Chỉnh lu không đối xứng cầu pha 1to2 T1 D1 T2 D2 1k 1uH Nguyên tắc hoạt động: = cho xung mở T1 khoảng 12 Tiristor T1 D2 cho dòng chảy qua Khi u2 bắt đầu đổi dấu D1 mở T1 tự nhiên đóng lại dòng id = Id chuyển từ T1 sang D2 cho dòng chảy qua lúc ud = Khi = 3= + cho xung mở T2 dòng qua tải id = Id chảy qua T2 D1 điốt D2 lúc bị khoá lại Trong sơ đồ này, góc dẫn dòng tiristor điôt không Góc dẫn dòng điôt T = + , góc dẫn dòng tiristor T = Giá trị trung bình điện áp tải, U d = 2U sin d = dòng tải, I d = 2U (1 + cos ), Ud R dòng qua tiristor 1 IT = I d d = I d ( ) dòng điôt Id = + I d d = I d ( + ) Chỉnh lu điều khiển đối xứng pha sơ đồ cầu 1to2 T1 T4 T2 T3 1k u2 = 1uH Xét tải trở U2sint Khi = cho xung điều khiển mở T1 T3 lúc ud = u2, Hai Tiristor xẽ tự nhiên khóa lại u2 = Khi = + cho xung điều khiển mở T4 T : u = u2 Dòng tải i dòng gián đoạn Giá trị trung bình điện áp điện áp tải, dòng tải, dòng tiristor Ud = 2U sin d = Ud R IT = 2U (1 + cos ) Id = U U I 2U sid = d sin d = d = d R 2R 2R Xét tải điện trở điện cảm Dòng tải id dòng liên tục, id = Id Phơng trình mạch tải : Ud = 2U cos Giá trị hiệu dụng dong thứ cấp máy biến áp: I2 = + I d d = I d Xét tợng trùng dẫn Giả thiết T1 T3 mở cho dòng chảy qua, iT1,3 = Id Khi = cho xung điều khiển mở T2 T4 Vì có mặt Lc nên dòng iT1,3 đột ngột từ Id xuống 0, mà dòng iT2,4 đột ngột tăng từ đến Id Lúc Tiristor mở cho dòng chảy qua, phụ tải bị ngắn mạch, ud = 0, nguồn e2 bị ngắn mạch sinh dòng điện ngắn mạch ic Ta có phơng trình chỉnh lu điều khiển đối xứng sơ đồ cầu pha Xét toán có Xc, L , R Do dòng id phức tạp đợc xác định nh sau: - Khi T1 T2 mở cha kể đến trùng dẫn ta có phơng trình: Ua - Uc = L di d + R id dt Và có trùng dẫn xác định phơng trình sau: 6U sin( + ) = X d dic d Uc điện áp ngắn mạch pha a pha c Vì ta xét trờng hợp pha L= cho đơn giản Lúc id = Id = const Hoạt động sơ đồ: Giá trị trung bình điện áp tải: Ud = + + 2U sin d e a + eb ( e )d b + 10V 100mA T1 T4 T2 T3 T2 T2 1k 1uH chỉnh lu không điều khiển cầu ba pha, cộng băm xung I Chỉnh lu không điều khiển cầu ba pha Ua Ub Uc D4 D6 D3 D2 N D1 R D5 L M Trong sơ đồ ta chọn điện áp thứ cấp u1 làm gốc pha, ta có: U1 = Umsint U2 = Umsin(t - 1200) U3 = Umsin(t +1200) Trong Um biên độ điện áp thứ cấp pha máy biến áp Đồ thị biến thiên điện áp nh hình sau: Để chỉnh lu điện áp ngời ta dùng nhóm điốt: nhóm điốt atốt chung gồm điốt D 2, D4, D6 nhóm điốt có canốt chung D1, D2, D3 + Trong khoảng t 1, u3 dơng u2 âm nhất, D5 D6 mở, dòng điện từ điểm qua điốt D5 tới điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D điểm Điện áp đa tải ud = u32 = u3 - u2, điện áp điốt D1 uD1 = u1 - u3 + Trong khoảng t u1 dơng u2 âm nhất, D1 D6 mở, dòng điện từ điểm qua điốt D1 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D điểm Điện áp đa tải ud = u12 = u1 - u2, điện áp điốt D1 uD1 = + Trong khoảng t 3, u1 dơng u3 âm nhất, D1 D2 mở, dòng điện từ điểm qua điốt D1 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D điểm Điện áp đa tải ud = u13 = u1 - u3, điện áp điốt D1 uD1 = + Trong khoảng t 4, u2 dơng u3 âm D3 D2 mở, dòng điện từ qua D3 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D Điện áp đa tải ud = u23 = u2 - u3, điện áp điốt D1 uD1 = u1 - u2 + Trong khoảng t 5, u2 dơng u1 âm D3 D4 mở, dòng điện từ qua D3 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D Điện áp đa tải ud = u21 = u1 - u2, điện áp điốt D1 uD1 = u1 - u2 + Trong khoảng t 6, u3 dơng u1 âm D5 D4 mở, dòng điện từ qua D5 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D Điện áp đa tải ud = u31 = u3 - u1, điện áp điốt D1 uD1 = u1 - u3 + Trong khoảng t 7, u3 dơng u2 âm D5 D6 mở, dòng điện từ qua D5 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N qua D Điện áp đa tải ud = u32 = u3 - u2, điện áp điốt D1 uD1 = u1 - u3 Nh đồ thị điện áp ud có dạng đờng cong đậm nét đồ thị biến thiên u D1 có dạng nh đờng nét đứt Giá trị trung bình điện áp chỉnh lu: Ud0 = 2 u d dt = 2 (u u )dt = , = , u1 - u2 = Umsint - Umsin(t - 1200) = ta có 3 Umsin(t - 600)dt Ud0 = = 3 Um 1,65Um Điện áp ngợc cực đại điốt Ungmax Từ đờng cong uD1 ta có Udo = 1,04Ud0 3 Hệ số nhấp nhô điện áp chỉnh lu Ungmax = K0 = Um = u d max u d 2U d Từ đờng cong điện áp ud ta có Umsin(t - 600) udmax = K0 = Um, udmin = 1,5Um nên U m ( 1,5) 0,07 ì 1,65U m Giá trị trung bình dòng điện tải U d 1,65 = Um R R Giá trị trung bình i0, giá trị hiệu dụng I giá trị cực đại imax dòng điện qua điốt Trong sơ đồ điốt dẫn điện 1/3 chu kì nên Id = Id I ; I = d ; imax = I d 3 Giá trị hiệu dụng dòng điện thứ cấp IS I0 = Từ đồ thị ta thấy chu kỳ khoảng t điốt D1 mở, dòng điện thứ cấp iS = ID khoảng t điốt D4 dẫn iS = - ID nh vậy: IS = 2 i s dt = ( I d dt + ( I d2 )dt ) = I d ( + ) 2 Ta có I S = I d 3 Công suất biểu kiến máy biến áp Khi thay - = - = S = 3UI S = Um Id 3U d I d = 1,05U d I d 1,65 II Bộ băm xung áp chiều Giới thiệu chung Bộ băm xung áp chiều dùng để biến đổi điện áp chiều E thành xung điện áp chiều có trị số trung bình Utb thay đổi đợc Khi băm xung áp làm việc chế độ giảm áp trị số trung bình U tb xung điện áp đặt vào phụ tải điều chỉnh từ trị số không đến trị số lớn điện áp chiều E cung cấp cho băm: < Utb E Khi băm xung áp làm việc chế độ tăng áp điều chỉnh cho điện áp trung bình tải Utb đạt đến giá trị lớn điện áp E đặt nguồn điện: E < Utb < Bộ băm xung áp chiều đợc coi nh công tắc tơ tĩnh đóng mở liên tục cách chu kỳ Nó đợc sử dụng rộng rãi máy vận chuyển, truyền động máy cắt gọt, giao thông đờng sắt, ôtô chạy điện, xe rùa bốc dỡ hàng, kỹ nghệ điện hoá Thiết bị băm xung làm việc với hiệu suất cao tổn hao lợng so với phơng pháp điều chỉnh điện áp chiều liên tục, nhạy cảm với môi trờng tham số điều chỉnh thời gian đóng mở để đặt cắt nguồn tải, kích thớc nhỏ Tuy nhiên băm xung áp có nhợc điểm : phải dùng với lọc đầu làm tăng quán tính qúa trình điều khiển sử dụng mạch điều khiển kín Nếu tần số đóng mở lớn phát sinh nhiễu vô tuyến 2 Nguyên tắc hoạt động băm xung áp chiều làm việc chế độ giảm áp Bộ băm xung áp chiều khoá điện H làm tranzito hay tiristo đợc điều khiển đóng mở cách chu kỳ Khi làm việc chế độ giảm áp băm xung áp chiều H đợc đặt nối tiếp nguồn điện áp chiều E phụ tải nh hình vẽ a) Trị số trung bình điện áp tải Utb Khi băm H đóng điện điện áp đặt lên tải có trị số u = E Còn H ngắt điện u = Trị số trung bình điện áp chiều đặt lên phụ tải là: T T T 1 d U tb = udt = Edt = d E = E T0 T T với Tđ thời gian đóng khoá H, hay độ rộng xung T chu kì băm, hay chu kì xung = Td hệ số lấp đầy xung áp gọi tỉ số chu kì: ta có T Bằng cách biến đổi trị số hệ số ta nhận đợc trị số khác điện áp trung bình điện áp trung bình Utb phụ tải Có thể cho biến đổi hai cách: - Cố định chu kì băm T, thay đổi thời gian đóng điện T đ băm, ta có băm tần số cố định - Cố định thời gian đóng điện Tđ, biến đổi chu kì băm T, ta có băm tần số biến thiên Nếu Tđ = = ta có Utb = lúc băm thờng xuyên ngắt mạch Khi Tđ = T, ta có =1 Utb = E, băm thờng xuyên đóng mạch điện Bộ băm xung áp chiều thờng đóng điện ngắt điện liên tục với tần số cao (200 ữ 500Hz) nên thờng khoá bán dẫn b) Sơ đồ thực tế xung áp chiều dùng tranzito Bộ băm xung áp sử dụng tranzito có tần số băm lớn khoảng vài kilohert Các tranzito không cần mạch để khoá lại nh tiristo nên đơn giản làm việc với tần số tơng đối lớn Các băm dùng tranzito công suất đạt tới tần số băm từ 1000 đến 2000 Hz cách dễ dàng Khi dùng băm xung áp không cần dùng cuộn cảm san cần cuộn cảm có điện cảm nhỏ nối tiếp với tải đủ san dòng điện tải thành dòng điện chiều có trị số không đổi Nhợc điểm băm điện Tranzito có công suất nhỏ, đạt cỡ vài kilôoát đến vài chụ kilôoát Sơ đồ băm xung áp chiều dùng Tranzito Hoạt động sơ đồ trùng dẫn: Ta có điện áp pha thứ cấp máy biến áp : v a = 2U sin vb = 2U sin( ) ; v c = 2U sin( ) Trong Um - biên độ điện áp thứ cấp pha máy biến áp để chỉnh lu điện áp ngời ta dùng hai nhóm điôt @@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@@ xét thời điểm ứng với 1, thấy điện điểm A,B,C nh sau: vA>vB>vC Dòng điện tải từ điểm A đến điểm C Điôt D1 mở cho dòng chảy qua, vF = vA>vB>vC Các điôt D3 D5 bị khoá điện catốt chúng lớn điện anôt chúng Điốt D2 mở cho dòng chảy qua vG=vC ... tranzito Bộ băm xung áp sử dụng tranzito có tần số băm lớn khoảng vài kilohert Các tranzito không cần mạch để khoá lại nh tiristo nên đơn giản làm việc với tần số tơng đối lớn Các băm dùng tranzito... xung áp không cần dùng cuộn cảm san cần cuộn cảm có điện cảm nhỏ nối tiếp với tải đủ san dòng điện tải thành dòng điện chiều có trị số không đổi Nhợc điểm băm điện Tranzito có công suất nhỏ, đạt... cho biến đổi hai cách: - Cố định chu kì băm T, thay đổi thời gian đóng điện T đ băm, ta có băm tần số cố định - Cố định thời gian đóng điện Tđ, biến đổi chu kì băm T, ta có băm tần số biến thiên