Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA

CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA

Tải bản đầy đủ - 0trang

Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



chỉnh, mà vùng điều chỉnh có thể lớn hơn điện áp vào, thì phương án phải dùng

biến áp là tất yếu. Tuy nhiên, khi dòng tải lớn, sử dụng biến áp tự ngẫu để điều

chỉnh, khó đạt được yêu cầu như mong muốn, đặc biệt là không điều chỉnh liên tục

được, do chổi than khó chế tạo để có thể chỉ tiếp xúc trên một vòng dây của biến

áp.

Hai giải pháp điều áp xoay chiều trên hình 1a,b có chung ưu điểm là điện áp

hình sin, đơn giản. Có chung nhược điểm là qn tính điều chỉnh chậm và khơng

điều chỉnh liên tục khi dòng tải lớn. Sử dụng sơ đồ bán dẫn để điều chỉnh xoay

chiều, có thể khắc phục được những nhược điểm vừa nêu.

Các sơ đồ điều áp xoay chiều bằng bán dẫn trên hình 1c được sử dụng phổ

biến. Lựa chọn sơ đồ nào trong các sơ đồ trên tuỳ thuộc dòng điện, điện áp tải và

khả năng cung cấp các linh kiện bán dẫn. Có một số gợi ý khi lựa chọn các sơ đồ

hình 1c như sau:



T1

U1



T

T2



T1



a. D

1



D2



T2



U1



b.

D2



D1

Z



c.



Z



U1



Z



U1



T



D4



D3



Z



d.



Hình 2.2.2: Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha bằng bán dẫn

a. hai tiristor song song ngược

b. triac

c. một tiristor một diod

d. bốn diod một tiristor



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 14



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



Sơ đồ kinh điển hình 2.2.2.a thường được sử dụng nhiều hơn, do có thể điều

khiển được với mọi công suất tải. Hiện nay Tiristor được 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 được

Tuy nhiên, việc điều khiển hai tiristor song song ngược đơi khi có chất lượng

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 như 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 được gây mất đối

xứng như so sánh trên hình 3b.

Điện áp và dòng điện khơng đối xứng như hình 3.b cung cấp cho tải, sẽ làm

cho tải có thành phần dòng điện một chiều, các cuộn dây bị bão hồ, phát nóng và

bị cháy. Vì vậy việc định kì kiểm tra, hiệu chỉnh lại mạch là việc nên thường xuyên

làm đối với sơ đồ mạch này. Tuy vậy, đối với dòng điện tải lớn thì đây là sơ đồ tối

ưu hơn cả cho việc lựa chọn.



U





U

Tả



i



t

a



U

1



UTả

i 2



t

b



Hình 2.2.3: Hình dạng đường cong điện áp điều khiển

a- Mong muốn

b- Không mong muốn



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 15



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



Để khắc phục nhược điểm vừa nêu về việc ghép hai tiristor song song ngược,

triac ra đời và có thể mắc theo sơ đồ hình 2.2.2b. Sơ đồ này có ưu điểm là các

đường cong điện áp ra gần như mong muốn như hình 2.2.3a, nó còn có ưu điểm

hơn khi lắp ráp. Sơ đồ mạch này hiện nay được sử dụng khá phổ biến trong công

nghiệp. Tuy nhiên triac hiện nay được chế tạo với dòng điện khơng 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 2.2.2b ít dùng.

Sơ đồ hình 2.2.2c có hai tiristor và hai điốt có thể được dùng chỉ để nối các

cực điều khiển đơn giản, sơ đồ này có thể được dùng khi điện áp nguồn cấp lớn

(cần phân bổ điện áp trên các van, đơn thuần như việc mắc nối tiếp các van).

Sơ đồ hình 2.2.2d trước đây thường được 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 lượng tiristor ít hơn, có thể sẽ có ưu 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 lượng nhiệt lớn làm cho hệ thống làm mát khó khăn hơn

2.3. Giới thiệu về phần tư bán dẫn triac.

2.3.1 Cấu tạo và ký hiệu



Hình 2.3.1: Cấu tạo và ký hiệu của triac

Triac là linh kiện bán dẫn tương tự như hai Thyristor mắc song song ngược,

nhưng 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 dương (dòng đi vào cực điều khiển) lẫn

xung dòng 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



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 16



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



so với dòng điểu khiển dương. 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.

*Nguyên lý hoạt động.

Có 4 tổ hợp điện thế có thể mở Triac cho dòng chảy qua:

B2



G



+



+



+



-



-



-



-



+



Trường hợp MT2 (+), G(+). Thyristor T mở cho dòng chảy qua như một

Thyristor thông thường.

Trường hợp MT2 (-), G(-). Các điện tử từ N2 phóng vào P2. Phần lớn bị trường

nội tại EE1 hút vào, điện áp ngoài được đặt lên J 2 khiến choBarie này cao đến mức

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.

2.3.2 Đặc tính V-A.



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 17



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Cơng Suất



Hình 2.3.2: Đặc tính V-A của triac

Triac có đường đặc tính V-A đối xứng nhận góc mở  trong cả hai chiều

2.4. Điều áp xoay chiều một pha ứng với tải R-L



Hình 2.4.1: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải R-L

Khi tiristor T1 mở có phương trình:

L



di

+ Ri =

dt



2 sin  t



R









L

2

2 sin(

)

+

Ae

R  (L)

V



i= 2



Hằng dạng số tích phân A được xác định : Khi   thì i = 0. Biểu thức dòng

tải i có dạng:

i= 2



V







[ sin(    ) - sin(    )e tg ]

R  (L)

2



2



Biểu thức này đúng trong khoảng   đến  

Góc  được thay đổi bằng cách thay   và đặt i= 0

Sin(







GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



)- sin(









).e- tg = 0



Trang 18



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



Trong biểu thức trên: tg =



L

R



Tiristor T1 phải được khoá lại trước khi cho xung mở T 2, nếu khơng thì khơng

thể mở được T2, tức    

Để thoả mãn điều kiện này ta phải có:  



Hình 2.4.2: Hình dáng dòng điện và điện áp đối với tải thuần trở và thuần

cảm

Điều đó nói lên rằng, ngay cả trường hợp tải thuần trở, lưới điện xoay chiều

vẫn phải cung cấp một lượng công suất phản kháng.

Giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải:





Uc =



1

2  2  sin 2

( 2V sin  )2.d = V.





2



Giá trị hiệu dụng của dòng tải:

Ic =



V

2  2  sin 2

.(

)

R

2



Cơng suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 19



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



P = UcI c = (



2  2  sin 2

V2

).(

)

2

R



Như vậy bằng cách làm biến đổi góc  từ 0 đến  , người ta có thể điều chỉnh

V2

được công suất tác dụng từ giá trị cực đại P =( ) đến 0

R



Dưới đây là bảng góc mở α ứng với từng loại tải :



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 20



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



PHẦN II: THIẾT KẾ MẠCH

CHƯƠNG I: THIẾT KẾ

1.1. Sơ đồ khối



1.2.Phân tích từng khối

1.2.1. Khối nguồn

a.Sơ đồ



Hình 1.2.1: sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

b.Chức năng

Biến đổi điện áp xoay chiều điện áp 15V thành điện áp một chiều cấp cho

chân vào của TCA785.

Ngoài cung cấp điện áp một chiều cho mạch điều khiển , mạch cách ly, khối

nguồn còn có chức năng cung cấp điện áp xoay chiều 220VAC cho mạch lực.

c.Nguyên lý hoạt động



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 21



Khoa Điện – Điện Tư



Đồ án : Điện Tư Công Suất



Điện áp 15V xoay chiều qua cầu chỉnh lưu 3A làm biến đổi từ điện áp xoay

chiều thành điện áp một chiều.Khi qua IC ổn áp 7812 sẽ cho điện áp 12V ổn

định.Sau khối chỉnh lưu cầu điện áp 15V được cho qua tụ 2200µF để san phẳng

điện áp tạo điện áp ổn định cho IC ổn áp 7812 và mắc song với một tụ gốm để loại

bỏ thành phần sóng hài của điện áp xoay chiều sau IC 7812 ta mắc song song với

một led để báo mạch điều khiển có nguồn

1.2.2 .Mạch 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 ưu điểm sau:

- Cơng suất tải là khơng 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.



Hình 1.2.2.1: mạch điều khiển dùng triac.

a. Sơ đồ mạch



Hình1.2.2.2: sơ đồ nguyên lý mạch lực.



GV hướng dẫn: Nguyễn Trung Thành



Trang 22



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG II: BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU MỘT PHA

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×