CHƯƠNG 4: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU doc

CHƯƠNG 4: BỘ BIẾN ĐỔI ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU.
MỤC TIÊU THỰC HIỆN:
 Nắm được các kiểu mạch điều chỉnh điện áp xoay
chiều căn bản một pha và 3 pha
 Hiểu được nguyên lý hoạt động của các kiểu mạch
điều chỉnh điện áp xoay chiều.
Khái quát chung
Bộ biến đổi điện áp xoay chiều được sử dụng để thay
đổi trị hiệu dụng của điện áp ngõ ra.
Nó được mắc vào nguồn xoay chiều dạng Sin với tần số
và trị hiệu dụng không đổi và tạo ở ngõ ra điện áp xoay
chiều có cùng tần số nhưng trị hiệu dụng điều khiển được.
Do đó, bộ biến đổi điện áp xoay chiều có tính năng
giống như máy biến thế điều khiển sơ cấp. Điện áp đáp ứng
ở ngõ ra thay đổi nhanh và liên tục.
4.4. Bộ điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha dùng SCR
Bộ điều chỉnh điện áp cung cấp gồm hai SCR giống
nhau đấu song song như ngược chiều nhau, tuỳ thuộc vào điện
áp kích mở cổng cho SCR sớm hay trễ mà ta có điện áp trung
bình cấp cho tải thay đổi được.
u
Bộ điều chỉnh điện áp cung cấp gồm một SCR mắc ngang
cầu diode, tuỳ thuộc vào điện áp kích mở cổng cho SCR sớm hay
trễ mà ta có điện áp trung bình cấp cho tải thay đổi được.
Ở bán kỳ dương, giả sử U
A
> U
B
khi SCR được kích dẫn
sẽ cho dòng điện đi từ A – D
1

–SCR –D
3
–B cấp cho tải.
Ở bán kỳ âm, U
A
< U
B
khi SCR được kích dẫn sẽ cho
dòng điện đi từ tải vào B – D
4
–SCR –D
2
–A.
* Trường hợp tải R:
- Khi V1 mở thì 1 phần của nửa chu kỳ dương điện áp
nguồn đặt lên mạch tải.
- Khi V2 mở thì một phần của nửa chu kỳ âm của u
được đặt lên mạch tải
πθαπ
πθα
θ
2
sin
2
≤≤+
≤≤
=
R
U
i

t
Dòng điện tải:
• Trị hiệu dụng của điện áp trên tải:
• Trị hiệu dụng của dòng tải:
• Công suất tác dụng cung cấp cho mạch tải:
• Như vậy, bằng cách làm biến đổi góc α từ 0 đến Π, người
ta có thể điều chỉnh được công suất tác dụng từ trị cực đại
P = U
2
/R đến 0.
()
π
ααπ
θθ
π
π
α
2
2sin22
sin2
1
2
+−
==
∫
UdUU
t
π
ααπ
2

2sin22 +−
=
R
U
I
t
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−
==
π
ααπ
2
2sin22
2
R
U
IUP
ttt
Trường hợp tải RL:
Khi θ = α, SCR1 dẫn dòng ta có phương trình:
Nghiệm của nó là:
Trong đó
()
⎥
⎥

⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
−−−+=
−
ϕ
θ
ϕαϕαθ
tg
t
e
Z
U
i )sin(sin
2
)sin(2.
αθ
+=+ UiR
dt
di
L
t
t
()
R
L
tg

LRZ
ω
ϕ
ω
=
+=
2
2
II. Sơ đồ điều chỉnh điện áp xoay chiều 3 pha:
- Gồm 3 cặp SCR song song ngược. Mỗi cặp nối tiếp
với một pha tải.
- Mạch tải có thể đấu kiểu “Y” hoặc “Δ”
1. Trường hợp tải trở đấu Y:
Giả thiết điện áp nguồn là đối xứng:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
=
3

4
sin2
3
2
sin2
sin2
π
θ
π
θ
θ
Uu
Uu
Uu
c
b
a
1. Trường hợp tải R-L đấu Y:
Xét dòng điện tải pha a: các điện áp liên quan đến pha a:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=−=
⎟
⎠
⎞
⎜

⎝
⎛
+=−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−−=−=
=
6
π
ωtUsin6uuu
6
π
ωtUsin6uuu
6
π
ωtUsin6uuu
6
π
ωtUsin6
2
π
3
π
ωtUsin6
3
π
ωtUcos6
3

2 π
θUsin2Usin θ2uuu
Usin θ2u
caac
baab
baab
baab
a
Trường hợp tải R-L đấu Δ:
Biểu thức của các điện áp dây:
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛

+=
6
7
sin6
2
sin6
6
sin6
π
θ
π
θ
π
θ
Uu
Uu
Uu
c
b
ab
Quan hệ giữadòngđiện dây và các dòng điệnpha:
bccaa
abbcb
acaba
iii
iii
iii
−=
−=
−

=