Tài liệu Đồ án môn học điện tử công suất - Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha ppt

Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-1-
LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay, lò điện trở 3 pha đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp như: Ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm;
ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng; ngành công nghiệp luyện kim;
ngành cơ khí …vv. Nhưng phát triển mạnh nhất là trong ngành công nghiệp
chế biến thực phẩm, bởi vì nó tạo ra được các sản phẩm có ích cho con người,
cho xã hội và góp phần đáng kể cho nguồn hàng xuất khẩu c
ủa đất nước. Tuy
lò điện trở có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ sửa chữa, dễ sử dụng mà lại làm
việc tin cậy song nó cũng có những hạn chế nhất định như là phải khống chế
được nhiệt độ của lò điện trở nhất là các lò có công suất lớn tới vài chục, vài
trăm kilowat thì việc thiết kế thiết b
ị khống chế nhiệt độ theo yêu cầu rất
phức tạp và cồng kềnh, giá cả rất đắt. Song ngày nay, với trình độ tiến bộ
khoa học kỹ thuật người ta đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo được các loại lò
điện trở lớn nhỏ với công suất khác nhau, hiệu suất làm việc cao và đáp ứng
được yêu cầu công nghệ của các ngành công nghiệp. Tuỳ theo yêu cầu công
ngh
ệ của từng ngành sản xuất mà lò điện trở có những tính năng, tác dụng của
yêu cầu của người sử dụng. Chính vì những yêu cầu đó đòi hỏi lò điện trở
phải có những tính năng điều chỉnh được nhiệt độ thích hợp với yêu cầu sản
xuất và sử dụng được tối đa hiệu suất của lò mà không làm hư hỏng lò ho
ặc
nhìn chung khi điều chỉnh nhiệt độ của lò điện trở.
Nhìn chung khi điều chỉnh nhiệt độ của lò điện trở cần tuân thủ các yêu
cầu cơ bản dưới đây:
- Điện áp cấp cho lò ấn định

- Tổn hao nhiệt nhỏ.
- Hiệu suất làm việc cao
- Làm việc an toàn, dễ sử dụng, dễ điều khiển
- Đạt đượ
c yêu cầu công nghệ
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-2-
- Thiết bị sử dụng đơn giản, gọn nhẹ, chắc chắn, rẻ tiền.
- Dễ sửa chữa, thay thế.
Tuy nhiên để thiết kế và chế tạo được lò điện trở với đầy đủ yêu cầu
trên sẽ không rẻ tiền. Vì vậy ta phải căn cứ vào yêu cầu của từng ngành sản
xuất để chọn công suất lò và thiết kế bộ đ
iều chinhr nhiệt độ của lò điện trở
thích hợp.
Đồ
I.1

ba
G
n








I.2

m
ộ
1. G

nh
i
cho
vào
lên
tản
toả
má

ồ án môn họ
. THYRIST
Thyris
tiếp giá
p p
như được b

. CÁC THÔ
Các th
ột thyristor
Giá trị dò
Đây là
iệt độ của
o phép. Tro
o các điều
n các bộ tả

n được làm
ả ra nhanh
át như sau:
- Làm
ọc điện tử côn
PH
TOR – NG
tor là phần
p-n J
1
, J
2
, J
biểu diễn t
ÔNG SỐ C
hông số cơ
r cho một ứ
ng trung b
à giá trị dòn
cấu trúc tin
ong thực t
kiện làm
m
n nhiệt tiê
m mát cưỡn
hơn. Nói c
mát tự nhi
ng suất
C
HƯƠNG Á

GUYÊN LÝ
n tử bán dẫ
J
3
. Thyristo
trên hình 1
CƠ BẢN C
bản là nh
ứng dụng c
bình cho p
ng trung bì
nh thể bán
ế dòng điệ
mát và nhi
u chuẩn và
ng bức nhờ
chung có th
iên: Dòng s
Thiết kế
CHƯƠNG
ÁN CHỌN
Ý CẤU TẠO
ẫn cấu tạo
or có ba cự

CỦA THYR
hững thông
cụ thể nào đ
phép chạy
ình cho ph

n dẫn của th
ện cho phép
iệt độ môi
à làm mát
ờ quạt gió
hể lựa chọn
sử dụng ch
ế bộ điều chỉn
G 1
N MẠCH L
O VÀ HOẠ
từ bốn lớp
ực: anot A
RISTOR

g số dựa và
đó.
qua th
yri
hép chạy qu
hyristor kh
p chạy qua
trường. Th
tự nhiên. N
hoặc dùng
n dòng điệ
ho phép đế
ỉnh nhiệt độ
LỰC
ẠT ĐỘNG

p bán dẫn
, catot K,
c
ào đó ta có
istor, I
Vtrb

ua thyristor
hông vượt q
a thyristor
hyristor có
Ngoài ra th
g nước để t
ện theo các
ến 1/3 dòng
lò điện trở 3
G.
p-n-p-n tạ
cực điều k
ó thể lựa c
r với điều
quá một gi
còn phụ th
ó thể được
hyristor có
tải nhiệt lư
c điều kiện
g I
Vtrb

3 pha
ạo ra
khiển
chọn
kiện
iá trị
huộc
gắn
ó thể
ượng
làm
Đồ


2.
Đ

cá
c
cat
trữ
1,5
3. T

th
y
điệ
của
lập
bằn

4. T

kh
i
nó
lớ
n







ồ án môn họ
- Làm
- Làm
Điện áp ng
Đây là
c ứng dụng
tot U
AK
luô
ữ nhất định
5 lần giá trị
Thời gian
Đây là
yristor sau
ện áp U
AK

a thyristor
p, trong đó
ng 1,5 – 2
Tốc độ tăn
Thyris
i được phâ
mới cho p
n điện áp rơ

ọc điện tử côn
mát cưỡng
mát cưỡng
gược cho p
à giá trị điệ
g phải đảm
ôn nhỏ hơn
h về điện á
ị biên độ lớ
phục hồi
à thời gian
khi dòng
dương m
à
nhất là tro
ó phải luôn
lần t
r
.
ng điện áp

tor được sử
ân cực thuậ
phép dòng
ơi trên lớp
ng suất
g bức bằng
g bức bằng
phép lớn n
ện áp ngượ
m bảo rằng
n hoặc bằn
áp, nghĩa là
ớn nhất của
tính chất
tối thiểu p
anot – cat
à thyristor
ong các bộ
n đảm bảo
p cho phép
ử dụng như
ận (U
AK
>
điện chạy
tiếp giá
p J
Thiết kế
g quạt gió:
g nước: Có

nhất, U
ngm
ợc lớn nhất
tại bất kỳ
ng U
ngmax
.
à U
ngmax
ph
a điện áp tr
khoá của
phải đặt đi
tot đã về b
vẫn khoá.
ộ nghịch lư
rằng thời
p
/( sV
dt
dU
μ
ư một phần
0) nhưng
qua. Khi
t
J
2
như đượ

ế bộ điều chỉn
Dòng sử d
thể sử dụn
max

t cho phép
thời điểm
Ngoài ra p
hải được ch
rên sơ đồ.
th
yristor
ện áp âm l
bằng không
. t
r
là một
ưu phụ thu
gian dành
)s

n từ có điề
vẫn phải c
thyristor đư
ợc chỉ ra trê
ỉnh nhiệt độ
dụng bằng 2
ng đến 100
p đặt lên th
m nào điện

phải đảm b
họn ít nhất
, t
r
(μs)
lên giữa an
g trước kh
thông số
uộc hoặc n
cho quá tr
ều khiển, ng
có tín hiệu
ược phân c
ên hình 6
lò điện trở 3
2/3 I
Vtrb

0% dòng I
V
hyristor. Tr
áp giữa an
bảo một độ
t là bằng 1
not – catot
hi lại có th
rất quan t
r
nghịch lưu
rình khoá

ghĩa là mặ
điều khiển
cực thuận p
3 pha
Vtrb

rong
not –
ộ dự
1,2 –
t của
ể có
rọng
độc
phải
ặc dù
n thì
phần
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-5-


Lớp tiếp giáp J
2
bị phân cực ngược lên độ dày của nó nở ra tạo ra vùng
không gian nghèo điện tích, cản trở dòng điện chạy qua. Vùng không gian này
có thể coi như một tụ điện có điện dụng C
J2
. Khi có điện áp biến thiên với tốc

độ lớn dòng điện của tụ có thể có giá trị đáng kể, đóng vai trò như dòng điều
khiển. Kết quả là thyristor có thể mở ra khi chưa có tín hiệu điều khiển vào
cực điều khiển G
Tốc độ tăng điện áp là một thông số phân biệt thyristor tần số thấp với
các thyristor tần số cao. ở thyristor t
ần số thấp
dt
dU
vào khoảng 50 – 200 V/μs,
với các thyristor tần số cao
dt
dU
có thể đạt đến 500 – 2000 V/μs.
5. Tốc độ tăng dòng cho phép

dt
dI
(A/μs)
Khi thyristor bắt đầu mở không phải mọi điểm trên tiết diện tinh thể
bán dẫn của nó đều dẫn dòng điện đồng đều. Dòng điện sẽ chạy qua bắt đầu ở
một số điểm, gần với cực điều khiển nhất, sau đó sẽ lan toả dần sang các điểm
khác trên toàn bộ tiết diện. Nếu tốc
độ tăng dòng quá lớn có thể dẫn đến mật
độ dòng điện ở các điểm dẫn ban đầu quá lớn, sự phát nhiệt cục bộ quá mãnh
liệt có thể sẽ dẫn đến hỏng cục bộ, từ đó dẫn đến hỏng toàn bộ tiết diện tinh
thể bán dẫn.
Tốc độ tăng dòng cho phép cũng phân biệt ở thyristor tần số thấp có
dt
dI

khoảng 50 – 100 A/μs với các thyristor có tần số cao
dt
dI
khoảng 500 – 2000
A/μs. Trong các bộ biến đổi phải luôn luôn có biện pháp đảm bảo tốc độ tăng
dòng ở dưới giá trị cho phép. Điều này đạt được nhờ mắc nối tiếp với các
phần tử bán dẫn những điện kháng nhỏ, lõi không khí hoặc đơn giản hơn là
các xuyến ferit lồng lên nhau. Các xuyến ferit được dùng rất phổ biến vì cấu
tạo đơn giản, dễ thay đổ
i điện cảm bằng cách thay đổi số xuyến lồng lên thanh
dẫn. Xuyến ferit còn có tính chất của cuộn cảm bão hoà, khi dòng qua thanh
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-6-
dẫn còn nhỏ điện kháng sẽ lớn để hạn chế tốc độ tăng dòng. Khi dòng đã lớn
ferit bị bão hoà từ, điện cảm giảm gần như bằng không. Vì vậy cuộn kháng
kiểu này không gây sụt áp trong chế độ dòng định mức chạy qua dây dẫn.
I.3. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC PHẦN TỬ NỐI SONG SONG VỚI CỰC ĐIỀU
KHIỂN.
1. ảnh hưởng của điện trở nối song song với cuặc điều khiển. Điện trở này ảnh
hưởng rất lớn đến Tiristo:
a. Làm tăng giá trị dòng qua van I
a
cần thiết để mở được và duy trì cho
van dẫn vì điện trở này rẽ nhánh dòng qua va qua nó.
b. hạn chế ảnh hưởng của tốc độ tăng áp du/dt, nó sẽ dẫn bớt dòng ký
sinh có hại này qua nó, giảm bớt tác động này đến cực điều khiển.
c. Tiristo có độ nhạy cao thường bắt buộc phải có điện trở này để dẫn
dòng nhiệt (dòng diện rò ) qua nó để tránh Tiristo bị mở vì dòng này.
d. Làm giảm h

ệ số khuếch đại vùng n
1
-p
2
-n
2
dẫn đến làm tăng điện áp
chuyển mạch của van.
e. Làm giảm được thời gian hồi phục tính chất khoá cho Tiristo vì nó
tạo thành mạch thoát cho các điện tích dư tích tụ trong vùng p
2
và n
2.
Nhìn chung để đánh giá chi tiết hơn cần biết giá trị của R
G
, R
S
. Tuy
nhiên quy luật chung của các điện trở này là: Tiristo càng nhỏ thì trị số R
S

càng lớn ( đôi khi coi rằng R
S
=
∞
)
Giá trị R
G
phụ thuộc vào kích thước tinh thể bán dẫn, tinh thể càng lớn
giá trị R

G
càng nhỏ.
2. ảnh hưởng của tụ điện nối song song với cực điều khiển.
a. Làm giảm ảnh hưởng của tốc độ tăng hợp du/dt gần như của điện trở,
tuy nhiên chỉ có tác dụng ở tần số cao đó do đó, khác với điện trở, tụ điện rất
có ích để chống nhiễm cao tần ảnh hưởng t
ừ mạng điện lực tới mà không gây
hậu quả ở khu vực tần số thấp, nhất là với dòng ổn định một chiều.
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-7-
b. Làm giảm độ dốc cả xung điều khiển mở van, dẫn đến ké dài hơn
thời gian mở van cũng như thời gian thời gian tăng dòng I
a
, do đó không có
lợi trong những mạch cần có tốc độ tăng dòng lớn.
c. Khi van đã dẫn điện áp trên trên tụ điện này có trị số xấp xỉ sụt áp trên
van (cỡ 1÷ 2V ). Điện áp này nói chung lớn hơn điện áp tối thiểu để mở van.
Khi van khoá lại sau đó lại có điện áp dương đặt trở lại thì dòng điện phóng ra
từ tụ điệ
n này có thể làm van mở ra không cần có dòng điều khiển thực hiện
nữa ( ví dụ van làm việc ở tần số 50 Hz, nếu tụ đủ lớn để kéo dài dòng phóng
quá 10ms sẽ làm van mở ngay ở nửa chu kỳ điện áp trên van dương trở lại.)
3. ảnh hưởng của điện áp âm đặt lên cực điều khiển. Điện áp trên cực
điều khiển không được âm quá trị số cho phép củ
a từng loại van ( thường giới
hạn ở mức 5V ). Vì vậy khi van làm việc có khả năng xuất hiện điện áp âm
quá mức trên cực điều khiển cần có biện áp hạn chế trước mà thông dụng nhất
là đấu thêm điốt nối tiếp song song với cực điều khiển như trên hình
4. ảnh hưởng của điện áp dương trên cực điều khiển khi

điện áp trên
van lại âm, điều này có thể dẫn đến sự phát nhiệt quá mức ở cực điều khiển
làm hỏng van.
Nhìn chung nên hạn chế các tình trạng: U
GK
>0 trong khi U
Ak
<0; cũng
như U
GK
<0 trong khi U
AK
>0. Trong sổ tra cứu thường hai trị số âm và dương
của U
GK
lấy là -1 và vào khoảng 0,5V đến 1V.
]I.4. ĐẶC TÍNH VÔN – AMPE CỦA THYRISTOR
Đặc tính vôn – ampe của một Thyristor gồm hai phần (hình 2). Phần
thứ nhất nằm trong góc phần tư thé I là đặc tính thuận tương ứng với trường
hợp điện áp U
AK
> 0, phần thứ hai nằm trong góc phần tư thứ III gọi là đặc
tính ngược, tương ứng với trường hợp U
AK
< 0.
a. Trường hợp dòng điện vào cực điều khiển bằng không (I
G
= 0)
Khi dòng vào cực điều khiển của Thyristor bằng 0 hay khi hở mạch cực
điều khiển Thyristor sẽ cản trở dòng điện ứng với cả hai trường hợp phân cực

điện áp giữa anot – catot. Khi điện áp U
AK
< 0 theo cấu tạo bán dẫn của
Thyristor hai tiếp giáp J
1
, J
3
đều phân cực ngược, lớp J
2
phân cực thuận, như
Đồ
vậy
Th
tăn
bị
ng
ư
đượ
cũn

có
m
ạ
J
2
p
nhấ
ngộ
bởi

đi
ệ
mộ
trên
tính
ồ án môn họ
y Thyristor
hyristor sẽ
ng đạt đến
đánh thủn
ược của đ
ợc, nghĩa l
ng không g
Khi tăn
một dòng
ạch anot –
phân cực
ất U
thmax
sẽ
ột giảm, d

i
ện trở tải ở
ột mực dòn
n đường đ
h thuận đư
ọc điện tử côn
r sẽ sẽ giố
chỉ có mộ
một giá tr
ị
g, dòng đi
đi ốt quá tr
là nếu có g
giảm được
ng điện áp
g điện rất
catot vẫn
c
ngược. Ch
ẽ xảy ra hi
dòng điện c
ở mạch ng
ng tối thiểu
đặc tính thu
ược đặc trư
ng suất
ống như ha
t dòng điệ
ị điện áp lớ
iện có thể

rình bị đán
giảm điện á
về mức dò
anot – cat
nhỏ chạy
có giá trị rấ
ho đến khi
iện tượng
có thể chạ
oài. Nếu k
u, gọi là dò
uận, giống
ưng bởi tín
Thiết kế
ai đi ốt mắ
ện rất nhỏ
ớn nhất U
n
tăng lên rấ
nh thủng l
áp U
AK
xuố
òng rò. Thy
tot theo chi
qua, gọi l
ất lớn. Khi
i U
AK
tăng

điện trở tư
ạy qua Thy

khi đó dòn
òng duy trì
như đườ
n
nh chất dòn
ế bộ điều chỉn
ắc nối tiếp
chạy qua,
ngmax
sẽ xảy
ất lớn. Giố
là quá trìn
ống dưới m
yristor đã b
iều thuận U
là dòng rò
i đó tiếp gi
g đạt đến g
ương đươn
yristor và g
ng qua Thy
I
dt
thì khi
ng đặc tính
ng có thể c
ỉnh nhiệt độ

bị phân c
ự
gọi là dòn
y ra hiện tư
ống như ở
nh không t
mức U
ngmax
bị hỏng.
U
AK
> 0 lú
ò. Điện trở
iáp J
1
, J
3
ph
giá trị điện
ng mạch an
giá trị sẽ c
yristor có g
đó thyristo
h thuận ở đ
có giá trị lớ
lò điện trở 3
ực ngược.
ng rò. Khi
ượng Thyri
đoạn đặc

thể đảo ng
x
thì dòng
c đầu cũn
g
ở tương đư
hân cực th
n áp thuận
not – catot
chỉ bị giới
giá trị lớn
or sẽ dẫn d
đi ốt. Đoạn
ớn nhưng
3 pha
Qua
U
AK

istor
tính
gược
điện
g chỉ
ương
huận,
n lớn
t đột
hạn
hơn

dòng
n đặc
điện
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-9-
áp rơi trên anot – catot thì nhỏ và hầu như không phụ thuộc vào giá trị của
dòng điện.
b. Trường hợp có dòng điện vào cực điều khiển (I
G
> 0)
Nếu có dòng điều khiển đưa vào giữa cực điều khiển và catot thì quá
trình chuyển điểm làm việc trên đường đặc tính thuận sẽ xảy ra sớm hơn,
trước khi điện áp thuận đạt đến giá trị lớn nhất, U
thmax
. Điều này được mô tả
trên hình 1.7 bằng những đường nét đứt, ứng với các giá trị dòng điều khiển
khác nhau I
G1
, I
G2
, I
G3
.. Nói chung nếu dòng điều khiển lớn hơn thì điểm
chuyển đặc tính làm việc sẽ xảy ra với U
AK
nhỏ hơn.
I.5. MỞ VÀ KHOÁ THYRISTOR

Thyristor có đặc tính giống như điôt, nghĩa là chỉ cho phép dòng chạy

qua theo một chiều, từ anot đến catot và cản trở dòng chạy theo chiều ngược
lại. Tuy nhiên khác với điôt, để thyristor có thể dẫn dòng ngoài điều kiện phải
có điện áp U
AK
> 0 còn cần thêm một số điều khiển khác. Do đó thyristor
được coi là phần tử bán dẫn có điều khiển để phân biệt với điôt là phần tử
không điều khiển được.
1. Mở thyristor

Khi được phân cực thuận U
AK
> 0 thyristor có thể mở bằng hai cách.
Thứ nhất có thể tăng điện áp anot- catot cho đến khi đạt đến giá trị điện áp
thuận lớn nhất , U
thmax
khi đó điện trở tương đương trong mạch anot – catot sẽ
giảm đột ngột và dòng qua thyristor sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác định.
Phương pháp mở này trong thực tế không được áp dụng và còn nguyên nhân
mở không mong muốn vì không phải lúc nào cũng có thể tăng được điện áp
đến giá trị U
thmax
. Vả lại như vậy sẽ xảy ra trường hợp thyristor tự mở ra dưới
tác dụng của các xung điện áp nhiễu tại một thời điểm ngẫu nhiên, không định
trước.
Phương pháp thứ hai là phương pháp được áp dụng thực tế là đưa một
xung dòng điện có giá trị nhất định vào giữa cực điều khiển và catot. Xung
dòng điện điều khiể
n sẽ chuyển trạng thái của thyristor từ trở kháng cao sang
trở kháng thấp ở mức điện áp anot – catot nhỏ. Khi đó nếu dòng qua anot –
Đồ

cat
tục
điề
xun
có
đó
n
2. K

đư
ơ
dòn
cao
nhấ
của
J
1
,
gi
á
tiếp
mứ
tro
gi
a
ngư
tươ
là k
phụ
thy

đi
ệ


ồ án môn họ
tot lớn hơn
c cho trạng
ều khiển nữ
ng dòng có
thể là rất
ng cắt, khố
Khoá thyr
Một th
ơng mạch
ng duy trì
o, khi điện
ất định để
a mình. Kh
J
3
phân cự
áp J
2
đang
p giáp J
1
,
ức dòng du

ng một kh
an phục hồ
ược này d
ơng đương
khả năng c
ụ thuộc và
yristor và n
Quá trì
Theo h
ện tích Q c
ọc điện tử côn
n một giá tr
g thái mở d
ữa. Điều nà
ó độ rộng
nhỏ, so v
ớ
ống chế dò
ristor
hyristor đa
anot – cato
I
dt
. Tuy n
n áp anot –
các lớp tiế
hi thyristor
ực thuận, c
bị phân cự
J

2
, J
3
. Để
uy trì (I
dt
)
hoảng thời
ồi có một
di tản các đ
g của hai ti
cản trở dò
ào lượng đi
nạp điện ch
ình khoá m
hình 3 phầ
ần di tản ra
ng suất
rị nhất định
dẫn dòng m
ày nghĩa là
xung nhất
ới công su
òng điện.
ang dẫn dò
ot tăng cao
nhiên để th
– catot lại
ếp giáp ph
r dẫn dòng

các điện tíc
ực ngược.
khoá thyr
i
và đặt mộ
gian tối th
dòng điện
điện tích r
ếp giáp J
1
,
òng điện củ
iện tích cầ
ho tiếp giáp
một thyristo
ần điện tích
a ngoài cấu
Thiết kế
h, gọi là dò
mà không
à có thể điề
t định, do
ất của mạ
c
òng sẽ trở v
o) nếu dòn
hyristor vẫn
dương (U
hục hồi hoà
g theo chiề

ch đi qua h
Vì vậy mà
istor lại cầ
ột điện áp
hiểu, gọi là
n ngược ch
ra khỏi tiế
, J
3
lúc này
ủa J
1
. J
3
, đ
ần được di
p J
1
, J
3
.
or được mô
h gạch ché
u trúc bán

ế bộ điều chỉn
òng duy trì
cần đến s
ều khiển m
đó công su

ch lực mà
về trạng th
g điện giảm
n ở trạng t
U
AK
> 0) cầ
àn toàn tín
ều thuận U
hai lớp này
à dòng điện
ần giảm dò
ngược lên
à thời gian
hạy giữa c
p giáp J
2
v
y đang bị p
được phục
tản ra ngo
ô tả trên đồ
éo dưới đư
dẫn của th
ỉnh nhiệt độ
ì (I
dt
) thì th
ự tồn tại c
mở các thyr

uất của mạ
thyristor l
hái khoá (đ
m xuống, n
thái khoá,
ần phải có
h chất cả
n
U
AK
> 0, ha
y dễ dàng v
n có thể ch
òng anot –
n anot – ca
n phục hồi,
atot và an
và nạp điệ
phân cực n
hồi. Thời
oài cấu trú
ồ thị hình 3
ường dòng
hyristor.
lò điện trở 3
hyristor sẽ
của xung d
ristor bằng
ạch điều kh
là một phầ

điện trở tư
nhỏ hơn gi
với trở kh
một thời
n trở dòng
ai lớp tiếp
và lấp đầy
hảy qua ba
– catot về d
atot (U
AK
<
, t
r
. Trong
not. Dòng
ện cho tụ
ngược. Kết
gian phụ
c
úc bán dẫn
3.
điện là l
ư
3 pha
tiếp
dòng
g các
hiển
ần tử

ương
iá trị
háng
gian
điện
giáp
tiếp
a lớp
dưới
< 0)
thời
điện
điện
quả
c hồi
n của
ượng
Đồ








th
y
giá
các

I.6

cự
c
cùn
ví
á
p
hi
ệ
khi
tiếp
Cô
điề
càn



ồ án môn họ
Hình 3

Thời
g
yristor thời
á trị cỡ 5 –
c thyristor
. CÁC YẾU
Quan h
c điều khiể
ng một loạ

dụ như trê
và dòng đ
ệu điều khi
iển đi qua
p giáp này
ông suất gi
ều khiển là
ng lớn.
ọc điện tử côn
3. Quá trình
gian phục
i gian phục
– 50
μ
s đối
tần số thấp
U CẦU ĐỐ
hệ giữa điệ
ển xác định
ại thyristor
ên hình 4,
điện nhỏ nh
iển phải đả
tiếp giáp
y. Vì vậy t
ới hạn của
à một xung
ng suất
h khoá mộ
hồi là

m
c hồi xác đ
i với các th
p.
ỐI VỚI TÍN
ện áp trên
h các yêu c
r nhà sản x
trên đó có
hất, ứng vớ
ảm bảo để
p-n giữa
c
tín hiệu điề
a tín hiệu đ
g có độ rộ
Thiết kế
t thyristor,
một trong
định dải tầ
hyristor tần
N HIỆU ĐI
cực điều k
cầu đối với
xuất sẽ cun
ó thể thấy đ
ới một nhi
mở được c
cực điều k
ều khiển c

điều khiển
ng càng n


ế bộ điều chỉn
, ý nghĩa củ
những thô
ần số làm v
n số cao và
IỀU KHIỂ
khiển và ca
i tín hiệu đ
ng cấp một
được các đ
iệt độ môi
chắc chắn m
khiển và ca
cũng phải b
n phụ thuộc
ngắn thì cô
ỉnh nhiệt độ
ủa thời gia
ông số qu
việc của th
à cỡ 50 – 2
ỂN THYRI
atot với dò
điều khiển
t họ đặc tín
đặc tính gi

t
rường nh
một thyrist
atot cũng l
bị hạn chế
c thời gian
ông suất ch
lò điện trở 3
an phục hồi
uan trọng
hyristor, t
r
,
200
μ
s đối
STOR
ng điện đi
thyristor .
nh điều kh
ới hạn về
hất định mà
tor. Dòng
làm phát n
ế về công s
n. Nếu tín
ho phép có
3 pha
i, t
r

của
, có
i với
vào
Với
hiển,
điện
à tín
điều
nóng
suất.
hiệu
ó thể
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-12-







Sơ đồ tiêu biểu của một mạch khuếch đại xung điều khiển thyristor
được cho trên hình 5. Khoá Transistor T được điều khiển bởi một xung có độ
rộng nhất định, đóng cắt điện áp phía sơ cấp biến áp xung. Xung điều khiển
đưa đến cực điều khiển của thyristor ở bên phía cuộn thứ cấp. Như vậy mạch
l
ực được cách ly hoàn toàn với mạch điều khiển bởi biến áp xung. Điện trở R
hạn chế dòng qua transistor và xác định nội trở của nguồn tín hiệu điều khiển.

Điôt D1 ngắn mạch cuộn sơ cấp biến áp cung khi transistor T khoá lại để
chống quá áp trên T. Điot D
2
ngăn xung âm và cực điều khiển. Điot D
3
mắc
song song với cực điều khiển và có thể song song với tụ C có tác dụng giảm
quá áp trên tiếp giáp G – K khi thyristor bị phân cực ngược.











bax

D

2
V

D

3
C

T

D

1
R

+Un

Hình 5
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-13-


II. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP
II.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG.
Các bộ điện áp xoay chiều (ĐAXC) dùng để đóng ngắt hoặc thay đổi
được điện áp xoay chiều ra tải. Do tải đòi hỏi dòng điện xoay chiều nên phải
dùng loại van bán dẫn là TRIAC hoặc ghép hai van dẫn một chiều song song
ngược nhau để mỗi van đảm nhận một chiều của dòng tải: Như vậy có thể
ghép 2 thyistor với nhau (gọ
i là kiểu đối xứng ) hoặc 1 thyristor với 1 điôt.
ĐAXC dùng van bán dẫn có đầy đủ các ưu điểm của nhưng mạch công
suất sử dụng kỹ thuật bán dẫn như: Dễ điều chỉnh và tự động hoá, làm việc ổn
định, phản ứng nhanh với các đột biến điều khiển, độ tin cậy và tuổi thọ cao,
kích thước gọn, dễ thay thế. Thích hợp v
ới quá trình hiện đại hoá, tập chung
hoá các quá trình công nghệ...Nhược điểm chung và cơ bản của ĐAXC là

điện áp ra tải không sin trong toàn dải điều chỉnh. Điện áp trên tải chỉ sin khi
đưa toàn bộ điện áp nguồn ra tải, do vậy độ méo điện áp trên tải sẽ càng lớn
khi điều chỉnh càng sâu, thành phần sóng dài khá cao. Với những tải yêu cầu
nghiêm ngặt về độ méo và thành phần sóng dài không thể dùng
ĐAXC được.
Do vậy ứng dụng chủ yếu của nó là cho dạng tải có tính thuần trở:
- Điều chỉnh ánh sáng đèn sợi đốt và ổn định độ phát quang của hệ
chiếu sáng.
- Điều chỉnh và ổn định nhiệt độ các lò điện trở bằng cách khống chế
công suất đưa vào lò.
- ĐAXC cùng được sử dụng để điều chỉnh tố
c độ động cơ điện không
đồng bộ. Nhưng chỉ phù hợp với phụ tải của động cơ dạng quạt gió hoặc máy
bơm li tâm với phạm vi điều chỉnh không lớn. ĐAXC thích hợp với các chế
độ như khởi động, đóng ngắt tải cho động cơ điện.
- ĐAXC cũng được dùng để điều chỉnh đi
ện áp sơ cấp các biến áp lực
và thông qua đó điều chỉnh điện áp ra tải, phụ tải có thể dùng dòng điện xoay
chiều hoặc một chiều ( chỉnh lưu điôt phía thứ cấp ) khi rơi vào hai trường
Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-14-
hợp sau : a/. điện áp thứ cấp thấp hơn điện áp sơ cấp như dòng điện thứ cấp
rất lớn. b/. điện áp thứ cấp mà tải yêu càu cao hơn nhiều lần điện áp nguồn.
Nguyên tắc điều chỉnh của ĐAXC là điều chỉnh góc mở của van bán
dẫn. Các van làm việc với điện áp xoay chiều nên được khoá tự nhiên b
ằng
điện áp nguồn và cũng chịu các ảnh hưởng của lưới điện đến van, kiểu điều
khiển van cũng là dịch pha điểm phát xung so với pha nguồn xoay chiều.đặc
trưng khác biệt và các cơ sở do tính toán.

Đồ án môn học điện tử công suất Thiết kế bộ điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở 3 pha

-15-
II.2 XUNG ÁP XOAY CHIỀU 3 PHA

1. Các ơ đồ ứng dụng.










Hình 7. Sơ đồ XAAC 3 pha
a, tải có thể dấu Y hoặc **:
b, thyristor V
1
, V
2
, V
3
, sẽ tạo thành điểm chung tính giả cho tải Z
A
, Z
b
, Z
c

,.

XAAC 3 pha có thể thực hiện theo các phương án như trên hình 7. Sơ đồ (a)
có thể áp dụng bán điều khiển, ví dụ thay V
4
, V
6
, V
2
bằng 3 điôt.
2. Ưu nhược điểm của sơ đồ

- Các sơ đồ XAAC nói chung đều đơn giản, do đó cho hiệu quả cao
trong quá trình điều chỉnh điện áp xoay chiều.
- Tuy nhiên dạng điện áp ra phụ thuộc rất nhiều vào góc độ điều khiển và
tính chất của tải. Dạng điện áp ra cũng rất không sin.
- Phù hợp với các ưng dụng yêu cầu công suất vừa và nhỏ, nhất là với
tải thuần trở vì khi đó d
ạng điện áp trên tải không yêu cầu khắt khe.
- Với công suất lớn có thể áp dụng trong những trường hợp dải điều
chỉnh điện áp yêu cầu hẹp hoặc quá trình điều chỉnh chỉ diễn ra trong một thời
gian ngắn, ví dụ trong các bộ khởi động cơ.

A

v
1

v
4

v
6
v
3
B
v
2
v
5
C
Z
A
A B

C

Hình 7

Z
B
Z
C
Z
AB
Z
BC
Z
CA
Z

C

Z
B

Z
A
v
1
v
2

v
3