BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TRƯNG CAO ĐNG ĐẠI VIỆT SÀI GÒN
GIO TRNH
MÔN HC: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
NGÀNH: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRNH Đ: CAO ĐNG
(Lưu hành nội bộ)
CHƯƠNG TRNH MÔ ĐUN ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ CÔNG
SUẤT Thời gian của mô đun : 75 giờ
* VỊ TRÍ, TÍNH CHẤT CỦA MÔ ĐUN:
- Vị trí: Là mô đun được bố trí sau khi người học hoàn thành xong các môn hoc:
mạch điện, điện tử cơ bản, truyền động điện.
- Tính chất: là môn học bắt buộc.
* MỤC TIÊU MÔ ĐUN:
Sau khi học xong môn học này người học có khả năng:
- Kiến thức: Hiểu được công dụng, sơ đồ mạch, tác dụng linh kiện, nguyên lý hoạt
động của mạch chỉnh lưu 1 pha, mạch nghịch lưu, mạch điều khiển tải xoay chiều. -
Kỹ năng: Lắp, kiểm tra được các mạch công suất: Mạch chỉnh lưu 1 pha, mạch
nghịch lưu, mạch điều khiển tải xoay chiều đúng yêu cầu kỹ thuật, hoạt động tốt. -
Thái độ: Nghiêm túc trong học tập, rèn luyện tác phong làm việc khoa học. III.
NI DUNG MÔ ĐUN:
1. Nội dung tổng quát và phân phối thời gian :
Số
TT
Tên các bài Thời gian
Tổn
g
số
Lý
thuyết
Thực
hành
Kiể
m
tra*
1 Bài 1: Tổng quan về điện tử công suất 4 4
2 Bài 2: Mạch chỉnh lưu 1 pha 8 4 4
3 Bài 3: Mạch nghịch lưu 12 4 8
Kiểm tra 1 1
4 Bài 4: Mạch điều khiển tải xoay chiều 13 7 6
Kiểm tra 2 2
Cộng: 40 19 18 3
Bài 1. TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Tổng số: 04 giờ
(Lý thuyết: 04 giờ )
Mục tiêu:
- Kiến thức:
+ Biết được các khái niệm cơ bản trong điện tử công suất.
+ Tính toán được các đại lượng trong điện tử công suất.
- Thái độ: Nghiêm túc trong học tập.
Chuẩn bị:
- Người dạy: Giáo án, bài giảng, máy vi tính, đèn chiếu, mô hình học cụ chuyên
ngành.
- Người học: Tài liệu, dụng cụ học tập.
Đề cương chi tiết:
1. Khái niệm
2. Các đại lượng cơ bản trong điện tử công suất
2.1. Cường độ dòng điện
2.2. Hiệu điện thế
2.3. Công suất tiêu thụ
3. Ứng dụng của điện tử công suất trong ngành điện công
nghiệp Nội dung chính:
1. Khái niệm
Điện tử công suất là công nghệ biến đổi điện năng từ dạng này sang dạng
khác trong đó các linh kiện bán dẫn công suất đóng vai trò trung tâm. Theo nghĩa
rộng, nhiệm vụ của điện tử công suất là xử lý và điều khiển dòng năng lượng điện
bằng cách cung cấp điện áp và dòng điện ở dạng thích hợp cho các tải. Tải sẽ quyết
định các thông số về điện áp, dòng điện, tần số, và số pha tại ngõ ra của bộ biến
đổi.
Các bộ biến đổi bán dẫn là đối tượng nghiên cứu cơ bản của điện tử công
suất. Trong các bộ biến đổi các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng như những
khóa bán dẫn, còn gọi là van bán dẫn, khi mở dẫn dòng thì nối tải vào nguồn, khi
khóa thì không cho dòng điện chạy qua. Khác với các phần tử có tiếp điểm, các van
bán dẫn thực hiện đóng cắt dòng điện mà không gây nên tia lửa điện, không bị mài
mòn theo thời gian. Tuy có thể đóng ngắt các dòng điện lớn nhưng các phần tử bán
dẫn công suất lại được điều khiển bởi các tín hiệu điện công suất nhỏ, tạo bởi các
mạch điện tử công suất nhỏ. Như vậy quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện
với hiệu suất cao vì tổn thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên các khóa điện tử,
không đáng kể so với công suất điện cần biến đổi. Không những đạt được hiệu suất
cao mà các bộ biến đổi còn có khả năng cung cấp cho phụ tải nguồn năng lượng với
các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các quá trình điều chỉnh, điều khiển trong một
thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp trong các hệ thống tự động hoặc tự
3
động hóa. Đây là đặc tính mà các bộ biến đổi có tiếp điểm hoặc kiểu điện từ không
thể có được.
Điện tử công suất được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công
nghiệp hiện đại. Có thể kể đến các ngành kỹ thuật mà trong đó có những ứng dụng
tiêu biểu của các bộ biến đổi bán dẫn công suất như truyền động điện, giao thông
đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng mỏ, các
quá trình điện phân trong công nghiệp hóa chất, trong rất nhiều các thiết bị công
nghiệp và dân dụng khác nhau...Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các
phần tử bán dẫn công suất đã có những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở nên hoàn
thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến dổi ngày càng nhỏ gọn, nhiều tính năng và
sử dụng ngày càng dễ dàng hơn.
2. Các đại lượng cơ bản trong điện tử công suất:
2.1. Cường độ dòng điện:
- Khái niệm dòng điện: dòng điện là dòng chuyển dời có hướng của các hạt
mang điện. Chiều dòng điện được qui ước ngược với chiều chuyển động của các
điện tích âm.
- Cường độ dòng điện là đại lượng đặc trưng cho độ lớn của dòng
điện. + Ký hiệu: I
+ Đơn vị: Ampere (A)
- Trong mạch điện tử công suất, cường độ dòng điện có thể lên đến vài
Ampere. Cường độ dòng điện càng cao chứng tỏ mạch có công suất càng lớn -
Công thức tính cường độ dòng điện trong mạch:
+ Mạch ghép nối tiếp: I1 = I2 = ... = In
+ Mạch ghép song song: Itoàn mạch = I1 + I2 + ... + In
2.2. Hiệu điện thế:
- Khái niệm điện thế: điện thế là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công
của điện trường.
- Hiệu điện thế là mức chênh lệch điện thế giữa hai điểm.
+ Ký hiệu: U
+ Đơn vị: Volt (V)
- Trong các mạch điện tử công suất, hiệu điện thế có thể lên đến vài trăm
Volt, hiệu điện thế càng cao tương ứng công suất càng lớn.
- Mối liên hệ giữa hiệu điện thế và cường độ dòng điện được tính theo công
thức định luật OHM: U = I * R
Trong đó: R: điện trở - hằng số, tùy thuộc vào từng thiết bị tiêu thụ điện khác
nhau.
- Công thức tính hiệu điện thế trong mạch:
+ Mạch ghép nối tiếp: Utoàn mạch = U1 + U2 + ... + Un
+ Mạch ghép song song: U1 = U2 = ... = Un
2.3. Công suất tiêu thụ:
- Khái niệm: công suất tiêu thụ là công tiêu thụ điện tính trong một đơn vị
thời gian.
4
+ Ký hiệu: P
+ Đơn vị: Watt (W)
- Các mạch điện tử thường tiêu thụ công suất từ vài Watt đến vài chục Watt.
Công suất càng cao tương ứng tiêu thụ điện năng càng lớn.
- Công thức tính: P = U * I
Trong đó: P: công suất tiêu thụ (W)
U: hiệu điện thế (V)
I: cường độ dòng điện (A)
3. Ứng dụng của điện tử công suất trong ngành điện công
nghiệp Câu hỏi, bài tập, nội dung ôn tập và thảo luận:
- Mạch điện tử công suất được ứng dụng để điều chỉnh dòng điện: điều chỉnh
tốc độ của động cơ, điều chỉnh độ sáng của bóng đèn, điều chỉnh tốc độ quay của
quạt...
Câu 1: Nêu khái niệm, đơn vi tính của các đại lượng cường độ dòng điện, hiệu điện
thế, công suất tiêu thụ ?
Câu 2: Nêu đặc điểm phụ thuộc của công suất vào các đại lượng cường độ dòng
điện và hiệu điện thế?
5
Bài 2. MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA
Tổng số: 8 giờ
(Lý thuyết: 4 giờ; Thực hành: 4 giờ)
Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng
+ Biết được công dụng, phân loại, phạm vi ứng dụng và nguyên lý hoạt động
mạch chỉnh lưu 1 pha.
+ Lắp, kiểm tra các thông số mạch chỉnh lưu 1 pha đúng yêu cầu kỹ thuật,
hoạt động tốt
+ Đảm an toàn, nghiêm túc trong học tập.
Chuẩn bị: