giáo trình thực hành điện tử công suất

Trng i hc Bách khoa Thành ph H Chí Minh
Khoa in-in t
B môn iu khin T đng
∞∞








Báo cáo thí nghim

IN T CÔNG SUT 1

Sinh viên :
Lp :
MSSV :

Thành ph H Chí Minh, ngày 18 tháng t 2006



Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-2
Bài 1: MƠ PHNG B BIN I CƠNG SUT BÁN DN
BNG PHN MM PSIM
I-MÔ PHỎNG BỘ CHỈNH LƯU TIA 3 PHA ĐIỀU KHIỂN


Các tham số Ký hiệu Đơn vò Giá trò
Trò hiệu dụng áp dây nguồn Up V 380
Tần số áp nguồn f Hz 50
Điện trở tải R

2
Cảm kháng tải L mH 150
Sức điện động E V 50
Góc điều khiển chỉnh lưu

độ 45

Mạch mô phỏng:


Hình 1-1: S đ mơ phng









Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-3
a.Giản đồ áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu:

Hình 1-2: Gin đ dòng chnh lu và áp chnh lu
b.Giản đồ áp trên linh kiện và dòng qua linh kiện:


Hình 1-3: Gin đ dòng trên linh kin và áp trên linh kin

Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-4
c.Giản đồ áp và dòng pha nguồn:

Hình 1-4: Gin đ dòng và áp pha ngun
Nhn xét : Dng sóng đin áp , dòng đin trên ti và linh kin phù hp
vi lý thuyt đã đc hc , dòng ti liên tc và khá phng.
d.Giá trò phân tích Fourier cho áp chỉnh lưu u
d
:
Trò trung bình áp chỉnh lưu Ud {V} 180.64
Biên độ hài bậc 1 của áp chỉnh lưu U1m {V} 144
Hệ số méo dạng toàn phần THD {%} 190.3

e.Giá trò phân tích Fourier cho dòng pha tải:


Trò trung bình dòng pha tải I1DC {A} 65.41
Biên độ hài bậc 1 dòng pha tải I1m {A} 1.017
Hệ số méo dạng THD {%} 90.89

f.Trò trung bình áp chỉnh lưu khi thay đổi góc điều khiển:


Góc điều khiển

Độ 0 30 45 60 90
Trò trung bình áp chỉnh lưu
Ud {V} 256.59 221.65 180.64 127.32 52.28
g.Tính toán theo lý thuyết

α
π
α
cos
2
63
)( UU
d
=

U: trò hiệu dụng áp pha
Góc điều khiển

Độ 0 30 45 60 90
Trò trung bình áp chỉnh lưu Ud {V} 256.59 222.2 181.4 128.3 50



Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-5
h.Đặc tuyến Ud=f()
0
50
100
150
200
250
300
0 30456090

Hình 1-5: c tuyn Ud=f()

Nhn xét :

Vi cách tính tóan bng cơng thc và mơ phng bng Psim thì đin áp ti
gn nh bng nhau.
Sai lch nh gia hai cách tính là do Psim đã lý tng hóa các thơng s
cho linh kin trong mch đ mơ phng ging nh lý thuyt
Từ đồ thò suy ra giá trò  để trò trung bình áp tải bằng 100V 65 độ
II- BỘ CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN:

Các tham số Ký hiệu Đơn vò Giá trò
Trò hiệu dụng áp dây nguồn Up V 380
Tần số áp nguồn f Hz 50
Điện trở tải R

1
Cảm kháng tải L mH 50
Sức điện động E V 50
Góc điều khiển chỉnh lưu

độ 60

Mạch mô phỏng:


Hình 1-6: Mch chnh lu cu điu khin pha tồn phn



Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-6
a.Giản đồ áp chỉnh lưu ud và dòng chỉnh lưu id

Hình 1-7: Gin đ áp chnh lu và dòng chnh lu trên ti
b.Giản đồ áp trên linh kiện uv1 và dòng trên linh kiện iv1


Hình 1-8: Gin đ dòng và áp trên linh kin
c.Giản đồ áp và dòng pha nguồn

Hình 1-9: Gin đ dòng pha ngun
d.Gía trò phân tích Fourier cho áp chỉnh lư
u
Trò trung bình áp chỉnh lưu Ud {V} 171
Biên độ hài bậc 1 của áp chỉnh lưu U1m {V} 0


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-7
Hệ số méo dạng toàn phần THD {%} 5
III- BỘ CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN:

Các tham số Ký hiệu Đơn vò Giá trò
Trò hiệu dụng áp dây nguồn Up V 380
Tần số áp nguồn f Hz 50
Điện trở tải R

1
Cảm kháng tải L mH 50
Sức điện động E V 50
Góc điều khiển chỉnh lưu

độ 120

Mạch mô phỏng:


Hình 1-10: Mch chnh lu cu 3 pha điu khin hồn tồn
a.Giản đồ áp chỉnh lưu ud và dòng chỉnh lưu id


Hình 1-11: Gin đ áp và dòng chnh lu trên ti





Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 1-8

b.Giản đồ áp trên linh kiện uv1 và dòng trên linh kiện iv1


Hình 1-12: Gin đ dòng và áp trên linh kin
c.Giản đồ áp và dòng pha nguồn


Hình 1-13: Gin đ dòng và áp pha ngun

d.Giá trò phân tích Fourier cho áp chỉnh lưu:

Trò trung bình áp chỉnh lưu Ud {V} 256
Biên độ hài bậc 1 của áp chỉnh lưu U1m {V} 1.21
Hệ số méo dạng toàn phần THD {%} 29.68

Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 2-9

Bài 2: MCH KÍCH THYSISTOR

Hình 2-1: S đ mch kích SCR
I.Kt qu thí nghim:

1. Dng sóng ti v trí 1
:

Hình 2-2: Dng áp sau khi qua bin áp
2. Dng sóng ti v trí2
:


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 2-10

Hình 2-3: Dng sóng sau khi qua b so sánh
3. Dng sóng ti v trí3

Hình 2-4: Dng sóng ti chân Emitor ca Transistor (S3)
4. Dng sóng ti v trí4


Hình 2-5: Dng sóng sau khi qua b đo (S4)

5. Dng sóng ti v trí5


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 2-11

Hình 2-6: Dng sóng sau khi qua b so sánh 2

6. Dng sóng ti v trí6

Hình 2-7: Dng sóng ca IC 555
7.Dng sóng ti v trí7

Hình 2-8: Dng sóng sau khi qua cng logic AND (trc khi kích TST)
8.Dng sóng ca xung lng


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 2-12

Hình 2-9: Dng áp ca xung lng


9.Thay đi góc kích

Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-13

II.Nhn xét:

a. Sóng ra  đ th 2 và 5 khơng đi xng hồn tồn do 2 ngun Vcc và –Vcc ca opamp
khơng ging nhau hoc do đc tính ca Opamp.
b. Sóng ra tam giác  đ th 3 và 4 khơng thng hồn tồn vì đc tính np ca t đin.
c. Ngõ ra ca 555 là 4V do đc tính ca 555 và ngun cp cho nó.
d. Duty cycle ca 555 khong 0.7~0.8 (70%-80%)

Bài 3: THÍ NGHIM B CHNH LU BA PHA IU KHIN
HỒN TỒN
I . Sơ đồ mạch :

Hình 3-1: S đ thí nghim mch 3 pha điu khin hồn tồn
II . Bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn tòan – tải R :
1 . Giản đồ áp và dòng tải :


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-14

Hình 3-2: Gin đ dòng và áp trên ti
Nhận xét :
+ Áp tải và dòng tải có dạng 6 xung đúng như lý thuyết
+ Dòng tải có thể liên tục hay gián đoạn tùy theo góc alpha (
α
<60
0

hay
α
>60
0
)

2 . Giản đồ áp và dòng trên linh kiện S1 :

Hình 3-3: Gin đ áp và dòng trên linh kin
Nhận xét :
+Quan sát được áp trên linh kiện ta sẽ dễ dàng biàt được góc kích alpha từ hệ thức
πα
2*
T
Tk
=
trong đó Tk là thời gian xuất hiện áp khóa dương trên linh kiện , T là chu kỳ
lưới như đã vẽ ở hình trên.


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-15
+ Mỗi linh kiện dẫn điện trong 1/3 chu kỳ nên dòng qua linh kiên có thể suy từ dòng tải
bằng cách lấy 1/3 dòng qua tải như đồ thò trên.

3 . Gin đồ dòng nguồn :

Hình 3-4: Gin đ dòng trên 1 pha ngun


Nhận xét:

+ dòng qua nguồn là tổng hợp của dòng qua linh kiện V1 và V4 : id = i1 –i4
Trên hình ta thấy phần dòng dương là của i1 , phần dòng âm là do thành phần –i4 mà ra
+ khi V1 dẫn thì V4 không dẫn và ngược lại.


4 . Xây dưng đặc tuyến điều khiển : Ud= f ( )

Alpha (độ) 30 45 60 90
Ud (V) 95 81 55 10
Id (A) 2.65 2.16 1.5 0.4


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-16

10 20 30 40 50 60 70 80 90
0
20
40
60
80
100
120
alpha ( do)
Ud
dac tuyen dieu khien Ud=f(alpha)

Hình 3-5: c tuyn điu khin


Nhận xét :

+ áp trung bình qua tải như ta thấy , đó là một hàm tỷ lệ nghòch với góc alpha hay nói
đúng hơn đó là quan hệ hàm cos mà ta chỉ quan sát trong đoạn ngắn sự thay đổi của góc
alpha , ta có
α
π
cos
63
UUd =
, khi alpha tiến về 90
0
áp trung bình tiến về 0 và bằng 0
khi
α
=90
0
, ở đây đặc tuyến cho thấy áp tải chưa bằng 0 vì lý do dòng tải không liên tục
khi
α
lớn nên không thể dùng công thức trên cho góc
α
lớn





5 . Xây dựng đặc tuyến tải : Ud = f ( Id)


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-17

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3
0
20
40
60
80
100
120
Id
Ud
dac tuyen tai Ud=f(Id)

Hình 3-6: c tuyn ti
Nhận xét :
+ áp tải và dòng tải tỉ lệ thuận nhau khi
α
thay đổi từ 0 – 90
0

+ đối với tải R mạch chỉ có thể hoạt động ở phần tư thứ nhất tức chế độ chỉnh lưu
III . Tải RL :
1 . Gin đồ áp và dòng tải :


Hình 3-7: Gin đ dòng và áp ti
Nhận xét:
+ tải RL làm cho dòng liên tục và áp tải luôn được tính theo công thức:
α
π
cos

63
UUd = ,
như vậy áp trung bình có thể nhận giá trò âm là bình thường.

2 . Giản đồ áp và dòng trên linh kiện S1 :


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-18

Hình 3-8: Gin đ dòng và áp trên linh kin S1

3 . Giản đồ dòng nguồn :


Hình 3-9: Gin đ dòng ngun

4 . Xây dựng đặc tuyến điều khiển :

Alpha ( độ ) 30 45 60 90
Ud (V) 90 73 53 4.5
Id(A) 2.1 1.7 1.25 0.1


Báo cáo thí nghim đin t cơng sut 1 Trang 3-19

Hình 3-10: c tuyn điu khin
Nhận xét :
+Dòng tải liên tục nên áp tải liên hệ với alpha theo biểu thức trên , tuy nhiên áp chưa về 0
ở 90
0

có lẽ do sai số đo đạc , tuy nhiên có thể so sánh với trường hợp tải R ta thấy áp tại
90
0
trong trường hợp này nhỏ hơn nhiều

5 . Đặc tuyến tải :



Hình 3-11: c tuyn ti




Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 4-20
Bài 4: B BIN I IN ÁP XOAY CHIU 3 PHA
S đ b bin đi đin áp xoay chiu 3 pha dng đy đ:

Hình 4-1: S đ b bin đi áp 3 pha dng đy đ
+Ti 3 pha đi xng: R=25.
1. Góc kích  = 30
0
:
Dng sóng đin áp ti và dòng đin ti trên pha A:

Hình 4-2: Dng sóng đin áp và dòng đin ti trên pha A (ti R)
Nhn xét: Do ti thun tr nên dng ca đin áp ti và dòng đin ti là hoàn toàn ging nhau.
T đin áp ti quan sát đc trên Oscilloscope ta có th suy ra dòng đin ti bng công thc:
U
I

R
=
.

Hình 4-3:Dng sóng đin áp ti pha A và pha C quan sát đng thi


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 4-21

Hình 4-4: Dng sóng đin áp và dòng đin trên thysistor 1
2. Góc kích  = 75
0
:

Hình 4-5: Dng sóng đin áp ti và dòng đin ti trên pha A

Hình 4-6: Dng sóng đin áp ti pha A và pha C quan sát đng thi



Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 4-22

Hình 4-7: Dng sóng đin áp và dòng đin trên thysistor 1
3. Xây dng đc tuyn điu khin:
 20 30 45 60 75 90
U
ZA
(V) 42.0 40.5 38.0 33.0 13.6 0.6
I
ZA

(A) 1.68 1.62 1.52 1.32 0.544 0.024
c tuyn điu khin:

Hình 4-8: c tuyn điu khin dng áp

Hình 4-9: c tuyn điu khin dng dòng




Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 5-23
Bài 5: THÍ NGHIM B BIN I ÁP MT CHIU

5.a. Phng án thc hin:
Tn s đóng ngt(Hz) T s z Áp ngun (V)
400 0.4 40
5.b. Trình t thí nghim:
5.c. B bin đi đin áp đo dòng
1
:
S đ mch thí nghim:

Hình 5-1: S đ b bin đi áp mt chiu đo dòng


1
Bàn thí nghim h cun dây, ch s dng mch có ti tr R


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 5-24

Hình 5-2: Gin đ xung kích đóng ngt các khóa vi z=0.4


Báo cáo thí nghim đin t công sut 1 Trang 5-25

Hình 5-3: Gin đ dòng và áp ti vi z=0.4, Us=40V, R=42Ω

Hình 5-4: Gin đ dòng và áp trên linh kin th 1 (V
5
)
Công thc tính áp trung bình: U
z
=zU
s