TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Bài 1: Các Bộ Biến Đổi Chuyển Mạch Lưới Mục Lục: I Chỉnh lưu nửa chu kì 1.Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển II.Chỉnh lưu cầu 1.Mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển 2.Mạch cầu chỉnh lưu điều khiển toàn phần 11 3.Mạch cầu chỉnh lưu bán điều khiển ,đối xứng 14 4.Mạch chỉnh lưu bán điều khiển, bất đối xứng 17 III.Chỉnh lưu cầu ba pha 20 1.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển 20 2.Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển toàn phần 23 3.Mạch chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển 27 IV.Bộ điều khiển công suất nguồn xoay chiều 31 1.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở 31 2.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở 35 TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử LỜI MỞ ĐẦU Các biến đổi sử dụng rộng rãi hầu hết lĩnh vực công nghiệp Phải kể đến khối cấp nguồn chiều hay xoay chiều, ứng dụng điều khiển nhiệt độ, ánh sáng, nhà máy xí nghiệp…v.v Ngồi biến đổi xuất hầu hết thiết bị điện qua dụng Các biến đổi nói chung làm nhiệm vụ chuyển đổi nguồn: AC→DC, AC↔ AC,DC→AC, DC↔DC Các linh kiện sử dụng biến đổi bao gồm: Diode công suất, Thyristor số van bán dẫn khác Transistors công suất, Triacs, IGBT, GTO Các công thức sử dụng để tính tốn: Điện áp trung bình đầu ra: Um2 = k U1 ( k hệ số tùy thuộc vào mạch chỉnh lưu) Cơng suất tồn phần: S = U.I Công suất tác dụng: P = U.I Cos φ Công suất phản kháng: Q = U.I Sin φ Xét đến thành phần sóng hài: + Cơng suất tác dụng (cơng suất thực): Chỉ có thành phần hài định giá trị công suất thực P = U.I1.Cos φ1 + Công suất phản kháng: Bao gồm công suất phản kháng thành phần hài Q1 = S1.Sinφ1 thành phần hài bậc cao TN Chuyển Mạch Lưới = + Cơng suất = = tồn phần: − =.=+=++ Chú thích: + MODULE 1: Module kênh đo gồm kênh A, B, C, D + MODULE 2: Module chỉnh lưu cấp nguồn DC cho Module + MODULE 3: Module thực lấy tín hiệu đo từ kênh A, B, C, D Module cho phép lựa chọn chế độ đo điều khiển, qua đường truyền RS 232 máy tính + MODULE 4: Module cho phép đấu nối mạch chỉnh lưu + MODULE 5: Module biến áp cách ly, đầu vào nguồn pha đầu ghép nối thành mạch pha ( ba pha) 47 VAC, 94 VAC + MODULE 6: Module phụ tải, bao gồm tải R (280Ω), L (0,3 H) Chức kênh đo Module 1: Kênh A: Đo điện áp U2 Kênh B: Đo điện áp vào U1 Kênh C: Đo dòng điện vào I1 Kênh D: Đo dịng điện I2 Trình tự thí nghiệm: +Đấu nối theo sơ đồ lắp ráp, kiểm tra kỹ lưỡng đảm bảo khơng có tượng ngắn mạch +Mở biến áp cách ly, đặt khối điều khiển đa chế độ RS232 TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử +Sử dụng cáp truyền cổng com RS 232 từ khối điều khiển máy tính PC +Sử dụng phần mềm PHACON máy tính PC I Chỉnh lưu nửa chu kì Các thực hành: Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có điều khiển Mục đích: Tiếp cận với chỉnh lưu nửa chu kì, phân tích hiểu rõ nguyên lý làm việc Nhận thấy thành phần cảm kháng làm mở rộng chu kì dẫn dòng điện Thu hẹp chu kỳ dẫn cách nào? Công suất tiêu thụ mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ % công suất đầu vào? 1.Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển Lắp ráp mạch hình sau: a.Ghi lại dạng sóng điện áp AC đầu vào, điện áp dịng điện DC đầu ra,giá trị trung bình điện áp đầu với tải R,tải R-L Tải R = 270 Ω TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Hình 1.1:Dạng sóng dịng điện,điện áp mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ không điều khiển tải R Tải R = 270 Ω,L = 1.2 H Hình 1.2:Dạng sóng dịng điện,điện áp mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ khơng điều khiển tải R-L Thành phần cảm kháng làm giảm giá trị trung bình điện áp DC đầu ra,và làm trễ pha dịng điện tải Trong q trình này, lượng điện từ bị lưu giữ lại cuộn cảm Năng lượng phục hồi chu kỳ âm gây điện áp âm tải làm TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử a.Ghi dạng sóng điện áp AC đầu vào, điện áp dịng điện DC đầu ra,giá trị trung bình điện áp đầu Hình 1.34: Dáng điệu sóng dòng điện điện áp chỉnh lưu bán điều khiển cầu ba pha tải R-L 270Ω/1.2H, góc điều khiển 30 28 o TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Hình 1.35: Dạng điệu sóng dịng điện điện áp chỉnh lưu bán điều khiển cầu ba pha o tải R-L 270Ω/1.2H, góc điều khiển 60 Hình 1.36: Dáng điệu sóng dịng điện điện áp chỉnh lưu bán điều khiển tải R-L 270Ω/1.2H, với góc điều khiển 90 o Xác khoảng dẫn δ trường hợp ……………………………………………………………… ……………………………… ……………………………………………… 29 TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử b.Ghi đặc tính điều khiển Đặc tính điều khiển: Hình 1.37: Các đặc tính điều khiển với tải điện trở 270Ω c.Tính thành phần cơng suất Biểu đồ vector biểu diễn thành phần công suất Hình 1.38: Các thành phần cơng suất, góc điều o khiển 30 , tải điện trở 270Ω 30 TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử Hình 1.39: Các thành phần cơng suất, góc điều o khiển 30 , tải R-L 270Ω/1.2H IV.Bộ điều khiển công suất nguồn xoay chiều Giới thiệu Các điều khiển nguồn AC thường mạch điều khiển toàn phần để biến đổi điện áp xoay chiều Mạch biến đổi nguồn AC thường sử dụng thyristor mắc song song triac Các thực hành: +Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở +Điều khiển công suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở 1.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều pha, tải trở Lắp ráp mạch hình sau: 31 TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử a.Hiển thị dáng điệu sóng điện áp AC đầu vào và dịng điện AC Hình 1.40: Bộ điều khiển nguồn AC pha, tải R góc điều khiển α = 90 32 o TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Hình 1.41: Bộ điều khiển nguồn AC pha tải R-L, góc điều khiển 90o b.Ghi đặc tính điều khiển Hình 1.42: Các đặc tính điều khiển, tải R=270Ω 33 TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử Hình 1.43: Các đặc tính điều khiển, tải R=270Ω, L=1.2H c.Tính thành phần công suất Biểu đồ vector biểu diễn thành phần cơng suất? Hình 1.44: Các thành phần cơng suất, R=270Ω, góc điều khiển 90 34 o TN Chuyển Mạch Lưới Phịng TN Điện-Điện Tử o Hình 1.45: Các thành phần cơng suất, R=270Ω, L=0.3H, góc điều khiển 90 2.Điều khiển công suất nguồn xoay chiều ba pha, tải trở Lắp ráp mạch hình sau: Điều khiển tải mẫu chuyển mạch Lựa chọn mẫu chuyển mạch sau cấp tới để điều khiển biến đổi 35 TN Chuyển Mạch Lưới Phòng TN Điện-Điện Tử Mẫu chuyển mạch So sánh kết thu mẫu chuyển mạch I ( giai đoạn chuyển mạch 18 ) mẫu chuyển mạch II ( giai đoạn chuyển mạch 18 ) Mẫu chuyển mạch I Mẫu chuyển mạch II Tính điện áp cơng suất cho ba mẫu so sánh ảnh hưởng dao động Mẫu chuyển mạch Mới I II Dựa vào công thức sau: = 36 ... suất: Hình 1. 16: Các thành phần cơng suất mạch chỉnh l? ?u điều khiển toàn phần đối xứng tải R 16 TN Chuyển Mạch L? ?ới Phòng TN Điện-Điện Tử Hình 1. 17: Các thành phần cơng suất mạch chỉnh l? ?u điều... tính + MODULE 4: Module cho phép đấu nối mạch chỉnh l? ?u + MODULE 5: Module biến áp cách ly, đầu vào nguồn pha đầu ghép nối thành mạch pha ( ba pha) 47 VAC, 94 VAC + MODULE 6: Module phụ tải,... khiển pha 12 TN Chuyển Mạch L? ?ới Phòng TN Điện-Điện Tử Hình 1. 10: Các đặc tính điều khiển tải R c .Các thành phần công suất Biểu đồ vector biểu diễn thành phần cơng suất: Hình 1. 11: Các thành