8.3.1. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều một pha
a) Nhiệm vụ
- Lắp ráp các dạng mạch biến đổi điện áp một pha sử dụng diode và SCR công suất;
- Điều chỉnh các tham số của mạch điều khiển, chạy thử nghiệm, kiểm tra chất lượng điều chỉnh trên tải thông qua các đồng hồ đo kiểm;
- Hoàn thành sản phẩm theo nhóm, viết báo cáo thu hoạch.
b) Trình tự thực hiện
Nội dung 1: Sơ đồ sử dụng 1 SCR và 1 diode
Tiến hành đấu nối mạch công suất như hình 8.1 và chọn dạng mạch điều khiển cho SCR (như đã giới thiệu trong bài thực hành số 4).
- Cấp nguồn điện xoay chiều 24VAC cho sơ đồ. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn.
- Cấp tín hiệu kích mở SCR bằng sơ đồ mạch kích đồng bộ.
- Thay đổi góc kích tác động vào SCR. Quan sát và vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở (đèn) theo điện áp vào.
- Thay thế tải trở (đèn) bằng tải có tính cảm (motor). Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm (motor) theo điện áp vào.
- So sánh dạng sóng trên hai dạng tải trở và tải có tính cảm. Giải thích sự khác nhau giữa chúng và đánh giá chất lượng điện áp đầu ra.
Nội dung 2: Sơ đồ sử dụng hai SCR
Để giải quyết vấn đề mất đối xứng điện áp giữa hai bán kỳ của sơ đồ dùng một diode và một SCR ta có thể sử dụng các sơ đồ dùng hai SCR như cách đấu trên hình 8.2.
Bộ điều chỉnh điện áp cung cấp gồm hai SCR giống nhau đấu song song như ngược chiều nhau, tuỳ thuộc vào điện áp kích mở cổng cho SCR sớm hay trễ mà ta có điện áp trung bình cấp cho tải thay đổi được.
a) b)
Hình 8.2. Sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều một pha dùng 2 SCR
a- Sơ đồ chỉ dùng hai SCR; b- Sơ đồ dùng 2 SCR và 2 diode
Để cấp xung điều khiển hai SCR này, học viên có thể đấu nối theo sơ đồ mạch kích xung đồng bộ sử dụng TCA780 (hoặc TCA785) như hình 8.3.
Học viên cần sau đó tiến hành các nội dung giống như trong sơ đồ thực hành 8.1 lần lượt đối với hai sơ đồ 8.2a và 8.2b. Rút ra kết luận về đặc điểm của hai dạng sơ đồ trên hình 8.2.
Hình 8.1. Biến đổi xoay chiều một pha bán điều khiển
Hình 8.3. Sơ đồ điều khiển hai SCR
Nội dung 3: Sơ đồ sử dụng 1 SCR và 4 diode
Mắc sơ đồ mạch công suất thực hành như hình 8.4. Tiến hành các nội dung thực hành sau:
- Cấp nguồn 24VAC cho sơ đồ. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn khi chưa cấp xung kích mở SCR.
- Dùng mạch kích đồng bộ để cấp xung kích mở SCR. Cần chú ý trong trường hợp đấu nối như vậy thì SCR sẽ làm việc toàn kỳ nên tín hiệu kích phải phù hợp (cấp cả ở bán kỳ âm và bán kỳ dương của điện áp nguồn). Như vậy sơ đồ điều khiển này giống như sơ đồ điều khiển dùng một triac công suất (xem sơ đồ hình 8.5).
- Thay đổi góc kích tác động vào SCR. Quan sát và vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở (đèn) theo điện áp vào.
- Thay thế tải trở (đèn) bằng tải có tính cảm (motor). Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải có tính cảm (motor) theo điện áp vào.
- So sánh dạng sóng trên hai dạng tải trở và tải có tính cảm. Giải thích sự khác nhau giữa chúng.
Nội dung 4: Sơ đồ sử dụng một triac (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Các thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều một pha dùng trong gia dụng thường sử dụng triac vì tính đơn giản, hiệu quả khi làm việc. Tín hiệu kích
Hình 8.4. Sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều một pha dùng 1 SCR và 4 diode
mở triac tùy thuộc vào từng ứng dụng cụ thể mà người ta có thể sử dụng sơ đồ dạng đơn giản như trên hình 3.9 hoặc sơ đồ hình 8.5.
Hình 8.5. Sơ đồ biến đổi điện áp xoay chiều một pha dùng 1 triac
Thứ tự thực hành, học viên cần thực hiện các nội dung:
- Cấp nguồn 15VDC cho sơ đồ mạch kích, nguồn 24VAC cho tín hiệu đồng bộ và mạch công suất. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn. - Thay đổi góc kích tác động vào triac bằng cách điều chỉnh biến trở VR. Quan sát và vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở (đèn) theo giá trị điện áp vào.
- Thay thế tải trở (đèn) bằng tải cảm (ví dụ đấu với cuộn sơ cấp của máy biến áp). Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải cảm (biến áp) theo điện áp vào.
- So sánh dạng sóng trên hai dạng tải trở và tải cảm. Giải thích sự khác nhau giữa chúng.
8.3.2. Bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha
a) Nhiệm vụ
Thiết bị biến đổi điện áp xoay chiều ba pha được sử dụng khá phổ biến hiện nay để điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha theo phương pháp thay đổi điện áp nguồn đặt vào stator của động cơ. Ưu điểm của phương pháp này là có thể xây dựng hệ điều chỉnh vô cấp và có tính tự động hóa cao, hệ thống làm việc ổn định, tin cậy.
Nhiệm vụ của học viên cần thực hiện các nội dung sau:
- Tìm hiểu nguyên lý làm việc, quy luật cấp xung kích mở các linh kiện trong sơ đồ điều khiển;
- Phân tích dạng sóng điện áp ra trên từng loại tải, vẽ lại dạng sóng đầu ra và tổng hợp trạng thái hoạt động của các linh kiện công suất trong mạch;
- Hoàn thành sơ đồ mạch điện, kết luận và báo các nội dung thực hành.
b) Trình tự thực hiện
Nội dung 1: Sơ đồ sử dụng 6 SCR
Gồm 3 cặp SCR song song ngược. Mỗi cặp nối tiếp với một pha tải. Mạch tải có thể đấu nối theo kiểu “Y” hoặc “Δ”.
Do điện áp nguồn ba pha có đặc điểm là các pha lệch nhau một góc 1200 điện nên tại một thời điểm, sẽ có hai pha dòng điện có chiều đi vào tải còn một pha dòng điện sẽ có chiều đi ra khỏi động cơ (hình 8.6).
0 3 2 A B C 2 3 3 4 3 5
Hình 8.6. Sơ đồ phân bố điện áp ba pha (a) và sơ đồ mạch công suất (b)
Dựa vào biểu đồ phân bố điện áp ba pha của nguồn điện ta xây dựng được quy luật hoạt động của các khóa SCR như sau:
Bảng 9.1. Bảng tổng hợp hoạt động của các van SCR
Thời điểm Các SCR dẫn Các SCR khóa
1 = 0 /3 T1, T5, T6 T2, T3, T4 2 = /3 2/3 T1, T2, T6 T1, T3, T5 3 = 2/3 T1, T2, T3 T4, T5, T6 4 = 4/3 T2, T3, T4 T1, T5, T6 5 = 4/3 5/3 T3, T4, T5 T1, T2, T6 6 = 5/3 2 T4, T5, T6 T1, T2, T3
Tại một thời điểm nhất định cần kích hoạt đồng thời ba khóa SCR ở ba pha tương ứng với quy luật hoạt động của chúng. Từ bảng tổng hợp trên ta nhận thấy, nhiệm vụ của mạch kích trong sơ đồ bảo đảm cấp xung kích mở từng SCR theo từng thời điểm cụ thể như sau:
Bảng 8.2. Bảng tổng hợp thời điểm kích hoạt các van SCR Van SCR Thời điểm kích dẫn
T1 T2 /3 + 4/3 T3 2/3 + 5/3 T4 + 2 T5 4/3 + 7/3 T6 5/3 + 8/3
Như vậy các SCR lần lượt dẫn theo thứ tự T1 T2 T3 T4
T5 T6. Mỗi SCR có thể hoạt động trong nửa bán kỳ dương của điện áp pha đặt lên SCR đó và thời điểm kích xung lệch pha nhau một góc 600 (/3) điện. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Việc thay đổi giá trị của góc kích dẫn có ý nghĩa rất lớn trong bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha.
Tiến trình thực hành học viên cần thực hiện như sau:
- Lắp ráp sơ đồ mạch kích theo phương pháp đồng bộ dùng TCA785 đấu nối như hình 8.6. Để ý cặp SCR đấu song song ngược trên cùng một pha sẽ được cấp xung kích mở lệch pha nhau một góc 1800 điện.
Việc thay đổi điện áp đặt trên tải bằng cách điều chỉnh điện áp điều khiển của các TCA785 thông qua biến trở VR trên chân 11.
- Cấp nguồn đưa tới mạch kích và mạch công suất. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn.
- Thay đổi góc kích tác động vào SCR. Quan sát và vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải trở (đèn) theo điện áp vào.
- Thay thế tải trở (đèn) bằng tải cảm (cuộn sơ cấp biến áp một pha hoặc động cơ không đồng bộ ba pha roto lồng sóc). Vẽ dạng sóng của tín hiệu trên tải cảm theo điện áp vào.
- So sánh dạng sóng trên hai dạng tải trở và tải cảm. Giải thích sự khác nhau giữa chúng.
Hình 8.6. Sơ đồ mạch điều khiển bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha sử dụng 6 SCR
Nội dung 2: Sơ đồ sử dụng 3 triac
Để thay thế hai SCR đấu song song ngược như sơ đồ hình 8.6 ta có thể dùng một triac có vai trò tương đương. Đối với đặc tính của triac ta cần đấu nối mạch như hình 8.7.
Trong sơ đồ này, học viên cũng cần tiến hành các nội dung khảo sát như sơ đồ dùng sáu SCR, trong đó cần chú ý rằng mỗi triac cần được cấp xung kích mở để làm việc trong toàn bộ chu kỳ điện áp.
Hình 8.7. Sơ đồ điều khiển bộ biến đổi điện áp xoay chiều ba pha sử dụng 3 triac
8.3.3. Giới thiệu mạch ứng dụng điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ
a) Mạch điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha
Sơ đồ nguyên lý lắp ráp như trên hình 8.8.
Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau: Nguồn +V1 không ổn áp có mức điện áp trung bình khoảng 20V. Nguồn +V2 là mạch điện áp ra sau IC ổn áp 8712 nên có điện áp ổn định là 12V, cấp cho IC555 và hai opto-triac. Led 1 báo hiệu có nguồn +V2.
Vi mạch định thì 555 trong sơ đồ là mạch đa hài phi ổn, tạo xung vuông để điều khiển hai opto-triac OT1 và OT2.
Mạch phi ổn có dùng diode D song song với điện trở RB nên thời gian nạp và xả của tụ độc lập nhau.
Hình 8.8. Sơ đồ mạch điều khiển động cơ không đồng bộ ba pha
Theo sơ đồ ta có:
+ RAmin = 1,5 K - RAmax = 1,5 K+ 20K = 21,5K
+ RBmin = 1,5 K - RBmax = 10 K+ 50K = 60K Như vậy, khoảng thời gian nạp và xả của tụ điện là: + tnạp min = 0,69.RAmin.C = 0,69.1,5.103.47.10-6 50ms + tnạp max = 0,69.RAmax.C = 0,69.21,5.103.47.10-6 700ms + txả min = 0,69.RBmin.C = 0,69.10.103.47.10-6 325ms
+ txả max = 0,69.RAmax.C = 0,69.60.103.47.10-6 2000ms = 2s Thời gian tụ nạp là thời gian
ngõ ra IC555 có mức cao, thời gian tụ С xả là thời gian ngõ ra IC 555 có mức thấp.
Để dùng xung vuông ra điều khiển hai triac công suất TR1 và TR2, phải đóng công tắc S1, để hở hai công tắc S2A và S2B.
Khi xung vuông ra có mức cao, hai led hồng ngoại ở sơ cấp không sáng nên hai quang triac cua opto không dẫn, hai triac công suất TR1 và TR2 không được kích nên hở mạch nguồn ba pha, động cơ không quay.
Khi xung vuông ra có mức
thấp, hai led hồng ngoại ở sơ cấp sáng, điều khiển hai quang triac ở thứ cấp dẫn điện, tạo dòng điện kích cho cực G của hai triac công suất. Lúc đó, TR1 và TR2 dẫn sẽ cấp đủ nguồn ba pha cho động cơ, động cơ quay.
Tốc độ quay của động cơ cao hay thấp sẽ phụ thuộc tỉ lệ giữa thời gian nạp và xả của tụ C. Hai thời gian này có thể thay đổi được nhờ biến trở 20 K và 50 K. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong mạch động lực hình 8.9, K là công tắc tơ ba pha để điều khiển đóng ngắt nguồn ba pha bằng nút ON-OFF, RTh là rơ le nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ theo nguyên lý thông thường. Công tắc tơ K sẽ được đóng thường trực trong suốt thời gian hoạt động của động cơ. Việc điều khiển đóng ngắt nguồn ba pha theo xung vuông được thực hiện nhờ triac. Triac là loại thiết bị đóng ngắt tĩnh, nên tuy đóng ngắt nguồn ba pha theo nhịp rất nhanh nhưng không sinh ra tia lửa điện.
Mạch R-C ghép song song hai triac công suất là mạch bảo vệ, chống điện áp cảm ứng do cuộn dây trong động cơ tạo ra có điện áp cao, có thể làm hư triac.
Khi đóng hai công tắc S2A và S2B, triac công suất được kích dẫn liên tục, động cơ sẽ quay với tốc độ định mức. R C Rth Rth R C TR1 TR2 K L1 L2 L3 M ~ Hình 8.9. Sơ đồ mạch động lực
b) Mạch điều chỉnh tự động tốc độ quay của quạt theo tín hiệu nhiệt độ
Sơ đồ mạch ứng dụng điều chỉnh tự động tốc độ quay của quạt theo nhiệt độ thông qua điều chỉnh góc mở của TRIAC được mắc theo hình 8.10.
Hình 8.10. Mạch tự động điều chỉnh tốc độ quạt theo nhiệt độ
- Khi nhiệt độ môi trường tăng cao thì nhiệt trở dương (PTN) sẽ tăng điện trở, cùng lúc nhiệt trở âm (NTC) lại giảm điện trở, điều này sẽ làm giảm góc mở của TRIAC, quạt sẽ nhận được nhiều điện năng từ nguồn hơn và tăng tốc độ quay lên.
- Khi nhiệt độ môi trường giảm xuống thấp thì nhiệt trở PTN sẽ giảm điện trở, cùng lúc nhiệt trở NTC lại tăng điện trở, điều này sẽ làm tăng góc mở của TRIAC, tốc độ quay của quạt sẽ giảm xuống.
Bài thực hành số 09
THỰC HÀNH BỘ NGHỊCH LƯU 9.1. Mục đích, yêu cầu
9.1.1. Mục đích
Củng cố kiến thức cơ sở lý thuyết về các dạng mạch nghịch lưu cũng như rèn luyện kỹ năng lắp ráp mạch điện ứng dụng đối với các thiết bị biến đổi điện trong công nghiệp và trên tàu thủy.
9.1.2 Yêu cầu kiến thức nền
- Nắm chắc kiến thức lý thuyết về các dạng mạch nghịch lưu;
- Biết cách vận dụng công thức tính toán để xác định các thông số cơ bản của mạch điện;
- Có kỹ năng đọc hiểu sơ đồ mạch nguyên lý, sử dụng thành thạo các linh kiện điện tử công suất và linh kiện điện tử ứng dụng cơ bản và các dụng cụ, thiết bị đo kiểm tra để lắp ráp và đo tín hiệu trên các đầu ra.
9.1.3. Các dụng cụ thực hành
- Các linh kiện điện tử lắp ráp mạch nghịch lưu: IC555, CD4047, CD4069, IRF460, biến áp nghịch lưu và một số chi tiết khác.
- Máy hiện sóng, đồng hồ VOM, dây điện đấu nối mạch. - Các bộ nguồn điện 12VDC, 24VDC hoặc ắc quy.
9.1.4. Nhiệm vụ chung của bài thực hành
a) Nhiệm vụ chuẩn bị ngoài giờ
- Đọc trước phần nội dung kiến thức lý thuyết về mạch nghịch lưu, tài liệu hướng dẫn thực hành và các nội dung cần thực hiện trong bài thực hành;
- Chuẩn bị dụng cụ, linh kiện hỗ trợ thêm cho bài thực hành được giảng viên yêu cầu.
b) Nhiệm vụ tại phòng thực hành
Học viên cần thực hiện các nội dung theo trình tự như sau:
- Chuẩn bị các dụng cụ, linh kiện, bo mạch thực hành theo yêu cầu; - Phân nhóm thực hiện, phân công công việc cho từng người;
- Lắp ráp hoàn chỉnh các sơ đồ mạch điều khiển, mạch công suất theo từng nội dung bài thực hành được giao;
- Hoàn thiện sản phẩm theo nhóm và viết báo cáo kết quả thực hiện của từng nhóm được phân công.
9.2. Tóm tắt cơ sở lý thuyết
Bộ nghịch lưu có nhiệm vụ chuyển đổi năng lượng từ nguồn điện một (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});