện áp

Il Sơ đồ sao câu đối xứng điều chỉnh điện áp

IV Sơ đồ sao cầu không đối xứng điều chỉnh điện áp

V _ Mạch điều khiển mở các thyristor

VỊ Chọn lựa mạch thi công

Chương III: KHẢO SÁT BO CHUYEN DOI DIEN

MỘT CHIỀU SANG XOAY CHIỀU 37

kk GiGi thiG ur csnsessiiidesssnissaseeressteroniteinsan eaneianemneatine 37

I Sơ đồ khối bộ nied đổi điện một ột chỉ u

Súng X6áÿ KhiỀN:anaasaeinsiisasiaaassaaaaassoanssaaaasooef5Ì

Sơ đổ nguyên lý mạch tạo xung tam PIA Carvssassnsseaencnnsnane 47

KHẢO SÁT BỘ CHUYỂN ĐỔI ĐIỆN

MOT CHIEU SANG MOT CHIEU

Ñ đồ nữa cẤu,,

Suid cau -

Nhân xét và lựa chọn

Tình toán mạch biến đổi tin

"Tính toán mạch tạo xung răng c4 Tinh todn mach tao xung vung dung THU CONG avconceconesunsenansencencaraenneentenrdteneeseantinenensoeresvanennthen

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PhanI:

DAN

NHAP

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

I.ĐẶT VẤN ĐỀ:

Hiện nay, chúng ta đang bước vào thiên niên kỷ mới cùng với nên khoa học kỹ thuật văn minh và những công nghệ mới tiên tiến ra đời Muốn hiện

đại hoá công nghiệp hoá đất nước, chúng ta cần phải có những cán bộ có trình

độ cao, nhằm bắt kịp được tốc độ phát triển khoa học kỹ thuật mới đó Do vậy việc nâng cao chất lượng ở các trường rất cân thiết, cho nên hiện nay các

trường đã trang bị các mô hình thí nghiệm rất nhiều nhằm giúp học sinh lĩnh hội kiến thức đễ dàng và sâu sấc, Nhưng mô hình thí nghiệm về điện tử công

suất tại khoa điện tử ở tường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật vẫn còn mới mẻ đối với sinh viên, nhờ lồi hướng dấn của thây Đậu Trọng Hiển chúng em thiết nghĩ tầng nình cần phái làm một bộ tí nghiệm điện tử công suất để có thể đáp ứng được phần nào nhụ cầu đó nên chúng em đã chọn để tài cho cuốn luận văn của mình là : thiết kế và thí công mô hình thí nghiệm điện tử công suất,

II, GIỚI HẠN VẤN ĐỀ:

Với đề tài này, chúng em chỉ thực hiện các ø2í dung sau :

- Đổi điện xoay chiều sang một chiều

+ Chỉnh lưu một pha không điều khiển

+ Chỉnh lưu ba pha không điều khiển

+ Chỉnh lưu một pha có điều khiển

+ Chỉnh lưu ba pha có điều khiển

- Đổi điện một chiều sang xoay chiều

- Đổi điện một chiều sang một chiều

Do thời gian và điều kiện có hạn nên chúng em bỏ qua phần đổi điện

xoay chiều sang xoay chiều và phần đóng ngắt và điều chỉnh điện xoay chiều

Đó cũng là những phần khá quan trọng trong môn học Điện Tử Công Suất

II.MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU :

Mô hình thí nghiệm về điện tử công suất ở khoa Điện-Điện tử chưa được phổ biến lắm Cho nên chúng em muốn làm một bộ thí nghiệm điện tử

công suất nhằm đáp ứng một phan nào cho nhu câu đòi hỏi của các bạn sinh

viên

SVTH: CAO QUOC TUAN Trang 2

Phan II:

CƠ SỞ

LÝ LUẬN

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

1 THE THUC NGHIEN CUU:

1 Thời gian nghiên cứu :

Luận văn tốt nghiệp được tiến hành trong 16 tuần :

Tuần 1: Chọn để tài, chính xác hoá để tài, soạn để cương, thu thập

3: Biên soạn nội dung phần lý thuyết

Tuần 4-5: Thiết kế mạch trên giấy

Tuần 6-13: Tiến hành thí công thử mạch

1 ¡ và đánh máy

Thuần 16: Hoàn thiện phần lý thuyết để in ấn và nộp luận văn

3 Phương pháp thủ thập đữ liệu :

Eiane giải đoạn này,chúng em sứ dụng phướn

cứu của mình để thu thập các dữ kiện ,dữ liệu sa

Búp với nội dụng của để tài.Phương pháp sử dụng tưng xuyên nhất là

phường pháp tham khảo tà Việc tham khảo t¿í liệu giúp chúng em bổ xung thêm kiến thức để thực hiện đề tài tốt hơn Tuy nhiền, việc thu thập dữ

liệu phải đảm bảo tính kế thừa và phát triển có chọn lọc

3 Xử lý dữ kiện :

Các dữ kiện, dữ liệu được thu thập từ tài liệu gốc nén đảm bảo chính xác

về nội dung để cập Sau khi được thu thập,nó còn phải qua quá trình sàng lọc,

phân tích, sửa chữa rồi mới sử dụng được

4 Trình bày luận văn :

Cuốn luận văn này được trình bay theo cấu trúc luận văn tốt nghiệp ,đồng thời đáp ứng đúng yêu câu của thay hướng dẫn dé ra

II CƠ SỞ LÝ LUẬN :

Luận văn tốt nghiệp thực chất là một quá trình nghiên cứu khoa học

- quá trình nhận thức và hành động.Quá trình này đòi hỏi phải có thời gian

nhất định tương xứng với nội dung của đối tượng nghiên cứu và tính chất phức

tạp của vấn để nghiên cứu

Việc nghiên cứu khoa học giúp ta tìm cái mới.Cái mới ở đây không những mang tính chủ quan của người nghiên cứu mà còn mang tính khách quan đối với xã hội.Nghiên cứu khoa học phải nhằm mục đích phục vụ xã hội,đáp

ứng yêu cầu thực tiễn

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

Hoạt động nghiên cứu khoa học muốn đạt kết quả tốt phải đủ các

yếu tố :

Phương tiện, phương pháp,cơ sở vật chất kỹ thuật máy móc thiết bị hình thức tổ chức.Các yếu tố này có mối quan hệ hữu cơ và phù hợp với đối

tượng nghiên cứu

CÁC CƠ SỞ CHO VIỆC NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI :

1 Kiến thức năng lực người nghiên cứu :

Trong quá trình nghiên cứu và thực hiện để tài người nghiên cứu

cân phải cân nhắc độ khó và độ phức tap của đề tài sao cho phù hợp với khả

A nang Ive của người nghiên cứu Độ phức tạp của để tài thể

nã tến thức V

hiện ở các mãt:

Linh vực nghiên cứu rộng hay hẹp,ở mót ngành hay liên ngành đối

Bf0np nghiện cứu là đồng nhất hay không đông siất.Tuy nhiên cần lưu ý rằng

phú trị của đẻ tài không phụ thuộc vào độ phức tạp eda nó.Để tài hẹp chưa hẳn

i dé tai nghiên cứu khoa hẹc có một phạm vi nhất

là để tài kém giá trị

định phạm vì này càng hẹp thì sự nghiên cứu càng s4u.Độ khó của để tài nói

tên tỉnh vừa sức đối với người nghiên cứu.Do đó độ phức tạp của dé tài thường

én hệ tương hỗ với độ khó của nó

Kiến thức của người nghiên cứu(đây là kiện chủ quan ở người nghiên cứu).Trước hết đó là vốn liếng,kinh nghiệm của người nghiên cứu

Giáo sư Hà Văn Tấn nhận xét :“Trình độ của ngưới học sinh, sinh viên hiện nay không cho phép họ ngay từ đầu chọn đẻ tài nghiên cứu Vì vậy

phải có sự gợi ý của thầy cô giáo ”.Mỗi để tài nghiên cứu khoa học có những yêu cầu nhất định của nó.Người nghiên cứu cân nắm vững nội dung,phương

pháp nghiên cứu phù hợp với để tài,nói khác đi để tài nghiên cứu mang tính

Vừa sức

có mối

Người nghiên cứu phải thể hiện năng lực nghiên cứu khoa học bao

gồm việc nắm vững lý thuyết khoa học cơ bản ,nắm được mức độ nhất định về

sự phát triển và tiến bộ của lĩnh vực nghiên cứu,có như thế mới chọn được để tài có giá trị.Trong tình hình tiến bộ của khoa học kỹ thuật hiện nay trên thế

giới,khối lượng thông tin khoa học gia tăng với qui mô lớn và nhịp độ nhanh đòi hồi người nghiên cứu cần phải tham khảo tài liệu nước ngoài Để thực hiện

được vấn để này người nghiên cứu cần có số vốn ngoại ngữ nhất định

Thể hiện lòng ham mê khoa học và quyết nghiên cứu ,ầm tòi chân

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

Người nghiên cứu phải coi thực tiễn làm cơ sé.Angghen viết :

“Khi xã hội có những yêu cầu kỹ thuật thì xã hội thúc đẩy khoa học hơn 10

trường đại học”.Mặt khác thực tiễn cũng là tiêu chuẩn để kiểm tra nhận thức

Thực tế là sự việc có thật,những tình hình cụ thể,những vấn để được hoặc chưa được giải quyết trong cuộc sống.Người nghiên cứu với kinh nghiệm bản thân cần phải thấy được các mặt của vấn để,các mối quan hệ phức tạp,các diễn biến,xu hướng phát triễn của sự vật từ đó có định hướng

tổng hợp để giải quyết để tài

Để tài mang tinh thực tiển,nội dung để tài là có thật,phát triển từ

thực tế khách quan

3-Tác đồng của điều kiện khách quan đến việc thực hiện dé tai:

Trong quá tình nghiên cứu thực biện để tài,người nghiên cứu là yếu tố chủ quan ảnh hướng trực tiếp đến kết quả,con đối tướng nghiên cứu,phương

phải nghiên viu,phương tiện nghiên cứu cùng ngvai hướng dẫn nghiên cứu và

ngìn công tác nghiên cứu là những điều kiện k quan ảnh hưởng đến việc

nghiên cứu và kết quả nghiên cứu.Người nghiên cứu cang nắm chắc các yếu

tả khách quan đó bao nhiêu thì kết quả nghiên cứu cáng được khẳng định bấy

Phan IIT:

NOI DUNG

Luận văn tốt nghiệp GVHD: BAU TRONG HIEN

CHUONG I : GIỚI THIỆU CÁC LINH KIÊN BÁN DẪN

1 DIODE :

ấu tạo và hoạt đông của diode :

Diode là linh kiện do hai lớp vật liệu bán dẫn P-N ghép lại thành Do mật độ lỗ

trống và điện tử khác nhau nên có hiện tượng khuyếch tán ở vùng tiếp giáp : điện tử

Đặc tính vôn-ampe của diode

U(D) : điện áp thuận của diode

U(R) : điện áp ngược lớn nhất

1S) : dòng điện bảo hòa ngược

Nếu đặt vào P (anode) một điện áp dương so với N (cathode) sé cd dong điện chạy qua va tạo nên một điện áp rơi khoảng 0,7V (đối với Silicium) hoặc 0,2V (đối với Germanium) khi dòng điện định mức Nếu đặt điện áp ngược lại,

các điện tử tự do và lỗ trống bị đẩy xa lớp chuyển tiếp, kết quả chỉ có dòng rò

khoảng vài mA có thể chạy qua Khi tăng tiếp tục điện áp ngược, các điện tích được gia tốc, gây nên va chạm dây chuyển làm hàng rào điện thế bị đánh thủng Kết quả diode mất tính chất dẫn điện theo một chiều khi điện áp vượt qua điện áp ngược cực đại

2.Các thông số kỹ thuật cơ bản dé chon diode là:

Luận văn tốt nghiệp GVHD: BAU TRONG HIEN

- Dong dién dinh mifc: Tam (A)

- Điện áp ngược cực đại : Ua;ma„ (V)

- Điện áp rơi : AU (V)

- Chất bán dẫn chế tạo để có điện áp thểm (U;) và Uuma

- Dòng điện bảo hòa ngược I,

II TRANSISTOR CÔNG SUẤT :

E

trunybtot loai PNP Transistor loai NPN

Cire phat b (emitter)

Về cấu tạo được xem như hai diode ghép ngược nhau Transistor sẽ dẫn điện

khi nó được cung cấp điện thế các cực, lúc đó diode BE được phân cực thuận

và diode BC được phân cực ngược

Transistor PNP về cấu tạo được xem như hình vẽ dưới đây.Nó sẽ dẫn khi

được cung cấp điện thế các cực và lúc này diod BC được phân cực nghịch

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

be cho Eransistor dẫn,điện áp sụt bền t

nó làm việc ở chế độ bảo hoà,tức là Ib phái đ

nhề nhất

ng 04 gia tri nhỏ và phải cho

n dé Ic cho dién 4p sụp Vce

b Đặc tuyến ngõ vào : Ib / Ube

Đặc tuyến Is/ U«có dạng giống như đặc tuyến của diod

sau khi điện thế U tăng đến trị số điện thế thém Uythi bat dau có dòng điện I›

và dòng điện I› cũng tăng lên theo hàm số mũ như dòng điện Iu của diod Cứ

mỗi điện thế Uw thì đồng điện I› có trị số khác nhau

SVTH: CAO QUỐC TUẤN Trang 10

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIẾN

Tema)

Uce

Đặc tuyến ngõ ra của transistor

4 Các thông số kỹ thuật của Transistor :

a Độ khuếch đại dòng điện B :

Độ khuếch đại dòng điện B của Transistor thật ra không phải là một hằng

số mà B có trị số thay đổi theo dòng điện I‹

SVTH: CAO QUỐC TUẤN Trang 11

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Bmax

Đặc tuyến khuyếch đại dong

Khi đồng điện L thì j thấp, dòng điện I: tăng thì B tăng đến giá trị cực

đại [lam nếu tiếp tục tăng E đến mức bão hoà thì B lại giảm

Dien thé danh thing BV (Breakdown Voltage) la dién thé ngudge

tối đa đại vào giữa các cặp cực, nếu quá điện thế nay thi Transistor sé bi hu

Có 3 loại điện giới hạn :

* BVcxo điện thế đánh thủng giữa C và E &hi cực B hở

+ BVcso điện thế đánh thủng giữa cực Ð xà C khi cực E hở

* BVeo điện thế đánh thủng giữa E và B khi cực C hở

ø hoà

* Ucs«r điện áp Uce khi Transistor dẫn 4

c Dòng điện giới hạn :

Dong điện qua Transistor phải được giới hạn ỡ một mức cho phép, nếu quá trị số

này thì Transistor sẽ bị hư

Ta có Iemx là dòng điện tối đa ở cực C và Iøzz là dòng điện tối đa ở cực

b

d Công suất giới hạn :

Khi có dòng điện qua transistor sẽ sinh ra một công suất nhiệt làm nóng transistor , công suất sinh ra được tính theo công thức :

Pr=Ic.Uce

Mii transistor déu c6 mét céng suất giới hạn gọi là công suất tiêu

tán tối đa Pam(Dissilution).Nếu công suất sinh ra trên BIT lớn hơn công Punax thì BJ sẽ bị hư

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

Trong lúc chuyển mạch ,điện áp trên các cực và dòng điện BJT lớn,tích của điện áp với dòng điện và thời gian chuyển mạch tạo nên tổn hao năng lượng trong một lần chuyển mạch.Công suất tổn hao chính xác do chuyển mạch là hàm số của các thông số của mạch phụ tải và dạng biến thiên của dòng điện gốc

6 Ứng dụng :

* Dùng để làm nhiệm vụ khuếch đại trong các mạch khuếch đại

* Lầm nhiệm vụ đóng ngất trong các nguồn xung

Tóm lại BTT rất thồng dụng và có mat hầu hết các mạch điện

HL DIODE CHINE LUU CO DIEU V SCR:

SCR (sihoon coateol rectifier) góc cấu trúc 4 lớp P-N-P-N được chế tạo

từ silie, SCN có 3 cực được kí hiệu như sáu: A(znde), K(cathode), G(ate)

ế điều u khiển, chịu được

K

Đặc tinh Volt-Ampe cia SCR

Vaxo : dién áp cắt thuận

Iu: dong dién duy trì

Tax : đồng điện qua SCR

Vax: dién 4p dat trên hai cực SCR

SVTH: CAO QUỐC TUẤN Trang 13

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIẾN

Thông qua cực G để điều khiển tác dụng chỉnh lưu của SCR Chế độ làm việc của SCR có thể phân ra 3 trường hợp sau :

1.Phân cực ngược:

Anode âm so với Cathode, SCR ngắt điện theo chiều ngược và chỉ có

dòng điện rò rất nhỏ chạy qua vì có hai mặt tiếp giáp đều bị phân cực ngược

2 Phân cực thuận:

Anode dương so với Cathode nhưng không có tín hiệu điều khiển ở cực G, SCR ngất điện theo chiều thuần và có tác dụng như một điện trở lớn, và chỉ có

đồng điện rò rất nhó chạy qua vì có bai mặt tiếp giáp bị phân cực ngược

Tuy nhiên, khi điện áp đặt tên SCKH dat đến giá trị điện áp cắt thuận (Vaxo) thì SCR sẽ tự đồng đâu điện ! kích lạ

Nêu vá một xung phâ

trong khí Anode đương so với Cathode thì SCR đề

ngất sang dân nhanh (cỡ micro giây) Dòng điện cñ¿y qua SCR chỉ bị hạn chế

bắt điện trở mạch ngoài do điện trở trong của SCR rế: nhỏ (sụt áp trên A-K chỉ

Khoáng 1V) Xung dòng điện tác dụng vào cực G (1,) cánz lớn thì điện áp phân

cực dương cho A-K cẩn thiết để mở thông SCR cang zö2,tức SCR càng dễ mở

thông

Điều quan trọng là khi tín hiệu kích trên cực G đã mất thì SCR vẫn còn

dẫn điện bằng dòng duy trì SCR chỉ bị ngắt hoàn toàn khi dong dién qua SCR (ax) thấp hơn giá trị dòng duy trì (thường có giá trị % giá trị của dòng thuận cực dai)

Trong những mạch cung cấp bằng điện xoay chiều (AC) thì SCR sẽ tự ngắt ở thời điểm điện áp = 0V, kéo dài suốt bán kì âm và chỉ có khả năng dẫn lại ở bán kì đương nếu có tín hiệu điều khiển đồng bộ đưa vào cực G Như vậy

nó có tác dụng như một Diode chỉnh lưu

SVTH: CAO QUỐC TUẤN Trang 14

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

CHƯƠNG II: KHẢO SÁT BỘ ĐỔI ĐIỆN XOAY CHIỀU SANG MỘT

CHIẾU

THIẾT BỊ CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP

1 CÁC SƠ ĐỒ SAO CẤU THÔNG DỤNG :

1 Sơ đồ cầu I pha :

Luận văn tốt nghiệp

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Dạng sóng điện áp của sơ đồ :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

c Điện áp trên diod

Tương tự sơ dé sao:

Sea = 1,3 Veole (sơ đồ sao 1 pha)

Supa = 1,11 Veole (sơ đồ sao cầu 1

pha)

Syaa= 183 Vex le (sơ đỗ sao 3 pha)

Swea= 1,05 Veole (sơ đỗ sao cầu 3

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

IV NGHIÊN CỨU SỤT ÁP:

SVTH: CAO QUỐC TUẤN Trang 20

_ Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

c Sơ cấp mắc tam giác:

1,=xi,=—+4I,

W Công suất trong sơ đồ :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Từ sơ đồ trên ta có phương trình:

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

'Thiết bị chính lưu có điều chỉnh điện áp là töiết bị đổi điện xoay chiều

ra điện một chiều , điện áp thay đổi được

-_ Các thiết bị được lắp đặt theo các sơ đổ khác z2 có đặc tính khác nhau

mà người thiết kế phải biết để lựa chọn theo yéu cầu kỹ thuật Đặc tính của các sơ đổ cũng tương tự như các sơ đổ khóng điều khiển dùng diode bán dẫn mà chúng ta đã nói đến ở chương II ,III, IV, chỉ khác ở điểm là điện áp ra của thiết bị điện có thể điều chỉnh theo ý muốn trong phạm vi

từ 0 đến trị tối đa bằng trị điện áp của sơ đồ không điều chỉnh tương đương dùng diode Điểm khác nữa là hệ số công suất của sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển thấp hơn hệ số công suất của sơ đổ tương đương dùng diode Hệ số công suất thay đổi theo điện áp ra , tức là cao nhất khi điện

áp ra cao nhất và giảm dẫn xuống khi điện áp ra được điều khiển giảm

- Phuong pháp đặt tên cho sơ đổ chỉnh lưu có điều khiển cũng tương tự

như sơ đồ không điều khiển tức là sơ đồ sao , sơ đồ sao cầu , sơ đồ đa

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

-_ Có loại sơ đồ có tất cả các diode được thay bằng tiristo như sơ đồ sao hay sơ đổ cầu , có các loại chỉ có một nửa số diode được thay như ở các

sơ đổ có cần chỉnh lưu Các sơ đổ có câu được thay một nửa số diode

bàng tiristo được gọi là cầu không đối xứng Các sơ đồ có cầu được thay

100% diode được gọi là cầu đối xứng

-_ Nội dung nghiên cứu các sơ đổ chỉnh lưu điều chỉnh điện áp cũng giống như các sơ đổ không điều chỉnh , các kết quả nghiên cứu được ở sơ đổ

không điều chỉnh đều hầu hết áp dụng được vào sơ đổ có điều chỉnh trừ điện áp chỉnh lưu và hệ số công suất Do đó ta chỉ nghiên cứu điện áp

chỉnh lưu và hệ số công suất các sơ đô

Một mắng quan trọng khác với thiết bị chỉnh lưu không điều chỉnh điện

ấp là mạch điều khiến 0ristor, Vi tiristor chi dan sau thoi diém có xung

đồng đưa vào cực điều khiển

HH, SƠ ĐỒ SAO CÓ ĐIỀU CHÍNH ĐIỆN ÁP;

1 Nghièn cứu điện áp :

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIẾN

Các điểm A,B,C , giao điểm giữa các hình sin đác trưng điện áp pha

Vụ, V¿ Vy „ gọi là điểm chuyển mạch các tiristo T;, T:„ T; khí chúng được Kích sổin nhất, khi có điện áp cao nhất Góc 'Ÿ gọi l2 góc kích trễ tiristo Ta chỉ kích được cho tiristo dẫn khi điện áp pha đưa vào tíristor cao nhất trong tất

cả điện áp pha khác Nếu kích Tì khi Vị cao nhất thi Vig = V.=Vị V'.tiép tục bằng Vị cho đến khi Tạ được kích Khi T; dẫn V, = V; cho đến khi Tạ được

Iq Ta Đặt ay, sinZ= Veo, nhu vay khi phụ tải có cảm kháng

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Đường đặc trưng cho sự biến thiên điện áp chỉnh lưu theo góc kích trễ có dạng

cosin như sau :

Vig = Vou COSY

Làm việc Làm việc !

Chinh hataghich hig

Đường biểu điền này được giải tích nhữ sau ¿

khi pac kích tệ XP ở ưong khoáng từ 0 đến sở đồ chỉnh lưu làm việc

2

chính lưu tức là đổi điện xoay chiều ra điện út chiểu khi ¥ ting từ 0

đến co gidm ti tri cue dai la %, = 4y, a “4 xuống giá trị 0

~ Khi goc kich W ở trong khoảng từ = đến z điện áp f2 có giá trị âm

theo lý thuyết tính toán Trong thực tế do đác tính của tíristo là chỉ dẫn

điện từ anode qua cathode , dién áp nay khong thể có được vì điện áp

âm tạo dòng điện qua phụ tải trở về cathode rồi qua anode tiristo Vậy điện áp âm này chỉ có thể tổn tại trong điều kiện thay phụ tải bằng một máy phát điện 1 chiều , cực âm máy phát nối vào M , cực dương máy phát nối vào 0, điện áp máy phát cao hơn điện áp lý thuyết |⁄¿ cosW|

ẹ <w«<z) để có dòng điện chảy từ anode qua cathode tiristo Như vậy

là sơ đồ chỉnh lưu không còn làm việc đổi điện xoay chiều ra điện 1

chiều mà làm việc với chức năng ngược lại , đó là chức năng của thiết bị

nghịch lưu đổi điện 1 chiều ra điện xoay chiều Người ta không bao giờ thiết kế thiết bị nghịch lưu theo nguyên lý thiết bị chỉnh lưu điều chỉnh

điện áp làm việc nghịch lưu Đây chỉ là trường hợp hãm tái sinh của

động cơ điện 1 chiễu cấp điện từ lưới điện xoay chiều qua thiết bị chỉnh lưu có điều chỉnh điện áp

Luận văn tốt nghiệp GVHD: ĐẬU TRỌNG HIỂN

COS@s = “in q: số pha

Vạls : điện áp và dòng điện thứ cấp

Ta thấy hệ số công suất tỷ lệ với điện áp chỉnh lưu Vco

Hệ số công suất sơ dé chỉnh lưu sao điểu khiển điện áp cũng tỷ lệ với điện

áp chỉnh lưu xo = E„„ cos'?

Như vậy ta cũng có thể kết luận rằng : hệ số công suất thứ cấp sơ đồ chỉnh

lưu sao có điều chỉnh điện áp bằng

COSY = comp x cos ‘¥

xao có điểu chính — sao không

Vì sơ đồ sao cầu là 2 sơ đồ sao mắc nối tiếp , 1 sơ đổ sao ra đương và 1 sơ

đổ sao ra âm , do đó điện áp chỉnh lưu được tính như sau :

V'co =V'mo ~V xo

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

Trong d6 : V'wo : dién 4p chỉnh lưu trung bình của sơ đổ sao điều chỉnh điện

T '

Ta có thể giải thích về chế độ làm việc của sơ đổ như trường hợp sơ dé sao

có điểu khiển điện áp

2 Hệ số công suất

tương tự như sơ đồ sao điều khiển điện áp, ta cũng có hệ thức :

cos@ = cos 9 x cos

sao cầu có sao câu không (# :góc kích tiristo )

điều chỉnh điều chỉnh

Luận văn tốt nghiệp GVHD: DAU TRONG HIEN

|_ 1V SƠ ĐỒ SAO CAU KHÔNG ĐỐI XỨNG CÓ ĐIỀU CHING DIEN AP:

Nếu chỉ thay diode nhóm cathode chung hay diode nhóm anode chung ta có

sơ đô sao cầu không đối xứng như các sơ dé sau đây :

Để được thuận lợi hơn trong vấn để điều khiển các tiristo người ta chỉ thay

diode nhém cathode bằng các tiristomắc canode chung