Điều áp xoay chiều 1 pha

Ch ¬ng 4. §iÒu ¸p xoay chiÒu
4.1. Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p xoay chiÒu
4.2 §iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha
4.3. §iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha
4.4 §iÒu ¸p xoay chiÒu ba pha
4.5. §iÒu khiÓn ®iÒu ¸p xoay chiÒu 3 pha

4.1. Kh¸i qu¸t vÒ ®iÒu ¸p xoay chiÒu
•
C¸c ph ¬ng ¸n ®iÒu ¸p xoay chiÒu
•
H×nh 4.1 giíi thiÖu mét sè m¹ch ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha
U
1
Z
f
U
2
i
Z
a
U
2
b
TBB§
U
2
U
1
C

U
1
i
Z
Z
i
H×nh 4.1 C¸c s¬ ®å ®iÒu ¸p xoay chiÒu

4.2. Điều áp xoay chiều một pha

I. Sơ đồ điều áp xoay chiều một pha

II. Điều áp một pha tải thuần trở

III. Điều áp một pha tải trở cảm

I. S¬ ®å ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha
•
H×nh 4.2 giíi thiÖu c¸c s¬ ®å ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha b»ng
b¸n dÉn
T
2
Z
T
1
U
1
Z
T
U

1
a.
D
2
Z
T
U
1
D
1
D
3
D
4
d.
b.
H×nh 4.2 S¬ ®å ®iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha b»ng b¸n dÉn a.
b»ng hai tiristor song song ng îc; b. b»ng triac; c. b»ng mét
tiristor mét diod; d. b»ng bèn diod mét tiristor
Z
U
1
c.
D
1
T
1
T
2
D

2

2. Điều áp xoay chiều một pha tải thuần trở

Khi tải thuần trở hoạt động của sơ đồ hình 4.2 cho điện áp
dạng hình 4.3
U
U
Tải
t

1

2
i
G1
i
G2
T
2
R
T
1
U
1
Hình 4.3


Tại các thời điểm
1,

2
, có xung điều khiển các tiristor T
1
, T
2
, các tiristor
này dẫn. Nếu bỏ qua sụt áp trên các tiristor, điện áp tải có dạng nh hình vẽ.
Dòng điện tải đồng dạng điện áp và đ ợc tính:

Khi tiristor dẫn

Khi tiristor khoá i = 0

Trị số dòng điện hiệu dụng đ ợc tính
R
tsinU
i
m

=

=

=

4
t2sin
2
t
R
U
td.tsin
R
U
1
I
2
2
m
2
2
2
m
2

+


=
4
2sin
22
1
R
U
I
2
2
m
2


+


=
2
2sin

1
R
U
I
(4.2)
(4.1)
(4.3)

3. §iÒu ¸p xoay chiÒu mét pha t¶i ®iÖn c¶m
•
Nguyªn lÝ ®iÒu khiÓn
U
1
A
1
A
2
T
1
T
2
i
U
2
a
i
G1
i
G2
α

1
ϕ
1
α
2
ϕ
2
α
3
π
U
t¶i
i
b
A
1
A
2
T
1
T
2
H×nh 4.4

•
§ êng cong ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn khi c¸c gãc më kh¸c nhau
U
1
A
1

A
2
T
1
T
2
i
U
2
a
U
t¶i
i
α
ϕ
α<ϕ
U
t¶i
i
α
1
ϕ
α=ϕ
U
t¶i
i
α
ϕ
α>ϕ
b

a
c
H×nh 4.5
α
2
α
2
ϕ
1

Khi α>ϕ, dßng ®iÖn t¶i gi¸n ®o¹n
•
Ph ¬ng tr×nh cña m¹ch lµ:
•
NghiÖm cña ph ¬ng tr×nh dßng ®iÖn lµ:
•
Trong ®ã
tsinUi.R
dt
di
.L
m
ω=+
( )
R
L
tg;LRZ
2
2
ω

=ϕω+=
( ) ( )






ω
α
−−
ϕ−α−ϕ−ω=+=
t
R
mm
tdcb
L
esin
Z
U
tsin
Z
U
iii
(4.4)
(4.5)
(4.6)

Khi <, xung mồi hẹp

Nếu xung mồi dạng xung nhọn và hẹp, tiristor T
1
dẫn khi
nhận đ ợc xung mồi, ph ơng trình dòng điện vẫn là:

Dòng điện triệt tiêu khi t> +, do đó lớn hơn +. Xung đ
a tới cực điều khiển T
2
tr ớc khi điện áp anod của nó chuyển
sang +, do đó T
2
không dẫn.

Việc không dẫn của T
2
là do: tại thời điểm có xung mồi t
2

cuộn dây còn đang xả năng l ợng, làm cho U
AK
< 0.
( ) ( )

=
t
R
mm
L
esin
Z
U
tsin
Z
U
i
(4.7)

•
§ êng cong dßng ®iÖn khi α<ϕ
u
i
cb
i
α
ϕ
t
1
t
2
i
td
H×nh 4.6

ϕ
1
U
1
A
1
A
2
T
1
T
2
i
U
2
a

Tr êng hîp ®iÒu khiÓn b»ng xung cã ®é réng lín
•
NÕu xung måi d¹ng xung réng, tiristor T
1
nhËn ® îc xung måi
dÉn, ph ¬ng tr×nh dßng ®iÖn vÉn lµ:
•
Dßng ®iÖn triÖt tiªu khi ωt> π+ϕ, do ®ã lín h¬n π+α. Xung ® a
tíi cùc ®iÒu khiÓn T
2
tr íc khi ®iÖn ¸p anod cña nã chuyÓn sang
+, nh ng xung måi cã ®é réng ®ñ lín nªn ®Õn khi dßng ®iÖn T
1

triÖt tiªu T
2
vÉn cßn tån t¹i xung ®iÒu khiÓn nªn nã ® îc dÉn.

Trị hiệu dụng của dòng điện

Khoảng dẫn của các tiristor đ ợc
xác định từ ph ơng trình siêu việt

Trị hiệu dụng của dòng điện đ ợc
tính từ biểu thức đinh nghĩa (4.9)

Thay (4.7) vào (4.9) ta có (4.10)

Các hệ số trong biểu thức (4.10) có
dạng:
( ) ( )



=+
.
L
R
esinsin
( )

+

= td.ti
1
I
2
tiảt
(4.8)
(4.9)
( )
10.4
)hd(cba
XR
U2
I
2
L
2
hd

++
+
=
( )
[ ]
( )
( )

+
=

=
+=

sin
1Q
Q2
c
;e1.sinQb
;22cos.sin5,0a
2
2
Q
2
2
( ) ( )
( ) ( )
R
L
R
X
Q
;cossin

Q
1
h
;cossin
Q
1
ed
L
Q

==
+=






+++=



§Æc tÝnh ®iÒu khiÓn
•
TrÞ sè ®iÖn ¸p t¶i ® îc tÝnh
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5

0,6
0,7
0,8
0,9
0
30 60 90
120
150 180
U
α
U
1
U
3
U
5
U
7
U
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0
30 60 90

120
150 180
U
α
U
U
3
U
5
U
7
U
1
ϕ = 0
ϕ = 45
0
( )
( )
12.4
2
2sin2sin
UU
i¶t
π
α−λ+α
−
π
λ
=
( )

11.4
2
2sin
1UU
i¶t
π
α
+
π
α
−=

Dßng ®iÖn c¬ b¶n cña c¸c ®iÒu hoµ
( )
2
5
5
2
3
3
2
1
2
2
1
1
Q251R
U
I
Q91R

U
I
Q1R
U
L.f2R
U
I
+
=
+
=
+
=
π+
=

BiÕn thiªn c«ng suÊt theo gãc më
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0
30 60 90
120
150 180

U
α
P
Q
S
ϕ = 0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0
30 60 90
120
150 180
U
α
S
P
Q
ϕ = 45
0