Mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển

Mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiểnChỉnh lưu ba pha hình tia còn gọi là chỉnh lưu ba pha một nửa chu kỳ.a. Tải thuần trở Sơ đồ nguyên lýHình 1. Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiểnTải thuần trởSơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu ba pha hình tia tải thuần trở R được trình bàytrên hình 1. Sơ đồ bao gồm máy biến áp ba pha nối YY0, thiết bị chỉnh lưu T1, T2 vàT3 được nối thành nhóm catôt chung. Các cực anôt của thiết bị chỉnh lưu được nối vớiba đầu cuộn dây thứ cấp của máy biến áp. Điểm catôt chung là cực dương của bộchỉnh lưu, cực âm là trung tính của máy biến áp. Tải được nối giữa hai cực của nguồn. Nguyên lý hoạt độngGiả sử mạch đang làm việc ở chế độ xác lập, điện áp phía thứ cấp của máy biếnáp là một hệ thống điện áp ba pha đối xứng lần lượt là :u U a  2 sin 2 222 sinu U b          3242 sinc 3u U         Coi rằng điện áp rơi trên Tiristor khi dẫn điện là 0V. Góc điều khiển  đượctính từ các điểm chuyển mạch tự nhiên, tại đó trong sơ đồ các điôt tự động chuyểnmạch lẫn nhau.Trong khoảng 0 6   thìu u u c a b   , van T3 đang dẫn điện do đã được điềukhiển mở từ trước, van T1 và T2 bị khóa do phân cực ngược. Khi đó ta có:u u d c  ; d cuiR ;u u u u T a c ac 1    ;i1  0Trong khoảng      6 6thì u u u a c b  , , tuy nhiên van T1 khóa do chưa đượcphát xung điều khiển kích mở, do đó van T3 vẫn tiếp tục dẫn đến khi dòng điện anôtbằng không hoặc khi T1 được mở; van T2 khóa. Khi đó ta có:u u d c  ; d cuiR ;u u u u T a c ac 1    ;i1  0Tại thời điểm 6    phát xung điều khiển kích mở van T1. Do đó, trongkhoảng       656, van T1 dẫn và van T2, T3 khóa.u u d a  ; d auiR ;uT1  0 ;i i 1  dPhân tích tương tự ta có:Trong khoảng       6965, van T2 dẫn và van T1, T3 khóa.u u d b  ;id ubR ;u u u u T a b ab 1    ;i1  0Trong khoảng       61365, van T3 dẫn và van T1, T2 khóa.u u d c  ; d cuiR ;u u u u T a c ac 1    ;i1  0Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự. Dạng sóng dòng điện và điện áp:Với tải thuần trở, dòng điện tải sẽ lặp lại như dạng điện áp. Do đó, với góc điềukhiển   300 dòng sẽ là liên tục. Khi   300 dòng tải bằng 0 tại  1800. Tiristorkhoá tự nhiên tại thời điểm  1800 nên sơ đồ làm việc trong chế độ dòng gián đoạn.Dạng sóng điện áp và dòng điện của tải và van T1, với góc  150có dạng trên hình 2.Hình 2. Đồ thị dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải và trên van T1(Tải R,   150) Các biểu thức tính toán cơ bản+ Trường hợp 1:   300Trong trường hợp này dòng điện qua tải là liên tục và trị số trung bình của điệnáp sau chỉnh lưu là:  cos 1,17 .cos23 6.2 sin3 22265 6Ud   U2 d  U  U Dòng điện trung bình qua tải:U RU Ri d dd   d   .cos23 6.3 2265 6Dòng điện trung bình qua mỗi Tiristor:2 31 65 6d  id d    Dòng điện hiệu dụng chảy qua thứ cấp máy biến áp:  d d  d 0,58.1 265 622 Điện áp ngược lớn nhất trên van T: Ung max  6U2+ Trường hợp 2:   300Trong trường hợp này thì dòng điện tải là gián đoạn và trị số trung bình củađiện áp sau chỉnh lưu là:) 16cos(2 232 sin3 226  2    UU U ddDòng điện trung bình qua tải: ) 16cos(23 22     U RUd Rdb. Tải trở cảm (L>>R) Sơ đồ nguyên lýHình 3. Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển (Tải R + L) Nguyên lý hoạt độngKhi độ tự cảm của điện cảm tải có giá trị vô cùng lớn, dòng điện tải được sanphẳng hoàn toàn, các Tiristor sẽ tiếp tục dẫn dòng khi điện áp pha đã đổi cực tính tại   . Góc dẫn của mỗi van sẽ bằng nhau và bằng32  . Khi góc điều khiển  300 trên đường điện áp tải ud xuất hiện phần điện áp âm. Trong trường hợp này,dạng sóng điện áp và dòng điện của tải và van T1, với góc   150và  450 có dạngtrên hình 4 và hình 5 tương ứng.Hình 4. Đồ thị dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải và trên van T1(Tải R + L,   150)Hình 5. Đồ thị dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải và trên van T1(Tải R + L,   450) Các biểu thức tính toán cơ bản+ Trường hợp 1: Sụt áp trên van Tirsitor khi dẫn U  0Trong trường hợp này dòng điện qua tải là liên tục và điện áp trung bình đầu rachỉnh lưu (trên tải) được xác định theo biểu thức sau: cos23 6.2 sin3 2265 62UU U dd    Dòng điện qua tải là hằng số id  d và ta có:Ud Rd Dòng điện trung bình qua mỗi Tiristor:2 31 65 6d  itd    Điện áp ngược lớn nhất trên mỗi van Tiristor: Ung max  6U2+ Trường hợp 2: Sụt áp trên van Tirsitor khi dẫn U  0Điện áp trung bình đầu ra chỉnh lưu được xác định theo biểu thức sau:     Ud   U d  U d U  U  cos23 6.2 sin3 2265 665 62Dòng điện trung bình qua tải:Ud Rd Dòng điện trung bình qua mỗi Tiristor:d 3 Điện áp ngược lớn nhất trên mỗi van Tiristor: Ung max  6U2  U

Mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển Chỉnh lưu ba pha hình tia cịn gọi chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ a Tải trở - Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ đồ ngun lý mạch chỉnh lưu ba pha hình tia có điều khiển-Tải trở Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu ba pha hình tia tải trở R trình bày hình Sơ đồ bao gồm máy biến áp ba pha nối Y/Y0, thiết bị chỉnh lưu T1, T2 T3 nối thành nhóm catơt chung Các cực anôt thiết bị chỉnh lưu nối với ba đầu cuộn dây thứ cấp máy biến áp Điểm catôt chung cực dương chỉnh lưu, cực âm trung tính máy biến áp Tải nối hai cực nguồn - Nguyên lý hoạt động Giả sử mạch làm việc chế độ xác lập, điện áp phía thứ cấp máy biến áp hệ thống điện áp ba pha đối xứng : ua  2U sin  2   ub  2U sin       4   uc  2U sin       Coi điện áp rơi Tiristor dẫn điện 0V Góc điều khiển  tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên, sơ đồ điôt tự động chuyển mạch lẫn  Trong khoảng    uc  ua  ub , van T3 dẫn điện điều khiển mở từ trước, van T1 T2 bị khóa phân cực ngược Khi ta có: ud  uc ; id  Trong khoảng     uc ; uT  ua  uc  uac ; i1  R   ua  uc , ub , nhiên van T1 khóa chưa phát xung điều khiển kích mở, van T3 tiếp tục dẫn đến dịng điện anơt khơng T1 mở; van T2 khóa Khi ta có: ud  uc ; id  Tại thời điểm   khoảng      uc ; uT  ua  uc  uac ; i1  R   phát xung điều khiển kích mở van T1 Do đó, 5   , van T1 dẫn van T2, T3 khóa u ud  ua ; id  a ; uT  ; i1  id R Phân tích tương tự ta có: 5 9 Trong khoảng      , van T2 dẫn van T1, T3 khóa 6 u ud  ub ; id  b ; uT  ua  ub  uab ; i1  R 5 13 Trong khoảng      , van T3 dẫn van T1, T2 khóa 6 u ud  uc ; id  c ; uT  ua  uc  uac ; i1  R Các chu kỳ sau nguyên lý hoạt động tương tự - Dạng sóng dịng điện điện áp: Với tải trở, dòng điện tải lặp lại dạng điện áp Do đó, với góc điều khiển   30 dòng liên tục Khi   30 dòng tải   180 Tiristor khoá tự nhiên thời điểm   180 nên sơ đồ làm việc chế độ dịng gián đoạn Dạng sóng điện áp dịng điện tải van T1, với góc   150 có dạng hình Hình Đồ thị dạng sóng điện áp dịng điện tải van T1 (Tải R,   150) - Các biểu thức tính tốn + Trường hợp 1:   30 Trong trường hợp dòng điện qua tải liên tục trị số trung bình điện áp sau chỉnh lưu là: Ud  2 5    2U sin d   Dịng điện trung bình qua tải:  d  6.U cos   1,17U cos  2 2 5  i  d d   Dịng điện trung bình qua Tiristor:    2 U U cos   d 2R R 5  i  d d   Dòng điện hiệu dụng chảy qua thứ cấp máy biến áp:   d 2 5    d d  0,58. d  Điện áp ngược lớn van T: U ng max  6U + Trường hợp 2:   30 Trong trường hợp dịng điện tải gián đoạn trị số trung bình điện áp sau chỉnh lưu là: Ud  2    2U sin d   Dịng điện trung bình qua tải:  d  2U  [cos(   )  1] 2 U d 2U   [cos(   )  1] R 2R b Tải trở cảm (L>>R) - Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển (Tải R + L) - Nguyên lý hoạt động Khi độ tự cảm điện cảm tải có giá trị vơ lớn, dịng điện tải san phẳng hoàn toàn, Tiristor tiếp tục dẫn dịng điện áp pha đổi cực tính 2 Khi góc điều khiển    Góc dẫn van     30 đường điện áp tải u d xuất phần điện áp âm Trong trường hợp này, dạng sóng điện áp dịng điện tải van T1, với góc   150   450 có dạng hình hình tương ứng Hình Đồ thị dạng sóng điện áp dịng điện tải van T1 (Tải R + L,   150) Hình Đồ thị dạng sóng điện áp dịng điện tải van T1 (Tải R + L,   450) - Các biểu thức tính tốn + Trường hợp 1: Sụt áp van Tirsitor dẫn U   Trong trường hợp dòng điện qua tải liên tục điện áp trung bình đầu chỉnh lưu (trên tải) xác định theo biểu thức sau: Ud  2 5    2U sin d   U cos  2 Dòng điện qua tải số id   d ta có: d  Ud R Dịng điện trung bình qua Tiristor:    2 5  d  i d   t  Điện áp ngược lớn van Tiristor: U ng max  6U + Trường hợp 2: Sụt áp van Tirsitor dẫn U   Điện áp trung bình đầu chỉnh lưu xác định theo biểu thức sau: 5   56     U Ud  cos   U    2U sin d   U  d   2   2       Dịng điện trung bình qua tải:  d  Ud R Dịng điện trung bình qua Tiristor:    d Điện áp ngược lớn van Tiristor: U ng max  6U  U  ... (L>>R) - Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển (Tải R + L) - Nguyên lý hoạt động Khi độ tự cảm điện cảm tải có giá trị vơ lớn, dịng điện tải san phẳng... dịng điện tải van T1, với góc   150   450 có dạng hình hình tương ứng Hình Đồ thị dạng sóng điện áp dòng điện tải van T1 (Tải R + L,   150) Hình Đồ thị dạng sóng điện áp dịng điện tải van... áp sau chỉnh lưu là: Ud  2    2U sin d   Dòng điện trung bình qua tải:  d  2U  [cos(   )  1] 2 U d 2U   [cos(   )  1] R 2R b Tải trở cảm (L>>R) - Sơ đồ nguyên lý Hình Sơ