›
›

Bài tập lớn Điên tử công suất

pdf 33 trang hapham 2750
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài tập lớn Điên tử công suất", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfbai_tap_lon_dien_tu_cong_suat.pdf

Nội dung text: Bài tập lớn Điên tử công suất

  1. Bài tập lớn Điên tử công suất
  2. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t CHƯƠ NG I GIỚỆỀỈƯ I THI U KHÁI QUÁT V CH NH L U Đểấồ c p ngu n cho t ảộề i m t chi u, chúng ta c ầếếộỉư n thi t k các b ch nh l u mụ c đích bi ế n đ ổ i năng l ượng đi ệ n xoay chi ề u thành m ộ t chi ề u. Các lo ạ i b ộ biế n đ ổ i này có th ể là ch ỉ nh lưu không đi ề u khi ể n và ch ỉ nh lưu có đi ề u khi ể n. Vớ i m ụ c đích gi ả m công su ấ t vô công, ng ười ta th ường m ắ c song song ng ược vớ i t ả i m ộ t chi ề u m ộ t điôt (lo ạ i s ơ đ ồ này được g ọ i là s ơ đ ồ có điôt ng ược). Trong các sơ đ ồ ch ỉ nh lưu có điôt ngược, khi có và không có đi ề u khi ể n, năng lượng được truy ề n t ừ phía lưới xoay chi ề u sang m ộ t chi ề u, nghĩa là các lo ạ i chỉ nh lưu đó ch ỉ có th ể làm vi ệ c ở ch ế đ ộ ch ỉ nh lưu. Các b ộ ch ỉ nh l ưu có điề u khiể n, không điôt ngược có th ể trao đ ổ i năng l ượng theo c ả hai chi ề u. Khi năng lượng truy ề n t ừ l ưới xoay chi ề u sang t ả i m ộ t chi ề u, b ộ ngu ồ n làm vi ệ c ở ch ế đ ộ ch ỉ nh lưu, khi năng l ượng truy ề n theo chi ề u ng ược l ạ i (nghĩa là t ừ phía tả i m ộ t chi ề u v ề lưới xoay chi ề u) thì b ộ ngu ồ n làm vi ệ c ở ch ế đ ộ nghị ch lưu tr ả năng l ượng v ề lưới. Theo dạ ng ngu ồ n c ấ p xoay chi ề u, chúng ta có th ể chia ch ỉ nh lưu thành mộ t hay ba pha. Các thông s ố quan tr ọ ng c ủ a s ơ đ ồ ch ỉ nh l ưu là: dòng điệ n và điệả n áp t i; dòng đi ệạ n ch y trong cu ộ n dây th ứấế c p bi n áp; s ốầậạ l n đ p m ch trong mộ t chu kỳ. Dòng đi ệ n ch ạ y trong cu ộ n dây th ứ c ấ p bi ế n áp có th ể là mộ t chi ề u, hay xoay chi ề u, có th ể phân lo ạ i thành s ơ đ ồ có dòng đi ệ n bi ế n áp mộ t chi ề u hay, xoay chi ề u. S ố l ầ n đ ậ p m ạ ch trong m ộ t chu kỳ là quan h ệ c ủ a tầ n s ố sóng hài th ấ p nh ấ t c ủ a đi ệ n áp ch ỉ nh lưu v ớ i t ầ n s ố đi ệ n áp xoay chiề u. Theo hình dạ ng các s ơ đ ồ ch ỉ nh lưu, v ớ i chuy ể n m ạ ch t ự nhiên chúng ta có thể phân lo ạ i ch ỉ nh lưu thành các lo ạ i s ơ đ ồ sau. 1. Chỉ nh l ư u mộ t n ử a chu kỳ. T U1 U2 R L 1 4 01235 4 01235
  3. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Hình 1. Sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu mộ t n ử a chu kỳ. ở s ơ đ ồ ch ỉ nh lưu m ộ t n ử a chu kỳ hình 1 sóng đi ệ n áp ra m ộ t chi ề u s ẽ b ị gián đoạ n trong m ộ t n ử a chu kỳ khi đi ệ n áp anod c ủ a van bán d ẫ n âm, do vậ y khi sử d ụ ng s ơ đ ồ ch ỉ nh l ưu mộ t n ử a chu kỳ, chúng ta có ch ấ t lượng đi ệ n áp xấ u. V ớ i ch ấ t l ượng đi ệ n áp r ấ t x ấ u và cũng cho ta h ệ s ố s ử d ụ ng bi ế n áp xấ u. Đánh giá chung về lo ạ i ch ỉ nh lưu này chúng ta có th ể nh ậ n th ấ y, đây là loạ i ch ỉ nh l ưu cơ b ả n, s ơ đ ồ nguyên lý m ạ ch đ ơ n gi ả n. Tuy v ậ y các ch ấ t lượ ng k ỹ thu ậ t như: ch ấ t l ượng đi ệ n áp m ộ t chi ề u; hi ệ u su ấ t s ử d ụ ng bi ế n áp quá xấ u. Do đó lo ạ i ch ỉ nh lưu này ít được ứ ng d ụ ng trong th ự c t ế . Khi cầ n ch ấ t lượng đi ệ n áp khá h ơ n, người ta thường s ử d ụ ng s ơ đ ồ chỉ nh l ưu cả chu kỳ theo các phương án sau. 2. Chỉ nh l ư u cả chu kỳ v ớ i bi ế n áp có trung tính. T1 U2 R L U1 U2 T2 Hình 2. Sơ đ ồ ch ỉ nh lưu c ả chu kỳ v ớ i bi ế n áp có trung tính. Theo hình dạ ng s ơ đ ồ , thì bi ế n áp ph ả i có hai cu ộ n dây th ứ c ấ p v ớ i thông số gi ố ng h ệ t nhau, ở m ỗ i n ử a chu kỳ có m ộ t van d ẫ n cho dòng đi ệ n chạ y qua. Cho nên ở c ả hai n ử a chu kỳ sóng đi ệ n áp t ả i trùng v ớ i đi ệ n áp cuộ n dây có van d ẫ n. Trong s ơ đ ồ này đi ệ n áp t ả i đ ậ p m ạ ch trong c ả hai n ử a chu kỳ, vớầốậạằ i t n s đ p m ch b ng hai l ầầốệ n t n s đi n áp xoay chi ề u. Mỗ i van d ẫ n thông trong m ộ t n ử a chu kỳ, do v ậ y dòng đi ệ n mà van bán dẫảịốằ n ph i ch u t i đa b ng 1/2 dòng đi ệảịệụủ n t i, tr hi u d ng c a dòng đi ệạ n ch y 2 4 01235 4 01235
  4. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t qua van Ihd = 0,71.Id So vớ i ch ỉ nh lưu n ử a chu kỳ, thì lo ạ i ch ỉ nh lưu này có ch ấ t lượng đi ệ n áp tố t h ơ n. Dòng đi ệ n ch ạ y qua van không quá l ớ n, t ổ ng đi ệ n áp r ơ i trên van nhỏ . Đ ố i v ớ i ch ỉ nh lưu có đi ề u khi ể n, thì s ơ đ ồ hình 2 nói chung và vi ệ c đi ề u khiể n các van bán d ẫ n ở đây tơng đ ố i đ ơ n gi ả n. Tuy v ậ y vi ệ c ch ế t ạ o bi ế n áp có hai cuộ n dây th ứ c ấ p gi ố ng nhau, mà m ỗ i cu ộ n ch ỉ làm vi ệ c có m ộ t n ử a chu kỳ, làm cho việếạế c ch t o bi n áp ph ứạơ c t p h n và hi ệấửụ u su t s d ng bi ế n áp xấ u h ơ n, m ặ t khác đi ệ n áp ng ược củ a các van bán d ẫ n ph ả i ch ị u có tr ị s ố lớ n nhât. 3. Chỉ nh l ưu c ầ u m ộ t pha. U2 T4 T1 T2 T3 R L Hình 3. Sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu cầ u m ộ t pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng. Hoạ t đ ộ ng c ủ a s ơ đ ồ này khái quát có th ể mô t ả như sau. Trong n ử a bán kỳ điệ n áp anod c ủ a Tiristo T1 dương (+) (lúc đó catod T2 âm (-)), n ế u có xung điề u khi ể n cho c ả hai van T1,T2 đ ồ ng th ờ i, thì các van này s ẽ được m ở thông để đ ặ t đi ệ n áp lưới lên t ả i, đi ệ n áp t ả i m ộ t chi ề u còn b ằ ng đi ệ n áp xoay chiề u ch ừ ng nào các Tiristo còn d ẫ n (kho ả ng d ẫ n c ủ a các Tiristo ph ụ thuộ c vào tính ch ấ t c ủ a t ả i). Đ ế n n ử a bán kỳ sau, đi ệ n áp đ ổ i d ấ u, anod c ủ a Tiristo T3 dương (+) (catod T4 âm (-)), n ế u có xung đi ề u khi ể n cho c ả hai van T3,T4 đồ ng th ờ i, thì các van này s ẽ được m ở thông, đ ể đ ặ t đi ệ n áp lới lên t ả i, vớ i đi ệ n áp m ộ t chi ề u trên t ả i có chi ề u trùng v ớ i n ử a bán kỳ trước. Chỉ nh l ưu cầ u m ộ t pha hình 3 có ch ấ t lượng đi ệ n áp ra hoàn toàn gi ố ng như ch ỉ nh lưu c ả chu kỳ v ớ i bi ế n áp có trung tính, như s ơ đ ồ hình 2. Vi ệ c điề u khi ể n đ ồ ng th ờ i các Tiristo T1,T2 và T3,T4 có th ể th ự c hi ệ n b ằ ng nhi ề u 4 01235 4 01235 3
  5. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t cách, mộ t trong nh ữ ng cách đ ơ n gi ả n nh ấ t là s ử d ụ ng bi ế n áp xung có hai cuộ n th ứ c ấ p như hình 4: T1 (T3) D Mach T2 (T4) dieu khien D Hình 4. Phương án c ấ p xung ch ỉ nh lưu c ầ u m ộ t pha Điề u khi ể n các Tiristo trong s ơ đ ồ hình 3, nhi ề u khi g ặ p khó khăn cho trong khi mở các van đi ề u khi ể n, nh ấ t là khi công su ấ t xung không đ ủ l ớ n. Đ ể tránh việ c m ở đ ồ ng th ờ i các van nh ư ở trên, mà ch ấ t lượng đi ệ n áp ch ừ ng mự c nào đó v ẫ n có th ể đáp ứ ng được, ng ười ta có th ể s ử d ụ ng ch ỉ nh luư c ầ u mộ t pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. Chỉ nh lưu c ầ u m ộ t pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng có th ể th ự c hi ệ n bằ ng hai ph ương án khác nhau nh ư hình 5. Giố ng nhau ở hai s ơ đ ồ này là: chúng đề u có hai Tiristo và hai điôt; m ỗ i l ầ n c ấ p xung đi ề u khi ể n ch ỉ c ầ n m ộ t xung; điệ n áp m ộ t chi ề u trên t ả i có hình d ạ ng và tr ị s ố gi ố ng nhau; đ ườ ng cong điệ n áp t ả i ch ỉ có ph ầ n đi ệ n áp d ương nên s ơ đ ồ không làm vi ệ c v ớ i t ả i có nghị ch lưu tr ả năng lượng v ề lưới. S ự khác nhau gi ữ a hai s ơ đ ồ trên đ ượ c thểệệ hi n rõ r t khi làm vi ệớảệảớ c v i t i đi n c m l n, lúc này dòng đi ệạ n ch y qua các van điề u khi ể n và không đi ề u khi ể n s ẽ khác nhau. T2 T1 U D2 T1 D1 D2 D1 T2 L R R L a b Hình 5. Sơ đ ồ ch ỉ nh lưu c ầ u m ộ t pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. 4 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235
  6. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Trên sơ đ ồ hình 5a, khi đi ệ n áp anod T1 d ương và catod D1 âm có dòng điệ n t ả i ch ạ y qua T1, D1 đ ế n khi đi ệ n áp đ ổ i d ấ u (v ớ i anod T2 d ương) mà chưa có xung mở T2, năng lượng c ủ a cu ộ n dây t ả i L được x ả ra qua D2, T1. Như vậ y vi ệ c chuy ể n m ạ ch c ủ a các van không đi ề u khi ể n D1, D2 x ả y ra khi điệ n áp b ắ t đ ầ u đ ổ i d ấ u. Tiristo T1 s ẽ b ị khoá khi có xung m ở T2, k ế t qu ả là chuyể n m ạ ch các van có đi ề u khi ể n đ ược th ự c hi ệ n b ằ ng vi ệ c m ở van k ế tiế p. T ừ nh ữ ng gi ả i thích trên chúng ta th ấ y r ằ ng, các van bán d ẫ n đ ược d ẫ n thông trong mộ t n ử a chu kỳ (các điôt d ẫ n t ừ đ ầ u đ ế n cu ố i bán kỳ đi ệ n áp âm catod, còn các Tiristo được d ẫ n thông t ạ i th ờ i đi ể m có xung m ở và b ị khoá bởệở i vi c m Tiristo ởử n a chu kỳ k ếếềịố ti p). V tr s , thì dòng đi ệ n trung bình chạ y qua van b ằ ng Itb= (1/2 ) Id, dòng điệ n hi ệ u d ụ ng c ủ a van Ihd = 0,71.Id. Theo sơ đ ồ hình 5b, khi đi ệ n áp lưới đ ặ t vào anod và catod c ủ a các van bán dẫ n thu ậ n chi ề u và có xung đi ề u khi ể n, thì vi ệ c d ẫ n thông các van hoàn toàn giố ng như s ơ đ ồ hình 5a. Khi đi ệ n áp đ ổ i d ấ u năng l ượ ng c ủ a cu ộ n dây L được x ả ra qua các điôt D1, D2, các van này đóng vai trò c ủ a điôt ng ược. Chính do đó mà các Tiristo sẽ t ự đ ộ ng khoá khi đi ệ n áp đ ổ i d ấ u. Có th ể th ấ y rằ ng, ở s ơ đ ồ này dòng đi ệ n qua Tiristo nh ỏ h ơ n dòng đi ệ n qua các điôt. Nhìn chung các loạ i ch ỉ nh lưu c ầ u m ộ t pha có ch ấ t l ượng đi ệ n áp tươ ng đ ương nh ư chỉ nh lưu c ả chu kỳ v ớ i bi ế n áp có trung tính, ch ấ t l ượng điệ n m ộ t chi ề u nh ư nhau, dòng điệ n làm vi ệ c c ủ a van b ằ ng nhau, nên vi ệ c ứng d ụ ng chúng cũng t ương đương nhau. M ặ c dù v ậ y ở ch ỉ nh l ưu cầ u m ộ t pha có ưu đi ể m h ơ n ở ch ỗ : đi ệ n áp ngược trên van bé h ơ n; bi ế n áp d ễ ch ế tạ o và có hi ệ u su ấ t cao h ơ n. Th ế nh ưng chỉ nh l ưu cầ u m ộ t pha có s ố l ượng van nhiề u g ấ p hai l ầ n, làm giá thanh cao h ơ n, s ụ t áp trên van l ớ n g ấ p hai l ầ n, chỉ nh l ưu cầềểốứ u đi u khi n đ i x ng thì vi ệềểứạơ c đi u khi n ph c t p h n. Các sơ ch ỉ nh l ưu mộ t pha cho ta đi ệ n áp v ớ i ch ấ t l ượng ch ưa cao, biên độ đ ậ p m ạ ch đi ệ n áp quá l ớ n, thành ph ầ n hài b ậ c cao l ớ n đi ề u này không đáp ứng được cho nhi ề u lo ạ i t ả i. Mu ố n có ch ấ t lượng đi ệ n áp t ố t h ơ n chúng ta phả i s ử d ụ ng các s ơ đ ồ có s ố pha nhi ề u h ơ n. 4. Chỉ nh l ưu tia ba pha. Khi biế n áp có ba pha đ ấ u sao ( Y ) trên m ỗ i pha A,B,C ta n ố i m ộ t van như hình 6.a, ba catod đ ấ u chung cho ta đi ệ n áp dương c ủ a t ả i, còn trung tính biế n áp s ẽ là đi ệ n áp âm. Ba pha đi ệ n áp A,B,C d ị ch pha nhau m ộ t góc là 1200 theo các đường cong đi ệ n áp pha, chúng ta có đi ệ n áp c ủ a m ộ t pha d ương h ơ n điệ n áp c ủ a hai pha kia trong kho ả ng th ờ i gian 1/3 chu kỳ ( 1200 ). Từ đó th ấ y rằ ng, t ạ i m ỗ i th ờ i đi ể m ch ỉ có đi ệ n áp c ủ a m ộ t pha dương h ơ n hai pha kia. Nguyên tắ c m ở thông và đi ề u khi ể n các van ở đây là khi anod c ủ a van nào dương h ơ n van đó m ớ i đ ược kích m ở . Th ờ i đi ể m hai đi ệ n áp c ủ a hai pha giao nhau đượ c coi là góc thông t ự nhiên c ủ a các van bán d ẫ n. Các Tiristior ch ỉ 5
  7. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t đượởc m thông v ớ i góc m ởỏấạờể nh nh t t i th i đi m góc thông t ự nhiên (nh ư vậ y trong ch ỉ nh l ưu ba pha, góc mở nh ỏ nh ấ t α = 0o sẽ d ị ch pha so v ớ i đi ệ n áp pha mộ t góc là 300). A T1 B T2 C T3 L R a Ud Ud Id Id t t 0 t1 t2 t3 t4 t1 t2 t3 t4 I1 I1 t t I2 I2 t t I3 I3 t t t t 4 01235 UT1 4 01235 b. c. Hình 6 Chỉ nh l ư u tia ba pha a. Sơ đ ồ đ ộ ng l ự c; b- Gi ả n đ ồ đ ườ ng các cong khi góc m ở α = 30o tả i thuầ n tr ở ; c- Gi ả n đ ồ các đ ườ ng cong khi α = 60o các đườ ng cong gián đo ạ n. 6
  8. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Từơồ s đ ,ta th ấởộờể y m t th i đi m nào đó ch ỉ có m ộ t van d ẫ n, như v ậ y mỗ i van d ẫ n thông trong 1/3 chu kỳ n ế u đi ệ n áp t ả i liên t ụ c,còn n ế u đi ệ n áp tả i gián đo ạ n thì th ờ i gian d ẫ n thông c ủ a các van nh ỏ h ơ n. Tuy nhiên trong c ả hai trường h ợ p dòng đi ệ n trung bình c ủ a các van đ ề u b ằ ng 1/3.Id. Trong khoả ng th ờ i gian van d ẫ n dòng đi ệ n c ủ a van b ằ ng dòng đi ệ n t ả i, trong khoả ng van khoá dòng đi ệ n van b ằ ng 0. Đi ệ n áp c ủ a van ph ả i ch ị u b ằ ng đi ệ n dây giữ a pha có van khoá v ớ i pha có van đang d ẫ n. Khi t ả i thu ầ n tr ở dòng điệ n và đi ệ n áp t ả i liên t ụ c hay gián đo ạ n ph ụ thu ộ c góc m ở c ủ a các Tiristo. Nế u góc m ở Tiristo nh ỏ h ơ n α ≤ 30o, các đường cong Ud, Id liên t ụ c, khi góc mở l ớ n h ơ n α >30o điệ n áp và dòng đi ệ n t ả i gián đo ạ n . So vớ i ch ỉ nh l ưu mộ t pha, thì ch ỉ nh l ư u tia ba pha có ch ấ t lượng điệ n mộềốơ t chi u t t h n, biên đ ộệ đi n áp đ ậạấơ p m ch th p h n, thành ph ầ n sóng hài bậ c cao bé h ơ n, vi ệ c đi ề u khi ể n các van bán d ẫ n trong tr ường h ợ p này cũng tươốơảớệ ng đ i đ n gi n. V i vi c dòng đi ệỗộ n m i cu n dây th ứấ c p là dòng m ộ t chiề u, nh ờ có bi ế n áp ba pha ba tr ụ mà t ừ thông lõi thép bi ế n áp là t ừ thông xoay chiề u không đ ố i x ứ ng làm cho công su ấ t bi ế n áp ph ả i l ớ n .N ế u ở đây biế n áp được ch ế t ạ o t ừ ba bi ế n áp m ộ t pha thì công su ấ t các bi ế n áp còn l ớ n hơề n nhi u. Khi ch ếạế t o bi n áp đ ộự ng l c các cu ộ n dây th ứấảư c p ph i đ ợc đấ u Υ vớ i dây trung tính ph ả i l ớ n h ơ n dây pha vì theo s ơ đ ồ hình 6a thì dây trung tính chị u dòng đi ệ n t ả i. 5. Chỉ nh l ưu tia sáu pha. Sơ đ ồ ch ỉ nh lưu tia ba pha ở trên có ch ấ t lượng đi ệ n áp t ả i ch ưa thậ t t ố t lắ m. Khi c ầ n ch ấ t lượng đi ệ n áp t ố t h ơ n chúng ta s ử d ụ ng s ơ đ ồ nhi ề u pha hơ n. M ộ t trong nh ữ ng s ơ đ ồ đó là ch ỉ nh l ưu tia sáu pha. Sơ đ ồ đ ộ ng l ự c mô t ả trên hình vẽ : A T1 * A C* B A* C B* B T2 * C T3 * R L t A* T4 B* T5 C* T6 7 4 01235 4 01235
  9. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t a b Hình 7 Chỉ nh l ư u tia sáu pha a- Sơ đ ồ đ ộ ng l ự c; b- Đ ườ ng cong đi ệ n áp t ả i Sơ đ ồ ch ỉ nh lưu tia sáu pha được c ấ u t ạ o b ở i sáu van bán d ẫ n n ố i t ớ i biế n áp ba pha v ớ i sáu cu ộ n dây th ứ c ấ p, trên m ỗ i tr ụ bi ế n áp có hai cu ộ n giố ng nhau và ng ược pha. Đi ệ n áp các pha d ị ch nhau m ộ t góc là 60o , dạ ng sóng điệ n áp t ả i ở đây là ph ầ n dương h ơ n c ủ a các đi ệ n áp pha v ớ i đ ậ p m ạ ch bậ c sáu. V ớ i d ạ ng sóng đi ệ n áp nh ư trên, ta thấ y ch ấ t lượng đi ệ n áp m ộ t chiề u đ ược coi là t ố t nh ấ t. Theo dạ ng sóng đi ệ n áp ra ,chúng ta th ấ y r ằ ng m ỗ i van bán d ẫ n d ẫ n thông trong khoả ng 1/6 chu kỳ. So v ớ i các s ơ đ ồ khác, thì ở ch ỉ nh l ư u tia sáu pha dòng điệ n ch ạ y qua van bán d ẫ n bé nh ấ t. Do đó s ơ đ ồ ch ỉ nh lưu tia sáu pha rấ t có ý nghĩa khi dòng t ả i l ớ n. Trong tr ường h ợ p đó chúng ta ch ỉ c ầ n có van nhỏ có th ể ch ế t ạ o b ộ ngu ồ n v ớ i dòng t ả i l ớ n. 6. Chỉ nh l ưu c ầ u ba pha. a/Chỉ nh l ư u cầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng . Sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu cầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng hình 8.a có th ể coi nh ư hai sơ đ ồ ch ỉ nh lưu tia ba pha m ắ c ng ược chi ề u nhau, ba Tiristo T1,T3,T5 t ạ o thành mộ t ch ỉ nh lưu tia ba pha cho đi ệ n áp (+) t ạ o thành nhóm anod, còn T2,T4,T6 là mộ t ch ỉ nh lưu tia cho ta đi ệ n áp âm t ạ o thành nhóm catod, hai chỉ nh lưu này ghép l ạ i thành c ầ u ba pha. Theo hoạ t đ ộ ng c ủ a ch ỉ nh l ưu cầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng, dòng đi ệ n chạ y qua t ả i là dòng đi ệ n ch ạ y t ừ pha này v ề pha kia, do đó t ạ i m ỗ i th ờ i đi ể m cầ n m ở Tiristo chúng ta c ầ n c ấ p hai xung đi ề u khi ể n đ ồ ng th ờ i (m ộ t xung ở nhóm anod (+), mộ t xung ở nhóm catod (-)). Khi chúng ta cấ p đúng các xung đi ề u khi ể n, dòng đi ệ n s ẽ được ch ạ y t ừ pha có điệ n áp dương h ơ n v ề pha có đi ệ n áp âm h ơ n. Khi góc m ở van nh ỏ ho ặ c điệ n c ả m l ớ n, trong m ỗ i kho ả ng d ẫ n c ủ a m ộ t van c ủ a nhóm này (anod hay catod) thì sẽ có hai van c ủ a nhóm kia đ ổ i ch ỗ cho nhau. Đi ệ n áp ng ược các 8
  10. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t van phả i ch ị u ở ch ỉ nh lu cầ u ba pha s ẽ b ằ ng 0 khi van d ẫ n và b ằ ng đi ệ n áp dây khi van khoá. Sự ph ứ c t ạ p c ủ a ch ỉ nh l ưu cầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng như đã nói trên là cầ n ph ả i m ở đ ồ ng th ờ i hai van theo đúng th ứ t ự pha, do đó gây không ít khó khăn khi chế t ạ o v ậ n hành và s ử a ch ữ a. Đ ể đ ơ n gi ả n h ơ n ng ười ta có th ể sử d ụ ng đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. A B C A U T2 T1 0 t t t t t t t U a b T4 T3 X I X I I X T6 T5 X I X I X I R L UT A B C A Uf A B C A Uf c d Ud Ud Hình 8. Chỉ nh l ư u c ầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng. 4 01235 4 01235 a- sơ đ ồ đ ộ ng l ự c; b- gi ả n đ ồ các đ ườ ng cong c ơ b ả n c,d - điệ n áp t ả i khi α =60o α =90o 9
  11. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t b/Chỉ nh l ưu c ầ u ba pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. Loạ i ch ỉ nh lưu này được c ấ u t ạ o t ừ m ộ t nhóm (anod ho ặ c catod) đi ề u khiể n và m ộ t nhóm không đi ề u khi ể n nh ư mô tả trên hình v ẽ : a b D1 T1 A B . C A Uf 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 D2 T2 Ud D3 T3 T1 X1 T2 X2 T3 R L X3 D1 D2 D3 A? L-DOC Hình 9. Chỉ nh l ư u c ầ u ba pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. a- sơ đ ồ đ ộ ng l ự c; b- gi ả n đ ồ các đ ườ ng cong c ơ b ả n Chỉ nh lưu c ầ u ba pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng có dòng đi ệ n và đi ệ n áp tả i liên t ụ c khi góc m ở các van bán d ẫ n nh ỏ h ơ n 600, khi góc mở tăng lên và thành phầ n đi ệ n c ả m c ủ a t ả i nh ỏ , dòng đi ệ n và đi ệ n áp s ẽ gián đo ạ n. Theo dạ ng sóng đi ệ n áp t ả i ở trên tr ị s ố đi ệ n áp trung bình trên t ả i b ằ ng 0 khi góc mở đ ạ t t ớ i 1800. Người ta có th ể coi đi ệ n áp trung bình trên t ả i là kế t qu ả c ủ a t ổ ng hai đi ệ n áp ch ỉ nh lưu tia ba pha 3 3 3 Utb = Uf (max)(1+ cosα ) = Uday(max)(1+ cosα ) (1− 6) 2π 2π 4 01235 Việ c kích m ở các van4 đi ề01235 u khi ể n trong ch ỉ nh lưu c ầ u ba pha có đi ề u khiể n d ễ dàng h ơ n, nh ưng các điề u hoà b ậ c cao c ủ a t ả i và c ủ a ngu ồ n l ớ n hơ n. So vớ i ch ỉ nh lưu c ầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng, thì trong s ơ đ ồ này 10
  12. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t việ c đi ề u khi ể n các van bán d ẫ n đ ược th ự c hi ệ n đ ơ n gi ả n h ơ n. Ta có th ể coi mạ ch đi ề u khi ể n c ủ a b ộ ch ỉ nh l ưu này như điề u khi ể n m ộ t ch ỉ nh lưu tia ba pha. Chỉ nh l ư u c ầ u ba pha hi ệ n nay là s ơ đ ồ có ch ấ t l ượng đi ệ n áp t ố t nh ấ t, hiệấửụếốấ u su t s d ng bi n áp t t nh t. Tuy v ậ y, đây cũng là s ơồứạ đ ph c t p nhấ t. 7. Chỉ nh l ưu khi có điôt ng ược. T1 Hình 10. ch nh l u m t pha v i bi n áp trung L ỉ ư ộ ớ ế U2 R tính U1 D U2 Như đã nêu ở trên, khi ch ỉ nh l ư u làm T2 việ c v ớ i t ả i đi ệ n c ả m l ớ n, năng l ượ ng c ủ a cuộ n dây tích lu ỹ s ẽ đ ượ c x ả ra khi đi ệ n áp nguồ n đ ổ i d ấ u. Trong tr ườ ng h ợ p này nh ư mô t ả trên hình 10 khi đi ệ n áp nguồ n đ ổ i d ấ u do điôt D đ ặ t ng ượ c đi ệ n áp lên các tiristo (trong các kho ả ng 0(t1, p1(t2, p2(t3), nên các tiristo bị khoá đi ệ n áp t ả i b ằ ng 0. Dòng đi ệ n ch ạ y qua các tiristo I1, I2 chỉ t ồ n t ạ i trong kho ả ng (t1(p1, t2(p2, t3(p3) tiristo đ ượ c phân cựậ c thu n. Khi đi ệổấ n áp đ i d u, năng l ượủộ ng c a cu n dây tích lu ỹả x qua điôt, để ti ế p t ụ c duy trì dòng đi ệ n ID trong m ạ ch t ả . Chỉ nh l ưu mộ t pha th ường đ ược ch ọ n khi ngu ồ n c ấ p là l ưới đi ệ n m ộ t pha, hoặ c công su ấ t không quá l ớ n so v ớ i công su ấ t l ưới (làm m ấ t đ ố i x ứ ng điệ n áp l ướ i, và t ả i không có yêu c ầ u quá cao v ề ch ấ t l ượng đi ệ n áp m ộ t 4 01235 chiề u. 4 01235 Trong chỉ nh l ưu mộ t pha, n ế u t ả i có dòng đi ệ n l ớ n và đi ệ n áp th ấ p, thì sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu mộ t pha c ả chu kỳ v ớ i bi ế n áp có trung tính có ưu đi ể m h ơ n. Bở i vì trong s ơ đ ồ này t ổ n hao trên van bán d ẫ n ít h ơ n, nên công su ấ t t ổ n hao trên van so vớ i công su ấảỏơệấếị t t i nh h n, hi u su t thi t b cao h ơệ n, đi n áp ngượủớếệ c c a van l n (n u đi n áp cao mà ch ọơồ n s đ này có th ể không ch ọ n đượ c van bán d ẫếảệ n). N u t i có đi n áp cao và dòng đi ệỏệọơ n nh , thì vi c ch n s đồ c ầ u ch ỉ nh l ưu mộ t pha h ợ p lý h ơ n, b ở i vì h ệ s ố đi ệ n áp ng ược c ủ a van trong sơ đ ồ c ầ u nh ỏ h ơ n, do đó chúng ta d ễ ch ọ n van h ơ n. Khi sử d ụ ng s ơ đ ồ ch ỉ nh l ưu cầ u m ộ t pha, đ ố i v ớ i nh ữ ng lo ạ i t ả i không cầ n làm vi ệ c ở ch ế đ ộ ngh ị ch lưu hoàn tr ả năng l ượng v ề l ưới, nên ch ọ n s ơ đồ ch ỉ nh l ưu cầ u đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. Vì trong s ơ đ ồ này t ạ i m ỗ i th ờ i điể m phát xung đi ề u khi ể n chúng ta ch ỉ c ầ n c ấ p m ộ t xung ( ở ch ỉ nh l ưu cầ u mộ t pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng chúng ta ph ả i c ấ p hai xung đi ề u khi ể n cho hai 11
  13. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Tiristo đồ ng th ờ i), s ơ đ ồ m ạ ch đi ề u khi ể n đ ơ n gi ả n h ơ n. Chỉ nh lưu c ầ u m ộ t pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng đ ược dùng nhi ề u đ ố i v ớ i các loạ i t ả i có làm vi ệ c ở ch ế đ ộ ngh ị ch lưu hoàn tr ả năng l ượng v ề l ưới, như độ ng c ơ đi ệ n m ộ t chi ề u ch ẳ ng h ạ n. Đố i v ớ i các lo ạ i t ả i có đi ệ n c ả m l ớ n (ví d ụ như cu ộ n dây kích t ừ c ủ a máy điệ n), đ ể l ợ i d ụ ng năng lượng c ủ a cu ộ n dây x ả ra và b ả o v ệ van khi m ấ t điệ n đ ộ t ng ộ t, người ta hay ch ọ n phương án m ắ c thêm m ộ t điôt ng ược song song vớ i t ả i. Các sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu ba pha thường được ch ọ n, khi ngu ồ n c ấ p là l ưới ba pha công nghiệ p và khi t ả i có y ề u c ầ u cao v ề ch ấ t l ượng đi ệ n áp m ộ t chi ề u. Chỉ nh lưu tia ba pha th ường được l ự a ch ọ n, khi công su ấ t t ả i không quá lớớế n so v i bi n áp ngu ồấể n c p (đ tránh gây m ấốứ t đ i x ng cho ngu ồướ n l i), và khi tả i có yêu c ầ u không quá cao v ề ch ấ t lượng đi ệ n áp m ộ t chi ề u. Đ ố i v ớ i các loạ i t ả i có đi ệ n áp m ộ t chi ề u đ ị nh m ứ c là 220V, s ơ đ ồ tia ba pha có ưu điể m h ơ n t ấ t c ả . B ở i vì theo s ơ đ ồ này, khi ch ỉ nh lưu tr ự c ti ế p t ừ lưới chúng ta có điệ n áp m ộ t chi ề u là 220V.1,17 =257,4V. Đ ể có đi ệ n áp 220V không nhấếảếạế t thi t ph i ch t o bi n áp, mà ch ỉầếạ c n ch t o ba cu ộ n kháng anod c ủ a van là đủ . Chỉ nh l ưu cầ u ba pha nên ch ọ n, khi c ầ n ch ấ t l ượng đi ệ n áp m ộ t chi ề u tố t, vì đây là s ơ đ ồ có ch ấ t l ượng đi ệ n áp ra t ố t nh ấ t, trong các s ơ đ ồ ch ỉ nh lư u th ường g ặ p. S ơ đ ồ ch ỉ nh l ưu cầ u ba pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng có mạ ch đi ề u khi ể n đ ơ n gi ả n h ơ n, nên trong đa s ố các tr ường h ợ p người ta hay chọ n phương án c ầ u ba pha đi ề u khi ể n không đ ố i x ứ ng. Ví d ụ làm ngu ồ n cho máy hàn mộ t chi ề u, đi ề u khi ể n kích t ừ máy phát xoay chi ề u công su ấ t nh ỏ , các bộ ngu ồ n cho các thi ế t b ị đi ệ n hoá như m ạ đi ệ n, đi ệ n phân Sơ đ ồ ch ỉ nh l ưu cầ u ba pha đi ề u khi ể n đ ố i x ứ ng đ ược dùng nhi ề u trong các trường h ợ p t ả i có yêu c ầ u v ề vi ệ c hoàn tr ả năng lượng v ề l ưới, ví d ụ như điề u khi ể n đ ộ ng c ơ đi ệ n m ộ t chi ề u. Đểảếệ gi m ti t di n dây qu ấứấế n th c p bi n áp, các cu ộ n dây th ứấế c p bi n áp có thể đ ấ u tam giác ( Λ ). Sơ đ ồ tia sáu pha, v ớ i vi ệ c ch ế t ạ o bi ế n áp ph ứ c t ạ p và ph ả i làm thêm cuộ n sơ đ ồ c ầ u ba pha chúng ta không ch ọ n được van theo dòng đi ệ n. Cùng mộ t tr ị s ố đi ệ n áp và dòng đi ệ n t ả i nh ư nhau, sử d ụ ng s ơ đ ồ càng nhiề u pha dòng đi ệ n làm vi ệ c c ủ a van bán d ẫ n càng nh ỏ . Các s ơ đ ồ c ầ u bao giờ cũng có đi ệ n áp làm vi ệ c c ủ a van nh ỏ h ơ n so v ớ i s ơ đ ồ tia cùng lo ạ i. 12
  14. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t CHƯƠ NG II CHỈƯ NH L U TIA III PHA Chỉ nh lưu tia ba pha thường được l ự a ch ọ n, khi công su ấ t t ả i không quá lớớế n so v i bi n áp ngu ồấể n c p (đ tránh gây m ấốứ t đ i x ng cho ngu ồướ n l i), và khi tả i có yêu c ầ u không quá cao v ề ch ấ t lượng đi ệ n áp m ộ t chi ề u. A T1 B T2 C T3 L R Hình 11. Sơ đ ồ đ ộ ng l ự c Khi biế n áp có ba pha đ ấ u sao ( Υ ) trên mỗ i pha A,B,C ta n ố i m ộ t van như hình v ẽ ba catod đ ấ u chung cho ta đi ệ n áp dương c ủ a t ả i, còn trung tính biế n áp s ẽ là đi ệ n áp âm. Ba pha đi ệ n áp A,B,C d ị ch pha nhau m ộ t góc là 120o theo các đường cong đi ệ n áp pha, chúng ta có đi ệ n áp c ủ a m ộ t pha d ươ ng h ơ n điệ n áp c ủ a hai pha kia trong kho ả ng th ờ i gian 1/3 chu kỳ ( 120o ). Từ đó th ấ y rằ ng, t ạ i m ỗ i th ờ i đi ể m ch ỉ có đi ệ n áp c ủ a m ộ t pha dương h ơ n hai pha kia. Nguyên tắ c m ở thông và đi ề u khi ể n các van ở đây là khi anod c ủ a van nào dương h ơ n van đó m ớ i được kích m ở . Th ờ i đi ể m hai đi ệ n áp c ủ a hai pha giao nhau được coi là góc thông t ự nhiên c ủ a các van bán d ẫ n. Các Tiristior ch ỉ đượởc m thông v ớ i góc m ởỏấạờể nh nh t t i th i đi m góc thông t ự nhiên (nh ư vậ y trong ch ỉ nh lưu ba pha, góc m ở nh ỏ nh ấ t α = 0o sẽ d ị ch pha so v ớ i đi ệ n áp pha mộ t góc là 300). 4 01235 Theo hình vẽ t ạ i m ỗ i th ờ i đi ể m nào đó ch ỉ có m ộ t van d ẫ n, như v ậ y m ỗ i van 4 01235 dẫ n thông trong 1/3 chu kỳ n ế u đi ệ n áp t ả i liên t ụ c ( đường cong I1,I1,I3 trên hình vẽ ), còn n ế u đi ệ n áp t ả i gián đo ạ n thì th ờ i gian d ẫ n thông c ủ a các van nhỏ h ơ n. Tuy nhiên trong cả hai trường h ợ p dòng đi ệ n trung bình c ủ a các van đ ề u b ằ ng 1/3.Id. Trong khoả ng th ờ i gian van d ẫ n dòng đi ệ n c ủ a van b ằ ng dòng đi ệ n t ả i, trong khoả ng van khoá dòng đi ệ n van b ằ ng 0. Đi ệ n áp c ủ a van ph ả i ch ị u b ằ ng điệ n dây gi ữ a pha có van khoá v ớ i pha có van đang d ẫ n. 13
  15. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Ví dụ trong kho ả ng t2 ÷ t3 van T1 khoá còn T2 dẫ n do đó van T1 ph ả i ch ị u ÷ mộ t đi ệ n áp dây UAB, đế n kho ả ng t3 t4 các van T1, T2 khoá, còn T3 dẫ n lúc này T1 chị u đi ệ n áp dây UAC. Khi tảệảấệảớ i đi n c m (nh t là đi n c m l n) dòng đi ệệả n, đi n áp t i là các đ ườ ng cong liên tụ c, nh ờ năng lượng d ự tr ữ trong cu ộ n dây đ ủ l ớ n đ ể duy trì dòng điệ n khi đi ệ n áp đ ổ i d ấ u, như đ ường cong nét đ ậ m trên hình 11. So vớ i ch ỉ nh l ưu mộ t pha, thì ch ỉ nh lưu tia ba pha có ch ấ t lượng đi ệ n m ộ t chiềốơ u t t h n, biên đ ộệậạấơ đi n áp đ p m ch th p h n, thành ph ầ n sóng hài b ậ c cao bé hơ n, vi ệ c đi ề u khi ể n các van bán d ẫ n trong tr ườ ng h ợ p này cũng tương đố i đ ơ n gi ả n. Vớệ i vi c dòng đi ệỗộ n m i cu n dây th ứấ c p là dòng m ộềờế t chi u, nh có bi n áp ba pha ba trụ mà t ừ thông lõi thép bi ế n áp là t ừ thông xoay chi ề u không đ ố i xứ ng làm cho công su ấế t bi n áp ph ảớếở i l n .N u đây bi ế n áp đ ượếạừ c ch t o t ba biế n áp m ộ t pha thì công su ấ t các bi ế n áp còn l ớ n h ơ n nhi ề u. Khi chế t ạ o bi ế n áp đ ộ ng l ự c các cu ộ n dây th ứ c ấ p ph ả i đ ược đ ấ u Υ vớ i dây trung tính phả i l ớ n h ơ n dây pha vì theo s ơ đ ồ hình 11 thì dây trung tính ch ị u dòng điệ n t ả i. ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ CHƯƠ NG III TÍNH TOÁN VAN ĐỘỰ NG L C Hai thông số c ầ n quan tâm nh ấ t khi ch ọ n van bán d ẫ n cho ch ỉ nh lưu là đi ệ n áp và dòng điệ n, các thông s ố còn l ạ i là nh ữ ng thông s ố tham kh ả o khi l ự a ch ọ n. Khi đã đáp ứ ng được hai thông s ố c ơ b ả n trên các thông s ố còn l ạ i có th ể tham khả o theo g ợ i ý sau: Loạ i van nào có s ụ t áp Λ U nhỏ h ơ n s ẽ có t ổ n hao nhi ệ t ít h ơ n. Dòng điệ n rò c ủ a lo ạ i van nào nh ỏ h ơ n thì ch ấ t l ượng t ố t h ơ n. Nhiệ t đ ộ cho phép c ủ a lo ạ i van nào cao h ơ n thì kh ả năng ch ị u nhi ệ t t ố t h ơ n. Điệ n áp và dòng đi ệ n đi ề u khi ể n c ủ a lo ạ i van nào nh ỏ h ơ n, công su ấ t đi ề u khiể n th ấ p h ơ n. Loạ i van nào có th ờ i gian chuy ể n m ạ ch bé h ơ n s ẽ nh ạ y h ơ n. Tuy nhiên trong 14
  16. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t đa số các van bán d ẫ n th ờ i gian chuy ể n m ạ ch thường t ỷ l ệ ngh ị ch v ớ i t ổ n hao công suấ t. Các van độ ng l ự c đ ược l ự a ch ọ n d ự a vào các y ế u t ố c ơ b ả n là: dòng t ả i, s ơ đồ đã ch ọ n, đi ề u ki ệ n to ả nhi ệ t, đi ệ n áp làm vi ệ c. Các thông số c ơ b ả n c ủ a van đ ộ ng l ự c được tính như sau: Điệ n áp ngược c ủ a van được tính: Ulv = knv. U2 (1) vớ i U2 = Ud/ku thay vào (1) lúc đó Ulv có th ể tính Ulv=knv.Ud/ku. Trong đó: Ud, U2, Ulv - điệ n áp t ả i, ngu ồ n xoay chi ề u, ngược c ủ a van; knv, ku - các hệ s ố đi ệ n áp ngược và đi ệ n áp t ả i. Các h ệ s ố này tra từ b ả ng: Knv=2,45 Ku=1,17 Thay số vào ta có: 100 Ulv=2,45. =209,4 (V) 1,17 Để có th ể ch ọ n van theo đi ệ n áp h ợ p lý, thì đi ệ n áp ngược c ủ a van c ầ n chọ n ph ả i l ớ n h ơ n đi ệ n áp làm vi ệ c được tính t ừ công th ứ c (1), qua m ộ t h ệ số d ự tr ữ kdtU Unv = kdtU.Ulv. (8 -3) kdtU thường đ ược ch ọ n l ớ n h ơ n 1,6 (Ch ọ n kdtU=2) Suy ra: Unv=2.209,4=418,8 (V) Tính dòng điệ n c ủ a van. Dòng điệ n làm vi ệ c c ủ a van được ch ọ n theo dòng đi ệ n hi ệ u d ụ ng ch ạ y qua van theo sơ đ ồ đã ch ọ n (Ilv = Ihd). Dòng điệ n hi ệ u d ụ ng được tính: đượ c tính: Ihd = khd. Id Trong đó: Ihd , Id - Dòng điệ n hi ệ u d ụ ng c ủ a van và dòng đi ệ n t ả i; khd=0.58 - Hệ s ố xác đ ị nh dòng đi ệ n hi ệ u d ụ ng (tra b ả ng). Vậ y ta có: Ilv=Ihd=0.58.22=12,76 (A) Để van bán d ẫ n có th ể làm vi ệ c an toàn, không b ị ch ọ c th ủ ng v ề nhi ệ t, cầảọ n ph i ch n và thi ếếệốảệợ t k h th ng to nhi t h p lý. Ch ọềệ n đi u ki n có cánh toả nhi ệ t v ớ i đ ủ di ệ n tích b ề m ặ t cho phép van làm vi ệ c t ớ i 40%Iđmv (Iđmv > 15
  17. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t 2,5.Ilv) Hay chọ n :Ilv=25%Iđmv Ta có Iđmv=4.12,76=51,04 (A) Để có th ể ch ọ n được van cho làm vi ệ c v ớ i các thông s ố đ ị nh m ứ c c ơ bả n trên, chúng ta tra b ả ng thông s ố m ộ t s ố Tiristor ch ọ n các van có thông s ố điệ n áp ngược (Unv), dòng điệ n đ ị nh m ứ c(Iđmv) lớ n h ơ n g ầ n nh ấ t v ớ i thông s ố đã tính đượ c ở trên. Theo cách đó có thể ch ọ n : Tiristor loạ i T60N600BOC có các thông s ố đ ị nh m ứ c: • Dòng điệ n đ ị nh m ứ c c ủ a van Iđmv=60 A. • Điệ n áp ngược c ự c đ ạ i c ủ a van Unv = 600 V. • Độ s ụ t áp trên van Λ U = 1,8 V. • Dòng điệ n dò Ir = 25 mA. • Điệ n áp đi ề u khi ể n Uđk =1.4 V. • Dòng điệ n đi ề u khi ể n Iđk = 150 m A. ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ CHƯƠ NG IV TÍNH TOÁN BIẾ N ÁP Chọ n máy bi ế n áp 3 pha 3 tr ụ s ơ đ ồ đ ấ u dây ∆/Y làm mát bằ ng không khí t ự nhiên . Tính các thông số c ơ b ả n : Điệ n áp pha s ơ c ấ p máy bi ế n áp : Up =380 (V) Điệ n áp pha th ứ c ấ p c ủ a máy bi ế n áp Phươ ng trình cân b ằ ng đi ệ n áp khi có t ả i : 16
  18. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Udo .cos αmin =Ud +2. ∆Uv +∆Udn + ∆Uba α o Trong đó : min =10 là góc dự tr ữ khi có s ự suy gi ả m đi ệ n l ướ i ∆Uv =1,8(V) là sụ t áp trên Thyristor ≈ ∆Udn 0 là sụ t áp trên dây n ố i ∆Uba = ∆Ur + ∆Ux là sụ t áp trên đi ệ n tr ở và đi ệ n kháng máy biế n áp . Chọ n s ơ b ộ : ∆Uba =10%.Ud =10%.100 = 10(V) Từ ph ươ ng trình cân b ằ ng đi ệ n áp khi có t ả i ta có : + ∆ + ∆ + ∆ U d 2. U v U dn . U ba 100 + 2.1,8 +10 Ud0 = α = o =115,35 (V) cos min cos10 Điệ n áp pha th ứ c ấ p pha máy bi ế n áp : U d 100 U2= = =85,47 (V) 1,17 ku Dòng điệ n hi ệ u d ụ ng th ứ c ấ p c ủ a máy bi ế n áp : I2 =k2.Id=0,58.22= 12,76 (A) Dòng điệ n hi ệ u d ụ ng s ơ c ấ p máy bi ế n áp : U 2 100 I1 = KbaI2 = .I2 = . 12,76 = 2,87 (A) 1,17.380 U 1 Tính tiế t di ệ n dây d ẫ n: = I 2 SCu (mm ) J Trong đó : I - dòng điệ n ch ạ y qua cu ộ n dây [A]; J - mậ t đ ộ dòng đi ệ n trong bi ế n áp th ườ ng ch ọ n 2 ÷ 2,75 [A/mm2] 2,87 2 Vậ y ti ế t di ệ n dây d ẫ n s ơ c ấ p: Scu1= =1,4357 ( mm ). 2 12,76 2 Tiế t di ệ n dây d ẫ n th ứ c ấ p: Scu2= =5,1 (mm ) 2,5 Nế u ch ọ n dây qu ấ n tròn thì đ ườ ng kính dây đ ượ c tính: 4S d = Cu π Suy ra : d1=1,35 mm (chuẩ n hóa) =>Dn1=1.44mm (cả v ỏ cách đi ệ n ) d2 =2,83 mm (chuẩ n hóa) 17
  19. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t =>Dn2=2,95 mm (cả v ỏ cách đi ệ n ) Xác đị nh công su ấốủảụớảỉư t t i đa c a t i ví d v i t i ch nh l u xác đ ị nh Pdmax = Udo . Id = 115,35 .22 =2537,7 (W) Công suấ t bi ế n áp ngu ồ n c ấ p đ ượ c tính Sba = ks . Pdmax Trong đó : Sba - công suấ t bi ể u ki ế n c ủ a bi ế n áp [W]; ks - hệ s ố công su ấ t theo s ơ đ ồ m ạ ch đ ộ ng l ự c Suy ra Sba=1,345.2537,7=3413,21 (VA) Tính toán sơ b ộ m ạ ch t ừ S Q = k ba [cm 2 ] Fe Q m. f Tiế t di ệ n tr ụ QFe củ a lõi thép bi ế n áp đ ượ c tính t ừ công su ấ t: Vớ i kQ = 5 ÷ 6 –máy biế n áp khô (ch ọ n kq=6) m=3 - số tr ụ c ủ a máy bi ế n áp f - tầ n s ố ngu ồ n đi ệ n xoay chi ề u f=50 Hz. Đư òng kính tr ụ : 4.Q 4.28,62 d = F e = = 6,04(cm) π π Chuẩ n đ ườ ng kính tr ụ theo tiêu chu ẩ n d = 6.1 (cm) Chọ n lo ạ i lá thép có đ ộ dày 0,5 mm Tính toán dây quấ n bi ế n áp. Thông số các cu ộ n dây c ầ n tính bao g ồ m s ố vòng và kích th ướ c dây. Số vòng dây c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p đ ượ c tính U .104 = 1 ( ) W1 vong 4,44. f .QFe .B Vớ i B - t ừ c ả m (th ườ ng ch ọ n trong kho ả ng (1,0 ÷ 1,8) Tesla tuỳ thuộ c ch ấ t l ượ ng tôn- ở đây ch ọ n B=1). 4 = 380.10 = ( ) W1 598,08 vong 4,44.50.28,62.1 18
  20. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Chọ n W1=600 [vòng] Tươ ng t ự s ố vòng dây c ủ a cu ộ n th ứ c ấ p đ ượ c tính U .104 = 2 ( ) W2 vong 4,44. f .QFe .B 4 = 85,47.10 = ( ) W2 134,52 vong 4,44.50.28,62.1 Chọ n W2=136 [vòng] Chọ n s ơ b ộ các kích th ướ c c ơ b ả n c ủ a m ạ ch t ừ Chọ n hình dáng c ủ a tr ụ Vì công suấ t nh ỏ (d ướ i 10 KVA), ta ch ọ n tr ụ ch ữ nh ậ t v ớ i các kích thướ c QFe = a . b. Trong đó a - bề r ộ ng tr ụ , b - b ề d ầ y tr ụ vớ i: 2 Qcs1 =klđ.W1.SCu1 =2,5.600.1,4314=2147,1 [mm ] 2 Qcs2 =klđ.W2.SCu2 =2,5.136.6,29= 2138,6 [mm ] Trong đó: Qcs,- diệ n tích c ử a s ổ [mm2]; 2 Qcs1,Qcs2 - phầ n do cu ộ n s ơ c ấ p và th ứ c ấ p chi ế m ch ỗ [mm ]; W1, W2 - số vòng dây s ơ , th ứ c ấ p; 2 SCu1, SCu2 - tiế t di ệ n dây qu ấ n s ơ , th ứ c ấ p [mm ]; klđ - hệ s ố l ấ p đ ầ y th ườ ng ch ọ n 2,0 ÷ 3,0 (chọ n kld=2.5) Diệ n tích c ử a s ổ c ầ n có: 2 Qcs = Qcs1 + Qcs2 = 4285,7 [mm ] 2 Mà QFe=2826[mm ]=a*a =>Chọ n kích th ướ c c ử a s ổ . Khi đã có diệ n tích c ử a s ổ Qcs, cầ n ch ọ n các kích th ướ c c ơ b ả n (chi ề u cao h và chiề u r ộ ng c v ớ i Qcs = c.h) củ a c ử a s ổ m ạ ch t ừ . Các kích th ướ c c ơ bả n này c ủ a lõi thép do ng ườếếựọữốệầ i thi t k t ch n. Nh ng s li u đ u tiên có th ể tham khảề o chi u cao h và chi ềộửổượọự u r ng c a s c đ c ch n d a vào các h ệố s phụ m=h/a; n = c/a; l = b/a. Kinh nghi ệ m cho th ấ y đ ố i v ớ i lõi thép hình E thì m = 2,8; n = 0,55; l = 1 (1,5; là tố i ư u h ơ n c ả . Tuy nhiên nh ữ ng h ệ s ố ph ụ này sau khi tính xong mạ ch t ừ có th ể không h ợ p lý cho m ộ t s ố tr ườ ng h ợ p, lúc đó 19
  21. b H.A.U.I Bài H h tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t ngườếếầ i thi t k c n thay đ ổ i các ch ỉốụ s ph cho đ ể tính l ạ i. =>c=29,28 mm c a c C h=146,4 mm a=53 mm b=53 mm Chiề u r ộ ng toàn b ộ m ạ ch t ừ C = 2c + x.a =2.29,28+3.53=217,56 mm (Vớ i x = 3- bi ế n áp ba pha) chiề u cao m ạ ch t ừ H = h + z.a=146,4+2.53= 252,4 mm (Vớ i z = 2 -bi ế n áp ba pha) Hình dáng kế t c ấ u m ạ ch t ừ th ể hi ệ n nh ư hình v ẽ : b H h c a c C Sơ đ ồ k ế t c ấ u lõi thép bi ế n áp Kế t c ấ u dây qu ấ n. Dây quấượố n đ c b trí theo chi ềọụỗộ u d c tr , m i cu n dây đ ượấ c qu n thành nhiề u l ớ p dây. M ỗ i l ớ p dây đ ượ c qu ấ n liên t ụ c, các vòng dây sát nhau. Các lớ p dây cách đi ệ n v ớ i nhau b ằ ng các bìa cách đi ệ n. Cách tính các thông s ố này như sau: Số vòng dây trên m ỗ i l ớ p W1l: 20
  22. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Khi dây quấ n ti ế t di ệ n tròn đ ượ c tính h − h (8 - 21) = g W1l dn Trong đó: h - chiề u cao c ử a s ổ , dn - đườ ng kính dây qu ấ n k ể c ả cách đi ệ n; hg - khoả ng cách cách đi ệ n v ớ i gông có th ể tham kh ả o ch ọ n hg = 2.dn. h − h = g = h − = 146,4 − = W11 2 2 100(vong) d n1 d n1 1.44 h − h = g = h − = 146,4 − = W12 2 2 48(vong) d n2 d n2 2,95 Số l ớ p dây Sld trong cử a s ổ đ ượ c tính b ằ ng t ỷ s ố , s ố vòng dây W c ủ a cuộ n dây W1 hoặ c W2 cầ n tính, trên s ố vòng dây trên m ộ t l ớ p W1l = W Sld W1l =>Sld1=600/100=6 (lớ p) Sld2=136/48=2,83 (lớ p) Như v ậ y: 600 vòng tách thành 6 l ớ p m ỗ i l ớ p 100 vòng . 136 vòng tách thành 3 lớ p: 2 l ớ p 48 vòng;1 l ớ p 40 vòng. Chọ n s ơ b ộ kho ả ng cách cách đi ệ n gông là 1,5 cm . Chiề u cao th ự c t ế c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p : W11.Dn1 100.1,44 h1= = = 152(mm) kc 0,95 Chiề u cao th ự c t ế c ủ a cu ộ n th ứ c ấ p : W12 .Dn2 48.2,95 h2= = = 149 (mm) kc 0,95 Chọ n ố ng qu ấ n dây làm b ằ ng v ậ t li ệ u cách đi ệ n có b ề d ầ y : S01= 0,1 cm. Khoả ng cách t ừ tr ụ t ớ i cu ộ n dây s ơ c ấ p a01= 1,0 cm . Đườ ng kính trong c ủ a ố ng cách đi ệ n . Dt= dFe + 2.a01- 2.S01 =6,1+ 2.1 - 2.0,1 = 7,9 (cm) Đườ ng kính trong c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p . Dt1= Dt + 2.S01=7,9 + 2.0,1= 8,1(cm) Chọ n b ề d ầ y gi ữ a hai l ớ p dây ở cu ộ n s ơ c ấ p : cd11= 0,1 mm 21
  23. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Bề d ầ y cu ộ n s ơ c ấ p . Bd1= (Dn1+cd11).Sld1= (1,44 + 0.1).6= 9,24 (mm) = 0,924 (cm) Đườ ng kính ngoài c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p . Dn1= Dt1+2.Bd1=8,1 + 2.0,924= 9,95 (cm) Đườ ng kính trung bình c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p . + + D t1 D n1 8,1 9.95 Dtb1= = = 9,03 (cm) 2 2 Chiề u dài dây qu ấ n s ơ c ấ p . -2 l1 = W1.π.Dtb1=600. π.9,03.10 = 170,2 (m) Chọ n b ề dày cách đi ệ n gi ữ a cu ộ n s ơ c ấ p và th ứ c ấ p :cd01=0,5cm */ Kế t c ấ u dây qu ấ n th ứ c ấ p . Đườ ng kính trong c ủ a cu ộ n th ứ c ấ p. Dt2 = Dn1+ 2.cd01 = 9,95 + 2.0,5 = 10,95 (cm) Chọ n b ề d ầ y cách đi ệ n gi ữ a các l ớ p dây ở cu ộ n th ứ c ấ p : cd22= 0,1 (mm) Bề d ầ y cu ộ n s ơ c ấ p . Bd2 = (Dn2+cd22).Sld2 = (2,95 + 0,1).3= 9,15 (mm) = 0,915(cm) Đườ ng kính ngoài c ủ a cu ộ n th ứ c ấ p . Dn2= Dt2+ 2.Bd2= 11,95 + 2.0,915 = 13,78 (cm) Đườ ng kính trung bình c ủ a cu ộ n th ứ c ấ p . + + D t2 D n2 11,95 13,78 Dtb2= = = 12,87 (cm) 2 2 Chiề u dài dây qu ấ n th ứ c ấ p . -2 l2 = π.W2.Dtb2 =136. π.12,87.10 = 55 (m) Đườ ng kính trung bình các cu ộ n dây . + + D t1 D n2 8,1 13,87 D12= = =11 (cm) 2 2 ⇒ D12 r12= = 5,5 (cm) 2 Chọ n kho ả ng cách gi ữ a hai cu ộ n th ứ c ấ p : a22= 2 (cm) */ chọ n gông Để đ ơ n gi ả n trong vi ệ c ch ế t ạ o gông t ừ ,ta ch ọ n gông có ti ế t di ệ n hình chữ nhậ t có các kích th ướ c sau . Chiề u dày c ủ a gông b ằ ng chi ề u dày c ủ a tr ụ : gd=a=53 (mm) Chiề u cao c ủ a gông b ằ ng : gc =a=53(mm) 22
  24. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Số lá thép dùng trong m ộ t gông . Gd hg = = 106 (lá) 0,5 Tiế t di ệ n hi ệ u qu ả c ủ a tr ụ . 2 QT= khq.QFe = 0,95.28,62 = 27,19 (cm ) Tính chính xác mậ t đ ộ t ừ c ả m trong tr ụ . U 1 380 BT = = − = 1,049 (T) 4,44.50.600.27,19.10 4 4,44.f.W 1.Q T Mậ t đ ộ t ừ c ả m trong gông . Q T Bg = BT. = 1,049.1 = 1,049 (T) Q g */ Tính khố i l ượ ng c ủ a s ắ t và đ ồ ng . Thể tích c ủ a tr ụ . 3 VT = 3.QFe.h = 3.28,62.14,64 = 1256.99 (cm ) Thể tích c ủ a gông . 3 Vg = 2.Qg.C = 2.4,5,3.5,3.21,756 = 1222,25 (cm ) Khố i l ượ ng c ủ a tr ụ . MT= VT . mFe = 1,25699 . 7,85 = 9,88 (Kg) Khố i l ượ ng c ủ a gông . Mg = Vg . mFe = 1,22225.7,85 =9,59 (Kg) Khố i l ượ ng c ủ a s ắ t . MFe= MT+Mg = 9,88+9,59 = 19,47 (Kg) Thể tích đ ồ ng . -4 -4 3 VCu = 3.(Scu1.l1 + Scu2.l2) = 3.(1,4314.10 .1702+6,29.10 .550)=1,77 (dm ) MCu = VCu . mCu = 1,77.8,9 =15,75 (Kg) */ Tính các thông số c ủ a máy bi ế n áp . Điệ n tr ở c ủ a cu ộ n s ơ c ấ p máy bi ế n áp ở 75o C . ρ 2 o vớ i 75 =0,02133 (Ω .mm /m) Điệ n tr ở su ấ t c ủ a đ ồ ng ở 75 C l1 170 R1= ρ. = 0,02133. = 2,53 (Ω) Scu1 1,4314 Điệ n tr ở cu ộ n th ứ c ấ p máy bi ế n áp ở 750C . 23
  25. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t l 55 ρ 2 Ω R2= . = 0,02133. 6,29 = 0,19 ( ) S2 Điệ n tr ở c ủ a máy bi ế n áp qui đ ổ i v ề th ứ c ấ p . 2  W   136 2  2     W   600  RBA = R2 + R1 1 = 0,19+ 2,53. =0,32 (Ω) Sụ t áp trên đi ệ n tr ở máy bi ế n áp . ∆Ur = RBA.Id = 0,32 . 22 = 7,04 (V) Điệ n kháng máy bi ế n áp qui đ ổ i v ề th ứ c ấ p .  D   B + B  2 2  t 2   + d1 d 2  -7 XBA= 8 .π .(W2) . . cd 01 .ω .10  2.hqd   3    19,95  0,924 + 0,915 −  2 2   + 2 -7 = 8 .π .136 . .0,01 .10  .314.10  2.14,64   3  = 0,50(Ω) Điệ n c ả m máy bi ế n áp qui đ ổ i v ề th ứ c ấ p . XBA 0,50 -3 LBA = = = 1,5910 (H) = 1,59 (mH) ω 314 Sụ t áp trên đi ệ n kháng máy bi ế n áp . ∆ 3 3 Ux = π XBA.Id = π 0,5.22= 10,5 (V) Sụ t áp trên máy bi ế n áp . ∆ ∆ 2 + ∆ 2 7,042 +10,52 UBA= U r U x = = 12,64 (V) α 0 Điệ n áp trên đ ộ ng c ơ khi có góc m ở min= 10 U= Ud0.Cosαmin - 2.∆UV - ∆UBA = 115,35.cos100 – 2.1,8 – 12,64 =97,36 (V) Tổ ng tr ở ng ắ n m ạ ch qui đ ổ i v ề th ứ c ấ p . 2 + 2 0,322 + 0,52 Ω ZBA = RBA XBA = = 0,59 ( ) Tổ n hao ng ắ n m ạ ch trong máy bi ế n áp . 2 2 ∆Pn = 3.RBA .I 2 = 3.0,32.,12,76 = 156,3 (W) ∆P 156,3 ∆P% = n .100 = .100 = 4,58 % S 3413,21 24
  26. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Điệ n áp ng ắ n m ạ ch tác d ụ ng . RBA.I2 0,32.12,76 Unr= .100 = .100 =4,78 % 85,47 U 2 Điệ n áp ng ắ n m ạ ch ph ả n kháng . xBA.I2 0,5 12,76 Unx = .100 = .100 = 7,46 % 85,47 U 2 Điệ n áp ng ắ n m ạ ch ph ầ n trăm . 2 + 2 4,782 + 7,462 Un= U nr U nx = = 8,86 Dòng điệ n ng ắ n m ạ ch xác l ậ p . U 2 85,47 I2nm= = =144,86 (A) 0,59 ZBA Dòng điệ n ng ắ n m ạ ch t ứ c th ờ i c ự c đ ạ i . Ipik :Đỉ nh xung max c ủ a Thyristor −π − π .4,78  .unr     u  7,46 2.I 1+e nx  +  Imax = 2m  = 2.144,86.1 e  =232,23 (A)     < Ipik = 700 (A) Vậ y máy bi ế n áp thi ế t k ế s ử d ụ ng t ố t suấ t thi ế t b ị ch ỉ nh l ư u . U .I 100.22 η = d d = = 64,46 % S 3413,21 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ CHƯƠ NG V THIẾẾẠỀỂ T K NGUYÊN LÝ M CH ĐI U KHI N 25
  27. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t 1. Thiế t k ế m ạ ch đi ề u khi ể n a/. Nguyên lý thiế t k ế mach đi ề u khi ể n. Điềể u khi n Tiristo trong s ơồỉưệ đ ch nh l u hi n nay th ườặ ng g p là đi ề u khiể n theo nguyên t ắ c th ẳ ng đ ứ ng tuy ế n tính. N ộ i dung c ủ a nguyên t ắ c này có thể mô t ả theo gi ả n đ ồ hình V.1 nh ư sau. Khi điệ n áp xoay chi ề u hình sin đ ặ t vào anod c ủ a Tiristo, đ ể có th ể đi ề u khiể n đ ượ c góc m ở ( c ủ a Tiristo trong vùng đi ệ n áp + anod, ta c ầ n t ạ o m ộ t điệ n áp t ự a d ạ ng tam giác, ta th ườ ng g ọ i là đi ệ n áp t ự a là đi ệ n áp răng c ư a Urc. Như v ậ y đi ệ n áp t ự a c ầ n có trong vùng đi ệ n áp d ươ ng anod. Dùng mộ t đi ệ n áp m ộ t chi ề u Uđk so sánh v ớ i đi ệ n áp t ự a. T ạ i th ờ i đi ể m (t1,t4) điệ n áp t ự a b ằ ng đi ệ n áp đi ề u khi ể n (Urc = Uđk), trong vùng đi ệ n áp dươ ng anod, thì phát xung đi ề u khi ể n Xđk. Tiristo đ ượ c m ở t ừ th ờ i đi ể m có xung điề u khi ể n (t1,t4) cho t ớ i cu ố i bán kỳ (ho ặ c t ớ i khi dòng đi ệ n b ằ ng 0) Udf Urc Udk Xdk Ud t1 t2 t3 t4 t5 Hình V.1. Nguyên lý điề u khi ể n ch ỉ nh l ư u. Sơ đ ồ kh ố i m ạ ch đi ề u khi ể n. Để th ự c hi ệ n đ ượ c ý đ ồ đã nêu trong ph ầ n nguyên lý đi ề u khi ể n ở trên, mạ ch đi ề u khi ể n bao g ồ m ba khâu c ơ b ả n trên hình V.2. Đồ ng pha So sánh Tạ o xung 26
  28. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t Hình V.2. Sơ đ ồ kh ố i m ạ ch đi ề u khi ể n Nhiệ m v ụ c ủ a các khâu trong s ơ đ ồ kh ố i hình V.2 nh ư sau: Khâu đồ ng pha có nhi ệ m v ụ t ạ o đi ệ n áp t ự a Urc (th ườ ng g ặ p là đi ệ n áp dạ ng răng c ư a tuy ế n tính) trùng pha v ớ i đi ệ n áp anod c ủ a Tiristo Khâu so sánh có nhiệ m v ụ so sánh gi ữ a đi ệ n áp t ự a v ớ i đi ệ n áp đi ề u khiể n Uđk, tìm th ờ i đi ể m hai đi ệ n áp này b ằ ng nhau (Uđk = Urc). T ạ i th ờ i điể m hai đi ệ n áp này b ằ ng nhau, thì phát xung ở đ ầ u ra đ ể g ử i sang t ầ ng khuyế ch đ ạ i. Khâu tạ o xung có nhi ệ m v ụ t ạ o xung phù h ợ p đ ể m ở Tiristo. Xung đ ể mở Tiristor có yêu c ầườướốẳứểảả u: s n tr c d c th ng đ ng, đ đ m b o yêu c ầ u Tiristo mở t ứ c th ờ i khi có xung đi ề u khi ể n (th ườ ng g ặ p lo ạ i xung này là xung kim hoặ c xung ch ữậủộộớộộ nh t); đ đ r ng v i đ r ng xung l ớơờ n h n th i gian m ở củ a Tiristo; đ ủ công su ấ t; cách ly gi ữạềểớạộự a m ch đi u khi n v i m ch đ ng l c (nế u đi ệ n áp đ ộ ng l ự c quá l ớ n) Vớ i nhi ệ m v ụ c ủ a các khâu nh ư v ậ y ti ế n hành thi ế t k ế , tính ch ọ n các khâu cơảủ b n c a ba kh ố i trên. Chi ti ếềạ t v các m ch này s ẽớệ gi i thi u chi ti ế t ở ph ầ n sau. b/. Thiế t k ế s ơ đ ồ nguyên lý. Hiệ n nay m ạ ch đi ề u khi ểỉưườượếế n ch nh l u th ng đ c thi t k theo nguyên tắ c th ẳ ng đ ứ ng tuy ế n tính nh ư gi ớ i thi ệ u trên. Theo nhiệ m v ụ c ủ a các khâu nh ư đã gi ớ i thi ệ u, ti ế n hành thi ế t k ế , tính chọ n các khâu c ơ b ả n c ủ a ba kh ố i trên. Trên hình V.3;V.4;V5 giớ i thi ệ u m ộ t s ố khâu đ ồ ng pha, so sánh, t ạ o xung điể n hình. Sơồ đ hình V.3 a là s ơồơảễựệớố đ đ n gi n, d th c hi n, v i s linh ki ệ n ít nhưấượệự ng ch t l ng đi n áp t a không t ốộủầế t. Đ dài c a ph n bi n thiên tuy ế n tính củ a đi ệ n áp t ự a không ph ủ h ế t 1800. Do vậ y, góc m ở van l ớ n nh ấ t b ị gi ớ i hạ n. Hay nói cách khác, n ế u theo s ơ đ ồ này đi ệ n áp t ả i không đi ề u khi ể n đượừớựạ c t 0 t i c c đ i mà t ừộịố m t tr s nào đó đ ếựạ n c c đ i. Đểắụượểềảềỉởơồ kh c ph c nh c đi m v d i đi u ch nh s đ hình V.3.a ng ườ i ta sửụơồệựằơồ d ng s đ tao đi n áp t a b ng s đ hình V.3.b. Theo s ơồ đ này, đi ệ n áp tự a có ph ầ n bi ế n thiên tuy ế n tính ph ủ h ế t n ử a chu kỳ đi ệ n áp. Do v ậ y khi cầềểệừớựạ n đi u khi n đi n áp t 0 t i c c đ i là hoàn toàn có th ểứượ đáp ng đ c. 27
  29. 0 1 2 3 5 4 0 1 2 3 5 0 1 2 3 5 4 4 0 1 2 3 5 4 H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t -E -E R2 R2 A B D2 R1 C Tr R1 A Ura U1 U2 C C D Ur U1 U2 D a. b. Tr R2 +E C1 R1 R2 A R1 B D1 R3 GHEP QUANG A1 A2 C U1 D Uv C Ura Ur c. d. 4 01235 4 01235 4 01235 Hình V.3: M4ộ t 01235s ố khâu đ ồ ng pha đi ể n hình. a- Dùng diod và tụ ; b- Dùng tranzitor và t ụ ; c- Dùng b ộ ghép quang; d- Dùng khuế ch đ ạ i thu ậ t toán . 4 01235 4 01235 4 01235 Vớ i s ự ra đ ờ i c ủ a các linh ki ệ n ghép quang, chúng ta có4 th01235 ể s ử d ụ ng s ơ đồ t ạ o đi ệ n áp t ự a b ằ ng b ộ ghép quang nh ư hình V.3.c. Nguyên lý và ch ấ t lượệựủ ng đi n áp t a c a hai s ơồ đ hình V.3.b,c t ươốố ng đ i gi ng nhau. Ưể u đi m củ a s ơ đ ồ hình V.3.c ở ch ỗ không c ầ n bi ế n áp đ ồ ng pha0 1 2 3 5 , do đó có th ể đ ơ n 4 giả n h ơ n trong vi ệ c ch ế t ạ o và l ắ p đ ặ t. 0 1 2 3 5 Các sơ đ ồ trên đ ề u có chung nh ượ c đi ể m là vi ệ c m ở ,4 khoá các Tranzitor trong vùng điệ n áp lân c ậ n 0 là thi ế u chính xác làm cho vi ệ c n ạ p, x ả t ụ trong vùng điệ n áp l ướ i g ầ n 0 không đ ượ c nh ư ý mu ố n. Ngày nay các vi mạ ch đ ượ c ch ế t ạ o ngày càng nhi ề u, ch ấ t l ượ ng ngày càng cao, kích thướ c ngày càng g ọ n, ứ ng d ụ ng các vi m ạ ch vào thi ế t k ế m ạ ch đồ ng pha có th ể cho ta ch ấ t l ượ ng đi ệ n áp t ự a t ố t. Trên s ơ đ ồ hình V.3.d mô tả s ơ đ ồ t ạ o đi ệ n-E áp t ự a dùng khuy ế ch đ ạ i thu ậ t toán (KĐTT). R3 Tr R1 Urc Ura R1 Urc A3 R2 R2 Udk Udk 28 Ura a. b. 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235
  30. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t R1 Urc A3 R2 Udk Ura c. Hình V.4: Sơ đ ồ các khâu so sánh th ườ ng g ặ p a- Bằ ng tranzitor; b- C ộ ng m ộ t c ổ ng đ ả o c ủ a KĐTT c-Hai c ổ ng KĐTT. Để xác đ ị nh đ ượ c th ờ i đi ể m c ầ n m ở Tiristo chúng ta c ầ n so sánh hai tín hiệ u Uđk và Urc. Việ c so sánh các tín hi ệ u đó có th ể đ ượ c th ự c hi ệ n b ằ ng Tranzitor (Tr) như trên hình V.4.a. T ạ i th ờ i đi ể m Uđk = Urc, đầ u vào Tr l ậ t 4 01235 trạ ng thái t ừ khoá sang m ở (hay ng ượ c l ạ i t ừ m ở sang4 01235khoá), làm cho đi ệ n áp 4 01235 ra cũng bịậạ l t tr ng thái, t ạ i đó chúng ta đánh d ấượờểầở u4 đ01235 c th i đi m c n m Tiristo. Vớ i m ứ c đ ộ m ở bão hoà c ủ a Tr ph ụ thu ộ c vào hi ệ u Uđk ( Urc = Ub, hiệ u này có mộ t vùng đi ệ n áp nh ỏ hàng mV, làm cho Tr không làm vi ệ c ở ch ế đ ộ đóng cắ t nh ư ta mong mu ố n, do đó nhi ề u khi làm th ờ i đi ể m m ở Tiristo b ị l ệ ch khá xa so vớ i đi ể m c ầ n m ở t ạ i Uđk = Urc. KĐTT có hệốếạ s khuy ch đ i vô cùng l ớỉầộ n, ch c n m t tín hi ệấỏ u r t nh (cỡ (V) ở đ ầ u vào, đ ầ u ra đã có đi ệ n áp ngu ồ n nuôi, nên vi ệ c ứ ng d ụ ng KĐTT làm khâu so sánh là hợ p lý. Các s ơ đ ồ so sánh dùng KĐTT trên hình V.4.b,c r ấ t thườặ ng g p trong các s ơồạệ đ m ch hi n nay. Ưểơẳủ u đi m h n h n c a các s ơồ đ này là có thể phát xung đi ề u khi ể n chính xác t ạ i Uđk = Urc. Vớ i nhi ệ m v ụ t ạ o xung phù h ợ p đ ể m ở Tiristo nh ư đã nêu ở trên, t ầ ng khuyếạố ch đ i cu i cùng th ườượếếằ ng đ c thi t k b ng Tranzitor công su ấư t, nh mô tả trên hình V.5.a. Đ ể có xung d ạ ng kim g ử i t ớ i Tiristo, ta dùng bi ế n áp xung (BAX), để có th ể khuy ế ch đ ạ i công su ấ t ta dùng Tr, điôt D b ả o v ệ Tr và cuộơấế n dây s c p bi n áp xung khi Tr khoá đ ộộặớưểơ t ng t. M c dù v i u đi m đ n 29
  31. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t giảươồ n, nh ng s đ này đ ượ c dùng không r ộ ng rãi, b ởẽệốếạ i l h s khuy ch đ i củ a tranzitor lo ạ i này nhi ề u khi không đ ủớểếạượệ l n, đ khuy ch đ i đ c tín hi u từ khâu so sánh đ ư a sang. +E +E BAX BAX D D Tr Tr1 Tr R R Uv Uv a. b. +E BAX D Tr1 Tr C R Uv D 4 01235 4 01235 4 c.01235 4 01235 Hình V.5: Sơ đ ồ các khâu khu ế ch đ ạ i. a- Bằ ng tranzitor công su ấ t b- B ằ ng S ơ đ ồ darlington; c- Sơ đ ồ có t ụ n ố i t ầ ng. Tầ ng khuy ế ch đ ạ i cu ố i cùng b ằ ng s ơ đ ồ darlington nh ư trên hình V.5.b 4 01235 thườ ng hay đ ượ c dùng trong th ựếởơồ c t . 4 s01235 đ này hoàn toàn có th ểứ đáp ng đượ c yêu c ầề u v khuy ếạ ch đ i công su ấ t, khi h ệố s khuy ếạượ ch đ i đ c nhân lên theo thông số c ủ a các tranzitor. Trong thự c t ế xung đi ề u khi ể n ch ỉ c ầ n có đ ộ r ộ ng bé (c ỡ kho ả ng (10 ÷ 200) µs), mà thờ i gian m ở thông các tranzitor công su ấ t dài (t ố i đa t ớ i m ộ t n ử a chu kỳ - 0.01s), làm cho công suấ t to ả nhi ệ t d ư c ủ a Tr quá l ớ n và kích th ướ c dây quấơấế n s c p bi n áp d ướểả l n. Đ gi m nh ỏ công su ấảệ t to nhi t Tr và kích thướ c dây s ơ c ấ p BAX chúng ta có th ể thêm t ụ n ố i t ầ ng nh ư hình V.5.c. Theo sơ đ ồ này, Tr ch ỉ m ở cho dòng đi ệ n ch ạ y qua trong kho ả ng th ờ i gian n ạ p t ụ , nên dòng hiệ u d ụ ng c ủ a chúng bé h ơ n nhi ề u l ầ n. Đốớộốơồạểả i v i m t s s đ m ch, đ gi m công su ấ t cho t ầ ng khuy ếạ ch đ i và tăng số l ượ ng xung kích m ở , nh ằ m đ ả m b ả o Tiristo m ở m ộ t cách ch ắ c chắ n, ng ườ i ta hay phát xung chùm cho các Tiristo. Nguyên t ắ c phát xung chùm là trướ c khi vào t ầ ng khuy ế ch đ ạ i, ta đ ư a chèn thêm m ộ t c ổ ng và (() v ớ i 30
  32. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t tín hiệ u vào nhậ n t ừ t ầ ng so sánh và t ừ b ộ phát xung chùm nh ư hình V.6. Từ so sánh & Tớ i khu ế ch đ ạ i Từ chùm xung Hình V.6: Sơ đ ồ ph ố i h ợ p t ạ o xung chùm. Mộ t s ố s ơ đ ồ khâu t ạ o chùm xung mô t ả trên hình V.7. Vi mạ ch 555 t ạ o xung đ ồ ng h ồ hình V.7.a cho ta ch ấ t l ượ ng xung khá tố t và s ơồ đ cũng t ươốơảơồ ng đ i đ n gi n. S đ này th ườ ng hay g ặ p trong các mạ ch t ạ o chùm xung. Trong thiế t k ế m ạ ch đi ề u khi ể n, th ườ ng hay s ử d ụ ng KĐTT. Do đó để đồ ng d ạ ng v ề linh ki ệ n, khâu t ạ o chùm xung cũng có th ể s ử d ụ ng KĐTT, nh ư các sơ đ ồ trên hình V.7.b,c. Tuy nhiên, ở đây s ơ đ ồ dao đ ộ ng đa hài hình V.7.b có ưểơềứộơả u đi m h n v m c đ đ n gi n, do đó đ ượửụ c s d ng khá r ộ ng rãi trong các mạ cg t ạ o xung ch ữ nh ậ t. Sau khi phân tích ư u,nh ượ c đi ể m c ủ a các khâu ta ch ọ n s ơ ch ọ n m ạ ch điề u khi ể n nh ư sau:  Mạ ch t ạ o xung đi ề u khi ể n đ ơ0 1 2 3 5 n 4 0 1 2 3 5 4 +U 8 4 R1 7 3 Ura R2 555 6 5 C1 C2 2 1 a. a. Mạ ch t ạ o chùm xung đi ề u khi ể n Hình V.7: Mộ t s ố s ơ đ ồ chùm xung. 31 a.Sơ đ ồ dùng vi m ạ ch 555; b. Đa hài bằ ng KĐTT; . c-Tạ o b ằ ng m ạ ch KĐTT
  33. H.A.U.I Bài tậ p l ớ n đi ệ n t ử công su ấ t +15V D Tr1 4 R2 R3 R4 R5 - D T R1 A3 A D3 - B R4 C + - U®k R6 A1 A2 Uv + + 0 1 2 3 5 4 0 1 2 3 5 0 1 2 3 5 4 4 0 1 2 3 5 R3 R3 4 C A R4 A1 A2 R2 R2 C R1 R1 b. CX A6 4 +01235 4 01235 +15V 4 01235 4 01235 D4 Tr1 R2 R3 R4 R T 5 1 A R1 - D VA D3 A - B R4 - C 3 A1 A + 2 U®k R6 Uv + + 4 01235 4 01235 4 01235 4 01235 32