BÀI 5

MẠCH CHỈNH LƯU TIA 2 PHA

MỤC TIÊU:

- Lắp ráp được các mạch chỉnh lưu tia 2 pha;

- Hiểu và giải thích được nguyên tắc hoạt động của mạch chỉnh lưu tia 2 pha;

- Kết nối được xung điều khiển từ mạch tạo xung tới các SCR trong mạch tải;

- Hiểu và giải thích được phương pháp điều chỉnh điện áp trong mạch chỉnh lưu tia

2 pha;

- Hiểu và phân tích được dạng sóng điện áp trên tải trong các mạch chỉnh lưu tia 2

pha.

PHẦN LÝ THUYẾT

Nguyên tắc tạo mạch chỉnh lưu tia 2 pha:

Như đã học ở trong phần lý thuyết của môn học điện tử công suất, mạch chỉnh lưu tia

2 pha dùng SCR có cấu trúc như hình 5.1. Trong đó R, L là tải, u1 là điện áp sơ cấp, u2 là

điện áp thứ cấp.

Nguyên tắc hoạt động của mạch với các loại tải, với các góc kích khác nhau, các dạng

sóng dòng điện và điện áp đã được phân tích, vẽ trong phần lý thuyết. Các công thức tính

dòng vàáp trung bình được đưa vào bảng 3.4 của giáo trình lý thuyết nên không trình bày

ở đây, sinh viên phải tự học và kiểm tra lại.

Để cấp đúng xung điều khiển cho các SCR cần phải hiểu được nguyên tắc hoạt động

của mạch. Nguyên tắc hoạt động có thể tóm tắt như sau: Ở nửa chu kỳ đầu khi ở A là bán

kỳ dương, ở A’ là bán kỳ âm, SCR1 được phân cực thuận, nếu được cấp xung điều khiển

thì SCR1 sẽ dẫn. Ở nửa chu kỳ sau khi A có bán kỳ âm , A’ có bán kỳ dương, SCR2 được

phân cực thuận, nếu được cấp xung điều khiển thì SCR2 sẽ dẫn.

Tổng hợp cả 2 nửa chu kỳ ta sẽ có điện áp trên tải là 2 bán kỳ dương có dạng sóng

phụ thuộc vào góc kích α.

SCR1

L RT 0

~ u1

~ u2

~ u2

A

A’

id

SCR2

Hình 5.1. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải R, L

0’

PHẦN THỰC HÀNH

A. THIẾT BỊ SỬ DỤNG

1. Thiết bị cho thực hành cho mạch điều khiển chỉnh lưu tia 2 pha, chứa các phần chức

năng:

- Module “ 1 phase synchronous controller”;

- Nguồn 1 pha, 3 pha, 6 pha 12 -24Vac;

- Nguồn DC ± 12V;

- Module SCR, RL, VOMvà OSC;

B. LẮP RÁP THIẾT BỊ THỰC TẬP

- Tập hợp các module cần cho thực tập theo danh mục liệt kê ở trên.

- Sử dụng dây nối để lần lượt tạo các mạch thực hành theo các sơ đồ nguyên lý cho

trong phần thực hành.

C. THỰC HÀNH ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU TIA 2 PHA

Mạch điều khiển chỉnh lưu tia 2 pha gồm 2 phần là mạch điều khiển dùng bộ tạo

xung và mạch tải có 2 SCR với các loại tải khác nhau.

Sinh viên phải thực hiện theo qui trình sau:

1. Cấp nguồn DC ± 12V và GND cho khối tạo xung điều khiển đồng bộ, nối VREF0

với VREF1.

2. Cấp nguồn 24Vac cho ngõ vào khối tạo xung, dùng OSC kiểm tra xung điều khiển

ở các ngõ ra từ OUT1 – OUT4.

3. Kiểm tra sự hoạt động của các SCR (coi nội dung bài 1).

4. Nối mạch cấp xung điều khiển khiển từ ngõ ra của khối tạo xung (OUT1 – OUT4)

tới các cực GK của các SCR trong mạch tải.

5. Mắc tải R hoặc RL, hoặc RLE … cho mạch tải theo yêu cầu của bài.

6. Cấp nguồn 24Vac cho mạch tải.

7. Chỉnh biến trở để thay đổi góc kích, dùng OSC đo, quan sát dạng sóng, thực hiện

các phép đo và vẽ đồ thị theo yêu cầu của bài thực hành ở một giá trị của góc kích.

8. Lắp mạch như hình 5.2, chỉnh góc = 00, và gắn lần lượt tụ C1, C2 song song với

tải đèn, quan sát dạng sóng điện áp trên tải bằng OSC. Điều chỉnh biến trở VR

tăng dần góc kích cho tới khi tải ổn định sau đó tháo tụ điện, quan sát góc kích

và giải thích các hiện tượng trên.

Chú ý: Sinh viên phải tự xác định sự đồng bộ của mạch để cấp xung điều khiển

cho các SCR.

PHÁT XUNG

TF5

TF3

TF4

UOT3

UOT4

R

LOAD

OUT2

OUT1

A

G

K

A

B

A

B

P01

P11

P12

P02

OUT2

OUT1

A

B

A

B

INOUT

FORHER

FORHER

OUTIN

K1

K2

VREF1

VREF0

TP1

TP2TP3

TP4

TP5

TP6TP7 TP8

TP9

TP10

X

Y

12V

12V

P3

D

D

12V

12V

TF2

TF1

D

D

12V

12V

TF2

TF1

~24V

Hình 5.2. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải R

FORMER

FORMER

C2 COMPARATOR

OUT3

OUT4

TF3

TF4

MẠCH TẢI

RL

L

0

0’

SCR1

SCR2

+

C

PHÁT XUNG

TF5

TF3

TF4

UOT3

UOT4

R

LOAD

OUT2

OUT1

A

G

K

A

B

A

B

P01

P11

P12

P02

OUT2

OUT1

A

B

A

B

INOUT

FORHER

FORHER

OUTIN

K1

K2

VREF1

VREF0

TP1

TP2TP3

TP4

TP5

TP6TP7 TP8

TP9

TP10

X

Y

12V

12V

P3

D

D

12V

12V

TF2

TF1

D

D

12V

12V

TF2

TF1

~24V

Hình 5.3. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải RE

FORMER

FORMER

C2 COMPARATOR

OUT3

OUT4

TF3

TF4

RL

L

0

0’

SCR1

SCR2

+ - E

M M

R

LOAD

OUT2

OUT1

A

G

K

A

B

A

B

P01

P11

P12

P02

OUT2

OUT1

A

B

A

B

INOUT

FORHER

FORHER

OUTIN

K1

K2

VREF1

VREF0

TP1

TP2TP3

TP4

TP5

TP6TP7 TP8

TP9

TP10

X

Y

12V

12V

P3

D

D

12V

12V

TF2

TF1

D

D

12V

12V

TF2

TF1

Hình 5.5. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải Motor DC

PHÁT XUNG

TF5

TF3

TF4

UOT3

UOT4

~24V

FORMER

FORMER

C2 COMPARATOR

OUT3

OUT4

TF3

TF4

0

0’

SCR1

SCR2

M

R

LOAD

OUT2

OUT1

A

G

K

A

B

A

B

P01

P11

P12

P02

OUT2

OUT1

A

B

A

B

INOUT

FORHER

FORHER

OUTIN

K1

K2

VREF1

VREF0

TP1

TP2TP3

TP4

TP5

TP6TP7 TP8

TP9

TP10

X

Y

12V

12V

P3

D

D

12V

12V

TF2

TF1

D

D

12V

12V

TF2

TF1

Hình 5.4. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải REL

PHÁT XUNG

TF5

TF3

TF4

UOT3

UOT4

~24V

FORMER

FORMER

C2 COMPARATOR

OUT3

OUT4

TF3

TF4

RL

L

0

0’

SCR1

SCR2

+ - E LL

L

R

LOAD

OUT2

OUT1

A

G

K

A

B

A

B

P01

P11

P12

P02

OUT2

OUT1

A

B

A

B

INOUT

FORHER

FORHER

OUTIN

K1

K2

VREF1

VREF0

TP1

TP2TP3

TP4

TP5

TP6TP7 TP8

TP9

TP10

X

Y

12V

12V

P3

D

D

12V

12V

TF2

TF1

D

D

12V

12V

TF2

TF1

Hình 5.6. Mạch chỉnh lưu tia 2 pha tải RL

PHÁT XUNG

TF5

TF3

TF4

UOT3

UOT4

~24V

FORMER

FORMER

C2 COMPARATOR

OUT3

OUT4

TF3

TF4

RL

L

0

0’

SCR1

SCR2

LL

L

KẾTQUẢ THỰC HÀNH

- Dạng sóng điện áp đồng bộ ngõ vào UA-0 v UA’-0 trên cùng trục tọa độ: CH1-

X:…… V/Div, Time Base:……ms/Div

- Dạng sóng điện áp trên tải R với góc = 00 : CH1-X:…… V/Div, Time

Base:……ms/Div (hình 5.2- không dùng tụ lọc).

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.2 - không dùng tụ lọc).

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với nhỏ nhất: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.2 - có tụ lọc C1).

-

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với nhỏ nhất: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.2 - có tụ lọc C2).

-

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.2 - có tụ lọc C1).

-

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.2 – có tụ lọc C2).

-

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R + E với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.3).

- Dạng sóng điện áp trên tải R (dòng điện qua R) với = 900, CH1-X:…… V/Div;

Time Base:……ms/Div (hình 5.3).

- Dạng sóng điện áp trên tải R +L+E chỉnh ở giá trị thích hợp để có thể quan sát

được góc kích và thành phần sức điện động tự cảm: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.4).

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R + E với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.4, đổi vị trí L, E).

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn L + E với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.4).

- Dạng sóng điện áp trên tải đèn R với = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.4).

- Dạng sóng điện áp trên tải động cơ DC, chỉnh = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.5).

- Dạng sóng điện áp trên tải R+L, chỉnh = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.6).

Dạng sóng điện áp trên tải R, chỉnh = 900: CH1-X:…… V/Div; Time

Base:……ms/Div (hình 5.6).

- Dạng sóng điện áp trên tải R+L, chỉnh để dòng điện ở giới hạn giữa liên tục và

gián đoạn: CH1-X:…… V/Div; Time Base:……ms/Div (hình 5.6).

NỘI DUNG BO CO THỰC HNH

- Dạng sóng điện áp trên tải R, dòng điện ở giới hạn giữa liên tục và gián đoạn:

CH1-X:…… V/Div; Time Base:……ms/Div (hình 5.6).

NỘI DUNG BÁO CÁO THỰC HÀNH

Sinh viên cần phải hoàn thành bài thực hành bao gồm các phần:

- Tiến hành thực hành theo trình tự đã hướng dẫn.

- Ghi các kết quả thực hành vào mẫu báo cáo.

- Nhận xét, đánh giá và so sánh các kết quả thực hành thu được với phần lý thuyết đã

học.

CÂU HỎI CHUẨN BỊ TRƯỚC VÀ SAU KHI THỰC HÀNH

1. Ứng dụng của bộ chỉnh lưu tia 2 pha có điều khiển.

2. Công thức tính giá trị trung bình điện áp trong các bộ chỉnh lưu tia 2 pha trong các

trường hợp sau. Giả sử giá trị hiệu dụng điện áp nguồn xoay chiều là 220[V], giá

trị điện áp lớn nhất trên tải chỉnh lưu có thể đạt là bao nhiêu? Cho trường hợp tải

trở R và tải RL.

3. Viết công thức tính điện áp trung bình của mạch chỉnh lưu tia 2 pha trong các

trường hợp sau:

- Tải R, L dòng gián đoạn;

- Tải R, L dòng liên tục;

- Tải R, L, E dòng gián đoạn ;

- Tải R, L, E dòng liên tục.

4. Trong các mạch chỉnh lưu tia 2 pha trên, giả sử điệnápcấp cho tải là 220Vac, công

suất tiêu thụ trên tải lớn thì các mạch tạo xung trên có điều khiển được cho các

SCR không, tại sao, cần thay đổi gì?

5. Giải thích về dạng sóng điệnáptrên các loại tải khác nhau trong các mạch chỉnh

lưu trên.

6. Viết công thức tính góc TH (giới hạn giữa liên tục và gián đoạn) trong mạch tải

R+ L và R+L+E.

7. Có thể điều chỉnh góc kích = 00 ở hình 5.2 khi có tụ lọc C1, C2 được không tại

sao?

8. Xác định góc kích TH thực tế từ đồ thị dạng sóng điệnápcủa hình 5.6?

9. Tại sao góc kích điều khiển cho SCR1 và SCR2 lại bằng nhau?

10. Chuẩn bị cho bài 6, vẽ dây nối cấp xung từ bộ tạo xung điều khiển tới các SCR ở

mạch công suất, chú ý đảm bảo sự đồng bộ trong việc kích các SCR.