Ôn tập kỹ thuật điện

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:40

Thêm vào BST

Báo xấu

284
lượt xem 65
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trình bày về sự phân cực của mặt ghép P-N. Khi chuyển tiếp P-N có điện áp đặt vào nó sẽ mất trạng thái cân bằng.Tùy theo cực tính đặt vào miền P, N mà ta có phân cực thuận hay phân cực ngược. Phân cực thuận: Phân cực ngược:

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ôn tập kỹ thuật điện

Ôn tập kỹ thuật điện
PhÇn lý thuyÕt ( 40 c©u) 1. Trình bày về sự phân cực của mặt ghép P-N. Khi chuyển tiếp P-N có điện áp đặt vào nó sẽ mất trạng thái cân bằng.Tùy theo cực tính đặt vào miền P, N mà ta có phân cực thuận hay phân cực ngược. a.Phân cực thuận: Etx P N i - + R E Đặt vào lớp chuyển tiếp P-N một điện trường sao cho miền bán dẫn P được nối nới cực dương, miền bán dẫn N được nối với cực âm. Khi đó điện trường tiếp xúc và điện trường ngoài E ngược chiều nhau ( thông thường E>Etx), dòng điện i chảy rất dễ dàng trong mạch. Trong trường hợp này, điện trường tổng hợp có chiều của điện trường ngoài. Điện trường tổng hợp làm dễ dàng cho sự di chuyển của điện tích đa số. Các điện tử tái chiếm vùng chuyển tiếp, khiến nó trở thành dẫn điện. Vậy sự phân cực thuận hạ thấp barie điện thế. b.Phân cực ngược: Etx P N i + R E Đặt vào chuyển tiếp P-N một điện trường ngoài sao cho miền bán dẫn P được nối với cực âm của nguồn, miền bán dẫn N được nối với cực dương http://www.ebook.edu.vn -1-
của nguồn. Khi đó ta nói chuyển tiếp P-N phân cực ngược. Điện trường ngoài E tác động cùng chiều với điện trường nội Etx. Điện trường tổng hợp cản trở sự di chuyển của các điện tích đa số. Các điện tử của miền N chạy thẳng về phía cực dương của nguồn E, khiến cho điện thế miền N đã cao (so với vùng P) lại càng cao hơn. Vùng chuyển tiếp, cũng là vùng cách điện lại càng rộng ra. Không có dòng điện nào chảy qua mặt ghép P-N. 2. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña ®ièt. CÊu tróc vµ ký hiÖu Điốt gồm 2 điện cực, điện cực được nối với bán dẫn loại P được gọi là anốt (A), điện cực được nối với miền N được gọi là katốt (K). A A P J N K K Dòng điện chảy qua điốt làm điốt nóng lên, chủ yếu tại vùng chuyển tiếp, Đối với điốt loại Si, nhiệt độ mặt ghép Tj cho phép là 200°C.Vượt quá nhiệt độ này điốt có thể bị phá hỏng. Để làm mát điốt, người ta thường dùng cánh tản nhiệt được quạt mát với tốc độ gió 10m/s, hoặc cho nước hay dầu biến thế chảy qua cánh tản nhiệt với tốc độ lớn hay nhỏ tùy theo dòng điện. Đặc tính vôn-ampe của điốt Gồm 2 nhánh: nhánh thuận (1) và nhánh ngược (2). Dưới điện áp U>0, điốt phân cực thuận, barie điện thế giảm xuống gần bằng 0. Khi tăng U, lúc đầu dòng tăng từ từ, sau khi U lớn hơn 0, đến khi điện áp thuận có giá trị cỡ khoảng 0.7V đối với Si và khoảng 0.3V với Ge. Khi điện áp thuận vượt quá giá trị này thì dòng thuận tăng một cách đáng kể, đường đặc tính có dạng hàm mũ. Khi điện áp U0.1V, dòng điện ngược dừng lại ở giá trị vài chục mA. Dòng điện này sẽ phá hỏng điốt, vì vậy để bảo vệ điốt người ta chỉ cho chúng làm việc dưới điện áp U=(0.7÷0.8V)Uz. 3. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu,®Æc tÝnh V-A cña Transitor l−ìng cùc. http://www.ebook.edu.vn -2-
Transito lưỡng cực là một linh kiện bán dẫn gồm các miền bán dẫn tạp chất P,N xen kẽ nhau. Tùy theo trình tự của miền P và N ta có 2 loại cấu trúc điển hình là PNP hoặc NPN, dùng để đóng, cắt dòng điện một chiều có cường độ tương đối lớn. Hệ số khuyếch đại dòng, kí hiệu là β=10÷100. Điện áp Vbe≈1V, Vcesat=(1÷1.5)V. C Ic N Ib Vce B P Vbe Ie N E Ic Ib2 Ib2>Ib1 Vce.sat Ib1 Ib=0 Vce Công suất tổn thất trong transito, khi làm việc với tải xác định, nhỏ hơn nhiều lần so với công suất tổn thất khi transito chuyển trạng thái (chuyển từ trạng thái cắt sang trạng thái đóng và ngược lại). Tích của công suất chuyển trạng thái pc, với thời gian chuyển trạng thái tc là năng lượng tổn thất trong một lần chuyển trạng thái. Năng lượng tổn thất tỉ lệ thuận với tần số hoạt động của transito (nhiệt độ bên trong của transito không được vượt quá 200°C). Để giảm nhỏ năng lượng tổn thất do transito chuyển trạng thái gây nên, người ta thường dùng các mạch trợ giúp, tức là bắt buộc transito làm việc trong điều kiện : f > 5kHz hoặc Vceo ≥ 60V, Ic > 5A. 4. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña Transitor MOS c«ng suÊt. http://www.ebook.edu.vn -3-
VGS=9V ID D + ID 7.5V 6V VD S + 4.5V G ID VGS 3.0V S Transito MOS gồm có 3 cực : • D (drain) : là cực máng.Các điện tích đa số (điện tử trong thanh n và lỗ trống thanh p) từ thanh bán dẫn chảy ra mạng • S (source) : là cực nguồn.Các điện tích đa số từ cực nguồn chảy vào thanh bán dẫn. • G (gate) : là cực cổng. Cực điều khiển. Khác với các transito lưỡng cực điều khiển bằng dòng bazơ, transito MOS được điều khiển bằng điện áp đặt lên cực cổng. Transito MOS tác động rất nhanh, có thể đóng, mở với tần số trên 100kHz. Khi transito MOS dẫn dòng thì điện trở của nó khoảng 0.1Ω đối với MOS-100V và khoảng 1Ω đối với MOS-500V. Đặc tính V-A : Bình thường không có dòng điện qua kênh (ID=0), điện trở giữa D và S rất lớn. Khi cấp nguồn điện VDS>0, dòng trên cực máng ID tăng dần. Khi VDS đạt tới giá trị bão hòa IDSbh. 5. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña tiristo. Cấu trúc và ký hiệu Tiristo là một thiết bị gồm 4 lớp bán dẫn P1, N1, P2, N2 đặt xen kẽ nhau tạo thành.Giữa các lớp bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp lần lượt là J1, J2, J3. Tiristo gồm 3 cực : anốt (A) nối với phần bán dẫn P1, katốt (K) nối với phần bán dẫn N2, cực điều khiển G nối với phần bán dẫn P2. http://www.ebook.edu.vn -4-
A P1 A J1 N1 G J2 P2 J3 N2 K K Đặc tính V-A của tiristo gồm 4 đoạn i 3 2 IH Uz UC U 0 1 4 Đoạn 1 : ứng với trạng thái khóa của tiristo, chỉ có dòng điện rò chảy qua tiristo. Khi tăng U đến Uch (điện áp chuyển trạng thái), bắt đầu quá trình tăng nhanh chóng của dòng điện, tiristo chuyển sang trạng thái mở. Đoạn 2 : ứng với giai đoạn phân cực thuận của J2. Trong giai đoạn này mỗi một lượng tăng nhỏ của dòng điện ứng với một lượng giảm lớn của điện áp đặt trên tiristo. Đoạn 2 còn được gọi là đoạn điện trở âm. Đoạn 3 : ứng với trạng thái mở của tiristo. Lúc này cả 3 mặt ghép đã trở thành dẫn điện. Dòng điện chảy qua tiristo chỉ còn bị hạn chế bởi điện trở mạch ngoài. Điện áp rơi trên tiristo rất nhỏ, khoảng 1V. Tiristo được giữ ở trạng thái mở chừng nào i còn lớn hơn dòng duy trì IH. http://www.ebook.edu.vn -5-
Đoạn 4 : ứng với trạng thái tiristo bị đặt dưới điện áp ngược. Dòng điện ngược rất nhỏ, khoảng vài chục mA. Nếu tăng U đến Uz dòng điện ngược tăng lên mãnh liệt, măt ghép bị chọc thủng, tiristo bị hỏng. 6. Tr×nh bµy vÒ qu¸ tr×nh më cho dßng ch¶y qua cña Tiristo. Khi cho 1 xung điện áp dương Ug tác động vào cực G (dương so với K),các điện tử từ N2 chạy sang P2. Đến đây, một số ít trong chúng chảy vào nguồn Ug hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G-J3-K-G, còn phần lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùng chuyển tiếp này, chúng được tăng tốc độ, động năng lớn lên, bẻ gãy các liên kết giữa các nguyên tử Si, tạo nên những điện tử tự so mới. Số điện tử mới được giải phóng này lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp. Kết quả của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng ngiều điện tử chảy vào N1, qua P1 và đến cực dương của nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ 1 điểm nào đó ở xung quanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ khoảng 1cm/100μs. Điện trở thuận của tiristo khoảng 100kΩ khi còn ở trạng thái khóa, trở thành khoảng 0.01Ω khi tiristo mở cho dòng chảy qua. E R1 Rt K1 R2 Hình vẽ trên là một biện pháp mở tiristo đơn giản. Khi ấn vào K1, nếu Ig ≥ Igst thì T mở. Thường lấy Ig = (1.1÷1.2) Igst, Igst là giá trị dòng điện điều khiển ghi trong sổ tay tra cứu tiristo. Khi đặt tiristo dưới điện áp UAK > 0 tiristo ở tình trạng sẵn sàng mở cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi lệnh - tín hiệu Ig ở cực điều khiển. 7. Tr×nh bµy vÒ qu¸ tr×nh kho¸ kh«ng cho dßng ch¶y qua cña Tiristo. Để khóa tiristo có 2 cách : + Giảm dòng điện làm việc xuống dưới giá trị dòng duy trì IH. http://www.ebook.edu.vn -6-
+ Đặt một điện áp ngược lên tiristo (là biện pháp thường dùng). Khi đặt điện áp ngược lên tiristo UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực ngược,J2 bây giờ được phân cực thuận. Những điện tử, trước thời điểm đảo tính cực UAK, đang có mặt tại P1, N1, P2 bây giờ đảo chiều hành trình, tạo nên dòng điện ngược chảy từ katốt về anốt, về cực âm của nguồn điện áp ngoài. Lúc đầu của quá trình, từ t0 đến t1, dòng điện ngược khá lớn, sau đó J1 rồi J3 trở nên cách điện. Còn lại 1 ít điện tử bị giữ lại giữa 2 mặt ghép J1 và J3, hiện tượng khuyếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lại tính chất của mặt ghép điều khiển. Thời gian khóa toff tính từ khi bắt đầu xuất hiện dòng điện ngược t0 cho đến khi dòng điện ngược bằng 0. Đấy là khoảng thời gian mà ngay sau đó nếu đặt điện áp thuận lên tiristo, tiristo cũng không mở. toff kéo dài khoảng vài chục μs. Công thức khóa tiristo : Tiristo mở + UAK < 0 → Tiristo khóa. 8. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 1 pha 1/2 chu kú khi t¶i lµ R. Sơ đồ chỉnh lưu điốt một pha nửa chu kỳ và đặc tính làm việc khi tải là R như hình vẽ D ud R Trong khoảng 0< θ < π ,điện áp u2 dương ,tích cực dương tại điểm π A.Điốt D mở cho dòng chảy qua. Nếu xem điện áp rơi trên điốt Ud=0, ta có: u2=R.i= 2 U2sin θ 2U 2 sin θ i= R Trong khoảng π < θ < 2π ,u2 âm,tính cực âm tại điểm A. Điốt D bị khóa i = 0, UD = 0 Điốt D phải chịu điện áp ngược với giá trị cực đại U= 2 U2,trị trung bình của điện áp chỉnh lưu bằng: π 2U 2 1 ∫ 2 U2sin θ .dθ = U2 = =0,45U2 π 2π 0 http://www.ebook.edu.vn -7-
Trị trung bình của dòng tải : Ud 2U 2 Id = = πR R Trị hiệu dụng của dòng thứ cấp biến áp bằng U2 I = I2 = 2R 9. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 1 pha 1/2 chu kú khi t¶i lµ R+ L. Sơ đồ chỉnh lưu như hình sau ud C ud A id Dr ud 2π π B Theo hình cuộn cảm sinh ra suất điện động tự cảm mỗi khi có sự biến di thiên của dòng điện e = − L dt Theo định luật Om,có thể viết phương trình của mạch điện : u 2 + e = Ri di + Ri = 2U 2 sin ωt = ud Hoặc L. dt Dưới dạng toán tử Laplace với điều kiện i(0)=0 ω L. p.I ( p) + R.I ( p) = 2U 2. p +ω2 2 2U 2ω 1 I ( p) = . R L ( p 2 + ω 2 )( p + ) L R Đặt ωL = X = Z sin ϕ ; R = Z cos ϕ = R 2 + X 2 ; b = L Trên hình vẽ ta thấy trong khoảng 0 < θ < θ 1 ,dòng I tăng từ từ là do cuộn cảm L sinh ra suất điện động tự cảm e có chiều ngược lại với u 2 ,cuộn cảm L tích lũy năng lượng http://www.ebook.edu.vn -8-
Trong khoảng θ 1 < θ < θ 2 dòng i suy giảm s.d.đ tự cảm e tác động cùng chiều với u 2 ,cuộn cảm L hoàn lại năng lượng.Vì thế điốt D vẫn tiếp tục mở cho dòng chảy qua trong khoảng π < θ < θ 2. khi mà u 2 < 0 Trong một chu kỳ năng lượng cuộn L tích lũy được khi i tăng vừa bằng năng lượng nó hoàn lại khi i giảm.Phương trình di L= + Ri = ud dt Thực tế đối với mạch R+L thường dùng một điốt hoàn năng lượng Dr đấu song song ngược với mạch tải,vừa để bảo vệ điốt vừa để duy trì được dòng điện tải trong nửa chu kỳ âm Khi điện thế điểm B vượt điện thế điểm C khoảng 0.7V thì Dr mở cho dòng tải id chảy qua,id=iD.Điốt Dr làm ngắn mạch mạch tải ud=0. Điốt D chỉ cho dòng chảy qua trong khoảng 0 < θ < π .Trong khoảng π < θ < 2π dòng tải id do cuộn L cung cấp ,nó phóng năng lượng tích lũy được vào mạch LRDr.Nếu dùng cuộn cảm lớn có thể duy trì được dòng id trong toàn chu kỳ Kết luận ωL -Dòng điện tải chậm sau u2 một góc ϕ ,với tg ϕ = R -Khi không có Dr điện áp chỉnh lưu ud có chứa một đoạn mang giá trị âm. -Trong một chu kỳ,cuộn L tích lũy được bao nhiêu năng lượng thì nó hoàn lại bấy nhiêu . 10. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ R. ViÕt biÓu thøc gi¶i tÝch. ud ud A i21 i22 θ 0 2π 0’ u22 u21 π π − 2 2L 2 http://www.ebook.edu.vn -9-
Ta có sơ đồ chỉnh lưu: Theo sơ đồ ta thấy trong khoảng 0 < θ < π ,u21 dương, u22 âm D1 mở cho dòng chảy qua, D2 bị khóa. 2U 2 sin θ i d= R ud2=u22-u21= − 2 2U 2 sin θ Trong khoảng π < θ < 2π ,u21 âm,u22 dương ,D2 mở,D1 khóa ud1= 2 2U 2 sin θ 22 Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu Ud= U2 π 22 Trị trung bình của dòng tải Id= U2 πR Id Trị trung bình của dòng chảy qua điốt ID= 2 Biểu thức giải tích 2 2U 2 ⎛ 2 ⎞ ⎜1 + cos 2θ ⎟ = Ud + ua ud= π⎝3 ⎠ 11. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ R+L.ViÕt biÓu thøc gi¶i tÝch. Ta có sơ đồ chỉnh lưu như hình vẽ D1 A ud ud id M E θ1 θ2 B D2 Chức năng của cuộn L là tích lũy năng lượng khi dòng id tăng và hoàn lại năng lượng khi dòng id giảm Ta có phương trình mạch điện: ud= 2U 2 sin ωt ⎡ θ⎤ −R −R 2U 2 θ (θ − ϕ ) + sin ϕ ⋅ e X ⎥ id=I0 e X + ⋅ ⎢sin R2 + X 2 ⎣ ⎦ Đối với nửa chu kỳ đầu tiên 0 < θ < π ,I0=0. http://www.ebook.edu.vn - 10 -
X Trong biểu thức trên X= ωL , tgϕ = R Nhận xét: Tại bất kỳ điểm nào luôn luôn có điện thế của điểm A hoặc điện thế của điểm B lớn hơn điện thế của điểm M.Do đó không cần sử dụng điốt hoàn năng lựợng. 12. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ R+E.ViÕt biÓu thøc gi¶i tÝch. Ta có sơ đồ chỉnh lưu như sau D1 ud u21 R E E u22 θ1 θ2 D2 Theo như sơ đồ ta thấy trong khoảng 0 < θ < π ,dòng id chỉ xuất hiện khi u21>E. 2U 2 sin θ − E id= R Trị trung bình của dòng tải: 2 2U 2 ⎛ cos θ 1 τ ⎞ − sin θ 1⎟ Id= ⎜ R ⎝π T ⎠ Trị hiệu dụng chảy trong các nửa cuộn dây thứ cấp biến áp: τ 2U 2 − E I21=I22= R 2T 2 2U 2 ⎛ 2 ⎞ ⎜1 + cos 2θ ⎟ = Ud + ua Biểu thức giải tích : ud= π⎝3 ⎠ 13. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u cÇu ®ièt 1 pha khi t¶i lµ R+E Theo sơ đồ ta thấy: Trong khoảng 0 < θ < π , u 2 = 2U 2 sin ωt dương,tích cực dương tại điểm A u2 ≤ E không có dòng chạy trong mạch tải, tất cả các điốt đều bị khóa.Khi u2>E,D1,D3 mở cho dòng chảy qua.Ta có: http://www.ebook.edu.vn - 11 -
D2 D1 id A E u2 B R D4 ud 2U 2 sin θ − E id = R Trong khoảng π < θ < 2π ,điện áp u2uB>uN>uc, uA-uN> 2U 2 > E vậy điốt 2 D1 cho dòng chảy qua .uCuB nên D2 bị khóa A Tương tự ta thấy rằng : π 5π 2U 2
5π 9π U2 2 3 2U 2 ⎛ cos θ τ ⎞ − sin θ ⎟ Id= ⎜ R ⎝π T ⎠ Id Trị trung bình của dòng chảy trong điốt : ID= 3 3 6U 2 ⎛ cos 3θ ⎞ Biểu thức giải tích: ud= ⎜1 + ⎟ = Ud + ua 2π ⎝ 4⎠ 15. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u ®ièt 3 pha cÇu khi t¶i lµ R+E. ViÕt biÓu thøc gi¶i tÝch. Sơ đồ chỉnh lưu điốt cầu ba pha. Để có dòng tải id là dòng liên tục, phải thỏa mãn điều kiện ud>E. i 0 θ i4 D1 D5 D3 E A B 0 θ C i2a R D4 D6 D2 0 θ id http://www.ebook.edu.vn - 13 - 0 θ
Hoạt động của sơ đồ Xét tại thời điểm ứng với θ 1 ,điện thế tại các điểm A,B,C như sau uA>uB>uC Dòng điện tải đi từ điểm A đến điểm C.Điốt D1 mở cho dòng chảy qua,các điốt D3,D5 bị khóa vì điện thế catốt của chúng lớn hơn điện thế anốt của chúng. Tóm tắt hoạt động theo bảng sau: Khoảng Chiều dòng điện Điốt mở Điện áp tải π 3π Từ A đến B 1và 6 u2a-u2b Từ đến 6 6 3π 5π A-C 1-2 u2a-u2c 6 6 5π 7π B-C 3-2 u2b-u2c 6 6 7π 9π B-A 3-4 u2b-u2a 6 6 9π 11π C-A 5-4 u2c-u2a 6 6 11π 13π C-B 5-6 u2c-u2b 6 6 Kết luận -Dòng tải bao giờ cũng xuất phát từ điểm có điện thế cao nhất tới điểm có điện thế thấp nhất . -Mỗi điốt cho dòng chảy qua trong một phần ba chu kỳ -Mỗi cuộn dây thứ cấp biến áp cho dòng chảy qua trong 2 lần một phần ba chu kỳ:1/3 chu kỳ với điốt trên và 1/3 chu kỳ với điốt dưới -Trị tức thời của điện áp ud bằng hiệu của trị tức thời điện áp của hai pha đang cấp cho dòng tải -ud gồm 6 chỏm hình sin tạo nên -Điện áp ngược lớn nhất mỗi điốt phải chịu:Um= 6U 2 3 6U 2 -Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu Ud= π -Dòng chảy trong điốt bằng dòng tải: iD=id Ud − E -Trị trung bình của dòng tải Id= R Id -Trị trung bình của dòng chảy trong mỗi điốt ID= 3 3 6U 2 ⎛ ⎞ 2 ⎜1 + cos 6θ ⎟ = Ud + ua Biểu thức giải tích: ud= π ⎝ 35 ⎠ 16. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p läc ®iÖn b»ng tô ®iÖn. http://www.ebook.edu.vn - 14 -
Ud D ic iR B C 2 2Uc U Uc C R A θ 2π θ 0 θ1 π θ2 3 Cung cấp điện áp nguồn là u = 2U sin ωt . Khi điốt D mở cho dòng 2U sin θ chảy qua thì : i = R R d uC = 2Uω .C. cos θ i =C C dt i = i R + iC Trong các nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, chừng nào u > uc thì tụ C được nạp điện. Nó tích lũy năng lượng (C.uc2)/2. Khi u bắt đầu nhỏ hơn uc thì điốt khóa, tụ điện C phóng 1 phần hoặc tất cả năng lượng vào R. Trị trung bình của điện áp tải là : θ3 1 ⎛θ 2 ⎞ − (θ −θ 2 ) ⎜ 2U sin θ .dθ + ∫ 2U sin θ 2 . e ωCR .dθ ⎟ 2π ⎜ ∫ U = ⎟ d ⎝θ 1 θ2 ⎠ θ2 là góc khóa của điốt, khi θ = θ2 thì i = 0 tgθ2 = -ωRC. sinθ3 = sinθ2.exp[- ( θ3 - θ2 )/ωRC ]. θ1 = θ3 - 2π. Điện áp trên tải là điện áp nhấp nhô. Nếu hằng số thời gian RC >> T, T là chu kỳ dao động của điện áp đầu vào bộ lọc, tức là điốt chỉ nạp điện trong khoảng thời gian rất ngắn so với T thì có thể biểu diễn đường cong uc một cách gần đúng bằng đường răng cưa. http://www.ebook.edu.vn - 15 -
U U ΔU=ΔQ/C Ud T t 0 Biểu thức chung của tỷ số nhấp nhô : ⎛ ⎞ 1 1 = ⎜1 − ⎟. Kc ⎜ ⎟ ⎝ m x .2 fCR ⎠ m x . fCR mx là số xung của điện áp đầu vào bộ lọc trong một chu kỳ điện áp nguồn. 17. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p läc ®iÖn b»ng bé läc LC. Bộ lọc LC được dùng cho thiết bị chỉnh L lưu công suất lớn. Bộ lọc này cho phép thành phần một chiều của điện áp chỉnh lưu đi qua Ud và ngăn chặn thành phần xoay chiều. C R Điện áp đầu ra của các bộ chỉnh lưu có thể được triển khai thành chuỗi Foirie như sau : • Đối với chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ : 2 2U 2 4 . 2 U 2 cos 2ωt = U d + . 2 U 2 cos 2ωt u A = + π 3π C1 d • Đối với chỉnh lưu ba pha hình tia : 3 6U 2 33 . 2 U 2 cos 3ωt = U d + At 3 . 2 U 2 cos 3ωt u = + 2π 8π d • Đối với chỉnh lưu cầu 3 pha : 3 6U 2 63 . 2 U 2 cos 6ωt = U d + . cos 6ωt u A = + π 35π c3 d Biểu thức tổng quát của điện áp chỉnh lưu là : + Δ u c = U d + 2 U 2 cos nωt u =Ud d Trong đó : U2 : giá trị hiệu dụng của điện áp pha. nω : tần số góc của sóng hài. Ud : giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu. Với sóng hài tần số thấp mà XL >> XC thì dòng xoay chiều chảy qua L, C sẽ quyết định bởi XL. Khi đó ta có tỷ số nhấp nhô : http://www.ebook.edu.vn - 16 -
A K = nω LC 2 2 LC A LC = nω K 2 2 LC Đối với chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ : n = 2, A = 4/3π. 33 Đối với chỉnh lưu ba pha hình tia : n = 3, A = . 8π 63 Đối với chỉnh lưu cầu 3 pha : n = 6, A = 35π 18. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u tiristo 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ R+L. UT1 Ud T1 π+α θ α U21 Ud 2π π 0 U1 L id R U22 λ T id UT2 I0 θ 2π 0 Khi chưa cấp nguồn cho mạch thì T1 và T2 khóa. Khi cấp nguồn thì T1, T2 dẫn. Trong thực tế ωL>>R nên id là dòng không liên tục. Vì vậy, khi đã biết góc mở α thì ta sẽ xác định được góc tắt dòng λ = π + α. Dòng id có cùng giá trị bằng I0 khi θ = α và khi θ =π + α = λ. 2 2U 2 cos α Trị trung bình của điện áp tải là : U = π d Trị trung bình của dòng điên tải là : I d = U d R http://www.ebook.edu.vn - 17 -
19. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u tiristo 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ R+L+E. Ud T Ud Ud U21 E L id - R θ U22 0 α π 2π λ id T π Ud E 0 id Id 0 π 2π θ Hoạt động : Khi θ = α ÷ π thì T1 mở cho dòng chảy qua. Khi θ=π+α÷2π thì T2 dẫn. α là góc mở của tiristo. Trị trung bình của điện áp (Ud) và dòng điện (Id) : E (λ − α ) U = R. I d + π d http://www.ebook.edu.vn - 18 -
2U 2 (cos α − cos λ ) Trong đó : U = π d 2U 2 E (cos α − cos λ ) − (λ − α ) I = π πR d 20. Tr×nh bµy chÕ ®é nghÞch l−u phô thuéc. Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu tiristo có dạng Ud = U0cosα. Trong đó : -U0 phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu và điện áp nguồn xoay chiều. - α là góc điều khiển, về nguyên tắc α = 0 ÷ π. Nếu α > π/2 và Ud < 0 thì bộ biến đổi không còn cung cấp dòng id cho mạch tải nữa vì tiristo UT2 chỉ cho dòng chảy qua 1 U21 UT1 chiều duy nhất từ anốt đến π θ katốt. T 0 2 U21 Điều kiện để thực hiện R L id +- E chế độ nghịch lưu phụ U22 UT2 β thuộc là : Ud U21 T - Đảo 2 đầu nối dây của Ud θ E. 0 - Trị số tuyệt đối của trị E α trung bình Ud trong nửa λ=π+ chu kỳ phải nhỏ hơn E. - Góc mở α > π/2. Trong sơ đồ trên, khi T1 mở, trị trung bình của điện áp tải là : Ud = R.Id – E. Trong đó : http://www.ebook.edu.vn - 19 -