Tài liệu ôn tập kỹ thuật điện

Ôn tập kỹ thuật điện
- 1 -
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:


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 đi
ện trường ngoài E ngược chiều nhau ( thông
thường E>E
tx
), 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:

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

P
N

+
E
E
tx
R
i
P
N

+

-
E
E
tx
R
i
- 2 -
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 E
tx
. 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).


Dòng điện chảy qua điốt làm điốt nóng lên, chủ yếu tại vùng chuyển
tiếp, Đối với điốt loại Si, nhiệt độ mặt ghép T
j
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 m
ũ.
Khi điện áp U<0, điốt bị phân cực ngược. Khi tăng |U|, dòng
điện ngược cũng tăng từ từ đến khi |U|>0.1V, 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.

N
P
J
A
K
A
K
- 3 -
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 V
be
≈1V,
V
cesat
=(1÷1.5)V.


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 p
c
, với thời gian chuyển trạng thái t
c
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 V
ceo
≥ 60V, I
c
> 5A.
4. Tr×nh bµy cÊu tróc, ký hiÖu vµ ®Æc tÝnh V-A cña Transitor MOS
c«ng suÊt.
C
B
N
N
P
E
I
c

I
b
I
e

V
ce
V
be
V
ce.sat

I
b2
I
b1
I
b2
>I
b1

I
b
=0
V
ce

I
c

- 4 -

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 đ
iều 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 (I
D
=0),
điện trở giữa D và S rất lớn.
Khi cấp nguồn điện V
DS
>0, dòng trên cực máng I
D
tăng dần. Khi V
DS

đạt tới giá trị bão hòa I
DSbh
.
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 P
1
, N
1
, P
2
, N
2
đặt xen kẽ nhau
tạo thành.Giữa các lớp bán dẫn này hình thành các chuyển tiếp lần lượt là J

1,

J
2,
J
3
. Tiristo gồm 3 cực : anốt (A) nối với phần bán dẫn P
1
, katốt (K) nối
với phần bán dẫn N
2
, cực điều khiển G nối với phần bán dẫn P
2
.
+
G
V
GS
=9V
V
GS
I
D
S
D +
I
D
V
D
S

7.5V
4.5V
3.0V
I
D
6V
- 5 -


Đặc tính V-A của tiristo gồm 4 đoạn


Đoạn 1 : ứng với trạng thái khóa của tiristo, chỉ có dòng điện rò chảy qua
tiristo. Khi tăng U đến U
ch
(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 J
2
. 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 h
ạn 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 I
H
.
P1

N1
P2
N2
J
1
J
2
J
3
A
G
K
A
K
i
3
2
1
4
U
C
U
I
H
U
z

0
- 6 -
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 U
z
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 U
g
tác động vào cực G (dương so với
K),các điện tử từ N
2
chạy sang P
2
. Đến đây, một số ít trong chúng chảy vào
nguồn U
g
hình thành dòng điều khiển I
g
chảy theo mạch G-J
3
-K-G, còn phần
lớn điện tử, chịu sức hút của điện trường tổng hợp của mặt ghép J
2
, 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 N
1

, qua P
1
và đến cực dương của
nguồn điện ngoài, gây nên hiện tượng dẫn điện ào ạt. J
2
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.

Hình vẽ trên là một biện pháp mở tiristo đơn giản. Khi ấn vào K
1
, nếu
I
g
≥ I
gst
thì T mở. Thường lấy I
g
= (1.1÷1.2) I
gst
, I
gst
là giá trị dòng điện điều
khiển ghi trong sổ tay tra cứu tiristo.
Khi đặt tiristo dưới điện áp U
AK
> 0 tiristo ở tình trạng sẵn sàng mở
cho dòng chảy qua, nhưng nó còn đợi lệnh - tín hiệu I

g
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 I
H
.
K
1
R
t
E
R
1
R
2
- 7 -
+ t mt in ỏp ngc lờn tiristo (l bin phỏp thng dựng).
Khi t in ỏp ngc lờn tiristo U
AK
< 0, hai mt ghộp J
1
v J
3
b
phõn cc ngc,J
2
bõy gi c phõn cc thun. Nhng in t, trc thi
im o tớnh cc U

AK
, ang cú mt ti P
1
, N
1
, P
2
bõy gi o chiu hnh
trỡnh, to nờn dũng in ngc chy t katt v ant, v cc õm ca ngun
in ỏp ngoi.
Lỳc u ca quỏ trỡnh, t t
0
n t
1
, dũng in ngc khỏ ln, sau ú J
1

ri J
3
tr nờn cỏch in. Cũn li 1 ớt in t b gi li gia 2 mt ghộp J
1
v
J
3
, hin tng khuych tỏn s lm chỳng ớt dn i cho n ht v J
2
khụi
phc li tớnh cht ca mt ghộp iu khin.
Thi gian khúa t
off

tớnh t khi bt u xut hin dũng in ngc t
0

cho n khi dũng in ngc bng 0. y l khong thi gian m ngay sau
ú nu t in ỏp thun lờn tiristo, tiristo cng khụng m. t
off
kộo di
khong vi chc s.
Cụng thc khúa tiristo : Tiristo m + U
AK
< 0 Tiristo khúa.
8. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R.

S chnh lu it mt pha na chu k v c tớnh lm vic khi ti l R
nh hỡnh v





Trong khong 0<


<
,in ỏp u
2
dng ,tớch cc dng ti im
A.it D m cho dũng chy qua. Nu xem in ỏp ri trờn it U
d
=0, ta cú:

u
2
=R.i= 2 U2sin


i =
R
U 22
sin


Trong khong



2<
<
,u
2
õm,tớnh cc õm ti im A. it D b khúa
i = 0, U
D
= 0
it D phi chu in ỏp ngc vi giỏ tr cc i U=
2
U
2
,tr trung
bỡnh ca in ỏp chnh lu bng:
U

2
=



0
2
2
1
U2sin


d. =

22U
=0,45U
2
u
d

R
D
- 8 -
Tr trung bỡnh ca dũng ti :
I
d
=
R
U
R

U
d

2
2
=
Tr hiu dng ca dũng th cp bin ỏp bng

I
=
2
I =
R
U
2
2

9. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R+ L.

S chnh lu nh hỡnh sau


Theo hỡnh cun cm sinh ra sut in ng t cm mi khi cú s bin
thiờn ca dũng in
dt
di
Le =

Theo nh lut Om,cú th vit phng trỡnh ca mch in :

Rieu =
+
2

Hoc
udtURi
dt
di
L ==+

sin22.

Di dng toỏn t Laplace vi iu kin i(0)=0

22
.22)(.)(


+
=+
p
UpIRpIpL

))((
1
.
22
)(
22
L

R
pp
L
U
pI
++
=



t
L
R
bXRZRZXL =+==== ;cos;sin
22


Trờn hỡnh v ta thy trong khong
10


<
<
,dũng I tng t t l do
cun cm L sinh ra sut in ng t cm
e
cú chiu ngc li vi
2u
,cun
cm L tớch ly nng lng

ud
Dr
A
B
C
ud
ud
id


2

- 9 -
Trong khong
21



<<
dũng i suy gim s.d. t cm e tỏc ng
cựng chiu vi
2u ,cun cm L hon li nng lng.Vỡ th it D vn tip
tc m cho dũng chy qua trong khong
.2



<
<
khi m

02 <u

Trong mt chu k nng lng cun L tớch ly c khi
i tng va
bng nng lng nú hon li khi
i gim.Phng trỡnh

udRi
dt
di
L =+=

Thc t i vi mch R+L thng dựng mt it hon nng lng D
r

u song song ngc vi mch ti,va bo v it va duy trỡ c
dũng in ti trong na chu k õm
Khi in th im B vt in th im C khong 0.7V thỡ D
r
m cho
dũng ti i
d
chy qua,i
d
=i
D
.it D
r
lm ngn mch mch ti u
d

=0.
it D ch cho dũng chy qua trong khong


<
<
0 .Trong khong



2<<
dũng ti i
d
do cun L cung cp ,nú phúng nng lng tớch ly
c vo mch LRD
r
.Nu dựng cun cm ln cú th duy trỡ c dũng i
d

trong ton chu k
Kt lun
-Dũng in ti chm sau u
2
mt gúc

,vi tg
R
L

=

-Khi khụng cú D
r
in ỏp chnh lu u
d
cú cha mt on mang giỏ tr
õm.
-Trong mt chu k,cun L tớch ly c bao nhiờu nng lng thỡ nú
hon li by nhiờu .
10. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R.
Viết biểu thức giải tích.



2L


2
u
d

i
21
u
d
i
22
u
22

u
21
0
0
2



2


A
- 10 -
Ta cú s chnh lu:
Theo s ta thy trong khong


<
<
0 ,u
21
dng, u
22
õm D
1
m
cho dũng chy qua, D
2
b khúa.
i

d
=

sin
22
R
U


u
d2
=u
22-
u
21
=

sin222 U
Trong khong



2<< ,u
21
õm,u
22
dng ,D
2
m,D
1

khúa
u
d1
=

sin222 U

Tr trung bỡnh ca in ỏp chnh lu Ud=
2
22
U


Tr trung bỡnh ca dũng ti Id=
2
22
U
R


Tr trung bỡnh ca dũng chy qua it I
D
=
2
Id

Biu thc gii tớch
u
d
=

uaUd
U
+=






+


2cos
3
2
1
222


11. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là
R+L.Viết biểu thức giải tích.
Ta cú s chnh lu nh hỡnh v




Chc nng ca cun L l tớch ly nng lng khi dũng i
d
tng v hon li
nng lng khi dũng i

d
gim
Ta cú phng trỡnh mch in: ud=
tU

sin22

i
d
=I
0

X
R
e

()






+
+
+



X

R
e
XR
U
sinsin
22
22

i vi na chu k u tiờn


<
<
0
,I
0
=0.

D2
D1
id
ud
A
B
M
ud
E
1

2

- 11 -
Trong biu thc trờn X=
L

,
R
X
tg =


Nhn xột:
Ti bt k im no luụn luụn cú in th ca im A hoc in th ca
im B ln hn in th ca im M.Do ú khụng cn s dng it hon
nng lng.
12. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là
R+E.Viết biểu thức giải tích.
Ta cú s chnh lu nh sau









Theo nh s ta thy trong khong

<
<
0
,dũng i
d
ch xut hin
khi u
21
>E.
i
d
=
R
EU

sin22

Tr trung bỡnh ca dũng ti:
I
d
=






1sin
1cos222

TR
U

Tr hiu dng chy trong cỏc na cun dõy th cp bin ỏp:
I
21
=I
22
=
TR
EU
2
22



Biu thc gii tớch : u
d
= uaUd
U
+=

+


2cos
3
2
1
222


13. Trình bày sơ đồ chỉnh lu cầu điốt 1 pha khi tải là R+E

Theo s ta thy:
Trong khong
tUu

sin222,0 =<< dng,tớch cc dng ti im A
u
2
E

khụng cú dũng chy trong mch ti, tt c cỏc it u b khúa.Khi
u
2
>E,D
1,
D
3
m cho dũng chy qua.Ta cú:
D2

D1
u21
u22
E
R
ud
E
1

2

- 12 -

i
d
=
R
EU

sin22

Trong khong



2<<
,in ỏp
u
2
<0,tớch cc dng ti im B.it D

2

v D
4
cho dũng chy qua :
i
d
=
R
EU

sin22

Tr trung bỡnh ca dũng ti:

I
d=






1sin
1cos222




TR

U

Tr trung bỡnh ca dũng chy qua it
I
D
=
2
Id

in ỏp ngc ln nht mi it phi chu U
nm
=
22U
.
Kt lun:
Khi ti l R+E dũng i
d
l dũng giỏn on.in ỏp u
d
=E+R.i
d
t trờn phn
ng ng c,l in ỏp nhp nhụ lm nh hng n s lm vic ca ng
c in mt chiu
14. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 3 pha tia khi tải là R+E. Viết biểu
thức giải tích.
S chnh lu nh hỡnh:

cú dũng ti i
d

l dũng liờn tc,phi
tha món iu kin
2
2
2
U
E <
.
Xột ti thi im ng vi
1

, ta thy
u
A>
u
B>
u
N>
u
c,
u
A-
u
N> E
U
>
2
22

vy it

D
1
cho dũng chy qua .u
C
<0 nờn D
3
b
khúa
D
1
m lm cho in th im M l
u
M
=u
A ,
vỡ u
A>
u
B
nờn D
2
b khúa
Tng t ta thy rng :
Trong khong
6
5
6

<<
, D
1
m, D
2
v D
3
khúa
E
ud
1


2



2

id
D
1
D
2
D
4
u
2
A
B

E

R

i1
D1
R
E
D2
D3
i2
i3
ud
M
2
2
2
U

0
P
Q
S
A
B
C
1

3

-
3


u
2a
u
2b
u
2c

u
d
2L
- 13 -
Trong khong
6
9
6
5



<<
,D
2
m, D
1
v D

3
b khúa
Trong khong
,
6
13
6
9



<<
D
3
m, D
1
v D
3
b khúa
Kt lun
Vi iu kin E<
2
22
U

Dũng ti i
d
l dũng liờn tc,cú cng nh sau i
dmax
=

R
EU
22

u
d
gm cỏc chm hỡnh sin to nờn.
-P,Q,S l

giao im ca cỏc chm,l ni m mt it trc ú s m nuụi
dũng cho ti.
Tr trung bỡnh ca in ỏp ti U
d
=

2
263
U

in ỏp ngc cc i t trờn mi it U
nm
=
26U

Trng hp E>
2
2
2
U

I
d
=











sin
cos223
TR
U

Tr trung bỡnh ca dũng chy trong it : I
D
=
3
Id

Biu thc gii tớch: u
d
= uaUd
U
+=

+
4
3cos
1
2
263



15. Trình bày sơ đồ chỉnh lu điốt 3 pha cầu khi tải là R+E. Viết biểu
thức giải tích.
S chnh lu it cu ba pha.
cú dũng ti i
d
l dũng liờn tc, phi tha món iu kin u
d
>E.
i
i
4
i
2a
i
d

0
0
0
0




D
1
D
2
D
3
D
4
D
5
D
6
R
E
A
B
C
- 14 -
Hoạt động của sơ đồ
Xét tại thời điểm ứng với
1

θ
,điện thế tại các điểm A,B,C như sau
u
A
>u
B
>u
C
Dòng điện tải đi từ điểm A đến điểm C.Điốt D
1
mở cho dòng chảy
qua,các điốt D
3,
D
5
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
Từ
6
π
đến
6
3
π

Từ A đến B 1và 6 u
2a
-u

2b
6
3
π

6
5
π

A-C 1-2 u
2a
-u
2c
6
5
π

6
7
π

B-C 3-2 u
2b
-u
2c

6
7
π

6
9
π

B-A 3-4 u
2b
-u
2a

6
9
π

6
11
π

C-A 5-4 u
2c
-u
2a
6
11
π

6
13
π

C-B 5-6 u

2c
-u
2b


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 u
d
bằng hiệu của trị tức thời điện áp của hai pha
đang cấp cho dòng tải
-u
d
gồm 6 chỏm hình sin tạo nên
-Điện áp ngược lớn nhất mỗi điốt phải chịu:Um=
26U

-Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu U
d
=
π
263 U

-Dòng chảy trong điốt bằng dòng tải: i
D
=i

d

-Trị trung bình của dòng tải I
d
=
R
EUd
−

-Trị trung bình của dòng chảy trong mỗi điốt I
D
=
3
Id

Biểu thức giải tích: u
d
= uaUd
U
+=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+
θ
π
6cos

35
2
1
263

16. Tr×nh bµy ph−¬ng ph¸p läc ®iÖn b»ng tô ®iÖn.

- 15 -

Cung cấp điện áp nguồn là
tUu
ω
sin2=
. Khi điốt D mở cho dòng
chảy qua thì :
θ
sin
R
U
i
R
2
=


θω
cos CU
dt
d
C

u
i
C
C
2==

ii
CR
i +=

Trong các nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, chừng nào u > u
c
thì
tụ C được nạp điện. Nó tích lũy năng lượng (C.u
c
2
)/2.
Khi u bắt đầu nhỏ hơn u
c
thì điốt khóa, tụ điện C phóng 1 phần hoặc
tất cả năng lượng vào R.
Trị trung bình của điện áp tải là :

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
+=
∫∫
−−
θ
θ
θ
θ
θθθθ
π
ω
θθ
2
1
3
2
2
2
22
2
1
dUdU
eU
CR
d
sin.sin
)(

θ
2

là góc khóa của điốt, khi θ = θ
2
thì i = 0
tgθ
2
= -ωRC.
sinθ
3
= sinθ
2
.exp[- ( θ
3
- θ
2
)/ωRC ].
θ
1
= θ
3
- 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 u
c

một cách gần đúng bằng đường răng cưa.
2π
U
c
U

i
c
C
D
i
R


R
A
B
C
Uc22

0
θ
1
θ
2

π
θ
3

θ

U
d

- 16 -

Biểu thức chung của tỷ số nhấp nhô :

fCRfCR
mm
K
xx
c
.
.
.
1
2
1
1
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=

m
x
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
lưu công suất lớn. Bộ lọc này cho phép thành
phần một chiều của điện áp chỉnh lưu đi qua
và ngăn chặn thành phần xoay chiều.
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 :

tt
U
A
UU
U
u
C
dd
ωω
π
π
2222
3
4
22
2
1
2
2
cos.cos. +=+=

• Đối với chỉnh lưu ba pha hình tia :

tt
U
A
UU
U
u
t
dd
ωω
π
π
3232
8
33
2
63
2
3
2
2
cos.cos. +=+=
• Đối với chỉnh lưu cầu 3 pha :

tt
A
UU
U
u

c
dd
ωω
π
π
662
35
36
63
3
2
2
cos.cos. +=+=

Biểu thức tổng quát của điện áp chỉnh lưu là :

tn
UUuUu
dcdd
ω
cos
2
2+=Δ+=

Trong đó : U
2
: giá trị hiệu dụng của điện áp pha.
nω : tần số góc của sóng hài.
U
d

: giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu.
Với sóng hài tần số thấp mà X
L
>> X
C
thì dòng xoay chiều chảy qua L, C
sẽ quyết định bởi X
L
. Khi đó ta có tỷ số nhấp nhô :
Δ
U=
Δ
Q/C
U
U
U
d
0

t

T

L
U
d
C R
- 17 -

K

n
n
K
LC
LC
A
LC
LC
A
ω
ω
22
22
=
=

Đối với chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ : n = 2, A = 4/3π.
Đối với chỉnh lưu ba pha hình tia : n = 3,
π
8
33
=A
.
Đối với chỉnh lưu cầu 3 pha : n = 6,
π
35
36
=A

18. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u tiristo 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ

R+L.

Khi chưa cấp nguồn cho mạch thì T
1
và T
2
khóa. Khi cấp nguồn thì
T
1
, T
2
dẫn.
Trong thực tế ωL>>R nên i
d
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 i
d
có
cùng giá trị bằng I
0
khi θ = α và khi θ =π + α = λ.
Trị trung bình của điện áp tải là :
α
π
cos
U
U
d
2
22

=

Trị trung bình của dòng điên tải là :
R
U
I
d
d
=

2π 0
U
1
2π
U
21
U
22
R
L i
d
U
d
T
1
U
T2
0
π
+

α

π

α

λ

I
0

i
d
θ
U
T1
U
d
T
θ
- 18 -
19. Tr×nh bµy s¬ ®å chØnh l−u tiristo 1 pha hai nöa chu kú khi t¶i lµ
R+L+E.


Hoạt động :
Khi θ = α ÷ π thì T
1
mở cho dòng chảy qua. Khi θ=π+α÷2π thì T
2

dẫn. α là góc mở của tiristo.
Trị trung bình của điện áp (U
d
) và dòng điện (I
d
) :

()
αλ
π
−+=
E
R
I
U
d
d
.

2π θ
π

T
T
-
L i
d
U
d

R
U
21
U
22
U
d
E
0
π

2π
θ
α

λ

U
d
i
d
I
d
0
E
0
U
d
π

i
d
- 19 -
Trong đó :
()
λα
π
coscos −=
U
U
d
2
2


()()
αλ
π
λα
π
−−−=
R
E
U
I
d
coscos
2
2

20. Tr×nh bµy chÕ ®é nghÞch l−u phô thuéc.

Trị trung bình của điện áp chỉnh lưu tiristo có dạng U
d
= U
0
cosα.
Trong đó :
-U
0
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 U
d
< 0 thì bộ biến đổi không còn cung cấp dòng i
d

cho mạch tải nữa vì tiristo
chỉ cho dòng chảy qua 1
chiều duy nhất từ anốt đến
katốt.
Điều kiện để thực hiện
chế độ nghịch lưu phụ
thuộc là :
- Đảo 2 đầu nối dây của
E.
- Trị số tuyệt đối của trị
trung bình U
d

trong nửa
chu kỳ phải nhỏ hơn E.
- Góc mở α > π/2.
Trong sơ đồ trên, khi T
1
mở, trị trung bình của điện áp tải là : U
d
= R.I
d
– E.
Trong đó :
U
21
U
22
U
T2
U
T1
T
T
R L i
d
+ -
E
β
U
21
U
T2

2
π
θ

0
E
U
21
θ

α

λ=π+
U
d
0
U
d
- 20 -

R
E
U
I
U
U
d
d
d
+

=
=
α
π
cos
2
22

Do góc mở α quá lớn nên tiristo ở trạng thái khóa phải chịu điện áp
dương trong phần lớn thời gian, nó chỉ chịu điện áp âm trong góc β, gọi là
góc khóa, ứng với thời gian t
β
=β/ω.
Để đảm bảo cho tiristo được khóa chắc chắn thì t
β
phải lớn hơn t
off
của
tiristo. Trong thực tế β = π/18.
21. Tr×nh bµy vÒ hiÖn t−îng trïng dÉn.

Hiện tượng trùng dẫn xảy ra trong các sơ đồ mà cuộn dây thứ cấp
máy biến áp nguồn bằng hoặc lớn hơn hai. Hiện tượng trùng dẫn làm ảnh
hưởng đến đặc tính ra của các bộ biến đổi.
Xét hiện tượng trùng dẫn trong sơ đồ chỉnh lưu một pha hai nửa chu
kỳ.

U
21
U

22
T
T
R L
T
T
e
21
e
22
R L
i
L
L
i
1
i
c
θ
2

θ
3
α

e
22
e
21
2

π

θ
θ

θ

I
d
μ

I
d
i
1
i
2
0
0
0
- 21 -
Giả thiết : L = ∞ thì i xem như được nắn thẳng, i
d
= I
d
trong thời gian
đơn dẫn. Điện cảm L
c
≠ 0, gọi là điện cảm chuyển mạch, cản trở sự đột biến
của dòng điện. T

1
mở.
Khi θ = θ
2
= π + α ta cho xung điều khiển mở T
2
. Lúc này e
22
> 0, T
2

mở. Kết quả là T
1
và T
2
cùng mở cho dòng chảy qua.
Dòng i
2
tăng lên còn i
1
giảm xuống vì i
1
+ i
2
= I
d
=const.
Giả sử khi θ = θ
3
, i

1
= 0, T
1
bị khóa, thì i
2
= I
d
.
Như vậy dòng tải I
d
đã chuyển từ mạch của T
1
sang mạch của T
2
. Đây
chính là quá trình chuyển mạch. μ = θ
3
- θ
2
gọi là góc trùng dẫn.
*Điện áp ngắn mạch u
c
.
dt
di
L
eeu
c
c
c

2
2122
=−=
Nếu chuyển từ gốc tọa độ 0 sang gốc tọa độ θ
2
thì ta có biểu thức sau :

()
() ()
()
θ
αθ
αθπαθ
αθ
d
di
X
Uu
UUe
Ue
c
c
c
222
22
2
2
2221
222
=+=

+−=++=
+=
sin
sinsin
sin

*Dòng ngắn mạch i
c
:

() ()
[]
αθαθαθ
θ
+−=+=
∫
coscossin
X
U
X
U
i
cc
c
d
2
0
2
22

*Phương trình chuyển mạch :
Khi θ = μ, kết thúc quá trình chuyển mạch : i
1
= 0, i
2
= I
d
. Từ phương
trình của dòng ngắn mạch i
c
ta có :

()
U
IX
dc
2
2
=+−
αμα
coscos
Đối với trường hợp đang xét, u
d
= 0 trong giai đoạn trùng dẫn. Vậy do
hiện tượng trùng dẫn nên trị trung bình của điện áp tải là U
d
’ sẽ nhỏ hơn
trường hợp lý tưởng U
d
một lượng ΔU

μ
.

π
μ
IX
U
dc
=Δ

- 22 -
22. Trình bày sơ đồ chỉnh lu tiristo điều khiển cầu 1 pha khi tải là
thuần trở.

t
Uu

sin
22
2=

Hot ng :

Khong Chiu dũng in Tiristo m in ỏp

1
ữ +
1

A B 1 3 U

2A
- U
2B
+
1
ữ 2+
1

B - A 2 - 3 U
2B
U
2A


Tr trung bỡnh ca in ỏp ti, dũng ti, dũng tiristo nh sau :

()
2
1
2
2
I
I
U
I
U
U
d
D
d

d
d
R
=
=
+=


cos


23. Trình bày sơ đồ chỉnh lu tiristo điều khiển cầu 1 pha khi tải là
R+L.
Hot ng :
Khong Chiu dũng in Tiristo m in ỏp

1
ữ +
1

A B 1 3 U
2A
- U
2B
+
1
ữ 2+
1

B - A 2 - 3 U

2B
U
2A






0
T
T
T
T
i
d


R
A
B
i
2
u
2
u
d
0
0

i
T24
i
T13
i
d
I
d
2

+

1

1
- 23 -
Tr trung bỡnh ca in ỏp ti,
dũng ti :

R
U
I
U
U
d

d
d
=
=


cos
2
22




24. Trình bày sơ đồ chỉnh lu tiristo điều khiển cầu 1 pha không đối
xứng.
Hot ng :
Khi =
1
cho xung iu khin m T
1
. Trong khong
1
ữ
2
thỡ T
1
v
D
2
cho dũng chy qua. u

2
i du thỡ D
1
m ngay, T
1
khúa, dũng i
d
= I
d

chuyn t T
1
sang D
1
. D
1
v D
2
cựng cho dũng chy qua, u
d
= 0.
Khi =
3
= + thỡ T
2
m. Dũng ti i
d
= I
d
chy qua D

1
v T
2
.
it D
2
b khúa.
Tr trung bỡnh ca in ỏp ti :

()






cos.sin +==

1
2
2
1
2
2
U
UU
d
d

Tr trung bỡnh ca dũng ti l :

R
U
I
d
d
=

Tr trung bỡnh ca dũng trong it :

(
)


2
+
=
I
I
d
D

Tr trung bỡnh ca dũng trong tiristo :

(
)


2

=
I
I
d
T

Tr hiu dng ca dũng chy trong cun dõy th cp mỏy bin ỏp :
T
T
T
T
i
d


L


A
B
i
2
u
d

0
0
0

i
T24
i
T13
i
d
I
d
2


+
1

1
u
2
- 24 -



= 1
2
II
d

Nhn xột : cos
1
ca s cu khụng i xng cao hn so vi s
cu i xng. S ny khụng cho phộp lm vic ch nghch lu ph
thuc.


25. Trình bày phơng pháp bảo vệ quá áp cho các bộ biến đổi .

Nguyờn nhõn gõy ra quỏ in ỏp c chia lm 2 loi :
a.Nguyờn nhõn ni ti :
Khi khúa tiristo bng in ỏp ngc, cỏc in tớch i ngc hnh
trỡnh, to ra dũng in ngc trong khong thi gian rt ngn (10ữ100s).
S bin thiờn nhanh chúng ca dũng in ngc gõy ra sc in ng cm
ng rt ln trong cỏc in cm ca ng dõy ngun dn n cỏc tiristo. Quỏ
in ỏp ny l t
ng ca in ỏp lm vic l
dt
di
L
núi trờn.
b.Nguyờn nhõn bờn ngoi :
Thng xy ra ngu nhiờn nh khi cú sột ỏnh, khi cu trỡ bo v
nhy, khi úng, ct dũng in t húa mỏy bin ỏp, by gi nng lng t
trng tớch ly trong lừi st t, chuyn thnh nng lng in trng cha
T
D
3
D
2

T
i
d


L


R
A
B
i
2
u
d

0
0
0





i
D2
i
T1
i
d

I
d
2




1
=
u
2


i
T2
i
D1
0
0

u
d