PHẦN 2 : THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
2.5. Phõn tớch cỏc sơ đồ mạch lực
2.5.1. Giới thiệu một số sơ đồ chỉnh lƣu
34
Giản đồ điện ỏp và dũng điện như sau:
* * * * * *
35
Từ giản đồ ỏp ta thấy luụn tồn tại một phần điện ỏp õm. Hoạt động được túm tắt như sau:
- Giả sử tại thời điểm thỡ T3 dẫn dũng, T1, T2 khúa. Tại thời điểm v1, uac > 0 đồng thời cho xung vào T1 mở, T3 đặt điện ỏp ngược nờn khúa lại, T2 vẫn khúa, ud = ua. - Đến , ua = 0 và chuyển sang õm, nhưng T1 vẫn mở vỡ nhờ sức điện động tự cảm của Ld ( đõy chớnh là phần điện ỏp õm trờn hỡnh vẽ).
- Đến thỡ uba > 0 và cú xung điều khiển -> T2 dẫn dũng.
- Đến thỡ T3 dẫn dũng, cỏc T thay nhau dẫn dũng -> dũng qua cỏc T là liờn tục. Điện ỏp trờn tải tớnh theo biểu thức:
36
ITtb =
Để cắt phần điện ỏp õm người ta mắc D0 song song tải. Lỳc đú T1 chỉ dẫn đến là dừng dẫn ( do phần điện ỏp õm trờn tải khộp mạch qua D0 ), T2 và T3 cũng tương tự.
0 (0) d L Ttb d D U u 1 cos( / 6) 3 I I (5 / 6 ) 2 I I 3( / 6) 2
b) Sơ đồ chỉnh lƣu cầu 3 pha 6 Thyristor.
Với giỏ trị của gúc khỏc nhau ta sẽ cú được điện ỏp đặt lờn tải cũng khỏc nhau Giản đồ điện ỏp và dũng điện như hỡnh vẽ .
- Khoảng t 0 v0 van T4 và T5 dẫn dũng. Cỏc van cũn lại ở trạng thỏi khúa.
K u ,c A ua ud uca
.
iT1=0; iT2=0; iT3=0; iT4=Id; iT5=Id; iT6=0; uT1=uac; uT2=uac; uT3=ucb; uT4=0; uT5=0; uT6=uab. - Khoảng t v0 v1 và t v6 v7van T5 và T6 dẫn dũng. Cỏc van cũn lại ở trạng thỏi khúa.
K u ,c A ub ud ucb
37
iT1=0; iT2=0; iT3=0; iT4=0; iT5=Id; iT6= Id; uT1=ubc; uT2=ubc; uT3=ubc;uT4=0;uT5=Ud;uT6= Ud.
- Khoảng t v1 v2 và t v7 v8van T6 và T1 dẫn dũng. Cỏc van cũn lại ở trạng thỏi khúa.
K u ,a A ub ud uab
.
iT1= Id; iT2=0; iT3=0; iT4=0; iT5=0; iT6= Id; uT1= 0; uT3=ubc; uT4=0; uT5=ucd; uT6= 0.
v1 v3 v7 v9 ? 2? 3? v1 v2 v5 v6 v8 ? 2? 3? 0 ua ub uc T1 T3 T5 T1 T 3 T6 T2 T4 T6 T 2 0 0 0 0 0 0 0 0 ua ub uc T1 T3 T5 T1 T 3 T6 T2 T4 T6 T 2 0 0 Id Id/Kba ? t ? t ? t ? t U U iT1 iT2 0 0 iT3 iT4 iT5 iT6 iA iB iC Id ? t ? t ? t ? t ? t ? t ? t Id Id Id Id v4
38
- Khoảng t v2 v3 và t v8 v9van T1 và T2 dẫn dũng. Cỏc van cũn lại ở trạng thỏi khúa.
K u ,a A uc ud uac
.
iT1= Id; iT2= Id; iT3=0; iT4=0; iT5=0; iT6= 0; uT1= 0; uT2= 0; uT3=ubc; uT4=0; uT5=ucd ; uT6= 0. - Khoảng t v3 v4hai van T2 và T3 cựng dẫn dũng:
d b c bc
u u u u ; iT1= 0; iT2= id=Id; iT3= id=Id; iT4= 0; iT5= 0; iT6 = 0; uT1= uab; uT2= 0; uT3= 0; uT4= uca; uT5= ucb; uT6 = ucb;
- Khoảng t v4 v5hai van T3 và T4 cựng dẫn dũng:
d b a ba
u u u u ; iT1= 0; iT2= 0; iT3= id=Id; iT4= id=Id; iT5= 0; iT6 = 0; uT1= uab; uT2= uac; uT3= 0; uT4= 0; uT5= ucb; uT6 = uab;
Đồ thị điện ỏp chỉnh lưu, dũng cỏc van, dũng cỏc pha nguồn xoay chiều khi mỏy biến ỏp nối Y/Y như trờn hỡnh. Điện ỏp trờn van cú dạng giống như ở sơ đồ hỡnh tia 3 pha.
* Một số biểu thức tớnh toỏn
- Điện ỏp chỉnh lưu trung bỡnh: Ud =Udo.cosα; Udo = √ . - Dũng qua cỏc van: ITtb = ;
√ .
- Điện ỏp lớn nhất trờn cỏc van: UTthmax √ ; UTngmax √ .
- Dũng hiệu dụng cuộn dõy sơ cấp và thứ cấp mỏy biến ỏp khi tổ nối dõy Y/Y:
√ ; √
39
c) Sơ đồ chỉnh lƣu cầu 3 pha bỏn điều khiển
Khi phụ tải thuần trở (Rd≠0, Ed=0, Ld=0 ):
Trờn đồ thị điện ỏp biểu diễn ϕK và ϕA tương ứng với một giỏ trị khỏc nhau của gúc điều khiển: α=300
; α=600; α=900. Nhỡn vào đồ thị ta nhận thấy cú thể xẩy ra 2 chế độ làm khỏc nhau tương ứng với 2 vựng giỏ trị của α:
Đồ thị nguyờn lý làm việc
Khi π/3 ≥ α thỡ dũng tải liờn tục. Sự chuyển mạch dũng điện trong cỏc van nhúm Cathode chung (cú điều khiển) diễn ra ở thời điểm truyền xungđiều khiển đến cỏc van. Sự chuyển mạch dũng điển trong nhúm van anode chung (khụng điều khiển) diễn ra tại thời điểm chuyển mạch tự nhiờn.Trong trường hợp này từ đồ thị ta cú:
∫ √
Chế độ thứ hai: Khi 2π/3 ≥ α>π/3, dũng qua tải bị giỏn đoạn. Việc mở cỏc van trong cả hai nhúm van diễn ra từng cặp tại cỏc thời điểm ta truyền xung điều khiển đến cỏc van cú điều khiển. Sự chuyển mạch dũng điện từ van này sang van khỏc lỳc này khụng xảy ra
40
vỡ dũng tải cũng như dũng qua cỏc van đó bằng khụng trước thời điểm ta đưa xung điều khiển đến mở van tiếp theo. Từ đồ thị ta cú:
∫ √
Như vậy khi tải thuần trở thỡ trong cả hai chế độ dũng tải liờn tục và giỏn đoạn ta đều cú chung một biểu thức để xỏc định điện ỏp chỉnh lưu trung bỡnh.
Khi điện cảm mạch tải vụ cựng lớn (Ld=∞):
Nghiờn cứu sơ đồ trong trường hợp này thuận tiện nhất là xem như nối nối tiếp 2 sơ đồ chỉnh lưu hỡnh tia 3 pha, một sơ đồ cú điều khiển gồm cỏc van T1,T2, T3 nối Cathode chung và một sơ đồ khụng điều khiển gồm 3 diode D1, D2, D3, mắc anode chung. Dũng tải liờn tục và bằng phẳng. Với trường hợp này ta cú thể coi rằng sơ đồ cầu 3 pha bỏn điều khiển bị phõn tớch thành 2 sơ đồ hỡnh tia 3 pha làm việc độc lập. Điện ỏp chỉnh lưu đầu ra của sơ đồ cầu bằng tổng điện ỏp chỉnh lưu của 2 sơ đồ tia mà một cú điều khiển và một khụng điều khiển (chỳ ý rằng điện ỏp chỉnh lưu trung bỡnh khi α=0 của sơ đồ cầu 3 pha gấp đụi của sơ đồ tia 3 pha):
Ud =
So sỏnh biểu thức này với biểu thức tớnh Ud khi tải thuần trở ta thấy chỳng hoàn toàn giống nhau. Vậy trong sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha bỏn điều khiển thỡ điện ỏp chỉnh lưu trung bỡnh khi tải điện trở và khi dũng tải liờn tục là như nhau với cựng một giỏ trị gúc điều khiển.
Nhận xột:
Do sử dụng cả cỏc van khụng điều khiển nờn khi sơ đồ chỉnh lưu làm việc thỡ dũng điện lưới (nguồn) ngồi cỏc súng hài bậc lẻ như đó nờu cũn cú cả cỏc súng hài bậc chẵn.