LẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODE

LẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODELẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODE

LẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODE

1 MỤC TIÊU BÀI HỌC

1.1 Kiến thức:

Hiểu được công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của diode

1.2 Kỹ năng:

- Kiểm tra đánh giá chính xác chất lượng diode

- Lắp ráp mạch chỉnh lưu một pha và ba pha thành thạo Đảm bảo yêu cầu

kỹ thuật, mỹ thuật

1.3 Thái độ:

- Thực hiện đúng trình tự các bước, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

- Rèn luyện tác phong công nghiệp trong lao động cho người học

2 CHUẨN BỊ CÔNG VIỆC

2.1 Dụng cụ tháo lắp:

Kìm điện, tuốc nơ vít, dao con, kéo, mỏ hàn điện, ống hút thiếc

2.2 Dụng cụ đo kiểm:

Đồng hồ vạn năng, đồng hồ mêgôm mét…

2.3 Phương tiện hỗ trợ khác:

Biến áp nguồn, máy hiện sóng

2.4 Vật tư, nguyên vật liệu:

Các linh kiện điện tử, thiếc, nhựa thông

2.5 Tài liệu kỹ thuật và thời gian:

3 NHỮNG KIẾN THỨC CHUYÊN MÔN

3.1 Khái niệm chung

Chỉnh lưu là biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều Hiện nay trong kỹ thuật chỉnh lưu hầu như người ta chỉ dùng các phần

tử bán dẫn công suất (điôt, thyristor) Điều đó là do các bộ chỉnh lưu bán dẫn có hiệu suất rất cao, làm việc tin cậy, giá thành rẻ, chi phí bảo dưỡng không đáng kể, kích thước và trọng lượng bé Để chỉnh lưu công suất nhỏ người ta thường dùng các bộ chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ, còn để chỉnh lưu công suất lớn người ta dùng các bộ chỉnh ba pha Ưu điểm của các bộ chỉnh lưu ba pha là cho công suất ra tải lớn và điện áp, dòng điện ra tải ít dao động Điều đó làm đơn giản hoá vấn đề lọc Điện áp và dòng điện sau chỉnh lưu có chiều không đổi nhưng vẫn dao động về trị số Do đó để tải nhận được một điện áp hoặc dòng điện hoàn toàn không đổi cả

về chiều và trị số người ta phải dùng phần tử lọc Mục đích của phần tử lọc là làm suy giảm thành phần dao động của điện áp và dòng điện chỉnh lưu

3.2 Mạch chỉnh lưu một pha.

Mạch chỉnh lưu này có thể thực hiện theo hai sơ đồ: Sơ đồ dùng máy biến áp

có điểm giữa cuộn dây thứ cấp và sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha

3.2.1 Sơ đồ dùng máy biến áp có điểm giữa.

Trong sơ đồ này điện áp thứ cấp của MBA nguồn được chia làm hai nửa bằng nhau nhưng ngược ph nhau

u21 = - u22 = Um sin ωt = Um sin θ

Trong đó Um là biên độ nửa điện áp thứ cấp

Đồ thị biến thiên của u1 và u2 như hình 2.2 Ở nửa chu kỳ thứ nhất (0 ≤ θ ≤

π), u21 > 0, điôt D1 mở, điện áp trên D1 là uD1 = 0, điện áp đưa ra tải ud = u21, còn

u1 id u21

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý

D2 0

u 21

u22

Hỡnh 3-1 a Sơ đồ nguyờn lý b Đồ thị biến thiờn điện ỏp.

đưa ra tải ud = u22, cũn điện ỏp trờn D1 là uD1= u21 –ud = u21 – u22= -u22- u22 = -2u22< 0 nờn D1 khoỏ

Như vậy ở mỗi nửa chu kỳ chỉ cú một điụt mở va đồ thị biến thiờn của ud

như (Hỡnh 3 – 1 b.)

Cỏc thụng số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :

a Giỏ trị trung bỡnh của điện ỏp chỉnh lưu

( 3.1)

b Điện ỏp ngược cực đại trờn mỗi điụt U ngmax

( 3.2)

c Hệ số nhấp nhụ của điện ỏp chỉnh lưu

( 3.3)

2 2

0

2 2 2

1

U d

u

π

θ π

π

=

2 max 2 2U

U ng =

4 2

min max

0

π

=

−

=

do

d d

U

u u

K

M N

1

2

( 3.4)

Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức phản điện E, điện trở R và điện cảm L ta có:

( 3.5)

3.2.2 Sơ đồ cầu một pha.

Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :

a Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu

R

U

I do

d =

R

E U

I do d

'

−

=

N

P

Q u1

u2

u3

uD1

0

( 3.6)

b Điện áp ngược cực đại trên mỗi điôt U ngmax

( 3.7)

c Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu

( 3.8)

d Giá trị trung bình dòng điện tải

( 3.9)

Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức phản điện E, điện trở R và điện cảm L ta có:

( 3.10)

3.3 Mạch chỉnh lưu ba pha

Chỉnh lưu 3 pha có thể thực hiện theo 2 sơ đồ: sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia

và sơ đồ cầu ba pha

3.3.1 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia.

2 2

0

2 2 2

1

U d

u

π

θ π

π

=

2 max 2 2U

U ng =

4 2

min max

0

π

=

−

=

do

d d

U

u u

K

R

U

I do

d =

R

E U

I do d

'

−

=

B C

u 0 2

Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu ba pha hình tia như (Hình 3-3 a.)

Trong sơ đồ này nếu chọn điện áp thứ cấp của pha 1 làm gốc pha, ta có biểu thức điện áp pha thứ cấp của máy biến áp là:

u1 = Um sin θ

u2 = Um sin (θ - 120o)

u3 = Um sin (θ + 120o)

và đồ thị biến thiên của chúng như hình 2.6 Để chỉnh lưu các điện áp này, người ta dùng một nhóm điốt catốt chung gồm 3 điốt D1, D2, D3

Ở đây theo quy tắc của nhóm điôt ca tôt chung, chỉ điôt nào nối với pha có điện áp dương nhất ở trạng thái mở Do đó trong khoảng (θ1 ≤ θ ≤ θ2 ), u1 lớn nhất, chỉ D1 mở, dòng điện sẽ đi từ điểm 1 qua D1 đến M qua phụ tải đến điểm N

và điểm trung tính 0 ; điện áp đưa ra tải Ud = u1 , điện áp trên D1 là uD1 = 0

Trong khoảng θ2≤θ ≤θ 2 , u2 lớn nhất chỉ D2 mở , dòng điện đi từ điểm 2 qua D2 đến M qua phụ tải đến điểm N và điểm trung tính O Điện áp đưa ra tải ud = u2

Điện áp trên điốt D1 lúc đó là :

uD1 = u1 – ud = u1 – u2 < 0 và trị số tuyệt đối của nó bằng khoảng cách giữa hai đường cong u1 và u2

Trong khoảng θ3 ≤θ ≤θ4 , u3 lớn nhất chỉ D3 mở Dòng điện đi từ điểm 3 qua D3 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N

Điện áp đưa ra tải ud = u3

Điện áp trên điốt D1 lúc đó là :

ud1 = u1 – ud = u1 – u3 < 0 và trị số tuyệt đối của nó bằng khoảng cách giữa hai đường cong u1 và u3

Như vậy đồ thị biến thiên của ud có dạng như đường đậm nét , còn đồ thị biến thiên của uD1 có dạng như đường đứt nét hình 2 6

Các thông số chính của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :

a Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu

( θ1=π/6; θ2=5π/6) ( 3- 11)

b Điện áp ngược cực đại trên mỗi điốt Ungmax

Căn cứ vào đường đứt nét hình 2.6 của điện áp uD1, ta có

c Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu: (3- 12)

2 2

1 2 2

6 3 sin

2 2

3 2

1

U d

U d

u

π θ θ π

θ π

θ θ

π

∫

=

2 max 6U

U ng =

d d

U

u u

K

2

min max

0

−

=

từ đường cong ud ta có: udmax= ; udmin= =0,5

nên

d Giá trị trung bình của dòng điện tải:

Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức phản điện E, điện trở R và điện cảm lớn L Với điều kiện E<Udo ta có:

e Trị số trung bình của dòng điện qua mỗi điôt:

Vì mỗi điôt chỉ dẫn điện trong 1/3 chu kỳ nên: i0=Id/3

g Giá trị hiệu dụng dòng điện pha thứ cấp Is

Dòng điện thứ cấp mỗi pha cũng chính là dòng điện qua điôt của pha đó Do đó: Is=Id/

h Công suất biểu kiến của máy biến áp nguồn

(3- 13)

2

2U

6 sin

3 , 0 6

3

2 5 , 0

2

2

U

U K

π

R

U

I do

d =

R

E

U

I do

d

−

=

3

U

B C

3.3.2 Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha.

Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha như (Hình 3 – 3 a.)

Trong sơ đồ này nếu ta chọn điện áp thứ cấp u1 làm gốc pha, ta có:

u1 = Um sin θ

u2 = Um sin (θ - 120o)

u3 = Um sin (θ + 120o)

Trong đó: Um là biên độ của điện áp thứ cấp của một pha máy biến áp.

Để chỉnh lưu các điện áp này người ta dùng 2 nhóm điôt: nhóm điôt catôt chung gồm 3 điôt D1, D3 ,D5 và nhóm điôt anôt chung gồm 3 điôt D2, D4 ,D6

Trong khoảng θ1 ≤θ ≤θ2, u1 dương nhất và u2 âm nhất nên D6 , D1 mở

Trong khoảng θ2 ≤θ ≤θ3, u1 dương nhất và u3 âm nhất D2 , D1 mở

Lập luận trong các khoảng tiếp theo Ta có kết quả trong bảng 3.1

Khoảng Điôt thông Chiều dòng điện Điện áp phụ tải

π/6 ÷ 3π/6 1 và 6 Từ A qua tải về B u1- u2

3π/6 ÷ 5π/6 1 và 2 Từ A qua tải về C u1- u3

5π/6 ÷ 7π/6 3 và 2 Từ B qua tải về C u2- u3

7π/6 ÷ 9π/6 3 và 4 Từ B qua tải về A u2- u1

9π/6 ÷ 11π/6 5 và 4 Từ C qua tải về A u3 – u1

Kết quả là điện áp trên phụ tải trong một chu kỳ dòng điện ba pha là chỏm hình sin ứng với số đập mạch là m = 6

Các thông số chính của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :

a Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu

( θ1=π/6; θ2=5π/6) (3- 14)

b Điện áp ngược cực đại trên mỗi điốt Ungmax

2 2

1 2 2

0

6 3 )

3 cos(

2 2

6 2

1

U d

U d

u

π θ θ

π θ π

θ π

θ θ

π

∫

=

-(-)

(+)

VN

0

C

Hình 3-6: Kiểm tra tụ hóa

( - ) (+)

(+) (- )

0

VN

VN

0

Hình 3-5: Kiểm tra điốt

c Dòng điện qua tải trung bình là:

Id = Ud / R

d Dòng điện trung bình qua mỗi điôt:

ID =

4 TRÌNH TỰ THỰC HIỆN

T

T

Tên công

1 Kiểm tra

linh kiện.

- Kiểm tra

điốt

- Kiểm tra tụ

hóa

Dùng đồng hồ vạn năng thang đo điện trở nấc đo x10 hoặc x100

- Đặt que (-) đồng hồ vào

A, (+) vào K Kim đồng

hồ chỉ giá trị R nhỏ ( R thuận)

Đaỏ que đo kim chỉ giá trị

R lớn ( R ngược) →điốt tốt

- Nếu cả 2 lần đo kim đồng hồ đều chỉ R=0 →

điốt bị chập; R= ∞ →điốt

bị đứt mạch

3 3

d

R U

=

D2

D3 D4

C U

U

Hình 3-7: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện

U () U

b

a

c

d

+

Hình 3-8: Hàn, nối linh kiện

trong mạch điện

T T

Tên công

đo nhỏ và ngược lại )

- Đặt que (-) đồng hồ với (+) tụ, que (+) vào (-) tụ

- Nếu kim chỉ giá trị R nhỏ sau đó dần dần chạy về phía ∞→ tụ tốt

+ Kim chỉ trị số nào đó rồi đứng im – tụ chập

+ Kim chỉ R= ∞ → tụ đứt mạch

2 Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu 1 pha

- Lấy dấu khoan lỗ lắp điốt và tụ hóa

- Dùng bìa cách điện dầy hoặc miếng phíp mỏng KT:80x120 tiến hành lấy dấu và khoan lỗ như

(Hình vẽ 3-7).

- Lắp cố định các linh kiện

- Hàn nối các - Hàn nối chân các linh

B

C

O

D1

D2

D3

T T

Tên công

trong mạch điện

+ Hàn nối anốt của 2 điốt D2, D3 lại với nhau

+ Hàn nối katốt của 2 điốt D1, D4 lại với nhau

+ Hàn nối anốt của điốt D1 với katốt của điốt D2

+ Hàn nối anốt của điốt D4 với katốt của điốt D3

+ Hàn cực (+) của tụ C vào đầu d, cực (-) của tụ C vào đầu c

+ Hai đầu ab đưa điện U∼

vào, hai đầu cd lấy điện U(-) ra

Yêu cầu: Mối hàn gọn, ngấu, bóng chắc và dẫn điện tốt

3 Lắp ráp mạch chỉnh lưu 3 pha

a Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia

- Lấy dấu

- Dùng bìa cách điện dầy hoặc miếng phíp mỏng

B

C

O

D1

D2

D3

Hình 3-9: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện

D5 D4

Hình 3-11: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện

D3

B

C

O

D1

D2 D3

(+)

()

Hình 3-10: Hàn, nối linh kiện

trong mạch điện

T T

Tên công

(Hình vẽ 3-11).

- Lắp cố định các linh kiện

- Hàn nối các linh kiện trong mạch điện

- Hàn nối chân các linh kiện theo bản vẽ:

+ Hàn nối 3 đầu katốt (hoặc

Anốt) của 3 điốt lại với nhau Tạo thành cực + (hoặc -) của đầu ra một chiều U(-)

+ Các đầu còn lại của các điốt được đấu tới đầu dây pha A, B, C

+ Nối trung tính đầu vào với đầu ra lại với nhau

Hình 3-12: Hàn, nối linh kiện trong mạch điện

D3

U ()

U ( 3 pha)

T T

Tên công

b Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha

- Lấy dấu khoan lỗ, lắp điốt

- Hàn nối các linh kiện trong mạch điện

- Dùng bìa cách điện dầy hoặc miếng phíp mỏng KT:80x120 tiến hành lấy dấu và khoan lỗ như

(Hình vẽ 3-11).

- Lắp cố định các linh kiện

- Hàn nối chân các linh kiện theo bản vẽ:

+ Hàn nối 3 đầu anốt của 3 điốt D1, D2 ,D3 đưa ra đầu(-)

+ Hàn nối 3 đầu katốt của

3 điốt D4, D5 ,D6 đưa ra

B

C O

T

T

Tên công

anốt của D4 và nối với đầu A

+ Hàn nối katốt của D2với anốt của D5 và nối với đầu B

+ Hàn nối katốt của D3với anốt của D6 và nối với đầu C

+ Đưa điện 3 pha vào đầu

A, B, C

+ Điện 1 chiều lấy ra ở U(-)