Thiết kế nguồn mạ một chiều

MỤC LỤC
Lời nói đầu............................................................................................................................................. 2
Chương I: Giới thiệu về công nghệ mạ điện
1.
2.
3.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại. ..................................3
Các thành phần cấu thành , các đặc tính của mạ điện ..........................................4
Các phương án lựa chọn ..................................................................................................... 5

Chương II: Tính toán mạch động lực
1.
2.
3.
4.
5.

Cấu tạo diode .......................................................................................................................... 13
Cấu tạo Thyristor ............................................................................................15
Chỉnh lưu không điều khiển ...........................................................................17
Chỉnh lưu có điều khiển .................................................................................31
Tính toán mạch động lực ................................................................................43

Chương III: Tính toán mạch điều khiển
1.
2.
3.
4.
5.
6.

7.

Sơ đồ khối mạch điều khiển ...........................................................................52
Khâu đồng pha và tạo điện áp tựa ..................................................................52
Khâu so sánh ..................................................................................................56
Khối khuếch đại ..............................................................................................60
Mạch điều khiển 1 xung tiêu biểu ..................................................................62
Tính toán mạch điều khiển .............................................................................62
Mạch điều khiển chỉnh lưu .............................................................................69

Tài liệu tham khảo...................................................................................................70
KẾT LUẬN..............................................................................................................71

1


LỜI NÓI ĐẦU
Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay.Ngày nay mạ kim loại đã trở
thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ
một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sản xuất và đời sống văn minh con
người.
Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phương tiện sản
xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện tử, cơ
khí chính xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì .. Vậy mạ điện là gì ?
Một cách đơn giản nhất có thể hiểu mạ điện là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt
nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá ... đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật
mong muốn.
Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụn
trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc và đồ trang sức..
Ngày nay không riêng gì ở nước phát triển mà ngay trong nước ta kỹ thuật mạ đã

có nhưng bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất cung
như trong kinh doanh
Kỹ thuật mạ đòi hỏi phải không ngừng phát triển nghiên cứu cảI tiến kỹ thuật,
máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyền sản xuất đồng bộ tự động hoá với độ tin
cậy cao. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng mạ và hạ giá thành sản phẩm, chống ô
nhiễm môi trường.
Để có một lớp mạ tốt ngoài những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để mạ là rất
quan trọng.
Đối với sinh viên tự động hóa, môn học điện tử công suất là một môn rất quan
trọng. Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa em đã tưng bước tiếp
cận môn học. Để có thể lắm vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tế, ở học kỳ này em
được các thầy giao cho đồ án môn học với đề tài : Thiết kế nguồn mạ một chiều. Đây
là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế.
Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các rhầy cô giáo trong bộ
môn và đặc biệt là thầy Nguyễn Đoàn Phong đã giúp em hoàn thành đồ án này.
Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm chưa có lên em không tránh
khỏi những sai sót mong các thầy giúp đỡ. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn !

Hải phòng, ngày 6 tháng 5 năm 2016
2


Chương 1: Giới Thiệu Chung
Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại
I.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Mạ điện đơn giản có thể là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ
có tính chất cơ lý hóa…đáp ứng yêu cầu kỹ thuật. Tuy nhiên chỉ những công nghệ ổn
định,bền trong thời gian dài mới được sử dụng trong sản xuất. Mạ điện thực chất là
quá trình điện phân(phản ứng phân tích hóa học xảy ra dưới tác dụng của dòng điện
một chiều). quá trình điện phân tổng quát trên diode xảy ra quá trình hòa tan kim

loại điện cực dilde.
Trên catot,các cation nhận điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ
2
Trong mạ điện bao gồm
rất nhiều giai đoạn và các bước nối tiếp nhau.
Cation di chuyển từ dung dịch vào trong bề mặt catot. Cation mất vỏ Hyđrat
mH 2 O tiếp xúc trực tiếp với bề mặt. Điện tử từ catot điền vào vách điện tử hóa trị
của cation biến nó thành nguyên tử kin loại trung hòa ở dạng hấp thu. Các nguyên tử
kim loại sẽ tạo thành mầm tinh thể mới. từ đó các tinh thể kết hợp thành lớp mạ.
I.

1-

Bình ổn nhiệt 2-Bình điện phân. 3-Catôt 4-Anot 5-Dụng cụ đo điện lượng. 6Ampe kế 7-Nguồn điện một chiều
• Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại sẽ kết tủa thành líp mạ, chất
đệm, các chất phụ gia.
• Catot dẫn điện, chính là vật cần được mạ.
• Anot dẫn điện, có thể tan hoặc không tan.
• Bể chứa bằng thép lót caosu, polypropylen, polyvinyclorua,...là các vật liệu
chịu được dung dịch mạ.
• Nguồn điện một chiều, thường dùng để chỉnh lưu
3


I.2
-







Phân loại
Gồm 4 loại :

Lớp mạ bảo vệ
Lớp mạ trang trí
Lớp mạ trang trí bảo vệ
Lớp mạ kỹ thuật

a. Lớp mạ bảo vệ
• Dùng để bảo vệ khỏi sự ăn mòn kim loại trong môi trường sử dụng và
bảo vệ kim loại nền có hai lớp mạ bảo vệ:
• Lớp mạ ca tốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế dương hơn điện thế
kim loại nền
• Lớp mạ Anốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế âm hơn điện thế kim
loại nền
b. Lớp mạ trang trí
• Lớp mạ này có độ bang sáng màu hấp dãn giữ được lâu ví dụ như :mạ
vàng mạ bạc…Thường dùng mạ ca tốt
• Người ta tạo lớp mạ trang trí bằng cách tạo một lớp mỏng kim loại
trên bề mặt vật cần mạ, độ bóng tạo ra bằng cách đánh bóng cơ khí hoá
học điện hoá
c. Lớp mạ trang trí bảo vệ
• Là loại lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ kim loại nền
• Ví dụ:dùng lớp mạ ca tốt như niken-crôm,đồng -crôm….do niken có độ
bền cao nên đóng vai trò là lớp bảo vệ
d. Lớp mạ kỹ thuật
Chúng ta sử dụng rộng rãi và có ứng dụng trong thực tế như:
 Mạ làm tăng độ bền chống ma sát ổ trục

 Mạ phục hồi các chi tiết máy
 Mạ tăng độ dẫn điện
 Mạ làm tăng độ chống mài mòn
1.2CÁC THÀNH PHẦN CẤU THÀNH , CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MẠ ĐIỆN
1.2.1 Nguồn điện một chiều như: pin, ắc qui, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi.
Ngày nay đợc dùng phổ biến nhất là bộ biến đổi. Bộ biến đổi cho quá trình điện
phân có điện áp ra thấp : 3V, 6V, 12V, 24V… Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện
áp ra cho phù hợp. Một bộ biến đổi có thể lấy ra một số điện áp cần thiết cho một số
qui trình.
1.2.2 ĐIỆN CỰC ANỐT
Là điện cực nối với cực dương của nguồn điện 1 chiều . Trước khi điện phân anốt cần
phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gỉ…
Anốt dùng trong mạ điện có hai loại :
4


Là điện cực nối với cực dương của nguồn điện 1 chiều . Trước khi điện phân anốt cần
phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gỉ…
Anốt dùng trong mạ điện có hai loại :
Anốt Hòa tan
Anốt Không hòa tan

●
●

Trong mạ điện thường dùng điện cực anốt tan bằng kim loại làm lớp mạ.Trong quá
trình anốt bị tan để cung cấp ion kim loại cho dung dịch,đảm bảo nồng độ ion trong
dung dịch là không đổi.Phản ứng trên anốt lúc này là:
M - ne
Trong trường hợp dùng anốt trơ nhơ :Platin,cacbon…thì quá trình chính trên anốt là:

4OH - 4e => 2HO + O (môi trường kiềm)
2HO - 4e => 4H +O
Để giữ cho nồng độ các ion kim loại không đổi thì phảI bổ sung thêm hó chất thích hợp.
ĐIỆN CỰC CATỐT
Catốt : là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều. Trong mạ điện catot là
vật mạ. Trên bề mặt vật mạ luôn diễn ra phản ứng khử các ion kim loại mạ

1.2.3

Thực ra quá trình này xảy ra theo nhiều bước liên tiếp:
●
●

Cation hyđrat hoá M.mHO di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catốt
Catốt mất vỏ hyđrat hoá (mHO) vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catốt.
Điện tử (e) từ catốt điền vào vàn điện tử hoá trị của cation biến nó thành phân tử
trung hoà.
Các nguyên tử kim loại hoặc sẽ tham gia vào thành mầm tinh thể mới hoặc tham gia
nuôI lớn mầm tinh thể đã sinh ra trước đó Mầm phát triển thành.Tinh thể kết thành lớp
mạ.
1.2.4

DUNG DỊCH MẠ

Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về năng lực mạ (tốc độ mạ ,chiều dày tối đa ,mặt
hàng mạ…)và chất lượng mạ. Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khá phức tạp gồm
ion kim loại mạ ,chất điện ly (dẫn điện) và các chất phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp
mạ có chất lượng và tính chất mong muốn.
-

Dung dịch muối đơn:Còn gọi là dung dịch axit , cấu tử chính là các muối của các
axit vô cơ hoà tan nhiều trong nước phân ly hoàn toàn thành các ion tù do. Dung
dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ mạ cao cho các vật có hình thù đơn giản.

-

Dung dịch muối phức: Ion phức tạo thành ngay khi pha chế dung dịch. Ion kim
loại mạ là ion trung tâm trong nội cầu phức.Dung dịch phức thường dùng trong
trường hợpcần có khả năng phân bố cao để mạ cho vật có hình dáng phức tạp.

1.2.5

CHẤT PHỤ GIA
5


•
•
•
•
1.

Chất dẫn điện
Chất bóng:
Chất san bằng
Chất thấm ướt

Các phương án lựa chọn

Các phương án khả thi :

+ Chỉnh lưu cầu một pha
+ Chỉnh lưu cầu ba pha
+ chỉnh lưu sáu pha có cuộn kháng cân bằng
Phương án 1:Chỉnh lưu cầu một pha
Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha

- Hoạt động của sơ đồ:
Giả thiết T5 và T6 đang thông ta có :
- UC thông qua T5 đặt lên K
- Ub thông qua T6 đặt lên A
Ud = UKA = UCB
+ Đến thời điểm θ = O1 + α = π/6 + α , Phát xung điều khiển mở T 1.
Khi đó : Anot T1 mang thế Ua
Catot T1 mang thế Uc
Do Ua > Uc nên T1 mở thông.
T1 mở làm cho Catot lúc này mang thế Ua, do đó T 5 đóng lại vì chịu phân cực ngược Uac.
Dòng điện khép mạch qua T1 và T6,
6


Điện áp tải :

Ud = Uab = Ua – Ub

+ Khi θ = 3π /6 + α : Phát xung điều khiển mở T 2

Khi đó:
Anot T2 mang thế Ub
Katot T2 mang thế Uc
Do Ub > Uc nên T2 mở thông.

Sự mở của T2 làm cho T6 khóa lại 1 cách tự nhiên giống trường hợp trên…
Cứ như vậy các xung điều khiển lệch nhau π/3 lần lượt được đưa đến các cực điều
khiển cua các Thyristor theo thứ tự T1,T2,T3,T4,T5,T6,T1…
Trong mỗi nhóm đấu chung K (hoặc A), khi 1 van mở thì nó sẽ khóa ngay van
trước đó theo thứ tự như bảng sau

HÌNH 1.2 : Dạng sóng cơ bản

7


●

Ưu điểm:
Số xung áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ lớn,vì vậy độ đập mạch của điện áp chỉnh
lưu thấp ,chất lượng điện áp cao.
Không làm lệch pha lưới điện.

●

Nhược điểm:
Sử dụng số van lớn, giá thành thiết bị cao.
Sơ đồ này dùng cho tải công suất lớn, dùng tải nhỏ,chỉnh lưu đòi hỏi độ bằng phẳng
Phương án 2 :

Chỉnh lưu điều khiển 6 pha có cuộn kháng cân bằng.
a, Sơ đồ
Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển 6 pha có cuộn kháng cân bằng bao gồm:
+ Máy biến áp động lực có cuộn kháng cân bằng C cb
+ 6 Thyristor chia làm 2 nhóm T1,T3,T5 và T2,T4,T6

8


Máy biến áp có 2 hệ thống thứ cấp (a,b,c) và (a’,b’,c’).
Các cuộn dây trên mỗi pha (a & a’);(b &b’);(c & c’) có số vòng dây như nhau
nhưng có cực tính ngược nhau.
Hệ thống dây cuốn máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt O 1, O2 được nói với
nhau qua cuộn kháng cân bằng.
Cuộn kháng cân bằng có cấu tạo như máy biến áp tự ngẫu.

Hình 1.3 Dạng sóng cơ bản
b). Ưu nhược điểm của sơ đồ:
- Dòng điện - điện áp ra có độ bằng phẳng cao, độ đập mạch 5,7%
- Dòng trung bình qua van nhỏ chỉ bằng 1/6 dòng tải
- Do tính đối xứng (ngay cả khi α thay đổi) nên bộ lọc thiết kế đơn giản, trọng
lượng cũng như kích thước nhỏ.
- Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của chỉnh lưu loại này là giá thành cao do sử dụng
nhiều van công suất, và thiết kế máy biến áp cũng như cuộn kháng cân bằng rất phức
tạp. Đây chính là nhược điểm cũng như hạn chế khả năng ứng dụng của sơ đồ trong
quy mô sản xuất vừa và nhỏ.
Phương án 3 : Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng

Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển cầu ba pha đối xứng :
9


u2a

T1 A T3

T5
R

u2b
u2c

B
C

L

T4 T6 T2
Sơ đồ cầu chỉnh lưu ba pha gồm 6 Tiristor chia làm hai nhóm:
Nhóm Catốt chung gồm ba Tiristor T1,T3, T5 tạo thành một chỉnh lưu tia
ba pha cho điện áp dương.
Nhóm Anốt chung gồm ba Tiristor T2,T4, T6 tạo thành một chỉnh lưu tia ba
pha cho điện áp âm.
- Góc dẫn dòng của mỗi tiristor là: = 2/3
- Giá trị cực đại của ud1 và ud2 lệch nhau góc /3
-

Như vậy sơ đồ cầu ba pha có thể coi như là hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc
ngược nhau.
Điện áp các pha :
U 2a = 2U 2 sinθ
U 2b = 2U 2sin(θ −
U 2c = 2U2sin(θ −

2Π

4Π

/3)

/3)

Điện áp các pha thứ cấp của máy biến áp là ua, ub, uc; góc mở được tính từ
lúc giao điểm của các nửa hình sin.
Hoạt động của sơ đồ :
Theo nguyên tắc hoạt động của sơ đồ chỉnh lưu cầu; Tại mỗi thời điểm cần
phải mở van bán dẫn cho dòng chạy qua tải, chúng ta phải cấp hai xung
điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm Anốt, một xung ở nhóm Catốt). Cần
chú ý rằng thứ tự cấp xung điều khiển cũng cần tuân thủ đúng theo thứ tự pha.
U
Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua F = U 2c ,U G = U 2b
+ Khi θ = θ 2 = Π/6 + α cho xung điều khiển mơ T1. Tiristor
này mở vì U 2a > 0
Sự mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì U2a > U 2c. Lúc này T6 và
T1 cho dòng đi qua. Điện áp ra trên tải : Ud = Uab = U 2a −U 2b
10


+ Khi θ = θ 2 =3#/6 điều khiển mở T2. Tiristor này mở vì T6 dẫn
+ α cho xung

- dòng, nó đặt U2b lên catốt T2 mà U2b > U2c . Sự mở của T2 làm cho T6 khoá lại
một cách tự nhiên vì U2b > U2c .
- Các xung điều khiển lệch nhau. #/3 được lần lượt đưa đến các cực điều khiển của
các tiristor theo thứ tự 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,….. Trong mỗi nhóm, khi 1 tiristor mở thì nó
sẽ khoá ngay tiristor trước nó, như trong bảng sau:

θ2 = 3π/6 + α

T1
T2

Khoá
T5
T6

θ3 = 5π/6 + α

T3

T1

θ4 = 7π/6 + α

T4

T2

T5

T3

T6

T4

Thời điểm
θ1 = π/6 + α

θ5 = 9π/6 + α
θ6 = 11π/6 + α

Mở

Bảng. Thời điểm đóng mở của các tiristor

11


b.Ưu nhược điểm của sơ đồ :
+ ưu điểm :
- số xung áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ lớn, vì vậy độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu

thấp, chất lượng điện áp cao.
- không làm lệch pha lưới điện.
+ Nhược điểm
sử dung số van lớn, giá thành thiết bị cao
- sơ đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dung tải nhỏ và điện áp chỉnh lưu đòi hỏi
độ bằng phẳng.
-

Do dòng tải dùng trong mạ điện có trị số lớn, nên không áp dụng được
phương pháp này, vì các van không chịu được dòng tải lớn.
●

Kết luận:

Như vậy, theo yêu cầu của đề tài thiết kế:
Nguồn áp : 110 V
Dòng tải: 500A
Cùng với những phân tích ở trên, em đi đến lựa chọn phương án: Sử dụng bộ chỉnh lưu
cầu 6 pha có cuộn kháng cân bằng.
12


Chương 2: Tính Toán Mạch Động Lực
2.1 Cấu tạo Diode.
2.1.1 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.
Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp
giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện
tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống =>
tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai
chất bán dẫn.

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode .
* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn.

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.
2.1.2Phân cực thuận cho Diode.
Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt
( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp
lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode
loại Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu
tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa
hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )

13

Diode (Si) phân cực thuận.
- Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc ghim ở mức 0,6V.

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode
* Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận
<0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi
qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị
0,6V .
2.1.3 - Phân cực ngược cho Diode.
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-)
vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra
và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn
khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V

14


2.1.4- Phương pháp đo kiểm tra Diode

Đo kiểm tra Diode
•
•
•
•
•
•

Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode, nếu :
Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo
kim không lên là => Diode tốt
Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập.
Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt.
Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt
Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò.

2.2 Cấu tạo Thyristor.
2.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor:

15


Cấu tạo Thyristor

Ký hiệu của Thyristor

Sơ đồ tương tương

Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nối tiếp,
một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên ) .
Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều
khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp
kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn
Thyristor mới ngưng dẫn..
Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor:

Thí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor.

Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫn không
có dòng điện chạy qua, đèn không sáng.
Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theo đèn
Q1 dẫn => dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng.
Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện áp chân
B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đèn Q1 dẫn , như
vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện.
16


Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưng
trang thái hoạt động.
Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trường hợp
ban đầu.

Hình dáng Thyristor
2. Cách đo kiểm tra Thyristor:

Đo kiểm tra Thyristor
Đặt động hồ thang x1W , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên ,
dùng Tua-vit chập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó bỏ Tua-vit ra =>
đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt.
2.3 Chỉnh lưu không điều khiển.
2.3.1 Chỉnh lưu 1 pha nua chu kỳ.
Khi diện áp đặt trên D ( UAK > 0) thi D dẫn cho điện áp trên tải như hình bên dưới.
•

Trường hợp tải thuần trở.
17

D1
BAR74

T1
10TO1a

V1
-24/24V

B

A

R1
1k

50 Hz

A: t1_3

0.000ms

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms
2.500 V

C: d1_1

-2.500 V
1.600 V

B: r1[i]

0.400 V
225.0mA
-25.00mA

•

Trường hợp tải điện cảm.
Do có tích lũy và xả năng lượng của cuộn dây, do đó dòng điện và điện áp có dạng
như hình dưới

* Các thông số sơ đồ:
Điện áp tải: Ud =
dωt = 0,45 U2
-

Dòng điện tải: Id = Udc/Rd
Dòng điện chạy qua diode: ID = Id
Điện áp ngược của ngắt điện:UN =

-

Công suất biến áp: : SBA =

V1
-24/24V

T1
10TO1a

= 3,09 Ud.Id

D1
BAS16

R1
5

50 Hz

18

L1
0.01uH


0.000ms

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

A: r1_1

100.0ms
2.500 V
-2.500 V

125.0mA

B: r1[i]

-25.00mA

Measurement Cursors
1

r1_1

X: 0.0000

Y: -0.0000

Trường hợp tải R +E.

•

Do có nguồn E nên điện áp trên tải không về không .
V1
-24/24V

T1
10TO1a

D1
BAR74
A

R1
5

50 Hz

0.000ms

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

B

+ V2
0.5v

70.00ms

80.00ms

A: r1_1

90.00ms

100.0ms
1.450 V
0.950 V
90.00mA

B: r1[i]

-10.00mA

•

Trường hợp tải R+L+E.

V1
-24/24V

T1
10TO1a

D1
BAS16

R1
5

L1
0.01uH
+ V2

0.5V

50 Hz

19


0.000ms

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

A: r1_1

90.00ms

100.0ms

1.400 V

B: r1_2

0.400 V
500.0015mV

C: r1[i]

499.9990mV
175.0mA
-25.00mA

2.3.2 Chỉnh lưu 1 pha cả chu kỳ.
u 21 = 2U 2 sin ωt

u 22 = − 2U 2 sin ωt

Khi 0 < θ < π : u21 dương, u22 âm, D1 mở cho dòng chảy qua, D2 khoá.
ud = 2U 2 sin θ

uD1 = 0

iD1 = id =

uD 2 = −2 2U 2 sin θ

ud
2U 2 sin θ
=

R
R

Khi π < θ < 2π u21 âm, u22 dương . D2 mở cho dòng chảy qua, D1 khoá.
ud = − 2U 2 sin θ

uD2 = 0

iD 2 = id =

u D1 = 2 2U 2 sin θ
•

ud − 2U 2 sin θ
=
R
R

Tải thuần trở (L=0)
D1
BAS16
V1
-220/220V

T1
10to1CTa

50 Hz

R1

5
D2
BAS16

20

A


A: d2_1

8.000 V
7.000 V
6.000 V
5.000 V
4.000 V
3.000 V
2.000 V
1.000 V
0.000 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms

Tải R, L
D1
BAS16

V1
-220/220V

T1
10to1CTa

50 Hz

A: d2_1

L1
1H

R1
5

A

D2
BAS16

16.50 V

11.50 V

6.500 V

1.500 V

-3.500 V

-8.500 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

Tải R, E.
D1
BAS16

50 Hz

T1
10to1CTa

R1
5

V2
10V

A

+

V1
-220/220V

D2
BAS16

21

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms


A: r1_2

65.00 V

40.00 V

15.00 V

-10.00 V

-35.00 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms

Tải R,L,E.
D2
8AF4NPP

T1
1to1CTa

A
R1
1k

50 Hz

D

L1
0.1H

V2
50V

+

V1
-220/220V

D1
88HF40
B

A: t1_3
B: t1_5
D: l1_1

225.0 V

125.0 V

25.00 V

-75.00 V

-175.0 V
0.000ms

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

Kết luận:
- Với tải R+L dòng điện tải chậm sau điện áp u2 một góc ϕ.
- Khi không có diode D điện áp chỉnh lưu có một phần mang giá trị âm đó là thời điểm
cuộn cảm trả năng lượng về nguồn.
- Khi có D điện áp chỉnh lưu sẽ không còn phần mang giá trị âm nữa, năng lượng trên cuộn
cảm tiêu tán trên điện trở tải.
- Trong một chu kỳ điện áp cuộn cảm tích luỹ bao nhiêu năng lượng thì sẽ hoàn trả lại bấy
nhiêu.
2.3.3 Chỉnh lưu cầu 1 pha.

u 2 = 2U 2 sin θ

Khi 0 < θ < π,
>0 , Diode D1, D2 phân cực thuận, D3,D4 phân cực ngược.
Dòng điện chảy từ điểm A qua D1, qua tải, D2 về điểm B.
Ta có phương trình:
22


u d = 2U 2 sin θ
u 2 = 2U 2 sin θ

Khi π < θ < 2π,
<0 Diode D1, D2 phân cực ngược, D3,D4 phân cực thuận.
Dòng điện chảy từ điểm B qua D3, qua tải, D4 về điểm A.
Ta có phương trình
u d = − 2U 2 sin θ

Như vậy điện áp chỉnh lưu trung bình
1
Ud =
2π

2π

1
∫0 ud dθ = π

π

∫

2U 2 sin θdθ =

0

2 2U 2
π

Dòng tải trung bình
U d 2 2U 2
=
R
πR

Id =

Dòng trung bình qua một diode
1
ID =
2π

π

∫
0

UngVmax=
•

2U 2 sin θdθ I d
=
R
2
2

U2.

Tải thuần trở.

V1
-220/220V

D1
8AF4NPP

D2
8AF4NPP

50 Hz

B

V2
-220/220V
50 Hz

R1
100
D4

8AF4NPP

D3
8AF4NPP

23


A: d2_1

8.000 V
7.000 V
6.000 V
5.000 V
4.000 V
3.000 V
2.000 V
1.000 V
0.000 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms

Tải R, L.
D1
8AF4NPP

V1
-220/220V

D2
8AF4NPP

R1
100

50 Hz
V2
-220/220V

L1

A: d2_1

D4
8AF4NPP

D3
8AF4NPP

50 Hz

1uH

16.50 V

11.50 V

6.500 V

1.500 V

-3.500 V

-8.500 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

Tải R, E.

24

60.00ms

70.00ms

80.00ms

90.00ms

100.0ms


D1
8AF4NPP

V1
-220/220V

D2
8AF4NPP

R1
100

50 Hz
V2
-220/220V

+ V3
50V
D4
8AF4NPP

D3
8AF4NPP

50 Hz

\
A: r1_2

65.00 V

40.00 V

15.00 V

-10.00 V

-35.00 V
0.000ms

•

10.00ms

20.00ms

30.00ms

40.00ms

50.00ms

60.00ms

70.00ms

80.00ms

Tải R, L, E.

V1
-220/220V

D1
8AF4NPP

D2
8AF4NPP

R1
100

50 Hz
L1
0.001H

V2
-220/220V
50 Hz

D4
8AF4NPP

D3
8AF4NPP

25

+ V3
75V

90.00ms

100.0ms