Giao trinh bai tap chuong 1 ltdknc

Chương 1: MỞ ĐẦU I.1 KHÁI NIỆM CHUNG: Bộ biến đổi: Điện tử công suất (ĐTCS), tên tiếng anh Power Electronics (Điện tử công suất lớn), gọi “Kỹ thuật biến đổi điện năng“, phận điện tử công nghiệp, có đối tượng mạch biến đổi dạng lượng điện để cung cấp cho tải công nghiệp sơ đồ khối hình I.1.1, đó: - Nguồn có dạng quen thuộc xoay chiều (lưới điện pha, ba pha) hay chiều (ắc qui), có thông số không đổi BỘ BIẾN ĐỔI NGUỒ N MẠCH ĐIỆ N TỬ CÔ NG SUẤ T TẢ I ĐIỀ U KHIỂ N Hình I.1.1 : Sơ đồ khối thiết bò ĐTCS - Mạch ĐTCS, gọi mạch động lực, biến đổi điện nguồn thành dạng có thông số (điện áp, tần số) cho thích hợp với tải công nghiệp hay để kiểm soát dòng lượng cung cấp cho chúng Nhờ ta nâng cao chất lượng hay điều khiển hoạt động tải công nghiệp Mạch ĐTCS khối điều khiển tạo nên Bộ Biến Đổi (BBĐ - converter) Trong thực tế, để khảo sát mạch điện tử công suất, ta cần biết quy luật điều khiển linh kiện điện tử tác động tạo nên mạch Với mạch động lực có nhiều sơ đồ điều khiển để tạo đặc tính ngỏ khác Tải BBĐ có nhiều loại, động điện (một chiều hay xoay chiều); thiết bò điện nhiệt đèn có tim, lò điện trở, hay cuộn dây lò cảm ứng; thiết bò điện hóa thiết bò điện phân, xi mạ … Tất quy đổi phần tử mạch điện R, RL, RLE, RC… Có loại BBĐ sau: - BBĐ AC – DC ( xoay chiều – chiều ) : chỉnh lưu, cung cấp áp chiều từ nguồn xoay chiều - BBĐ AC – AC ( xoay chiều – xoay chiều ) : bao gồm biến đổi điện áp xoay chiều biến đổi tần số ( biến tần ) - BBĐ DC – DC ( chiều – chiều ) : mạch biến đổi điện áp chiều - BBĐ DC – AC ( chiều – xoay chiều ) : mạch nghòch lưu Ngắt Điện Điện Tử (NĐĐT) hay Bán Dẫn (NĐBD): Vì BBĐ lượng điện, yêu cầu đặc tính ngỏ ra, hiệu suất yếu tố quan trọng Vì mạch ĐTCS giới hạn sơ đồ sử dụng linh kiện điện tử tác động làm việc chế độ đóng ngắt, tương ứng hai trạng thái: ON : đóng mạch (ví dụ transistor chế độ bảo hòa), dòng qua mạch cực đại, sụt áp linh kiện công suất bé OFF : ngắt mạch (ví dụ transistor chế độ khóa), dòng qua mạch không áp linh kiện công suất lớn Kết chế độ hoạt động tổn hao lượng linh kiện điện tử công suất bé dẫn đến hiệu suất mạch ĐTCS cao : lớn 90 %, khác hẳn mạch điện tử dùng xử lý tín hiệu hay thông tin Để việc khảo sát mạch ĐTCS có giá trò tổng quát, người ta quy linh kiện điện tử sử dụng ĐTCS ba dạng linh kiện lý tưởng gọi Ngắt Điện Điện Tử hay Ngắt Điện Bán Dẫn (NĐBD - linh kiện chủ yếu làm bán dẫn) Đó : diod, SCR ngắt điện bán dẫn chiều (NĐBD1C), có đặc tính hình I.1.2 Các đặc tính lý tưởng: sụt áp dẫn điện không, hở mạch khóa Ngắt diện bán dẫn không tiêu thụ lượng điện làm cho hiệu suất BBĐ ta thêm phần tử thụ động mạch Sự lý tưởng hóa giúp cho việc khảo sát mạch ĐTCS trở nên đơn giản, dể dàng Trong đa số trường hợp không ảnh hưởng đến kết tính toán NĐBD gọi ngắt điện công suất (power SWitch), khóa hay van G Diode NDBD1C SCR Hình I.1.2: Các loại ngắt điện bán dẫn - DIODE (chỉnh lưu): Phần tử dẫn điện chiều có hai trạng thái: ON : phân cực thuận: VAK > 0, xem sụt áp thuận VF = 0, dòng qua mạch phụ thuộc nguồn phần tử thụ động khác OFF : phân cực ngược: VAK < 0, xem hở mạch - Ngắt điện bán dẫn chiều (NĐBD1C), gọi tắt ngắt điện hay TRANSISTOR có hoạt động sau: OFF : Ngắt mạch tín hiệu điều khiển : G = Cũng transistor, NĐBD1C không cho phép phân cực ngược (VS luôn > 0) ON : NĐBD1C trở nên dẫn điện (đóng mạch) có tín hiệu điều khiển: G ≠ trở trạng thái ngắt mạch tín hiệu G NĐBD1C có hai loại : BJT tương ứng tín hiệu G dòng cực B, MOSFET công suất với G áp VGS - SCR (Silicon Controlled Rectifier – Chỉnh lưu có điều khiển): Đây linh kiện thường gặp mạch ĐTCS, có hai trạng thái: OFF : Có thể ngắt mạch hai chiều (VAK > VAK < 0) tín hiệu điều khiển : G = ON : SCR trở nên dẫn điện (đóng mạch) có tín hiệu điều khiển: G ≠ phân cực thuận VAK > Điểm đặt biệt SCR có khả tự giữ trạng thái dẫn điện: không cần tín hiệu điều khiển G ON, SCR trở trạng thái ngắt dòng qua giảm Để ý NĐBD làm việc với chiều dòng điện, linh kiện điện tử công suất thực tế dẫn điện hai chiều, lúc biểu diễn tổ hợp NĐBD Vì ngắt điện có hai trạng thái, luật điều khiển chúng biểu diễn hàm logic, có hai trạng thái ON – OFF hay Low – High GHi NHỚ - NĐBD: có hai trạng thái: ON (đóng) OFF (ngắt) phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển tình trạng mạch điện lúc - NĐBD: linh kiện điện tử công suất lý tưởng, cần lưu ý hiệu chỉnh số liệu tính toán áp dụng vào thực tế Sơ lược phát triển ĐTCS: Các chỉnh lưu tónh (không phải máy điện) xuất từ có lưới điện xoay chiều để làm nguồn cho tải chiều Khi đó, người ta sử dụng chỉnh lưu dùng oxit kim loại hay selen áp thấp đèn chân không hay kim loại áp cao Sau đó, với xuất đèn chứa khí (thyratron), khảo sát chỉnh lưu chỉnh lưu điều khiển pha hoàn chỉnh Tuy nhiên với xuất diod bán dẫn dùng silic SCR ứng dụng điện tử công suất bùng nổ với phát triển công nghiệp điện tử Việc sử dụng chỉnh lưu SCR để điều khiển tốc độ động chiều với điều khiển đo lường dùng transistor hay vi mạch làm sở cho việc tự động hóa máy móc công nghiệp năm 60 – 70 Sau phát triển transistor (BJT MosFET, IGBT) với vi mạch có độ tích hợp cao cho ta khuôn mặt điện tử công suất ngày với việc sử dụng rộng rãi biến tần điều khiển động xoay chiều công nghiệp cấp điện chiều theo nguyên lý đóng ngắt hầu hết thiết bò điện tử I.3 KHẢO SÁT MẠCH ĐTCS: Đầu vào khảo sát : Mạch ĐTCS + tín hiệu điều khiển NĐBD + đặc tính phụ tải Cùng sơ đồ mạch động lực, hoạt động mạch thay đổi với tín hiệu điều khiển hay tải khác Đầu ra: Hoạt động mạch theo thời gian: bao gồm trạng thái NĐBD, dạng áp, dòng phần tử mạch (NĐBD, phần tử thụ động, tải) Từ hàm số theo thời gian này, ta suy đặc trưng áp, dòng, lượng qua phần tử đánh giá chất lượng hoạt động mạch Các đặc trưng áp, dòng: Bao gồm: Vì linh kiện tác động mạch ĐTCS làm việc chế độ đóng ngắt, điện áp, dòng điện qua phần tử dạng chuẩn (một chiều phẳng hay hình sin) mà dạng xung có chu kỳ, cần có đặc trưng thích hợp Gồm có: - Giá trò cực đại: UMAX, IMAX : Là giá trò tức thời lớn nhất, dùng để tính chọn đònh mức số phần tử thụ động ( ví dụ áp tụ điện ), hay phần tử tác động ( áp phân cực ngược chỉnh lưu ) hay bảo vệ ( dòng cực đại ) - Giá trò trung bình UO, IO: Là số đo điện áp (dòng điện) chiều Nó cho biết tác dụng trung bình điện áp (dòng điện) tải quan hệ bậc 1, ví dụ điện lượng hàm bậc dòng điện: q = i.t, tỉ lệ với dòng trung bình qua mạch IO, momen động chiều MO tỉ lệ với dòng trung bình qua phần ứng IO… - Giá trò hiệu dụng UR, IR: Là số đo liên quan đến tác dụng trung bình điện áp (dòng điện) tải quan hệ bậc Tác dụng Joule (phát nhiệt) dòng điện điện trở ví dụ quan hệ bậc Giá trò hiệu dụng nhắc đến đặc trưng tổng thể tín hiệu xoay chiều Các biểu thức cho dòng điện trung bình hiệu dụng: I0 = i (t )dt T ∫T IR = [i(t )]2 dt ∫ T T Các biểu thức cho điện áp UO, UR có dạng tương tự Các biểu thức cho điện áp VO, VR có dạng tương tự i(A) Ví dụ I.3.1: Tính thời gian t để nạp điện lượng Q = Ah (ampe giờ) cho accu từ dòng điện dạng xung hình t ( sec ) 10 vd.I.2.1 Giải: Ah = * 3600 = 21600 coulomb ( ampe.giây ) V ì dòng điện i = A thời gian có dòng ton = sec hình vd.I.3.1: dạng dòng nạp thời gian lại chu kỳ T = 10 sec, biểu thức cho điện accu ví dụ I.3.1 lượng Q T nạp chu kỳ T : QT = ∫ 10 i ⋅ dt = ∫ ⋅ dt = coulomb Như ta cần 21600 / = 3600 chu kỳ T hay 3600 * 10 = 36000 sec = 10 accu nạp đầy Một cách tổng quát, để tính theo dòng trung bình Io, ta để ý: QT = ∫ T i ⋅ dt = T T ∫ T i ⋅ dt = T ⋅ I O ,với I O = Vậy điện lượng Q thời gian t: Q = T ∫ T i ⋅ dt T ⋅ IO ⋅ t = I O ⋅ t Điện lượng Q tích dòng T trung bình Io thời gian nạp t Tính số: IO = T ∫ T i ⋅ dt = 101 ∫ ⋅ dt = 0.6 A t = Q / Io = 36000 sec hay 10 Theo ví dụ trên, điện lượng có quan hệ bậc với dòng điện nên tác dụng dòng điện chiều i(t) có dạng xung hình vd.I.2.1 tính toán nhanh sử dụng giá trò trung bình Io Ví dụ I.3.2: Tính công suất trung bình tải điện trở R có dòng điện có dạng hình vd.I.2.1 chảy qua Giải: Biểu thức tính công suất trung bình cho chu kỳ : Po = R ⋅ I R2 để ý đến công thức để tính dòng hiệu dụng IR Vậy dòng thay đổi có chu kỳ, công suất trung bình tải R tỉ lệ với giá trò điện trở R bình phương giá trò hiệu dụng dòng điện , không phụ thuộc dạng dòng Ta chứng minh dễ dàng công suất trung bình tải R bình phương hiệu dụng điện áp chia cho giá trò điện trở, giống quan hệ quen thuộc điện chiều hay xoay chiều hình sin GHi NHỚ - Trò trung bình số đo đặc trưng điện chiều trò hiệu dụng số đo đặc trưng điện xoay chiều - Tuy nhiên, công suất tiêu thụ điện trở lại tỉ lệ với bình phương trò hiệu dụng dòng, áp qua nó, không phụ thuộc dạng - Đối với tín hiệu chiều phẳng, trò trung bình trò hiệu dụng 2 Sóng hài bậc cao hệ số hình dáng: Dạng dòng, áp thông số quan trọng Các tải công nghiệp thiết kế với nguồn chiều phẳng hay hình sin dạng áp, dòng cung cấp từ mạch điện tử công suất dạng xung có chu kỳ Các dạng áp dòng đặc trưng cách đầy đủ thành phần Fourier a Đònh nghiã phành phần Fourier: Một cách tổng quát, dòng áp mạch ĐTCS dạng sóng có chu kỳ, biển diễn xác khai triển Fourier Hình I.3.1 Phân tích thành phần Fourier (sóng hài) tín cưa (o) Các sóng hài bậc (cơ bản) (a), bậc (b), bậc (c) tổng chúng (d) = (a)+(b)+c) Nhận xét: sử dụng thành phần khai triển Fourier, sai số (d) (o) lớn trường hợp Các thành phần Fourier tín hiệu u(t) có chu kỳ T bao gồm thành phần chiều Uo giá trò trung bình sóng hài un(t) – hình sin có tần số bội số tín hiệu gốc phân tích sau: ∞ ∞ n =1 n=1 u(t) = U + ∑ ( An sin nω t +Bn cos nω t) = U + ∑ un với An = ∫ u(t) ⋅ sin nω t ⋅ dt T T Vn = : An2 + Bn2 un = U n sin(nω t − ϕ n ) Bn = ∫ u(t) ⋅ cos nω t ⋅ dt T T ∞ −1 ⎡ An ⎤ U R = Uo + ∑ Un ϕn = tg ⎢ ⎥ n=1 ⎣ Bn ⎦ U0 : trò số trung bình ( thành phần chiều ) u(t) ω : tần số góc u(t) gọi tần số bản, có chu kỳ T=ω/2π un: sóng hài bậc n – có tần số nω An , Bn : thành phần sin, cos sóng hài bậc n Un , ϕn : biên độ lệch pha sóng hài bậc n UR : Trò hiệu dụng u(t) b Thành phần hữu dụng đặc trưng dòng, áp: Tải công nghiệp thường sử dụng thành phần Fourier áp, dòng qua nó, gọi thành phần hữu dụng: - Thành phần hữu dụng tải chiều thành phần chiều hay trung bình, ký hiệu UO hay IO Đôi ta dùng số tb hay ave ký hiệu - Thành phần hữu dụng tải xoay chiều sóng hài bậc phân tích Fourier hay thành phần Đó thành phần hình sin có tần số tần số hoạt động BBĐ Các thành phần lại không mong muốn Độ sai lệch dạng sóng ngỏ so với dạng sóng mong muốn đánh giá qua hệ số hình dạng (form factor) KF, tỉ số giá trò hữu dụng giá trò hiệu dụng Người ta thường tính hệ số hình dáng cho ngỏ BBĐ có ngỏ xoay chiều: U1R : trò số hiệu dụng sóng hài bậc (cơ bản) áp U KFAC = 1R UR : trò số hiệu dụng áp UR Hệ số méo dạng (biến dạng) toàn phần (THD - Total harmonic distortion): tỉ số thành phần không mong muốn mong muốn, BBĐ có ngỏ xoay chiều: THD = U R2 − U12R U1R THD thường cho đơn vò phần trăm, gọi THD% = 100 U R2 − U12R U1R Có thể phát biểu tương tự cho áp ngỏ biến đổi có ngỏ chiều Hệ số hình dáng: UO : trò số trung bình áp U KFDC = o UR : trò số hiệu dụng áp UR Và hệ số méo dạng toàn phần THD = U R2 − U o2 Uo Công suất hệ số công suất: Bao gồm: P Po = ∫ u(t) ⋅ i(t) ⋅ dt S = U R ⋅ IR HSCS = cos ϕ = T T S - Công suất tác dụng Po: biểu thò lượng sử dụng đơn vò thời gian - Công suất biểu kiến S: tính tích số giá trò hiệu dụng dòng áp, biểu thò công suất tác dụng tải trở có dòng hiệu dụng - Hệ số công suất HSCS hay cos ϕ : cho biết hiệu sử dụng lượng nguồn Khi tải trở có HSCS Có nhiều biểu thức tính công suất mạch ĐTCS, phụ thuộc vào mục đích sử dụïng: p: Công suất tức thời p = u(t ) ⋅ i (t ) Po = ∫ u(t ) ⋅ i(t ) ⋅ dt P1 :Khi quan tâm đến thành phần T T PDC = Uo ⋅ I o P1 = 12 U1 ⋅ I1 cos ϕ1 ngỏ (hình sin tần số ω), có điện áp dòng điện biên độ U1, I1 , góc lệch ϕ1 ∞ Po = PDC + ∑ Un ⋅ I n cos ϕ n PDC: công suất chiều (tải điệân chiều) n =1 với U0, I0 trò số áp, dòng trung bình Đôi Po gọi công suất (trung bình) toàn phần bao gồm thành phần chiều PDC sóng hài bậc cao ∞ ∑ n =1 U n ⋅ I n cos ϕn Trong thực tế tính toán ta hay sử dụng kết sau: Hệ luận 1: dòng điện có thàmh phần chiều Io Po = PDC = Uo.Io sóng hài dòng điện In Vì khảo sát mạch điện tử công suất giả thiết “dòng tải phẳng – liên tục”thường sử dụng để tính toán trở nên đơn giản Ở BBĐ ngỏ áp chiều, Uo, Io , PDC thành phần mong muốn, sóng hài bậc cao (các thành phần hình sin) không mong muốn, tạo tác dụng phụ Hệ luận 2: Khi áp nguồn hình sin hiệu dụng U, dòng không sin thành phần i1 có giá trò hiệu dụng I1R hệ số công suất mạch: HSCS = Po UI1R cos ϕ1 I1R cos ϕ1 = = S UI R IR (xem tập số cuối chương) Từ kết này, ta suy có trường hợp dòng hình sin đồng pha với áp nguồn hình sin có HSCS Phương pháp nghiên cứu mạch: i o D1 D2 u u o Hình I.3.2: Trường hợp nguồn hình sin, dòng xung vuông HSCS i o R L u u o i o R L u o i =0 o R L u o R L Mạch chỉnh lưu bán sóng Ở bán kỳ u > 0, D1 Khi D2 dẫn điện, Khi dòng iO = có diod phóng điện D2, u dẫn dòng iO > D1 không dẫn: u Hình vdI.3.3: Các sơ đồ mạch tuyến tính tương ứng sơ đồ chỉnh lưu diod có diod phóng điện Mạch điện tử công suất khác với mạch điện tử khác có nhiều ngắt điện Khi trạng thái ngắt điện thay đổi, mạch điện thay đổi theo Vì để giải mạch ĐTCSù, cần phải tìm trạng thái ngắt điện, suy sơ đồ mạch Ví dụ I.3.3: Mạch chỉnh lưu diod (bán sóng) có diod phóng điện hình (a) mạch hình (b), (c), (c) tùy thuộc vào diod dẫn dòng điện tải iO Có thể nói mạch điện tử công suất = tổ hợp nhiều mạch tuyến tính thay đổi theo trạng thái ngắt điện a Giải trực tiếp QTQĐ mạch ĐTCS PT vi phân hay biến đổi Laplace: Với điều kiện đầu biết thời gian t = 0, ta giải mạch điện theo t lưu ý trạng thái ngắt điện Kết thu phương trình mô tả dòng , áp phần tử mạch theo t Ví du I.3.4: Khảo sát mạch chỉnh lưu diod tải RL có D phóng điện ví dụ Áp nguồn u = 2U sin wt , điều kiện đầu t = 0, iO = Giả sử ta đóng nguồn t = : u > 0, D1 dẫn điện, mạch điện tương đương hình (b): phương trình vi phân mô tả mạch điện là: −t ⎤ dio U 2⎡ τ điều kiện đầu io = => io = u = R.io + L ⎢sin(ω t − φ ) + sin φ ⋅ e ⎥ dt Z ⎣ ⎦ với τ = L , tổng trở tải Z = R2 + (ω L ) góc pha φ = tg -1 R wL R Hình vdI.3.4: Quá trình độ sơ đồ chỉnh lưu diod có diod phóng điện Khi ωt = π, dòng io = Io > phóng qua diod phóng điện D2 Thực vậy, D1 tiếp tực dẫn điện làm D2 dẫn điện: vô lý D2 dẫn điện làm D1 phân cực ngược mạch điện trở thành (c): = R.io + L io = Io e −t τ dio điều kiện đầu io (0) = Io lấy lại gốc thời gian Giải ptvp này: dt Ở đầu chu kỳ kế io = Io e −π wτ = I1 > Chu kỳ điễn tương tự với dòng ban đầu qua tải I1 > Sau thời gian độ hệ thống đạt trạng thái tựa xác lập: dạng dòng áp mạch lập lại theo chu kỳ Nhận xét: Phương pháp cho ta nhìn xác hoạt động mạch cho ta phương trình dòng áp qua phần tử chế độ tựa xác lập b Giải chu kỳ tựa xác lập mạch ĐTCS PT vi phân hay biến đổi Laplace: Đặc tính mạch điện chế độ tựa xác lập tính ta khảo sát hoạt động chu kỳ với giả sử giá trò ban đầu biến trạng thái mạch biết Kết cho ta hệ phương trình để tính giá trò ban đầu cho giá trò đầu giá trò cuối Ví dụ I.3.5: Giải tiếp tục ví dụI chế độ tựa xác lập Giả sử ta đóng nguồn t = : D1 dẫn điện, phương trình vi phân mô tả mạch điện là: u = R.io + L => io = dio điều kiện đầu io = I1 dt ⎡ ⎤ −t U U sin(ω t − φ ) + ⎢ I1 − sin φ ⎥ ⋅ e τ Z Z ⎣ ⎦ Ở bán kỳ kế, D2 dẫn điện, phương trình vi phân mô tả mạch điện là: = R.io + L dio điều kiện đầu io (0) = Io với dt ⎡ ⎤ −wπτ U U sin(π − φ ) + ⎢ I1 − sin φ ⎥ ⋅ e Io = io (π ) = Z Z ⎣ ⎦ => io = Io e iO −t τ cuối chu kỳ I1 = Io e −π wτ Phương trình , cho phép ta tính I1 Io, từ vẽ dạng dòng Nhận xét: Phương pháp cho phép ta tính đặc tính mạch chế độ xác lập, việc rút đặc trưng dòng, áp mạch khó khăn, đòi hỏi tích phân hàm có hàm lượng giác hàm mũ c Khảo sát dòng áp tải nguyên lý xếp chồng: Nguyên lý xếp chồng dựa đặc tính hệ tuyến tính, phát biểu sau: Tác dụng tín hiệu có chu kỳ hệ thống tuyến tính xác đònh tổng tác dụng hệ thành phần Fourier hợp thành tín hiệu Vậy nguyên lý xếp chồng cho thấy ý nghiã thành phần Fourier cho ta phương pháp khảo sát mạch điện tử công suất chế độ xác lập, ví dụ dòng tải tính sau: - Giá trò trung bình dòng qua tải xác đònh cách đặt lên tải điện áp chiều giá trò trung bình áp tải - Mỗi sóng hài bậc cao điện áp nguồn tạo thành phần dòng điện hình sin tương ứng Và dòng điện thực chạy qua mạch tổng thành phần Trong thực tế, ta tính hết tác dụng tất thành phần Fourier độ xác phương pháp phụ thuộc vào khối lượng tính toán Thông thường người ta xét tác dụng thành phần có ảnh hưởng lớn mà R1 R2 u C Hình vdI.3.6: Mạch RC cung cấp xung vuông Ví dụ I.3.6: Tính dòng áp trung bình qua điện trở R2 mạch điện hình Vd2 áp nguồn u có dạng hình VdI.3.6.a, U = 200 Volt, R1 =R2 =100 ohm Giải: Trò trung bình áp ra: U o = T 1 u.dt = ∫ T0 T 2T / ∫ U dt = U Tù mạch tương đương hình VdI.3.6.b, tính trò trung bình dòng IO = (200/3)/200 = 1/3 A trò trung bình áp điện trở tải UCo = Uo/ = 33.3 V R1 R2 Uo Hình VdI.3.6.a: dạng áp nguồn tính số UCo Hình VdI.3.6.b: Mạch tương đương với thành phần chiều e Khảo sát mô hình toán mạch ĐTCS máy tính (dùng chương trình mô phỏng) hay khảo sát mô hình thực tế phòng thí nghiệm: Thuật toán tổng quát để khảo sát mạch ĐTCS máy tính: Bước mở đầu: Xác đònh dòng áp qua phần tử thời gian t = 0+ Bước 1: Dựa vào tín hiệu điều khiển dòng, áp qua ngắt điện, tìm ngắt điện ON (nối mạch) Bước 2: Thành lập phương trình mô tả mạch Bước 3: Giải phương trình mô tả mạch để tìm dòng áp qua phần tử t = t + Δt Bước 4: Khai thác số liệu tìm được, tăng thời gian t Å t + Δt Bước 5: Kiểm tra điều kiện kết thúc khảo sát: thỏa qua bước 6, không trở bước Bước 5: Dừng chương trình Nhận xét: Việc khảo sát máy tính ứng dụng phương pháp số để giải phương trình vi phân cho ta dòng áp qua phần tử theo sai phân thời gian Δ t, thực giải mạch theo dòng thời gian (mục a.) cách tự động I.4 TÍNH CHỌN NGẮT ĐIỆN ĐIỆN TỬ: Trong BBĐ, ngắt điện có vai trò quan trọng chiếm tỷ trọng lớn giá thành Vì việc chọn linh kiện cần thiết để tránh hư hỏng không làm tăng cao giá thành Các thông sốá ngắt điện: chủng loại, đònh mức áp, đònh mức dòng (công suất) cách lắp đặt Chủng loại linh kiện bán dẫn công suất: gắn liền với yếu tố: công dụng linh kiện tần số đóng ngắt Loại linh kiện phải thích hợp với mục đích sử dụng tần số làm việc sơ đồ Ví dụ MosFET BJT công suất ngắt điện bán dẫn chiều, MosFET công suất làm việc tần số cao ngươì ta chế tạo đến khỏang 100 A, dòng điện cao phải dùng BJT hay IGBT Tóm tắt số loại linh kiện bán dẫn thông dụng STT Linh kiện Diod BJT Loại Đặc tính 1N4007 Chỉnh lưu (Rectifier) Dòng lớn, tần số công nghiệp FR207 Phục hồi nhanh Dòng lớn, tần số cao 1N4148 Tín hiệu (máy tính) Dòng bé (mA), tần cố cao C1061 Âm tần, thông dụng Máy tăng âm, đóng ngắt (tần số thấp) MJE13007 Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt dòng đến 100A MosFET IRF540 IGBT GT60N321 Đóng ngắt SCR Đóng ngắt dòng lớn Chỉnh lưu tần số công nghiệp Tần số cao tần số cao (thời gian tắt bé) Tính chọn đònh mức áp linh kiện: Tất linh kiện điện tử chòu điện áp khoá giới hạn (phân cực ngược hay thuận), vượt qua xảy tượng gãy mối nối làm hư hỏng tức => m = kat Ulvmax Áp đònh mức m cần lớn áp làm việc (khóa) cực đ Ulvmax với hệ số an toàn kat chọn ≥ Ví dụ 1.4.1: cầu chỉnh lưu, đònh mức áp làm việc pha lưới 220 VAC 600V ≥ 1000V làm việc với lưới 380VAC Tính chọn đònh mức dòng công suất linh kiện: a Sự phát nóng tính chọn công suất: Như linh kiện công suất khác, làm việc linh kiện công suất tiêu tán lượng phát nóng, hư hỏng nhiệt độ lớn giá trò cho phép Mục đích tính toán nhiệt kiểm tra nhiệt độ mối nối θJ miếng tinh thể bán dẫn phải bé giá trò cho phép θJmax , có trò số từ 125 200 O C Việc giải toán nhiêt bao gồm : - Tính công suất tiêu tán trung bình linh kiện chu kỳ T: ΔP = ∫ u(t).i(t) dt ; T đ u(t), i(t) giá trò tức thời dòng, áp qua kênh dẫn điện Có thể tra cứu ΔP tài liệu nhà sản xuất, theo hai thông số: trò số trung bình dạng dòng điện hay tích phân trực tiếp từ quan hệ dòng áp - Tính toán truyền nhiệt từ tinh thể bán dẫn(mối nối) môi trưòng xung quanh: mối nối Ỉ vỏ Ỉ tản nhiệt Ỉ môi trường Bài toán đơn giản hóa cho chêù độ xác lập, chênh lệch nhiệt độ đường truyền θ1 , θ2 tỉ lệ với công suất tiêu tán ΔP thông số đặc trưng môi trường truyền – gọi điện trở nhiệt R12: θ1 − θ2 = ΔP ⋅ R12 Áp dụng vào tính toán tản nhiệt cho bán dẫn công suất: θ J − θ A = ΔP ⋅ ( R JC + R CH + R HA ) với điện trở nhiệt: + RJC: thể khả tản nhiệt linh kiện, cung cấp nhà sản xuất, cung cấp trực tiếp hay thông qua công suất đònh mứcΔP (ký hiệu Pdiss tài liệu tiếng Anh), xác đònh nhiệt độ mối nối cho phép θJmax nhiệt độ vỏ giá trò môi trường qui đònh θA = 25 OC Pdiss = RJC (θ J max − 25o C) Điều có nghiã khó sử dụng Pdiss + RCH: điện trở nhiệt truyền từ vỏ linh kiện qua tản nhiệt, giảm áp lực tiếp xúc, độ nhẵn bề mặt tăng Người ta có lớp đệm cao su đặc biệt vừa Hình I.4.1 Cách lắp linh kiện công suất làm cách điện tăng tiếp xúc, hay dùng keo (paste) vào tản nhiệt silicon làm kín khe hở hai bề mặt sử dụng mica làm đệm + RHA: điện trở nhiệt truyền từ tản nhiệt môi trường xung quanh, phận chủ yếu cho tản nhiệt hệ thống, tỉ lệ nghòch với diện tích tản nhiệt Có thể giảm RHA làm đen bề mặt (tăng khả xạ nhiệt), hay dùng quạt để tản nhiệt cưỡng Ở hệ thống công suất lớn, làm mát cách bôm nước qua tản nhiệt để giảm kích thước tản nhiệt, tránh choán chỗ Để ý không sử dụng tản nhiệt, điện trở nhiệt từ vỏ linh kiện công suất môi trường lớn (vì diện tích tiếp xúc với không khí linh kiện bé) dẫn đến khả tiêu tán công suất lúc bé so với giá trò đònh mức b Tính chọn đònh mức dòng quan hệ công suất tiêu tán: Cũng điện áp, đòng qua linh kiện trạng thái dẫn bò giới hạn Linh kiện bán dẫn có hai giá trò giới hạn dòng vượt qua: Dòng cực đại( dài hạn hay ngắn hạn với thời gian chu kỳ quy đònh) dòng đònh mức - Dòng đònh mức liên quan chặc chẻ đến điều kiện tản nhiệt, thường sử dụng thay cho tính toán nhiệt đơn giản sau toán nhiệt độ linh kiện kiểm tra thực tế hay qua tính toán Có thể có hai giá trò: Dòng làm việc trung bình IO nhỏ giá trò trung bình đònh mức IAVE hay Dòng làm việc hiệu dụng IR nhỏ giá trò hiệu dụng đònh mức IRMS Cũng giống đònh mức áp, đònh mức dòng chọn với hệ số an toàn dòng, thường chọn từ 1.2 đến lần Việc tính chọn theo hiệu dụng thường cho kết phù hợp dạng dòng mạch điện tử công suất thường dạng xung Với chỉnh lưu (Diod hay SCR), quan hệ hai giá trò cho linh kiện chỉnh lưu bằng: IRMS = 1.57 IAVE sóng , dạng dòng qui đònh tính toán đònh mức cho linh kiện chỉnh lưu chỉnh lưu bán Sau đó, ta cần kiểm tra hệ thống tản nhiệt qua việc đo nhiệt độ vỏ linh kiện công suất, không vượt 65 70 OC - Dòng cực đại (ngắn hạn) dòng điện gây hư hỏng linh kiện mà ta vi phạm: Cực đại dòng tải IOMAX cần phải nhỏ giá trò cho phép IMAX Thông thường, linh kiện công suất gắn mạch in (dòng tối đa vài chục A) chọn theo điều kiện thay giá trò trung bình hay hiệu dụng Hình I.4.2: Dòng trung bình cho phép theo nhiệt độ vỏ linh kiện Quan sát: Hai đồ thò cho thấy: - nhiệt độ vỏ linh kiện < 75o C không làm giảm khả tải linh kiện - Cùng nhiệt độ vỏ, dòng trung bình cho phép qua mạch bò giảm theo độ rộng xung Điều cho thấy chọn theo dòng trung bình không xác Bài tập: Từ đồ thò tải xung vuông, tính xem dòng hiệu dụng qua mạch cho phép tải tăng hay giảm theo độ rộng xung, giữ nhiệt độ vỏ khoảng 60 - 70 oC CHÚ Ý - Tản nhiệt cần thiết sử dụng linh kiện công suất - Nên tản nhiệt để có nhiệt độ vỏ linh kiện 60 – 70OC Khi điều kiện bò vi phạm, nên thay đổi điều kiện tản nhiệt tăng đònh mức linh kiện Cách lắp đặt (vỏ – case), chế độ tản nhiệt (SCR), chế độ cách điện với vỏ TO220AB TO48 (TO208AA) TO118 (TO209AE) TO200AB ADD A-PAK ADD A-PAK (power module) thường chế tạo với vỏ tản nhiệt cách điện Vỏ TO220AB có nhóm phụ vỏ bọc cách điện Phân loại theo chất lượng: Loại hàng không, quân (Millitary) có chất lượng cao kiểm tra, thử nghiệm chặc chẻ Kế loại công nghiệp (Industrial) cuối loại thương mại (Commercial) bán lẻ thò trường Nhiệt độ môi trường làm việc cho phép thu hẹp dần theo thứ tự I.5 BẢO VỆ BỘ BIẾN ĐỔI VÀ NGẮT ĐIỆN BÁN DẪN: 1.Bảo vệ dòng: + Bảo vệ dòng cực đại ( ngắn mạch ): Bảo vệ dòng cực đại làm việc có tượng dòng điện vượt giá trò qui đònh, thường lớn so với giá trò đònh mức Bảo vệ dòng cực đại gọi bảo vệ ngắn mạch, xuất ngỏ hay bên biến đổi, nguyên nhân gây dòng điện lớn cần loại bỏ ngay, tránh hư hỏng ngắt điện bán dẫn đảm bảo hoạt động bình thường nguồn điện - Cầu chì tác động nhanh sử dụng để bảo vệ dòng cho linh kiện bán dẫn, đặt đầu vào biến đổi hay nối tiếp linh kiện bảo vệ Thông số đặc trưng cầu chì dòng, áp đònh mức tích phân dòng ngắn mạch để cầu chì chảy ∫T i dt Tích phân cần phải bé tích phân tương tự để ngắt điện bán dẫn bò hư hỏng dòng (ngắn mạch), lấy sổ tra cứu từ nhà sản xuất Đối với chỉnh lưu, thời gian tích phân T thường nửa chu kỳ lưới Loại cầu chì thông thường bảo vệ linh kiện điện tử công suất, có khả ngắt mạch có cố dòng tăng cao tác động chậm - CB ( ngắt mạch tự động – áptomat ) thường gặp ngỏ vào biến đổi làm nhiệm vụ: đóng ngắt, bảo vệ tải ngắt mạch bò cố khỏi lưới điện CB khả bảo vệ phần tử bán dẫn công suất có ngắn mạch + Bảo vệ tải ( dòng có thời gian ): Quá tải trường hợp dòng điện qua mạch lớn giá trò tính toán lượng không lớn, kéo dài gây hư hỏng nhiệt phần dẫn điện Như đặc tính tải có dạng hyperbol, dòng tải lớn , thời gian cho phép ngắn Bảo vệ tải thực rơ le chuyên dùng (gọi rơ le nhiệt), tác động vào thiết bò đóng ngắt tự động (contactor) đầu vào CB có tích hợp sẵn rơ le nhiệt Ở biến đổi, điều khiển thường tích hợp phận hạn dòng, tác động tức thời 120 % đến 200 % giá trò đònh mức thiết bò, làm nhiệm vụ bảo vệ tải cho ngắt điện bán dẫn CHÚ Ý - CB hay cầu chì thông thường không bảo vệ linh kiện công suất có dòng ngắn mạch qua Bảo vệ áp: Với việc chọn đònh mức áp linh kiện bán dẫn công suất tối thiểu hai lần áp khóa cực đại, ngắt điện bán dẫn thường bảo vệ áp làm việc Bảo vệ áp đặt để chống lại xung áp cảm ứng dây dẫn nguồn sét xảy vùng lân cận hay cảm ứng hệ thống có đóng ngắt R4 10k 260v C 103 FR105 T IRF450 (4) Hình I.5.1: phần tử bảo vệ xung áp cho BBĐ linh kiện công suất Người ta thường dùng đầu nguồn: RC nối tiếp mắc song song (1), Varistor loại điện trở giảm nhanh áp lớn trò số ngưỡng (2) lọc nguồn(3) gồm mắc lọc LC hình π Mạch RC song song với ngắt điện (mạch snubber) bảo vệ linh kiện khỏi xung áp mạch Trong nhiều trường hợp, người ta thêm diod tác động nhanh vào mạch để tăng tính chọn lọc, tăng hiệu mạch (4) GHi NHỚ - Người ta bảo vệ NĐĐT khỏi áp xung dự trữ áp (hệ số an tòan) chọn lớn để linh kiện không bò hỏng sử dụng áp I.6 TÓM TẮT CÁC Ý CHÍNH: Sau học chương I, cần nắm vững nội dung sau: - Công thức tính toán trò trung bình, hiệu dụng dòng điện (điện áp) ý nghiã - Nguyên lý tính chọn linh kiện công suất tản nhiệt - Nguyên lý bảo vệ áp, dòng tải BBĐ linh kiện công suất Bài tập: Tính trò trung bình hiệu dụng dòng điện có biên độ I sau: i I i T t1 I t1 a T t t1 t -I b c d Hãy so sánh đưa nhận xét giá trò trung bình hiệu dụng hai dạng sóng (a) (b), (c) (d) 1a Xây dựïng công thức tính hiệu dụng dạng sóng tam giác i(t) có chu kỳ T, trò trung bình Io, biên độ nhấp nhô ΔI thời gian cạnh lên αT i(t) ΔI Io αT T t Chứng minh IRMS = 1.57 IAVE với dạng sóng sau: Giải: Ta tính toán giá trò trung bình hiệu dụng dạng dòng hình sin chỉnh lưu bán sóng hình bên với thông số biên độ I Đặt i = I sin wt phương trình phần dòng điện hình sin Tính trò trung bình: I av = 21π π ∫0 I sin wt.d (wt ) = 2π [− cos wt ]0 Tính trò hiệu dụng: I RMS = π I [ π (I sin wt )2 dwt = 2π ∫0 = πI ] I π 1− cos wt dwt = 2π ∫0 [ ] I 2 wt + sin wt π = I 2π Suy : IRMS / IAVE = π / = 1.57 I Tính tỉ số trò hiệu dụng trò trung bình i dạng sóng hình bên Hướng dẫn: I av = T1 ∫ T /6 I RMS = I dt = TI [t ]T0 / = T /6 T ∫ IRMS / IAVE = (I )2 dt = t I I T T ∫0 [1]dt = T /6 I T [t ]T0 / = I 6 v Tính trò trung bình dòng qua cuộn dây R = 10 ohm; L = 0.1 henry có áp qua có dạng hình bên Đáp số: 1A; tự cảm L tần số xung ảnh hưởng dạng dòng V = 30 volt t (ms) Dòng ngỏ vào i áp nguồn u biến đổi (BBĐ) có dạng hình bên u có dạng hình sin tần số góc w biên độ U i có dạng xung vuông đối xứng biên độ I có tần số pha a Hãy tích phân trực tiếp để tính công suất tác dụng BBĐ tiêu thụ b Tính trò hiệu dụng dòng nguồn suy hệ số công suất BBĐ c Làm lại câu a b dòng i lệch pha góc α với áp nguồn u Vẽ dạng dòng, áp tính trò trung bình dòng qua mạch nạp accu hình bên, cho biết e(t ) = 12 sin(100π t ) giả sử diod sụt áp thuận , io D e R ohm vo E 12 v Tính vẽ dạng dòng iO qua tải Cho biết trình làm việc mạch sau: io K - t = 0: khóa K đóng với dòng ban đầu qua tải iO = - Sau K đóng đủ lâu để dòng qua tải iO xem đạt e giá trò xác lập, ta mở khóa K + _ D a L C không tích trữ lượng v L L v =v o R R v L L K v C io v =v o R C D R + _ e =E v L L 10 Giải lại có diod D song song ngược với RLC Khảo sát thêm trường hợp c: io K c vC (0) = - E; iO (0) = I1 khóa K đóng v C C R + _ e =E R đủ nhỏ để dòng áp có tính dao động D L 12 Cho mạch điện hình bên với e dạng áp xoay chiều có biên độ V = 230 (V), R = 15 ohm, L1 = 100mH, L2 = 50 mH, tần số góc w = 100π Tính giá trò hiệu dụng sóng hài bậc áp nguồn e dòng tải io khóa K mở Với khóa K đóng, tính điện dung C để sóng hài bậc dòng dòng tải io ¼ trường hợp câu v o C + _ e =E b vC (0) = - E; iO (0) = Giải lại có diod D nối tiếp với nguồn, R đủ nhỏ để dòng áp có tính dao động io K R v C Áp nguồn chiều e = E Tính vẽ dạng dòng qua tải iO, áp tụ vC theo thời gian điều kiện đầu (khi K đóng): v R u V π 3π 5π π 7π v L 2π wt -V L2 L1 e v =v o R uC K io R C Dùng chương trình mô để quan sát dòng tải io hai trường hợp 12 Mạch tương đương ổn áp xung dùng vi mạch LM257x (hình 1) cho hình nguồn e(t) có dạng hình với mạch lọc ngỏ L = 330 uH, C = 1000 uF, tải R = ohm Nguồn e(t) có tần số f = 52 kHz, biên độ U = 16 V độ rộng xung tương đối α = 0.4 e(t) hình e(t) + L C R uo(t) U αT _ t T hình hình Tính biên độ sóng hài bậc nguồn e(t) ngỏ uo(t) (Có thể tính gần đúng) 13 Câu hỏi ngắn: a Trong mạch điều khiển, ta lọc thông thấp điện áp ngỏ để phản hồi hiệu chỉnh, ta đặc trưng ngỏ ra? Giá trò trung bình hay hiệu dụng? bình? b Theo bạn, đặc tính rơ le bảo vệ tải tính giá trò hiệu dụng hay trung c Hãy liệt kê trường hợp sử dụng giá trò trung bình hiệu dụng dòng điện PHỤ LỤC A QUÁ TRÌNH QUÁ ĐỘ MẠCH RL LÀM VIỆC VỚI NGUỒN CHIỀU: (hình PL0.1.a) Xxl τ x(t) Xbđ t (a) (b) Hình PL0.1: Sơ đồ mạch điện (a) đồ thò dạng dòng io(t) theo thời gian (b) Trong phụ lục này, ta khảo sát trình độ dòng điện mạch RL đóng vào nguồn chiều, có sơ đồ hình PL0.1.a (Vẽ cho trường hợp tổng quát RLE , tải RL tương đương E = 0) Tại t = 0, khóa K đóng Phương trình mạch điện là: R ⋅ io + L di dio = U L o sụt áp qua tự cảm Đây phương trình vi phân tuyến dt dt tính bậc có hệ số dương vế hai khác không, có điều kiện ban đầu dòng điện qua mạch t = 0: io ( ) = Phương trình dòng điện theo thời gian io (t) nghiệm phương trình vi phân trên, có dạng tổng quát hàm mũ: io (t ) = A + B ⋅ e − t/ τ với τ = L/ R A B hai số A xác đònh theo vế hai, B giá trò xác đònh theo điều kiện ban đầu ta có dio = − B ⋅ e − t/ τ τ dt dio → Thế vào : dt A = U / R Vậy A dòng điện xác lập io (∞ ) Khi t → ∞ , e R.A = U hay −t / τ →0 io → A , dio (0 ) = − B Thế vào , suy B = io ( ) − A = − U τ dt R − t / τ Tóm lại : io (t ) có dạng hàm mũ io ( t ) = UR − e Dạng dòng điện vẽ hình Khi t = 0, io (0 ) = A + B , ( ) PL0.1.b Tổng quát kết trên, phương trình vi phân tuyến tính bậc có hệ số dương vế hai số: x+ τ⋅ với điều Xxl τ dx = X xl dt x(t) kiện ban đầu khác không: x( ) = X bđ , phương trình có lời giải: x(t) = X xl − ( X xl − X bđ ) ⋅ e − t / τ Xbđ t Dạng x(t) vẽ hình PL0.2 Để ý Xxl giá trò xác lập biến x , t → ∞ Hình PL0.2 CHÚ Ý: − Trong mạch ĐTCS, ta gặp trường hợp vế hai phương trình vi phân hàm sin, lời giải có dạng tương tự phức tạp − Nếu mạch có sức phản điện (E ≠ 0) hình PL0.1, phương trình trở thành R ⋅ io + L dio = U − E dt kết khảo sát áp dụng thay U U – E, ví dụ dòng điện ban đầu qua mạch không io ( ) = : ( io ( t ) = UR− E − e− t / τ ) - Nhận xét dòng qua tải không thay đổi đột ngột, giải thích theo hai cách: uL = L.diL/dt, sụt áp qua L tỉ lệ với đạo hàm dòng qua => thay đổi dòng qua L bò hạn chế bổ áp nguồn cấp điện Năng lượng tích trữ cuộn dây tỉ lệ với dòng qua nó; E= L.i suy dòng thay dổi tức thời lượng hệ thống phải có thời gian tích trữ hay tiêu hao Lý luận thường dùng lý giải mạch điện tử công suất GHi NHỚ - Dòng qua cuộn dây điện áp tụ điện thay đổi tức thời => L : phần tử làm phẳng (lọc thông thấp) dòng điệnø C: phần tử làm phẳng (lọc thông thấp) điện áp I.6 CÁC TẠP CHÍ VÀ WEBSITE CỦA CÁC TỔ CHỨC KHKT QUỐC TẾ: [...]... R + _ e =E v L L 10 Giải lại bài 8 khi có diod D song song ngược với RLC Khảo sát thêm trường hợp c: io K c vC (0) = - E; iO (0) = I1 khi khóa K đóng v C C R + _ e =E R đủ nhỏ để dòng áp có tính dao động D L 12 Cho mạch điện hình bên với e là dạng áp xoay chiều có biên độ V = 230 (V), R = 15 ohm, L1 = 10 0mH, L2 = 50 mH, tần số góc w = 10 0π 1 Tính giá trò hiệu dụng của sóng hài bậc 1 và 3 của áp nguồn... Suy ra : IRMS / IAVE = π / 2 = 1. 57 I 3 Tính tỉ số giữa trò hiệu dụng và trò trung bình i của dạng sóng hình bên Hướng dẫn: I av = T1 ∫ T /6 0 I RMS = I dt = TI [t ]T0 / 6 = 1 T /6 T 0 ∫ IRMS / IAVE = (I )2 dt = t I 6 2 I T T ∫0 [1] dt = T /6 2 I T [t ]T0 / 6 = I 6 6 v 4 Tính trò trung bình dòng qua cuộn dây R = 10 ohm; L = 0 .1 henry có áp qua nó có dạng hình bên Đáp số: 1A; tự cảm L và tần số xung chỉ... tải io trong hai trường hợp 12 Mạch tương đương của bộ ổn áp xung dùng vi mạch LM257x (hình 1) được cho trên hình 2 là một nguồn e(t) có dạng hình 3 với mạch lọc ngỏ ra L = 330 uH, C = 10 00 uF, tải R = 5 ohm Nguồn e(t) có tần số f = 52 kHz, biên độ U = 16 V và độ rộng xung tương đối α = 0.4 e(t) hình 1 e(t) + L C R uo(t) U αT _ t T hình 2 hình 3 Tính biên độ sóng hài bậc 1 của nguồn e(t) và ngỏ ra... nhiệt Ỉ môi trường Bài toán này có thể được đơn giản hóa khi cho rằng trong chêù độ xác lập, chênh lệch nhiệt độ trên đường truyền 1 , θ2 tỉ lệ với công suất tiêu tán ΔP và thông số đặc trưng của môi trường truyền – gọi là điện trở nhiệt R12: 1 − θ2 = ΔP ⋅ R12 Áp dụng vào tính toán tản nhiệt cho bán dẫn công suất: θ J − θ A = ΔP ⋅ ( R JC + R CH + R HA ) với các điện trở nhiệt: + RJC:... các xung áp cảm ứng trên dây dẫn nguồn do sét xảy ra ở vùng lân cận hay do cảm ứng trên hệ thống khi có đóng ngắt R4 10 k 260v C 10 3 FR105 T IRF450 (4) Hình I.5 .1: các phần tử có thể bảo vệ xung áp cho BBĐ và linh kiện công suất Người ta thường dùng ở đầu nguồn: RC nối tiếp mắc song song (1) , Varistor là loại điện trở giảm nhanh khi áp lớn hơn trò số ngưỡng (2) và các bộ lọc nguồn(3) gồm mắc lọc LC hình... Nguyên lý bảo vệ quá áp, quá dòng và quá tải các BBĐ cũng như linh kiện công suất Bài tập: 1 Tính trò trung bình và hiệu dụng của các dòng điện có biên độ I như sau: i I i T t1 I t1 a 0 T t 0 t1 t -I b c d Hãy so sánh và đưa ra nhận xét về giá trò trung bình và hiệu dụng của hai dạng sóng (a) và (b), (c) và (d) 1a Xây dựïng công thức tính hiệu dụng của dạng sóng tam giác i(t) có chu kỳ T, trò trung bình... VỚI NGUỒN 1 CHIỀU: (hình PL0 .1. a) Xxl τ x(t) Xbđ t (a) (b) Hình PL0 .1: Sơ đồ mạch điện (a) và đồ thò dạng dòng io(t) theo thời gian (b) Trong phụ lục này, ta khảo sát quá trình quá độ dòng điện mạch RL khi đóng vào nguồn một chiều, có sơ đồ hình PL0 .1. a (Vẽ cho trường hợp tổng quát RLE , tải RL tương đương E = 0) Tại t = 0, khóa K đóng Phương trình mạch điện là: R ⋅ io + L di dio = U trong đó... Thế vào : dt A = U / R Vậy A là dòng điện xác lập io (∞ ) Khi t → ∞ , e R.A = U hay −t / τ →0 io → A , dio (0 ) = − B Thế vào , suy ra B = io ( 0 ) − A = − U τ dt R − t / τ Tóm lại : io (t ) có dạng hàm mũ io ( t ) = UR 1 − e Dạng dòng điện được vẽ trên hình Khi t = 0, io (0 ) = A + B , ( ) PL0 .1. b Tổng quát kết quả trên, phương trình vi phân tuyến tính bậc 1 có các hệ... sức phản điện (E ≠ 0) trong hình PL0 .1, phương trình trở thành R ⋅ io + L dio = U − E dt các kết quả đã khảo sát vẫn áp dụng được khi thay U bằng U – E, ví dụ như khi dòng điện ban đầu qua mạch bằng không io ( 0 ) = 0 : ( io ( t ) = UR− E 1 − e− t / τ ) - Nhận xét là dòng qua tải không thay đổi đột ngột, có thể giải thích theo hai cách: 1 uL = L.diL/dt, sụt áp qua L tỉ lệ với... của BBĐ c Làm lại câu a và b khi dòng i lệch pha góc α với áp nguồn u 6 Vẽ dạng dòng, áp ra và tính trò trung bình dòng qua mạch nạp accu hình bên, cho biết e(t ) = 12 2 sin (10 0π t ) và giả sử diod không có sụt áp thuận , io D e R 1 ohm vo E 12 v 7 Tính và vẽ dạng dòng iO qua tải Cho biết quá trình làm việc của mạch như sau: io K - t = 0: khóa K đóng với dòng ban đầu qua tải iO = 0 - Sau khi K đóng đủ ... u(t ) ⋅ i(t ) ⋅ dt P1 :Khi quan tâm đến thành phần T T PDC = Uo ⋅ I o P1 = 12 U1 ⋅ I1 cos 1 ngỏ (hình sin tần số ω), có điện áp dòng điện biên độ U1, I1 , góc lệch 1 ∞ Po = PDC + ∑ Un... nguồn hình sin hiệu dụng U, dòng không sin thành phần i1 có giá trò hiệu dụng I1R hệ số công suất mạch: HSCS = Po UI1R cos 1 I1R cos 1 = = S UI R IR (xem tập số cuối chương) Từ kết này, ta... tần số cao 1N 414 8 Tín hiệu (máy tính) Dòng bé (mA), tần cố cao C10 61 Âm tần, thông dụng Máy tăng âm, đóng ngắt (tần số thấp) MJE13007 Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt Đóng ngắt dòng đến 10 0A MosFET