dieu ap xoay chieu mot pha dk7lc1

LINK DOWNLOAD MIỄN PHÍ TÀI LIỆU "dieu ap xoay chieu mot pha dk7lc1 ": http://123doc.vn/document/569100-dieu-ap-xoay-chieu-mot-pha-dk7lc1.htm

Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
Sơ đồ kinh điển hình 2.A thờng đợc sử dụng nhiều hơn, do có thể điều khiển
đợc với mọi công suất tải. Hiện nay Tiristor đợc chế tạo có dòng điện đến
7000A, thì việc điều khiển xoay chiều đến hàng chục nghìn ampe theo sơ đồ này
là hoàn toàn đáp ứng đợc
Tuy nhiên, việc điều khiển hai tiristor song song ngợc đôi khi có chất lợng
điều khiển không tốt lắm, đặc biệt là khi cần điều khiển đối xứng điện áp, nhất là
khi cung cấp cho tải đòi hỏi thành phần điện áp đối xứng (chẳng hạn nh biến áp
hay động cơ xoay chiều). Khả năng mất đối xứng điện áp tải khi điều khiển là do
linh kiện mạch điều khiển tiristor gây nên sai số. Điện áp tải thu đợc gây mất đối
xứng nh so sánh trên hình 3b.
Điện áp và dòng điện không đối xứng nh hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm
cho tải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hoà, phát nóng
và bị cháy. Vì vậy việc định kì kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thờng
xuyên làm đối với sơ đồ mạch này. Tuy vậy, đối với dòng điện tải lớn thì đây là
sơ đồ tối u hơn cả cho việc lựa chọn.
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
5
T
2
Z
T
1
U
1
Z
T
U
1
a.
D
2
Z
T
U
1
D
1
D
3
D
4
d.
b.
Hình 2 Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn
a. bằng hai tiristor song song ngược; b. bằng triac; c. bằng một
tiristor một diod; d. bằng bốn diod một tiristor
Z
U
1
c.
D
1
T
1
T
2
D
2
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất



Để khắc phục nhợc điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song song ngợc,
triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.B. Sơ đồ này có u điểm là các đờng
cong điện áp ra gần nh mong muốn nh hình 3.a, nó còn có u điểm hơn khi lắp
ráp. Sơ đồ mạch này hiện nay đợc sử dụng khá phổ biến trong công nghiệp.
Tuy nhiên triac hiện nay đợc chế tạo với dòng điện không lớn (I < 400A), nên
với những dòng điện tải lớn cần phải ghép song song các triac, lúc đó sẽ phức
tạp hơn về lắp ráp và khó điều khiển song song. Những tải có dòng điện trên
400A thì sơ đồ hình 2.B ít dùng.
Sơ đồ hình 2.C có hai tiristor và hai điốt có thể đợc dùng chỉ để nối các cực
điều khiển đơn giản, sơ đồ này có thể đợc dùng khi điện áp nguồn cấp lớn (cần
phân bổ điện áp trên các van, đơn thuần nh việc mắc nối tiếp các van).
Sơ đồ hình 2D trớc đây thờng đợc dùng, khi cần điều khiển đối xứng điện
áp trên tải, vì ở đây chỉ có một tiristor một mạch điều khiển nên việc điều khiển
đối xứng điện áp dễ dàng hơn. Số lợng tiristor ít hơn, có thể sẽ có u điểm hơn khi
van điều khiển còn hiếm. Tuy nhiên, việc điều khiển theo sơ đồ này dẫn đến tổn
hao trên các van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ thống điều khiển thấp. Ngoài
ra, tổn hao năng lợng nhiệt lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn.
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
6
U
U
Tả
i
t
b

1

2
U
U
Tả
i
t
a


Hình 3. Hình dạng đờng cong điện áp điều khiển a- Mong muốn
b- Không mong muốn
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
1.2.2 Giới thiệu về phần tử bán dẫn triac
1.2.2.a Cấu tạo và ký hiệu
Hình 4: Cấu tạo và ký hiệu của triac.
Triac là linh kiện bán dẫn tơng tự nh hai Thyristor mắc song song ngợc, nh-
ng chỉ có một cực điều khiển. Triac là thiết bị bán dẫn ba cực, bốn lớp. Có thẻ
điều khiển cho mở dẫn dòng bằng cả xung dơng (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn
xung dong âm (dòng đi ra khỏi cực điều khiển). Tuy nhiên xung dòng điều khiển
âm có độ nhạy kém hơn, nghĩa là mở Triac sẽ cần một dòng điều khiển âm lớn
hơn so với dòng điểu khiển dơng. Vì vậy trong thực tế để đảm bảo tính đối xứng
của dòng điện qua Triac thì sử dụng dòng điều khiển âm là tốt hơn cả.
1.2.2.b. Nguyên lý hoạt động.
Có 4 tổ hợp điện thế có thể mở Triac cho dòng chảy qua:
B
2
G
+ +
+ -
- -
- +
Trờng hợp MT
2
(+), G(+). Thyristor T mở cho dòng chảy qua nh một
Thyristor thông thờng.
Trờng hợp MT
2
(-), G(-). Các điện tử từ N
2
phóng vào P
2
. Phần lớn bị trờng
nội tại E
E1
hút vào, điện áp ngoài đợc đặt lên J
2
khiến choBarie này cao đến mức
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
7
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
hút vào những điện tích thiểu số(các điện tử của P
1
) và làm động năng của chúng
đủ lớn để bẻ gãy các liên kết của các nguyên tử Sillic trong vùng. Kết quả là một
phản ứng dây chuyền thì T

mở cho dòng chảy qua.
1.2.2.c Đặc tính

V-A.
Hình 5: Đặc tuyến V-A của triac
Triac có đờng đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở


trong cả hai chiều
1.2.3. Điều áp xoay chiều một pha ứng với các loại tải
Hai tiristor đấu song song ngợc cho phép điều chỉnh dòng điện xoay chiều.
Vì anôt T
1
nối với catot T
2
và anôt T
2
nối với catôt T
1
nên trong mạch điều khiển
nhất thiết phải dùng một biến áp xung có hai cuộn dây thứ cấp cách li với nhau.
Các điôt dùng để khoá chặt các xung âm
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
8
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
Hình 6: Sơ đồ bộ điều áp xoay chiều 1 pha
Giả thiết điện áp nguồn : v =
2
Vsin
t

1.2.3.1 Trờng hợp tải thuần trở
Khi T
1
mở thì một phần của nửa chu kỳ dơng điện áp nguồn điện đặt lên
mạch tải, còn khi T
2
mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của v đợc đặt lên mạch
tải
Góc mở

đợc tính từ điểm đi qua giá trị 0 của điện áp nguồn v.
Dòng điện tải:
i=

sin
2
V
R
, với






+




2

Thành phần sóng cơ bản của dòng điện tải I lệch chậm sau điện áp nguồn v
một góc

Điều đó nói lên rằng, ngay cả trờng hợp tải thuần trở, lới điện xoay chiều
vẫn phải cung cấp một lợng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
9
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
U
c
=




dV .2)sin2(
1

= V.


2
2sin22
+
Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
I
c
=
R
V
.(


2
2sin22
+
)
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P = U
c
I
c
= (
R
V
2
).(


2
2sin22
+
)
Nh vậy bằng cách làm biến đổi góc

từ 0 đến

, ngời ta co thể điều
chỉnh đợc công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =(
R
V
2
) đến 0
1.2.3.2 Trờng hợp tải L, thuần cảm
Khi

=

cho xung mở T
1
. Dòng điện tải i tăng dần lên và đạt giá trị cực
đại, sau đó giảm xuống và đạt giá trị 0 khi

=

Khi tiristor T
1
mở, ta có phơng trình:
L
dt
di
=
2
Vsin

t
i= -
L
V

2
cos

+I
0
Hằng số tích phân I
0
đợc xác định : khi

=

thì i=0. Cuối cùng nhận đợc
biểu thức của dòng điện tải
i=
L
V

2
(cos

- cos

)
Góc

đợc xác định bằng cách thay

=

và đặt i=0

= 2

-

Khi

=

+

cho xung mở T
2
Để sơ đồ làm việc đợc nghiêm chỉnh khi tải thuần cảm thoả mãn




+

. Do đó góc

phải lằm trong giới hạn .



2
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
10
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
Thành phần sóng cơ bản lệch chéo. Sau điện áp nguồn v một góc
2

độc
lập với góc

Giá trị hiệu dụng của dòng điện tải
I
c
=
L
V



2sin3)2cos2)((2
++
Công suất mạch tải tiêu thụ là công suất phản kháng
1.2.3.3. Trờng hợp tải R + L
Hình7: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L
Khi tiristor T
1
mở có phơng trình:
L
dt
di
+ Ri =
2
sin

t
i =
2
22
)( LR
V

+
sin(


) + Ae
-


L
R
Hằng dạng số tích phân A đợc xác định : Khi

=
thì i = 0. Biểu thức
dòng tải i có dạng:
i =
2
22
)( LR
V

+
[ sin(


) - sin(


)e


tg

]
Biểu thức này đúng trong khoảng

=
đến

=
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
11
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
Góc

đợc thay đổi bằng cách thay

=
và đặt i= 0
Sin(


)- sin(


).e
-


tg

= 0
Trong biểu thức trên: tg

=
R
L

Tiristor T
1
phải đợc khoá lại trớc khi cho xung mở T
2
, nếu không thì không thể mở
đợc T
2
, tức

+
Để thoả mãn điều kiện này ta phải có:


Hình 8: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần cảm
Điều đó nói lên rằng, ngay cả trờng hợp tải thuần trở, lới điện xoay chiều
vẫn phải cung cấp một lợng công suất phản kháng.
Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
U
c
=




dV .2)sin2(
1

= V.


2
2sin22
+
Giá trị hiệu dụng của dòng tải:
I
c
=
R
V
.(


2
2sin22
+
)
Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
P = U
c
I
c
= (
R
V
2
).(


2
2sin22
+
)
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
12
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
Nh vậy bằng cách làm biến đổi góc

từ 0 đến

, ngời ta có thể điều
chỉnh đợc công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =(
R
V
2
) đến 0
Phần ii. lựa chọn sơ đồ thiết kế
2.1 Chọn mạch động lực
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ điều áp xoay chiều cho động cơ (tải
R+L) nên chúng em chọn sơ đồ dùng TRIAC để điều khiển vì sơ đồ dùng Triac
có những lợi điểm sau:
- Công suất tải là không lớn nên Triac đáp ứng đầy đủ về công suất đáp ứng
- Mạch điều khiển Triac đơn giản.
- Giá thành rẻ, vận hành đơn giản.
2.2. Chọn mạch điều khiển
Điều khiển Triac trong sơ đồ chỉnh lu hiện nay có rất nhiều phơng pháp
khác nhau thờng gặp là điều khiển theo nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính. Theo
nguyên tắc này để điều khiển góc mở

của Triac ta tạo ra một điện áp tựa dạng
tam giác (điện áp tựa răng ca U
rc
). Dùng một điện áp một chiều U
đk
để so sánh
với điện áp tựa. Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau(U
đk
= U
rc
) .
Trong vùng điện áp dơng anot thì phát xung điều khiển cho tới cuối bán kỳ
(hoặc tới khi dòng điện bằng 0) .
Để thực hiện ý đồ trên mạch điều khiển bao gồm 3 khâu cơ bản:
Hình 9: Sơ đồ khối các khâu trong mạch điều khiển
* Nhiệm vụ của các khâu trong sơ đồ khối nh sau:
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
13
Trờng ĐHSPKT Hng Yên Đồ án môn học
Khoa Điện- Điện Tử Môn: Điện Tử Công Suất
1. Khâu đồng bộ: Có nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa U
rc
tuyến tính trùng pha với điện
áp Anot (cực G) của Thyristor (triac)
2. Khâu so sánh: Nhận tín hiệu điện áp tựa và điện áp điều khiển. Có nhiệm vụ so
sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển U
đk
. Tìm thời điểm hai điện áp bằng
nhau(U
đk
= U
rc
). Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau thì phát xung điều
khiển ở đầu ra để gửi sang tầng tạo xung và khuếch đại xung.
3. Khâu tạo xung va khuếch đại xung:
Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Triac. Xung để mở Triac cần có các yêu
cầu: Sờn trớc dốc thẳng đứng để đảm bảo mở Triac tức thời khi có xung điều
khiển (Thờng gặp là xung kim hoặc xung chữ nhật) đủ độ rộng (với độ rộng
xung lớn hơn thời gian mở củacTriac). Cách ly giữa mạch điều khiển và mạch
động lực (nếu điện áp động lực quá lớn) đủ công suất.
2.2.1. Nguyên lý hoạt động.
Tín hiệu điện áp cung cấp cho mạch điều khiển đợc đa đến khối đồng pha.
Đầu ra của khối này có điện áp thờng là hình sin cùng tần số và có thể lệch pha
một góc xác định so với điện áp nguồn. Điện áp này gọi là điện áp đồng bộ V
đb
.
Đầu ra của mạch phát điện răng ca ta có các điện áp răng ca đồng bộ về tần số và
góc pha với điện áp đồng bộ. Các điện áp này gọi là điện áp răng ca V
rc
. Điện áp
răng ca V
rc
đợc đa vào đầu vào của khối so sánh. Tại đó có một tín hiệu khác nữa
là điện áp một chiều điều chỉnh lấy từ ngoài. Hai tín hiệu này đợc mắc với cực
tính sao cho tác động của chúng lên mạch so sánh là ngợc chiều nhau. Khối so
sánh làm nhiệm vụ so sanh hai tín hiệu này. Tại thời điểm hai tín hiệu này bằng
nhau thì tín hiệu đầu ra khối so sánh là các xung xuất hiện với chu kỳ của V
rc
.
Xung răng ca có hai sờn trong đó có một sờn mà tại đó thì đầu ra khối so sánh
xuất hiện một xung điện áp thì sờn đó là sờn sử dụng . Vậy ta có thể thay đổi
thời điểm của xung xuất hiện tại đầu ra khối so sánh bằng cách thay đổi V
đk
khi
giữ nguyên dạng của V
rc
Trong một số trờng hợp xung ra khối so sánh đợc đa ngay đến đầu cực của
thiết bị cần điều khiển nhng trong đa số các trờng hợp thì tín hiệu ra khối so sánh
Giáo viên hớng dẫn: Nguyễn Trung Thành
Sinh vien thuc hien:pham dinh giap Page
14