2.2 Cac m,ch chinh hru khong di~u khi~n mi}t pha
2.2.5 M,ch chinh hru voi ty lqc ir dftu ra
Vu di~m cua mc;ich chinh luu v&i t1,1 l9c d~u ra la di?n ap d~u ra d~t len tai c6 ca a ban ky am, tu d6 di?n ap trung binh tren tai tang len so v&i mc;ich chinh luu ban ky, d~n d€n hi?u suit cua mc;ich ding tang len. Sa d6 m~ch chinh luu v&i t1,1 l9c a ngo ra duqc th~ hi?n nhu a hinh 2 .15. Mu6n cho di?n ap d~u ra cang bing phing thi gia tri C phai l&n.
D
Hinh 2.15 M(J.ch chinh ltru v&i 1¥ l9c a adu ra
Dc;ing song cua mc;ich chinh luu v&i t1,1 l9c a d~u ra bi~u di~n a hinh 2.16.
Di?n ap d~u ra tren tai duqc mo ta:
{
Um sin(mt) khi D = ON
u mt -A )- Uoe-(wt-B)lwRC = um sin(0)e-(wt-0)/wRC khi D = OFF Liy dc;io ham cua uAmt)theo uAmt), ta duqc:
_d_[U sin(mt)]=Umcos(mt) d(mt) m
(2.39)
(2.40)
_d_[u sin0.e-(a,t-{})/rvRC] = U sin e(--1-)e-(wt-fi)lr,,IIC
d((J)t) m m (JJRC
Tai thoi di~m (J)t = 0, can b~ng gifra (2.40) va (2.41)
Suy ra:
Hay
Suy ra:
U 0 (
Um Sin 0) -(0-0)/wRC U111 Sin 0 cos = ----"'--- e = ----"'---
m -(JJRC -mRC
um cos0 _ 1
Um sin0 (JJRC
1 1
= - -
tan0 -(JJRC
0 = tan-1(-(JJRC) =-tan-1((JJRC)+7r Trong thtJc t~ thi h~ng s6 thoi gian la l&n, do d6:
0 ;::o Jr ;Um sin0 ;::o Um 2
T?i thoi diSm (J)t = 2Jr+athi:
U sin(27r +a)= (U sin 0)e-<2"+a-B)lwRc
m m
Sin a -(Sill 0)e-(2Jr+a-B)lwRC = 0
Dong qua di~n tr&
Dong qua t1,1
Hay
Suy ra:
. u
l = ___!}_
R R
. ( ) - C dud (t)
le (JJ/ -
dt
• ( ) ✓-r du Amt)
Zc mt = WL,
d(mt)
. . {-( Um sin 0) e -( 0,1-0)1 to/IC
zc((J)t) = R
weum cos(mt)
0s mt s 2Jr+a 2Jr + a s mt s 2Jr + 0
(2.41)
(2.42)
(2.43)
(2.44)
(2.45)
(2.46) (2.4 7)
(2.48)
(2.49)
(2.50)
(2.51)
Dong dinh qua t\l
IC,peak = oJCUm cos(2n+a) = UmoJCcosa (2.52)
T~i thai di~m wt = 2n + a dong qua R se la:
. (2 ) U sin(2wt + a) um sin a
l Wt+a = m = ~ - -
R R R (2,53)
Dong dinh qua diode
U sina sina
ID ,pea k =OJCU m cosa+ m R =U m (wCcosa+--) R (2.54)
09 nh~p nho di?n ap d:iu ra:
t:,,.Ud = U,,, -U111 sin a= Um(l-sina) (2.55) Trong cac m~ch c6 hilng s6 thai gian l&n (RC l&n) d~ di?n ap d:iu ra g:in nhu la khong d6i thi U0 ~Um, 0 ~; va a~ ; khi d6 phuong trinh (*) se la:
-( 2,r+!!__ __ '!._ )/rvRC _ U (2n+a) = LJ e 2 2 = LJ e-2,r/mRC
d m m (2.56)
09 nh~p nho di?n ap d:iu ra x~p xi bilng:
t:,,.U =U -U e-21flcuRC =U ( 1 - e-21flwRC)
d m m m (2.57)
V1 ' e --'lfirvRC -~ 1 - - - , 2n d d'd" h~ o o o n ap n o 1en ap au ra: h"d'" 'd~
wRC . .
11U = Um2n = Um
d wRC jRC (2.58)
Hinh 2.16 Dgng song cita mgch chinh liru viri t'l:l l9c a adu ra
Vi du 2.5
Cho m~ch chinh luu v&i 1\1 l9c & d:iu ra nhu hinh 2.15. Bi~t ngu6n c6 tri hi?u dl,lng 220V, f=50Hz. Tai R=l00.O, C=200àF. Xac djnh:
a) Bi~u thuc di~n ap d:iu ra tren tai;
b) D(> nhftp nho di~n ap dfiu ra;
C) Bi€u thuc dong qua t1,1;
d) Gia trj dong dinh qua diode;
e) Gia trj cua C sao cho d(> nhftp nho di~n ap dfiu ra la 10% so v6i Um- Giai
Theo d€ bai ta tinh duqc:
Um= 220✓2 = 311,126V OJRC = 6, 28rad
0 = -tan-1 ( OJRC) + ;r = 1, 73rad=99, 17°
Um sin0 =307,19V
sin a -(sin 1 73)e-(Z1r+a-I,73>16ã28 = 0 ⇒ a= 0 46rad=26 37°
' , '
a) Bi€u thuc di~n ap dfiu ra tren tai {
311, 126sin(OJt) u OJt -A )- 307,19e-(M-I,73)t6,2s b) D(> nhftp nho di~n ap dfiu ra
khi D=ON khi D=OFF
!1Ud = 311,126(1-sin0,46) = 173V C) Bi€u thuc dong qua tl,l
{
-( 307, 19) e-(wt-l, 73)/6,28
ic(OJt) = 100 19,538cos(OJt) d) Gia tri dong dinh qua diode
0 s OJt s 2,r + a 2,r + a S OJI S 2,r + 0 sma
ID.peak =Um(OJCcosa+R) =18,88A
e) Gia trj cua C sao cho d(> nhftp nho di~n ap dfiu ra la 1 0ắUm.
C = Um = 311,126 = 2_10_3F JR!1Ud 50. 100.0, 1.311, 126
2.2.6 Mfch chinh hru hai nira chu ky tai R
Trong m~ch chinh luu ban ky m(>t pha chung ta da nghien cuu a tren thl a ban ky am (JLT27c) di~n ap tren tai bing khong, d~n d€n trj trung binh di~n ap tren tai nho, dong qua tai khong lien t\lc va hi~u suftt cua m~ch thftp. 0€ khic ph\lC nhuqc di€m tren thi m~ch chinh luu hai nua chu ky ra dai. Trong phfin nay ch(mg ta nghien cuu m~ch chinh luu hai nua chu ky lfin luqt a ba d~ng tai la: tai R, RL va RLE.
Dz M~ch chinh luu hai rn'ra chu ky tai R co
c~u t~o nhu 6 hinh 2.17. Di~n ap thu dp cua MBA u2 phan ra thanh hai di~n ap u21 va u22 co bien d<) b:ing nhau nhung nguqc d~u nhau, id va Ud Ia dong tuc thai qua tai va di~n ap tuc thai d?t len tai. Qua trinh dong ngi\t cua cac diode DI va D2 Ia dva vao S\f so sanh gifra hai di~n ap nguf>n u21 va u22, n~u u21>u22 thi D1 dong-D2ngi\t, n~u u22>u21 thi D2 dong -D1 ngi\t.
Hinh 2.17 M9ch chinh luu m9t pha hai nua chu Icy tai R
u m ' , ,
- U O ~
m ' '
uv=~ m 0 ___________ J _____________ [ __________ , , j ____________ _ ,
i ' : :
Jr
Hinh 2.18 D9ng song cua m9ch chinh luu m9t pha hai nua chu Icy tai R + Phan tich m9ch:
- Khi O < OJt < 1r: u21>u22 do do diode D1 dftn, diode D2 ngi\t, di~n ap d?t len tai la u21 va di~n ap nguqc se d?t len diode D2. Ta co:
{~d :~2~ UDI = O; R UD2 = U22 -U21
- Khi tr< mt< 21r: u21<u22 do do diode D2 dftn, lam ngilt diode D1, di~n ap d?t len tai la u22 va di~n ap nguqc se d?t len D 1.
{
~d :~2~ R
U D2 = O; U DI = U 2I - U 22
- Qua trinh li;ip l.;ti 6 cac chu ky tiSp theo
Cac d.;tng s6ng cua m.;tch chinh luu m()t pha hai nua chu ky duqc th~ hi~n nhu & hinh 2.18.
+ Cac h? thuc dut;rc suy ra tit hinh 2.18 nhu sau:
- Tri trung binh di~n ap tren tai
ud = _!_ rlT um sin(mt).d(mt) = 2um
HJo H
- Gia tri trung binh dong di~n qua tai I _ ud _ 2.Um
d - -
R n.R - Tri hi~u d\mg di~n ap tren tai
~ - - - -
urms = !I : [U,,,sin(mt)J2 .d(mt) = Ji
- Tri hi~u di.mg dong tai
I = U,.m.,ã - U"'
rms R - ✓2.R
- Cong su&t tieu thv b6i di~n tr& tai P -1R - rms 2 R - H~ s6 cong su&t
pf= p R
U 2 _ rm.1ã f 2 _ rms
- Di~n ap nguqc di;it len m6i diod bilng -2U,,, Vi du 2.6
(2.59)
(2.60)
(2.61)
(2.62)
(2.63)
(2.64)
M.;tch chinh luu m()t pha hai nua chu ky dung diod tai R=IOQ. Tri hi~u dvng ap ngu6n u21 va u22 la 200V, f=50Hz. Xac dinh:
a) Tri trung binh di~n ap tren tai, b) Gia tri trung binh dong di~n tren tai, c) Tri hi~u di,mg di~n ap tren tai, d) Tri hi~u dvng dong di~n qua tai, e) Cong su&t tieu thv b6i di~n tr& tai, f) H~ s6 cong su&t.
Gicii a) Tri trung blnh di~n ap tren tai
1 f" . 2U
ud =-Jo U,,,sm(wt).d(M)=-m =180,06(V)
H H
b) Gia tri trung binh dong di~n qua tai
I = ud = 2ãu m =18 006A
d R :r.R '
C) Tri hi~u d1,mg di~n ap tren tai
, - - - -
] r;,- 2 u
urm., = .7rJo (Ulllsin(wt)] .d(wt) = fi_ =200V
d) Tri hi~u d1,1ng dong di~n tren tai
I = Urm, = ~ = 20A
rms R ✓2.R
e) Cong suit tieu thv bai di~n tr& tai
PR= f;m,.R = 202• 10 = 4000W f) H~ s6 cong suit
if- 4000 -]
P, - 200.20 - Di~n ap nguqc di)t len m6i diod bling -2U,n 2.2. 7 M,ch chinh hru hai nira chu ky tai RL
M?ch chinh luu hai nua chu ky tai RL co du true nhu hinh 2.19.
D1
Hinh 2.19 Mg,ch chinh luu m9t pha hai nzm chu ky tai RL
Bai vi tai mang tinh cam, do do dong di~n id se ch~m pha hem u21 va u22.
Tuy nhien do di~n ap di)t len tai la t6ng cac ph~n song ducmg cua u2, va u22 nen cu9n day se duqc n?p xa lien tvc va nang luqng trong cuc)n day chua xa h~t thi no da duqc n?p ti~p. Vi v~y dong di~n qua tai luon lien t1,1c du L co gia tri nh6 va chung ta kh6ng dn phai xac dinh goc tiftt dong /J nhu
a chinh luu ban ky rn9t pha tai RL. Chung ta hay xet gia tri cua L nhu sau:
- Khi L c6 gia tri nho
Vi nhanh tai la nhanh chung, do do D, va D2 dong hay ngiftt dva tren ca s6 so sanh hai di~n ap u2 I va U22,
Khi O<wt<n: do u21>u22 nen Di dong va D2 ngiftt, suy ra:
{
Ud = U21
UDI =0;uD2 =U22 -u2,
57
Khi n<mt<2n: do u22>u21 nen D2 dong va D1 ngit, suy ra:
{
Ud =U22
uD2 = O; um= u21 -u22
Bai vi di~n ap d~t len tai co d.,mg lien tl)c trong cac khoang O d€n n va tu n d€n 2n. Do d6, dong di~n qua tai cling se lien t\lc nhung vi L co gia trj nho nen dong qua tai chua duqc bfing ph~ni. Cac d.,mg song cua m:,tch chinh luu hai nua chu ky tai RL duqc bieu <lien nhu 6 hinh 2.20.
U2
~ l I I
I ! J
i I ,
i ! ;
0
.... V ' . .... s:aM
ff 2ff 3ff 4ff
Hinh 2.20 Dgng song cua mgch chinh luu m(jt pha hai nua chu ky tai RL Chu y: Khai tri~n Fourier cua d.,mg song di~n ap tren tai ta duqc:
Trong do:
00
uit)=U0+ L Uncos(no1a(+ff)
Uo = 2Um ff
n=2,4, ...
U _ 2Um (-1 ___ 1_)
n ff n-1 n+l
(2.65)
Tu d6, thanh phftn dong DC va AC cua tai duqc xac djnh theo cong thfrc:
I _ Uo
d - R
I = Un
n Z
n
Cac h¢ qua suy ra tu dt;mg song hinh 2.20 nhu sau:
- Tri trung binh di~n ap tren tai 1 r;r
ud = - Jo um sin(wt).d(wt)
Tr
- Tri trung binh dong qua tai
I = I = Uo = ud
0 d R R
- Tri hi~u d1,mg di~n ap tren tai
1 f ,r 2
U,ms = - Jo [Um sin(wt)] .d(wt) tr
- Tri hi~u d1,mg dong tai
/,ms = .JI/;,rms =
Vi du 2.7
(2.66) (2.67)
(2.68)
(2.69)
(2.70)
(2.71)
Cho m~ch chinh luu m9t pha hai nfra chu ky tai RL n6i ti~p c6 R= 120, L=20mH. Ngu6n c6 bien d9 220V t:ln s6 50Hz. Xac dinh:
a) Tri trung binh di~n ap tren tai, b) Tri trung binh dong qua tai, C) Tri hi~u di,mg di~n ap tren tai, d) Tri hi~u di,mg dong qua tai,
e) Cong su~t tieu th1,1 b6i di~n tr6 tai va h~ s6 cong suk Giai
a) Tri trung binh di~n ap tren tai
ud = __!__ r,r um sin(wt).d(wt) = 2um = 140V
Tr Jo tr
b) Tri trung binh dong qua tai
I = Uo = 2Um = 11 67 A
d R trR '
C) Tri hi~u d1,1ng di~n ap tren tai
, - - - -
U,m, = _!__ f,r [um sin(wt)J2 .d(wt) =VE= 155,5V
trJo v2
59
d) Tri hi?u di.mg dong qua tai Theo cong thuc (2.39), ta co:
U2 = 2U m (-1- - _1_) = 93, 4V
tr 2-1 2+1
U4 = 2Um (-1 ___ 1_)=18,68V
tr 4-1 4+1
1 = U2 = 93,4 =5 377A
2 Z2 ✓122 + (2.314.0, 02)2 '
1 = U4 = 18,68 =0 67A
4 Z4 .)122 + ( 4.314.0, 02)2 '
Tri hi?u di.mg dong tai (bfing v6-i tri hi?u di.mg dong ngu6n):
1 = ' " 12 = 12 + ( _ 2 1 )2 ( + _ 4 1 )2 + ...
rms 'J ~ n,rms O ✓2 ✓2
= 11,6' +( 5j? )' +( o,rz)' + ... = 12,22A
e) Cong su~t tieu th1=1 b&i di?n tr& tai
PR =I;m,R=l2,222.l2=l79I,94W H? s6 cong su~t
pf= 1791,94 = O 943
2Yz .12,22 '
- Khi L c6 gia trj Ian
Khi L co gia tri 16-n thi khi di?n ap d~t vao hai d&u tai dao dt)ng thi dong qua tai cfing khong dao dt)ng, tuc Ia dong qua tai Ia lien tvc va bfing ph~ng.
Do do cac d~ng song cua m~ch chinh luu hai nua chu ky tai RL duqc th~
hi?n nhu & hinh 2.21.
+ Cac h? qua suy ra tu d~ng song & hinh 2.21 nhtr sau:
- Tri trung binh di?n ap tren tai
1 i" . 2U
ud = - um sm(mt).d(mt) = _ m
1[ 0 1[
- Gia trj trung binh dong di?n tren tai J = ud
d R
(2. 72)
(2.73)
- Tri hi~u d1,mg di~n ap tren tai
1 i lf [ . ] 2 u
U _ = - U sm(mt) .d(mt) = E
rm, Jr O m v2 (2.74)
- Tri hi~u di.mg dong di~n qua tai
/,ms = J d (2.75)
- Tri trung binh dong ngu6n
I = I d
d-rms
2 (2.76)
- Tri hi~u d1,mg dong ngu6n
I - Id
rms-nguon - --J2 (2.77)
]~~ l i d ãã ãã_ - - -,- ã ãã - _ -- - -- -,--- - _ --- ---- ~ I
Um
Hinh 2.21 Dr;mg song cita mt;1ch chinh hru hai nua chu kj; tai RL v&i L l6n Vi du 2.8
Cho m~ch ch inh ltru m9t pha hai nua chu ky tai RL n6i ti~p c6 R= 1 OQ, L du 16n d~ dong qua tai lien t\lc va bilng phing. Ngu6n c6 bien d9 220V t~n
s6 50Hz. Xac djnh:
a) Tri trung binh di~n ap tren tai va dong di~n qua tai b) Tri hi~u d\mg di~n ap tren tai va dong di~n qua tai c) Tri trung binh va hi~u dvng dong ngu6n
Giai
a) Tri trung binh di~n ap tren hai d§u C\fC cua tai
1 r1r . 2U
ud = -J1 um sm(OJt).d(OJt) =-m = l40V
:Tr O :Tr
- Gia tri trung binh dong di~n tren tai
1 = ud =l4A
d R
b) Tri hi~u dvng di~n ap tren tai
, - - - -
u = .!. r,r[u sin(0Jt)]2 .d(OJt) = UE = 155,6V
rm., :Tr Jo m v2
- Tri hi~u dvng dong di~n qua tai
f,ms = Jd = 14A
c) Tri trung binh dong ngu6n va tri hi~u dvng dong ngu6n I
Jnguon = _.!!... = 7 A 2 - Tri hi~u d\mg dong ngu6n
I
f ,ms-nguon = _ d = 9 9 A