Thiết kế bộ điều áp xoay chiều

Khi thiÕt kÕ mét bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu nªn tiÕn hµnh theo tr×nh tù sau: 1. Ph©n tÝch chÕ ®é lµm viÖc cña t¶i, t×m hiÓu c¸c c¨n cø thiÕt kÕ. 2. Lùa chän s¬ ®å. 3. TÝnh to¸n th«ng sè m¹ch ®éng lùc 4. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn a-ThiÕt kÕ m¹ch nguyªn lý b-TÝnh chän linh kiÖn

9.6 Thiết kế bộ điều áp xoay chiều

9.6.1 Trình tự thiết kế

Khi thiết kế một bộ điều áp xoay chiều nên tiến hành theo trình tự sau:

1 Phân tích chế độ làm việc của tải, tìm hiểu các căn cứ thiết kế

+Điện áp và dòng điện bằng hay khác điện áp nguồn lới

+Chế độ làm việc: dài hạn, ngắn hạn hay ngắn hạn lặp lại

+Dải điều khiển công suất

Việc thiết kế một bộ điều áp xoay chiều một pha và ba pha có một số

đặc điểm, cách làm hơi khác nhau, vì vậy cần phân biệt rõ hai loại điều ápnày

9.6.2 Thiết kế bộ điều áp một pha.

1 Lựa chọn sơ đồ

a-Chọn sơ đồ mạch động lực

1

Zf

U2 i Za

Mạch động lực bộ điều áp xoay chiều nói chung có một số sơ đồ kinh

điển Trên hình 9 26 a là điều áp xoay chiều điều khiển bằng cách mắc nốitiếp với tải một điện kháng hay điện trở phụ (tổng trở phụ ) biến thiên Sơ đồmạch điều chỉnh này đơn giản dễ thực hiện

Tuy nhiên điều chỉnh kinh điển này hiện nay ít đợc dùng, do hiệu suấtthấp (nếu Zf là điện trở ) hay cos thấp (nếu Zf là điện cảm ) Ngời ta có thểdùng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh điện áp xoay chiều U2 nh trên hình 9.26

b Điều chỉnh bằng biến áp tự ngẫu có u điểm là có thể điều chỉnh điện áp U2

từ 0 đến trị số bất kỳ, lớn hay nhỏ hơn điện áp vào Nếu cần điện áp ra có

điều chỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phơng án phảidùng biến áp là tất yếu Tuy nhiên sử dụng biến áp tự ngẫu để điều chỉnh khóthực hiện khi dòng tải lớn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục đợc, do chổithan khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến áp

Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 9.26 a,b có chung u điểm là

điện áp hình sin, đơn giản Có chung nhợc điểm là quán tính điều chỉnhchậm và không điều chỉnh liên tục khi dòng tải lớn Sử dụng sơ đồ bán dẫn

để điều chỉnh xoay chiều, có thể khắc phục đợc những nhợc điểm vừa nêu Các sơ đồ bán dẫn điều áp xoay chiều trên hình 9.1 đợc sử dụng Lựachọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và khảnăng cung cấp các linh kiện bán dẫn Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồhình 9.1 nh sau:

Sơ đồ kinh điển hình 9.1.a thờng đợc sử dụng nhiều hơn, do có thể điềukhiển đợc với mọi dòng tải Hiện nay Tiristo đợc chế tạo có dòng điện đến7000A, thì việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồnày là hoàn toàn đáp ứng đợc Sơ đồ kinh điển đã đợc dùng khá lâu rồi (từnhững năm 60 của thế kỷ trớc) nên nó trở nên quá quen thuộc đối với nhiềutác giả

Tuy nhiên việc điều khiển hai Tiristo song song ngợc đôi khi có chất ợng điều khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện

l-áp, nhất là khi cung cấp cho tải, mà tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng,chẳng hạn nh biến áp hay động cơ xoay chiều Khả năng mất đối xứng điện

áp khi điều khiển là do linh kiện mạch điều khiển Tiristo gây nên sai số

Điện áp tải thu đợc gây mất đối xứng nh so sánh trên hình 9.27

2Hình 9.26 Các phơng án điều áp một pha

a-Mong muốn b-Không mong muốn

Điện áp và dòng điện không đối xứng nh hình 9.27.b cung cấp cho tải,

sẽ làm cho tải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà,phát nóng và bị cháy Vì vậy việc định kỳ kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch làviệc nên thờng xuyên làm đối với sơ đồ mạch này Tuy vậy đối với dòng điệntải lớn thì đây là sơ đồ tối u hơn cả cho việc lựa chọn

Để khắc phục nhợc điểm vừa nêu về việc ghép hai Tiristo song song

ng-ợc, Triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 9.1.b Sơ đồ này có u điểm là,các đờng cong điện áp ra gần nh mong muốn nh hình 9.27.a, nó còn có u

điểm hơn về việc lắp ráp ở đây chỉ có một van bán dẫn Sơ đồ mạch nàyhiện nay đợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp Tuy nhiên Triac hiệnnay đợc chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên với những dòng

điện tải lớn cần phải ghép song song các Triac, lúc đó sẽ phức tạp hơn về lắpráp và điều khiển song song Những tải có dòng điện trên 400A thì sơ đồhình 9.1 b ít dùng

Một trong những yếu tố làm cho Triac cha áp đảo đợc Tiristo trong

điều áp xoay chiều hiện nay (của năm 2003 này) là về chất lợng Hiện naychất lợng Triac cha thật cao lắm, do đó việc sử dụng còn làm cho ngời ta longại, trong tơng lai gần chắc chắn việc sử dụng Triac sẽ rộng rãi hơn

Sơ đồ hình 9.1.c có hai Tiristo và hai điốt có thể đợc dùng chỉ để nốicác cực điều khiển đơn giản, trong trờng hợp này có thể đợc dùng khi điện ápnguồn cấp lớn, cần phân bổ điện áp trên các van, đơn thuần nh việc mắc nốitiếp các van

Sơ đồ hình 9.1.d trớc đây thờng đợc dùng, khi cần điều khiển đối xứng

điện áp trên tải, vì ở đây chỉ có một Tiristo một mạch điều khiển nên việc

điều khiển đối xứng điện áp dễ dàng hơn Số lợng Tiristo ít hơn có thể sẽ có

-u điểm hơn khi van điề-u khiển còn hiếm T-uy nhiên việc điề-u khiển theo sơ

đồ này dẫn đến tổn hao trên các van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống

điều khiển thấp Ngoài ra việc tổn hao năng lợng nhiệt lớn làm cho hệ thốnglàm mát khó khăn hơn

áp nguồn cấp

Một số loại tải có điện áp tối đa khác với thông số điện áp nguồn cấp.Trong trờng hợp đó biến áp để phối hợp thông số điện áp nguồn cấp vớithông số điện áp tối đa của tải theo sơ đồ 9.28 cần đợc đa vào

Biến áp đợc sử dụng trên hình 9.28 có thể là biến áp tự ngẫu hoặc biến

áp cách ly Biến áp cách ly thờng nên chọn hơn, bởi vì biến áp cách ly còn cóthêm chức năng bảo vệ xung điện áp từ lới

Khi tải không có nhu cầu cao về điều khiển đối xứng, nhất là khi điềukhiển các điện trở lò sấy hay đèn sợi đốt, ngời ta có thể sử dụng sơ đồ điềukhiển không đối xứng một điốt một Tiristo nh hình 9.29

ở đây chúng ta chỉ điều khiển một nửa chu kỳ điện áp còn nửa chu kỳkhông điều khiển Trờng hợp này có thể điều khiển từ 1/4 công suất trở lên.Tuy nhiên nếu công suất tải lớn sẽ gây mất đối xứng nguồn cấp làm xấu đichất lợng nguồn

Hình 9.28 Điêù áp xoay chiều với điện áp

tải lớn hơn điện áp nguồn cấp

Mạch động lực và bảo vệ của sơ đồ điều áp xoay chiều hiện nay thờnggặp là hai sơ đồ trên hình 9.30

Thông số các van bán dẫn T1,T2,T và các Aptomat bảo vệ dòng điện AT

đợc lựa chọn thông qua thông số dòng điện tải

Tính toán thông số để lựa chọn van.

Dòng điện quyết định chế độ làm việc của van bán dẫn cần chọn vàdòng điện bảo vệ của Aptomat là dòng điện cực đại của tải Dòng điện cực

đại của tải đợc tính khi góc mở van nhỏ nhất Thờng góc mở van nhỏ nhất làchế độ làm việc khi =0, lúc này tải có dòng điện hình sin chạy qua

Dòng điện tải có thể đợc tính :

ITải=

 cos

U P

U



Khi thông số đã cho là điện áp U, điện trở tải RT và điện cảm XT

Từ các trị số IT ta tính đợc dòng điện làm việc hiệu dụng chạy qua cácvan bán dẫn

Trong sơ đồ hình 9.30.a dòng điện chạy qua các Tiristo IT1, IT2 đợc tính

Trớc tiên chọn chế độ làm mát cho van bán dẫn Căn cứ chế độ làm mát

mà chọn van, tham khảo cách làm mát này trong phần chọn van bán dẫn củachơng 8 Sau khi chọn xong chế độ làm mát van, tính trị số định mức của vancần chọn Tra bảng thông số van chọn đợc van cần thiết

Tính chọn Aptomat AT và bảo vệ xung điện áp do chuyển mạch van RCcũng đợc thực hiện nh dã giới thiệu ở chơng 8

Trờng hợp điện áp nguồn cấp không trùng điện áp tối đa của tải, chúng

ta cần có một biến áp để phối hợp điện áp cho hợp lý, công suất biến áp ở

đây đợc tính theo công suât tải Biến áp đợc tính nh dã giới thiệu ở chơng 8

3- Thiết kế mạch điều khiển

Về nguyên lý, trong mạch điều áp xoay chiều, van bán dẫn đợc mắc vàolới điện xoay chiều hoàn toàn giống nh chỉnh lu

Trờng hợp mạch động lực đợc chọn là hai Tiristo mắc song song ngợc

nh sơ đồ hình 9.1a, chúng ta cần có hai xung điều khiển trong mỗi chu kỳ.Mạch điều khiển có thể sử dụng sơ đồ hoàn toàn giống điều khiển chỉnh lumột pha cả chu kỳ, với mỗi Tiristo một mạch điều khiển độc lập Khi sửdụng sơ đồ mạch điều khiển chỉnh lu cho điều áp xoay chiều, có thể xuấthiện khả năng là: hai Tiristo điều khiển không đối xứng, do các linh kiện củahai mạch điều khiển không hoàn toàn giống hệt nhau

Đối với những tải cần điều khiển đối xứng, đòi hỏi hai Tiristo mở đốixứng, lúc này cần các kênh điều khiển Tiristo có góc mở càng ít khác nhaucàng tốt Mong muốn là chúng hoàn toàn giống nhau Nhng sự giống nhaunày chỉ có thể đạt đến một chừng mực nào đó

Nguyên lý điều khiển Tiristo ở đây nh trong điều khiển chỉnh lu, nghĩa

là ở mỗi nửa chu kỳ điện áp, cần tạo điện áp tựa trùng pha điện áp nguồn cấp

Khi so sánh điện áp tựa với điện áp điều khiển, ở mỗi nửa chu kỳ đều

có điện áp tựa bằng điện áp điều khiển trong vùng biến thiên tuyến tính của

điện áp tựa ( tại các điểm t1, t2, t3, t4, ) Kết quả là chúng ta chúng ta có cácxung điều khiển Xđk liên tiếp ở mỗi nửa chu kỳ

6Hình 9.31 Nguyên lý điều khiển điều áp xoay chiều

Nguyên lý hoạt động của sơ đồ hình 9.32 nh sau:

Điện áp chỉnh lu UA đợc so sánh với điện áp U1 lấy trên biến trở VR1

hình 9.32 Tại thời điểm UA=U1 thì đổi dấu điện áp ra của khuếch đại thuậttoán A1 Kết quả là chúng ta có chuỗi xung chữ nhật không đối xứng UB ở

đây có độ rộng xung âm  của UB, phần dơng UB tích phân qua A2 thành

-t UA

Mạch điều khiển Triac

Mạch điều khiển một bộ điều áp xoay chiều một pha với mạch điềukhiển là Triac điều khiển sợi đốt có thể đợc vẽ nh hình 9.34

8

Hình 9.32 Sơ đồ đồng pha tạo điện áp tựa liên tiếp hai nửa chu kỳ

Hình 9.33 Nguyên lý tạo điện áp tựa trong điều áp

xoay chiều



-D R7

D4

D5X

KĐX T

T1

c T2

MĐK

b T2

2

KĐX

T1MĐK

Nguyên lý hoạt động của hình 9.34 sẽ đợc giới thiệu sau, tại hình 9.37

Mạch điều khiển cặp Tiristo mắc song song ngợc

Khi mạch động lực là hai Tiristo mắc song song ngợc, có thể thực hiệnviệc điều khiển bằng một số giải pháp nh trên hình 9.35

Nh đã giới thiệu ở trên, nếu điều khiển hai Tiristo bằng hai mạch điềukhiển độc lập nh hình 9.35.a, khả năng điều khiển không đối xứng điện áp t-

ơng đối cao

Khi cần điều khiển đối xứng ngời ta dùng một mạch điều khiểnphát xung liên tiếp ở cả hai nửa chu kì, để mở hai Tiristo ngời ta sử dụngbiến áp xung hai cuộn dây thứ cấp nh trên hình 9.35.b Giải pháp này có u

điểm là đơn giản trong việc thi công mạch điều khiển, nhng khi sử dụng mộtbiến áp xung, việc phân phối công suất cho hai Tiristo không đều nhau, do

đó khả năng một Tiristo không đủ công suất để mở là tơng đối cao, Các sơ

Hình 9.36 Sơ đồ nguyên lý điều khiển điều áp xoay chiều với hai

Tiristo song song ngợc

A1+ - B

một, nh vậy lệnh mở Tiristo chung nhau, nhng khuếch đại tín hiệu để

mở các Tiristo riêng rẽ, không bị ảnh hởng công suất giữa hai Tiristo với

UV2

t t t t t t

t t

t U1

Nguyên lý điều khiển hình 9.36 giống nh hình 9.33 từ tín hiệu vào đếnhết khâu so sánh, điều đó chứng tỏ lệnh mở Tiristo là đối xứng Sau khi cólệnh mở Tiristo tại các thời điểm 1,2 phân xung điều khiển theo mỗi nửachu kỳ Việc phân xung điều khiển đợc thực hiện thông qua hai mạch

khuếch đại, hai biến áp xung Lệnh điều khiển cho hai mạch khuếch đạinày đợc lấy từ hai cổng và V1,V2 hai cổng và này chung nhau một tín hiệulấy từ đầu ra của A3 đó là lệnh mở các Tiristo tại mỗi nửa chu kì Cổng vàocòn lại của V1,V2 đợc nhận hai tín hiệu đồng pha với điện áp anốt củaTiristo, đó là các tín hiệu đảo pha từ A4, A5 Nhờ có hai tín hiệu đảo pha này

mà có xung điều khiển hai Tiristo dịch pha nhau 1800 Các dạng điện áp củacác khâu cơ bản mô tả trên hình 9.37

Điều khiển điều áp xoay chiều cho tải có điện cảm

Một trong những loại tải rất điển hình của điện áp xoay chiêù là tải điệncảm Ví dụ máy biến áp một pha hay động cơ một pha .lúc này sử dụngcác mạch điều khiển hình 9.33, 9.36 có thể có một vùng không hoạt động,nếu điện cảm lớn có thể không hoạt động hoàn toàn

Nguyên nhân của các hiện tợng này nh sau :

-Nguyên nhân thứ nhất là do khi có điện cảm dòng điện chậm pha sau

điện áp nh hình 9.38

Khi điện áp nguồn U1 đã đổi dấu, mà cuộn dây điện cảm cha xả hếtnăng lợng, làm cho T1 vẫn dẫn từ  cho đến 1, nếu T1 đang dẫn thì chứng tỏ

T1 đang phân cực thuận và điện áp UA1A2 > 0 Khi T1 phân cực thuận thì T2

phân cực ngợc Do đó trong vùng từ  cho đến 1, nếu có phát xung điềukhiển T2, thì T2 không dẫn Nh vậy khi có tải là điện cảm, góc mở nhỏ nhất

min của các Tiristo phải lớn hơn hoặc bằng góc trễ  lớn nhất (min lớn hơnhoặc bằng max)

Với tải điện cảm, nh biến áp hay động cơ thì góc  thay đổi theo tải,làm cho việc giới hạn góc min là không thích hợp, vì nó liên tục thay đổi theo

Hình 9.38-Sơ đồ đờng cong dòng điện và điện áp xoay chiều khi

U I t

Nguyên nhân thứ hai là do khi có điện cảm, dòng điện không biến thiên

đột ngột tại thời điểm mở Tiristo, điện cảm càng lớn dòng điện biến thiêncàng chậm, nếu nh độ rộng xung điều khiển hẹp, dòng điện khi có xung điềukhông đủ lớn hơn dòng điện duy trì, do đó van bán dẫn không tự giữ dòng

điện Kết quả là không có dòng điện, hay Tiristo không mở Hiện tợng nàythờng thấy khi ở đầu và cuối chu kì điện áp hình 9.39 a, c lúc đó điện áp tứcthời đặt vào Van bán dẫn nhỏ Khi kết thúc xung điều khiển, dòng điện cònnhỏ hơn dòng điện duy trì nên van bán dẫn khoá luôn Chỉ khi nào điện áptại thời điểm mở van đủ lớn, dòng điện cuối chu kì xung điều khiển đủ lớnhơn dòng điện duy trì, thì dòng điện mới tồn tại trong mạch

Hai nguyên nhân này làm cho một số ngời thiết kế ngại không muốn

điều khiển tải điện cảm bằng thiết bị bán dẫn Khi biết đợc nguyên nhân củaviệc không điều khiển nh trên, thì việc xử lý trở nên không có gì khó khăn

Hình 9.39 Sự xuất hiện dòng điện tại các góc

mở khác nhau khi tải điện cảm

Hình 9.40 Phơng án cấp xung khi điều áp xoay chiều với tải điện

cảm lớn

a - cấp xung liên tục b - cấp xung gián đoạn 14

Ucx

Xđk

ba

Việc phát xung điều khiển với độ rộng lớn gần nh cả nửa chu kì nhhình 9.40 a có hai nhợc điểm, thứ nhất là dòng điều khiển gần nh dài hạn (vềnguyên lý điều khiển Tiristo và Triac, xung điều khiển với chức năng mồinên chỉ cần ngắn hạn), thứ hai là việc thiết kế cấp xung điều khiển nh trênkhá phức tạp, nhất là đối với những mạch có nhiều van bán dẫn Cấp xungrộng thế nào? Bằng một nguồn phụ, hay bằng biến áp xung có điện cảm cuộndây lớn cũng khó khăn nh nhau

Một trong những giải pháp nên dùng, là tạo xung gián đoạn bằng chùmxung liên tiếp, từ thời điểm mở van cho tới cuối bán kỳ nh hình 9.40b, vềnguyên lý đây là cấp xung liên tục nh hình 9.40a Trong kỹ thuật, cấp xunggián đoạn nh hình 9.40 b dễ thực hiện hơn Nguyên lý ở đây là băm xungliên tục thành chùm xung gián đoạn với tần số cao

Một cổng logic AND với hai đầu vào là thực hiện đợc Khi đa tới đầuvào cổng AND tín hiệu xung điều khiển Ux; với tín hiệu chùm xung UCX; lúc

đó đầu ra cổng AND có xung Xđk bằng tần số chùm xung trong vùng có điện

áp UX nh mô tả trên hình 9.41b

Hình 9.41 Nguyên lý tạo chùm xung điều khiển

a) Sơ đồ; b) các đờng cong

15

điều khiển tại đầu ra biến áp xung có đợc là do có hai tín hiệu vào cổngAND đồng thời, tín hiệu vào UX để quyết định góc mở  tín hiệu từ chùmxung UCX Hai tín hiệu này nếu không đồng pha, thì khi có lệnh UX mà UCX =

0, xung điều khiển Xđk phải chờ khi nào UCX lên mức cao nh mô tả trên hình9.42 b

Sơ đồ mạch điều khiển điều áp xoay chiều với tải có điện cảm đợc thiết

kế trên cơ sở hình 9.34 cho mạch động lực là triac, hay hình 9.36 cho mạch

động lực là cặp tiristo song song ngợc, với việc nối thêm mạch tạo xungchùm nh trên hình 9.43 Các đầu vào của hình 9.43 UD, UE, UF đợc lấy từcác đầu tơng ứng trên hình 9.34, 9.36 Chùm xung đợc tạo bởi một dao động

đa hài A6 hoặc một mạch tạo xung chữ nhật nào đó (sẽ giới thiệu trong

ch-ơng 10)

Hình 9.42 Sai số có thể gặp khi điều khiển bằng chùm xunga) lệnh mở và chùm xung đúng thời điểm; b) lệnh mở và chùm xung không cùng thời điểm

16

Trờng hợp điện cảm lớn mà Tiristo không mở đợc, nguyên nhân là do

độ rộng xung thiết kế là không đủ lớn Việc chọn độ rộng xung ở đây phảihợp lý

Ví dụ :Thiết kế mạch điều khiển và ổn định nhiệt độ cho tủ sấy bằng

điện trở với nhiệt độ điều chỉnh trong dải 01500C công suất sợi đốt 40 KW,

điện áp nguồn cấp 1 pha 220 V/50 Hz

Lựa chọn sơ đồ thiết kế

Đây là nguồn có công suất không lớn, xét về phía tải Vì đây là tải trở,không đòi hỏi quá cao về tính đối xứng của nguồn điều khiển Có thể chọnbất kỳ sơ đồ nào trong các sơ đồ đã giới thiệu ở trên Tuy nhiên, với trờnghợp này sơ đồ dùng Triac điều khiển là hợp lý hơn cả với các lý do sau:

-Với công suất không lớn Triac thừa đủ công suất để cung cấp

-Mạch điều khiển Triac đơn giản hơn mạch hai Tiristo

-Dù là công suất nhỏ, nhng nếu điều khiển không đối xứng bằng một

điốt, một Tiristo cũng không nên, do làm xấu đi chất lợng điện áp nguồn -Các sơ đồ không dùng thiết bị bán dẫn khó đáp ứng cho việc ổn địnhnhiệt độ, do việc tự động thay đổi điện áp và dòng điện tải khó khăn hơn

Dòng điện I=18,18 A đợc coi là dòng điện lớn nhất để chọn Triac Vớidòng điện không quá lớn nh thế này, tổn hao khi van dẫn không quá lớn, nên

ta chọn điều kiện làm việc có cánh toả nhiệt đủ diện tích làm mát, không cầnquạt đối lu không khí, để an toàn cho phép Triac làm việc với 20%Iđm

Dòng điện định mức của Triac cần chọn

27 , 27

IAT=(1,11,3)Ilvmax=2023,63 A

Chọn loại 25A có bảo vệ ngắn mạch khôngcần bảo vệ quá tải

Thiết kế mạch điều khiển :

Nh đã biết lò điện trở có hệ số cos=1 Do đó việc cung cấp xung điềukhiển bằng xung chùm nh hình 9.43 a là không cần thiết Mạch điều khiểngóc mở Triac sử dụng sơ đồ 9.34 hoàn chỉnh thành 9.45 a là hợp lý Tínhtoán thông số các linh kiện mạch điều khiển này đợc sử dụng các cách tính

nh đã giới thiệu ở chơng 8

18

Hình 9.45 Sơ đồ mạch điều khiển nhiệt độ cho tủ sấy

A1+ - B

D R 7

D4

D5X

+15V

20

9.6.3 Thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha

điểm của sơ đồ là trên dây trung tính có tồn tại dòng điện điều hoà bậccao, khi góc mở các van khác 0 có dòng tải gián đoạn và loại sơ đồ nốinày chỉ thích hợp với loại tải ba pha có bốn đầu dây ra

Các sơ đồ không trung tính Hình 9.46 b, c có nhiều điểm khác so với

sơ đồ có trung tính ở đây dòng điện chạy giữa các pha với nhau, nên

đồng thời phải cấp xung điều khiển cho hai Tiristo của hai pha một lúc.Việc cấp xung điều khiển nh thế, đôi khi gặp khó khăn trong mạch điều

Hình 9.46: Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng cặp Tiristo

mắc song song ng ợcc

khiển (sẽ giới thiệu sau), ngay cả việc đổi thứ tự pha nguồn lới cũng cóthể làm cho sơ đồ không hoạt động.

Hiện nay, với những tải có công suất trung bình, các sơ đồ điều áp ba

pha bằng các cặp Tiristo nh Hình 9.46 đợc thay thế bằng các sơ đồ Triac

nh Hình 9.47.

Nh đã giới thiệu ở trên, Triac về nguyên lý điều khiển giống hệt các

cặp Tiristo mắc song song ngợc Vì vậy, sử dụng các sơ đồ Hình 9.46 hay Hình 9.47 tuỳ thuộc vào khả năng linh kiện có loại nào Ngoài ra Hình 9.47 có u điểm hơn về mặt điều khiển đối xứng và đơn giản về cách

ghép

Đối với những tải không có yêu cầu về điều khiển đối xứng ngời ta

có thể sử dụng sơ đồ cặp Tiristo - điốt ( Hình 9.15).

Mặc dù vậy, sơ đồ này ứng dụng thực tế không nhiều Bởi vì khikhông có xung điều khiển vẫn có thể có dòng chạy qua tải

Trong trờng hợp cho phép điều khiển không đối xứng chúng ta có

thể sử dụng sơ đồ điều khiển hai pha nh Hình 9.48.

Ưu điểm của sơ đồ Hình 9.48 là số lợng van bán dẫn ít hơn, và mạch

điều khiển cũng đơn giản hơn Nhợc điểm của sơ đồ là điều khiển không

đối xứng, nên đờng cong dòng điện và điện áp các pha không giống nhau,vì vậy giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện khác nhau rõ rệt Loại sơ

đồ này chỉ phát huy tác dụng khi tải và nguồn đợc phép làm việc không

Hình 9.47: Điều áp ba pha bằng Triac

Hình 9.48: Sơ đồ điều áp ba pha đơn giản

22

Khi sử dụng điều áp xoay chiều cho động cơ không đồng bộ ngoàichế độ đóng cắt, điều khiển tốc độ, còn cần cả đảo chiều quay.

Trong động cơ điện không đồng bộ, khi đảo chiều quay cần đổi thứ

tự pha Sơ đồ điều khiển có đảo chiều quay động cơ không đồng bộ nh

Hình 9.49:

Khi chiều quay thuận ta cấp xung điều khiển cho T1,T2,T7,T8,T9,T10;Các pha lới A1, B1, C1 đợc nối tơng ứng với các cuộn A, B, C của động cơ.Khi ở chiều quay ngợc ta cấp xung điều khiển choT3,T4,T5,T6,T9,T10 Cácpha lới A1, B1, C1 đợc nối tơng ứng B, A, C của động cơ

Thiết kế sơ đồ mạch động lực của bộ điều áp xoay chiều ba phachúng ta phải thực hiện hàng loạt các bài toán tổng hợp Ngay cả ở chế độxác lập thì dòng điện và điện áp trên các van bán dẫn cũng chỉ là chế độgần với xác lập Trong phần thiết kế này chúng ta chỉ xét bộ điều áp làmviệc ở chế độ xác lập

Khi lựa chọn các van bán dẫn cho sơ đồ điều áp ba pha theo dòng

điện và điện áp, tổn hao công suất P nh đã xét, đợc xác định theo đờngcong dòng điện chạy qua van Tổn hao công suất trên van là tổn hao theochiều thuận khi van dẫn Lúc này P phụ thuộc các giá trị dòng điệntrung bình, hiệu dụng của van và theo đờng cong đặc tính Vôn - Ampecủa van tìm đợc P Tuy nhiên đờng đặc tính Vôn - Ampe không phảicủa van nào cũng có cho nên gần đúng chúng ta chọn hơi d thì lấy: