HE DIEN TU CONG SUAT
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (546.71 KB, 53 trang )
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
LờI GIƠí THIệU
Điện tử công suất là một chuyên ngành của kỹ thuật điện tử nghiên cứu và ứng dụng
các phần tử bán dẫn công suất trong sơ đồ các bộ biến đổi nhằm biến đổi và khống chế
nguồn năng lượng điện với các tham số không thay đổi được thành nguồn năng lượng điện
với các tham số có thể thay đổi được cung cấp cho các phụ tải điện. Như vậy các bộ biến
đổi bán dẫn công suất là đối tượng nghiên cứu cơ bản của điện tử công suất. Trong các bộ
biến đổi các phần tử bán dẫn công suất được sử dụng như những khoá bán dẫn, còn gọi là
các van bán dẫn, khi mở dòng thì nối tải vào nguồn, khi khoá thì không cho dòng điện chảy
qua. Khác với phần tử có tiếp điểm, các van bán dẫn thực hiện đóng cắt các dòng điện mà
không gây lên tia lửa điện, không bị mài mòn theo thời gian. Tuy có thể đóng cắt các dòng
điện lớn nhưng các phần tử bán dẫn lại được điều khiển bởi các tín hiệu điện công suất
nhỏ, tạo bởi các mạch điện tử công suất nhỏ. Quy luật nối tải vào nguồn phụ thuộc vào sơ
đồ của các bộ biến đổi và phụ thuôc vào cách thức điều khiển các van trong bộ biến đổi.
Bằng cách như vậy quá trình biến đổi năng lượng được thực hiện với hiệu suất cao vì tổn
thất trong bộ biến đổi chỉ là tổn thất trên các khoá điện tử, không đáng kể so với công suất
điện cần biến đổi. Không những đạt được hiệu suất cao mà các bộ biến đổi còn có khả
năng cung cấp cho phụ tải nguồn năng lượng với các đặc tính theo yêu cầu, đáp ứng các
quá trình điều chỉnh, điều khiển trong một thời gian ngắn nhất, với chất lượng phù hợp
trong các hệ thống tự động hoặc tự động hoá. Đây là đặc tính của các bộ biến đổi bán dẫn
công suất mà các bộ biến đổi có tiếp điểm hoặc kiểu điện từ không thể có được.
Với đối tượng là các bộ biến đổi bán dẫn công suất. Điện tử công suất được ứng
dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp hiện đại, như truyền động điện, tự động
hoá, giao thông đường sắt, nấu luyện thép, gia nhiệt cảm ứng, điện phân nhôm từ quặng
mỏ, các quá trình điện phân trong công nghiệp hoá chất…
Trong những năm gần đây công nghệ chế tạo các phần tử bán dẫn công suất đã có
những tiến bộ vượt bậc và ngày càng trở lên hoàn thiện dẫn đến việc chế tạo các bộ biến
đổi ngày càng gọn nhỏ, nhiều tính năng và sử dụng dễ dàng hơn.
Trong bài thực hành này chúng ta nghiên cứu luật điều khiển THYRISTOR và ứng
dụng của Thyistor điều chỉnh tốc độ động cơ KĐB 3 pha
1
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Bài 1
Bộ thực hành hệ thống điều khiển THYRISTOR 3 pha
Phần 1
Giới thiệu chung về Bộ thực hành hệ thống điều khiển THYRISTOR 3 pha
Bộ thực hành về hệ thống điều khiển THYRISTOR 3 pha được thiết kế thành các
khối module riêng biệt gép trên khung treo Module cho phép người thực hành có thể thực
hiện được các bài thực hành khác nhau.
1. Module mạch điều khiển.
2. Module mạch lực THYRISTOR 3 pha
3. Moduleđộng cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc (khối tải).
4. Moduleáptômát 3 pha.
5. Moduleđồng hồ đo điện áp xoay chiều.
1. Module mạch điều khiển (Hình 1.1)
Mô Hình giàn trải của module mạch điều khiển góc mở thyistor bao gồm các khối
sau:
Khối đồng pha
Khối tạo xung
Khối so sánh
Khối khuyếch đại xung
Bo Mạch điều khiển được lắp thành một bảng mạch lắp bên trong Module. Mặt
ngoài của Module mạch điều khiển có sơ đồ mạch giãn trải của các khối và các nút cắm
cho phép kết nối và đo các thông số cần thiết khi làm thí nghiệm. ý nghĩa của các nút cắm
như sau:
Các nút cấp điện áp lưới. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút cắm
màu đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3 pha 4
dây) để cấp điện áp đồng pha cho mạch điều khiển.
Các nút tín hiệu xung: Trên mặt Module có 3 nút tín hiệu xung đó là: Tín hiệu
điện áp đồng pha, tín hiệu điện áp xung răng cưa, tín hiệu điện áp xung vuông. Các
tín hiệu này có thể đo được bằng Osilocope.
- Tín hiệu điện áp đồng pha là tín hiệu điện áp đầu ra của máy biến áp đồng pha,
tín hiệu này cùng pha với điện áp lưới.
- Tín hiệu điện áp xung răng cưa là tín hiệu điện áp đầu ra của khâu tích phân
-
Tín hiệu điện áp xung vuông là tín hiệu điện áp đầu ra của khâu so sánh. Độ
rộng của xung vuông phụ thuộc vào biên độ (độ lớn) của tín hiệu điện áp răng cưa
và biên độ (độ lớn) của điện áp điều khiển, độ rộng của xung vuông quy định góc
2
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
mở của THYRISTOR tức là quy định biên độ (độ lớn) điện áp ra của THYRISTOR.
Ta có thể thay đổi góc mở THYRISTOR tức là thay đổi giá trị điện áp ra của
THYRISTOR bằng cách vặn núm “Đặt tốc độ” trên module mạch điều khiển
THYRISTOR 3 pha để điều chỉnh biên độ của điện áp đặt từ đó thay đổi góc mở
THYRISTOR.
Núm “Đặt tốc độ”
-
Dùng để điều chỉnh biên độ điện áp đạt để thay đổi góc mở THYRISTOR tức là
thay đổi giá trị điện áp ra của THYRISTOR.
Cổng RS 232
Cổng RS 232 dùng để nối tín hiệu điều khiển đến chân G của THYRISTOR trên
Module mạch lực THYRISTOR 3 pha
Hình 1.1: Module mạch điều khiển
2. Module mạch lực THYRISTOR 3 pha. Hình 1.2
Module mạch lực THYRISTOR 3 pha gồm 3 THYRISTOR được mắc song song
ngược với nhau thành 3 pha. Các Thyistor được lắp bên trong môdule, mặt ngoài của
Module mạch lực có sơ đồ mạch lực và các nút cắm. ý nghĩa của các nút cắm như sau:
Các nút đầu vào THYRISTOR. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút
cắm màu đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3
pha 4 dây) để cấp điện áp đầu vào cho THYRISTOR.
3
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Các nút đầu ra THYRISTOR. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút
cắm màu đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3
pha 4 dây) để cấp điện áp đầu vào cho THYRISTOR.
Cổng RS 232
Cổng RS 232 dùng để nối tín hiệu từ module mạch điều khiển đến chân G của
THYRISTOR 3 pha.
Hình 1.2: Module mạch lực Thyristor 3 pha
3. Module động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc (khối tải). Hình 1.3
Gồm một động cơ được gắn trên đế các đầu của cuộn dây động cơ được nối lên các
nút cắm trên mặt mika gắn với đế động cơ cho phép có thế nối động cơ theo dạng mạch sao
hay tam giác và nối với đầu ra của THYRISTOR.
4
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.3: Module động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc
4. Module áptômát 3 pha. Hình 1.4
Gồm có một áptômát 3 pha dùng để bảo vệ ngắn mạch điện. Trờn mặt module có
các nút cắm A, B, C tương ứng với các màu đỏ, vàng, xanh.
Hình 1.4: Module áptomát 3 pha
5
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
5. Moduleđồng hồ đo điện áp xoay chiều. Hình 1.5
Gồm 3 đồng hồ đo điện áp xoay chiều có thang đo 0~500Vac dùng để đo điện áp ra
của Thyistor.
Hình 1.5: Module đồng hồ đo điện áp xoay chiều
6
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Phần 2
Hướng dẫn thực hành
I.
Mục đích thực hành
Sau khi hoàn thành bài này, học sinh có thể hiểu biết được:
Nguyên lý mạch điều khiển THYRISTOR
ứng dụng của THYRISTOR trong công nghiệp
Xây dựng được mạch điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc
bằng THYRISTOR.
II. Phần lý thuyết
1.
Sơ đồ mạch lực
Sơ đồ mạch lực THYRISTOR điều khiển điện áp ra như trên Hình 1.6
Hình 1.6: Sơ đồ mạch lực Thyristor
ưu nhược điểm của sơ đồ.
Đây là sơ đồ đơn giãn, cho hiệu quả cao trong quá trình điều chỉnh điện áp xoay
chiều. Tuy nhiên, dạng điện áp ra phụ thuộc rất nhiều vào điện áp đặt và tính chất tải. Dạng
điện áp ra cũng không sin. Sơ đồ phù hợp với các ứng dụng yêu cầu công suất vừa và nhỏ,
nhất là với tải thuần trở vì khi đó dạng điện áp trên tải không yêu cầu hoàn toàn sin.
7
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Với công suất lớn có thể áp dụng trong những trường hợp dải điều chỉnh điện áp
yêu cầu hẹp hoặc quá trình chỉ diễn ra trong một thời gian ngắn, ví dụ trong các bộ khởi
động động cơ.
Trong mọi trường hợp phải có biện pháp tránh ảnh hưởng của nhiễu ra ngoài lưới
điện đo dòng điện không sin. Ví dụ phải lắp thêm các bộ lọc đầu vào. Có thể cải thiện đáng
kể đặc tính của sơ đồ nếu sử dụng các van điều khiển hoàn toàn. Khi đó việc điều chỉnh sẽ
áp dụng phương pháp điều chế độ rộng xung ở mỗi nửa chu kỳ điện áp lưới.
2.
Nguyên tắc hoạt động
Để phân tích sự hoạt động của sơ đồ ta phải xác định lúc nào 3 pha cùng dẫn. lúc
nào chỉ có 2 pha dẫn cũng như khoảng dẫn của các van. Hình 1.vẽ 7 với tải Y thuần trở, Za
= Zb = Zc. Đồ thị dạng điện áp trên tải với góc điều khiển = 30O được biểu diễn trên
Hình 1.8
A
B
V1
V4
V3
C
V6
Za
V5
Zb
Zab
V2
Zc
Zbc
Zca
Hình 1.7: Sơ đồ mạch lực với tải thuần trở đối xứng
1/2uab
ZA
0
30o
ua
1/2uac
ub
uc
1 2 3 4 5 6
V V V V V
V V V V V
V
V
V
8
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.8: Đồ thị dạng điện áp trên tải với góc điều khiển = 30O
Góc mở Thyristor được tính từ thời điểm điện áp nguồn qua điểm không. Ta cần
lưu ý rằng trong hệ thống điện áp 3 pha dòng có thể chảy qua cả 3 pha hoặc chỉ qua 2 pha.
Khi dòng chảy qua cả 3 pha thì điện áp trên mỗi pha đúng bằng điện áp pha. Khi dòng chỉ
chảy qua hai pha thì điện áp trên các pha tương ứng sẽ bằng một nửa điện áp dây.
Như trên đồ thị Hình 1.2.2 với 1 2 dòng có thể chảy qua cả 3 pha. Khi đó V 1
dẫn ở pha A, V6 dẫn ở pha B, V5 dẫn ở pha C.
u ZA = u A
Với 2 3 ở pha C dòng không thể chảy qua V 5 được nữa vì uC đã đảo chiều
nên chỉ còn lại V1 dẫn dòng ở pha A cùng với V6 ở pha B. Do đó:
u ZA = 1/2 u AB
Với 3 4 ở pha C, V2 nhận được tín hiệu điều khiển nên sẽ có 3 van dẫn ở 3
pha là V1. V2, V6. Do đó:
u ZA = u A
Với 4 5 ở pha B, V6 không thể dẫn được nữa vì uB đã đảo chiều, nên chỉ còn
lại V1 , V2 :
u ZA = 1/2 u AC
Với 5 6, V3 sẽ vào dẫn cùng với V1 , V2 :
u ZA = u A
Với 6 7 : u ZA = 0
Bằng tính chất đối xứng có thể xác định được điện áp trên Za, trong nửa chu kỳ còn
lại. Từ phân tích trên có thể thấy rằng:
Với 0 60O có các giai đoạn 3 van và 2 van cùng dẫn.
Với 60O 90O có các giai đoạn 2 van cùng dẫn.
Với 90O 150O chỉ có các giai đoạn 2 van cùng dẫn hoặc không có van nào dẫn
cả.
Ví dụ về dạng điện áp trên tải với góc điều khiển = 90O được cho trên Hình 1.9
9
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
o
90
ub
ua
uc
0
uza
uab
uac
0
uac
uab
V1V6 V V2
V4V3 V V5
Hình 1.9: Dạng điện áp trên tải với góc điều khiển = 90O
3.
Hệ điều khiển
Hệ thống điều khiển các bộ chỉnh lưu phải tạo ra các xung điều khiển cấp cho các
THYRISTOR trong mạch lực. Các xung điều khiển phải đảm bảo được phạm vi điều chỉnh
của góc . Thông thường thay đổi trong phạm vi từ 0O đến 180O. Nếu tính đến các khả
năng về hạn chế góc thì phạm vi thay đổi là từ min đến max:
®iÖn ¸ p t ùa
®iÖn ¸ p l ¦ í i
so s¸ nh
®å ng pha
t ¹ o xung vµ
khuÕc h ®¹ i xung
u®k
®Æt t è c ®é
Hình 1.10: Sơ đồ cấu trúc mạch điều khiển Thyristor
min = 10O tới 15O.
max = 160O tới 170O.
10
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Góc được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên. Vì vậy trong sơ đồ cấu trúc khâu
chức năng đầu tiên là khâu đồng pha với nhiệm vụ tạo ra điện áp tựa đồng bộ với điện áp
lưới, nghĩa là cho phép xác định giá trị đầu của góc điều khiển . Thông thường điện áp
tựa có dạng răng cưa Hình 1.11 hặc một phần của Hình sin được dịch pha đi 90 O, gọi là
dạng côsin Hình 1.12
U
U
tùa, max
U
0
O
®
k
O
O
180
360
Hình 1.11
U
U
tùa, max
U
0
O
®
k
O
O
180
360
Hình 1.12
Tiếp theo trong sơ đồ cấu trúc là khâu so sánh, tại đó điện áp tựa so sánh với điện áp
điều khiển Uđk để xác định góc điều khiển .
Ta đã biết trong chỉnh lưu có điều khiển thì:
Ud = Ud0.cos .
Vậy với điện áp tựa dạng răng cưa ta có:
Ud = Ud0.cos [(1 – Uđk/Utựa max)]
Hay nói cách khác Ud phụ thuộc không tuyến tính vào Uđk.
Với điện áp tựa dạng côsin thì:
Ud = Ud0.cos [arccos(Uđk/Utựa.max)] = Ud0(Uđk/Utựa max)
Hay nói cách khác Ud phụ thuộc tuyến tính với điện áp điều khiển, đây là một ưu
thế của dạng điện áp tựa này. Tuy nhiên, điện áp tựa dạng côsin có nhược điểm là phụ
thuộc vào điện áp lưới và dễ bị nhiễu theo đường nguồn do đó trong thực tế người ta chỉ sử
dụng điện áp tựa dạng răng cưa là chính.
11
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Với thời điểm xác định góc điều khiển từ khâu so sánh, khâu tạo xung và khuếch
đại xung sẽ tạo ra xung có độ rộng cần thiết và khuếch đại đủ công suất để đưa đến điều
khiển các THYRISTOR trong mạch lực.
4.
Xây dựng mạch điều khiển một kênh
Trong hệ thống điều khiển một kênh mỗi THYRISTOR trong mạch lực sẽ được điều
khiển bởi một kênh riêng biệt. Mỗi kênh điều khiển sẽ bao gồm các khâu đồng pha, so
sánh tạo xung và khuếch đại xung như sơ đồ cấu trúc Hình 1.2-4. Lợi thế của hệ thống này
là đảm bảo được tính tác động nhanh. Nhược điểm là rất khó đảm bảo được tính đối xứng
của các góc điều khiển đối với tất các kênh.
Hệ thống điều khiển nhiều khắc phục được hoàn toàn nhược điểm về tính đối xứng
của góc điều khiển . Điều này là rất quan trọng, nhất là đối với các sơ đồ chỉnh lưu nhiều
pha, 6 pha, 12 pha, 24 pha. Tuy nhiên về tính tác động nhanh thì hệ thống nhiều kênh sẽ
kém hơn. Về mặt nguyên lý hệ thống một kênh được xây dựng như sơ đồ cấu trúc trên
Hình 1.13
Hình 1.13. Sơ đồ dạng xung hệ thống điều khiển cho một chỉnh lưu cầu 3 pha
Theo nguyên lý này tín hiệu đồng bộ và khâu so sánh sẽ chỉ thực hiện cho một pha
điện áp lưới. Sau đó tín hiệu xác định góc điều khiển từ đầu ra khâu so sánh sẽ được đưa
đến bộ chia tần, trong đó n là số pha của bộ chỉnh lưu. Tín hiệu từ đầu ra bộ chia tần sẽ
được đưa đến bộ đếm vòng thực hiện chức năng như một bộ phân phối xung để tạo ra n
xung điều khiển cho n THYRISTOR.
Khâu chia tần số có thể thực hiện bằng vi mạch CD 4046 với sơ đồ cấu trúc như ở
Hình 1.14.
12
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.14: . Sử dụng CD 4046 trong mạch chia tần số.
Khâu so sánh tần số có nhiệm vụ so sánh hai tín hiệu với tần số chủ đạo và phản
hồi. Sai lệch về tần số giữa hai tín hiệu này thể hiện dưới dạng các xung với độ rộng tỉ lệ
với sai lệch về pha giữa hai tín hiệu. Dãy xung ở đầu ra của khâu này được làm phẳng bở
mạch tích phân R-C, đầu ra của mạch này là tín hiệu điện áp tỷ lệ với sai lệch tần số giữa
tín hiệu chủ đạo và tín hiệu phản hồi.
VCO: Bộ biến đổi điện áp – tần số. Tín hiệu tỷ lệ với sai lệch tần số đưa vào đầu
vào của VCO. Tín hiệu ở đầu ra của VCO sẽ được hiệu chỉnh theo ý muốn ứng với một giá
trị nhất định của điện áp vào. Với mục đích chia tần có thể hiệu chỉnh để điện áp đầu ra của
VCO có tần số bằng f.n kh điện áp đầu vào là 0, ứng với tần số chủ đạo bằng tần số phản
hồi.
Bộ đếm vòng có nhiệm vụ như bộ phân phối xung. Để tạo ra các xung dịch pha
nhau 60O thì mạch đếm vòng với tỷ số f:3 rất thường được sử dụng. Sơ đồ mạch đếm vòng
f:3 với 3 trigơ D có các tín hiệu ra như được biểu diễn trên Hình 1.15.
13
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.15: Tín hiệu đầu ra của một bộ đếm vòng.
Ví dụ: ở hệ thống điều khiển chỉnh lưu cầu 3 pha tín hiệu từ sau khâu so sánh có tần
số 100 Hz, bộ chia tần phải tạo ra tần số 300 Hz, sau đó qua bộ đếm vòng ta sẽ xó các xung
điều khiển với tần số 50 Hz. Biểu đồ xung điều khiển có dạng như ở Hình 1.2-9.
Hình 1.15 là biểu đồ dạng xung ở bộ điều khiển một kênh cho chỉnh lưu cầu 3 pha.
U1: điện áp đồng pha lấy từ lưới điện; U đf: điện áp răng cưa ở đầu ra của khâu đồng pha;
Uss : đầu ra của bộ chia tần; QA, QB, QC, : Các đầu ra của bộ đếm vòng.
Sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều khiển cho trên Hình 1.16. Hệ thống làm việc với
một kênh đồng bộ với điện áp dây U AB. Các diode D1-D4 và các transistor từ T1 đến T4 tạo
ra tín hiệu điện áp tựa răng cưa với tần số 100 Hz. Điện áp tựa so sánh với điện áp điều
khiển Uđk tại KDTT A1. Đầu ra của A 1 sẽ là tín hiệu xung xác định góc điều khiển , Uss.
Uss có tần số 100 Hz như trên đồ thị trên Hình 1.15. Thông qua bộ chia tần dùng vi mạch
CD 4046 và bộ đếm vòng các tín hiệu điều khiển lệch nhau một góc 60 O QA, QB, QC, sẽ
được sử dụng làm tín hiệu điều khiển các THYRISTOR từ T 1 đến T6 trong sơ đồ chỉnh lưu
cầu 3 pha.
14
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.16: Biểu đồ dạng xung của bộ điều khiển một kênh cho 3 pha.
15
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 1.17: Sơ đồ hệ thống điều khiển 3 pha.
Sơ đồ một kênh chưa có phần tạo xung và khuếch đại xung
III.
Phần thực hành
1. Chuẩn bị các module của Bộ thực hành hệ thống THYRISTOR 3 pha. Trước khi tiến
hành thí nghiệm cần sắp xếp các dây nối theo màu sắc và độ dài tương ứng kết nối hai
module với nhau thông qua một cáp kết nối ở bên cạnh các module. Đảm bảo rằng các kết
nối nguồn nuôi của các module là đã được chuẩn bị sẵn.
1. Module mạch điều khiển.
2. Module mạch lực THYRISTOR 3 pha
3. Moduleđộng cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc (khối tải).
4. Moduleáptômát 3 pha.
5. Module đồng hồ đo điện áp xoay chiều.
6. Dây nối Langloi
7. Cáp nối RS 232
2. Quan sát module điều khiển. Bạn hãy cho biết module điều khiển gồm các khối nào?
Hãy giải thích các bước đo trên các khối để nắm vững hoạt động của các khối trước khi
tiến hành thí nghiệm làm các kết nối dây tới các module khác.
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
16
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
………………………………………………………………………………………………
…………………………………………
3. Kiểm tra trạng thái áptômát đẵ cắt.
4. Vặn núm “Đặt tốc độ” về vị trí 0
Nối Module áptômát với nguồn điện.
Nối các Module theo sơ đồ nguyên lý như Hình 1.18
Hình 1.18
Nối tín hiệu điều khiển từ Module điều khiển đến Module mạch lực bằng cáp
RS232.
Cấp nguồn cho module điều khiển và module mạch lực. Dùng đồng hồ đo điện áp
để xác định các giá trị điện áp ra tại các điểm trên khối điện áp vào.
Ghi lại các giá trị điện áp vào:
Ua=
Ub=
Uc=
5. Vặn từ từ núm “Đặt tốc độ” điều chỉnh giá trị điện áp đặt, quan sát giá trị điện áp
ra đo được trên đồng hồ Vôn kế.
Tại sao khi thay đổi giá trị điện áp đặt thì điện áp đầu ra của THYRISTOR lại thay
đổi?.......................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
..............................................................................................................................................
Xác định các giá trị điện áp tại các điểm kiểm ra theo các trạng thái của chiết áp.
6. Vặn núm điều chỉnh điện áp đặt về 0, tắt áptomát
17
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Nối lại sơ đồ mạch lực như Hình 1.19 để nối tải là động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc
với mạch lực THYRISTOR
Hình 1.19
7. Vặn từ từ núm “Đặt tốc độ” điều chỉnh giá trị điện áp đặt, quan sát giá trị điện áp
ra đo được trên đồng hồ Vôn kế và tốc độ quay của động cơ
8. Hãy giải thích các hiện tượng của sự thay đổi tốc độ động cơ. Cho biết khi ở góc mở
nhỏ, động cơ chạy tốc chậm thì hiện tượng chưa đặt tốc độ bình thường của nó (khoảng từ
75 đến 80%) động cơ có hiện tượng gì?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
Bài tập nâng cao
Yêu cầu thiết bị: Để thực hiện được bài tập này yêu cầu cần phải có một Osilope kế
9. Dùng Osilope kế (máy hiện sóng) đo các tín hiệu xung trên Module mạch điều khiển
THYRISTOR.
Điều chỉnh giá trị điện áp điều khiển bằng núm “Đặt tốc độ” tại các giá trị của điện
áp đặt đo các tín hiệu xung trên Module mạch điều khiển THYRISTOR.
Hãy cho biết hiện tượng đóng mở của các THYRISTOR khi thay đổi tín hiệu điện
áp điều khiển.
18
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………
10.Điều chỉnh giá trị điện áp điều khiển bằng núm “Đặt tốc độ” quan sát biên độ và độ
rộng của xung vuông? Dùng đồng hồ đo điện áp đo điện áp ra của THYRISTOR.
Độ rộng của xung vuông có quan hệ với điện áp ra của THYRISTOR như thế nào?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
……………………………………...................................................................
Biên độ của Xung vuông có thay đổi khi thay đổi giá trị điện áp đặt hay không? vì
sao?.
................................................................................................................................
………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Góc mở THYRISTOR có phụ thuộc vào biên độ của xung vuông hay không? Vì
sao?
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
………………………………..................................................................
Góc mở THYRISTOR có phụ thuộc vào độ rộng của xung vuông hay không? Vì
sao?……………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………….
…………………………………………............................................................................
11.Hãy cho biết khi động cơ chạy với trạng thái êm, thì góc mở đạt khoảng bao nhiêu độ
điện, nhìn vào máy hiện sóng để quan sát và giải thích.
12.Vặn núm điều chỉnh điện áp đặt về 0, tắt áptomát
Tháo dây nối, tháo dây nguồn kết thúc bài thực hành
19
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Bài 2
Bộ thực hành hệ thống điều khiển Triac 3 pha
Phần 1
Giới thiệu chung về
Bộ thực hành hệ thống điều khiển TRIAC 3 pha
Bộ thực hành về hệ thống điều khiển TRIAC 3 pha được thiết kế thành các khối
module riêng biệt gép trên khung treo Module cho phép người thực hành có thể thực hiện
được các bài thực hành khác nhau.
6. Module mạch điều khiển.
7. Module mạch lực TRIAC 3 pha
8. Moduleđộng cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc (khối tải).
9. Module áptômát 3 pha.
10. Module đồng hồ đo điện áp xoay chiều.
6. Module mạch điều khiển. Hình 2.1
Mô Hình 2.giãn trải của module mạch điều khiển góc mở TRIAC (Hình 2.1.2) bao
gồm các khối sau:
Khối đồng pha
Khối tạo xung
Khối so sánh
Khối khuyếch đại xung
Bo Mạch điều khiển được lắp thành một bảng mạch lắp bên trong Module. Mặt
ngoài của Module mạch điều khiển có sơ đồ mạch giãn trải của các khối và các nút cắm
cho phép kết nối và đo các thông số cần thiết khi làm thí nghiệm. ý nghĩa của các nút cắm
như sau:
Các nút cấp điện áp lưới. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút cắm
màu đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3 pha 4
dây) để cấp điện áp đồng pha cho mạch điều khiển.
Các nút tín hiệu xung: Trên mặt Module có 3 nút tín hiệu xung đó là: Tín hiệu
điện áp đồng pha, tín hiệu điện áp xung răng cưa, tín hiệu điện áp xung vuông. Các
tín hiệu này có thể đo được bằng Osilocope.
- Tín hiệu điện áp đồng pha là tín hiệu điện áp đầu ra của máy biến áp đồng pha,
tín hiệu này cùng pha với điện áp lưới.
- Tín hiệu điện áp xung răng cưa là tín hiệu điện áp đầu ra của khâu tích phân
20
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
-
Tín hiệu điện áp xung vuông là tín hiệu điện áp đầu ra của khâu so sánh. Độ
rộng của xung vuông phụ thuộc vào biên độ (độ lớn) của tín hiệu điện áp răng cưa
và biên độ (độ lớn) của điện áp điều khiển, độ rộng của xung vuông quy định góc
mở của TRIAC tức là quy định biên độ (độ lớn) điện áp ra của TRIAC. Ta có thể
thay đổi góc mở TRIAC tức là thay đổi giá trị điện áp ra của TRIAC bằng cách vặn
núm “Đặt tốc độ” trên module mạch điều khiển TRIAC 3 pha để điều chỉnh biên độ
của điện áp đặt từ đó thay đổi góc mở TRIAC.
Núm “Đặt tốc độ”
-
Dùng để điều chỉnh biên độ điện áp đạt để thay đổi góc mở TRIAC tức là thay
đổi giá trị điện áp ra của TRIAC.
Cổng RS 232
Cổng RS 232 dùng để nối tín hiệu điều khiển đến chân G của TRIAC trên Module
mạch lực TRIAC 3 pha
Hình 2.1: Module mạch điều khiển
7. Module mạch lực TRIAC 3 pha. Hình 2.2
Module mạch lực TRIAC 3 pha gồm 3 TRIAC được mắc song song ngược với nhau
thành 3 pha. Các TRIAC được lắp bên trong môdule, mặt ngoài của Module mạch lực có
sơ đồ mạch lực và các nút cắm. ý nghĩa của các nút cắm như sau:
21
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Các nút đầu vào TRIAC. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút cắm
màu đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3 pha 4
dây) để cấp điện áp đầu vào cho TRIAC.
Các nút đầu ra TRIAC. Ký hiệu L1, L2, L3, N tương ứng là các nút cắm màu
đỏ, vàng, xanh và đen. Các nút này được nối với điện áp lưới (Nguồn 3 pha 4 dây)
để cấp điện áp đầu vào cho TRIAC.
Cổng RS 232
Cổng RS 232 dùng để nối tín hiệu từ module mạch điều khiển đến chân G của
TRIAC 3 pha.
Hình 2.2 : Module mạch lực Triac 3 pha
8. Module động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc (khối tải). Hình 2.4
Gồm một động cơ được gắn trên đế các đầu của cuộn dây động cơ được nối lên các
nút cắm trên mặt mika gắn với đế động cơ cho phép có thế nối động cơ theo dạng mạch sao
hay tam giác và nối với đầu ra của TRIAC.
22
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Hình 2.4 : Module động cơ KĐB 3 pha
23
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
9. Module áptômát 3 pha. Hình 2.5
Gồm có một áptômát 3 pha dùng để bảo vệ ngắn mạch điện. Trờn mặt module có
các nút cắm A, B, C tương ứng với các màu đỏ, vàng, xanh.
Hình 2.5 : Module áptomát 3 pha
10.Moduleđồng hồ đo điện áp xoay chiều. Hình 2.6
Gồm 3 đồng hồ đo điện áp xoay chiều có thang đo 0~500Vac dùng để đo điện áp ra
của TRIAC.
Hình 2.6 : Module đồng hồ đo điện áp một chiều
24
NG©N GIANG
HỆ THỰC HÀNH VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Phần 2
Hướng dẫn thực hành
IV.
Mục đích thực hành
Sau khi hoàn thành bài này, học sinh có thể hiểu biết được:
Nguyên lý mạch điều khiển TRIAC
ứng dụng của TRIAC trong công nghiệp
Xây dựng được mạch điều khiển tốc độ động cơ KĐB 3 pha rôto lồng sóc
bằng TRIAC.
V. Phần lý thuyết
1.
Sơ đồ mạch lực. Hình 2.7
Sơ đồ mạch lực TRIAC điều khiển điện áp ra như trên Hình 2.vẽ
Hình 2.7
1.1 Xét tải thuần trở
Trong các sơ đồ nhiều pha, góc điều khiển a được tính từ các điểm chuyển
mạch tự nhiên, đó là các điểm mà điện áp nguồn cắt nhau 1, 2, 3, 4, … Tại đó
trong sơ đồ dùng toàn diode, các diode tự chuyển mạch với nhau.
Trong khoảng 1 2 ua dương nhất. Nếu triac V1 nhận được tín hiệu điều
khiển tại thời điểm 1 + , V1 sẽ mở thông, nối tải với điện áp pha a, ud = ua.
25
