Điện tử công suất và một số ứng dụng

Điện tử công suất là một chuyên ngành của kỷ thuật điện tử nghiên cứu và ứng dụng các phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đổi và khống chế nguồn năng lợng điệ

Trờng đại học vinh

MụC lục

Lời nói đầu 1

Chơng 1 Các phần tử bán dẫn công suất I Điốt 2

1 Cấu tạo và ký hiệu điốt 2

2 Đặc tính Vôn - Ampe của điốt 3

3 Đặc tính đóng cắt của điốt 4

4 Các thông số cơ bản của điốt .5

II.Thyistor 5

1 Cấu tạo và ký hiệu 5

2 Đặc tính Vôn – Ampe của thyristor 6

2.1.Trờng hợp dòng điện vào (IG=0) .6

2.2 Trờng hợp có dòng điện vào cực điều khiển 6

3 Mở và khoá thyristor 6

3.1 Mở thyristor 6

3.2 Khoá thyristor 7

4 Các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển thyristor 7

5 Các thông số cơ bản của thyristor 8

6 Tốc độ tăng dòng cho phép 8

III Triac 9

IV GTO (Gate Turn Off Thyristor)– 10

V Transistor công suất (Bipolar Transistor) 11

1 Cấu trúc và ký hiệu Transistor 11

2 Đặc tính động của một khoá Transistor 11

2.1 Sự tạo thành trớc của xung 11

2.2 Sự tạo thành sờn sau của xung .12

3 Tóm tắt các thông số cơ bản của Transistor 13

VI Transistor trờng – Mosfet (Matal – Oxide – Semiconductor Field Effect Transistor) – 13

3 Đặc tính của khoá Mosfet 14

Chơng 2 chỉnh lu điốt và chỉnh lu có điều khiển Phần 1 I Sơ đồ chỉnh lu điốt một pha nửa chu kỳ 15

1 Khi tải là R thuần trở 15

2 Khi tải là R + L 16

3 Khi tải là R + E 17

II Sơ đồ chỉnh lu điốt một pha loại nửa chu kỳ 18

1 Khi tải là R thuần trở 18

1.1 Khi tải là R + L ; R + E 20

1.1.1 Tải là R + L 20

1.1.2 Tải là R + E 20

2 Sơ đồ cầu 21

III Sơ đồ chỉnh lu điốt ba pha 22

IV Thiết kế chỉnh lu điốt 23

Phần 2 chỉnh lu tiristor I Mạch khống chế pha 90 0 dùng tiristor 24

II Mạch khống chế pha 180 0 dùng tiristor 25

III Sơ đồ chỉnh lu tiristor một pha, nửa chu kỳ 26

Iv Sơ đồ chỉnh lu tiristor một pha, hai nửa chu kỳ 27

V Sơ đồ chỉnh lu tiristor ba pha 28

1 Sơ đồ ba pha hình tia 28

2 Sơ đồ cầu ba pha 28

3 Sơ đồ cầu không đối xứng 30

Chơng 3 nghịch lu I Nghịch lu phụ thuộc 31

1 Nghịch lu phụ thuộc trong sơ đồ tia một pha 31

1.1 Đặc tính tổng quát 32

1.2 Đặc tính tới hạn 33

1.4 Điều kiện thực nghịch lu phụ thuộc .33

2 Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ cầu một pha 33

3 Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ tia ba pha 33

4 Nghịch lu phụ thuộc, sơ đồ cầu ba pha 34

II Nghịch lu độc lập 34

1 Các vấn đề chung 34

1.1 Nghịch lu độc lập là gì? 34

1.2 Các dạng nghịch lu độc lập 35

1.3 Nguồn áp, nguồn dòng 35

2 Nghịch lu độc lập nguồn dòng .35

2.1 Nghịch lu độc lập nguồn dòng song song một pha 35

2.1.1 Sơ đồ biến áp có điểm giữa 35

2.1.2 Nghịch lu độc lập song song, sơ đồ cầu 36

2.1.3 Nghịch lu độc lập nguồn dòng ba pha .36

3 Nghịch lu độc lập nguồn áp .37

3.1 Nghịch lu độc lập nguồn áp một pha 37

3.2 Điều chỉnh điện áp ra 38

3.3 Nghịch lu độc lập nguồn áp ba pha 38

Chơng 4 một số sơ đồ ứng dụng của điện tử công suất 1 Sơ đồ bộ đếm quay vòng 40

2 Sơ đồ hạn chế dòng điện tải 41

3 Sơ đồ ổn áp xoay chiều một pha 42

4 Sơ đồ bảo vệ ngắn mạch và tự động đóng mạch 43

Chơng 5 Thực hiện lắp ráp mạch điện ứng dụng Đèn trang trí nhấp nháy kiểu đa hài dùng tranzito 1 Cơ sở lý thuyết 44

2 Nguyên lý làm việc 44

3 Kết quả thực nghiệm 45

Kết luận 46

Tài liệu tham khảo 47

Điện tử công suất là một chuyên ngành của kỷ thuật điện tử nghiên cứu và ứng dụng các phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đổi và khống chế nguồn năng lợng điện với các tham số không thay đổi đợc thành nguồn năng lợng điện với các tham số có thể thay đổi đ-

ợc, cung cấp cho các phụ tải điện

Điện tử công suất đợc ứng dụng rộng rải trong hầu hết các nghành công nghiệp hiện đại nh truyền điện động tự động, giao thông đờng sắt, nấu luyện thép gia nhiệt cảm ứng, các quá trình điện phân trong công nghiệp hoá chất , …

Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vợt bậc và ngày càng trở nên hoàn thiện dẫn

đến việc chế tạo các bộ biến đổi ngày càng gọn nhỏ, nhiều tính năng và sử dụng càng dễ dàng hơn

Trong quá trình thực hiện đề tài này em đã hết sức cố gắng tìm tòi và nghiên cứu, nhng do khả năng và thời gian cũng nh nguồn tài liệu đang còn hạn hẹp, mà đề tài này đề cập đến một môn khoa học kỷ thuật hiện đại, đang phát triển nên khó tránh khỏi những thiếu sót nhất định Vì vậy rất mong đ ợc

sự góp ý, chỉ bảo của các quý thầy cô cũng nh các bạn sinh viên Đề tài đợc chia làm 5 chơng

em hoàn thành đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

Vinh, 2006

Chơng I

các phần tử bán dẫn công suất

I Điốt

Điốt là phần tử bán dẫn cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp p-n Điốt có hai cực anốt A là cực nối với lớp bán dẫn kiểu p, katốt K là cực nối với lớp bán dẫn kiểu n Dòng điện chỉ chạy qua điốt theo chiều từ A đến K Khi điện áp UAK dơng Khi UAK âm dòng qua điốt gần nh bằng không

Điốt đợc chế tạo từ tinh thể Silic (Si) thuộc nhóm IV của bảng tuần hoàn các nguyên tố hoá học

1 Cấu tạo và ký hiệu của điốt

Trên tinh thể Silic, bằng công nghệ khuếch tán dới nhiệt độ và áp suất thích hợp một lợng nhất định các nguyên tử thuộc nhóm V (có 5 điện tử ở lớp ngoài cùng) Ngời ta tạo ra lớp bán dẫn kiểu n, trong đó trong cấu trúc mạng tinh thể gồm 4 điện tử hoá trị của Silic sẽ có các nút bị thừa ra một

điện tử, nghĩa là lớp n sẽ giàu các electron tự do, hay các hạt mang điện tích

âm Cũng trên cùng tinh thể bán dẫn Silic đó cho khuếch tán dới nhiệt độ và

áp suất thích hợp một lợng nhất định các nguyên tử thuộc nhóm III (có 3

điện tử ở lớp ngoài cùng), ngời ta tạo ra lớp bán dẫn kiểu p, trong đó trong cấu trúc mạng tinh thể gồm 4 điện tử hoá trị của Silic sẽ có các nút bị thiếu một điện tử, tạo thành các ion dơng với điện tích dơng Lớp p và n kề sát

Đặc tính gồm 2 phần: Phần đặc tính thuận nằm trong góc phần t thứ nhất tơng ứng với UAK > 0.

Phần đặc tính ngợc nằm trong góc phần t thứ ba, tơng ứng với

UAK < 0

Trên đờng đặc tính thuận nếu điện áp Anốt - Catốt UAKđợc tăng dần từ

0 cho đến khi vợt qua giá trị UAK ≈ 0,6 ữ 0,7 V gọi là điện áp rơi trên điốt theo chiều thuận, dòng qua điốt có thể có giá trị lớn nhng điện áp rơi trên

điốt thì hầu nh không thay đổi

Nh vậy đặc tính thuận của điốt đặc trng bởi tính chất là có điện trở

t-ơng đt-ơng nhỏ

Trên đờng đăc tính ngợc nếu điện áp Anốt, Katốt UAK đợc tăng dần từ không cho đến giá trị Ung max gọi là điện áp ngợc lớn nhất thì dòng qua điốt chỉ có thể có giá trị rất nhỏ, gọi là dòng rò Cho đến khi UAK đạt đến giá trị

Ung.max thì dòng qua điốt tăng đột ngột Nh vậy khả năng cản trở dòng của

điốt theo chiều ngợc đã bị phá vở (nghĩa là nếu ta giảm điện áp thì dòng

điện cũng không giảm đi) Đây là hiện tợng điốt bị đánh thủng

Để phân biệt giá trị dòng điện lớn trên đờng đặc tính thuận với giá trị dòng điện nhỏ trên đờng đặc tính ngợc ta ghi đơn vị A ở nửa trên trục dòng

điện và mA ở nửa dới trục dòng điện

Trong tính toán thực tế ta thờng dùng đặc tính gần đúng, đã tuyến tính hoá của điốt

Khác với đặc tính Vôn - Ampe là đặc tính tỉnh, đặc tính U(t); I(t) là

đặc tính cho thấy điện áp và dòng điện đi qua điốt theo thời gian, gọi là đặc tính động (Đóng - Cắt)

Khoảng (1), (6) điốt ở trạng thái khoá, với điện áp phân cực ngợc và dòng điện bằng 0

Khoảng (2) điốt bắt đầu vào dẫn dòng, dòng điện ban đầu nạp điện tích cho tụ điện tơng đơng của tiếp giáp p-n phân cực ngợc làm cho điện áp U(t) trên điốt tăng đến vài vôn Khi U(t) trở nên dơng, tiếp giáp p-n đợc phân cực thuận và điện áp trên điốt trở nên ổn định ở mức sụt áp UD,0, cỡ 1-1,5V

Khoảng (3) điốt ở trong trạng thái dẫn Quá trình khoá điốt bắt đầu ở khoảng (4) điốt vẫn còn đợc phân cực thuận cho đến khi các điện tích trong lớp tiếp giáp p-n đợc di tản ra ngoài d(i)/d(t) tốc độ tăng của dòng ngợc

ở cuối giai đoạn (4) tiếp giáp p-n trở nên phân cực ngợc và điốt có thể phục hồi khả năng ngăn cản điện áp ngợc của mình ở cuối giai đoạn (5) Dòng điện i(t) gần bằng điện tích di tản ra ngoài Qr (Qr: lợng điện tích phuc hồi)

Thời gian tr giữa đầu giai đoạn (4) đến cuối giai đoạn (5) gọi là thời

H1.4 Thyristor

2 Đặc tính Vôn-Ampe của thyristor

Gồm hai phần: Phần thứ nhất nằm trong góc phần t thứ I là đặc tính thuận tơng ứng với điện áp UAK Phần thứ hai nằm trong góc phần t thứ III gọi là đặc tuyến ngợc, tơng ứng với trờng hợp UAK < 0

2.1 Trờng hợp dòng điện vào cực điều khiển bằng không (I G =0)

Khi dòng vào cự c điều khiển thyristor bằng 0 hay k hi hở mạ ch cự c điều khiển thyristor sẽ cả n trở dòng điện ứng với cả

ha i tr ờng hợp phân cực điện áp giữa Anốt và K atốt

2.2 Trờng hợp có dòng điện vào cực điều khiển (I G >0)

Nếu có dòng điều khiển đa vào giữa cực điều khiển và katốt thì quá trình chuyển điểm làm việc trên đờng đặc tuyến thuận sẽ xẩy ra sớm hơn, tr-

ớc khi điện áp thuận đạt đến giá trị lớn nhất, Uth, max

Nói chung nếu điều khiển lớn thì điểm chuyển đặc tính làm việc sẽ xẩy ra với UAK nhỏ hơn.

3 Mở và khoá thyristor

Thyristor có đặc tính giống nh điốt, chỉ cho phép dòng chạy qua theo một chiều, từ Anốt đến Katốt và cản trở dòng chạy theo chiều ngợc lại

Khác với điốt, để thyristor có thể dẫn dòng ngoài điều khiển phải có

điện áp UAK > 0 còn cần thêm một số điều kiện khác thyristor đợc coi là phần tử bán dẫn có điều khiển còn điốt là phần tử không điều khiển đợc

3.1 Mở thyristor

Khi phân cực thuận, UAK > 0, thyristor có hai cách mở:

C1: Có thể tăng điện áp Anốt - Katốt cho đến khi đạt đến giá trị điện

áp thuận lớn nhất, Uth, max khi đó điện trở tơng đơng trong mạch

Anốt - Katốt sẽ giảm đột ngột và dòng qua thyristor sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác định cách này ít đợc sử dụng

C2: Đa một xung dòng điện có giá trị nhất định vào giữa cực điều khiển và Katốt, xung dòng điện điều khiển sẽ chuyển trạng thái thyristor từ trở kháng cao sang trở kháng thấp ở mức điện áp Anốt - Katốt nhỏ

Nếu dòng qua Anốt - Katốt lớn hơn một giá trị nhất định thì thyristor tiếp tục ở trong trạng thái mở dẫn dòng mà không cần đến sự tồn tại của xung dòng điều khiển nửa.

0Thời gian phục hồi là một trong những thông số quan trọng của thyristor, thời gian phục hồi xác định giải tần số làm việc của thyristor, tr có giá trị cở 5 - 50às đối với các thyristor tần số cao và cở 50 - 200às đối với các thyristor tần số thấp

4 Các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển thyristor

H1.5 Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển

Quan hệ giữa điện áp trên các cực điều khiển và Katốt và dòng điện đi vào cực điều khiển xác định các yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển thyristor

Giới hạn về điện áp và dòng điện nhỏ nhất, ứng với một nhiệt độ môi trờng nhất định mà tín hiệu điều khiển phải đảm bảo để mở đợc chắc chắn thyristor.

Nếu tín hiệu điều khiển là một xung có độ rộng càng ngắn thì công suất cho phép có thể càng lớn

5 Các thông số cơ bản của thyristor

Giá trị trung bình cho phép chạy qua thyristor, IV,trb

Giá trị điện áp ngợc lớn nhất cho phép đặt lên thyristor

UAK ≤ Ung,max.Thời gian phục hồi tính chất khoá của thyristor, tr (às)

Tốc độ thyristor tăng điện áp cho phép, ( )

s

V dt

dU

à .Tốc độ thyristor tăng điện áp là thông số phân biệt thyristor tần số thấp với các thyristor tần số cao

ở thyristor tần số thấp

V dt

Với các thyristor tần số cao

âm tuy nhiên xung dòng điều khiển âm có độ nhạy kém hơn

Trong thực tế đảm bảo tính đối xứng của dòng điện qua triac thì duy trì dòng điều khiển âm là tốt hơn cả

Triac đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều

GTO nh tên gọi của nó nghĩa là khoá lại đợc bằng cực điều khiển Cấu trúc bán dẫn GTO phức tạp hơn so với các thyistor thờng

Cấu trúc và ký hiệu:

s

A dt

Cấu trúc bán dẫn GTO lớp p, Anốt, đợc bổ sung các phần tử bán dẫn kiểu n Dấu “+” ký hiệu kiểu dẫn điện p (lỗ) hoặc n (điện tử) chỉ ra rằng mật

độ các hạt mang điện tích tơng ứng làm giầu thêm kết quả là các vùng đó sẽ

có điện trở suất nhỏ

GTO đợc điều khiển mở bằng cách cho dòng điện vào cực điều khiển giống nh thyistor thờng Tuy nhiên do cấu trúc bán dẫn khác nên dòng duy trì ở GTO cao hơn so với thyistor thờng

Có thể mở điều khiển mở bằng các xung ngắn, công suất điều khiển là không đáng kể

Để khoá GTO một xung dòng phải đợc lấy ra từ cực điều khiển.Xung dòng điện để khoá GTO có thể phải có biên độ rất lớn, IG,max = 0,2 - 0,25 xung dòng phải có độ dốc sờn xung rất lớn, biên độ 0,5 ữ 1às

1 Cấu trúc và ký hiệu transistor

Transistor là phần tử bán dẫn có cấu trúc gồm 3 lớp bán dẫn p-n-p (bóng thuận) hoặc n-p-n (bóng ngợc) tạo nên 2 tiếp giáp p-n Phần lớp các transistor công suất lớn có cấu trúc n-p-n Transistor có 3 cực: bazơ(B); collectơr(C); emiter(E).

H1.8 Transistor

2 Đặc tính động của 1 khoá Transistor

Đặc tính động của 1 transistor đợc xét đến qua dạng của điện áp và dòng điện qua transistor khi tín hiệu điều khiển điện áp Us(t), có dạng bớc nhảy chữ nhật

UC(t), iC(t) trên transistor bị trễ so với dạng điện áp điều khiển U8(t) thời gian là t0m(2) và tok(6)

Sờn trớc và sờn sau của xung đều chỉ hình thành sau các khoảng thời gian tm(3) và tk(7)

2.1 Sự tạo thành sờn trớc của xung

Thời gian trễ to m (khoảng (2) ) ở sờn trớc của xung tồn tại là do khi bắt đầu tín hiệu điều khiển nhảy từ -UB2 lên UB1

Còn một thời gian nạp điện cho tụ : Cđầu vào = CBE + CBC

Sờn trớc của xung (khoảng(3), (4)) bắt đầu hình thành sau khi kết thúc thời gian trễ t0m.

H.1.9 Đặc tính động

2.2 Sự tạo thành sờn sau của xung

B

B B

R

U U

I

* 1

1

−

=

Là các (khoảng (6), (7), (8) ) Trong thời gian transistor mở bảo hoà

điện tích tụ không chỉ trong lớp bazơ mà còn trong cả lớp colectơ

Thời gian trễ càng nhỏ nếu IB2 càng nhỏ và IB2 càng lớn

Sờn sau của xung đợc xác định chủ yếu bởi hằng số thời gian CHRC

3 Tóm tắt các thông số cơ bản của Transistor

Dòng điện collector cho phép lớn nhất Ic, max

Đặc tính công suất giới hạn cũng có ý nghĩa đặc biệt quan trọng

Hệ số khuếch đại dòng điện β

Thời gian trễ lúc đóng cắt và các thời gian tạo sờn trớc, sờn sau thờng gộp chung thành thời gian mở và thời gian khoá tm, tk

Field - Effect Transistor)

R

U U

I

* 2

2

−

=

2 Nguyên lý hoạt động

H1.11 Nguyên lý hoạt động transistor trờng

Mô tả sự tạo thành kênh dẫn trong cấu trúc bán dẫn của MOSFET.Trong chế độ làm việc bình thờng UDS > 0 Nếu cực áp điều khiển và cực gốc bằng 0 UDS = 0

Kênh dẫn hoàn toàn không xuất hiện và giữa cực gốc với cực máng sẽ làm tiếp giáp p-n phân cực ngợc -> dòng qua cực gốc và cực máng sẽ là rất nhỏ

Nếu UDS < 0 -> vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các lổ (p)

-> dòng điện giữa cực máng và cực gốc hầu nh không có

Nếu UDS > 0 vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các điện tử, nh một kênh dẫn thực sự đợc hình thành

⇒ Dòng điện và cực máng và cực gốc bây giờ sẽ phụ thuộc vào điện

áp UDS

Giữa cực máng và cực gốc tồn tại một tiếp giáp p-n tơng đơng với một

điốt ngợc nối giữa D và S

Ưu điểm của MOSFET là đã có sẵn một điốt nội tại

3 Đặc tính của một khoá MOSFET

Đặc tính tĩnh một khoá MOSFET, sự phụ thuộc của dòng cực máng ID vào điện áp điều khiển UGS ứng với các điện áp UDS khác nhau Để điều khiển

đóng cắt một MOSFET chỉ cần làm xuất hiện hoặc làm mất đi kênh dẫn giữa cực gốc và cực máng do đó quá trình quá độ diễn ra rất nhanh

I Sơ đồ chỉnh lu Điốt một pha, nửa chu kỳ

1 Khi tải là R thuần trở

H2.1 Tải R thuần trở

Trong khoảng 0 < θ < π điện áp U2 > 0, tính cực dơng tại điểm A Điốt

D mở để cho dòng chạy qua Nếu xem điện áp rơi trên điốt UD = 0.

θ sin 2 i U2R

U d = =

θ sin

2 2

R

U

i=Trong khoảng π < θ < 2π điện áp U2 < 0, tính cực âm tại điểm A Điốt

D bị khoá i = 0, Ud = 0

2 max

.

( Điốt D phải chịu điện áp ngợc với giá trị cực đại)

Trị trung bình của điện áp chỉnh lu bằng:

= π

π θ θ

=

=Trị hiệu dụng của dòng thứ cấp biến áp:

R

U d

R

U I

I

2

sin 2 2

0

2 2

R

e X

R

U

2 2

Khi θ = λ, dòng i=0, D bị khoá lại

→sin( λ − ϕ ) = − sin ϕ e−λtgϕ (3)

Trong khoảng 0 < θ < θ1 dòng i tăng từ từ do cuộn cảm L sinh ra suất

điện động tự cảm E có chiều ngợc lại với U2, L tích luỹ năng lợng

H2.2 Tải là R+L

Trong khoảng θ1 < θ < θ2, dòng i suy giảm, suất điện động tự cảm e tác động cùng chiều với U2, L hoạn lại năng lợng → Điốt mở cho dòng chạy qua trong khoảng π < θ < θ2 khi U2 < 0.

Tự cảm E tác động cùng chiều với U2, L hoạn lại năng lợng → Điốt

mở cho dòng chạy qua trong khoảng π < θ < θ2 khi U2 < 0.

Kênh dẫn hoàn toàn không xuất hiện và giữa cực gốc với cực máng sẽ làm tiếp giáp p-n phân cực ngợc -> dòng qua cực gốc và cực máng sẽ là rất nhỏ

Dòng điện tải chậm sau U2 một góc ϕ,

R

L

tgϕ =ω.

Khi không có Dr điện áp chỉnh lu Ud có chứa một đoạn mang giá trị âm

Khi có Dr, điện áp Ud mất đi đoạn mang giá trị âm

Trong một chu ký, cuộn L tích luỹ đợc bao nhiêu năng lợng thì nó hoàn lại bấy nhiêu

3 Khi tải là R + E

H2.3 Tải là R+E

E U

U1m = 2 2+

E U

U2 = 2 2sin θ =

R

E U

i d = 2 2sin θ −Trị trung bình của dòng chạy qua điốt và qua tải nh sau:

) sin cos

2 ( 2

2 sin

2 2

1

1 1

2 2

2

1

θ ωτ θ π

θ

θ π

T R

E U d

R

E U I

I

2

2 cos

2 2

2

2 2

2

τ θ

θ π

τ ω

τ ω

Chú ý: Id, U1.m là những số hiệu chỉnh để chọn điốt

II Sơ đồ chỉnh lu Điốt một pha, hai nửa chu kỳ

1 Khi t¶i lµ R thuÇn trë

H2.4 T¶i R thuÇn trë

Trong kho¶ng 0 < θ < π, U21 d¬ng, U22 ©m, D1 më cho dßng ch¹y qua, D2 kho¸:

θ sin

2 2

1 21

R

U i

i

i = D = d =

θ sin 2

21 22

θ sin 2 2

TrÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh lu:

2 2

0

2 2 2

1

U d

U R R

D

I d R

U

I R

U I

I

4 2

2 22 21

π

=

=

= (4)TrÞ tøc thêi cña dßng thø cÊp:

θ

π

2 sin

2 2

22 21

R

U i

i

TrÞ hiÖu dông cña dßng s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p:

2 2

.

I m

I = π

(6)C«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p:

d

d I U I

U 1 , 74 2

S2 = 2 21 =

d

d I U I

m

U I U

1 1

NhËn xÐt: C¸c nöa cuén d©y thø cÊp cïng víi ®ièt t¬ng øng chØ lµm

viÖc nöa thíi gian m¸y biÕn ¸p vÉn cßn bÞ sö dông tåi

d

P S

i R d

di L

+

2 2

2

R X

R

X R

U e

I

Trong đó: X = ωL, tgϕ = X/L

Đối với chu kỳ đầu tiên, 0 < θ < ϕ→ I0 = 0

Nhận xét : Tại bất kỳ thời điểm nào luôn luôn có điện thế của điểm A

hoặc điện thế của điểm B lớn hơn điện thế của điểm M Do vậy không sử dụng điốt hoàn năng lợng Dr, vì nó chẳng bao giờ mở đợc cả

1.1.2 Tải là R+E

Trong khoảng 0 < θ < π, dòng id chỉ xuất hiên khi u21 > E

R

E U

i d = 2 2sin θ −Trị trung bình của dòng tải:

) sin

cos ( 2 2

1 1

π

θ

T R

E U d

i I

I

2

2 )

( 2

21 22

21

2

1

τ θ

H2.6 Sơ đồ cầu

Trong khoảng 0 < θ < π, u2 = 2U2sin ωt dơng, tính cực dơng tại điểm

A Chừng nào u2 > E, D1 và D3 mở cho dòng chảy trong tải, tất cả các điốt

đều bị khoá Khi u2 > E, D1 và D3 mở cho dòng chảy qua, ta có

R

E U

i i

3 1

Trong khoảng π < θ < 2π, điện áp u2 < 0, tính cực dơng tại điểm B

Điốt D2 và D4 mở cho dòng chạy qua

R

E U

i i

i d = = = − 2 2sinθ −

4 2

Trị trung bình của dòng tải:

) sin

cos ( 2 2 ).

sin 2 (

1

1 1

2 2

1

1

θ

τ π

θ θ

θ π

θ π

U d

R

E U

Trị hiệu dụng của dòng chảy qua điốt:

2 ).

sin 2 ( 2

1 1 1

D

I d R

E U

π

θ π

θ

Trị hiệu dụng của dòng thứ cấp biến áp:

T R

E U d

i

π

θ π

θ

2

1 2

Điện áp ngợc lớn nhất mỗi điốt phải chịu: U im = 2U2

Nhận xét: Khi tải là R+E, dòng id là dòng gián đoạn, điện áp

ud = E + R.id, đặt trên phần ứng động cơ, là điện áp nhấp nhô làm ảnh hởng

đến sự làm việc của động cơ điện một chiều

Để động cơ làm việc tốt, ngời ta thờng sử dụng một điện cảm L nối tiếp với mạch tải

III Sơ đồ chỉnh lu Điốt ba pha

* Sơ đồ 3 pha hình tia