LẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODE

LẮP ĐẶT MẠCH CHỈNH LƯU MỘT PHA VÀ BA PHA DÙNG DIODE
1. MỤC TIÊU BÀI HỌC
1.1. Kiến thức:
Hiểu được công dụng, cấu tạo, nguyên lý làm việc của diode.
1.2. Kỹ năng:
- Kiểm tra đánh giá chính xác chất lượng diode.
- Lắp ráp mạch chỉnh lưu một pha và ba pha thành thạo. Đảm bảo yêu cầu
kỹ thuật, mỹ thuật.
1.3. Thái độ:
- Thực hiện đúng trình tự các bước, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.
- Rèn luyện tác phong công nghiệp trong lao động cho người học.
2. CHUẨN BỊ CÔNG VIỆC
2.1. Dụng cụ tháo lắp:
Kìm điện, tuốc nơ vít, dao con, kéo, mỏ hàn điện, ống hút thiếc.
2.2. Dụng cụ đo kiểm:
Đồng hồ vạn năng, đồng hồ mêgôm mét…
2.3. Phương tiện hỗ trợ khác:
Biến áp nguồn, máy hiện sóng
2.4. Vật tư, nguyên vật liệu:
Các linh kiện điện tử, thiếc, nhựa thông.
2.5. Tài liệu kỹ thuật và thời gian:
2.5.1. Tài liệu kỹ thuật: Bản vẽ sơ đồ cấu tạo, ký hiệu và các thông số kỹ thuật của
các linh kiện điện tử.
2.5.2. Thời gian: 06 tiết
1
3. NHỮNG KIẾN THỨC CHUYÊN MÔN
3.1. Khái niệm chung
Chỉnh lưu là biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện
một chiều . Hiện nay trong kỹ thuật chỉnh lưu hầu như người ta chỉ dùng các phần
tử bán dẫn công suất (điôt, thyristor). Điều đó là do các bộ chỉnh lưu bán dẫn có
hiệu suất rất cao, làm việc tin cậy, giá thành rẻ, chi phí bảo dưỡng không đáng kể,

kích thước và trọng lượng bé. Để chỉnh lưu công suất nhỏ người ta thường dùng
các bộ chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ, còn để chỉnh lưu công suất lớn người ta
dùng các bộ chỉnh ba pha. Ưu điểm của các bộ chỉnh lưu ba pha là cho công suất ra
tải lớn và điện áp, dòng điện ra tải ít dao động. Điều đó làm đơn giản hoá vấn đề
lọc. Điện áp và dòng điện sau chỉnh lưu có chiều không đổi nhưng vẫn dao động về
trị số. Do đó để tải nhận được một điện áp hoặc dòng điện hoàn toàn không đổi cả
về chiều và trị số người ta phải dùng phần tử lọc. Mục đích của phần tử lọc là làm
suy giảm thành phần dao động của điện áp và dòng điện chỉnh lưu.
3.2. Mạch chỉnh lưu một pha.
Mạch chỉnh lưu này có thể thực hiện theo hai sơ đồ: Sơ đồ dùng máy biến áp
có điểm giữa cuộn dây thứ cấp và sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha
3.2.1. Sơ đồ dùng máy biến áp có điểm giữa.
Trong sơ đồ này điện áp thứ cấp của MBA nguồn được chia làm hai nửa
bằng nhau nhưng ngược ph nhau
u
21
= - u
22
= U
m
sin ωt = U
m
sin θ
Trong đó U
m
là biên độ nửa điện áp thứ cấp.
Đồ thị biến thiên của u
1
và u
2

như hình 2.2 Ở nửa chu kỳ thứ nhất (0 ≤ θ ≤
π), u
21
> 0, điôt D
1
mở, điện áp trên D
1
là u
D1
= 0, điện áp đưa ra tải u
d
= u
21
, còn
điện áp trên D
2
là u
D2
= u
2
–u
d
= u
22
– u
21
= -u
21
- u
21

= -2u
21
< 0 nên D
2
khoá. ở nửa
chu kỳ thứ hai ( π ≤ θ ≤ 2π), u
22
> 0, điôt D
2
mở, điện áp trên D
1
là u
D2
= 0, điện áp
2
u1
id
u21
H×nh 2.1 S¬ ®å nguyªn lý
D2
0
u21
u22
ud
id
Hình 3-1 a. Sơ đồ nguyên lý b. Đồ thị biến thiên điện áp.
đưa ra tải u
d
= u
22

, còn điện áp trên D
1
là u
D1
= u
21
–u
d
= u
21
– u
22
= -u
22
- u
22
= -2u
22
< 0
nên D
1
khoá.
Như vậy ở mỗi nửa chu kỳ chỉ có một điôt mở va đồ thị biến thiên của u
d

như (Hình 3 – 1 b.)
Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :
a. Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
( 3.1)
b. Điện áp ngược cực đại trên mỗi điôt U

ngmax
( 3.2)
c. Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu
( 3.3)
d. Giá trị trung bình dòng điện tải
3
2
2
0
22
2
1
UduU
ddo
π
θ
π
π
==
∫
2max
22 UU
ng
=
42
minmax
0
π
=
−

=
do
dd
U
uu
K
M
N
1
2
( 3.4)
Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức
phản điện E, điện trở R và điện cảm L ta có:
( 3.5)
3.2.2. Sơ đồ cầu một pha.
Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :
a. Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
4
R
U
I
do
d
=
R
EU
I
do
d
'

−
=
M
N
P
Q
u1
u2
u3
D1 D2 D3
1
2
3
uD1
0
( 3.6)
b. Điện áp ngược cực đại trên mỗi điôt U
ngmax
( 3.7)
c. Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu
( 3.8)
d. Giá trị trung bình dòng điện tải
( 3.9)
Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức
phản điện E, điện trở R và điện cảm L ta có:
( 3.10)
3.3. Mạch chỉnh lưu ba pha
Chỉnh lưu 3 pha có thể thực hiện theo 2 sơ đồ: sơ đồ chỉnh lưu 3 pha hình tia
và sơ đồ cầu ba pha
3.3.1. Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia.

5
2
2
0
22
2
1
UduU
ddo
π
θ
π
π
==
∫
2max
22 UU
ng
=
42
minmax
0
π
=
−
=
do
dd
U
uu

K
R
U
I
do
d
=
R
EU
I
do
d
'
−
=
B
C
u
0
2
Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu ba pha hình tia như (Hình 3-3 a.)
Trong sơ đồ này nếu chọn điện áp thứ cấp của pha 1 làm gốc pha, ta có biểu
thức điện áp pha thứ cấp của máy biến áp là:
u
1
= U
m
sin θ
u
2

= U
m
sin (θ - 120
o
)
u
3
= U
m
sin (θ + 120
o
)
và đồ thị biến thiên của chúng như hình 2.6. Để chỉnh lưu các điện áp này, người ta
dùng một nhóm điốt catốt chung gồm 3 điốt D
1,
D
2
, D
3
.
Ở đây theo quy tắc của nhóm điôt ca tôt chung, chỉ điôt nào nối với pha có
điện áp dương nhất ở trạng thái mở. Do đó trong khoảng (
θ
1
≤

θ

≤

θ
2 ), u1 lớn
nhất, chỉ D1 mở, dòng điện sẽ đi từ điểm 1 qua D1 đến M qua phụ tải đến điểm N
và điểm trung tính 0 ; điện áp đưa ra tải Ud = u1 , điện áp trên D1 là uD1 = 0.
Trong khoảng
θ
2
≤

θ

≤

θ
2 , u2 lớn nhất chỉ D2 mở , dòng
điện đi từ điểm 2 qua D2 đến M qua phụ tải đến điểm N và điểm trung tính O.
Điện áp đưa ra tải ud = u2
Điện áp trên điốt D1 lúc đó là :
6
uD1 = u1 – ud = u1 – u2 < 0 và trị số tuyệt đối của nó bằng khoảng cách
giữa hai đường cong u1 và u2 .
Trong khoảng
θ
3
≤

θ

≤

θ
4 , u3 lớn nhất chỉ D3 mở . Dòng điện đi từ điểm 3
qua D3 đến điểm M qua phụ tải đến điểm N.
Điện áp đưa ra tải ud = u3
Điện áp trên điốt D1 lúc đó là :
ud1 = u1 – ud = u1 – u3 < 0 và trị số tuyệt đối của nó bằng khoảng cách giữa
hai đường cong u1 và u3 .
Như vậy đồ thị biến thiên của ud có dạng như đường đậm nét , còn đồ thị
biến thiên của uD1 có dạng như đường đứt nét hình 2. 6 .
Các thông số chính của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :
a. Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
( θ
1
=π/6; θ
2
=5π/6) ( 3- 11)
b. Điện áp ngược cực đại trên mỗi điốt Ungmax
Căn cứ vào đường đứt nét hình 2.6 của điện áp uD1, ta có
c. Hệ số nhấp nhô của điện áp chỉnh lưu:
(3- 12)
7
2
2
1
2
2
0
2
63
sin2

2
3
2
1
UdUduU
ddo
π
θθ
π
θ
π
θ
θ
π
∫∫
===
2max
6UU
ng
=
do
dd
U
uu
K
2
minmax
0
−
=

từ đường cong u
d
ta có: u
dmax
= ; u
dmin
= =0,5
nên
d. Giá trị trung bình của dòng điện tải:
Đặc biệt trong trường hợp phụ tải là một động cơ điện một chiều có sức
phản điện E, điện trở R và điện cảm lớn L. Với điều kiện E<Udo ta có:
e. Trị số trung bình của dòng điện qua mỗi điôt:
Vì mỗi điôt chỉ dẫn điện trong 1/3 chu kỳ nên: i0=Id/3
g. Giá trị hiệu dụng dòng điện pha thứ cấp Is
Dòng điện thứ cấp mỗi pha cũng chính là dòng điện qua điôt của pha đó. Do
đó: Is=Id/
h. Công suất biểu kiến của máy biến áp nguồn
(3- 13)
8
2
2U
6
sin2
2
π
U
2
2U
3,0
6

3
25,0
2
2
0
==
U
U
K
π
R
U
I
do
d
=
R
EU
I
do
d
−
=
3
ds
I
U
IUS .
3
3.3

2
2
==
B
C
3.3.2. Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha.
Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu ba pha như (Hình 3 – 3 a.)
Trong sơ đồ này nếu ta chọn điện áp thứ cấp u
1
làm gốc pha, ta có:
u
1
= U
m
sin θ
u
2
= U
m
sin (θ - 120
o
)
u
3
= U
m
sin (θ + 120
o
)
9

Trong đó: U
m
là biên độ của điện áp thứ cấp của một pha máy biến áp.
Để chỉnh lưu các điện áp này người ta dùng 2 nhóm điôt: nhóm điôt catôt
chung gồm 3 điôt D
1
, D
3
,D
5
và nhóm điôt anôt chung gồm 3 điôt D
2
, D
4
,D
6

Trong khoảng
θ
1
≤

θ

≤

θ
2, u1 dương nhất và u2 âm nhất nên D6 , D1 mở
Trong khoảng
θ

2
≤

θ

≤

θ
3, u1 dương nhất và u3 âm nhất D2 , D1 mở
Lập luận trong các khoảng tiếp theo. Ta có kết quả trong bảng 3.1
Khoảng Điôt thông Chiều dòng điện Điện áp phụ tải
π
/6
÷
3
π
/6
1 và 6 Từ A qua tải về B u1- u2
3
π
/6
÷
5
π
/6
1 và 2 Từ A qua tải về C u1- u3
5
π
/6
÷

7
π
/6
3 và 2 Từ B qua tải về C u2- u3
7
π
/6
÷
9
π
/6
3 và 4 Từ B qua tải về A u2- u1
9
π
/6
÷
11
π
/6
5 và 4 Từ C qua tải về A u3 – u1
Kết quả là điện áp trên phụ tải trong một chu kỳ dòng điện ba pha là chỏm
hình sin ứng với số đập mạch là m = 6.
Các thông số chính của sơ đồ chỉnh lưu này bao gồm :
a. Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu
( θ
1
=π/6; θ
2
=5π/6) (3- 14)
b. Điện áp ngược cực đại trên mỗi điốt Ungmax

10
2
2
1
2
2
0
63
)
3
cos(2
2
6
2
1
UdUduU
ddo
π
θθ
π
θ
π
θ
π
θ
θ
π
∫∫
=−==
2max

6UU
ng
=
+
-
(-)
(+)
VN
0
C
Hình 3-6: Kiểm tra tụ hóa
A
K
(-)
(+)
A
K
(+)
(-)
0
VN
VN
0
Hình 3-5: Kiểm tra điốt
c. Dòng điện qua tải trung bình là:
Id = Ud / R
d. Dòng điện trung bình qua mỗi điôt:
ID =
4. TRÌNH TỰ THỰC HIỆN
T

T
Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
1 Kiểm tra
linh kiện.
- Kiểm tra
điốt.
- Kiểm tra tụ
hóa.
Dùng đồng hồ vạn năng
thang đo điện trở nấc đo
x10 hoặc x100.
- Đặt que (-) đồng hồ vào
A, (+) vào K. Kim đồng
hồ chỉ giá trị R nhỏ ( R
thuận).
Đaỏ que đo kim chỉ giá trị
R lớn ( R ngược) →điốt
tốt.
- Nếu cả 2 lần đo kim
đồng hồ đều chỉ R=0 →
điốt bị chập; R= ∞ →điốt
bị đứt mạch.
- Dùng đồng hồ vạn năng
đặt ở thang đo R (nếu tụ
có điện dung lớn đặt ở nấc
11
33
dd

I
R
U
=
D1
D2
D3
D4
C
U
U
Hình 3-7: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện
U ()
U
b
a
c
d
+
Hình 3-8: Hàn, nối linh kiện
trong mạch điện
T
T
Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
đo nhỏ và ngược lại ).
- Đặt que (-) đồng hồ với
(+) tụ, que (+) vào (-) tụ.
- Nếu kim chỉ giá trị R nhỏ

sau đó dần dần chạy về
phía ∞ → tụ tốt.
+ Kim chỉ trị số nào đó rồi
đứng im – tụ chập.
+ Kim chỉ R= ∞ → tụ đứt
mạch.
2 Lắp ráp
mạch chỉnh
lưu cầu 1
pha
- Lấy dấu
khoan lỗ lắp
điốt và tụ
hóa.
- Dùng bìa cách điện dầy
hoặc miếng phíp mỏng
KT:80x120 tiến hành lấy
dấu và khoan lỗ như
(Hình vẽ 3-7).
- Lắp cố định các linh
kiện.
- Hàn nối các
linh kiện
Hàn nối chân các linh
kiện theo bản vẽ:
12
U ()
U ( 3 pha)
A
B

C
O
D1
D2
D3
T
T
Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
trong mạch
điện.
+ Hàn nối anốt của 2 điốt
D
2
, D
3
lại với nhau.
+ Hàn nối katốt của 2 điốt
D
1
, D
4
lại với nhau.
+ Hàn nối anốt của điốt D
1
với katốt của điốt D
2
.
+ Hàn nối anốt của điốt D

4
với katốt của điốt D
3
.
+ Hàn cực (+) của tụ C
vào đầu d, cực (-) của tụ C
vào đầu c.
+ Hai đầu ab đưa điện U∼
vào, hai đầu cd lấy điện
U
(-)
ra.
Yêu cầu: Mối hàn gọn,
ngấu, bóng chắc và dẫn
điện tốt .
3 Lắp ráp
mạch chỉnh
lưu 3 pha
a. Mạch
chỉnh lưu 3
pha hình tia.
- Lấy dấu
khoan lỗ, lắp
- Dùng bìa cách điện dầy
hoặc miếng phíp mỏng
KT:80x120 tiến hành lấy
13
Hình 3-11: Lấy dấu, khoan lỗ,
gắn linh kiện
U ()

U ( 3 pha)
A
B
C
O
D1
D2
D3
Hình 3-9: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện
D5
D4
Hình 3-11: Lấy dấu, khoan lỗ, gắn linh kiện
D3
A
B
C
O
D1
D2
D3
(+)
()
Hình 3-10: Hàn, nối linh kiện
trong mạch điện
T
T
Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
điốt. dấu và khoan lỗ như

(Hình vẽ 3-11).
- Lắp cố định các linh
kiện.
- Hàn nối các
linh kiện
trong mạch
điện.
- Hàn nối chân các linh
kiện theo bản vẽ:
+ Hàn nối 3 đầu katốt
(hoặc
Anốt) của 3 điốt lại với
nhau. Tạo thành cực +
(hoặc -) của đầu ra một
chiều U
(-)
.
+ Các đầu còn lại của các
điốt được đấu tới đầu dây
pha A, B, C.
+ Nối trung tính đầu vào
với đầu ra lại với nhau.
14
Hình 3-12: Hàn, nối linh kiện
trong mạch điện
D3
U ()
U ( 3 pha)
T
T

Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
b. Mạch
chỉnh lưu
cầu 3 pha.
- Lấy dấu
khoan lỗ, lắp
điốt.
- Hàn nối các
linh kiện
trong mạch
điện.
- Dùng bìa cách điện dầy
hoặc miếng phíp mỏng
KT:80x120 tiến hành lấy
dấu và khoan lỗ như
(Hình vẽ 3-11).
- Lắp cố định các linh
kiện.
- Hàn nối chân các linh
kiện theo bản vẽ:
+ Hàn nối 3 đầu anốt của 3
điốt D
1
, D
2
,D
3
đưa ra

đầu(-).
+ Hàn nối 3 đầu katốt của
3 điốt D
4
, D
5
,D
6
đưa ra
đầu(+).
+ Hàn nối katốt của D
1
với
15
A
B
C
O
T
T
Tên công
việc
Hình vẽ minh họa Chỉ dẫn thực hiện
anốt của D
4
và nối với đầu
A.
+ Hàn nối katốt của D
2
với

anốt của D
5
và nối với đầu
B.
+ Hàn nối katốt của D
3
với
anốt của D
6
và nối với đầu
C.
+ Đưa điện 3 pha vào đầu
A, B, C.
+ Điện 1 chiều lấy ra ở
U
(-)
.
16