Bộ GIÁO DụC VÀ ĐÀO TạO ĐạI HọC QUốC GIA TP Hồ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA : ĐIỆN _ ĐIỆN TỬ BỘ MÔN : ĐIỆN Tử LUậN VĂN TốT NGHIệP Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ` Sinh viên thực : TRẦN DŨNG HUỲNH ĐĂNG TUẤN Lớp : 95KĐĐ Giáo Viên hướng dẫn : VŨ ĐỖ CƯỜNG LỜI NÓI ĐẦU Chúng ta bước vào kỷ 21, kỷ tiến khoa học kỹ thuật Sự tiến kỹ thuật giúp thay đổi toàn sống Trong giai đoạn công nghiệp hóa - đại hóa đất nước, VIỆT NAM muốn phát triển cách vững mạnh phải trọng đến việc đầu tư cho giáo dục Trong đó, nghành giáo dục cần phải nâng cao chất lượng lẫn số lượng đào tạo Muốn nâng cao chất lượng giáo dục đòi hỏi phải đầu tư, phát triển mô hình dạy học Mô hình dạy học giúp giảm chí phí đào tạo nâng cao chất lượng giảng dạy Học sinh có dịp làm quen với mô hình giống với hệ thống điều khiển thực tế, rút ngắn khoảng cách lý thuyết thực tế Do Trường học nói chung, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật nói riêng đầu tư, phát triển công cụ dạy học mang tính chất mô nhằm giúp cho sinh viên lĩnh hội kiến thức cách thấu đáo thông qua phương pháp trực quan Qua đó, người học phát triển vận dụng kiến thức học cách hiệu theo yêu cầu cụ thể khu chế xuất, nhà máy lĩnh vực có liên quan điện Để đáp ứng phần nhu cầu trên, khuôn khổ luận văn tốt nghiệp, nhóm thực xin tiến hành đề tài : "THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT" Mục đích đề tài xây dựng mô hình thí nghiệm giúp sinh viên hiểu rõ linh kiện bán dẫn công suất ứng dụng thông qua việc tiến hành thí nghiệm thí nghiệm Đồng thời, sở mô hình dụng cụ dạy học, nhóm thực cố gắng xây dựng thực tập để sinh viên cố lại học lý thuyết Nội dung mô hình sử dụng linh kiện điện tử công suất thyristor, diode … làm thay đổi điện áp chiều để điều khiển tải dùng công suất lớn Trong thực tế kỹ thuật, đặc biệt lĩnh vực điều khiển, vấn đề thay đổi điện áp chiều vấn đề thường gặp Chúng ta cần thay đổi điện áp để điều khiển tốc độ động chiều, điều khiển độ sáng đèn điện v.v… Khi nắm ứng dụng trên, sinh viên thấy tầm quan trọng học để vận dụng chúng vào thực tiễn sau học xong Với giúp đỡ tận tình thầy hướng dẫn Vũ Đỗ Cường, Nhóm thực cố gắng thực tốt nhiệm vụ giao Tuy nhiên kiến thức hạn chế, thời gian kinh phí thực hạn hẹp nên nhóm thực không tránh khỏi nhầm lẫn thiếu sót, kính mong góp ý quý thầy cô bạn sinh viên để đề tài hoàn thiện PHẦN DẪN NHẬP I ĐẶT VẤN ĐỀ Như biết, lĩnh vực Giáo Dục Đào Tạo nói chung, Đào Tạo Kỹ Thuật nói riêng, chất lượng đào tạo vấn đề hàng đầu xu phát triển Ngoài loài người bước sang niên kỷ chắn cần thiết sản phẩm đào tạo có nhiều chất xám Muốn vậy, Ngành Đào Tạo cần phải đầu tư thiết bị dạy học, mô hình dạy học phù hợp cho đối tượng đào tạo Đứng trước yêu cầu thực tiễn trên, Nhóm sinh viên chúng em xin thực đề tài mô hình dạy học :’’BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ’’ Mục đích Nhóm thực xây dựng dụng cụ dạy học ,bài học thực tập cho sinh viên Khoa Điện Qua giúp cho sinh viên hiểu rỏ linh kiện điện tử công suất ứng dụng II GIỚI HẠN ĐỀ TÀI Với đề tài mang tính thực tiễn ,vấn đề thực việc thiết kế ,thi công xây dựng mô thực tập nhóm hoàn chỉnh thật có ứng dụng rộng rãi Trường Kỹ Thuật Đó điều mà nhóm thực mong muốn đạt Tuy nhiên thời gian, kiến thức có hạn hạn chế khách quan khác nên đề tài không sâu điều khiển động chiều tất phương pháp mà tập trung điều khiển động DC cách thay đổi điện áp Đồng thời xây dụng mô hình dạy học cho vừa an toàn vừa đảm bảo phương pháp sư phạm kỹ thuật Tóm lại nội dung thực bao gồm ;  Khảo sát mạch điều khiển điện áp cách thay đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mạch điều khiển điện áp chiều phương pháp thay đổi biến đổi độ rộng xung  Thiết kế thi công mô hình dạy học, xây dựng thực tập dựa mô hình Ngoài nhóm thực hiên chưa thực mô hình điều khiển cho đối tượng tải vòng kín để nâng hiệu ứng dụng thực tế III MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Việc vận dụng môn điện tử ứng dụng để điều chỉnh phương pháp cho động chiều vấn đề không mẻ tính mẻ đề tài thể chổ : XÂY DỰNG ĐƯỢC MÔ HÌNH DẠY HỌC SỬ DỤNG CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC QUAN GIÚP CHO SINH VIÊN KHOA ĐIỆN THÍ NGHIỆM TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Bính ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Hà Nội năm 1996 Phạm Quốc Hải Dương Văn Nghi PHÂN TÍCH VÀ GIẢI MẠCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Nguyễn Việt Hùng BÀI GIảNG Kỹ THUậT XUNG VÀ Số Khoa Điện – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Năm 1998 Bùi Đình Tiếu Nguyễn Trọng Thuần MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ, ĐIỆN TỬ VÀ BÁN DẪN TRONG MÁY SẢN XUẤT Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Raymond M.Marston Người Dịch : Ngô Đức Hoàng 110 MạCH ỨNG DụNG 0P –AMP Nhà Xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật Năm 1990 R.H.Warring SỔ TAY LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHO NGƯỜI THIẾT KẾ MẠCH Nhà Xuất Bản Thống Kê Joseph Vithayathil POWER ELECTRONICS Principles and Application McGraw-Hill, Inc C.J.SAVANT,Jr MARTIN S.RODEN GORDON L CARPENTER ELECTRONIC DESIGN MỤC LỤC Trang LỜI CẢM TẠ LỜI NÓI ĐẦU PHẦN DẪN NHẬP I Đặt vấn đề II Giới hạn vấn đề III Mục đích nghiên cứu PHẦN CƠ SỞ LÝ LUẬN I Thể thức nghiên cứu II Cơ sở lý luận 1 PHẦN NỘI DUNG Chương I :GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN BÁN DẪN CÔNG SUẤT I Diode II Transistor III Thyristor Chương II: KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC I Giới thiệu động điện chiều II Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều Chương III: KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐỘ RỘNG XUNG 11 15 15 18 20 I Bộ băm xung chiều dùng SCR 20 II Bộ tạo xung kích cho SCR Chương IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH I Thiết kế mạch II Thi công mạch Chương V: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH I Thiết kế II Thi công Chương VI: SOẠN BÀI THỰC TẬP I Giới thiệu mô hình II Các thí nghiệm KẾT LUẬN MỤC LỤC 29 33 33 40 42 42 44 46 46 46 I Thể thức nghiên cứu: Thời gian nghiên cứu: Quá trình nghiên cứu đề tài xem qui trình công nghệ hẳn hoi đòi hỏi phải tiến hành theo khâu bao gồm việc chọn đề tài, biên soạn đề cương, thu thập kiện, xử lý kiện, viết công trình nghiên cứu Luận văn tốt nghiệp tiến hành thực khoảng thời gian tuần : Tuần : Chọn đề tài, xác hóa đề tài, soạn đề cương, thu thập kiện tài liệu liên hệ Tuần : Biên soạn nội dung phần lý thuyết Tuần : Thiết kế mạch giấy tiến hành thi công, thử mạch Tuần : Thiết kế bàn thực tập Tuần : Soạn thực tập cho mô hình thiết kế Tuần : Hoàn chỉnh mô hình, hoàn thiện phần lý thuyết để in ấn nộp luận văn Phương pháp thu thập kiện : Đây giai đoạn quan trọng, sử dụng phương pháp phương tiện nghiên cứu để thu thập kiện đề tài xác định Dữ kiện thu thập chất liệu để hình thành công trình thực đề tài Vấn đề thu thập kiện đầy đủ, xác, phù hợp với nội dung nghiên cứu Trong phạm vi luận văn người nghiên cứu sử dụng phương pháp tham khảo tài liệu để thu thập kiện giải đề tài Việc tham khảo tài liệu giúp người thực bổ sung thêm kiến thức, lý luận phương pháp mà công trình nghiên cứu trước xây dựng Nhờ người nghiên cứu tập trung giải vấn đề tồn Tuy nhiên việc nghiên cứu tham khảo tài liệu bảo đảm tính kế thừa phát triển có chọn lọc Xử lý kiện : Các kiện sau thu thập chưa thể sử dụng mà phải qua trình sàng lọc, sửa chữa, phân tích khái quát thành lý luận Tài liệu sử dụng tài liệu có chất lượng cao chủ yếu tài liệu gốc nên bảo đảm xác nội dung đề cập Trình bày đồ án : Đề tài tốt nghiệp trình bày theo cấu trúc tập đồ án tốt nghiệp để phù hợp với nội dung thời gian nghiên cứu đồng thời đáp ứng yêu cầu chương trình đào tạo trường Trình bày thành văn công trình nghiên cứu khoa học giai đoạn hoàn thành nghiên cứu, không xem trình kỹ thuật mà trình sáng tạo sâu sắc Chính việc nắm vững bút pháp nghiên cứu khoa học giúp người nghiên cứu làm sáng tỏ thêm kết đạt được, phát triển chúng có thêm kiến thức II Cơ sở lý luận : Đồ án tốt nghiệp thực chất trình nghiên cứu khoa học - trình nhận thức hành động Quá trình đòi hỏi phải có thời gian định tương xứng với nội dung đối tượng nghiên cứu tính chất phức tạp vấn đề nghiên cứu Việc nghiên cứu khoa học giúp ta tìm Cái mang tính chủ quan người nghiên cứu mà mang tính khách quan xã hội Nghiên cứu khoa học phải nhằm mục đích phục vụ xã hội, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Hoạt động ngiên cứu khoa học muốn đạt kết tốt phải hội đủ yếu tố : Phương tiện, phương pháp, sở vật chất, máy móc thiết bị, hình thức tổ chức Các yếu tố có mối quan hệ hữu phù hợp với đối tượng nghiên cứu CÁC CƠ SỞ CHO VIỆC NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI Kiến thức lực người nghiên cứu : Trong trình nghiên cứu thực đề tài người nghiên cứu cần phải cân nhắc kỹ độ khó độ phức tạp đề tài cho phù hợp với khả năng, kiến thức lực người nghiên cứu Độ phức tạp đề tài thể mặt : lĩnh vực nghiên cứu rộng hay hẹp, ngành hay liên ngành, đối tượng nghiên cứu đồng hay không đồng Tuy nhiên cần lưu ý giá trị đề tài không phụ thuộc vào độ phức tạp Đề tài hẹp chưa đề tài giá trị Mỗi đề tài nghiên cứu khoa học có phạm vi định, phạm vi hẹp nghiên cứu sâu Độ khó đề tài nói lên tính vừa sức người nghiên cứu Do độ phức tạp đề tài thường có mối liên hệ tương hổ với độ khó Kiến thức người nghiên cứu (đây điều kiện chủ quan người nghiên cứu) Trước hết vốn liếng, kinh nghiệm người nghiên cứu Giáo sư Hà Văn Tấn nhận xét : “Trình độ học sinh, sinh viên không cho phép họ từ đầu chọn đề tài nghiên cứu Vì phải có gợi ý thầy cô giáo….” Mỗi đề tài nghiên cứu khoa học có yêu cầu định Người nghiên cứu cần nắm vững nội dung, phương pháp nghiên cứu phù hợp với đề tài, nói khác đề tài nghiên cứu phải mang tính vừa sức Người nghiên cứu phải thể lực nghiên cứu khoa học bao gồm việc nắm vững lý thuyết khoa học lĩnh vực nghiên cứu mình, nắm mức độ định phát triển tiến thuộc lĩnh vực nghiên cứu Có chọn đề tài có giá trị Trong tình hình tiến khoa học kỹ thuật giới, khối lượng thông tin khoa học gia tăng với qui mô lớn nhịp độ nhanh đòi hỏi người nghiên cứu phải tham khảo tài liệu nước Để thực vấn đề người nghiên cứu người nghiên cứu khoa học cần có số vốn ngoại ngữ định Thể lòng ham mê khoa học tâm nghiên cứu tìm tòi chân lý Vấn đề thực tiễn : Người nghiên cứu phải coi thực tiễn làm sở, động lực nhận thức Ang - ghen viết : “Khi xã hội có yêu cầu kỹ thuật xã hội thúc đẩy khoa học mười trường đại học” Mặt khác thực tiễn tiêu chuẩn để kiểm tra nhận thức Thực tế việc có thật, tình hình cụ thể, vấn đề chưa giải sống Người nghiên cứu với kinh nghiệm thân công tác hàng ngày thường thấy mặt vấn đề, mối quan hệ phức tạp, diễn biến, phương hướng phát triển vật từ có định hướng thích hợp giải đề tài Chính thực tiễn giúp người nghiên cứu tìm thấy vấn đề cách cụ thể Người nghiên cứu phải xem thực tiễn cao nhận thức ( lý luận ) có ưu điểm có tính phổ biến mà có tính thực trực tiếp.Hồ Chủ Tịch dạy : “Học tập theo nguyên tắt: kinh nghiệm thực tiễn phải nhau” Đề tài thực mang tính thực tiễn, nội dung đề tàilà có thật, phát triển từ thực tế khách quan Có thể nói công trình nghiên cứu điều có giá trị thực tế nó, khác mức độ nhiều, phục vụ trước mắt hay lâu dài, gián tiếp hay trực tiếp Tác động điều kiện khách quan đến việc thực đề tài: Trong trình nghiên cứu thực đề tài người nghiên cứu yếu tố chủ quan góp phần quan trọng đến kết đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu kể phương tiện ngiên cứu, thời gian nghiên cứu người cộng tác nghiên cứu người hướng dẫn nghiên cứu điều kiện khách quan ảnh hưởng trực tiếp đến việc nghiên cứu kết nghiên cứu Người nghiên cứu nắm yếu tố khách quan kết nghiên cứu khẳng định nhiêu CHƯƠNG II : KHẢO SÁT PHẦN ĐỘNG LỰC I GIỚI THIỆU VỀ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU Trong thời đại ngày nay, hầu hết dây chuyền sản xuất tự động hóa cách áp dụng kỹ thuật tiên tiến khoa học kỹ thuật Tuy thế, động điện chiều coi loại máy quan trọng Nó có đặc tính điều chỉnh tốc độ tốt, máy dùng nhiều nghành công nghiệp có yêu cầu cao điều chỉnh tốc độ cán thép, hầm mỏ, giao thông vận tải… Cấu tạo : Động điện chiều gồm hai phần : Phần tĩnh (stator) phần quay (rotor) Phần tĩnh phần đứng yên máy Nó thường bao gồm phận sau : – Cực từ : phận sinh từ trường vỏ máy, gồm có lõi sắt cực từ dây quấn kích từ lồng lõi sắt cực từ Lõi sắt cực từ làm thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0,5  mm ép chặt lại với – Cực từ phụ : đặt cực từ dùng để cải thiện đổi chiều giúp cho máy điện làm việc tia lửa xảy chổi điện vành đổi chiều Lõi thép cực từ cực từ phụ thường làm thép khối thân cực từ phụ có đặt dây quấn – Gông từ : dùng để làm mạch từ nối liền cực từ, đồng thời làm vỏ máy – Các phận khác Nắp máy để bảo vệ, Cơ cấu chổi than Phần quay gồm có phận sau : – Lõi sắt phần ứng : dùng để dẫn từ, thường dùng thép kỹ thuật điện dày 0,5 mm phủ lớp cách điện ghép chặt lại với – Dây quấn phần ứng : phần sinh sức điện động có dòng điện chạy qua Dây quấn cách điện cẩn thận với rãnh lõi thép – Các phận khác cánh quạt dùng để quạt gió làm nguội máy, trục máy để đặt lõi sắt phần ứng, cổ góp, cánh quạt ổ bi Nguyên lý làm việc động điện chiều : Động điện chiều thiết bị biến đổi lượng dòng chiều thành Trong trình biến đổi đó, phần lượng dòng xoay chiều bị tiêu tán tổn thất mạch phần ứng mạch kích thích Phần lại lượng biến đổi thành trục động Khi cho dòng điện chiều chạy vào dây quấn kích thích dây quấn phần ứng sinh từ trường phần tĩnh Từ trường tác dụng tương hỗ lên dòng điện dây quấn phần ứng tạo momen tác dụng lên rotor làm rotor quay Nhờ có vành đổi chiều nên dòng điện chiều chỉnh lưu thành dòng xoay chiều đưa vào dây quấn phần ứng Điều làm lực từ tác dụng lên dẫn dây quấn phần ứng không bị đổi chiều làm động quay theo hướng Công suất ứng với momen điện từ đưa động gọi công suất điện từ : Pđt = M = EưIư Trong : M : momen điện từ THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG IV Hình IV.6 Sơ đồ mạch in TRANG : 35 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG IV ukich uc t +E ic -E t t IkichS1 t t itai utai t uS1 Thời gian khoá S1 t uS2 Thời gian khoá củ a S2 t TRANG : 36 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI CHƯƠNG CUỐI (QUÍ ĐỘC GIẢ TỰ ĐÁNH SỐ CHƯƠNG) I GIỚI THIỆU MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM Mô hình thí nghiệm lắp đặt vị trí hìnhVI.1 Đèn báo nguồ n Công tắc XK A XK1 Công tắc nguồn V XK2 D3 SCR1 L1 D1 L2 SCR2 Max R1 R2 R3 R C1 C2 D2 Nguồn AC Mix Tải Trở + Tải Cảm Tải Độ1ng Cơ Hình VI.1 Mô hình thí nghiệm Mô hình gồm: - Thiết bị đo : đồng hồ đo vôn, đồng hồ đo dòng - Nguồn : nguồn DC (300V) có đèn báo nguồn, nguồn AC dùng để sử dụng cho thiết bị đo bên dao động ký - Các linh kiện dùng cho mạch thí nghiệm : SCR1, SCR2 : dùng để đóng ngắt mạch thí nghiệm, L1, C1: dùng để thí nghiệm bài1 (mạch băm xung chiều tắt cưỡng tức điện áp ), L2, C2 : dùng để thí nghiệm bài2 (mạch băm xung chiều tắt cưỡng tức điện dòng), D1, D2, D3, R1, R2, R3, R : dùng để sử dụng hai mạch - Xung kích : gồm hai xung kích : xung kích (ký hiệu XK1), xung kích (ký hiệu XK2) Trong XK1 dùng để kích cho mạch (mạch băm xung chiều tắt cưỡng tức điện áp ) - Biến trở chỉnh : ký hiệu VR dùng để thay đổi độ rộng xung - Tải : gồm tải trở thuần, tải cảm, tải động II CÁC BÀI THÍ NGHIỆM Mục đích thí nghiệm để giúp cho sinh viên hiểu rõ vấn đề học phần lý thuyết SCR, cách đóng ngắt điện áp chiều phẳng Từ kết thí nghiệm này, người thí nghiệm có khả phần biệt : Sự giống khác lý thuyết thực tế Phân biệt tải : tải trở thuần, tải động cơ, tải cảm BÀI 1: MẠCH BĂM XUNG TẮT CƯỠNG BỨC BẰNG ĐIỆN ÁP A GIỚI THIỆU : Đây mạch biến đổi điện áp chiều DC1 sang điện áp chiều DC2 DC1 DC2 Bộ Băm xung THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI DC1 = 300VDC : điện áp chiều không thay đổi nắn từ điện áp xoay chiều không đổi DC2 điện áp có giá trị trung bình thay đổi, tuỳ thuộc vào việc điều chỉnh núm chỉnh (VR) để thay đổi độ rộng xung kích cho SCR Ứng với thay đổi làm cho mạch thí nghiệm tạo giá trị điện áp trung bình tương ứng, tải nhận giá trị điện áp trung bình DC để thay đổi đặt tính tải (thay đổi độ sáng tải trở bóng đèn, thay đổi tốc độ n tải động cơ) Chính thay đổi đo dao động ký thấy dạng sóng khác B MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM : Mục đích : Giúp cho sinh viên thí nghiệm :  Nắm nguyên tắc đóng ,ngắt SCR phương pháp điện áp ngược  Hiểu thay đổi điện áp trung bình DC ngỏ mạch cách thay đổi xung kích cực cổng G1,G2  Có khả điều khiển phân biệt loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động thông qua dạng sóng đo  Để có sở phân biệt ưu khuyết điểm mạch với mạch, thay đổi điện áp trung bình DC ngỏ ra, khác  Phân biệt dạng sóng theo lý thuyết thực tế Yêu cầu : Sinh viên thí nghiệm cần chuẩn bị trước thí nghiệm: Về kiến thức :  Những phương pháp đóng ngắt SCR  Biết cách sử dụng dao động ký  Phân biệt loại tải  Nắm vững nguyên tắc an toàn Về thiết bị :  Dây nối  Dao động ký C NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH (HÌNH VI.2) XK1 Rt A R1 C D2 + E=300V R4 R2 S1 XK2 R3 S2 B D1 L Hình VI.2 Sơ đồ băm xung tắt cưỡng THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI Mạch sử dụng hai SCR1 (ký hiệu S1) SCR2 (ký hiệu S2), chúng đóng (dẫn) có xung dương cấp XK1 (xung kích 1) Trong mạch có tụ điện C, D, L dùng để chuyển mạch Khi nguồn chiều E cấp, trạng thái ban đầu : S1 S2 bị khoá (tức chưa có xung kích cực cổng) dòng điện chạy qua tải Để mạch hoạt động cách hợp lý cho tụ C nạp bàng cách cho xung điều khiển vào cực cổng S2, lúc mạch điện hình VI.2 tương đương hìnhVI.3: tụ điện C nạp theo đường E_ Rt _ C _ S2 _ E dòng ic giảm dần theo hàm mũ từ giá trị đầu E/Rt S1 Rt C C S2 + E S1 Rt S2 + E D1 Hình VI.3 Các trình chuyển mạch L Hình VI.4 Sau khoảng thời gian, tụ C nạp tới điện áp E nguồn, thực tế dòng điện tải giảm mức trì S2 dòng điện ngưng Khi có xung điều khiển vào cực cổng S1, làm S1 đóng mạch hình VI.4, lúc tụ C phóng điện qua S1 - L –D1 – C nạp ngược lại Điện áp tụ tăng dần theo chiều ngược lại cuối cùng, điện áp uc = -E có xuất dao động LC Dao động LC mạch nạp vào tụ C kéo dài nửa chu kỳ (vì D1 ngăn dòng điện ngược) Lúc cho xung để mở S2, S1 chịu điện áp ngược uc = -E làm S1 ngưng dẫn (trạng thái chuyển từ hình VI.4hìnhVI.3) Gọi chu kỳ băm T: T = T1+T2 Thời gian đóng mạch S1 T1 : T1 = T Thời gian ngắt mạch S1 T2 =T –T1 tỷ số chu kỳ D = T1/T Gía trị trung bình điện áp tải : DT U t   Udt  DU T Bằng cách làm biến đổi tỷ số chu kỳ D (trong giữ cho tần số không đổi T=const) ta điều chỉnh giá trị trung bình điện áp chiều đặt tải D TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM a Trong trường hợp Rt tải trở (bóng đèn) Lắp mạch hình vẽ (Hình VI.2) Nối cực dương nguồn chiều E (300V) với điểm A, cực âm với điểm B mạch động lực (Hình VI.2) Nối G1, K mạch xung kích mô hình với cực G cực K S1 mạch (Hình VI.2), tương tự nối G2, K với cực G, K S2 Mắc đồng hồ đo dòng nối tiếp với tải, đồng hồ áp song song với tải Điều chỉnh núm (VR) vị trí nhỏ (min) Kiểm tra mạch trước bật nguồn Bật nguồn 300V nguồn tạo xung kích Điều chỉnh núm VR chọn vị trí khác (từ đến max), ứng với vị trí hãy: -Ghi nhận giá trị dòng điện điện áp đồng hồ đo Ứng với loại tải ghi bảng sau: Các vị trí chỉnh VR Mức chỉnh VR1 Mức chỉnh VR2 Mức chỉnh VR3 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI Giá trị dòng điện đọc đồng hồ Giá trị điện áp đọc đồng hồ -Dùng dao động ký để đo vẽ dạng sóng điện áp, dòng điện vào hình vị trí sau : Ghi : đo dạng sóng dòng điện đo dạng sóng điện áp điện trở tương ứng Trên tải: u it t, +2E E t -E -2E Bảng 1: vẽ dạng sóng điện áp dòng điện tải Giải thích khác dạng sóng tải vị trí chọn núm chỉnh (VR) uc ,ic Trên tụ: +2E E t -E -2E Bảng 2: vẽ dạng sóng điện áp dòng điện tụ Giải thích khác dạng sóng tụ vị trí chọn núm chỉnh (VR) Trên S1, S2 : u us1 ,us2 +2E E t -E -2E Bảng 3: vẽ dạng sóng điện áp S1và S2 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI Giải thích khác dạng sóng S1, S2 vị trí chọn núm chỉnh (VR) Trê is1 ,is2 +2E E t -E -2E Bảng 4: vẽ dạng sóng dòng điện S1vàS2 Căn vào dạng sóng đo so sánh giá trị điện đọc đồng hồ với giá trị tính công thức sau: Giá trị trung bình điện áp tải : DT U t   Udt  DU T T T Trong D : tỷ số chu kỳ D U = E = 300V T Hình VI.5 T0 Dạng sóng băm xung b Thay tải trở Rt tải cảm Tiến hành thí nghiệm tương tự bước đến c Thay tải trở Rt tải động Tiến hành thí nghiệm tương tự bước đến Chú ý : nhớ mắc diode D2 vào mạch hình vẽ tải cảm tải động E Câu hỏi : Tại vị trí giải thích khác dạng sóng diện áp tải loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động So sánh giá trị điên áp vừa tính với giá trị đọc VOM Mạch SCR đóng ngắt phương pháp ? Căn vào mạch lắp để giải thích Hiện tượng xảy xung kích S1? S1 S2 tải hoạt động, linh kiện chịu dòng nhiều hơn? THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI BÀI 2:MẠCH BĂM XUNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP DÒNG ĐIỆN A GIỚI THIỆU : Đây mạch biến đổi điện áp chiều DC1 sang điện áp chiều DC2 DC1 DC2 Bộ Băm xung DC1 = 300VDC : điện áp chiều không thay đổi nắn từ điện áp xoay chiều không đổi DC2 điện áp có giá trị trung bình thay đổi tuỳ theo ta điều chỉnh biến trở VR để thay đổi độ rộng xung B MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM: Mục đích: Giúp cho người học :  Nắm phương pháp đóng ngắt SCR khác  Để có sở phân biệt ưu khuyết điểm mạch với mạch khác  Phân biệt khác tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động Yêu cầu : Sinh viên thí nghiệm cần chuẩn bị trước thí nghiệm : Về kiến thức :  Những phương pháp đóng ngắt SCR  Biết cách sử dụng dao động ký  Phân biệt loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động  Nắm vững nguyên tắc an toàn  Sự hoạt động mạch dao động LC Về thiết bị :  Dây nối  Dao động ký C NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH (HÌNH VI.5) XK1 A Rt R2 S1 R1 D3 D1 D2 + E=300v XK2 - R3 S2 L C R B Hình VI.6 Trước hết ta giả sử SCR S1, S2 diode D1, D2 không dẫn điện, có nghĩa dòng điệnSqua thời điện C tải mTrong ch băkhoảng m tắt cưỡ ng gian bnày, ằngtụdòng iệnđược nạp đến giá trị điện áp Vco thông qua điện trở R (hìnhVI.7) S1 Rt S1 Rt S2 + E - + - S2 + C L - R + E - C L THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI Sau tụ C nạp đầy, có xung kích dương vào S1, tải nối với nguồn sơ đồ mạch điện hình VI.8 Lúc điện áp tụ giữ nguyên giá trị nạp điện áp tải E Nếu muốn khoá SCR S1, phải có xung kích vào S2 Lúc tụ điện C phóng điện qua S2, L lại C mạch điện hình VI.9 Dòng ic xả qua cuộn cảm L tạo nên dao động Nữa chu kỳ đầu, dòng dao động chạy qua S2 nạp ngược lại cho tụ C Đến chu kỳ sau, tụ nạp đầy theo chiều ngược lại hìnhVI.10, S2 ngắt dòng bắt đầu chạy ngược lại qua S1 Khi dòng qua S1 bị triệt tiêu, S1 ngắt dòng tiếp tục chạy qua diode D2 mắc song song ngược chiều với S1 để trì thời gian tắt cho S1 mạch vẽ lại hình VI.11 Sau S1 S2 ngắt dòng dao động chạy qua diode D1 xuống mass hình VI.12 tụ điện bắt đầu nạp ngược lại giá trị ban đầu, bắt đầu cho chu kỳ D TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM a Trong trường hợp Rt tải trở (bóng đèn) Lắp mạch hình vẽ (Hình VI.6) Nối cực dương nguồn chiều E (300V) với điểm A, cực âm với điểm B mạch động lực (Hình VI.6) Nối G1, K mạch xung kích mô hình với cực G cực K S1 mạch (Hình VI.6), nối G2, K với cực G, K S2 Mắc đồng hồ đo dòng nối tiếp với tải, đồng hồ áp song song với tải Điều chỉnh núm (VR) vị trí nhỏ (min) Kiểm tra mạch trước bật nguồn Bật nguồn 300V nguồn tạo xung kích Điều chỉnh núm VR chọn vị trí khác (từ đến max) - Ghi nhận giá trị dòng áp đồng hồ đo Ứng với loại tải ghi bảng sau : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Các vị trí chỉnh VR Mức chỉnh VR1 Giá trị dòng điện đọc đồng hồ đo Giá trị điện áp đọc đồng hồ đo CHƯƠNG VI Mức chỉnh VR2 Mức chỉnh VR3 Dùng dao động ký để đo vẽ dạng sóng điện áp, dòng điện cho loại tải vào hình vị trí sau : Ghi : đo dạng sóng dòng điện đo dạng sóng điện áp điện trở tương ứng Trên tải: uc ,ic - +2E E t -E -2E Bảng Vẽ dạng sóng điện áp dòng điện tụ Giải thích khác dạng sóng tải vị trí chọn núm chỉnh (VR) Trên D1 : uD1,iD1 +2E E t -E -2E Bảng Vẽ dạng sóng điện áp dòng điện diode D1 Giải thích khác dạng sóng tụ vị trí chọn núm chỉnh (VR) Trên S1,S2 : +2E E -E -2E us1,us2 t THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI Bả ng Vẽ dạng sóng điện áp SCR Giải thích khác dạng sóng S1, S2 vị trí chọn núm chỉnh (VR) Trên D2 : iD2 E t -E -2E Bảng Vẽ dạng sóng dòng điện D2 Căn vào dạng sóng đo so sánh giá trị điện áp đọc đồng hồ với giá trị tính công thức sau : Giá trị trung bình điện áp tải : DT U t   Udt  DU T T Trong D : tỷ số chu kỳ T0 U=E =300V T T0 Hình VI.13 b Thay tải trở Rt tải cảm Dạng sóng băm xung Tiến hành thí nghiệm tương tự bước đến c Thay tải trở Rt tải động Tiến hành thí nghiệm tương tự bước đến Chú ý : nhớ mắc diode D2 vào mạch hình vẽ tải cảm tải động E.Câu hỏi : Giải thích khác dạng sóng diện áp tải loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động So sánh giá trị điên áp vừa tính với giá trị đọc VOM Mạch SCR đóng ngắt phương pháp ? Căn vào mạch lắp để giải thích Hiện tượng xảy xung kích S1? S1 S2 tải hoạt động, linh kiện chịu dòng nhiều hơn? THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI DÀN BÀI CHI TIẾT CỦA ĐỒ ÁN Lời nói đầu Phần dẫn nhập -đặt vấn đề -giới hạn vấn đề -mục đích nghiên cứu Phần nội dung Chương I :giới thiệu linh kiện bán dẫn Điode Transistor Tiristor Chương II: khảo sát phần động lực Giới thiệu động điện chiều Các phương pháp điều chỉnh tốc độ động điện chiều Chương III: Khảo sát mạch điều khiển điện áp cách thay đổi độ rộng xung I Khảo sát mạch băm xung chiều dùng SCR Mục đích việc băm xung chiều Sơ đồ khối Sơ đồ mạch điện Nguyên lý hoạt động mạch II Khảo sát mạch tạo xung kích cho SCR Nhiệm vụ mạch tạo xung kích Sơ đồ khối Sơ đồ mạch điện Nguyên lý hoạt động mạch Chương IV: thiết kế thi công mạch I Thiết kế mạch Thiết kế tính toán giá trị cho mạch băm xung THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI chiều Thiết kế tính toán giá trị linh kiện cho mạch tạo xung kích II Thi công mạch Chương V: thiết kế thi công mô hình 1.Thiết kế vị trí đặt phần tử điều khiển 2.Thi công mô hình Chương VI: soạn thực tập 1.Yêu cầu thực tập 2.Đo điện áp, dòng điện, dạng sóng tốc độ động theo yêu cầu điều chỉnh Kết luận Mục lục THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CHƯƠNG VI KếT LUậN Qua thời gian thực hiện, hướng dẫn tận tình Thầy Vũ Đỗ Cường giúp đỡ nhiều quý thầy cô khoa, chúng em cố gắng hoàn thành luận văn theo yêu cầu thời gian quy định Trong luận văn chúng em thực công việc sau :     Khảo sát phần lý thuyết : - Khảo sát linh kiện bán dẫn công suất : diode, transistor, SCR(thyristor) - Khảo sát động điện chiều kích từ độc lập Thiết kế thi công mạch điện cho thí nghiệm : - Thiết kế thi công mạch băm xung dùng SCR - Thiết kế thi công mạch tạo xung kích cho SCR Thiết kế thi công mô hình cho thí nghiệm : - Thiết kế vị trí linh kiện bàn thí nghiệm - Lắp đặt linh kiện mạch tạo xung kích vào bàn thí nghiệm Soạn thí nghiệm dựa vào mô hình thông qua việc điều khiển loại tải khác : tải cảm, tải trở thuần, tải động Mặc dù cố gắng, kiến thức thời gian có hạn nên có phần chúng em chưa làm : đưa vào mô hình cách điều khiển tải vòng kín để tăng mức độ ổn định trình vận hành, thay đổi điện áp dùng phương pháp thay đổi tần số phương pháp thay đổi tần số lẫn tỷ số chu kỳ Và chúng em không tránh khỏi điều thiếu sót, nhầm lẫn khác, kính mong quý thầy cô thông cảm bỏ qua Nhóm sinh viên thực mong mỏi bạn sinh viên khoa điện khóa sau bổ xung cho thí nghiệm hoàn chỉnh Đồng thời thiết kế thêm phần mạch giao tiếp với máy tính để ghi nhận dạng sóng, kết giá trị máy vi tính Qua đó, ta điều khiển tải thông qua việc lập trình máy tính, thuận tiện việc thực tập bạn sinh viên Nhóm sinh viên thực