Chương THIẾT BỊ CHỈNH LƯU 2.1 Khái niệm chung: Thiết bị chỉnh lưu dùng để biến đổi lượng điện xoay chiều thành lượng điện chiều Ứng dụng: tạo nguồn điện chiều cấp cho động điện chiều, truyền tải điện chiều, động kéo, lò nung, máy hàn,… Giả thiết: • Nguồn điện áp lưới hoàn toàn hình sin, tất m pha đối xứng, tổng trở nguồn không, công suất nguồn vô hạn • Tất linh kiện bán dẫn lý tưởng • Dây nối lý tưởng, bỏ qua điện trở dây nối phần tử khác thiết bị 2.2 Tính chất điện áp chỉnh lưu dòng điện chỉnh lưu: 2.2.1 Điện áp chỉnh lưu Điện áp chỉnh lưu đầu thiết bị chỉnh lưu Ký hiệu: ud: giá trị tức thời điện áp chỉnh lưu Ud: giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu d: direct (một chiều) • Sóng điện áp chỉnh lưu cấu tạo từ phần sóng điện áp xoay chiều • Khi tăng số lượng pha Ud tăng đỡ nhấp nhô • Dùng thiết bị chỉnh lưu thyristor điều khiển giảm giá trị U d diode ta thay đổi giá trị Ud • ud = Ud + uσ uσ thành phần sóng đa hài, thể nhấp nhô sóng điện áp chỉnh lưu Số chu kỳ điện áp chỉnh lưu chu kỳ điện áp xoay chiều gọi số xung chỉnh lưu Ký hiệu: p = f σ ( 1) f fσ(1): tần số đa hài bậc thành phần xoay chiều điện áp chỉnh lưu f: tần số điện áp lưới 2.2.2 Dòng điện chỉnh lưu: Dòng điện chỉnh lưu đầu thiết bị chỉnh lưu Ký hiệu: id: giá trị dòng điện chỉnh lưu tức thời Id: giá trị dòng điện chỉnh lưu trung bình Dòng điện chỉnh lưu phụ thuộc loại tải (Rư, Lư, Eư) Xét thiết bị chỉnh lưu hình 2.1a Ta có: u d = R uid + Lu ⇒ u L = Lu di d + Eu dt di d = u d − ( R uid + E u ) dt 10 Z t=0 Lu Ud Eu Ru id a) ud Ui + Rid uL QL = Q'L Rid t Ui b) Hình 2.1: a) Bộ chỉnh lưu cấp nguồn cho tải b) Điện áp rơi cuộn cảm L ud > Ruid + Eu ⇒ uL > 0: id tăng ud < Ruid + Eu ⇒ uL < 0: id giảm ud = Ruid + Eu ⇒ uL = 0: id số đạt cực trị • Sóng dòng điện chỉnh lưu có dạng giống với điện áp rơi Ru (Ruid) • Tại giao điểm (Ruid+Eu) ud dòng điện id đạt cực trị • Số lượng điện áp cuộn cảm L u lúc đầu (lúc nạp lượng) Q L , lúc sau (lúc phóng thích lượng) Q′L Q L > Q′L : dòng điện id tăng Q L = Q′L : dòng điện id có xu hướng cân lượng • Dòng điện chỉnh lưu id phân tích thành hai thành phần: thành phần không đổi Id thành phần sóng đa hài iσ id = I d + i σ Id = Ud − Eu Ru id ≥ ⇒ Id ≥ ⇒ Ud ≥ Eu Giá trị hiệu dụng thành phần xoay chiều bậc n dòng điện chỉnh lưu: 11 I σ( n ) = U σ( n ) R 2u + ( ω σ ( n ) L u ) Từ biểu thức Iσ(n), Lu → ∞ Iσ(n) = ⇒ iσ(n) = Dạng sóng dòng điện sang phẳng tuyệt đối • Dòng điện chỉnh lưu có dạng nhấp nhô a) id t b) id t id c) t Hình 2.2: Dòng điện chỉnh lưu 2.3 Thiết bị chỉnh lưu tia m pha m số pha nguồn cấp cho chỉnh lưu Các thiết bị chỉnh lưu xét đến mục mục sau làm việc chế độ dòng điện chỉnh lưu liên tục 2.3.1 Thiết bị chỉnh lưu hình tia không điều khiển: 1/ Sơ đồ a) b) u1 u Z c) u2 u1 u2 Z um Z Hình 2.3: Các chỉnh lưu hình tia Các biểu thức điện áp pha: u1 = U m sin θ 2π   u = U m sin θ −  m  (i − 1).2π   ui = U m sin θ −  m   12 2/ Sự hoạt động sơ đồ 2π m V1 V2 V3 V1 ud θ2 θ1 θ3 θ4 u3 θ = ωt u1 u2 - u2 u3 u3 u1 - u1 - u2 u1 u2 θ uV2 uV1 id id θ iV1 id θ iV2 iV3 θ θ Hình 2.4: Dạng sóng điện áp dòng điện chỉnh lưu tia pha không điều khiển Từ đồ thị hình 2.4 điều kiện mở diode, van mở điện áp pha đặt lên dương so với pha lại Khi van mở van lại tự động khóa Như vậy, thời điểm có van dẫn Điều giải thích sau: 13 Giả sử để van V1 dẫn trước uAK(V1) > ⇒ u1 > u2, u3, … uAK(V2) = u2 – u1 < 0: V2 khóa uAK(V3) = u3 – u1 < 0: V3 khóa … uAK(Vi) = ui – u1 < 0: Vi khóa Khi van mở, ta có nhịp ứng với tên gọi van • Nhịp V1 (θ1 ÷ θ2) uV1 = 0, uV2 = u2 – u1, uV3 = u3 – u1, …, uVi = ui – u1 iV1 = id = Id, iV2 = iV3 = … = iVi = ud = u1 Tại thời điểm θ2, u2 – u1 = ⇒ uV2 = 0, xảy chuyển mạch tức thời, V1 khóa u1 – u2 < 0, V2 mở, chỉnh lưu chuyển mạch tự nhiên • Nhịp V2 (θ2 ÷ θ3) uV2 = 0, uV1 = u1 – u2, uV3 = u3 – u2, …, uVi = ui – u2 iV2 = id = Id, iV1 = iV3 = … = iVi = ud = u2 Tại thời điểm θ3, u3 – u2 = ⇒ uV3 = 0, xảy chuyển mạch tức thời, V2 khóa u2 – u3 < 0, V3 mở, chỉnh lưu chuyển mạch tự nhiên Tương tự ta có nhịp V3, V4, …, Vi • Nhịp Vi (θi ÷ θi+1) uVi = 0, uV1 = u1 – ui, uV2 = u2 – ui, … iVi = id = Id, iV1 = iV2 = … = iVi+1 = ud = ui Số xung chỉnh lưu p = m 2.3.2 Thiết bị chỉnh lưu hình tia có điều khiển: π π α m u1 u2 u3 π π α m ud iV1 uV1 iV3 iV2 V1 V2 uV2 Ud Eu V3 uV3 2π m α Lu Um Eu Ru π π m π π m θ m 2π m Hình 2.5: Bộ chỉnh lưu hình tia pha có điều khiển • Đại lượng điều khiển điện áp điều khiển u đk (hay uc) góc điều khiển α (tính từ thời điểm chuyển mạch tự nhiên đến phát xung điều khiển) 14 • Các biểu thức điện áp, dòng điện nhịp hoàn toàn giống với chỉnh lưu không điều khiển dạng không giống • Các nhịp chỉnh lưu có điều khiển giống với nhịp chỉnh lưu không điều khiển dịch góc α V3 V1 α u1 V2 ud u2 V3 V3 V2 V3 ud u3 θ iG2 u1 u3 θ1 iG1 π V1 iG1 iG3 α θ2 θ1 iV3 u2 θ3 iG2 iV1 iG3 iV2 iV3 u1 - u3 uV1 θ θ V3 V1 α V2 α V3 ud α θ u1 u2 u1 - u2 u3 - u1 iV3 iV1 θ2 θ1 uV3 iG1 iV2 iV3 iV3 θ u3 iV1 θ3 iG2 iV2 θ iG3 iV3 θ Hình 2.6: Dạng sóng điện áp dòng điện chỉnh lưu hình tia • Phạm vi góc điều khiển: < α < π • Điện áp chỉnh lưu trung bình + Chế độ dòng điện liên tục 2π U di = pU m u d dθ = ∫ 2π 2π π π + +α p ∫ π π − +α p sinθ.dθ = pU m π sin  cosα π p pU m π sin   π p U di = U di0 cosα Đặt U di0 = + Chế độ dòng điện gián đoạn θz: góc bắt đầu xuất dòng điện chỉnh lưu nhịp 15 θk: góc kết thúc dòng điện chỉnh lưu nhịp 2π θz +  θ  p k   p  Ud = u dθ = U sin θ d θ + E d θ d m u ∫  2π ∫0 2π  θ∫z θ k     p = [ U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u 2π • Điện áp ngược cực đại đặt lên van: 3U m 2π • Đặc tính điều khiển đặc tính Cheáñoä chæ nh löu Udi Udi0 Udi Cheáñoä nghòch löu Udi0 0,5 α=0 α = π/3 π 2π π π α α = π/2 α = 2π/3 -0,5 Id -1 a) γ b) Hình 2.7: a) Đặc tính điều khiển b) Đặc tính Đặc tính điều khiển quan hệ đại lượng đầu vào đại lượng đầu chỉnh lưu Đầu vào góc điều khiển α Đầu điện áp chỉnh lưu trung bình Udi Từ biểu thức U di = U di0 cosα , ta xây dựng đặc tính điều khiển hình 2.7a Đặc tính quan hệ U d Id Ở chế độ dòng điện liên tục U d không phụ thuộc Id mà phụ thuộc góc điều khiển α điện áp xoay chiều nên đặc tính có dạng đường thẳng nằm ngang song song với trục I d hình 2.7b 2.3.3 Chế độ làm việc chỉnh lưu nghịch lưu chỉnh lưu: Chú ý: thiết bị chỉnh lưu cho dòng điện chạy theo chiều nên id ≥ ⇒ I d ≥ Công suất trung bình chỉnh lưu: P = UdiId Từ biểu thức trên, ta thấy dấu P phụ thuộc vào dấu Udi 16 • Udi > ( < α < π ) ⇒ P > 0: công suất truyền từ chỉnh lưu sang tải Bộ 0 0 Eu = 500 V chỉnh lưu làm việc chế độ chỉnh lưu 10 V θ Hình 2.8a) Bộ chỉnh lưu làm việc chế độ chỉnh lưu • Udi < ( α > π ) ⇒ P < 0: công suất truyền từ tải sang chỉnh lưu Bộ π U di Như vậy, điều kiện để chỉnh lưu làm việc chế độ nghịch lưu: • α> π • Đảo cực Eu • E u > U di 2.3.4 Góc an toàn γ α uV uV θ u1 -u2 π−α Hình 2.9: Điện áp đặt lên van chỉnh lưu tia pha 17 Khi chỉnh lưu làm việc chế độ nghịch lưu thyristor chịu điện áp dương khoảng thời gian dài, chịu điện áp âm khoảng thời gian ngắn Mặt khác, ta biết loại thyristor có thông số đặc trưng toff, thời gian phục hồi tính khóa (hay thời gian để thyristor chuyển từ trạng mở sang trạng thái khóa) Vậy để bảo đảm thyristor khóa cách chắn khoảng thời gian mà chịu điện áp âm phải lớn toff hay γ > ω.toff Phạm vi góc điều khiển: < α < π - γ 2.3.5 Thiết bị chỉnh lưu hình tia có diode V0 1/ Sơ đồ dạng sóng u1 u2 u3 iV0 ud uV0 iV1 V1 V0 Z V3 V2 id a) α< π ud π π m π m α> π 2π m α π m ud u1 u1 V3 V1 V2 V3 V1 V0 V2 V0 θ V1 V3 V0 V0 b) Hình 2.10: Bộ chỉnh lưu tia pha có diod V0 dạng sóng 2/ Nhận xét uV0 = -ud Khi ud > uV0 < 0: diode V0 không hoạt động Khi ud < uV0 > 0: diode V0 hoạt động, ud = Vậy diode V0 có tác dụng cắt phần âm sóng điện áp chỉnh lưu Nhìn vào dạng sóng điện áp chỉnh lưu, ta thấy π π − : diode V0 không hoạt động m π π π π Khi − < α < + : diode V0 hoạt động m m Khi < α < Bất kỳ van dẫn, diode V0 bắt đầu hoạt động van tự động khóa lại Điều giải thích sau: giả sử V1 mở, V0 hoạt động uV1 = u1 < nên V1 khóa 3/ Hoạt động sơ đồ 18 • Nhịp Vi uVi = 0, uVj = uj – ui uV0 = - ud ud = ui iVi = id • Nhịp V0 uVi = ui uV0 = ud = iVi = Gọi ψ góc dẫn nhịp Vi V0 hoạt động ψ < 2π −ψ m với góc dẫn 2π V0 hoạt động m 4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình Chú ý: p = m • Chế độ dòng điện liên tục pU m U di = 2π π ∫ sin θdθ = π π − +α p  pU m  π  1 − sin  α −  2π  p   π  pU m sin    p  1 − sin  α − π  U di =    p  π   2π sin     p  π − sin  α −  p  U di = U di π  sin    p Riêng chỉnh lưu hình tia pha Um π U U di = sin θdθ = m (1 + cos α ) ∫ 2π α 2π U di = Um π U di = U di + cos α • Chế độ dòng điện gián đoạn 2π θz +   p π   p   Ud = u dθ = U sin θ d θ + E d θ d m u ∫ 2π ∫0 2π  θ∫z  θ k    p = [ U m ( cosθ z + 1) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u 2π 2π 19 5/ Ảnh hưởng diode V0 • Giảm giá trị hiệu dụng thành phần xoay chiều điện áp chỉnh lưu dòng điện chỉnh lưu, phần âm sóng điện áp chỉnh lưu bị cắt • Tăng hiệu suất chỉnh lưu Gọi hiệu suất chỉnh lưu λ λ= Ud Id ,I= pUI ψ p ψ.p i dθ = I d ∫ 2π 2π 2π Khi diode V0 hoạt động Ud tăng, ψ < p ⇒ I < Id nên λ tăng • Không cho chỉnh lưu làm việc chế độ nghịch lưu • Các van chỉnh lưu chịu điện áp âm 2.4 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha 2.4.1 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha diode V0 1/ Sơ đồ u1 u2 u3 u1 V1 V4 V3 V6 V5 V1 V3 u2 u3 V5 V2 V2 V6 V4 ud Z a) Z b) Hình 2.11: Bộ chỉnh lưu cầu pha 2/ Nhận xét • Có thể xem chỉnh lưu cầu pha hai chỉnh lưu tia pha mắc nối tiếp chung nguồn chung tải hình 2.11b Ta chia van chỉnh lưu thành hai nhóm chuyển mạch: nhóm anot (anot nối nguồn) nhóm katot (katot nối nguồn) Như phân tích hoạt động chỉnh lưu tia với chỉnh lưu tia gồm van thuộc nhóm anot ta tìm udA, UdA Tương tự, chỉnh lưu tia gồm van thuộc nhóm katot ta tìm udK, UdK Điện áp chỉnh lưu tức thời điện áp chỉnh lưu trung bình chỉnh lưu cầu: ud = udA – udK , Ud = UdA – UdK • Các van thuộc nhóm anot mở điện áp pha nối với dương so với pha lại, van thuộc nhóm katot mở điện áp pha nối với âm so với pha lại • Dòng điện chỉnh lưu tồn có van thuộc nhóm anot, katot thuộc pha khác mở 20 • Điện áp chỉnh lưu gồm phần tạo nên từ điện áp dây • Dòng điện chạy pha i1 = iV1 – iV4 • Số xung chỉnh lưu gấp hai số pha, p = 2m 3/ Hoạt động sơ đồ Từ nhận xét trên, sơ đồ hoạt động theo nhịp sau, nhịp kéo dài góc π : V3 V1 V3 V5 α u1 V3 udA u3 u2 V1 2U θ α V4 V6 V2 udK V4 V6 V2 V3V6 V1V6 V1V2 V2V3 V3V4 V4V5 V5V6 V1V6 V1V2 iV1 id iV4 θ π/3 2π/3 id i1 = iV1 - iV4 θ u1 - u2 α ud = udA - udK 6U θ 21 Hình 2.12: Dạng sóng điện áp dòng điện chỉnh lưu cầu pha • Nhịp V1V6 uV1 = uV6 = 0, uV2 = u2 – u3, uV3 = uV4 = u2 – u1, uV5 = u3 – u1 iV2 = iV3 = iV4 = iV5 = iV1 = iV6 = id = Id, i1 = Id ud = udA – udK = u1 – u2 • Nhịp V1V2 uV1 = uV2 = 0, uV6 = u3 – u2, uV3 = u2 – u1, uV4 = uV5 = u3 – u1 iV6 = iV3 = iV4 = iV5 = iV1 = iV2 = id = Id , i1 = Id ud = udA – udK = u1 – u3 • Nhịp V3V2 uV3 = uV2 = 0, uV5 = uV6 = u3 – u2, uV1 = u1 – u2, uV4 = u3 – u1 iV6 = iV1 = iV4 = iV5 = iV3 = iV2 = id = Id , i1 = ud = udA – udK = u2 – u3 • Nhịp V3V4 uV3 = uV4 = 0, uV5 = u3 – u2, uV6 = uV1 = u1 – u2, uV2 = u1 – u3 iV6 = iV1 = iV2 = iV5 = iV3 = iV4 = id = Id , i1 = ud = udA – udK = u2 – u1 • Nhịp V5V4 uV5 = uV4 = 0, uV3 = u2 – u3, uV6 = u1 – u2, uV1 = uV2 = u1 – u3 iV6 = iV1 = iV2 = iV3 = iV5 = iV4 = id = Id , i1 = -Id ud = udA – udK = u3 – u1 • Nhịp V5V6 uV5 = uV6 = 0, uV2 = uV3 = u2 – u3, uV4 = u2 – u1, uV1 = u1 – u3 iV4 = iV1 = iV2 = iV3 = iV5 = iV6 = id = Id , i1 = -Id ud = udA – udK = u3 – u2 4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình + Chế độ dòng điện liên tục • Nhóm anot V1 u1 u2 u3 Z V1 V3 α u1 udA u2 V5 V3 V5 UdA u3 θ Hình 2.13a) Nhóm Anot 22 2π U diA = U diA = mU m u dA dθ = ∫ 2π 2π π π + +α m ∫ sinθ.dθ = π π − +α m mU m π sin  cosα π m 3U m cos α 2π • Nhóm katot u1 u2 u3 V4 V6 udK Z θ V2 α UdK V6 V2 V4 V6 Hình 2.13b) Nhóm Katot 2π U diK = mU m u dK dθ = − ∫ 2π 2π π π + +α m ∫ sinθ.dθ = − π π − +α m mU m π sin  cosα π m 3U m cos α 2π  3U m  3U m 3U m U di = U diA - U diK = cos α −  − cos α  = cos α 2π 2π 2π   U diK = − + Chế độ dòng điện gián đoạn π θz +   θk 2π   Ud = u d dθ =  3U m ∫ sinθdθ + E u ∫ dθ  ∫ 2π 2π   θz θk   = 3U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) + E u π [ ] Điện áp trung bình chỉnh lưu cầu tạo gấp hai lần điện áp trung bình chỉnh lưu tia số pha tạo Do p = 2m nên dòng điện chỉnh lưu điện áp chỉnh lưu sang phẳng 5/ Giản đồ đóng cắt Giản đồ đóng cắt hình 2.14a Giải thích giản đồ • Ban đầu, để sơ đồ hoạt động phải có van thuộc nhóm anot katot thuộc pha khác mở nên thời điểm ban đầu ta đưa hai xung điều khiển mở van chẳng hạn V1 V6 giản đồ 23 V1 V1 V3 V6 V2 V2 V3 V5 V4 V4 V5 V6 V1 V6 V1 V2 V1 V2 V3 V4 V5 V6 π/3 b) θ iGV1 iGV2 c) iGV3 iGV4 d) iGV5 iGV6 θ a) Hình 2.14: Giản đồ đóng cắt • Để chỉnh lưu làm việc dòng gián đoạn van phải mở lại lần hai cách lần mở thứ góc π Vì dòng gián đoạn dòng qua van giảm không (i V < IH) van khóa lại Nếu ta không đưa xung điều khiển vào van mở uAK > • Có thể đưa xung có độ rộng lơn π hình 2.14c) để mở van điều làm cho cực G làm việc lâu ⇒ tốn lượng • Nên dùng xung chùm có độ rộng lơn π hình 2.14d) để mở van 2.4.2 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha có diode V0 1/ Sơ đồ dạng sóng u1 u2 V5 V1 V0 V6 V0 V6 u3 α < π/3 α > π/3 ud V1 V4 V3 V6 V5 V0 V2 ud Z θ u1 - u2 6U Hình 2.15: Bộ chỉnh lưu cầu pha có diod V0 24 Ta xem chỉnh lưu cầu chỉnh lưu tia pha, điện áp pha nối với van có biên độ 3U m , nhịp kéo dài góc hoạt động nhịp kéo dài góc ψ nhỏ góc π −ψ π Khi dode V0 π nhịp V0 kéo dài 2/ Hoạt động sơ đồ Giống thiết bị chỉnh lưu cầu pha diode V0, ta xét nhịp thêm vào nhịp V0, nhịp lại hoàn toàn tương tự • Nhịp V1V6 uV1 = uV6 = 0, uV2 = u2 – u3, uV3 = uV4 = u2 – u1, uV5 = u3 – u1 iV2 = iV3 = iV4 = iV5 = iV1 = iV6 = id = Id ud = udA – udK = u1 – u2 uV0 = -ud • Nhịp V0 uV1 = - uV4 = u1, uV3 = - uV6 = u2, uV5 = - uV2 = u3 ivi = (i = 1,2,…, 6) uV0 = ud = 3/ Điện áp chỉnh lưu trung bình U di = 3U m 2π π ∫ sin θdθ = π +α 3U m π  π   1 − sin  α −     4/ Điện áp ngược cực đại đặt lên van: 3U m 2.5 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha 2.5.1 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha diode V0 1/ Sơ đồ ud A u dK u2 u1 iV1 id i u u1 u2 iV4 V1 V4 V3 V2 V1 V3 V2 V4 Z Z ud Hình 2.16: Bộ chỉnh lưu cầu pha 25 Điện áp pha cấp cho thiết bị chỉnh lưu: u = U m sin (θ ) Có thể phân tích u thành phần: u = u1 – u2 Um sin (θ ) U u = m sin (θ − π ) Với: u1 = 2/ Nhận xét Hoàn toàn tương tự chỉnh lưu cầu pha điện áp chỉnh lưu gồm phần tạo nên từ điện áp pha Số xung chỉnh lưu cầu pha p = 2m Tương tự chỉnh lưu cầu pha, ta phân van chỉnh lưu cầu pha thành hai nhóm chuyển mạch nhóm anot nhóm katot để tìm hiểu hoạt động sơ đồ • Nhóm Anot udA V1 a) udA u2 u1 V3 α Z x V1 V3 u2 u1 • Nhóm Katot u1 udK b) u2 u2 u1 Z V4 udK α V2 V2 V4 Hình 2.17: a) Nhóm Anot b) Nhóm Katot 3/ Hoạt động sơ đồ Mỗi nhịp kéo dài góc π • Nhịp V1V2 uV1 = uV2 = 0, uV3 = uV4 = -u, ud = u iV1 = iV2 = id = Id, iV3 = iV4 = 0, i1 = Id • Nhịp V3V4 uV3 = uV4 = u, uV1 = uV2 = u, ud = -u iV3 = iV3 = id = Id, iV1 = iV2 = 0, i1 = -Id 26 V1 V3 α V1 u1 udA θ u2 udK V2 V4 iV1 = iV2 V2 iV4 = iV3 id θ i = iV1 - iV4 θ u2 - u1 uV1 u = u1 - u2 θ V1V2 V3V4 α u ud = udA - udK θ Hình 2.18: Dạng sóng dòng điện, điện áp chỉnh lưu cầu pha 27 4/ Điện áp chỉnh lưu trung bình + Chế độ dòng điện liên tục - U diK = U diA 2π mU m = u dA dθ = ∫ 2π 4π U di = U diA - U diK = π +α ∫ sinθ.dθ = α Um cosα π 2U m cos α π 2U m π U di = U di0 cos α Đặt U di0 = + Chế độ dòng điện gián đoạn 2π θz +  θ  p k     Ud = u dθ = U sin θ d θ + E d θ d m u ∫ 2π ∫0 2π  θ∫z  θk    = [ U m ( cosθ z − cosθ k ) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u π 2π 5/ Điện áp ngược cực đại đặt lên van: Um Vậy muốn có điện áp chỉnh lưu đầu dùng chỉnh lưu cầu pha có lợi so với chỉnh lưu tia pha điện áp ngược cực đại đặt lên van chỉnh lưu tia pha 2U m gấp lần so với chỉnh lưu cầu pha 2.5.2 Thiết bị chỉnh lưu cầu pha có diode V0 1/ Sơ đồ V0 i V0 V3V4 V0 V1V2 u2 u1 iV1 V1V2 iV4 u V1 V4 V3 V2 V0 α u θ id Z ud Hình 2.19: Bộ chỉnh lưu cầu pha có diode V0 2/ Hoạt động sơ đồ Mỗi nhịp kéo dài góc π Khi diode V0 hoạt độ dài nhịp ψ < π Độ dài nhịp V0 π - ψ Ở chế độ dòng điện liên tục, tồn khoảng thời gian để diode V0 hoạt động • Nhịp V1V2 uV1 = uV2 = 0, uV3 = uV4 = -u 28 iV1 = iV2 = id = Id, iV3 = iV4 = 0, i1 = Id ud = u, uV0 = -ud • Nhịp V0 uV3 = -uV2 = u2, uV1 = -uV4 = u1 iV1 = iV2 = iV3 = iV4 = 0, i1 = ud = 0, uV0 = • Nhịp V3V4 uV3 = uV4 = u, uV1 = uV2 = u iV3 = iV3 = id = Id, iV1 = iV2 = 0, i1 = -Id ud = -u • Nhịp V0 uV3 = -uV2 = u2, uV1 = -uV4 = u1 iV1 = iV2 = iV3 = iV4 = 0, i1 = ud = 0, uV0 = 3/ Điện áp chỉnh lưu trung bình + Chế độ dòng điện liên tục U di = Um π U sin θdθ = m (1 + cos α ) ∫ π α π + Chế độ dòng điện gián đoạn Ud = θ z +π 2π π  1   u dθ = U sin θ d θ + E [ U ( cosθ z + 1) + E u ( θ z − θ k ) ] + E u d m ∫ u ∫ dθ = ∫   π m 2π 2π  θ z θk  2.6 Tóm lược loại thiết bị chỉnh lưu cầu • Bộ chỉnh lưu cầu gồm hai chỉnh lưu tia mắc nối tiếp chung nguồn chung tải Các van phân thành hai nhóm chuyển mạch: nhóm anot (cực A nối nguồn) nhóm katot (cực K nối nguồn) • Điện áp chỉnh lưu ud = udA – udK ud điện áp dây (trừ chỉnh lưu cầu pha) udmạch cầu = udmạch tia • Dòng điện chỉnh lưu tồn có van thuộc nhóm chuyển mạch thuộc pha khác mở Đặc điểm chuyển mạch nhóm anot bắt đầu chu kỳ dương, nhóm katot bắt đầu chu kỳ âm Dòng điện chạy pha i1 = iV1 – iV4 • Số xung điện áp chỉnh lưu chu kỳ điện áp nguồn gấp lần số pha, p = 2m (vì chỉnh lưu cầu gồm chỉnh lưu tia số pha) • Giá trị điện áp trung bình chỉnh lưu cầu gấp lần giá trị điện áp trung bình chỉnh lưu tia số pha 29 ... α u1 V2 ud u2 V3 V3 V2 V3 ud u3 θ iG2 u1 u3 θ1 iG1 π V1 iG1 iG3 α 2 θ1 iV3 u2 θ3 iG2 iV1 iG3 iV2 iV3 u1 - u3 uV1 θ θ V3 V1 α V2 α V3 ud α θ u1 u2 u1 - u2 u3 - u1 iV3 iV1 2 θ1 uV3 iG1 iV2 iV3... u1 V3 udA u3 u2 V1 2U θ α V4 V6 V2 udK V4 V6 V2 V3V6 V1V6 V1V2 V2V3 V3V4 V4V5 V5V6 V1V6 V1V2 iV1 id iV4 θ π/3 2 /3 id i1 = iV1 - iV4 θ u1 - u2 α ud = udA - udK 6U θ 21 Hình 2. 12: Dạng sóng điện... Hình 2. 13a) Nhóm Anot 22 2 U diA = U diA = mU m u dA dθ = ∫ 2 2 π π + +α m ∫ sinθ.dθ = π π − +α m mU m π sin  cosα π m 3U m cos α 2 • Nhóm katot u1 u2 u3 V4 V6 udK Z θ V2 α UdK V6 V2 V4