Đề cương bài giảng điện tử công suất dành cho hệ cao đẳng nghề

MỤC TIÊU BÀI HỌC - Xác định chức năng nhiệm vụ của từng khối trong cấu trúc bộ chỉnh lưu - Vẽ được sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu không điều khiển tia một pha với các loại tải khác n

1

ĐƠN VỊ QUẢN LÝ TRỰC TIẾP

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN

CƠ SỞ DẠY NGHỀ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CƠ ĐIỆN VÀ XÂY DỰNG BẮC NINH

BÀI GIẢNG ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP ĐỐI TƯỢNG GIẢNG DẠY: CAO ĐẲNG NGHỀ

GIÁO VIÊN: NGUYỄN THỊ DƯƠNG

Kiểm tra*

2 Các linh kiện điện tử công suất

BÀI 2 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Thời gian: 6h (LT:2h; TH:4h)

I MỤC TIÊU

- Tính toán được các đại lượng trong điện tử công suất

- Trình bày được cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động của các linh kiện điện tử công suất: điôt, transistor, mosffet, IGBT, thyristor, triac

- Nhận biết và kiểm tra sự hoạt động của các linh kiện điện tử công suất

- Rèn luyện tính cẩn thận, đảm bảo an toàn điện

II DỤNG CỤ, TRANG THIÊT BỊ DẠY HỌC

- Các linh kiện điện tử công suất: Điôt, transistor, mosffet, IGBT, thyristor, triac

- Đồng hồ vạn năng

- Khối nguồn

III NỘI DUNG BÀI HỌC

1.1 Trị trung bình của một đại lượng

Gọi i(t) là hàm biến thiên tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ Tp Trị trung bình của đại lượng i viết tắt là IAV được xác định theo hệ thức:

Với t0 là thời điểm đầu của chu kỳ được lấy tích phân

Ta thường hay gặp các đại lượng trị trung bình được biểu diễn với chỉ số Id (dòng điện một chiều) hoặc IAV

Ví dụ 1: tính trị số trung bình điện áp của chỉnh lưu của bộ chỉnh lưu cầu 1 pha

không điều khiển hàm điện áp chỉnh lưu có dạng u= Um sin (ωt) (V) với Um = 220√2 (V), ω= 314(rad/s)

1.2 Trị hiệu dụng của một đại lượng

Giả sử đại lượng i biến thiên theo thời gian theo một hàm tuần hoàn với chu kỳ Tp

hoặc với chu kỳ theo góc Xp =ω Tp Trị hiệu dụng của đại lượng i được tính theo công thức :

Ví dụ 3: cho một điện áp dạng u = Um sin (314t) = 220 sin (314t) (V)

a Tính trị hiệu dụng của điện áp trên ?

b Xác định trị số trung bình và hiệu dụng của điện áp u1, u2 cho hàm u1 và u2 với tính chất sau : u1= u với u≥0

u1= 0 với u<0

u2 = u với u≥ 0

3

u2 = -u với u<0

1.3 Công suất trung bình

Công suất tức thời của một tải tiêu thụ được xác định bằng tích điện áp và dòng điện tức thời dẫn qua tải đó, tức là:

p(t)= u(t).i(t)

công suất trung bình được xác định bằng cách áp dụng cách trung bình vào đại lượng công suất tức thời p(t), tức là:

Trường hợp dòng qua tải và điện áp qua tải không đổi theo thời gian i= const =

IAV, u=const = UAV, công suất trung bình qua tải bằng tích của điện áp và dòng điện:

P AV =U AV I AV

Các trường hợp đặc biệt:

Tải R:

Trong đó: IR là giá trị hiệu dụng của dòng điện

Tụ điện và cuộn kháng là các phần tử có khả năng dự trữ va không tiêu hao công suất

Dễ dàng giải hệ thức cho các tải L và C như sau:

Tải L: PAV= 0

Tải C: PAV= 0

Ví dụ 2 : Giả sử, ta có nguồn áp cho như trong trường hợp ví dụ 1, tải RLE nối tiếp giả

sử tải có R= 1 Ω, L vô cùng lớn và E = 50V Tính trị số trung bình dòng qua tải và công suất qua tải ?

1.4 Hệ số công suất

Hệ số công suất λ đối với một tải được định nghĩa bằng tỉ số giữa công suất tiêu thụ P

và công suất biểu kiến S mà nguồn cấp cho tải đó

Trong trường hợp đặc biệt của nguồn áp dạng sin và tải tuyến tính chứa các phần tử như R, L, C không đổi và sức điện động dạng sin, dòng điện qua tải sẽ có dạng sin cùng tần số của nguồn áp với góc lêch pha có độ lớn bằng φ Ta có hệ thức tính hệ số

Muốn tăng hệ số công suất ta có thê:

- Giảm Q: tức thực hiện bù công suất phản kháng bằng tụ bù hoặc bằng máy bù đồng bộ

- Giảm D: bằng cách lọc sóng hài, khử nhiễu

BÀI 2 CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT 2.1 Điôt

2.1.1 Cấu tạo và kí hiệu

- Điôt được cấu tạo bởi một lớp tiếp giáp bán dẫn

p-n

- Điôt có hai cực, anôt A là cực nối với lớp bán

dẫn kiểu p, catôt K là cực nối với lớp bán dẫn kiểu

n

- Đặc điểm cấu tạo của điôt công suất (Power

diode):

◦ Phải cho dòng điện lớn chạy qua (cỡ vài

nghìn ampe), phải chịu được điện áp ngược

lớn (cỡ vài nghìn vôn);

◦ Vì vậy cấu tạo đặc biệt hơn là trong lớp bán

dẫn n có thêm lớp nghèo điện tích n

2.1.3 Các thông số cơ bản của một điôt

1 Giá trị trung bình của dòng điện cho phép chạy qua điôt theo chiều thuận, I D

5

- Điôt chỉ dẫn dòng theo một chiều từ anôt đến catôt, điều này nghĩa là công suất phát nhiệt tỷ lệ với giá trị trung bình của dòng điện Vì vậy dòng điện ID là thông

số quan trọng để lựa chọn điôt cho một ứng dụng thực tế

2 Giá trị điện áp ngược lớn nhất mà điôt có thể chiụ được, U ng.max

- Là giá trị điện áp ngược lớn nhất mà điôt có thể chịu đựng được Trong mọi ứng dụng phải luôn đảm bảo rằng UAK < Ung.max

2.1.4 Thực hành đo và kiểm tra Điốt

Nếu Rt và Rng = 0 Ω → Điốt bị nối tắt hỏng Nếu Rt và Rng = ∞Ω → Điốt bị đứt hỏng Nếu Rt và Rng càng xa nhau càng tốt.

2.2 Tranzitor công suất (BJT)

2.2.1 Cấu tạo, của BJT

- Tranzito có cấu trúc bán dẫn

gồm 3 lớp bán dẫn p-n-p (bóng

thuận) hoặc n-p-n (bóng ngược),

tạo nên hai tiếp giáp p-n

- Tranzito có ba cực: Bazơ (B),

colectơ (C) và emitơ (E) BJT

công suất thường là loại bóng

ngược Cấu trúc tiêu biểu và ký

Trong điện tử công suất, tranzito chỉ được sử dụng như một phần tử khoá Khi mở dòng điều khiển phải thoả mãn điều kiện:

Khi khoá, dòng điều khiển IB bằng không, lúc đó dòng colectơ gần bằng không, điện áp UCE sẽ lớn đến giá trị điện áp nguồn cung cấp cho mạch tải nối tiếp với

tranzito

2.2.3 Thực hành đo và kiểm tra Tranzitor.

7

- Cách đo, kiểm tra xác định cực tính:

+ Tìm cực B và loại Tr: Dùng ĐHVN đặt ở thang đo điện trở nấc x10Ω hoặc x100Ω Kẹp que đo lần lượt vào các cặp chân BC, BE, EB và đảo lại (có 6 phép đo) Ta thấy có 2 phép đo có giá trị điện trở tương ứng bằng nhau ở cặp

BC, BE Trong đó có 1 que đo cố định là chân B của Tr

- Nếu que đo cố định là que đỏ ( âm nguồn pin) thì là Tr thuận.

- Nếu que đo cố định là que đên ( dương nguồn pin) thì là Tr ngược.

+ Xác định cực B và E: giả sử đã tìm được loại Tr

- +đen

- Giả sử 2: chân 2 là chân E và chân 3 là chân C

+ Nối điện trở khoảng 1k vào B và C như hình vẽ

+ Cực C nối que đen ( + nguồn pin), cực E nối que đỏ ( - nguồn pin) ta

thấy kim đồng hồ chỉ giá trị R2

→ Nếu R1< R2 thì phép giả sử 1 đúng Nếu R2<R1 thì phép giả sử 2 đúng.

- Với Tr thuận ta làm tương tự.

2.3 Tranzitor trường MOSFT

2.3.1 Cấu tạo của MOSFET

- MOSFET có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ Hình vẽ thể hiện cấu trúc bán dẫn và ký hiệu của một MOSFET kênh dẫn kiểu n Trong đó G là cực điều khiển

Hai cực còn lại là cực gốc (S) và

cực máng (D) Cực máng là cực

đón các hạt mang điện

Cấu trúc bán dẫn của MOSFET

kênh dẫn kiểu p cũng tương tự

nhưng các lớp bán dẫn sẽ có kiểu

dẫn điện ngược lại Tuy nhiên đa

số các MOSFET công suất là loại

có kênh dẫn kiểu n

Hình 2.3 MOSFET (kênh dẫn n):

a) Cấu t rúc bán dẫn; b) Ký hiệu

2.3.2 Nguyên lý hoạt động của MOSFET

Trong chế độ làm việc bình thường U DS > 0

- Giả sử điện áp giữa cực điều khiển và cực gốc bằng không, uGS = 0, khi đó kênh dẫn

sẽ hoàn toàn không xuất hiện Giữa cực gốc và cực máng phân cực ngược

- Nếu điện áp điều khiển âm, UGS < 0, thì vùng bề mặt giáp cực điều khiển sẽ tích tụ các lỗ (p), do đó dòng điện giữa cực gốc và cực máng sẽ không thể xuất hiện

- Khi điện áp điều khiển là dương, UGS > 0, và đủ lớn, bề mặt tiếp giáp cực điều khiển

sẽ tích tụ các điện tử, và một kênh dẫn thực sự đã hình thành (hình 1.14b) Như vậy trong cấu trúc bán dẫn của MOSFET, các phần tử mang điện là các điện tử, giống như của lớp n tạo nên cực máng, nên MOSFET được gọi là phần tử với các hạt

9

mang điện cơ bản., khác với cấu trúc của BJT,

2.3.3.Thực hành đo và xác định cực tính của Mosfet.

- Kí hiệu: BU, K

- Cách đo , kiểm tra Mosfet kênh N: Dùng ĐHVN ở thang đo x10Ω

+ Xác định chân G: giữ một que đo ở 1 chân cố định rồi đo điện trở với 2 chân còn lại Nếu phép đo nào cho 2 giá trị R bằng ∞ thì chân cố định là chân G

- Kiểm tra tương tự với kênh dẫn loại P

Chú ý : Do MOSFET rất nhạy cảm với kích thích ( đáp ứng nhanh, tốt với dòng

S

DG

- +Que đen

Que đỏKÝch tay

- IGBT là phần tử kết hợp khả năng đóng cắt nhanh của MOSFET và khả năng chịu tải lớn của tranzito thường Về mặt điều khiển, IGBT gần như giống hoàn toàn MOSFET, nghĩa là được điều khiển bằng điện áp, do đó công suất điều khiển yêu cầu cực nhỏ Hình 1.15 giới thiệu cấu trúc bán dẫn của một IGBT

Về cấu trúc bán dẫn, IGBT rất giống với MOSFET, điểm khác nhau là có thêm lớp p nối với colectơ tạo nên cấu trúc bán dẫn p-n-p giữa emitơ (tương tự cực gốc) với colectơ (tương tự cực máng), không phải là n-n như ở MOSFET (hình 1.29b) Có thể coi IGBT tương đương với một tranzito p-n-p với dòng bazơ được điều khiển bởi một MOSFET (hình 1.15b và c)

Dưới tác dụng của điện áp điều khiển UGE > 0, kênh dẫn với các hạt mang điện

là các điện tử được hình thành, như cấu trúc MOSFET Các điện tử di chuyển về phía colectơ vượt qua lớp tiếp giáp n—p như ở cấu trúc giữa bazơ và colectơ ở tranzito thường, tạo nên dòng colectơ

Hình 2.4 IGBT: a) Sơ đồ thương đương; b) Ký hiệu

2.5 Thyristor SCR.

a) Cấu tạo và ký hiệu của thyristor

 Cấu tạo và ký hiệu

- Thyristor công suất có cấu tạo và ký hiệu giống thyristor thường: gồm 4 lớp bán dẫn P-N-P-N tạo nên 3 lớp tiếp giáp P-N là J1, J2, J3 như trên hình vẽ

- Thyristor có ba cực: anôt A, catôt K, cực điều khiển G

11

Điều kiện để mở thyristor là:

- Điện áp giữa anôt và catôt phải dương UAK >0

- Có tín hiệu điều khiển đặt vào cực điều khiển và catôt của thyristor (Udk>0)

 Khoá SCR:

Khi SCR đã mở, nếu ta ngắt tín hiệu điều khiển Udk thì SCR vẫn tiếp tục mở

Để khoá SCR ta cần điều kiện:

- Đặt điện áp ngược lên thyristor: UAK < 0

c) Các thông số cơ bản của thyristor

• Giá trị dòng trung bình cho phép chạy qua thyristor Itb

• Điện áp ngược cho phép lớn nhất Ungmax

d Thực hành đo và xác định cực tính của Thyristor

- Kí hiệu: BR , BT , MCR , BTW , 2P4M

- Cách xác định cực tính: dùng ĐHVN ở thang đo x10Ω Thực hiện các phép đo

đó thì SCR còn tốt.

2.6 Triac

- Triac là phần tử bán dẫn có cấu trúc bán dẫn gồm năm lớp, tạo nên cấu trúc p-n-p-n

- Triac có ký hiệu trên sơ đồ như hình vẽ, có thể dẫn dòng theo cả hai chiều T1 và T2

Về nguyên tắc, triac hoàn toàn có thể coi tương đương với hai tiristo đấu song song ngược như trên hình 1.8c

Hình 2.6 Triac: a) Cấu trúc bán dẫn; b) Ký hiệu; c) Sơ đồ tương đương với hia tiristo

song song ngược

Việc kích Triac có thể chia ra làm các trường hợp:

- Mở bằng xung điều khiển UGT1> 0 khi UT2T1> 0

- Mở bằng xung điều khiển UGT1< 0 khi UT2T1> 0

- Mở bằng xung điều khiển UGT1< 0 khi UT1T2> 0

- Mở bằng xung điều khiển UGT1> 0 khi UT1T2> 0

Thực hành: Cỏch đo và xỏc định cực tớnh của Triac

- Kớ hiệu: BRY , SC , T , USC , BT ,

- Cỏc đo, kiểm tra: sử dụng ĐHVN ở thang đo x10Ω Ta thực hiện cỏc phộp đo

ở 2 chõn bất kỡ ( cú 6 phộp đo) Trong đú chỉ cú 2 phộp đo cho giỏ trị R gần bằng nhau thỡ đú là chõn G và T1 Chõn cũn lại là chõn T2 hoặc chõn T2 được nối với vỏ hoặc cỏnh tản nhiệt.

Chõn G được xỏc định theo sơ đồ:

T1(-)

Phân cực ngược (Rn >) Phân cực thuận (Rt <)

Bài giảng số 2: BÀI 3: BỘ CHỈNH LƯU

Thời gian 6h (LT:2h, TH: 4h)

I MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Xác định chức năng nhiệm vụ của từng khối trong cấu trúc bộ chỉnh lưu

- Vẽ được sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu không điều khiển tia một pha với các loại tải khác nhau

- Phân tích được nguyên lý hoạt động của các mạch và vẽ được các giản đồ điện

áp tương ứng

- Lắp ráp mạch chỉnh lưu không điều khiển tia một pha với các loại tải khác nhau

- Khảo sát điện áp nguồn và điện áp ra của các mạch chỉnh lưu So sánh điện áp chỉnh lưu trên các loại tải với nhau

- Rèn luyện tính cẩn thận, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

II DỤNG CỤ, TRANG THIÊT BỊ DẠY HỌC

- Mô đun chỉnh lưu không điều khiển

- Mặt nạ mạch chỉnh lưu không điều khiển tia một pha

- Các mô đun tải R, L, C, động cơ một chiều

- Khối nguồn

- Máy hiện sóng, đồng hồ vạn năng

- Các loại dây cắm

III NỘI DUNG BÀI HỌC

3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BỘ CHỈNH LƯU

3.1.1 Cấu trúc mạch chỉnh lưu

Bộ chỉnh lưu là thiết bị biến đổi điện áp (dòng điện) xoay chiều sang điện áp (dòng điện) một chiều Bộ chỉnh lưu là thiết bị điện tử công suất được sử dụng rộng rãi nhất trong thực tế Sơ đồ cấu trúc thường gặp của mạch chỉnh lưu như trên hình vẽ

Hình 3 1: Sơ đồ cấu trúc mạch chỉnh lưu

Trong sơ đồ bao gồm :

 Máy biến áp BA làm hai nhiệm vụ chính là:

15

Trường hợp tải yêu cầu mức điện áp phù hợp với lưới điện và mạch van đòi hỏi số pha như lưới điện thì có thể bỏ máy biến áp

 Mạch van ở đây là các van bán dẫn được mắc với nhau theo cách nào đó để

có thể tiến hành quá trình chỉnh lưu

 Mạch lọc nhằm đảm bảo điện áp (hoặc dòng điện) một chiều cấp cho tải là bằng phẳng theo yêu cầu

3.1.2 Phân loại

 Phân loại theo số pha nguồn cấp cho mạch van: một pha, hai pha, ba pha, 6 pha

 Phân loại theo loại van bán dẫn trong mạch van:

- Mạch van dùng toàn điôt, gọi là chỉnh lưu không điều khiển

- Mạch van dùng toàn tiristo, gọi là chỉnh lưu điều khiển

- Mạch chỉnh lưu dùng cả hai loại điôt và tiristo, gọi là chỉnh lưu bán điều khiển

 Phân loại theo sơ đồ mắc các van với nhau:

- Sơ đồ hình tia

- Sơ đồ cầu

3.1.3 Luật dẫn van

và đồng thời ϕA1 > ϕKC thì van D1 sẽ dẫn Lúc đó nếu coi sụt áp trên van bằng 0 thì khi

D1 dẫn ta thấy ϕKC = ϕA1 Điều này dẫn đến điện áp trên các van còn lại sẽ âm:

ϕAK2 = ϕA2 - ϕKC = ϕA2 - ϕA1 < 0

………

ϕAKn = ϕAn - ϕKC = ϕAn - ϕA1 < 0Như vậy các van còn lại sẽ phải khoá không dẫn được

2 Nhóm van đấu anôt chung

Ở nhóm van đấu anôt chung (hình 3.2b) có luật dẫn van sau: Van có khả năng dẫn là van có điện thế catôt âm nhất trong nhóm, nhưng nó chỉ dẫn được nếu điện thế này âm hơn điện thế anôt chung ϕAC

Trong chương này sẽ áp dụng hai luật dẫn trên để phân tích các mạch chỉnh lưu thông dụng, trong đó sẽ coi các van là lý tưởng, như vậy khi dẫn sụt áp trên van bằng không (∆uAK = 0)

3.2 MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN

3.2.1 MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN TIA MỘT PHA

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ tải R

Giới thiệu sơ đồ:

- Máy biến áp một pha BA có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều nguồn lưới sang điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu

- Điôt D có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều

- Tải điện trở R

- ud, id: là điện áp và dòng điện chỉnh lưu trên tải

17

3.2.1.2 Nguyên lý làm việc, giản đồ điện áp

- Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, điện áp phía thứ cấp là

u2= 2U2sinωt(v), và khi Diode dẫn điện thì điện áp trên nó bằng không.

- Trong 12chu kỳ đầu ωt = 0 đến π thì u2 ≥ 0, van D được phân cực thuận=> D dẫn điện Ta có: uD = 0, ud = u2 ≥0, iD = id =

R

u d

.-Trong 12 chu kỳ sau ωt = π đến 2π thì u2 ≤ 0, van D bị phân cực ngược nên D bị khóa Ta có: uD = u2 ≤ 0, ud = 0 iD = id=0

- Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự

- Giản đồ dòng điện, điện áp

Bước 1: Chuẩn bị thiết bị

- Các thiết bị: + Mô đun chỉnh lưu không điều khiển

+ Mặt nạ mạch chỉnh lưu tia một pha

+ Các mô đun tải

+ Mô đun nguồn xoay chiều

+ Các loại dây cắm

+ Đồng hồ vạn năng

19

a)Tải điện trở R b) Tải trở cảm R nối tiếp L

c) Tải trở dung R song song C d)Tải động cơ một chiều

Hình 3.4: Mạch chỉnh lưu không điều khiển tia một pha với các loại tải

+ Máy hiện sóng Ossilocope

- Gá các mô đun lên bàn thực hành

Hình 3.5: Bàn thực hành

Bước 2: Sử dụng các dây cắm để kết nối mạch theo đúng sơ đồ nguyên lý với từng

trường hợp tải

Bước 3: Cấp nguồn xoay chiều 24V hoặc 45V từ khối nguồn Chú ý sử dụng điện áp

một pha của phía thứ cấp máy biến áp ba pha (chọn L’1 hoặc L’2 hoặc L’3) với pha

trung tính

Bước 4: Khảo sát điện áp:

- Dùng đồng hồ vạn năng (VOM) đo giá trị điện áp nguồn xoay chiều

- Dùng đồng hồ VOM đo giá trị điện áp chỉnh lưu trên các loại tải Chú ý để

thang đo một chiều, cắm que đo đúng cực tính điện áp

- Dùng máy hiện sóng đo dạng sóng điện áp xoay chiều hình sin và dạng sóng

điện áp chỉnh lưu trên các loại tải

mô đun chỉnh lưu

Lựa chọn N’ nối với N trên mô đun chỉnh lưu

Chú ý:Khi đo điện áp một chiều cắm que đo đúng cực tính.

Thực hiện tương tự đối với các loại tải:

Hình 3.8: Máy hiện sóng Ossilocope

23

Hình 3.9: Tải R nối tiếp L

Hình 3.8: Tải R song song với C

Ghi chép và vẽ lại các kết quả đo được như sau:

 Lập bảng giá trị điện áp nguồn xoay chiều với điện áp chỉnh lưu trên các loại tải

Điện áp nguồn

xoay chiều

(VAC)

Giá trị điện áp chỉnh lưu trên tải (VDC)

Tải R Tải R nt L Tải R//C Tải ĐC 1 chiều

Hình 3.8: Tải động cơ một chiều

Dạng sóng điện áp chỉnh lưu trên tải R nt L

Dạng sóng điện áp chỉnh lưu trên tải động cơ một chiều

 So sánh và nhận xét sự khác nhau về giá trị và dạng sóng điện áp chỉnh lưu trên các lại tải

 Đo giá trị dòng điện trên tải R Sau đó so sánh với kết quả tính toán theo biểu thức dòng điện chỉnh lưu trung bình.

3 Thực hành

- Phân công nhiệm vụ cho các nhóm

- Quan sát, hướng dẫn, uốn nắn học sinh thực hiện

- Nhận xét đánh giá kết quả thực hành của các nhóm

4 Các sai phạm thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.

27

BẢNG SAI PHẠM THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

1 Mạch điện không hoạt

động sau khi lắp xong Nối dây sai hoặc thiếu Dùng đồng hồ vạn năng lại mạch điện, nếu sai thiếu

đấu lạiKiểm tra lại nguồn

2 Khi khảo sát đo giá trị

điện áp chỉnh lưu sai

Dùng đồng hồ vạn năng không đúng thang đo, cắm sai cực tính

Kiểm tra lại thang đo của đồng hồ, cắm lại cực tính que đo

3 Khi khảo sát đo dạng

sóng điện áp chỉnh lưu

sai

Dùng máy hiện sóng không đúng thang đo điện áp một chiều, cắm ngược cực tính que đo

Kiểm tra lại thang đo của máy hiện sóng, cắm lại cực tính que đo

3.2.2 MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN CẦU MỘT

PHA Thời gian 6h (LT:2h; TH:4h)

I MỤC TIÊU BÀI HỌC

- Vẽ được sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu cầu một pha

- Phân tích được nguyên lý hoạt động của các mạch Từ đó vẽ được giản đồ điện

- Rèn luyện tính cẩn thận, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

II DỤNG CỤ, TRANG THIÊT BỊ DẠY HỌC

- Mô đun chỉnh lưu không điều khiển

- Mặt nạ mạch chỉnh lưu không điều khiển cầu một pha

- Các mô đun tải R, L, C, động cơ một chiều

Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu không điều

khiển cầu một pha tải R

- Tải điện trở R

- ud: là điện áp chỉnh lưu trên tải R

3.2.2.2 Nguyên lý làm việc, giản đồ điện áp

Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, điện áp phía thứ cấp u2 = 2U2sinωt(v), coi khi các điôt dẫn điện , điện áp trên nó là bằng 0

- Trong nửa chu kỳ đầu ωt = 0 đến π ta có u2 ≥0, khi đó cặp van D1 và D4 được phân cực thuận, nên dẫn điện Còn cặp van D2 và D3 bị khóa Khi đó ta có:

- Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự

- Giản đồ dòng điện, điện áp:

Hình 3.10: Giản đồ điện

a)Tải điện trở R

b)Tải R nối tiếp L

Bước 1: Chuẩn bị thiết bị

- Các thiết bị: + Mô đun chỉnh lưu không điều khiển

+ Mặt nạ mạch chỉnh lưu cầu một pha

+ Các mô đun tải

+ Mô đun nguồn xoay chiều

+ Các loại dây cắm

+ Đồng hồ vạn năng

+ Máy hiện sóng Ossilocope

- Gá các mô đun lên bàn thực hành

33

b) Tải trở cảm R nối tiếp L d) Tải động cơ một chiều

Hình 3.11: Mạch chỉnh lưu không điều khiển cầu một pha với các loại tải

Mô đun

nguồn xoay

chiều

Mô đun chỉnh lưu không điều khiển cầu một pha

Mô đun tải

c)Tải R song song C

Bước 2 : Sử dụng các dây cắm để kết nối mạch theo đúng sơ đồ nguyên lý với từng

trường hợp tải

Bước 3: Cấp nguồn xoay chiều 24V hoặc 45V từ khối nguồn Chú ý sử dụng điện áp

một pha của phía thứ cấp máy biến áp ba pha (chọn L’1 hoặc L’2 hoặc L’3) với pha

trung tính

Bước 4: Khảo sát điện áp:

- Dùng đồng hồ vạn năng (VOM) đo giá trị điện áp nguồn xoay chiều

- Dùng đồng hồ VOM đo giá trị điện áp chỉnh lưu trên các loại tải Chú ý để

thang đo một chiều, cắm que đo đúng cực tính điện áp

- Dùng máy hiện sóng đo dạng sóng điện áp xoay chiều hình sin và dạng sóng

điện áp chỉnh lưu trên các loại tải

Thực hiện tương tự đối với các loại tải:

Hình 3.12:Các mô đun được gá trên bàn thực hành

Mô đun

nguồn xoay

chiều

Mô đun chỉnh lưu không điều khiển cầu một pha

Mô đun tải

35

Tải R nối tiếp L

Tải R song song với C

Ghi chép và vẽ lại các kết quả đo được như sau:

 Lập bảng giá trị điện áp nguồn xoay chiều với điện áp chỉnh lưu trên các loại tải

Điện áp nguồn

xoay chiều

(VAC)

Giá trị điện áp chỉnh lưu trên tải (VDC)

- Phân công nhiệm vụ cho các nhóm

- Quan sát, hướng dẫn, uốn nắn học sinh thực hiện

Nhận xét đánh giá kết quả thực hành của các nhóm

4 Các sai phạm thường gặp, nguyên nhân và cách khắc phục.

BẢNG SAI PHẠM THƯỜNG GẶP, NGUYÊN NHÂN VÀ CÁCH KHẮC PHỤC

1 Mạch điện không

hoạt động sau khi

lắp xong

Nối dây sai hoặc thiếu

Do nguồn cấp Dùng đồng hồ vạn năng lại mạch điện, nếu sai

thiếu đấu lại

III.2.3 MẠCH CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN TIA BA PHA

Thời gian 6h (LT:2h; TH:4h)

I MỤC TI ÊU BÀI HỌC

- Vẽ được sơ đồ nguyên lý của mạch chỉnh lưu không điều khiển tia ba pha

- Phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch Từ đó vẽ được giản đồ điện áp tương ứng

- Lắp ráp mạch chỉnh lưu không điều khiển pha với các loại tải khác nhau

- Khảo sát điện áp nguồn và điện áp ra của các mạch chỉnh lưu So sánh điện áp chỉnh lưu trên các loại tải với nhau

- Rèn luyện tính cẩn thận, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị

II DỤNG CỤ, TRANG THIÊT BỊ DẠY HỌC

- Mô đun chỉnh lưu không điều khiển

- Mặt nạ mạch chỉnh lưu không điều khiển tia ba pha

- Các mô đun tải R, L, C, động cơ một chiều

- Khối nguồn

- Máy hiện sóng, đồng hồ vạn năng

- Các loại dây cắm

III NỘI DUNG BÀI HỌC

III.2.3.1 Sơ đồ nguyên lý

Giới thiệu sơ đồ:

- Máy biến áp ba pha BA có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều 3 pha nguồn lưới sang điện áp xoay chiều 3 pha cấp cho mạch chỉnh lưu

- 3 Điôt D1, D2 , D3, có nhiệm vụ biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều, được mắc theo kiểu Catôt chung

39

Hình 3.13: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu không điều khiển hình tia ba pha tải R

- Tải điện trở R

- ud, id: là điện áp và dòng điện chỉnh lưu trên tải

3.2.3.2 Nguyên lý làm việc, giản đồ điện áp

- Giả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, điện áp phía sau thứ cấp máy biến áp lần lượt là : ua= 2U2sinωt(v),

ub= 2U2sin(ωt-1200)(v),

uc= 2U2sin(ωt-2400)(v)

coi rằng điện áp sụt trên Diode khi chúng dẫn bằng 0

Xét nguyên lý làm việc tại các khoảng thời gian khác nhau trong một chu kỳ:

- Trong khoảng ωt =0 đến

6

π, thì uC dương nhất nên D3 phân cực thuận, nên nó dẫn điện Còn D1 và D2 bị phân cực ngược, nên bị khóa Khi đó ta có:

6

π, thì D1 phân cực thuận, nên nó dẫn điện Còn

6

π, thì D2 phân cực thuận, nên nó dẫn điện Còn D1 và D3 bị phân cực ngược, nên không dẫn điện Khi đó ta có:

6

π, thì D3 phân cực thuận, nên nó dẫn điện Còn D1 và D2 bị phân cực ngược, nên không dẫn điện Khi đó ta có:

uD3 = 0; u D1 = uac < 0; uD2 = ubc < 0 ; utải = uc > 0

i = i ; i = i = 0