5.3.1. Chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ
a) Nhiệm vụ
- Lắp ráp mạch chỉnh lưu có điều khiển một pha hai nửa chu kỳ dùng SCR điều khiển điện áp ra trên tải 24VAC;
- Kiểm nghiệm đặc tính điều khiển của mạch và các dạng tín hiệu ra trên tải;
- Thử nghiệm, thiết kế, hoàn thiện mạch in cho sản phẩm thu được.
b) Trình tự thực hiện
- Sử dụng các linh kiện có sẵn lắp ráp mạch điều khiển như sơ đồ hình 5.4 trên bo test (kết hợp sử dụng mạch in chuẩn để tham khảo).
Hình 5.4. Mạch tạo xung kích mở SCR dạng đồng bộ dùng TCA785
Một số chú ý: 1- Trường hợp không có biến áp xung có thể sử dụng linh kiện cách ly quang để thay thế (như PC817). 2- Trong mạch chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ như hình 5.4, mỗi SCR cần được cấp xung kích mở để dẫn
Hình 5.5. Mạch công suất chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ
thông trong một bán kỳ tương ứng của điện áp nguồn. Tín hiệu này sẽ được lấy trên các chân 14 và 15 của TCA785, được khuếch đại và cách ly với mạch công suất.
3- Điện áp điều khiển V11 lấy trên chân 11 của TCA785 có thể lấy từ nguồn 15VDC thông qua biến trở điều chỉnh để có điều khiển góc mở của các SCR trong mạch chỉnh lưu (tham khảo sơ đồ 4.12).
- Đấu nối mạch công suất qua biến áp 220V/24V để cấp cho tải (hình 5.5). - Cấp nguồn cho mạch điều khiển và sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu ra trên các chân G1-K1 và G2-K2.
- Điều chỉnh điện áp ra trên chân 11 và quan sát tín hiệu phát xung ra trên các chân 14, 15 của TCA.
- Hiệu chỉnh mạch điều khiển, ngắt nguồn và đấu nối mạch điều khiển với mạch công suất sau đó cấp điện trở lại cho toàn mạch.
- Chạy thử nghiệm, kiểm tra kết quả thu được. Đo tín hiệu ra trên tải và trên các cực điều khiển của SCR khi mang tải.
5.3.2. Chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng
a) Nhiệm vụ
- Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng để điều khiển các loại tải trở (bóng đèn) và tải cảm (motor);
- Kiểm nghiệm chất lượng điện áp ra khi mang tải khác nhau, so sánh với sơ đồ chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ, rút ra kết luận về tính ứng dụng.
b) Trình tự thực hiện
- Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng qua biến áp 220V/24VAC như hình 5.6.
Lưu ý:
1- Trong sơ đồ có hai thyristor SCR1 và SCR2 tạo thành nhóm anode chung, còn các diode D1 và D2 tạo thành nhóm cathode chung. Do tác dụng của diode D1 và D2, điện áp tạo ra trên tải không âm. Do vậy, bộ chỉnh lưu cầu không được sử dụng khi tải đòi hỏi hoạt động trong chế độ nghịch lưu có hoàn trả năng lượng về nguồn xoay chiều.
Hình 5.6. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng
2- Để điều khiển hoạt động của các SCR, có nhiều phương pháp đã được giới thiệu trong bài thực hành số 4. Ở đây, nhiệm vụ của mạch kích mở SCR là bảo đảm sao cho các SCR1 và SCR2 mở luân phiên theo tín hiệu điện áp nguồn cung cấp.
- Sử dụng sơ đồ mạch điều khiển trên hình 5.5.
Tiến hành một số nội dung thực hành như sau:
- Cấp nguồn điện cho mạch điều khiển và mạch công suất. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn. 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. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5.3.3. Chỉnh lưu cầu một pha đối xứng
a) Nhiệm vụ
- Lắp ráp mạch chỉnh lưu cầu một pha đối xứng để điều khiển các loại tải trở (bóng đèn) và tải cảm (motor);
- Kiểm nghiệm chất lượng điện áp ra khi mang tải khác nhau, so sánh với sơ đồ chỉnh lưu một pha không đối xứng, kiểm tra hiện tượng trùng dẫn khi mang tải tính chất cảm và rút ra kết luận về tính ứng dụng.
b) Trình tự thực hiện
- Đấu nối sơ đồ mạch công suất như hình 5.7b.
2
a) b)
Hình 5.7. Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu một pha đối xứng
- Đấu nối thử nghiệm trên bo test hoặc sử dụng bảng mạch thí nghiệm mẫu để thực hiện theo sơ đồ mạch điều khiển như hình 5.8.
- Kiểm tra lại toàn bộ mạch điều khiển và mạch công suất sau khi đấu nối.
1K VR 5K 86 13 16 1 9 10 12 14 15 11 TCA785 R9 47K C10 68n C12 330p 5 86 13 16 1 9 10 12 14 15 11 TCA785 5 +15V K1 G1 K2 G2 K3 G3 K4 R5 SCR3 SCR2 SCR1 SCR4 2K2 220V/24V 220V/24V G4
Hình 5.8. Sơ đồ mạch kích mở các SCR của cầu chỉnh lưu
Các nội dung cần khảo sát trong sơ đồ mạch ứng dụng như sau:
- Cấp nguồn tương ứng cho mạch điều khiển và mạch công suất. Sử dụng dao động ký quan sát tín hiệu trên tải đèn sau đó vẽ lại 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.
- Dựa vào tín hiệu quan sát được, khảo sát hiện tượng trùng dẫn giữa các SCR đối với tải có tính cảm.
- Rút ra kết luận về quy luật cấp xung điều khiển cho các SCR hoạt động sử dụng mạch phát xung TCA và tổng hợp theo bảng mẫu sau:
5.3.4. Mô phỏng đặc tính mạch chỉnh lưu
a) Mạch chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ
Mở phần mềm PSIM và vẽ mạch chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ như hình 5.9. Tiến hành thiết lập các thông số mô phỏng ban đầu như sau:
- Nguồn vào: 100V-50Hz;
- Tải R = 10 (tương ứng L = 0H, E = 0V);
- Thời gian mô phỏng: Lấy khối Simulation Control và để giá trị theo mặc định của phần mềm.
- Thông số bộ phát xung kích:
+ Tín hiệu đồng bộ (Syns Signal): Sử dụng cảm biến điện áp đấu nối với khuếch đại thuật toán để nhận biết điểm zero. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
+ Tín hiệu góc kích mở alpha (): Dùng nguồn một chiều, giá trị thiết lập ban đầu là 30V;
+ Tín hiệu cho phép (Enable/Disable Signal): Nguồn xung bậc thang VSTEP (V2=1V).
- Nhấn F8 chạy mô
phỏng, kiểm tra kết quả dạng sóng.
- Dựa vào đồ thị dạng sóng điện áp tải, tính giá trị điện áp trung bình giữa hai đầu tải.
- Thay đổi giá trị điện áp trên V1 để thay đổi góc kích α. Nhấn F8 để chạy mô phỏng, kiểm tra kết quả dạng sóng.
- Thay đổi các thông số R-L-E để có loại phụ tải khác nhau. Nhấn F8 để chạy mô phỏng và kiểm nghiệm kết quả thu được.
- Kết luận về đặc điểm hoạt động của mạch và so sánh giá trị giữa kết quả mô phỏng và kết quả thực hành.
b) Mạch chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ
Vẽ mạch chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ (hình 5.10).
Hình 5.9. Sơ đồ mô phỏng mạch chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ
Hình 5.10. Mạch chỉnh lưu điều khiển một pha hai nửa chu kỳ
Tiến hành thiết lập các thông số mô phỏng ban đầu như sau: - Nguồn vào: 100V-50Hz;
- Tải R = 10 (tương ứng L = 0H, E = 0V);
- Thời gian mô phỏng: Lấy khối Simulation Control và để giá trị theo mặc định của phần mềm.
- Thông số bộ phát xung kích:
+ Tín hiệu đồng bộ (Syns Signal): Sử dụng cảm biến điện áp đấu nối với khuếch đại thuật toán để nhận biết điểm zero.
+ Tín hiệu góc kích mở alpha (): Dùng nguồn một chiều, giá trị thiết lập ban đầu là 30V;
+ Tín hiệu cho phép (Enable/Disable Signal): Nguồn xung bậc thang VSTEP.
Lưu ý ở đây ta cần hai bộ phát xung kích cho hai SCR, trong đó một bộ sẽ phát xung kích mở T1 ở bán kỳ dương và một sẽ phát xung kích mở T2 ở bán kỳ âm. Do vậy các tín hiệu đồng bộ cấp cho bộ điều khiển Alpha Controller cần đấu đúng như trong mạch.
- Nhấn F8 chạy mô phỏng, kiểm tra kết quả dạng sóng.
Thực hiện các nội dung mô phỏng giống mạch chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ và rút ra kết luận.
c) Mạch chỉnh lưu điều khiển cầu một pha
Trong sơ đồ mạch chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng ta lắp mạch như sơ đồ hình 5.11.
Thiết lập các thông số mô phỏng ban đầu như sau: - Nguồn vào: 100V-50Hz;
- Tải R = 10;
- Thời gian mô phỏng: Lấy khối Simulation Control và để giá trị theo mặc định của phần mềm.
- Thông số bộ phát xung kích: Giống như thiết lập trong sơ đồ chỉnh lưu điều khiển một pha nửa chu kỳ.
Thực hiện các nội dung mô phỏng giống như các trường hợp trên và rút ra kết luận.
Lưu ý, mạch chỉnh lưu cầu điều khiển một pha học viên có thể lấy riêng từng SCR để lắp ráp mạch. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi đó cần dùng đến hai bộ điều khiển xung kích khác nhau, mỗi bộ sẽ cấp tín hiệu đến kích mở hai SCR. Việc thiết lập các thông số được tiến hành giống như trong mạch hình 5.10.
Hình 5.11. Mạch chỉnh lưu điều khiển cầu một pha đối xứng
Bài thực hành số 6
THỰC HÀNH MẠCH CHỈNH LƯU 3 PHA 6.1. Mục đích, yêu cầu
6.1.1. Mục đích
Giúp cho học viên nắm vững cơ sở lý thuyết về mạch chỉnh lưu ba pha và các kỹ năng lắp ráp mạch điện ứng dụng trong các thiết bị biến đổi điện công nghiệp và trên tàu thủy.
6.1.2 Yêu cầu kiến thức nền
- Nắm chắc kiến thức lý thuyết về mạch chỉnh lưu ba pha không điều khiển và có điều khiển, hiện tượng trùng dẫn trong mạch chỉnh 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.
6.1.3. Các dụng cụ thực hành
- Các linh kiện điện tử công suất (diode, SCR, các linh kiện điện tử ứng dụng khác) hoặc bo mạch thực hành mạch chỉnh lưu ba pha.
-Máy hiện sóng, đồng hồ VOM, dây điện đấu nối mạch. - Các bộ nguồn điện 12VDC và 24VAC.
6.1.4. Nhiệm vụ chung của bài thực hành
a) Nhiệm vụ chuẩn bị ngoài giờ
- Đọc kỹ phần nội dung kiến thức bổ trợ cho bài thực hành, các nội dung cần thực hiện trong bài thực hành. Lưu ý học viên cần tổng hợp bảng trạng thái hoạt động (thứ tự hoạt động theo giản đồ thời gian) và thứ tự cấp xung điều khiển cho các SCR hoạt động.
- 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: Học viên cần thực hiện các nội dung theo trình tự như sau:
- 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.