Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 21 giá trị cực đại cho phép I đkmax (thờng cỡ vài chục đến trên 100mA, tùy loại thyristor) thì đoạn OT 1 , OT 1 , OT 1 trở thành OT 2 nghĩa là đặc tính V- A của thyristor sẽ nh đặc tính V- A của điôt. Hình 1.17: Đặc tính V- A của thyristor 1.3.3 ứng dụng của thyristor + ứng dụng của thyristor trong điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều. Sơ đồ Hình 1.18: ứng dụng của thyristor trong điều khiển động cơ DC: là động cơ điện một chiều Dòng điện qua động cơ chỉ là dòng điện ở nửa chu kỳ dơng và đợc thay đổi trị số bằng cách thay đổi mở kích của dòng điện I G khi thyistor cha dẫn thì Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 22 không có dòng điện qua động cơ. Điôt dẫn điện nạp vào tụ qua điện trở R 1 và biến trở V R . Điện thế cấp cho cực G lấy trên tụ C và qua cầu phân áp R 2 , R 3 . Tụ nạp điện qua R 1 và V R với hằng số thời gian là = C(R 1 + V R ) Khi thay đổi trị số V R sẽ làm thay đổi thời gian nạp cho tụ tức là làm thay đổi thời điểm có dòng xung kích I G sẽ làm thay đổi thời điểm dẫn điện của Thyistor tức là thay đổi dòng điện qua động cơ và làm cho tốc độ của động cơ bị thay đổi. Khi nguồn AC có nửa chu kỳ âm thì điôt D và thyristor đều bị phân cực ngợc điôt ngng dẫn, thyristor cũng ngng dẫn. Thyristor dùng với nguồn một chiều thì có thể báo động khi quá nhiệt, quá áp suất, thì nút ấn M bị nhấn. Thyristor sẽ đợc kích dẫn điện và duy trì trạng thái dẫn để cấp điện cho đèn và còi báo. 1.3.4 Các thông số chủ yếu của thyristor. + Trị số hiệu dụng định mức của dòng điện anôt I ahd đó là trị số hiệu dụng của dòng điện cực đại cho phép đi qua thyristor trong một thời gian dài khi thyristor mở. Khi thyistor dẫn điện thì V AK = 0,7V nên dòng điện thuận qua thyistor có thể tính theo công thức: 0, 7 cc a L VV I R = (1-17) R L : tải thuần trở V CC : điện áp qua thyristor + Dòng điện điều khiển kích mở I GT là dòng điện điều khiển I G gây mở thyristor + Điện áp ngợc cực đại U ngmax là điện áp giữa hai cực A và K cho phép đặt thyristor . + Điện áp rơi định mức u a là điện áp giữa hai cực A và K khi thyristor mở và đồng thời dòng điện bằng dòng điện định mức. Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 23 + Thời gian phục hồi tính khoá là thời gian tối thiểu cần thiết để thyristor phục hồi tính khoá. Bảng 1.3 Thyristor do hãng Toshiba, Nhật Bản chế tạo I U i,m t off Mã hiệu A KV s SFOR1 SFOR3 SF1 SF2 SF2R5 SF3 SF5 SF10 SF16 SF100 SF300 SF1000 SF1500 SH2 SH16 SH80 SH150 SH400 0,1 0,3 1 2 2,5 3 5 10 16 100 300 1000 1500 2 16 80 150 400 0,1 ữ 0,4 0,1 ữ 0,6 0,1 ữ 0,4 0,1 ữ 0,6 0,1 ữ 0,4 0,1 ữ 0,6 0,1 ữ 0,4 0,1 ữ 1 0,1 ữ 1,2 0,4ữ 1,6 0,4ữ 1,6 2,5 ữ 4 2,5 ữ 4 0,1 ữ 0,4 0,1 ữ 0,5 0,2 ữ 1,6 0,2 ữ 1,6 0,2 ữ 1,3 15 10 15 ữ 30 15 ữ 30 15 ữ 80 1.4 triac Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 24 1.4.1 Cấu tạo Triac là linh kiện bán dẫn tơng tự nh hai thyristor nối song song ngợc gồm hai cực và chỉ có một cực điều khiển. Hình 1.19: Triac a, Cấu trúc bên trong b, Hình vẽ cấu tạo c, Ký hiệu 1.4.2 Nguyên lý làm việc Theo cấu tạo của một triac đợc xem nh hai thyristor ghép song song và ngợc chiều nên. Khi khảo sát đặc tính của triac ngời ta khảo sát nh hai thyristor + Khi cực T 2 có điện thế dơng và cực G đợc kích xung dơng thì triac dẫn điện theo chiều từ T 2 qua T 1 nh hình:1.20 + Khi cực T 2 có điện thế âm cực G đợc kích xung âm thì triac dẫn điện theo chiều T 1 đến T 2 nh hình: 1.21 c b) Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 25 + Khi triac đợc dùng trong mạch xoay chiều công nghiệp khi nguồn ở nửa chu kì dơng cực G cần đợc kích xung dơng, còn khi nguồn ở nửa chu kì âm cực G cần đợc kích xung âm triac cho dòng điện qua đợc cả hai chiều. Hình 1.22 1.4.3. Đặc tính volt-ampe của triac Triac có đặc tính volt-ampe gồn hai phần đối xứng nhau qua điểm O hai phần này giống nh đặc tuyến của hai SCR mắc ngợc chiều nhau. Hình 1.23: Đặc tính V- A của triac Triac có thể mở trong 4 trờng hợp: Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 26 U GT1 > 0 và U T1T2 > 0 U GT1 < 0 và U T1T2 > 0 U GT1 > 0 và U T1T2 < 0 U GT1 < 0 và U T1T2 < 0 Nh vậy Triac thể mở theo hai chiều. Chiều thuận từ T 2 đến T 1 khi U T1T2 > 0 và tác dụng vào cực G một điện áp dơng U GT1 < 0 Chiều thuận từ T 1 đến T 2 khi U T1T2 < 0 và tác dụng vào cực G một điện áp âm U GT1 < 0 1.4.4 Mạch điều khiển Để điều khiển đợc triac ta có sơ đồ nh hình 1.24 Hình1.24: Sơ đồ mạch điều khiển triac Mạch điều khiển gồm 1 biến trở (R) tụ điện C, triac và một điện trở phụ R p để giới han dòng điện điều khiển I G , điện áp cấp cho mạch là điện áp xoay chiều hình sin: u= U m sint Giả thiết tại thời điểm ban đầu ( t=0) tụ điện C đã phóng hết điện, và điện áp trên nó U C = 0 thì khi u tăng theo chiều dơng (u > 0) tụ điện C đợc nạp điện theo chiều dơng qua điện trở R và U c tăng theo quy luật hàm số mũ có tốc độ tăng phụ thuộc vào R, điện trở R càng nhỏ thì dòng điện nạp càng lớn và tốc độ tăng của U C càng nhanh. Đồ thị biến thiên của u theo t nh đồ thị hình 1.25 Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 27 Hình1.25: Dạng sóng của mạch điều khiển Đồ thị hình 1.25 biểu diễn sự biến thiên của U c theo t tơng ứng với giá trị nhất định của R. Tại góc pha 0 U c đợc nạp bằng điện áp chuyển đổi U cđ của triac D. Triac D mở, tụ C phóng điện qua R p , triac D và phần giữa G và T 1 điều đó tạo ra một xung dòng điện I G (đờng cong 3 hình 1.25) và mở triac. Triac D tiếp tục mở cho đến hết nửa chu kỳ dơng của điện áp U a tại góc pha t = . Điện áp u giảm đến 0 dòng điện qua triac I a cũng giảm đến 0 vì tải thuần trở và u, I a cùng pha. Do đó triac khoá lại sang nửa chu kỳ âm của u. Tụ điện C đợc nạp theo chiều âm và U c tăng. Tại góc pha = 0 + , điện áp U c = U cđ triac D mở tụ điện C phóng điện qua điện trở R p chiều dòng điện đi từ cực G của triac D, R p về nguồn điều đó tạo ra một xung dòng điện âm I G (đờng cong 4 hình 1.25) và mở triac theo chiều từ T 1 đến T 2 triac tiếp tục mở cho đến hết chu kỳ âm, trong suốt thời gian mở của triac điện áp trên điện trở R 1 bằng điện áp U a (vì khi triac mở Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 28 điện áp rơi trên nó rất nhỏ). Do đó điện áp U R trên R 1 biến thiên theo t (nh đờng 5 hình 1.25) từ đó rút ra giá trị hiệu dụng của điện áp u R trên tải R 1 . 2 2 0 1 2 RR uudt = (1-18) Trong đó góc mở chậm 0 phụ thuộc vào biến trở R của mạch điều khiển do đó bằng cách thay đổi biến trở R ta có thể thay đổi 0 và thay đổi trị số U R của điện áp trên tải R t . 0 2 222 0 0 0 sin 2 2 2 R udt udt U t ==+ 0 0 11 sin 2 22 4 R uU =+ (1-19) 1.4.5 ứng dụng của triac. Triac đợc ứng dụng trong một số mạch, điều chỉnh ánh sáng đèn điện, nhiệt độ lò, điều chỉnh chiều quay và tốc độ động cơ điện một chiều. 1.4.6 Các thông số của triac + Điện áp định mức U đm : Đó là điện áp cực đại cho phép đặt vào triac theo chiều thuận hoặc chiều ngợc trong thời gian dài. + Dòng điện hiệu dụng định mức I đm : Đó là trị số hiệu dụng đinh mức cực đại cho phép của dòng điện đi qua triac trong một thời gian dài. + Dòng điện điều khiển triac: Đó là dòng điện điều khiển I G đảm bảo mở triac. + Dòng điện duy trì I H : Đó là trị số tối thiểu của dòng điện anôt đi qua triac để duy trì triac ở trạng thái mở. + Điện áp rơi trên Triac u Đó là điện áp rơi trên triac khi triac dẫn và dòng điện qua triac bằng dòng định mức. Bảng 1.4: Thông số chính của một vài loại Triac Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 29 Nơi chế tạo Mã hiệu U (V) I (A) I g (mA) U g (V) Liên Xô (cũ) TC- 60 TC- 125 TC- 160 50ữ 1000 50 ữ 1000 50 ữ 1000 80 125 160 400 400 400 7 7 7 Nhật bản TOSHIBA NEC SM2B41 SM12D41 SM150G13 SM300J13 SM300Q13 2AC3T 6AC5F, S 10AC6F, S 16AC6D1 25AC65 70AC10S 300AC12S 100 200 400 600 1200 300 500 600 600 600 1000 1200 2 12 150 300 300 2 6 10 16 25 70 300 20 50 50 50 50 50 200 300 Mỹ GE TI SC245 SC60 TIC205A TIC215B TIC263D TIC263M 200 ữ 500 200 ữ 500 100 200 400 600 6 25 2 3 25 25 50 50 5 5 50 50 2,5 2,5 2 2,5 2,5 2,5 CHLB Đức BTA41- 200 BTA41- 600 BTA41- 700 200 400 700 40 40 50 50 50 50 1.5 các phần tử logic cơ bản Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46 30 1.5.1 Mạch AND dùng điôt bán dẫn + Mạch điện và ký hiệu Hình 1.26 A và B là các tín hiệu đầu vào. Mức thấp của tín hiệu đầu vào là 0 V, mức cao của tín hiệu đầu vào là 3V. Z là tín hiệu đầu ra. Hình1.26: Cổng AND a) ký hiệu b) Mạch điện + Nguyên lý hoạt động Có 4 trờng hợp khác nhau ở đầu vào. - Trờng hợp 1: Khi V A = V B = 3V, hai điôt D A và D B thông với nguồn E 0 = +12V qua điện trở R 0 , chúng đều có điện áp phân cực thuận, chúng đều dẫn điện. V Z = V A + V D = 3 + 0,7= 3,7V. - Trờng hợp 2: Khi V A = 3V, V B = 0V. D A và D B có đầu anôt nối chung. Catôt của D B có điện thế thấp hơn nên chắc chắn dễ dẫn điện hơn. Một khi D B đã dẫn điện thì V Z = V Z - V A = 0,7- 3= -2,3V. Vậy D A chịu phân cực ngợc, nó ở trạng thái ngắt hở mạch, không phải dẫn điện nh ta tởng lúc thoạt đầu nhìn vào mạch điện. Điện thế V Z = 0,7V gọi là điện thế ghim. - Trờng hợp 3: . một điện trở phụ R p để giới han dòng điện điều khiển I G , điện áp cấp cho mạch là điện áp xoay chiều hình sin: u= U m sint Giả thiết tại thời điểm ban đầu ( t=0) tụ điện C đã phóng hết điện, . dụng trong một số mạch, điều chỉnh ánh sáng đèn điện, nhiệt độ lò, điều chỉnh chiều quay và tốc độ động cơ điện một chiều. 1.4.6 Các thông số của triac + Điện áp định mức U đm : Đó là điện áp. 1.4.3. Đặc tính volt-ampe của triac Triac có đặc tính volt-ampe gồn hai phần đối xứng nhau qua điểm O hai phần này giống nh đặc tuyến của hai SCR mắc ngợc chiều nhau. Hình 1.23: Đặc tính