Giáo trình hướng dẫn phân tích các đặc tính ổn áp trong mạch điện diot ổn áp xoay chiều p3 ppt

Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


21
giá trị cực đại cho phép I
đkmax
(thờng cỡ vài chục đến trên 100mA, tùy loại
thyristor) thì đoạn OT
1
, OT
1
, OT
1
trở thành OT
2
nghĩa là đặc tính V- A
của thyristor sẽ nh đặc tính V- A của điôt.

Hình 1.17: Đặc tính V- A của thyristor
1.3.3 ứng dụng của thyristor
+ ứng dụng của thyristor trong điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều.
Sơ đồ

Hình 1.18: ứng dụng của thyristor trong điều khiển động cơ
DC: là động cơ điện một chiều
Dòng điện qua động cơ chỉ là dòng điện ở nửa chu kỳ dơng và đợc thay đổi
trị số bằng cách thay đổi mở kích của dòng điện I
G
khi thyistor cha dẫn thì
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46

22
không có dòng điện qua động cơ. Điôt dẫn điện nạp vào tụ qua điện trở R
1
và
biến trở V
R
. Điện thế cấp cho cực G lấy trên tụ C và qua cầu phân áp R
2
, R
3
.
Tụ nạp điện qua R
1
và V
R
với hằng số thời gian là = C(R
1
+ V
R
)
Khi thay đổi trị số V
R
sẽ làm thay đổi thời gian nạp cho tụ tức là làm
thay đổi thời điểm có dòng xung kích I
G
sẽ làm thay đổi thời điểm dẫn điện
của Thyistor tức là thay đổi dòng điện qua động cơ và làm cho tốc độ của
động cơ bị thay đổi.
Khi nguồn AC có nửa chu kỳ âm thì điôt D và thyristor đều bị phân cực

ngợc điôt ngng dẫn, thyristor cũng ngng dẫn.
Thyristor dùng với nguồn một chiều thì có thể báo động khi quá nhiệt,
quá áp suất, thì nút ấn M bị nhấn. Thyristor sẽ đợc kích dẫn điện và duy trì
trạng thái dẫn để cấp điện cho đèn và còi báo.
1.3.4 Các thông số chủ yếu của thyristor.
+ Trị số hiệu dụng định mức của dòng điện anôt I
ahd
đó là trị số hiệu dụng
của dòng điện cực đại cho phép đi qua thyristor trong một thời gian dài khi
thyristor mở.
Khi thyistor dẫn điện thì V
AK
= 0,7V nên dòng điện thuận qua thyistor có
thể tính theo công thức:

0, 7
cc
a
L
VV
I
R

=
(1-17)
R
L
: tải thuần trở
V
CC

: điện áp qua thyristor
+ Dòng điện điều khiển kích mở I
GT
là dòng điện điều khiển I
G
gây mở
thyristor
+ Điện áp ngợc cực đại U
ngmax
là điện áp giữa hai cực A và K cho phép đặt
thyristor .
+ Điện áp rơi định mức

u
a
là điện áp giữa hai cực A và K khi thyristor mở
và đồng thời dòng điện bằng dòng điện định mức.
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


23
+ Thời gian phục hồi tính khoá là thời gian tối thiểu cần thiết để thyristor
phục hồi tính khoá.

Bảng 1.3 Thyristor do hãng Toshiba, Nhật Bản chế tạo

I U
i,m
t
off

Mã hiệu
A KV
s
SFOR1
SFOR3
SF1
SF2
SF2R5
SF3
SF5
SF10
SF16
SF100
SF300
SF1000
SF1500

SH2
SH16
SH80
SH150
SH400
0,1
0,3
1
2
2,5
3
5
10

16
100
300
1000
1500

2
16
80
150
400
0,1
ữ 0,4
0,1
ữ 0,6
0,1
ữ 0,4
0,1
ữ 0,6
0,1
ữ 0,4
0,1
ữ 0,6
0,1
ữ 0,4
0,1
ữ 1
0,1
ữ 1,2
0,4ữ 1,6

0,4ữ 1,6
2,5 ữ 4
2,5 ữ 4

0,1
ữ 0,4
0,1
ữ 0,5
0,2 ữ 1,6
0,2 ữ 1,6
0,2 ữ 1,3














15
10
15
ữ 30
15 ữ 30

15 ữ 80


1.4 triac
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


24
1.4.1 Cấu tạo
Triac là linh kiện bán dẫn tơng tự nh hai thyristor nối song song
ngợc gồm hai cực và chỉ có một cực điều khiển.





Hình 1.19: Triac
a, Cấu trúc bên trong
b, Hình vẽ cấu tạo
c, Ký hiệu

1.4.2 Nguyên lý làm việc
Theo cấu tạo của một triac đợc xem nh hai thyristor ghép song song
và ngợc chiều nên.
Khi khảo sát đặc tính của triac ngời ta khảo sát nh hai thyristor
+ Khi cực T
2
có điện thế dơng và cực G đợc kích xung dơng thì triac dẫn
điện theo chiều từ T
2

qua T
1
nh hình:1.20

+ Khi cực T
2
có điện thế âm cực G đợc kích xung âm thì triac dẫn
điện theo chiều T
1
đến T
2
nh hình: 1.21

c
b)
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


25





+ Khi triac đợc dùng trong mạch xoay chiều công nghiệp khi nguồn ở
nửa chu kì dơng cực G cần đợc kích xung dơng, còn khi nguồn ở nửa chu
kì âm cực G cần đợc kích xung âm triac cho dòng điện qua đợc cả hai
chiều. Hình 1.22

1.4.3. Đặc tính volt-ampe của triac
Triac có đặc tính volt-ampe gồn hai phần đối xứng nhau qua điểm O hai
phần này giống nh đặc tuyến của hai SCR mắc ngợc chiều nhau.

Hình 1.23: Đặc tính V- A của triac
Triac có thể mở trong 4 trờng hợp:
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


26
U
GT1
> 0 và U
T1T2
> 0
U
GT1
< 0 và U
T1T2
> 0
U
GT1
> 0 và U
T1T2
< 0
U
GT1
< 0 và U

T1T2
< 0
Nh vậy Triac thể mở theo hai chiều.
Chiều thuận từ T
2
đến T
1
khi U
T1T2
> 0 và tác dụng vào cực G một điện
áp dơng U
GT1
< 0
Chiều thuận từ T
1
đến T
2
khi U
T1T2
< 0 và tác dụng vào cực G một điện
áp âm U
GT1
< 0
1.4.4 Mạch điều khiển
Để điều khiển đợc triac ta có sơ đồ nh hình 1.24

Hình1.24: Sơ đồ mạch điều khiển triac
Mạch điều khiển gồm 1 biến trở (R) tụ điện C, triac và một điện trở phụ
R
p

để giới han dòng điện điều khiển I
G
, điện áp cấp cho mạch là điện áp xoay
chiều hình sin: u= U
m
sint
Giả thiết tại thời điểm ban đầu (
t=0) tụ điện C đã phóng hết điện, và
điện áp trên nó U
C
= 0 thì khi u tăng theo chiều dơng (u > 0) tụ điện C đợc
nạp điện theo chiều dơng qua điện trở R và U
c
tăng theo quy luật hàm số mũ
có tốc độ tăng phụ thuộc vào R, điện trở R càng nhỏ thì dòng điện nạp càng
lớn và tốc độ tăng của U
C
càng nhanh.

Đồ thị biến thiên của u theo
t nh đồ thị hình 1.25
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


27

Hình1.25: Dạng sóng của mạch điều khiển
Đồ thị hình 1.25 biểu diễn sự biến thiên của U
c
theo t tơng ứng với

giá trị nhất định của R. Tại góc pha

0
U
c
đợc nạp bằng điện áp chuyển đổi
U
cđ
của triac D. Triac D mở, tụ C phóng điện qua R
p
, triac D và phần giữa G
và T
1
điều đó tạo ra một xung dòng điện I
G
(đờng cong 3 hình 1.25) và mở
triac. Triac D tiếp tục mở cho đến hết nửa chu kỳ dơng của điện áp U
a
tại góc
pha
t = . Điện áp u giảm đến 0 dòng điện qua triac I
a
cũng giảm đến 0 vì tải
thuần trở và u, I
a
cùng pha. Do đó triac khoá lại sang nửa chu kỳ âm của u. Tụ
điện C đợc nạp theo chiều âm và U
c
tăng.
Tại góc pha

=
0
+ , điện áp U
c
= U
cđ
triac D mở tụ điện C phóng
điện qua điện trở R
p
chiều dòng điện đi từ cực G của triac D, R
p
về nguồn điều
đó tạo ra một xung dòng điện âm I
G
(đờng cong 4 hình 1.25) và mở triac theo
chiều từ T
1
đến T
2
triac tiếp tục mở cho đến hết chu kỳ âm, trong suốt thời
gian mở của triac điện áp trên điện trở R
1
bằng điện áp U
a
(vì khi triac mở
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


28
điện áp rơi trên nó rất nhỏ). Do đó điện áp U

R
trên R
1
biến thiên theo t (nh
đờng 5 hình 1.25) từ đó rút ra giá trị hiệu dụng của điện áp u
R
trên tải R
1
.

2
2
0
1
2
RR
uudt



=

(1-18)
Trong đó góc mở chậm

0
phụ thuộc vào biến trở R của mạch điều
khiển do đó bằng cách thay đổi biến trở R ta có thể thay đổi

0

và thay đổi trị
số U
R
của điện áp trên tải R
t
.
0
2
222
0
0
0
sin 2
2
2
R
udt udt U t





==+





0
0

11
sin 2
22 4
R
uU



=+
(1-19)
1.4.5 ứng dụng của triac.
Triac đợc ứng dụng trong một số mạch, điều chỉnh ánh sáng đèn điện,
nhiệt độ lò, điều chỉnh chiều quay và tốc độ động cơ điện một chiều.
1.4.6 Các thông số của triac
+ Điện áp định mức U
đm
: Đó là điện áp cực đại cho phép đặt vào triac theo
chiều thuận hoặc chiều ngợc trong thời gian dài.
+ Dòng điện hiệu dụng định mức I
đm
: Đó là trị số hiệu dụng đinh mức cực
đại cho phép của dòng điện đi qua triac trong một thời gian dài.
+ Dòng điện điều khiển triac: Đó là dòng điện điều khiển I
G
đảm bảo mở
triac.
+ Dòng điện duy trì I
H
: Đó là trị số tối thiểu của dòng điện anôt đi qua triac
để duy trì triac ở trạng thái mở.

+ Điện áp rơi trên Triac

u
Đó là điện áp rơi trên triac khi triac dẫn và dòng điện qua triac bằng
dòng định mức.

Bảng 1.4: Thông số chính của một vài loại Triac
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


29

Nơi chế tạo Mã hiệu U (V) I (A) I
g
(mA) U
g
(V)
Liên Xô (cũ)


TC- 60
TC- 125
TC- 160
50ữ 1000
50
ữ 1000
50
ữ 1000
80
125

160
400
400
400
7
7
7
Nhật bản
TOSHIBA






NEC
SM2B41
SM12D41
SM150G13
SM300J13
SM300Q13

2AC3T
6AC5F, S
10AC6F, S
16AC6D1
25AC65
70AC10S
300AC12S
100

200
400
600
1200

300
500
600
600
600
1000
1200
2
12
150
300
300

2
6
10
16
25
70
300

20






50
50
50
50
50
200
300
Mỹ
GE


TI
SC245
SC60
TIC205A
TIC215B
TIC263D
TIC263M
200
ữ 500
200
ữ 500

100
200
400
600
6
25
2
3
25
25
50
50
5
5
50
50
2,5
2,5
2
2,5
2,5
2,5
CHLB Đức BTA41- 200
BTA41- 600
BTA41- 700
200
400
700
40
40

50
50
50
50


1.5 các phần tử logic cơ bản
Báo cáo tốt nghiệp Nguyễn Văn Hiệu TĐH46


30
1.5.1 Mạch AND dùng điôt bán dẫn
+ Mạch điện và ký hiệu Hình 1.26
A và B là các tín hiệu đầu vào. Mức thấp của tín hiệu đầu vào là 0 V, mức cao
của tín hiệu đầu vào là 3V. Z là tín hiệu đầu ra.

Hình1.26: Cổng AND
a) ký hiệu b) Mạch điện
+ Nguyên lý hoạt động Có 4 trờng hợp khác nhau ở đầu vào.
- Trờng hợp 1:
Khi V
A
= V
B
= 3V, hai điôt D
A
và D
B
thông với nguồn E
0

= +12V qua
điện trở R
0
, chúng đều có điện áp phân cực thuận, chúng đều dẫn điện. V
Z
=
V
A
+ V
D
= 3 + 0,7= 3,7V.
- Trờng hợp 2:
Khi V
A
= 3V, V
B
= 0V. D
A
và D
B
có đầu anôt nối chung. Catôt của D
B
có
điện thế thấp hơn nên chắc chắn dễ dẫn điện hơn. Một khi D
B
đã dẫn điện thì
V
Z
= V
Z

- V
A
= 0,7- 3= -2,3V.
Vậy D
A
chịu phân cực ngợc, nó ở trạng thái ngắt hở mạch, không phải
dẫn điện nh ta tởng lúc thoạt đầu nhìn vào mạch điện. Điện thế V
Z
= 0,7V
gọi là điện thế ghim.
- Trờng hợp 3: