Chương 3 Bộ Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều

11/30/2012

1

Chương 3Bộ Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều

1 GV: Đào Thành Sung

I. Giới thiệu1. Chức năng:• Biến đổi điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng khôngđổi thành điện áp xoay chiều có giá trị hiệu dụng thay đổiđược ( tần số không thay đổi )

Vin= constf1

Vout = varf2 = f1

2 GV: Đào Thành Sung

11/30/2012

2

2. ứng dụng

GV: Đào Thành Sung3

Cung cấp điện áp cho các thiết bị nhiệt điện: lò điện,điều khiển nhiệt độ lò, máy nước nóng…

Điều khiển động cơ không đồng bộ công suất nhỏ vàtrung bình : máy bơm…

Điều khiển độ sáng của bóng đèn ( đèn quảng cáo ),đóng ngắt điện

Bù nhuyễn công suất phản kháng ( động cơ KĐB )

3. Phân loại


1. Theo số pha: BBĐ điện áp xoay chiều 1 pha BBĐ điện áp xoay chiều 3 pha2. Theo dạng mạch Đối xứng Không đối xứng3. Nguyên tắc điều khiển Điều khiển toàn phần Điều khiển bán phần

11/30/2012

3

4. Phương pháp điều khiển


a. Điều khiển pha Trong phương pháp này tín hiệu điều khiển được đưa

vào cực điều khiển của linh kiện tại vị trí trễ so với vịtrí bắt đầu xuất hiện điện áp phân cực thuận cho linhkiện 1 góc theo từng cho kỳ của tín hiệu nguồn

Điện áp xoay chiều đóng vai trò là điện áp chuyểnmạch của linh kiện.

Tín hiệu xoay chiều ngõ ra có chứa các thành phầnhài cơ bản với độ lớn phụ thuộc vào góc điều khiển.


b. Điều khiển theo tỉ lệ thời gian: Trong phương pháp này tín hiệu điều khiển được đưa

vào cực điều khiển của linh kiện liên tục trong 1khoảng thời gian bằng 1 số nguyên lần chu kỳ của tínhiệu nguồn, sau đó ngắt tín hiệu điều khiển trong 1khoảng thời gian cũng bằng 1 số nguyên lần chu kỳcủa tín hiệu nguồn.

Phương pháp này không dùng cho tải có quán tính nhỏnhư: bóng đèn sợi tóc, các động cơ có mômen quántính nhỏ mà thường được dùng cho loại tải có quántính lớn như: lò nhiệt, bếp điện, máy nước nóng, độngcơ có mômen quán tính lớn… tín hiệu xoay chiều ngõra hầu như không chứa thành phần hài bậc cao.

11/30/2012

4



11/30/2012

5



11/30/2012

6

II. BBĐ điện áp xoay chiều 1 pha1. Tải R


Giả thiết: Điện áp xoay chiều 1 pha lí tưởng ( điện trở trong của nguồn

bằng 0 ) Linh kiện bán dẫn lí tưởng ( độ sụt áp trên SCR bằng 0 khi

SCR dẫn điện ) Mạch ở trạng thái xác lập

uRT2

T1


11/30/2012

7


Các giá trị


Điện áp hiệu dụng trên tải

Dòng điện hiệu dụng qua tảiIt = Ut / R

Công suất tiêu thụ trên tảiPt = U2

t / R

22sin1sin1 2 UdUU mt

11/30/2012

8


Hệ số công suất

Dòng điện trung bình qua SCR

Dòng điện hiệu dụng qua SCR

22sin1

.

.

IUIU

SP ttt

cos1

.2sin

21

21 RUd

RUII mm

TT

222sin1

.2sin

21 2

21

tmTT

IR

UdR

UII

2. Tải thuần cảm L

GV: ĐàoThành Sung16




T1

u T2

L

11/30/2012

9

Phân tích


0 < < : T1 PCT, T2 PCN 0 < < : IG1 =0 ( chưa có xung kích cho T1 )T1 chưa dẫn, nên điện áp trên tải ut = 0 , it = 0 < < : IG1 >0 ( có xung kích cho T1 )T1 dẫn điện, có dòng điện qua tải và điện áp trên tải

ut=u=Um sin

0cos..2

sin.

sin

ILUi

UdtdiL

Uu

t

mt

mL


Tại thì it = 0

Do tính chất của cuộn L khi dòng điện có xu hướng giảm thì trên cuộn dây sẽ xuất hiện suất điện động chống lại sự giảm của dòng điện. Nên T1 sẽ tiếp tục dẫn thêm 1 khoảng thời gian khi điện áp nguồn chuyển sang bán kỳ âm

cos..2

0 LUI

coscos..2

LUit

11/30/2012

10


Dòng điện qua tải it sẽ tăng lên từ giá trị 0 tại vị trí T1 bắt đầu dẫn ( ) đến giá trị cực đại tại và về 0 tại -

< : T1 PCN, T2 PCT 2 - : IG2 =0T2 chưa dẫn, nên ut =0 , it = 0 + < : IG2 > 0T2 dẫn điện, ut = u = Um sinTại dòng điện qua tải sẽ tăng từ giá trị 0 lên giá

trị cực đại tại và về 0 tại = - ( T2 cũng dẫn thêm 1 khoảng thời gian khi điện áp

nguồn chuyển sang bán kỳ dương )


11/30/2012

11


Các giá trị


Trường hợp: 0 Dòng điện qua tải liên tục Điện áp hiệu dụng trên tải Ut = U ( không đổi ) Mạch hoạt động như 1 khóa đóng ngắt

Trường hợp: : dòng điện qua tải gián đoạnvà 0 < Ut < U Điện áp hiệu dụng trên tải:

22sin1sin1 2

2

mmt UdUU

11/30/2012

12


Khi T1 dẫn điện thì ut = u = Um sin

Tại thì it = 0

0cos..2

sin.

sin

ILUi

UdtdiL

Uu

t

mt

mL

cos..2

0 LUI

coscos..2

LUit


Dòng điện hiệu dụng qua tải:

2sin32cos21.

1 22

LUdiI m

tt

11/30/2012

13

3. Tải R + L





T1

Ru T2

L

Phân tích


Góc tới hạn là góc điều khiển mà dòng điện qua tải ở ranh giới giữa chế độ dòng điện gián đoạn và liên tục. Góc tới hạn được tính bởi công thức:

=2f Khi 0 : dòng điện qua tải liên tục, Ut = U

( không đổi ) Khi : dòng điện qua tải gián đoạn, Ut U

RLarctg

11/30/2012

14


Phân tích trường hợp dòng điện qua tải gián đoạn : IG1 =0 T1 chưa dẫn. ut =0, it =0 = : IG1 >0 : gọi là góc tắt dòngT1 dẫn điện. ut = u = Um sin

sinmt

t UdtdiLRi

eXR

UiL

mt sinsin

22


Trong đó:

Thời hằng tải

Cảm kháng

dòng điện qua tải sẽ tăng lên tại =, đạt giá trị cực đại và giảm về 0 tại

Góc dẫn dòng điện = ( T1 dẫn thêm 1 khoảng thời gian ở bán kỳ âm và

ngưng dẫn tại = là do tính chất L của tải )

RL

LX L

11/30/2012

15


tương tự ở bán kỳ âm + : IG2 =0 T2 chưa dẫn, ut = 0, it = 0 : IG2 >0T2 dẫn điện, ut = u = Um sin( T2 cũng dẫn thêm 1 khoảng thời gian khi điện áp

nguồn chuyển sang bán kỳ dương )


11/30/2012

16


Các giá trị


Điện áp hiệu dụng trên tải:

Dòng điện hiệu dụng qua tải:

2sinsin)sin(1 2

UdUU mt

22L

ttt

XRU

XUI

11/30/2012

17

III. BBĐ điện áp xoay chiều 3 pha


IV. Bài tập


Bài 1:BBĐ xoay chiều 1 pha cung cấp cho tải thuần trở R =

10. Điện áp nguồn U = 220V, f = 50Hz.a. Vẽ dạng sóng ut , it , uSCR ? = 600

b. Tính điện áp hiệu dụng trên tải, dòng điện hiệu dụngqua tải?

c. Tính công suất tiêu thụ trên tải?d. Tính HSCS nguồn?e. Tính dòng điện trung bình qua mỗi SCR?f. Tính dòng điện hiệu dụng qua mỗi SCR?

11/30/2012

18


Bài 2:BBĐ điện áp xoay chiều 1 pha cung cấp cho tải thuần

cảm L = 1mH. Nguồn U = 220V, f = 50Hza. Vẽ dạng sóng ut , it ? = 1200

b. Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện qua mỗi SCR?c. Tính điện áp hiệu dụng và dòng điện hiệu dụng qua

tải?


Bài 3:BBĐ điện áp xoay chiều 1 pha cung cấp cho tải thuần trở R có

giá trị biến thiên từ 1,1 đến 2,2. Công suất tối đa củatải là 22KW

a. Tính giá trị hiệu dụng của điện áp và dòng điện qua tải?b. Tính dòng điện hiệu dụng qua mỗi SCR?c. Tính điện áp cực đại đặt lên mỗi SCR?Nguồn:

tu 100cos2220

Documents

Chương 3 Bộ Biến Đổi Điện Áp Xoay Chiều