chng_4_bi_ging_chi_tit.doc

Việc điều khiển thời điểm đóng mở của tiristo sẽ tạo ra những xung áp trên tải nên bộ biến đổi được gọi là bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều.. Sơ đồ bộ biến đổi một pha gồm một tiristo đấ[r]

Chương ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU 4.1 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP MỘT PHA.

Để thay đổi giá trị điện áp xoay chiều, phương pháp cổ điển máy biến áp, người ta dùng tiristor đấu song song ngược dùng triac Nhờ biện pháp này, việc điều chỉnh điện áp linh hoạt ( vô cấp, nhanh, dễ tạo mạch vòng tự động điều chỉnh) Kích thức biến đổi gọn nhẹ có giá thành hạ nhiều so với dùng biến áp Nhược điểm phương pháp chất lượng điện áp không tốt cần sử dụng thêm lọc xoay chiều để khắc phục nhược điểm

Việc điều khiển thời điểm đóng mở tiristo tạo xung áp tải nên biến đổi gọi điều chỉnh điện áp xoay chiều

Sơ đồ biến đổi pha gồm tiristo đấu song song ngược (T1 T2) mắc nối tiếp với tải Đối với biến đổi cơng suất nhỏ trung bình (khoảng vài kW) thay tiristo triac

Các tiristo T1 T2 mở nửa chu kỳ có xung điều khiển ứng với thời điểm t1 (mở T1) t2 (mở T2)

Tải R

Giá trị hiệu dụng điện áp tải:

 

   

1

2 2

2

1

2

1

1

2 sin

sin

2 2 2 2 sin 2

1 os2

2

t t

U u d U d

U

c d U U f

 



  

 



    

  

  

 

 

 

    

 

Equation Chapter Section 1Equation Chapter Section \* MERGEFORMAT

Bằng cách thay đổi góc điều khiển , giá trị hiệu dụng điện áp tải thay đổi tương ứng Công suất tác dụng:

Hình 4.1 Điều chỉnh điện áp pha

2

0

1 sin sin

2

t

U U P

P R R                            \* MERGEFORMAT Công suất phản kháng:

2

sin

Q P 

 

\* MERGEFORMAT

Giá trị trung bình dịng qua van:

 

1

sin os

m m

T

U U

I d c

R R            \* MERGEFORMAT

Giá trị hiệu dụng dòng tải là:

2

1 sin

sin 2 m m t U U I d R R                     \* MERGEFORMAT

Giá trị điện áp ngược lớn đặt lên tiristo 2.U1.

Tải R + L

Phương trình mơ tả q trình thay đổi dịng điện tiristo dẫn điện khoảng      

sin

m

di

U i R L

d

 



 

 - khoảng dẫn điện tiristo. Giải phương trình ta có:

  Umsin  tg

i A e

Z           \* MERGEFORMAT  

2 . ; arctg L

Z R L

R 

 

  

A số tích phân, tính từ điều kiện  =  i = Tính A thay vào biểu thức (4.6) biểu thức dịng tải có dạng:

  Um sin  sin  tg

i e Z                      \* MERGEFORMAT

Khi  =  +  i(t) = 0, thay vào phương trình (4.7) ta có: sin  sin e tg

 

       

\* MERGEFORMAT

4.2. ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU BA PHA

Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha dùng chủ yếu cho khởi động động không đồng ba pha hay điều khiển nhiệt độ lò dùng điện trở sấy

Nếu điều chỉnh áp ba pha ghép từ ba biến đổi pha có dây trung tính dịng qua pha khơng phụ thuộc vào dịng pha khác

Các biểu thức tính ,   tương tự sơ đồ pha.

Khi biến đổi xung áp ba pha đấu sao, khơng có dây trung tính: Q trình xảy trong

mạch hoàn toàn khác với trường hợp đấu có dây trung tính, q trình dẫn dịng pha phải tương thích với q trình dẫn dòng pha khác

Luật điều khiển

Để đảm bảo lượng sóng hài tối thiểu, góc mở tiristo phải (), van mở cách 600 ( xem hình 4.7 biểu đồ T1, T2, T3, T4, T5, T6 có khoảng dẫn điện  đều ) tải mang tính đối xứng

a

 ~  b

c



 

Hình 4.4 Một số sơ đồ mắc pha

  

Hình 4.5 Sơ đồ đấu Y có trung tính Hình 4.6 Sơ đồ đấu Y không trung

Điện áp tải pha A (uZA) xây dựng theo quy tắc sau (uZB uZc xây dựng tương tự):

- Khi ba tiristo ba pha dẫn điện điện áp tải trùng với điện áp pha (uZA=ua uZB=ub uZC=uc).

- Khi có hai tiristo dẫn điện điện áp tải nửa điện áp dây hai pha mà có hai tiristo dẫn điện, pha cịn lại điện áp (Ví dụ: uZA=uAB/2 khoảng T1 – T6 uZA=uAC/2 khoảng T4 - T5)

- Khi khơng có tiristor dẫn điện, điện áp tải uZA=0.

Giá trị hiệu dụng điện áp tải tính theo biểu thức sau:

2 2

ZA ZA

U u d

  

 

Xét tải trở:

Hình 4.7 Điện áp pha A (uZA)khi tải trở với  =30o

UZA – giá trị hiệu dụng; uZA – giá trị tức thời

2

2

2 2

1

1

2

t t t t t

ab ac

ZA a a a

t t t t t

u u

U u d d u d d u d



     

          

   

 

     

0

0

0

1 sin

, 60

2

3 3

sin os2 , 60 90

4 4

1 3

3 sin os2 , 90 150

2 4

hd m

hd m

m hd

U U

U U c

U

U c

 

 

 

  

 

   



  

       

 

 

 

      

 

 

       

  \*

MERGEFORMAT

Dạng đồ thị điện áp tải pha A (uZA) với  =60o thể hình 4.8 với tải trở

Dễ dàng nhận thấy  ≥ 60o thời điểm có hai van dẫn, điện áp trên tải tạo đường cong uAB/2 uAC/2.

Với góc 90o ≤  < 150o muốn cho mạch hoạt động cần phải phát xung kép ( phát xung cho tiristor cần phải phát xung cho tiristor trước đó, tất tiristor bị khóa dịng qua chúng khơng )

Khi tải mang tính trở kháng R-L ( cuộn dây stator động khơng đồng ba pha ), sẽ

có ba chế độ làm việc:

a Nếu  <: dòng tải điện áp tải liên tục( hình sin), thời điểm có ba van ba pha dẫn điện (hình 4.10a) Do đó:

sin sin

ZA a m

m ZA

a

u u U

U i

Z

 

 



\* MERGEFORMAT

Hình 4.10 Điện áp tải, tải R-L với giá trị  khác nhau

b Nếu  <  < gh: gh - giá trị mà tồn khoảng thời gian mà ba van thuộc ba pha dẫn điện Đường cong điện áp tải có dạng hình 4.10b

giới hạn =

3

2

arctg

2

tg e



 



 

 

 

 

  \*

MERGEFORMAT

Trong chu kỳ điện áp nguồn xen kẽ trạng thái van dẫn van dẫn Như vậy, ba tiristo dẫn điện thì: sin

a

ZA m t a t

di

u U L i R

d

 



  

\* MERGEFORMAT

Khi hai tiristo pha a pha b dẫn ta có:

 0

3

sin 30

2

ab a

ZA m t a t

u di

u U L i R

d

 



    

\* MERGEFORMAT

Khi hai tiristo pha a pha c dẫn ta có:

 0

3

sin 30

2

ac a

ZA m t a t

u di

u U L i R

d

 



    

Khi tiristo pha a khố ta có: uZA=0

Giải phương trình ta tìm biểu thức dịng điện ứng với đoạn nêu (trong nửa chu kỳ có đoạn)

Biểu thức tổng qt dịng điện là:

 

'

sin

n

tg

n m

n n K U

i A e

Z

  

  

 

   

\* MERGEFORMAT

n - số thứ tự đoạn nửa chu kỳ.

' 2

n

K  - điện áp điện áp pha

'

2 n K 

- điện áp điện áp dây (uab/2 uac/2)

0, ,

6

 

    

  tuỳ thuộc vào số đoạn n

 - giá trị ban đầu góc .

A - số tích phân.

c Khi giới hạn<  <1500 : Đường cong điện áp tải có dạng hình 4.10c Mỗi nửa chu kỳ có hai đoạn mà uZA=uAB/2 uZA=uAC/2 Đối với đoạn lại uZA=0.Chế độ xen kẽ trạng thái có van dẫn khơng van dẫn Góc điều khiển lớn max=1500.

4.3. BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP XOAY CHIỀU CHUYỂN MẠCH CƯỠNG BỨC

Mạch điều chỉnh điện áp nêu có đặc điểm  tăng cos giảm Để nâng cao chất lượng

điện áp cos biến đổi, người ta dùng phương pháp chuyển mạch cưỡng Khi tần số chuyển mạch đủ lớn làm giảm nhỏ góc lệch pha sóng điều hồ bậc dịng tải, làm cho điện áp gần với hình sin giảm nhỏ kích thước lọc

Bộ biến đổi gồm hai cầu chỉnh lưu diode CL1 CL2, tải cầu chỉnh lưu tụ điện C1, C2 tiristo T1, T2 mắc nối tiếp với cuộn hỗ cảm W1 W2

Nguyên tắc

Khi có xung mở T1 (UG1) cầu CL1 ngắn mạch điểm a, b, c thứ cấp, ua, ub, uc đấu và điện áp tải uZA=ua, uZB=ub, uZC=uC

Khi cầu CL2 làm việc (T2 mở) T1 bị khoá lại, điểm a’, b’, c’ ngắn mạch phụ tải ua=0, ub=0, uc=0.

Lúc đầu C1 nạp điện với dấu hình 4.11 (ngồi ngoặc đơn) Khi mở T1, tụ C phóng điện qua cuộn cảm W1 đảo dấu điện áp (dấu điện áp ngoặc đơn) mở T2 tụ C2 phóng điện (tương tự C1) qua W2 gây cảm ứng lên cuộn cảm W1; T1 bị khoá điện áp ngược tụ C1 cuộn W1 đặt lên Tương tự mở T1 T2 bị khoá

Câu hỏi ôn tập

1 Điều chỉnh điện áp xoay chiều pha ? Điều chỉnh điện áp xoay chiều ba pha ?

3 Bộ biến đổi xung áp xoay chiều chuyển mạch cưỡng ?

Hình 4.11 Điều chỉnh điện áp xoay chiều chuyển mạch cưỡng bức