Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ hình t- 123docz.net

Ở mỗi thời điểm, điện áp pha nào dương lớn nhất thì diode của pha đó sẽ phân cực thuận dẫn, 2 diode cịn lại phân cực ngược khơng dẫn.

Tại các giao điểm của hình sin sẽ là điểm chuyển mạch, diode trước ngưng dẫn và diode sau bắt đầu dẫn, theo thứ tự: D3  D1  D2  D3 ...

Như vậy, diode 1 trong 3 pha sẽ dẫn ứng với 1 khoảng thời gian 1200 (hay 1/3 chu kỳ) khi điện áp pha đó lớn hơn điện áp 2 pha kia, tạo thành mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ.

Hình 41: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 3 pha toàn kỳ hình cầu

Các diode chỉnh lưu chia làm 2 nhóm: nhóm (+) gồm D1, D2, D3 và nhóm (-) gồm D4, D5, D6.

Với nhóm (+) gồm D1, D2, D3: Ở mỗi thời điểm, điện áp pha nào dương nhất thì diode của pha đó sẽ phân cực thuận dẫn, 2 diode còn lại phân cực ngược khơng dẫn.

Tại các giao điểm của hình sin sẽ là điểm chuyển mạch, diode trước ngưng dẫn và diode sau bắt đầu dẫn, theo thứ tự: D5  D6  D4  D5 ...

Với nhóm (-) gồm D4, D5, D6: Ở mỗi thời điểm, điện áp pha nào âm nhất thì diode của pha đó sẽ phân cực thuận dẫn, 2 diode còn lại phân cực ngược khơng dẫn.

Tại các giao điểm của hình sin sẽ là điểm chuyển mạch, diode trước ngưng dẫn và diode sau bắt đầu dẫn, theo thứ tự: D3  D1  D2  D3 ...

3.2.2. Chỉnh lưu 3 pha cĩ điều khiển

Hình 42: Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ hình tia

*Tồn kỳ:

Hình 44: Dạng sóng vào ra mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ có điều khiển

* BÀI TẬP CUỐI CHƯƠNG 3:

1. Vẽ dạng sóng ngõ ra mạch chỉnh lưu bán kỳ 1 pha có điều khiển với các góc kích 300, 450, 600, 900, 1200, 1350.

2. Vẽ dạng sóng ngõ ra mạch chỉnh lưu tồn kỳ 1 pha hình cầu có điều khiển tồn phần với các góc kích 300, 450, 600, 900, 1200, 1350.

3. Cho mạch chỉnh lưu 1 pha hình tia theo sơ đồ mạch sau:

a. Vẽ dạng sóng điện áp ngõ vào/ngõ ra?

b. Điện áp của nguồn thứ cấp có dạng: ua = 24 2sin100t (V); ub = - 24 2

sin100t (V). Cho biết RT = 1K. Tính điện áp pha hiệu dụng ngõ vào của mạch chỉnh lưu, điện áp trung bình trên tải và giá trị trung bình của dịng tải?

4. Cho mạch chỉnh lưu 1 pha hình tia theo sơ đồ mạch sau:

RT + _ Vt D1 D2 ~Va ~Vb 0 a b ~V1 I

a. Vẽ dạng sóng điện áp ngõ vào/ngõ ra?

b. Điện áp của nguồn thứ cấp có dạng: ua = 12 2sin100t (V). Cho biết RT = 2K. Tính điện áp pha hiệu dụng ngõ vào của mạch chỉnh lưu, điện áp trung bình trên tải và giá trị trung bình của dịng tải?

5. Cho mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia theo sơ đồ mạch sau:

a. Vẽ dạng sóng điện áp ngõ vào/ngõ ra?

b. Điện áp của nguồn thứ cấp có dạng: uA = 18 2sin100t (V); uB = 18 2sin(100t -2/3)(V); uC = 18 2sin(100t -4/3) (V). Cho biết RT = 1K. Tính điện áp pha hiệu dụng ngõ vào của mạch chỉnh lưu, điện áp trung bình trên tải và giá trị trung bình của dịng tải?

*BÀI TẬP THỰC HÀNH CHƯƠNG 3:

1.Giải thích nguyên ly hoạt động, lắp ráp và khảo sát mạch sau:

Hình 46: Mach chỉnh lưu 1 pha tồn kỳ hình tia

Kết quả khảo sát: ................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. .............................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................

..............................................................................................................................................

2.Giải thích nguyên ly hoạt động, lắp ráp và khảo sát mạch sau:

Hình 47: Mach chỉnh lưu 1 pha tồn kỳ hình cầu

3. Vẽ mô phỏng và khảo sát mạch sau:

Hình 48: Mach chỉnh lưu 3 pha tồn kỳ hình cầu

4. Vẽ mô phỏng và khảo sát mạch sau:

Hình 49: Mach chỉnh lưu 1 pha bán kỳ

5. Vẽ mô phỏng và khảo sát mạch sau:

Hình 50: Mach chỉnh lưu 1 pha tồn kỳ hình cầu

CHƯƠNG 4: BỘ CHUYỂN ĐỔI NGUỒN

4.1.Bộ chuyển đổi nguồn DC-AC (Inverter)

Trong sản xuất công nghiệp, để tạo ra nguồn một chiều cấp cho các phụ tải DC như động cơ một chiều, các loại Relay DC, người ta dùng các mạch chỉnh lưu bằng diode hay SCR để biến đổi từ nguồn xoay chiều ra một chiều. Trong các mạch chỉnh lưu dùng SCR thì ta có thể thay đổi trị số điện áp DC trung bình ở ngõ ra bằng cách thay đổi góc kích ở cực G của SCR.

Đối với động cơ xoay chiều 3 pha, để có thể thay đổi tốc độ phẳng tuyến tính trong phạm vi rộng, cần nguồn xoay chiều có thể thay đổi được tần số, người ta dùng hệ thống biến tần.

Hệ thống biến tần là hệ thống biến đổi từ nguồn xoay chiều cơng nghiệp có tần số là f1 (thường là 50Hz) sang tần số khác thay đổi được là f2

Hệ thống biến tần được chia làm 2 loại: Biến tần gián tiếp và biến tần trực tiếp.

Hệ thống biến tần trực tiếp hiện khơng cịn sử dụng vì mạch điện phức tạp, cồng kềnh và giá thành cao.

Hệ thống biến tần gián tiếp gồm 3 thành phần chính là:

- Mạch chỉnh lưu : đổi nguồn xoay chiều ra nguồn một chiều.

- Mạch trung gian: giữ cho điện áp ra của mạch chỉnh lưu là hằng số hay giữ cho dòng điện ra của mạch chỉnh lưu là hằng số.

- Mạch nghịch chuyển (Inverter): đổi từ nguồn một chiều ra nguồn xoay chiều có điện áp và tần số thay đổi được.

- Hệ thống biến tần một pha để cấp nguồn cho các động cơ xoay chiều một pha. - Hệ thống biến tần ba pha để cấp nguồn cho các động cơ xoay chiều ba pha.

*MẠCH INVERTER DÒNG:

Biến áp dùng trong mạch này là loại biến áp có điểm giữa ở sơ cấp chia sơ cấp ra hai phần bằng nhau về số vòng dây và có chiều quấn dây là điểm A đầu và O cuối, điểm O đầu và B cuối.

Cuộn dây L nối tiếp với nguồn một chiều có tác dụng giới hạn dòng điện khi mở điện. Tụ C dùng để nạp và xả điện làm cho SCR ngưng dẫn gọi là tụ điện chuyển mạch.

Nguyên lý:

Giả sử T1 được kích trước nên T1 dẫn, T2 ngưng. Lúc đó, có dịng điện đi từ nguồn dương qua cuộn L đến điểm O của cuộn sơ cấp qua cuộn sơ cấp đến A và qua T1 trở về nguồn âm.

Lúc đó, cuộn sơ cấp OB sẽ cảm ứng điện áp theo nguyên lý biến áp tự ngẫu nên điện áp giữa hai điểm AB nạp vào tụ C có trị số bằng 2VDC và tụ C nạp theo chiều âm ở A và dương ở B.

Sau đó, nếu xung có kích T2 thì T2 dẫn, tụ C xả điện áp âm -2VDC làm T1 ngưng (do T1 bị phân cực ngược). Bây giờ sẽ có dịng điện đi từ nguồn dương qua cuộn L, qua cuộn sơ cấp từ O đến điểm B, qua T2 trở về nguồn âm. Lúc đó, cuộn sơ cấp OA cũng sẽ cảm ứng điện áp theo nguyên lý biến áp tự ngẫu nên điện áp giữa hai điểm AB nạp vào tụ C cũng có trị số bằng hai lần VDC, nhưng theo chiều ngược lại, và tụ C nạp theo chiều dương ở A và âm ở B.

Ơû hai trường hợp dòng điện qua hai cuộn sơ cấp chạy ngược chiều nhau nên khi cảm ứng sang thứ cấp sẽ cho ra dòng điện xoay chiều. Dịng điện xoay chiều ra ở thứ cấp có điện áp tùy thuộc tỷ lệ vịng dây giữa sơ cấp và thứ cấp, tần số tùy thuộc vào tần số của mạch tạo xung kích.

* MẠCH INVERTER ÁP 1 PHA Sơ đồ:

Hình 52: Mạch Inverter ap 1 pha

Mạch inverter áp một pha dùng cầu SCR từ T1 đến T4, chia ra hai cặp T1-T3 và T2 –T4, được điều khiển luân phiên. Tụ C là tụ lọc thành phần xoay chiều và là tụ nạp điện áp phản kháng đưa trả về nguồn. Hai tụ C1-C2 là tụ chuyển mạch để làm ngắt các SCR đang dẫn, cầu diode D1 đến D4 là mạch chỉnh lưu ngược đưa điện áp phản kháng về tụ lọc C. cầu diode từ D5 đến D8 dùng để cách ly không cho các tụ chuyển mạch C1 và C2 phóng điện qua tải.

Các cuộn dây nối tiếp với nguồn có tác dụng giới hạn dịng ban đầu. Nguyên lý:

Giả sử T1-T3 đã được kích và dẫn điện, dịng điện sẽ đi từ nguồn dương qua T1-D5-Tải-D7-T3 rồi về nguồn âm.

Như vậy, dòng điện qua tải theo chiều từ A sang B. Lúc đó, A có điện áp của nguồn dương và B có điện áp của nguồn âm, nên tụ C1 và C2 sẽ nạp điện.

Khi có xung kích cho T2 và T4 thì tụ C1 sẽ xả điện áp âm làm phân cực ngược T3, lúc đó T1-T3 ngưng dẫn và T2-T4 dẫn. Dịng điện bây giờ sẽ đi từ nguồn dương qua T2-T6-Tải-D8-T4 về nguồn âm.

Như vậy dòng điện qua tải theo chiều từ B sang A.

Trường hợp này A có điện áp của nguồn âm, B có điện áp của nguồn dương nên tụ C1-C2 sẽ nạp điện áp theo chiều ngược lại để chuẩn bị làm ngắt T2-T4.

Tần số của dòng điện xoay chiều cấp cho tải chính là tần số của mạch tạo xung kích cho SCR từ T1 đến T4.

Sơ đồ:

Hình 53: Mạch Inverter dịng 3 pha gián tiếp

Mạch cầu I là mạch chỉnh lưu toàn kỳ 3 pha. Thường dùng SCR để điều chỉnh mức điện áp trung bình của nguồn một chiều ra.

Mạch cầu II là mạch inverter để biến tần. Trong mỗi nửa cầu diode có 3 tụ điện làm nhiệm vụ chuyển mạch.

Cầu diode chỉnh lưu qua điện cảm L để giảm thành phần gợn sóng nên sẽ cung cấp cho mạch inverter dòng điện hằng số.

Các SCR từ T1 đến T6 đã cắt dòng điện một chiều thành hai khối chữ nhật gồm một khối dương và một khối âm, mỗi khối kéo dài 1200 điện và khối này cách khối kia 600. tại bất cứ thời điểm nào cũng chỉ có hai SCR dẫn điện.

Nguyên lý:

Các SCR trong mạch biến tần được điều khiển kích theo thứ tự T1-T2, T3-T4, T5-T6.

Dòng điện cấp cho các pha A-B-C được biểu diễn như hình.

Theo hình vẽ ta có, nửa sau bán kỳ dương của pha A sẽ đi từ nguồn dương qua T1, qua tải, qua T2 rồi về nguồn âm. Kế đến, nửa trước bán kỳ dương của pha B sẽ đi từ nguồn dương qua T3, qua tải, qua T2 rồi trở về nguồn âm….

Giả thiết T1 và D1 dẫn cho dòng điện qua pha A trong động cơ rồi qua pha C, qua D2-T2 trở về nguồn âm. Lúc đó, tụ C1 và C6 nạp điện theo chiều như hình vẽ.

Khi có xung kích làm T3 dẫn thì tụ C1 xả điện làm T1 ngưng và ngắt dòng IA. Bây giờ có dịng điện qua T3-D3 đi vào pha B rồi qua pha C qua D2-T2 trở về nguồn âm. Lúc đó, tụ C2 và C5 nạp điện theo chiều như hình vẽ.

Khi có xung kích T4 thì tụ C6 xả điện làm T2 ngưng và ngắt dòng điện IB. bây giờ có dịng điện qua T5-D5 đi vào pha C rồi qua pha A, qua D4-T4 trở về nguồn âm. Lúc bấy giờ tụ C4 nạp điện theo chiều ngược với tụ C5.

Khi có xung kích T5 thì tụ C2 xả điện làm T3 ngưng. Bây giờ có dịng điện qua T5-D5 đi vào pha C rồi qua pha A, qua D4-T4 trở về nguồn âm. Lúc đó, tụ C6 nạp điện ngược chiều của hình vẽ.

Khi có xung kích T6 thì tụ C4 xả điện làm T4 ngưng và ngắt dòng IC. Bây giờ có dịng điện qua T5-D5 đi vào pha C rồi qua pha B, qua D6-T6 trở về nguồn âm. Lúc đó, tụ C2-C5 nạp điện theo chiều ngược lại. Khi đó có xung kích trở lại kích T1 thì tụ

C3 xả điện làm T5 ngưng. Chu kỳ được lập lại, dòng điện qua T1-D1 đi vào pha A rồi ra pha C, qua D6-T6 trở về nguồn âm.

Hình 54: Đường biểu diễn dịng biến áp pha cấp cho tải

Nhận xét đường biểu diễn dịng 3 pha cấp cho tải theo hình vẽ trên cho thấy: trong mỗi bán kỳ dương và bán kỳ âm của dịng 3 pha cấp cho tải có 1/3 thời gian đầu dòng điện bằng 0, 2/3 thời gian sau mới có dịng. Ví dụ: dịng cấp cho pha A thời gian từ 0 đến /3 thì IA = 0, từ /3 đến  có dịng điện dương do T1 dẫn, thời gian từ  đến 2/3 đến 2 có dịng điện âm do T4 dẫn.

Tần số của dòng điện 3 pha cấp cho tải có trị số tùy thuộc tần số của mạch tạo xung kích cho các SCR trong mạch Inverter. Trong chu kỳ cứ 6 xung kích do mạch tạo

xung tạo ra thì mỗi SCR được kích một lần. Như vậy, chu kỳ dịng điện 3 pha ra là T = 6Tx (Tx : chu kỳ xung kích).

Suy ra tần số của xung kích : f = 1/6Tx

* MẠCH INVERTER ÁP 3 PHA GIÁN TIẾP:

Sơ đồ:

Nhóm SCR (I) là mạch chỉnh lưu có điều khiển, đổi từ nguồn xoay chiều 3 pha (R-S-T) ra điện 1 chiều.

Mạch LC là mạch lọc nguồn để loại bỏ thành phần gợn sóng, cho ra nguồn một chiều thẳng.

Nhóm diode (II) là mạch nghịch lưu (chỉnh lưu ngược) đưa điện áp phản kháng do các cuộn dây trong động cơ tạo ra nạp trở về nguồn.

Nguyên lý:

Ba SCR T1-T3-T5 được gọi là nhóm SCR anode chung, 3 SCR T2-T4-T6 được gọi là nhóm SCR cathode chung. Trong mạch này mỗi SCR sẽ dẫn trong 1800 điện. Trong mỗi thời điểm đều có 3 SCR dẫn điện, hai SCr của nhóm này và một SCR của nhóm kia.

Khi SCr trong nhóm anode chung dẫn thì dịng điện từ nguồn dương vào tải, khi SCR trong nhóm cathode chung dẫn thì dòng điện từ tải về nguồn âm.

Trong trường hợp tải 3 pha đấu hình sao thì mỗi pha của tải hoặc đấu song song với tải của pha thứ 2 rồi nối tiếp với tải của pha thứ 3, hoặc đấu nối tiếp với tải của hai pha kia đang đấu song song nhau

Trong mỗi chu kỳ có sáu tổ hợp SCR dẫn điện theo thứ tự là : T1-T2-T3, T2- T3-T4, T3-T4-T5, T4-T5-T6, T5-T6-T1, T6-T1-T2.

Phân tích trên đường biểu diễn điện áp 3 pha cấp cho tải trong thời điểm có đường gạch chéo thì các SCR dẫn điện là T1-T2-T3. Các cuộn dây của 3 pha sẽ được nối như trong hình 9a. Điện áp trên pha A và B là +1/3U và trên pha C là -2/3U.

Ơû thời điểm tiếp theo, T4 sẽ được kích dẫn, T1 bị ngắt, các SCR dẫn điện là T2- T3-T4. các cuộn dây của 3 pha sẽ được nối như hình 9b. Điện áp trên pha B là +2/3U, điện áp trên pha C và pha A là -1/3U.

4.2.Bộ chuyển đổi nguồn DC-DC (Converter)

Các nhà máy cơng nghiệp quy mơ lớn đều có trạm phân phối điện trung áp/hạ áp. Trong các trạm phân phối này, việc điều khiển đóng ngắt các CB trung thế, Cb hạ thế, cũng như các mạch điều khiển, bảo vệ, báo hiệu,… đều dùng nguồn điện một chiều.

Nguồn điện một chiều thông dụng được dùng trong các trạm phân phối là các bộ acquy hay các bộ pin Nicken Cadmium 12V hay 24V. Một số động cơ DC dùng để điều khiển đóng ngắt các CB, các mạch đo lường, bảo vệ, báo hiệu,… cần nguồn một

Sơ đồ nguyên lý mạch chỉnh lưu 3 pha bán kỳ hình tia

Mơ tả cấu tạo Diac

Mạch đảo chiều quay động cơ