Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập

Sự bùng nổ của tiến bộ khoa học kỹ thuật trong cạc lỉnh vực điện, điện tử, tin học trong nhửng năm gần đây đả ảnh hưởng sâu sắc cả về lý thuyết và thực tiển và ứng dụng rộng rải có hiệu quả cao trong rất nhiều lỉnh vực khác nhau. Đặc biện là lỉnh vực điều khiển tự động và các dây truyền công nghiệp thép kín ra đời trong đó có lỉnh vực điều khiển động cơ điện. Điều khiển động cơ điện một chiều là một lỉnh vực không mới và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế công nghiệp sản xuất, có khá nhiều các phương điều khiển. Trong giới hạn đồ án môn học vận dụng các linh kiện điện tử đơn giản và các phương pháp điều khiển được học. Em được giao nhiệm vụ” THIẾT KẾ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ”. Nội dung đề tài bao gồm các chương:  Chường I: Tổng quan về động cơ điện một chiều và cá phương pháp điều chỉnh tốc độ.  Chương II: Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu 3 pha. Thiết kế sơ đồ nghuyên lý hệ chỉnh lưu động cơ điện một chiều (hệ T-D) kích từ độc lập.  Chương III: Tính toán và thiết kế mạch động lực.  Chương IV: Tính toán thiết kế mạch điều khiển và mạch bảo vệ.

docx25 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 15066 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Lời nói đầu Sự bùng nổ của tiến bộ khoa học kỹ thuật trong cạc lỉnh vực điện, điện tử, tin học trong nhửng năm gần đây đả ảnh hưởng sâu sắc cả về lý thuyết và thực tiển và ứng dụng rộng rải có hiệu quả cao trong rất nhiều lỉnh vực khác nhau. Đặc biện là lỉnh vực điều khiển tự động và các dây truyền công nghiệp thép kín ra đời trong đó có lỉnh vực điều khiển động cơ điện. Điều khiển động cơ điện một chiều là một lỉnh vực không mới và được ứng dụng rất nhiều trong thực tế công nghiệp sản xuất, có khá nhiều các phương điều khiển. Trong giới hạn đồ án môn học vận dụng các linh kiện điện tử đơn giản và các phương pháp điều khiển được học. Em được giao nhiệm vụ” THIẾT KẾ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP ”. Nội dung đề tài bao gồm các chương: Chường I: Tổng quan về động cơ điện một chiều và cá phương pháp điều chỉnh tốc độ. Chương II: Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu 3 pha. Thiết kế sơ đồ nghuyên lý hệ chỉnh lưu động cơ điện một chiều (hệ T-D) kích từ độc lập. Chương III: Tính toán và thiết kế mạch động lực. Chương IV: Tính toán thiết kế mạch điều khiển và mạch bảo vệ. Do lần đầu tiên làm đồ án, kiến thức còn hạn chế nên đồ án không tránh khỏi những sai xót. Mong thây cô và các bạn giúp đồ án của em hoàn thiện hơn. Với sự giúp đở hết sức tận tình của các thầy cô giáo trong khoa đặc biệt là cô giáo TRƯƠNG THỊ BÍCH THANH. Đã giúp em hoàn thành nhiệm vụ này một cách tốt nhất. Em xin chân thành cảm ơm! Giáo viên hướng dẩn Sinh viên thực hiện Trương Thị Bích Thanh Lê Xuân Trung CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ 1.1 ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU. 1.1.1 Khái quát chung: Động cơ điện một chiều cho phép điều chỉnh tốc độ quay liên tục trọng một phạm vi rộng và trong nhiều trường hợp cần có đặc tính cơ đặc biệt, thiết bị đơn giản hơn và rẻ tiền hơn các thiết bị điều khiển của động cơ ba pha.Vì một số ưu điểm như vậy cho nên động cơ điện một chiều được sử dụng rất phổ biến trong công nghiệp, trong giao thông vận tải…. 1.1. 2. Cấu tạo của độn cơ điện một chiều. Động cơ điên một chiều chia thành 2 thành phần chính: - phần tỉnh( stato). Gồm các bộ phận như sau: Cực chỉnh từ: là bộ phận sinh ra từ trường, gồm lỏi sắt cực từ và dây quấn kích từ. + Lỏi sắt cực từ làm bằng lá thép kỹ thuật điện dày( 0,5-1)mm ép lại và tán chặt. + Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bóc cách điện. Trong các máy có công suất nhỏ cực từ chính là một nam châm vinh cửu. Còn trong máy có công suất lớn cực từ là nam châm điện. Cực từ phụ đặt giửa cực từ chính dùng để cải thiện trình trạng làm việc cảu máy điện và đổi chiều. + lỏi thép cực từ phụ có thể là một khối hoạc được gép bằng các lá thép tùy theo chế độ làm việc. Xung quanh cực từ phụ được đặt giây quấn cực từ phụ, dây quấn cực từ phụ được nối với dây quấn phần ứng. Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Phần quay(roto) Bao gồm các bộ phận sau: + lỏi thép phần ứng: dùng để dẩn từ, thường dùng những tấm thép kỷ thuật điện dày 0.5mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm tổn hao do dòng điện xoáy gây lên. Trong máy điện nhỏ lỏi thép phần ứng được ép trực tiếp vào trục còn tong máy điên lớn giửa trục và lỏi sắt có giá roto. Dây quấn phần ứng là phần sinh ra sức điện động và có dòng điện chạy qua, nó thường được làm bằng đồng bọc cách điện. Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Cơ cấu nối than: dùng để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. 1.1.3. phân loại động cơ điện một chiều. Cũng như máy phát, động cơ điện củng được phân loại theo cách kích thích từ thành các động cơ sau: Động cơ điện kích từ độc lập: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập có quộn kích từ được câp điện từ một nguồn điện ngòai độc lập với nguồn điện cấp cho mạch phần ứng. Động cơ kích từ nối tiếp: Động cơ kích từ nối tiếp có cuộn kích từ mắc nối tiếp với cuộn dây phần ứng. Động cơ kích từ hổn hợp: Gồm 2 dây quấn kích từ: dây quấn kích từ song song và dây quấn kích từ nối tiếp trong đó dây quấn kích từ song song là chủ yếu. 1.1.4. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều Khi cho điện áp một chiều U vào hai chổi điện, trong dây quấn phần ứng có dòng điện Iư. Các thanh dẫn có dòng điện nằm trong từ trường, sẽ chịu lực Fđt tác dụng làm cho rôto quay. Khi phần ứng quay được nửa vòng, vị trí các thanh dẫn đổi chỗ cho nhau, do có phiến góp đổi chiều dòng điện, giữ cho chiều lực tác dụng không đổi, đảm bảo động cơ có chiều quay không đổi. Khi động cơ quay, các thanh dẫn cắt từ trường, sẽ cảm ứng sức điện động Eư.. Ở động cơ điện một chiều sức điện động Eư ngược chiều với dòng điện Iư nên sức điện đông Eư còn được gọi là sức phản điện. Phương trình điện là: 1.1.5.phơng trình đặc tính cơ: Để điều khiển được tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì ta phải phân tích, tìm các mối quan hệ giữa tốc độ với các thông số khác của động cơ để từ đó đưa ra phương pháp điều khiển. Động cơ điện một chiều kích từ độc lập thì dòng kích từ độc lập với dòng phần ứng.Vì được nuôi bởi hai nguồn một chiều độc lập với nhau. Hình 1-1 Sơ đồ nối dây của động cơ một chiều kích từ độc lập Theo hình 1 ta viết phương trình cân bằng điện áp của mạch phần ứng : Uư=Eư+ ( Rư+ Rf)Iư (1) Trong đó: Uư: Điện áp đặt lên phần ứng động cơ(V). Eư: Sức điện động phần ứng (V) Rư: Điện trở của mạch phần ứng (Ω) Rf: Điện trở phụ trong mạch phần ứng (Ω) Iư: Dòng điện mạch phần ứng (Α) Với Rư= rư+ rcf+rb+ rct Trong đó : rư điện trở cuộn dây phần ứng (Ω) Rcf: Điện trởcuộn cực từ phụ(Ω) Rb: Điện trở cuộn bù ( Ω) Rct: Điện trở tiếp xúc chổi điện (Ω) • Sức điện động Eư của phần ứng động cơ được xác định theo biểu thưc sau: (2) Trong đó : p : Số đôi cực từchính N : Số thanh dẫn tác dụng của cuộn dây phần ứng a : Số đôi mạch nhánh song song của cuộn dây phần ứng : Từ thông kích từ dưới mỗi cực từ(wb) ω: Tốc độ góc (rad/s) K = PN2πa : Hệ số cấu tạo động cơ. Nếu biểu diễn sức điện động theo tốc độ quay n (vòng/ phút) thì (3) ω = 2π n60 = n9,55 Vì vậy : Eư= PN60an Với : ke= PN60a : Hệ số sức điện động của động cơ. ke= k9,55 ≈0,105 k. Thay (1) và (2) và biến đổi ta được : ω= UưK - Rư + Rf(K ) Iư ; (4) Biểu thức (4) là phương trình đặc tính cơ điện của động cơ.Mặt khác, mômen điện từ: Mđt=K∅ . Iư (5) Nếu bỏ qua tổn thất trong các ổ trục, tổn thất tự quạt mát và tổn thất trong thép thì mômen cơ trên trục của động cơ bằng mômen điện từ, ta ký hiệu là M, tức là : Mđt= Mcơ=M Vậy phương trình đặc tính cơ của động cơ là : ω= UưK ∅- Rư + Rf(K ∅)2M ( 6) Biểu thức (6) là phương trình đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập . Không xét đến ảnh hưởng của phản ứng phần ứng ngang trục làm giảm từ thông Ø của động cơ tức là xem Ø=const thì quan hệ ω=f(M,I) là tuyến tính. Hình 1-2 đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập Từ đồthị ta có : khi Iư= 0 hoặc M =0 ta có: ω= UK ∅=ω0 (7) ω0: được gọi là tốc độ không tải lý tưởng của động cơ, khi ω=ω0 ta có: (8) Và M = k∅Inm= Mnm (9) Inm, Mnm: được gọi là dòng điện ngắn mạch và mômen ngắn mạch. Mặt khác : phương thình đặc tính (4) và (6) cũng có thể viết dưới dạng: (10) (11) Vì : Iư= MK ∅ ta suy ra từ (5) Trong đó : R = Rư + Rf , ω0=UưK ∅ (12) Δω: được gọi là độ sụt tốc độ ứng với giá trịcủa M (hay I) , ta có thể biểu diễn đặc tính cơ điện và đặc tính cơ trong hệ đơn vị tương đối với điều kiện từ thông là định mức (Ø =Øđm). Trong đó:; ( Rcb=Uđm/ Iđm được gọi là điện trở cơ bản ) Từ(4) và (6) ta viết đặc tính cơ điện và đặc tính cơ ở đơn vị tương đối ω*=1- R*I* (13) ω∗= 1- R*M∗(14) • Độ cứng của đặc tính cơ: • Công suất (năng lượng điện) Từ phương trình lý tưởng : IU =(Eư+IRư)I (16) Ta có Pđiện=Pđt+ΔΡ Trong đó Pđt = IEư công suất điện từ. ΔP =I2Rư tổn hao công suất cơ trên điện trở phần ứng . Thực tế :Pđiện=Pđt+ ΔPư+ ΔP0 (17) Với ΔP0 tổn hao ma sát do sự quay Từ biểu thức (4) hoặc (6) ta thấy ω là một hàm phụ thuộc R, Ø,U : 〈ω=f(R,Φ,U) do đó để điều chỉnh tốc độ động cơ điện một chiều kích từ độc lập có ba phương pháp điều khiển sau : - Điều khiển điện trở phụ phần ứng - Điều khiển từ thông kích từ - Điều khiển điện áp phần ứng Sau đây ta xem xét từng phương pháp điều khiển một 1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP 1.2.1 Phương pháp điều khiển bằng điện trở phụ phần ứng (Rf): •Nguyên lý điều chỉnh: Nối thêm điện trở phụ Rf vào mạch phần ứng Ta đã phân tích ở trên nên ta có ω= f〈Rf, Økt, U, giả thiết rằng :Nếu giữ Ø=Øđm=const ; U= Uđm= const; Rư=const thì ω=f(Rf) Muốn thay đổi được giá trị Rf của mạch phần ứng bằng cách nối tiếp một điện trở phụ(Rf) thay đổi được giá trị vào mạch phần ứng. Lúc này ta có : R = Rư+ Rf Từ phương trình đặc tính cơ : ω= UdmK ∅dm- Rư + Rf(K ∅dm)2M Từ phương trình trên ta thấy : khi tăng giá trị của Rf thì tốc độ của động cơ giảm, khi giảm giá trị của Rf thì tốc độ của động cơ tăng . Lúc này ta có tốc độ không tải lý tưởng:(18). Còn độ cứng của đặc tính cơ: Như vậy khi thay đổi Rf cho ta một họ đặc tính như sau: Hình 1-3 : Đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập ở những điện trở phụ khác nhau •Nhận xét: Nếu Rf càng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm, đồng thời Inm và Mnm cũng giảm. Phương pháp này được dùng để hạn chế dòng điện động cơ khi khởi động. - Ưu điểm : Đơn giản , dễ thực hiện. - Nhược điểm : + Độ cứng đặc tính cơ thấp. + Tổn thất năng lượng trên điện trở lớn . + Phạm vi điều chỉnh hẹp. 1.2.2. Phương pháp điều chỉnh bằng từ thông kích từ: •Nguyên lý điều chỉnh: Điều chỉnh từ thông kích từ của động cơ điện một chiều là điều chỉnh mô men điện từ của động cơ M = kØIư và sức điện động quay của động cơ Eư=kØω. Hình 1-4: Sơ đồ nối dây điều chỉnh kích từ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập. Từ biểu thức (4) và (6) ta thấy ω= f(U, φkt, Rf), nếu giữ U=Uđm=const và điện trở phần ứng Rư= const (Rf=0 ) lúc này ω= f(φkt). Để thay đổi được tốc độ ω ta cần thay đổi Økt, mà từ thông kích từ do dòng kích từ sinh ra. Vậy để điều chỉnh Økt ta mắc thêm biến trở Rv vào mạch kích từ, khi điều chỉnh Økt ta phải tuân theo điều kiện sau. Không thể tăng dòng kích từ Ikt lớn hơn dòng định mức của cuộn dây kích từ vì nó phá hỏng cuộn kích từ và khi Økt = Øđm đã bảo hòa rồi, nếu muốn tăng Ikt thì Økt cũng không tăng đáng kể nên ta điều chỉnh bằng cách giảm Økt. •Trong trường hợp này ta có: - Tốc độ không tải lý tưởng: - Độ cứng của đặc tính cơ: Do cấu tạo của động cơ điện, thực tế hường điều chỉnh giảm từ thông. Nên khi từ thông giảm thì ωx tăng, còn β sẽ giảm. Ta có đồ thị đặc tính cơ với ωx tăng dần và độ cứng của đặc tính giảm dần khi giảm từ thông. Hình 1-5 : Đặc tính cơ và cơ điện của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi giảm từ thông. Từ đồ thị ta nhận thấy khi từ thông thay đổi vơi Øđm>Ø1 >Ø2ta có: Dòng điện ngắn mạch :Inm = Udm Ru = const - Mô men ngắn mạch: Mnm = kØxInm = var (Mnm > Mnm1 > Mnm2) Từ đồ thị đặc tính ta thấy ω0<ω1<ω2.Vậy phương pháp điều chỉnh từ thông là phương pháp điều chỉnh trên tốc độ cơ bản. •Các chỉ tiêu chất lượng khi giảm từ thông Økt Tốc độ không tải lý tưởng: Inm = Udm K ∅x tăng. Độ cứng đặc tính cơ : β=( K ∅x )2Ru giảm. Dải điều chỉnh không rông. : D =ωmax ωmin 1 : 2 + Tốc độ nhỏ nhất bị chặn bởi đặc tính tự nhiên (Ø=Øđm) + Tốc độ lớn nhất ωmax bị giới hạn bởi độ bền cơ khí và điều kiện chuyển mạch của động cơ - Ưu điểm: Công suất mạch điều chỉnh nhỏ, tổn thất năng lượng nhỏ. - Cũng có thể sản xuất những động cơ giới hạn điều chỉnh 1:5 thậm chí đến 1:8 nhưng phải dùng những phương pháp khống chế đặc biệt, do đó cấu tạo và cộng nghệ chế tạo phức tạp khiến cho giá thành của máy tăng lên. 1.2.3. Phương pháp điều khiển động cơ điện mợt chiều kích từ độc lập bằng thay đổi điện áp phần ứng: Từ phương trình đặc tính cơ (6) Giả thiếtØ = Øđm=const; Rư=const; (Rf=0), M = const. Lúc này ω= f(Uư) Khi thay đổi điện áp phần ứng ta có: Tốc độ không tải lý tưởng: Độ tính của đặc tính cơ Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng cho ta một họ các đặc tính sau. Với Uđm>U1>U2>U3>……………>Ui Hình 1-6 : Đồ thị đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập khi điện áp phần ứng thay đổi. Như vậy khi thay đổi điện áp phần ứng động cơ ta được một họ đặc tính cơ song song với đặc tính tự nhiên. •Nhận xét : - Ưu điểm : + không gây ồn + Không gây tổn hao phụ trong động cơ + Dải điều chỉnh rộng D ≈10 : 1 +Độ cứng đặc tính cơ không đổi trong tồn dải điều chỉnh + Dễ tự động hóa. - Nhược điểm: + phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi trơn điện áp ra. + điều khiển phức tạp •Kết luận : Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật như hiện nay thì phương pháp này càng được sử dụng phổ biến trong sản xuất cũng như trong các lĩnh vực khác. 1.2.4. Nuyên lý điều chỉnh: • Đặc tính điều chỉnh : Để điều chỉnh điện áp phần ứng, ta phải sử dụng một bộ biến đổi, điều chỉnh được điện áp đầu ra cấp cho mach phần ứng của động cơ. Hình 1-7 : Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh động cơ. Bộ biến đổi dùng để biến đổi điện áp xoay chiều của lưới điện thành một chiều và điều chỉnh được giá trị điện áp đầu ra theo yêu cầu. Điện trở trong của bộ biến đổi. Rbđ phụ thuộc vào loại thiết bị, vì thông thường công suất của bộ bến đổi và động cơ xấp xỉ bằng nhau nên Rbđ cũng có giá trị đáng kể so với Rư của động cơ. Từ sơ đồ nguyên lý ta có sơ đồ thay thế Hình 1-8 : Sơ đồ thay thế nguyên lý điều chỉnh động cơ Từ sơ đồ thay thế ta có phương trình cân bằng điện áp. Eư= Ubđ– (Rbđ+ Rư)Iư (20) Sức điện động của động cơ Eư= kØđmω (21) Từ biểu thức (20) và (21) ta có kØđmω= Ubđ– ( Rbđ+ Rư)Iư(22) Từ phương trình (22) ta có phương trình đặc tính cơ điện. Phương trình đặc tính cơ: Với : M =kØđmIư Trong đó Øđm là từ thông định mức của động cơ, Øđm= const. Tốc độ không tải lý tưởng Độ cứng của đặc tính cơ Ta thấy tốc độ không tải lý tưởng không phụ thuộc vào M, I mà phụ thuộc vào Ubđ. Ubđ=kaUđk Trong đó : ka là hệ số khuyếch đại của bộ biến đổi Uđk là điện áp điều khiển Từ phương trình (23) và (24) ta có đồ thị đặc tính được biểu diễn như sau. Hình 1-9 : Đồ thị đặc tính cơ điện khi Ubđ thay đổi Từ đồ thị ta thấy, khi Ubđ thay đổi thì ta có những tốc độ không tải lý tưởng khác nhau, còn độ cứng đặc tính cơ không đổi và đặc tính điều chỉnh dốc hơn đặc tính tự nhiên. •Nhận xét : - Điều chỉnh tốc độ trong bất kỳ vùng tải nào, kể cả không tải lý tưởng , đặc tính cơ điều chỉnh tuy mềm hơn đặc tính tự nhiên nhưng cứng hơn phương pháp dùng biến trở và thay đổi Økt - Điều khiển phước tạp, vốn đầu tư lớn nhưng nó là phương pháp tốt hơn so với hai phương pháp trên • Kết luận : Sau khi phân tích ba phương pháp điều khiển nêu trên thì phương pháp điều khiển bằng thay đổi điện áp phần ứng là tốt hơn cả. Cho nên em chọn phương pháp làm phương pháp nguyên cứu cho đề tài của em. 1.3. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP BẰNG THAY ĐỔI ĐIỆN ÁP PHẦN ỨNG. - Hiện nay trong công nghiệp người ta thường sử dụng ba loại bộ biến đổi sau: + Bộ biến đổi máy phát điện một chiều + Bộ biến đổi xung áp một chiều + Bộ biến đổi chỉnh lưu có điều khiển - Tương ứng với việc sử dụng các bộ biến đổi đó ta có các hệ truyền động sau: + Hệ máy phát – động cơ( F – Đ) + Hệ điều chỉnh xung áp – động cơ( XA – Đ) + Hệ chỉnh lưu Tiristo – động cơ( T – Đ) Chương II TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU HÌNH CẦU 3 PHA. THIẾT KẾ SƠ ĐỒN NGHUYÊN LÝ HỆ THỐNG CHỈNH LƯU ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 CHIỀU(hệ T- Đ) KÍCH TỪ ĐỘC LẬP. 2. TỔNG QUAN VỀ BỘ CHỈNH LƯU THYRISTOR HINH CẦU 3 PHA. 2. 1 giới thiệu về thyristor. Thyristor là linh kiện gồm 4 lớp bán dẩn P1-N1-P2-N2 liên tiếp tạo nên ba cực: anot A, catot K và cực điều khiển G(gate) Tại ba vị trí tiếp xúc nhau của các lớp P1-N1-P2-N2 tạo nên các lớp tiếp giáp J1,J2,J3. Về lý thuyết có hai loại thyristor: Thyristor kiểu N hay thyristor có cực điều khiển G nối với vùng N gần anot. Hình 2-1 thyristor Thyristor kiểu P hay thyristor có cực G nối với vùng P gần catot. Hoạt động của thyristor: Thyristor làm việc ở ba trạng thái: đóng – mở – khóa UBR: điện áp ngược đánh thủng UBO: điện áp tự mở của thyristor UTO: điện áp rơi trên Thyristor IL latching IH dòng duy trì. Hình 2-2 Sơ đồ đặc tính làm việc của thyristor + thyristor khóa nếu UAK 0. + thyristor chuyển qua trạng thái từ khóa sang dẩn nếu đồng thời đảm bảo 2 điều kiện: UAK > 0, và có dòng điều khiển IG đủ mạnh( về cả công suất và thời gian). Khi thyristor đã dẩn nếu ngắt dòng điều khiển đi( cho IG=0) nó sẻ vẩn dẩn chừng nao dòng điện qua nó lớn hơn một giá trị gọi là dòng duy trỳ. Trong thực tế người ta sử dụng thyristor kiểu N nhiều hơn. CHỈNH LƯU THYRISTOR CẦU 3 PHA. 2.2.1 sơ đồ chỉnh lưu cầu thyristor cầu 3 pha. Hình 2- 2 Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha Hình 2-3 Dạng sóng chỉnh lưu cầu 3 pha Các tham số chính của mạch chỉnh lưu cầu 3 pha: giá trị trung bình điện áp chỉnh lưu. Khiα=0 thì Ud0 = 2,34.U2 Trỉ số trung bình dòng điện qua van: Điện áp ngược lớn nhất mà van phải chịu khi làm việc: Công suất tính toán mạch MBA nguồn: Sba = 1,05.Pd Hệ sơ đồ mạch cảu điện áp chỉn lưu Kđm = 0,057 sơ đồ chỉnh lưu 3 pha( H gồm 6 thyristor chia than hai nhóm) + Nhóm catot chung: T1,T3,T5 + Nhóm anot chung: T2,T4,T6. Điện áp pha: U2a=2.U2 sinθ U2b=2.U2 sin(θ-2π3) U2c=2.U2 sin(θ-4π3) Gó mở α được tính từ giao điểm của các nửa hình sin (hay thời gian chuyển mạch tự nhiên). Hoạt động của sơ đồ. Giả thiết T5 và T6 đang cho dòng chảy qua VF = U2C ,VG = U2b khi θ=θ1=α+π6 cho xung điều khiển mơ T1. Thyristor mở vì U2a >0. Sự mở của T1 làm cho T5 bị khóa lại một cách tự nhiên và U2a > U2c, lúc này T6 và T1 cho dòng chạy qua. Điện áp trên tải Ud = Uab =U2a = U2b. Khi θ= θ2=3π6+α cho sung điều khiển mở T2. Thyristor này mở vì khi T6 dẩn dòng, nó đặt U2b nên anot T2 mà U2b > U2c. sự mở của T2 làm cho T6 bị khóa lại một cách tự nhiên U2b > U2c. Các sung điều khiển lệch nhau π3 được lần lượt đưa đến cực điều khiển của các thyristor theo thứ tự 1,2,3,4,5,6,1,2….. Trong mổi nhóm khi 1 Thyristor mở nó sẻ khóa ngay thyristor dẫn dòng trước nó. Tóm tắt bảng: Giá trị trung bình điện áp tải: Nhận xét: Chỉnh lưu cầu thyristor cầu 3 pha là loại được sử dụng nhiều nhất trong thực tế vì có nhiều ưu điểm hơn cả. Nó cho phép đấu thẳng vào lưới điện 3 pha, độ đập mạch rất nhỏ(5%). Nếu có dùng biến áp thì gây méo lưới điệ ít hơn các loại trên đông thời công suất MBA cũng chỉ xấp xỉ bằng công suất tải. công suất mạch chỉnh lưu có thể rất lớn lên tới hàng trăm kw. Nhược điểm của nó là sụt áp trong mạch van gấp đôi sơ đồ hình tia nên không phù hợp vơi điện áp ra tải dới 10V. 2.2.3. Hiện tượng trùng dẫn . Giả sử T1 , T2 đang dẫn dòng . Khi θ = θ1 cho xung điều khiển mở T3 , do Lc ≠ 0 nên iT3 không thể tăng đột ngột từ 0 → Id và dòng iT1 cũng không thể giảm đột ngột từ Id → 0 . Cả ba thyristor T1 , T3 , T5 đều dẫn dòng , hai nguồn ea , eb nối ngắn mạch . Nếu chuyển gốc toạ độ từ 0 đến θ1 ta có : (2-2) (2-3) Điện áp ngắn mạch Uc = Ub – Ua = . U2 sin(θ + α) Dòng điện ngắn mạch ic được xác định bởi phương trình : Uc = . U2 sin(θ + α) = 2Xc.; ic = [ cosα – cos(θ + α) ] ; (2-5) F G T1 T4 T3 T6 T5 T2 Lc ← → Iư ea eb ec Lc Lc ic Hình 2-4 : Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha có hiện tượng trùng dẫn . Ud 0 1 3 5 6 2 4 α µ 5;1 1;3 3;5 6;2 2;4 4;6 u2a u2b u2c VG VF Hình 2-5 : Sơ đồ dạng sóng chỉnh lưu cầu ba pha có trùng dẫn . Dòng điện chạy trong T1 là iT1 = Td - Ic ; Dòng điện chạy trong T3 là iT3 = ic ; Giả thiết quá trình trùng dẫn kết thúc khi θ = θ2 và ký hiệu μ = θ2 – θ1 là góc trùng dẫn . Khi θ = μ , iT1 = 0 , ta có biểu thức sau : cosα – cos(μ + α) = (2-6) Hình dạng điện áp tải Ud trong giai đoạn trùng dẫn trong khoảng θ1 → θ2 . T2 dẫn dòng , T1 , T3 trùng dẫn dòng . Vậy có thể viết các phương trình sau : ea - ec - 2Lc = Ud (2-7) eb – ec - 2Lc. = Ud (2-8) iT3 + iT1 = iT2 = Id