mạch chỉnh lưu 1pha nửa chu kỳ có đk tai r+e

Khoa: Điện – Điện Tử LỜI NÓI ĐẦU Điện tử công suất là một môn học hay và lý thú, cuốn hút được nhiều sinh viên theo đuổi. Là những sinh viên chuyên ngành tự động hóa, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất.Vì vậy, đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng được lý thuyết đã được học. Trong đồ án điện tử công suất lần này, chúng em đã được nhận đề tài ‘’MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA NỬ CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN. Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công bộ điều khiển điện áp xoay chiều 1 pha đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài. Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm. Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy Nguyễn Đình Hùng, sự góp ý kiến của các bạn sinh viên trong lớp. Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của thầy giáo và bạn trong các đồ án sau này. Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm thực hiện: Phạm Văn Tuất Nguyễn Tuấn Vũ Page 1 Khoa: Điện – Điện Tử MỤC LỤC: Page 2 Khoa: Điện – Điện Tử KẾ HOẠCH THỰC HIỆN CÔNG VIỆC STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện 1 1 -Nhận đồ án. -Đưa ra ý tưởng thực hiện. -Phân chia công việc. 2 2 -Tìm hiểu bộ điều áp xoay chiều. -Tìm hiểu sơ đồ mạch lực mạch điều khiển. -Tìm kiếm linh kiện liên quan đến đồ án. 3 3+4 -Đưa ra cơ sở lý thuyết của đô án. -Xây dựng sơ đồ khối. -Lựa chọn mạch lực, mạch điều khiển 4 5+6 -Thiết kế sơ đồ nguyên lý. -Tính chọn thông số. 5 7 -Ráp mạch, khảo sát trên panel -Đo đạc, kiểm tra tín hiệu. 6 8 -Tiến hành làm sản phẩm. -Lắp ráp. 7 9 -Chuẩn hóa nội dung, làm bản lý thuyết. -Chuẩn bị để bảo vệ Page 3 Khoa: Điện – Điện Tử CHƯƠNG I: MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA NỬA CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn điện một chiều nhằm cung cấp cho phụ tải điện một chiều Tùy theo số pha của nguồn điện xoay chiều phía đầu vào mạch chỉnh lưu mà có thể chia ra thành mạch chỉnh lưu 1 pha, 3 pha hay m pha: - Nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa dây pha và dây trung tính, thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình tia. Còn nếu dòng điện xoay chiều chạy giữa các dây pha thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình cầu. * Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu hình tia m pha là: Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn xoay chiều. - Các van có số điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay chiều. Nếu điện cực nối chung là Katốt thì sơ đồ được gọi là Katốt chung, còn nếu điện cực nối chung là Anốt ta có sơ đồ nối Anốt chung. - Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m phaphải có điểm trung tính, trung tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu. * Đặc điểm chungcủa mạch chỉnh lưu cầu m pha: - Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của nguồn xoay chiều, trong đó có m van có Katốt nối chung được gọi là nhóm van Katốt nối chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bởi chỉ số lẻ, m van còn lại có anốt nối chung nên gọi là nhóm van anốt chung và trên sơ đồ ta kí hiệu bằng chỉ số chẵn. - Mỗi pha nguồn xoay chiều nối với hai van, một ở nhóm A chung và một ở nhóm K chung. - Điểm nối chung củacác van nối K chung và nối A chung là 2 điện cực của điện áp ra. - Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn diode thì gọi là sơ đồ không điều khiển. Nếu sơ đồ chỉnh lưu dùng toàn thyristor thì gọi là sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển hay điều khiển hoàn toàn. Cònsơ đồ chỉnh lưu dùng cả thyristor và diode thì gọi là sơ đồ bán điều khiển. -Kết hợpcác phương pháp và đặc điểmphân loại như trên một sơ đồ chỉnh lưu chúng ta tàm thời phân loại theo sơ đồ cấu trúc phía sau: Page 4 Khoa: Điện – Điện Tử Page 5 Khoa: Điện – Điện Tử Hình 1.1: Một số sơ đồ chỉnh lưu thường gặp Trong thực tế các mạch chỉnh lưu có nhiều loại và khá đa dạng về hình dáng cũng như tính năng. Tuy nhiên về cơ bản cấu trúc trong bộ biến đổi thường có các bộ phận sau: Page 6 Khoa: Điện – Điện Tử + Biến áp nguồn nhằm biến đổi điện áp từ cao xuống thấp hoặc ngược lại. + Van côngsuất chỉnh lưu, các van này có nhiệm vụ biến đổi nguồn điện xoay chiều thành nguồn một chiều. + Mạch lọc nhằm lọc và san phẳng dòng điện hay điện áp nguồn để mạch chỉnh lưu có chất lượng tốt hơn. + Mạch đo lường trong bộ chỉnh lưu thường dùng để đo dòng điện, điện áp, công suất. + Mạch điều khiển là bộ phận rất quan trọng trong các bộ chỉnh lưu có điều khiển,nó quyết định độ chính xác, ổn định và chất lượng bộ chỉnh lưu. + Phụ tải của mạch chỉnh lưu thường là phần ứng động cơ điện một chiều, kích từ máy điện một chiều, xoay chiều, cuộn hút nam châm điện, các tải có sức điện động E, đôi khi tải là các đèn chiếu sáng hay các điện trở tạo nhiệt vv. Dưới đây minhhọa sơ đồ cấu trúc của một bộ chỉnh lưu: Hình 1.2:Sơ đồ cấu trúc của một bộ chỉnh lưu 1.2 Các nguyên tắc điều khiển mạch chỉnh lưu 1.2.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng (ARCOS) Theo nguyên tắc này người ta dùng 2 điện áp: - Điện áp đồng bộ U R vượt trước điện áp anot- catot thyristor một góc bằng π /2 (nếu U AK = A. sin t ω thì U R = B.cos t ω ). Page 7 α UC (UR +UC) t ω UR 0 UR Khoa: Điện – Điện Tử - Điện áp điều chỉnh U C là điện áp một chiều có thể điều chỉnh được biên độ theo hai hướng (dương và âm). Hình 1.3: Giản đồ điện áp Trên hình vẽ đường nét đứt là điện áp anot-catot của Thyristor. Từ điện áp này người ta tạo ra U R . Tổng đại số (U R + U C ) được đưa đến đầu vào khâu so sánh.khi (U R + U C ) = 0 ta nhận được một xung ở đầu ra của khâu so sánh. U C ± B.cos α = 0 do đó α = arccos( B U C − ) Người ta lấy: B= U C max thì: - Khi U C = 0 thì α = π - Khi U C = U C max thì α = 0 Vậy khi cho U C biến thiên từ – U C max đến +U C max thì α biến thiên từ 0 ÷ π Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arcos được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu đòi hỏi chất lượng cao. 1.2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Theo nguyên tắc này người ta dùng 2 điện áp.+ Điện áp đồng bộ (Ur có dạng răng cưa ) đồng bộ với điện áp trên A-K của thyristor+ Điện áp điều khiển (UC là điện áp một chiều ) có thể điều chỉnh biên độ. Page 8 Khoa: Điện – Điện Tử Hình 1.4: Dạng đồ thị điện áp đồng bộ Dạng đồ thị điện áp đồng bộ Ur điện áp điều khiển UC được trình bày trên hình 1.4 như vậy bằng cách thay đổi giá trị của UC ta có thể điều chỉnh được góc α. Khi UC = 0 ta có α = 0 Khi Uc < 0 ta có α > 0 Vậy ta có mối quan hệ giữa α và Uc như sau : α = π Nên ta lấy 1.3 Các mạch chỉnh lưu ứng với các tải 1.3.1 Tải R a. Sơ đồ nguyên lý: Hình 1.5: Sơ đồ nguyên lý và dạng sóng dòng điện,điện áp Page 9 Khoa: Điện – Điện Tử b. Nguyên lý làm việc: -Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, lý tưởng, điện áp phía thứ cấp u 2 = 2 U 2 sin t và góc điều khiển α = π/6 - Trong khoảng t = 0 đến α, có u 2 > 0, và u T > 0, tuy nhiên T vẫn chưa do chưa có xung điều khiển mở - Khi đó ta có:u T = u 2 ; u d = 0; i T = i d = 0. - Đến thời điểm t = α, phát xung điều khiển mở van T, lúc này T có đủ haiđiều kiện kích mở nên dẫn điện. Ta có: u d = u 2 ; u T = 0; i T = i d . - Đến thời điểm t = π, u 2 = 0 và có xu hướng âm. Lúc này van T bị phân cực ngược nên khoá và. Như vậy trong khoảng t = π đến 2π, ta có: u T = u 2 ; u d = 0; i T = i d = 0. - Đến thời điểm t= 2π, u 2 = 0 và có xu hướng dương dần, van T được đặt điện áp thuận tuy nhiên van T vẫn chưa dẫn , do chưa có xung điều khiển kích mở. Như vậy trong khoảng t= 2π đến 2π + , ta có: u T = u 2 ; u d = 0; i T = i d = 0. - Đến thời điểm t = 2π + , phát xung điều khiển mở van T, lúc này T dẫn điện. Ta có: ud = u 2 ; u T = 0; i T = i d - Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự. c. Một số biểu thức tính toán - Điện áp trung bình trên tải UU 2 sin tdt(1+cos) - Dòng điệntrung bình qua tải và Thyristor (1+cos - Dòng điện hiệu dụng qua Thyristor dt -Điện áp thuận lớn nhất trên van T Page 10 [...]... 1N4007 Page 29 Khoa: Điện – Điện Tử 2.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch Hình 2.12:Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 2.5 Nguyên lý hoạt động Khi cấp nguồn cho mạch điều khiển qua khối chỉnh lưu điện áp 15V AC vào các chân 13,6,16 cho TCA 785 chân 5 của mạch nối với điện áp xoay chiều 15V sau máy biến áp để tạo điện áp đồng với mạch lực (mạch lực và mạch điều khiển chung nguồn) Để tạo được xung răng cưa sau khi tham khảo... TÍNH TOÁN CHẾ TẠO MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA NỬA CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN 2.1Thiết kế sơ đồ khối Hình 2.1:Sơ đồ khối Page 16 Khoa: Điện – Điện Tử 2.2.Phân tích tường khối trong sơ đồ 2.2.1 Khối nguồn a Sơ đồ Hình 2.2:Sơ đồ nguyên lý b Phân tích Biến đổi dòng xoay chiều điện áp 15V thành dòng một chiều cấp cho chân vào của TCA785 c.Nguyên lý hoạt động Dòng điện 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi... không dẫn nên: uT = u2; Page 11 Khoa: Điện – Điện Tử ud = 0; iT = id= 0 Cho đến thời điểm t = 2π + α lúc này lại có xung điều khiển cấp vào cực G của T nên T dẫn quá trình xẩy ra tương tự thời điểm t = α ở chu kỳ trước -Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự Trong mạch ta nhận thấy khi có điện áp tải dòng điện i d không tăng đột biến mà tăng dần từ không đến giá trị cực đại sau giảm dần về không... qua tải rất nhỏ.) Do đó điện áp đặt lên diode D là:= Về nguyên lý làm việc của mạch có thể mô tả chi tiết như sau:Giả s mạch làm việc ở chế độ xác lập, lý tưởng với 0 0, tuy nhiên T vẫn chưa dẫn, do chưa có xung điều khiển, khi đó: u T = u2; ud = 0; iT = id= 0 Đến thời điểm t = α khi đó có xung điều khiển cấp vào cực G của thyristor T nên T dẫn cho dòng điện chảy qua mạch, khi đó: ud = u2; uT = 0; iT = id Do tải có tính chất điện cảm nên đến thời điểm t =... sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, lý tưởng cuộn cảm tải Ld = ∞ , điện áp phía thứ cấp u2 =2 U2 sin t và góc điều khiển α = π/6 - Trong khoảng t = 0 đến α, có u2> 0, và uT> 0, tuy nhiên T vẫn chưa dẫn, do chưa có xung điều khiển mở Khi đó ta có: uT = u2; uD0 = 0; ud = 0; iD0 = iT=id=0 - Đến thời điểm t = α, phát xung điều khiển mở van T, lúc này T có đủ hai điều kiện kích mở nên dẫn điện Ta có: . để bảo vệ Page 3 Khoa: Điện – Điện Tử CHƯƠNG I: MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA NỬA CHU KÌ CÓ ĐIỀU KHIỂN 1.1 Giới thiệu chung về mạch chỉnh lưu Mạch chỉnh lưu là thiết bị dùng để biến đổi nguồn điện xoay. áp chỉnh lưu. * Đặc điểm chungcủa mạch chỉnh lưu cầu m pha: - Số van chỉnh lưu bằng 2 lần số pha của nguồn xoay chiều, trong đó có m van có Katốt nối chung được gọi là nhóm van Katốt nối chung. thì mạch chỉnh lưu gọi là sơ đồ hình cầu. * Đặc điểm chung của mạch chỉnh lưu hình tia m pha là: Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn xoay chiều. - Các van có số điện cực cùng tên nối chung,