3.2.1. Khảo sát đặc tính của diode công suất
a) Nhiệm vụ
- Khảo sát tính chất và thông số của diode công suất khi làm việc ở trạng thái dẫn thuận và khóa;
- Khảo sát đặc tính của diode công suất khi làm việc với các dạng nguồn (DC và AC) và tải khác nhau.
b) Linh kiện sử dụng
Diode công suất (như bài thực hành 2); nguồn điện 12VDC, 24VAC một pha, đèn tín hiệu 24V, biến trở 50K-1W, dây điện đơn.
c) Phần thực hành
Bước 1: Mắc sơ đồ thực hành diode công suất như hình 3.1a với tải thuần trở là bóng đèn (hoặc điện trở công suất). Nối nguồn điện một chiều 12VDC để phân cực thuận cho diode, lúc này đèn sẽ sáng.
a) b)
Hình 3.1. Diode được phân cực bằng nguồn điện một chiều
a- Phân cực thuận; b- Phân cực ngược Thực hiện các nội dung:
- Sử dụng đồng hồ vạn năng để ở thang đo điện áp một chiều VDC đo sụt áp trên diode khi dẫn thuận;
- Sử dụng đồng hồ ampe kế (DC hoặc AC) để đo dòng tải qua diode. Chú ý sử dụng đồng hồ đo có dải đo phù hợp với dòng tải.
- Thay đổi giá trị điện áp nguồn hoặc thay đổi biến trở VR, đọc giá trị dòng điện tải và sụt áp trên diode.
- Thực hiện một vài lần và ghi chép lần lượt kết quả dòng tải và sụt áp trên diode. Lấy giá trị trung bình các lần đo và kết luận.
Bước 2: Nối nguồn một chiều 12VDC qua tải bóng đèn và diode mắc như hình 3.1b để phân cực ngược cho
diode. Thực hiện các nội dung như trong bước 1 để lấy kết quả đo sụt áp và dòng điện ngược qua diode.
Bước 3: Nối nguồn 24VAC qua tải bóng đèn và diode như hình 3.2a. Sử dụng dao động ký để quan sát dạng tín hiệu trên tải bóng đèn.
Bước 4: Thay đổi tải trở (bóng đèn) bằng tải tính chất cảm (motor) và diode như hình 3.2b. Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu trên tải motor.
a) b)
c) d)
Hình 3.3. Dạng tín hiệu dòng và áp trên tải của diode
a- Tín hiệu điện áp nguồn; b- Trường hợp tải R; c- Trường hợp tải RL; d- Trường hợp tải RLE (động cơ)
a) b)
Hình 3.2. Diode được phân cực bằng nguồn điện xoay chiều
Bước 5: Kiểm nghiệm kết quả đo được trên các loại tải với kết quả lý thuyết của linh kiện trên hình 3.3.
Bước 6: Trên cơ sở nguyên tắc hoạt động của diode, giải thích nguyên tắc hoạt động của sơ đồ hình 3.1 và hình 3.2. Giải thích sự khác nhau giữa hai dạng tín hiệu trên tải cảm (RLE) và tải thuần trở (R).
3.2.2. Khảo sát đặc tính của transistor công suất (BJT)
a) Nhiệm vụ (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong lĩnh vực điện tử công suất BJT được dùng như một khóa chuyển mạch (ON-OFF) nên nó được mắc theo dạng mạch E chung. Khi dùng BJT như một chuyển mạch, nhiệm vụ khi thực hành cần quan tâm là:
- Khảo sát trạng thái dẫn và khóa của linh kiện; thời gian chuyển mạch dòng điện kích dẫn IB; sụt áp khi dẫn thuận và khóa.
b) Linh kiện sử dụng
BJT các loại (giống bài thực hành 02), nguồn điện 12VDC, đèn tín hiệu 12V, switch, dây điện đơn, điện trở loại 1/2W.
c) Phần thực hành
- Mắc sơ đồ thí nghiệm như hình 3.4. Cấp nguồn 12VDC cho mạch điều khiển.
+
a) b)
Hình 3.4. Sơ đồ thí nghiệm đặc tính BJT khi mắc tải
a- Tải mắc trên chân E; b- Tải mắc trên chân C
- Với sơ đồ hình 3.4a, tải mắc trên chân E, học viên cần tiến hành một số thí nghiệm sau:
+ Đặt công tắc chuyển mạch SW ở vị trí 1 (nối mass): Tại vị trí này, BJT ngưng dẫn (ngắt), BJT như một khóa (switch) ở vị trí hở mạch (OFF) và Vout= 0, IL = 0. Dùng đồng hồ vạn năng tiến hành đo kiểm tra kết quả thực tế trên mạch.
+ Chuyển SW sang vị trí 2: Lúc này BJT chuyển sang trạng thái dẫn. Ở trạng thái dẫn bão hòa thì sụt áp trên BJT VCE ≈ 0 (thông thường có trị số từ 0.1V 0.2V) thì BJT như một công tắc ở trạng thái đóng mạch (ON), Vout≈ Vin. Kiểm tra giá trị thực trên tải (có thể dùng bóng đèn để quan sát được dễ dàng).
Chú ý: Thực tế, việc điều khiển như trên có bất lợi là điện thế trên cực B phải có trị số lớn hơn Vin nếu không thì BJT sẽ không ở trạng thái dẫn bão hòa tuyệt đối (phải phân cực
thuận cả nối BC và BE). Để khắc phục tình trạng này thông thường áp dụng dạng sơ đồ nối tải với chân C như trên hình 3.4b. Ngoài ra cũng có thể mắc theo sơ đồ điều khiển gián tiếp như hình 3.5. Trong đó khi SW ở vị trí 1 thì Q1, Q2, Q3 đều dẫn bão hòa, còn khi R3 nối mass thì các bóng Q1, Q2, Q3 ngưng dẫn, BJT ở trạng thái OFF. Trong hai trường hợp trên thì điện thế VB chỉ cần khoảng vài vôn.
3.2.3. Khảo sát đặc tính của thyristor công suất
a) Nhiệm vụ
- Khảo sát đặc tính làm việc của SCR khi làm việc với nguồn điện một chiều và nguồn điện xoay chiều;
- Thực hành xây dựng mạch kích mở và kích ngắt đối với SCR;
- Khảo sát các đại lượng dòng và áp khi SCR ở trạng thái dẫn thuận và trạng thái khóa trên cực điều khiển G và các cực A, K.
b) Linh kiện sử dụng
SCR (giống bài thực hành 02), nguồn điện 12VDC, 24VAC, đèn tín hiệu 24V, switch 3 vị trí, dây điện đơn, điện trở loại 1/2W (giá trị theo sơ đồ), LED tín hiệu.
+
c) Phần thực hành
- Sơ đồ thực hành 1: Sử dụng các linh kiện điện tử lắp ráp mạch điện như sơ đồ hình 3.6. Sau đó lần lượt thực hành theo các bước sau:
+ Bước 1: Cấp nguồn điện một chiều 12VDC với cực tính như trên hình 3.6 để phân cực thuận cho SCR. Lần lượt bật công tắc SW về vị trí 1, 2, 3. Khi SCR dẫn sẽ có dòng điện qua bóng đèn nên đèn sẽ sáng. Dựa vào độ sáng của đèn để giải thích kết quả khi chuyển vị trí của công tắc SW.
+ Bước 2: Khi công tắc SW đang ở vị trí 2 hoặc 3, tiến hành bật ngược về vị trí 1. Quan sát tải, nhận xét và giải thích kết quả.
+ Bước 3: Đổi cực tính của nguồn 12VDC cấp đến mạch. Thay đổi vị trí công tắc SW sau đó quan sát độ sáng của bóng đèn. Giải thích hiện tượng và rút ra kết luận.
Hình 3.6. Sơ đồ thí nghiệm đặc tính của SCR (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sơ đồ thực hành 2: Sử dụng các linh kiện điện tử lắp ráp mạch điện như sơ đồ hình 3.7.
Tiến hành thực hiện các bước sau:
+ Bước 1: Điều chỉnh từ từ biến trở VR, sau đóquan sát bóng đèn. Giải thích kết quả.
+ Bước 2: Điều chỉnh biến trở VR, dùng dao động ký quan sát điện áp hai đầu tải (Uout), vẽ lại dạng sóng ở một vị trí nào đó của VR khi SCR dẫn. Giải thích kết quả.
+ Bước 3: Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu trên tải (Uout) khi nguồn chuyển sang bán kỳ âm.
+ Bước 4: Dựa trên cấu trúc mạch giải thích nguyên lý làm việc của sơ đồ và cho biết chức năng của diode D. Phương pháp làm tăng công suất của SCR trong mạch điện xoay chiều?
3.2.4. Khảo sát đặc tính của triac công suất
a) Nhiệm vụ
- Khảo sát đặc tính làm việc của triac khi làm việc với nguồn điện một chiều và nguồn điện xoay chiều;
- Thực hành xây dựng mạch kích mở đối với triac;
- Khảo sát các đại lượng dòng và áp khi triac ở trạng thái dẫn thuận trên các cực T1, T2.
b) Linh kiện sử dụng
- Triac công suất (như bài số 02), nguồn điện 12VDC, 24VAC, đèn tín hiệu 24V, switch 3 vị trí, dây điện đơn, điện trở loại 1/2W (giá trị theo sơ đồ), LED tín hiệu, diac loại BD30.
c) Phần thực hành:
- Sơ đồ thực hành 1:Sử dụng các linh kiện có sẵn, mắc sơ đồ mạch như hình 3.9. 1 2 3 R1 2.2K R2 47K R 2.7K LED1 Tải TRIAC SW + - 12VDC Uout LED2 D1 D2 D3 D4
Tiến hành thực hiện các nội dung sau:
+ Bước 1: Lần lượt bật SW về vị trí 1, 2, 3 quan sát tải bóng đèn và giải thích kết quả.
+ Bước 2: Bật công tắc SW về vị trí 2 quan sát tải, xong bật về vị trí 1. Giải thích hiện tượng và rút ra kết luận.
+ Bước 3: Đổi cực của nguồn điện 12VDC, lập lại các bước trên và giải thích kết quả.
- Sơ đồ thực hành 2:Sử dụng các linh kiện có sẵn, mắc sơ đồ mạch như hình 3.10.
Hình 3.10. Sơ đồ thí nghiệm đặc tính của triac với nguồn AC
Tiến hành thực hiện các nội dung sau:
+ Bước 1: Điều chỉnh từ từ biến trở VR, sau đó quan sát tải; + Bước 2: Sử dụng dao động ký để quan sát tín hiệu ra trên tải.
+ Bước 3: Giải thích nguyên tắc hoạt động của mạch (nêu rõ chức năng các linh kiện trong mạch điều khiển pha).
3.2.5. Mosfet công suất
a) Nhiệm vụ
- Khảo sát tính chất kích dẫn và ngắt của MOSFET công suất; - Giá trị và đặc điểm làm việc của MOSFET khi dẫn và ngắt.
b) Linh kiện sử dụng
- MOSFET công suất (như bài số 02), nguồn điện 12VDC, đèn tín hiệu (tải) 24V, dây điện đơn, điện trở loại 1/2W (giá trị theo sơ đồ).
c) Phần thực hành: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sử dụng các linh kiện điện tử có sẵn, lắp ráp mạch thực hành như sơ đồ hình 3.12. Cấp nguồn điện 12VDC cho sơ đồ.
Tiến hành thực hiện các nội dung sau:
- Bước 1: Điều chỉnh từ từ biến trở VR sau đó dùng đồng hồ vạn năng để ở thang đo điện áp VDC đo điện áp trên tải và xác định điện áp trên hai cực G-S của MOFET (VGS - điện thế thềm).
- Bước 2: Tiếp tục điều chỉnh VR đến khi MOSFET dẫn bão hòa sau đó đo điện áp trên tải VDS. Xác định trị số tối thiểu của VGS làm MOSFET dẫn bão hòa từ đó suy ra dòng điện tải qua MOSFET (IDSAT).
Hình 3.12. Sơ đồ thí nghiệm đặc tính của MOSFET
- Bước 3: Thay đổi giá trị điện áp nguồn hoặc thay đổi trị số điện trở R3 trong mạch để thay đổi điện áp VDS. Tiến hành đo xác định dòng điện trên tải.
- Bước 4: So sánh điện áp VDS(SAT) với VCESAT của BJT. Nhận xét và rút ra kết luận về đặc tính của hai loại linh kiện này.
Cần lưu ý khi tiến hành thí nghiệm với MOSFET đó là:
- Không được để hở mạch cực G khi cho nguồn vào hai đầu D-S. Điều này sẽ làm MOSFET nóng, có thể bị đánh thủng.
- Không được đấu sai cực tính nguồn với các chân của MOSFET.
- Quá trình làm việc của MOSFET nhất thiết phải có tản nhiệt (mặc dù MOSFET làm việc với nguồn điện có trị số thấp hơn rất nhiều giá trị điện áp cho phép của nó). Đồng thời cần cách ly tấm tản nhiệt của các MOSFET để tránh vô tình làm ngắn mạch chân D của các MOSFET trong mạch điện.
Bài thực hành số 04
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN 4.1. Mục đích, yêu cầu
4.1.1. Mục đích
Giúp học viên có kỹ năng thực hành và nắm chắc bản chất, đặc điểm và ưu nhược điểm của từng phương pháp kích mở và kích ngắt đối với các linh kiện công suất có điều khiển (SCR, triac) từ đó có kỹ năng ứng dụng trong thực tế.
4.1.2 Yêu cầu kiến thức nền
- Nắm chắc kiến thức lý thuyết, hiểu rõ đặc tính làm việc và phương pháp kích mở và kích ngắt đối với các linh kiện điện tử công suất cơ bản.
- Đọc sơ đồ mạch điện, hiểu được nguyên lý làm việc, lắp ráp thành công mạch điện dựa vào sơ đồ cho sẵn.
4.1.3. Các dụng cụ thực hành
- Các linh kiện điện tử công suất (SCR, triac) và điện tử ứng dụng cùng với các dụng cụ, thiết bị đo kiểm tra thông thường như đồng hồ VOM, máy hiện sóng, ...
- Sử dụng các bo mạch thực hành có sẵn tại Phòng thực hành:
+ Bảng nguồn, áp tô mát; bảng khí cụ bảo vệ (cầu chì, tụ điện, điện trở); bảng chứa phần tử tải (đèn, motor, cuộn cảm); bảng chứa linh kiện công suất (SCR, Triac);
+ Bảng chứa các mạch điện điều khiển: Bo mạch dùng IC TCA785, mạch phát xung IC555, mạch phát UJT, mạch dùng bộ liên kết quang, biến áp xung, nguồn kích DC.
4.1.4. Nhiệm vụ chung của bài thực hành
a) Nhiệm vụ chuẩn bị ngoài giờ
- Đọc trước phần nội dung kiến thức bổ trợ cho bài thực hành, 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;
- Thiết kế mạch in của mạch điều khiển, hoàn thiện sản phẩm và viết báo cáo kết quả thực hiện của từng nhóm được phân công sau giờ thực hành trên lớp theo yêu cầu của giảng viên.
b) Nhiệm vụ tại phòng thực hành
Học viên cần thực hiện các nội dung theo trình tự như sau: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Sử dụng các linh kiện điện tử và dụng cụ thực hành để thực hiện các nội dung theo hướng dẫn;
- Lắp ráp hoàn chỉnh các sơ đồ mạch điều khiển, mạch công suất theo từng nội dung bài thực hành được giao trên bo test và mô hình thực hành; thử nghiệm, khảo sát chất lượng thực hiện, hoàn thiện các nội dung được phân công cho từng nhóm.