III. LỰA CHỌN SƠ ĐỒ NỐI DÂY CỦA MẠCH CHỈNH LƯU
2.Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha
2.1. Sơ đồ nối dây hình tia ba pha
Hình 2-8:Sơ đồ nguyên lý hệ thống CL - Đ hình tia 3 pha và sơ đồ thay thế
- BA: Là máy biến áp 3 pha dùng để cấp cho mạch chỉnh lưu
- T1, T2, T3: Các Tiristor dùng để biến điện áp xoay chiều 3 pha bên thứ cấp máy biến áp là ua, ub, uc, thành điện áp một chiều trên phụ tải.
2.2. Đặc điểm của sơ đồ hình tia ba pha
- Số van chỉnh lưu bằng số pha của nguồn cung cấp.
- Các van có một điện cực cùng tên nối chung, điện cực còn lại nối với nguồn xoay chiều. Nếu điện cực nối chung là katôt, ta có sơ đồ katôt chung, nếu điện cực nối chung là anôt, ta có sơ đồ nối anôt chung.
- Các cực cùng tên của các van được nối lại với nhau tạo thành 1 cực của điện áp chỉnh lưu. Cực còn lại là trung tính của nguồn.
- Số đập mạch của điện áp chỉnh lưu bằng số pha của điện áp xung
- Hệ thống điện áp nguồn xoay chiều m pha phải có điểm trung tính nguồn là điện cực còn lại của điện áp chỉnh lưu.
2.3. Nguyên lí làm việc
Ở đây xét sơ đồ tia 3 pha katôt nối chung Để một Tiristor mở cần có 2 điều kiện: - Điện áp Anôt - Katôt phải dương (UA > 0)
- Có tín hiệu điều khiển đặt vào điện cực điều khiển và Katôt của van
Do đặc điểm trên mà ta có thể điều khiển được thời điểm mở của các van bán dẫn trong khoảng nửa chu kỳ điện áp dương đặt lên van.
Với chỉnh lưu pha ở 1 thời điểm bất kỳ luôn có một van dẫn động đó là van nối với pha nào đó có thế dương nhất và có dòng điều khiển.
Trong thời gian 1 chu kỳ, 1 pha sẽ lần lượt đạt giá trị cực đại dương cách nhau 1 khoảng thời gian là 1/N chu kỳ, thời gian mở tối đa 1 van là 1/N chu kỳ điện áp.
Thời điểm mở tự nhiên của các van trong sơ đồ chỉnh lưu N pha được tính từ thời điểm điện áp trên các van đang mở thấp hơn điện áp đặt lên van kế tiếp.
Nếu tính từ thời điểm điện áp của 1 pha bắt đầu dương thì thời điểm mở tự nhiên của van được xác định theo công thức:
N
π π α = −
2
Nếu ta đưa xung điều khiển tới van chậm hơn so với thời điểm mở tự nhiên của van 1 góc α thì tất cả các van còn lại sẽ mở chậm hơn so với thời điểm mở tự nhiên 1 góc α.
Đường cong của điện áp chỉnh lưu và trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu sẽ thay đổi và phụ thuộc vào thời gian mở của các van.
Góc α là góc mở và α = 0 – 1800.
Do đặc điểm vừa nêu mà trong sơ đồ tia 3 pha các van chỉ mở trong một giới hạn nhất định. u2 ua ub uc ua ua ub uc ud IG1 IG2 IG3 α α α α θ θ θ θ θ
Hình 2-9: Đồ thị chỉnh lưu Tiristor hình tia 3 pha
Khi biến áp có ba pha đấu sao (Y) trên mỗi pha A,B,C ta nối một van như hình 2-8 ba catot đấu chung cho ta điện áp dương của tải, còn trung tính biến áp sẽ là điện áp âm. Ba pha điện áp A,B,C dịch pha nhau một góc là 1200 theo các đường cong điện áp pha, chúng ta có điện áp của một pha dương hơn điện áp của hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ (1200 ). Từ đó thấy rằng, tại mỗi thời điểm chỉ có điện áp của một pha dương hơn hai pha kia.
Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van ở đây là khi anot của van nào dương hơn van đó mới được kích mở. Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn. Các Tiristior chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên (như vậy trong chỉnh lưu ba pha, góc mở nhỏ nhất α = 00 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc là 300).
Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một van dẫn, như vậy mỗi van dẫn thông trong 1/3 chu kỳ nếu điện áp tải liên tục, còn nếu điện áp tải gián đoạn thì thời gian dẫn thông của các van nhỏ hơn. Tuy nhiên trong cả hai trường hợp dòng điện trung bình của các van đều bằng 1/3.Id. Trong khoảng thời gian van dẫn dòng điện của van bằng dòng điện tải, trong khoảng van khoá dòng điện van bằng 0. Điện áp của van phải chịu bằng điện dây giữa pha có van khoá với pha có van đang dẫn.
Ví dụ: Ở pha A, trong khoảngωt = 0 ÷π → uA > 0
Tuy nhiên ở các khoảngωt = 0 ÷π/6 → uC > uA (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
và ωt = 5π/6 ÷π → uB > uA
Như vậy van T1 nối vào pha A chỉ có thể mở trong khoảngωt = π/6 ÷ 5π/6.
Trong khoảng này nếu tín hiệu đến cực điều khiển của T1 thì T1 mở. Tương tự với T2 và T3.
Thời điểmα0 = ωt = π/6 được gọi là thời điểm mở tự nhiên của sơ đồ chỉnh
lưu 3 pha. Nếu truyền tín hiệu mở van chậm hơn thời điểm mở tự nhiên một góc độ điện thì khoảng dẫn dòng của van sẽ thay đổi (nhỏ hơn 2π/3) dẫn đến trị số trung
bình của điện áp chỉnh lưu sẽ giảm đi. Khi góc mở α càng lớn thì Ud càng nhỏ.
Kết luận: So với chỉnh lưu một pha, thì chỉnh lưu tia ba pha có chất lượng
điện một chiều tốt hơn, biên độ điện áp đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn, việc điều khiển các van bán dẫn trong trường hợp này cũng tương đối đơn giản. Với việc dòng điện mỗi cuộn dây thứ cấp là dòng một chiều, nhờ có biến áp ba pha ba trụ mà từ thông lõi thép biến áp là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất biến áp phải lớn.