Giáo trình Điện tử công nghiệp (Nghề Vận hành nhà máy thủy điện)

BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI

GIÁO TRÌNH
MƠN HỌC: ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
NGÀNH/NGHỀ: VHNMTĐ
( Áp dụng cho Trình độ Cao đẳng)

LƯU HÀNH NỘI BỘ
NĂM 20

1


Lời giới thiệu
Tiến bộ khoa học kỹ thuật đã từng ngày đổi mới các phần tử các mạch
điều khiển trong từng máy riêng lẻ cũng như công nghệ sản xuất của nhiều lĩnh
vực khác nhau.
Điện tử công nghiệp ngày nay khơng chỉ bó hẹp trong lĩnh vực cơng
nghiệp mà cịn có mặt ở hầu hết các lĩnh vực kinh tế khác nhau, khi chúng ta
phấn đấu xây dựng một nền kinh tế theo phương thức cơng nghiệp hóa. Vì vậy
giáo trình Điện tử cơng nghiệp là một nội dung học tập khơng thể thiếu của
những ngành có liên quan đến vận hành, quản lý, sửa chữa các máy móc, trang
bị và dây chuyền cơng nghệ.
Nội dung giáo trình gồm 5 chương, theo trình tự:
Chương 1: Tổng quan về điện tử công nghiệp.
Chương 2: Mạch chỉnh lưu
Chương 3: Các bộ khuếch đại
Chương 4: Các bộ tạo tín hiệu
Chương 5: Các bộ nguồn
Nội dung của bài giảng khá rộng, vì vậy tùy theo yêu cầu ngành học mà

có thể đi sâu và chương này và có thể tìm hiểu khái qt ở chương kia.
Trong q trình biên soạn bản thân tơi đã cố gắng trình bày các nội dung
một cách đơn giản dễ hiểu nhất, để người đọc có thể tự học.
Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh sinh viên học nghề tại các
trường chuyên nghiệp.
Trong quá trình biên soạn bản thân tôi cố gắng cập nhật những tiến bộ
khoa học được áp dùng vào trong thực tế sản xuất và diễn đạt một cách đơn
giản, dễ hiểu nhất. Tuy nhiên vẫn khơng tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy rất mong sự
đóng góp của đồng nghiệp, bạn bè và các em học sinh sinh viên để bài giảng
được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn

Lào cai, ngày …..tháng …..năm……
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Phạm Thị Huê

2


MỤC LỤC
Lời giới đầu
Mục lục
Chương 1: Tổng quan về điện tử công nghiệp
Giới thiệu chung về điện tử công nghiệp

1
1.1
1.2

Điện tử cơng nghiệp

Đặc tính cơ bản của các phần tử bán dẫn công suất
Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công nghiệp

2
2.1
2.2

Các linh kiện điện tử thụ động: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm
Các linh kiện điện tử tích cực: Điốt; Tranzito; Thyristo; Triac
Chương 2: Mạch chỉnh lưu
Mạch chỉnh lưu không điều khiển

1
1.1
1.2
1.3
1.4

Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
Chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ
Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ
Chỉnh lưu có điều khiển

2
2.1
2.2

Giới thiệu chung
Chỉnh lưu có điều khiển một pha nửa chu kỳ

Chương 3: Các bộ khuyếch đại
Các khái niệm cơ bản

1
1.1
1.2
1.3
1.4

Nguyên lý chung xây dựng một tầng khuyếch đại

2.1
2.2
2.3

Tầng khuyếch đại Emitơ chung EC

2

Các tham số cơ bản của tầng khuyếch đại
Các chế độ làm việc của tầng khuyếch đại
Hồi tiếp trong phản hồi
Tầng khuyếch đại dùng Tranzito Bipolar

Tầng khuyếch đại Colectơ chung CC
Tầng khuyếch đại Bazơ chung BC
Ghép giữa các tầng khuyếch đại

3
3.1

3.2
3.3

Lý do ghép tầng
Ghép tầng dùng tụ điện
Ghép tầng bằng máy biến áp
Khuyếch đại một chiều

4
4.1

Khái niệm chung

3

Trang
1
2, 3
4
4
4
4
4
4
12
17
17
17
18
19

20
21
21
22
25
25
25
25
26
26
26
26
27
29
29
29
30
33
33
33


4.2

Tầng khuyếch đại vi sai
Khuyếch đại công suất

5
5.1
5.2

Khuyếch đại công suất chế độ A
Khuyếch đại công suất chế độ B
Khuyếch đại dùng vi mạch thuật toán

6
6.1
6.2

Khái niệm chung
Một số ứng dụng của khuyếch đại thuật toán
Chương 4: Các bộ tạo tín hiệu
Bộ tạo tín hiệu hình sin

1
1.1
1.2
1.3
2

Mạch tạo tín hiệu có ghép biến áp
Mạch tạo tín hiệu dùng cầu Wien
Mạch tạo tín hiệu dùng thạch anh
Bộ tạo tín hiệu xung chữ nhật (hay xung vuông)

2.1
2.2
2.3

Bộ phát xung vuông

Đa hài Rôi - e phát xung vuông
Mạch tạo xung vuông dùng UJT
Bộ tạo tín hiệu xung răng cưa (hay xung tam giác)

3
3.1
3.2

Mạch dùng UJT
Mạch dùng BJT
Chương 5: Các bộ nguồn

1
1.1
1.2
2
2.1
2.2
2.3
2.4
3
3.1
3.2
3.3
3.4
4
4.1
4.2

Khái niệm và phân loại.

Khái niệm;
Phân loại
Bộ biến đổi một chiều - một chiều
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp;
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều song song
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp - song song;
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo điện áp
Bộ nguồn xoay chiều
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp một pha
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng một pha
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha;
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng 3 pha
Bộ lọc
Bộ lọc dùng tụ điện
Bộ lọc RC và LC

4

34
36
36
38
39
39
42
49
49
49
49
50

51
51
52
53
54
54
55
59
59
59
59
61
61
63
64
65
66
66
68
69
71
71
72
74


NỘI DUNG CHI TIẾT CỦA CỦA TÀI LIỆU GIẢNG DẠY/
TẬP BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm chung về điện tử công nghiệp.
- Nhận biết được các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công nghiệp.
- Đọc và đo được mốt số linh kiện cơ bản
- Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc trong học tập.
Nội dung chính:
1. Giới thiệu chung về điện tử công nghiệp
1.1. Điện tử công nghiệp
Điện tử công nghiệp là nghề chuyên thực hiện quá trình thiết kế, xử lý và
lắp đặt các mạch.
Người làm nghề Điện tử công nghiệp thường được bố trí làm việc ở các
nhà máy hoặc phân xưởng, các công ty, doanh nghiệp điện, điện tử. Làm việc
trong các tổ cơ điện, phòng bảo dưỡng bảo trì thiết bị điện của các nhà máy, xí
nghiệp.
Người làm nghề “Điện tử cơng nghiệp” có nhiệm vụ: Lắp ráp, vận hành
các thiết bị điện tử trong xí nghiệp và dây chuyền công nghiệp; lắp đặt và sửa
chữa, bảo dưỡng các mạch điện tử cơ bản; lắp đặt và sửa chữa bảo dưỡng các
khí cụ điện hạ thế; lắp đặt và sửa chữa, bảo dưỡng các bộ điều khiển; lắp đặt và
bảo trì các mạch xung – số; lắp đặt và sửa chữa các vi mạch số và IC thơng
dụng; phân tích, lắp ráp các bộ biến đổi cơng suất; lắp đặt các hệ thống đo lường
điện tử; lắp đặt các tủ điều khiển thiết bị công nghiệp, các thiết bị và hệ thống
bảo vệ, các bảng mạch điện tử công nghiệp; kiểm tra sửa chữa được các hư hỏng
trên thiết bị điện tử công nghiệp; thay thế tương đương, linh kiện, mạch điện hư
hỏng đơn giản trên thiết bị điện tử công nghiệp; hiệu chỉnh được các thông số kỹ
thuật của mạch điện; xử lý một số tình huống phát sinh trong quá trình làm việc
của thiết bị; lập trình đơn giản các phần mềm khi có sự cố; kết nối mạch điện
đúng theo sơ đồ nguyên lý; chống ẩm và rò điện tốt cho thiết bị; vận hành chạy

5

thử toàn bộ mạch điện; thực hiện các biện pháp an tồn lao động, an tồn điện
và vệ sinh cơng nghiệp”
1.2. Đặc tính cơ bản của các phần tử bán dẫn cơng suất
Phần tử bán dẫn đóng cắt với kích thước nhỏ nhưng chịu được điện áp,
dòng điện càng lớn và tổn hao công suất thấp.
2. Các linh kiện chuyển mạch trong điện tử công nghiệp.
2.1. Các linh kiện điện tử thụ động
Trong mạch điện, trạng thái điện của một linh kiện (hay phần tử) được thể
hiện bởi hai thông số trạng thái là điện áp đặt trên linh kiện và dịng điện chạy
qua nó.
Các phần tử tạo ra điện áp hay dòng điện gọi là nguồn điện áp (nguồn áp)
hay nguồn dịng điện (nguồn dịng). Các phần tử khơng tạo được điện áp hay
dòng điện gọi là các phần tử tiêu thụ điện (các phụ tải).
Tùy theo yêu cầu sử dụng, các linh kiện được chế tạo dưới nhiều dạng
khác nhau và có những đặc tính kỹ thuật tương ứng với lĩnh vực sử dụng.
Các linh kiện điện tử thụ động gồm: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm.
2.1.1. Điện trở
+ Điện trở trong mạch được dùng để điều chỉnh thiên áp; hạn chế dòng
điện; điều chỉnh độ khuyếch đại; tạo thành mạch hằng số thời gian; làm phụ tải
cho mạch; tạo nhiệt, ổn định nhiệt;... và nhiều chức năng khác.
+ Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện. Nếu vật dẫn điện
tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở
là vơ cùng lớn.
+ Giá trị điện trở khơng phụ thuộc vào tần số dịng điện, nghĩa là giá trị
điện trở không thay đổi khi dùng ở mạch một chiều cũng như xoay chiều.
+ Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của
dây, được tính theo cơng thức sau:
R=

 .l
S

Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
l: là chiều dài dây dẫn
S : là tiết diện dây dẫn
R : là điện trở đơn vị là Ohm
+ Khi sử dụng điện trở cần quan tâm đến các thông số sau :
- Giá trị điện trở
6


- Sai số của điện trở (tính theo %) hay độ chính xác của điện trở.
- Cơng suất tối đa cho phép (mà điện trở iêu thụ)
- Các tham số về đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo.
+ Điện tở được chia làm 2 loại :
- Điện trở có giá trị cố định : Hình a
- Điện trở có giá trị thay đổi :Hình b

a

b

* Cấu tạo :
Điện trở than được chế tạo bằng cách cho bột than trộn với keo được ép thành
thỏi, hai đầu đưa ra 2 dây gọi là chân điện trở. Loại này rẻ nhưng độ chính xác
thấp.
Điện trở than phun : Bột than được phun theo rãnh trên ống sứ. Loiaij này
dùng phổ biến hơn vì độ chính xác cao hơn.
Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở suất cao được quấn trên ống

cách điện rồi tráng men phủ toàn bộ hoặc chừa một khoảng để dịch một con
chạy trên thân điện trở nhằm điều chỉnh trị số. Cũng có loại điện trở dây quấn
khơng phủ men.
Vì điện trở dây quấn có nhiều vòng dây nên gây ra cảm kháng. Để giảm
và trừ khử cảm kháng này người ta dùng 2 cách: hoặc quấn dây trên tấm cách
điện thật dẹt, hoặc quấn chập đơi để 2 vịng dây cạnh nhau có dịng điện chạy
ngược chiều.
Điện trở dây quấn chịu được công suất tiêu tán lớn, bền và chính xác nhưng giá
thành cao.
7


Biến trở: Là điện trở dây quấn hay than phun hình vịng cung, trên đó có một
con chạy có thể thay đổi vị trí khi xoay trục. Biến trở thường có 3 đầu ra, đầu
giữa thường ứng với con chạy.
Con chạy chia điện trở vòng cung thành 2 phần: 1 và 2. Tùy theo vị trí con chạy
mà các điện tở phần 1 và phần 2 tăng hoặc giảm và ta có thể sử dụng tùy theo
cách nối đầu ra. Biến trở làm nhiệm vụ phân áp gọi là chiết áp.
* Ký hiệu

* Cách đọc điện trở
- Đọc trực tiếp: Một số điện trở thường là điện trở có cơng suất lớn, được
nhà sản xuất ghi giá trị điện trở và công suất tiêu tán cho phép trực tiếp lên thân
điện trở .
VD:
1k
y

5
x

2M



Các giá trị 5  ; 1K  , 2M,…
- Đọc theo mã thập phân:
Vì thân điện trở nhỏ nên khó ghi được nhiều số và đơn vị. Vì vậy người
ta thống nhất đơn vị là . Để tránh ghi nhiều số người ta quy định chỉ ghi 1 số
có 3 chữ số. Trong đó 2 số đầu là 2 số của trị số điện trở. Số thứ 3 là số các số 0
thêm vào tiếp theo bên phải của 2 số trước.
VD: 102 = 1000 
- Đọc theo mã vạch màu: Tuân thủ theo bảng quy ước mã màu quốc tế
như sau:
Màu

Vịng 1

Sai số

Đen

0

Nâu

1

1%

Đỏ

2

2%

Cam

3

Vàng

4

Xanh lá

5

0,5%

Xanh dương

6

0,25%

Tím

0,1%

7
8


Xám

8

Trắng

9

Vàng nhũ

-1

5%

Bạc

-2

10%
20%

Khơng màu

Điện trở loại 4 vịng màu: Đây là điện trở thường gặp nhất
- Vòng 1: Chỉ số thứ nhất
- Vòng 2: Chỉ số thứ 2

- Vòng 3: Chỉ các số 0 thêm vào
- Vịng 4: Sai số tính theo %
VD: Vàng – tím – cam - nhũ bạc
R = 47000 ± 10%
Điện trở loại 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính cao
- Vịng 1: Chỉ số thứ nhất
- Vòng 2: Chỉ số thứ 2
- Vòng 3: Chỉ số thứ 3
- Vòng 4: Chỉ các số 0 thêm vào
VD: Nâu – tím - đỏ - đỏ - nâu
R = 17200 ± 1%
2.1.2. Tụ điện
2.12.1. Cấu tạo:
Hai vật dẫn thường là hai tấm kim loại đặt gần nhau và cách điện nhau tạo
thành một tụ điện. Các tấm kim loại gọi là bản cực của tụ điện.

Tùy theo chất cách điện giữa hai bản cực mà tụ được chia thành nhiều
loại: Tụ khơng khí, tụ giấy, tụ mi ca, tụ dầu, tụ gốm, tụ sứ, tụ hóa,...
2.12.2. Đặc điểm, hình dạng :
9


Đặc điểm
Điện dung của tụ điện tăng theo điện tích đối diện giữa hai bản cực, nên
để tăng điện dung phải tăng diện tích bản cực. Khi đó, kích thước sẽ tăng. Để
kích thước gọn lại, người ta làm hai bản cực là hai lá kim loại đặt xen kẽ giữa
hai bản giấy cách điện rồi cuộn tròn lại như hình vẽ.

+ Khi sử dụng tụ cần quan tâm đến các thông số sau:
- Giá trị điện dung

- Sai số của điện dung (%)
- Điện áp làm việc
- Các tham số khác cũng như loại tụ
Hình dạng

Tụ giấy

Tụ mi ca

Tụ gốm

Tụ dầu

10


Tụ hóa
Tụ sứ
2.1.2.3. Ký hiệu, phân loại và cách đọc tụ.
Ký hiệu

Phân loại
- Theo cực tính: tụ có cực tính và tụ khơng cực tính.
- Theo giá trị điện dung: tụ có giá trị cố định và tụ có giá trị điện dung
thay đổi.
Cách đọc tụ
- Đọc trực tiếp
- Đọc thông qua mã vạch màu.
Lưu ý: Các tụ thông thường là loại khơng phân cực. Tụ hóa là tụ có cực tính và
khi làm việc phải nối đúng cực tính, nếu nối ngược tụ sẽ hỏng.

2.1.2.4. Quá trình nạp và phóng điện của tụ.

a

b

Đóng khóa K về vị trí 1, tụ C được nạp điện từ nguồn điện áp U qua điện
trở R. Lúc đầu Uc = 0 nên dòng điện nạp ic là lớn nhất:
11


i c = iR =

U
R

Trong quá trình nạp thì uc tăng dần và dịng nạp giảm dần vì:
Ic = iR =

u R U  uC

R
R

Đường biểu diễn iC và uC theo hình mũ như hình b và phụ thuộc vào thông
số R, C.
Thời gian nạp đầy của tụ tăng khi R tăng và C tăng . Tích RC gọi là hằng
số thời gian của mạch.
  R.C

s    . F 
Khi đóng khóa K về vị trí 2, tụ C sữ phóng điện qua R từ +C qua –C. Dịn
phóng có chiều với chiều nạp.
Lúc đầu, dịng phóng có giá tị lớn nhất:
iC =

U
R

Trong q trình nạp điện, điện áp uC giảm dần và dịng phóng cũng giảm
như hình c.
2.1.3. Cuộn cảm.
Cuộn cảm là cuộn dây dẫn điện có lõi bằng chất sắt từ hay khơng có lõi
Khi khơng có dịn điện chạy qua, cn cảm trở thành một nam châm điện.
Từ trường của cuộn cảm mạnh hay yếu tùy theo số vịng dây cuộn cảm nhiều
hay ít, dòng điện chạy qua cuộn cảm lớn hay bé và cuộn cảm có lõi sắt từ hay
khơng.
Dịng một chiều khơng đổi chạy qua cuộn cảm sẽ sinh ra một từ trường
khơng đổi.
Dịng một chiều biến thên hoặc dịng xoay chiều qua cuôn cảm sẽ sinh ra
một từ trường biến thiên. Từ trường này gây ra sức điện động cảm ứng trong
cuộn dây. Dịng tự cảm có xu hướng chống lại sự biến thiên cảu dịng điện chính
đã sinh ra nó. Khi dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, dòng tự cảm ngược chiều
làm dòng điện cuộn cảm tăng chậm. Khi dòng điện trong cuộn cảm giảm xuống,
dòng tự cảm cùng chiều làm dịng điện cn cảm giảm chậm.
Do có sức điện động tự cảm khi dòng xoay chiều dòng một chiều biến
thiên chạy qua cuộn cảm nên đối với dòng xoay chiều hay dòng một chiều biến

12

thiên, cuộn cảm ngoài trở do điện trở R của dây quấn tạo ra, cịn có trở kháng do
tự cảm gây ra gọi là cảm kháng.
XL = 2 fL
Trong đó:

f – tần số lưới điện, Hz
L – độ tự cảm cuộn dây, H
XL – cảm kháng của cuộn dây, 

Tổng trở toàn bộ của cuộn cảm sẽ là:
R 2  X L2

Z=

Với dịng một chiều khơng đổi thì X L =0 và Z = R. Như vậy, đối với
dòng một chiều và dịng biến đổi tần số thấp thì cuộn cảm có tống trở nhỏ, cịn
đối với dịng biến đổi tần số cao thì cuộn cảm có tổng trở lớn.
2.2. Các linh kiện điện tử tích cực
2.2.1. Đi ốt
- Là linh kiện bán dẫn gồm 2 lớp
bán dẫn P và N ghép lại với nhau. Đầu
nối với chất bán dẫn P gọi là A nốt
(A), đầu nới với chất bán dẫn N gọi là
a)

Ka tốt (K)

b)

- Nguyên lý làm việc của đi ôt:
Khi đi ôt được phân cực thuận nghĩa là cực dương của nguồn nối với a
nôt, cực âm của nguồn nối với ka tốt khi đó đi ốt dẫn dòng qua tải. Trị số dòng
điện phụ thuộc vào điện trở của tải và của mạch điện.
D

+

Rt

-

Khi đi ôt phân cực ngược nghĩa là cực dương của nguồn nối với ka nôt,
cực âm của nguồn nối với a tốt khi đó đi ốt khơng dẫn dịng qua tải.
D

+

13

Rt


Thực tế trong trường hợp này, vẫn có một dịng điện nhỏ qua đi ốt theo
chiều từ K sang A gọi là dòng điện ngược hay là là dòng điện rị.
Vậy đi ơt chỉ cho dịng điện chạy qua từ A sang K khi phân cực thuận và
khơng cho dịng điện chạy qua theo chiều ngược lại.
Đặc tính Vơn – Am pe của đi ốt
Một số tính chất của điơt trong q trình làm việc có thể được giải thích thơng
qua việc xem xét đặc tính vơn-ampe của điơt trên hình vẽ.

iD

iD

U ng. max

U D .0

U D.0

U D .0

Đặc tính gồm hai phần, đặc tính thuận nằm trong góc phần tư I tương ứng
với U AK > 0, đặc tính ngược nằm trong góc phần tư III tương ứng với UAK < 0.
Trên đường đặc tính thuận, nếu điện áp anôt-catôt tăng dần từ 0 đến khi
vượt qua ngưỡng điện áp UD0 cỡ 0,6 – 0,7 V, dịng có thể chảy qua điơt. Dßng
điện ID có thể thay đổi rất lớn nhưng điện áp rơi trên ®iơt U AK hầu như ít thay
đổi. Như vậy đặc tính thuận của điơt đặc trưng bởi tính chất có điện trở tương
đương nhỏ.
Trên đường đặc tính ngược, nếu điện áp UAK tăng dần từ 0 đến giá trị
Ung.max, gọi là điện áp ngược lớn nhất thì dịng điện qua điơt vẫn có giá trị rất
nhỏ, gọi là dịng rị, nghĩa là điơt cản trở dòng điện theo chiều ngược. Cho đến
khi U AK đạt đến giá trị Ung.max thì xảy ra hiện tượng dịng qua điơt tăng đột ngột,
tính chất cản trở dịng điện ngược của điơt bị phá vỡ. Q trình này khơng có

14


tính đảo ngược, nghĩa là nếu lại giảm điện áp trên anơt-catơt thì dịng điện vẫn
khơng giảm. Ta nói điơt đã bị đánh thủng.

Trong thực tế, để đơn giản cho việc tính tốn, người ta thường dïng đặc
tính khi dẫn dịng, tuyến tính hố điơt như được biểu diễn trên hình b. Đặc tính
này có thể biểu diễn qua cơng thức:
u D U D.0r D .I D

Trong đó: r D 

U
là điện trở tương đương của điơt khi dẫn dịng.
I D

Đặc tính vơn-ampe của các điơt thực tế sẽ khác nhau, phụ thược vào dịng
điện cho phép chạy qua điơt và điện áp ngược lớn nhất mà điơt có thể chịu được.
Tuy nhiên để phân tích sơ đồ các bộ biến đổi thì một đặc tính lý tưởng cho trên
hình c được sử dụng nhiều hơn cả. Theo đặc tính lý tưởng, điơt có thể cho một
dịng điện bất kỳ chạy qua với sụt áp trên nó bằng 0. Nghĩa là, theo đặc tính lý
tưởng, điơt có điện trở tương đương khi dẫn bằng 0 và khi khoá bằng .
2.2.2. Transisitor
- Transistor là 1 linh kiện điện tử được ghép lại từ 3 lớp bán dẫn, sao cho
2 lớp liền nhau khác loại, tạo thành 2 tiếp giáp P – N. Tuỳ theo cách sắp xếp các
vùng bán dẫn mà ta có 2 loại là loại PNP và NPN.
- Miền thứ nhất của Transistor được gọi là miền Emittor, miền này được pha với
nồng độ tạp chất lớn nhất. Cực nối với miền này được gọi là cực Emittor (ký
hiệu: E)
- Miền thứ hai của Transistor được gọi là miền Base, miền này được pha với
nồng độ tạp chất nhỏ nhất. Cực nối với miền này được gọi là cực Base, (ký hiệu:
B)
- Miền thứ nhất của Transistor được gọi là miền Colector, miền này được pha
với nồng độ tạp chất trung bình. Cực nối với miền này được gọi là cực
Colector (ký hiệu: C)

- Loại Transistor PNP được gọi là Transistor thuận, gồm 1 miếng bán dẫn N ở
giữa và 2 miếng bán dẫn P ở 2 bên. Ký hiệu với mũi tên ở cực E có chiều đi vào
chỉ chiều đi của dòng điện trong chất bán dẫn. (hình a)
- Loại Transistor NPN được gọi là Transistor ngược, gồm 1 miếng bán dẫn P ở
giữa và 2 miếng bán dẫn N ở 2 bên. Ký hiệu với mũi tên ở cực E có chiều đi ra
chỉ chiều đi của dịng điện trong chất bán dẫn. (hình b)

15


Để hiểu được nguyên lý làm việc ta xét với transisitor ngược NPN. Nguồn
E1 phân cực thuận cho cho tiếp giáp J1, nguồn E2 phân cực ngược cho tiếp giáp
J2 và phân cực thuận cho tiếp giáp J1.

J1 phân cực thuận nên có dịng IB chạy từ B sang E. J2 phân cực ngược
bởi E2 nhưng E2>> E1 nên điện trường do E2 tạo ra khá mạnh. Mà cực gốc
mỏng nên một số điện tử tự do từ E sang B, còn lại phần lớn vượt qua cực gốc
qua tiếp giáp J2 tới cực C về dương nguồn E2. Vì vậy dòng Ic qua phụ tải Rt tạo
ra.
Dòng E1 qua B, E gọi là dòng điều khiển, dòng E2 qua tải gọi là dịng tải,
nên ta có IE = IC +IB.
Khi UBE tăng thì IB tăng, IC tăng và ngược lại. Một lượn thay đổi nhỏ của
IB cũng lam thay đổi một lượng lớn IC nên transisor có tác dụng khuếch đại.
Nếu đảo cực tính UBE thì transistor khơng thể làm việc được và dòng IC=0
2.2.3. Thyristor
Là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn ghép liên tiếp lại với nhau. Có 3 cực (3
chân). hình vẽ.
16

a

b

A nốt gắn với P1
K tốt gắn với N2
Cực điều khiển gắn với P2
Tùy theo cực tính của nguồn điện nối với anot hay katot mà thyristor phân
cực thuận hay phân cực ngược.
Khi phân cực ngược khơng có dịng từ K sang A. Khi phân cực thuận
cũng khơng có dịng từ A sang K. Muốn có dịng từ A sang K ta phải kích xung
dịng điện vào chân điều khiển G.
Lưu ý: Khi thyristor dẫn dịng điều khiển khơng cịn tác dụng gì vì có cắt
dịng điều khiển thì thyristor vẫn dẫn.
2.2.4. Trac
Là linh kiện bán dẫn gồm 5 lớp bán dẫn (3 chân). Anot 1, anot 2 và cực
điều khiển G.

Khả năng dẫn dòng cả 2 chiều cho phép sử dụng triac trong mạch xoay
chiều như một khóa điện tử hoặc bộ biến đổi trị số dòng điện xoay chiều.
* Mở Triac
Khi UA2A1 dương với IG dương hay âm
Khi UA2A1 âm với IG dương hay âm
`

Như vậy có 4 khả năng triac dẫn.
17


Câu hỏi ơn tập, bài tập

Câu hỏi Khoanh trịn vào chữ cái có câu trả lời đúng.
Câu 1: Một điện trở có các vịng màu theo thứ tự cam, vàng, xanh lá, vàng nhũ. Trị số
của điện trở là

A. 34x106 Ω ±5%

B. 34x105 Ω ±5%

C. 23x105 Ω ±5%

D. 23x10 6 Ω ±5%

Câu 2: Một điện trở có các vịng màu theo thứ tự nâu, xám, vàng, xanh lá, vàng nhũ.
Trị số của điện trở là

A. 18x102 KΩ ±5%

B. 18x103 KΩ ±5%

C. 23x102 KΩ ±5%

D. 23x10 3 KΩ ±5%

Câu 3: Loại tụ nào chỉ dùng cho điện một chiều và phải mắc đúng cực tính.
A. Tụ giấy

B. Tụ xoay

C. Tụ hố

D. Tụ gốm

Câu 4: Công dụng của diode bán dẫn là.
A. Biến đổi dòng xoay chiều thành
dòng 1 chiều

B. Biến đổi dòng 1 chiều thành dòng
xoay chiều

C. Dùng để điều khiển các thiết bị điện D. Khuếch đại tín hiệu
Câu 5: Transistor là linh kiện bán dẫn có
A. Ba tiếp giáp P-N, có 3 chân A, K, G B. Hai tiếp giáp P-N, có 3 chân B, C, E
C. Một tiếp giáp P-N, có 2 chân A, K

D. Ba tiếp giáp P-N, có 2 chân B, C, E

Câu 6: Thyristor phân cực thuận khi
A. UAK>0, có xung kích vào chân G

B. UAK<0, có xung kích vào chân G

C. UAK>0, khơng có xung kích vào
chân G

D. cả A, B, C đều sai

Câu 7: Triac là linh kiện bán dẫn có
A. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân B, C, E B. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân A, K, G
C. Năm lớp bán dẫn, có 2 chân A, K

D. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân A1,
A2, G

Câu 8: Sơ đồ chân IC thường có
A. Loại có 1 hàng chân

B. Loại có 1 hàng chân

C. Loại có 4 hàng chân

D. cả A, B, C đều đúng

Đáp án: 1B, 2A, 3C, 4A, 5B, 6A, 7D, 8D
18


CHƯƠNG 2: MẠCH CHỈNH LƯU
Mục tiêu:
- Mô tả được cấu tạo và trình bày được nguyên lý làm việc của chỉnh lưu;
- Kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong mạch chỉnh lưu 1 pha, 3
pha theo đúng yêu cầu kỹ thuật của mạch điện.
- Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc trong học tập
Nội dung chính:
Cấu trúc chung của một bộ chỉnh lưu thường như sau:

Máy biến áp (MBA): Dùng phói hợp điện áp lưới điện và điện áp đầu vào
của bộ chỉnh lưu.
Chỉnh lưu (CL): Là sơ đồ chỉnh lưu được thực hiện việc biến đổi điện áp
xoay chiều thành điện áp một chiều.
Khâu lọc (F): Có chức năng san bằng điện áp một chiều sau chỉnh lưu đến

mức độ nào đó. Khâu lọc thường sử dụng cuộn cảm, tụ điện.
Mạch đo lường: Đo lường các tín hiệu đầu ra một chiều (dòng điện, điện
áp) để thực hiện chức năng bảo vệ hoặc thực hiện chức năng phản hồi về mạch
điều khiển (khi bộ chỉnh lưu là bộ có điều khiển)
Mạch điều khiển: Dùng để điều khiển các thyristor trong mạch chỉnh lưu
có điều khiển. Mạch điều khiển cũng thực hiện chức năng tín hiệu hóa và bảo vệ
tồn bộ bộ chỉnh lưu.
1. Mạch chỉnh lưu khơng điều khiển
Mạch chỉnh lưu dựa vào tính chất dẫn điện một chiều của diode. Thông
số quan trọng nhất của diode chỉnh lưu là dòng điện định mức (dòng điện thuận
19


trung bình) và điện áp ngược cực đại. Hầu hết các diode chỉnh lưu được làm từ
Silic, Gecmani hay Selen; kích cỡ diode thường tỷ lệ với dịng điện và điện áp
định mức. Trong thực tế, có thể ghép song song các diode để tăng dòng hoặc
ghép nối tiếp các diode để tăng điện áp ngược cực đại, khi đó cần có các biện
pháp bảo đảm phân dịng (dùng điện trở) hay phân áp (dùng điện trở và tụ điện)
để tránh làm hỏng cục bộ từng diode.
D

R
Hình a: Tải được cấp

Hình b: Chỉnh lưu 1 pha

Hình c: Chỉnh lưu 3 pha

điện 1 chiều qua đi ôt
Khi được phân cực thuận, đi ốt thơng, dẫn dịng ngay và trị số dịng điện

phụ thuộc vào điện áp nguồn và tổng trở phụ tải, Do vậy, đi ốt là một van không
điều khiển và chỉnh lưu dùng đi ốt gọi là chỉnh lưu không điều khiển.
Các bộ chỉnh lưu không điều khển dùng đi ốt được ký hiệu như hình b,
hình c.
1.1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
Quá trình làm việc của sơ đồ chỉnh lưu phụ thuộc vào tính chất của phụ
tải nên phải xét riêng cho từng loại phụ tải
* Sơ đồ mạch điện
A

uV

D

M

ur
UMax

UMax
T

Rt

T

0

0
UMin

N

B
* Nguyên lý hoạt động:

Điện áp xoay chiều được thể hiện bằng một đồ thị hình sin theo thời gian
T. Ta chọn một chu kỳ nào đấy để xét quá trình chỉnh lưu từ điện áp xoay chiều
sang điện áp một chiều.
20


Xét nửa chu kỳ đầu, dương ở A, âm ở B. Lúc này diode D được phân cực
thuận và dẫn dòng. Dòng điện đi từ A qua D tới M, qua Rt tới N và về B âm
nguồn.
Xét nửa chu kỳ sau, dương ở B, âm ở A. Diode D phân cực ngược nên
khơng dẫn dịng vì thế khơng có dòng điện đi qua Rt.
Vậy sau cả 2 nửa chu kỳ trên Rt chỉ có dịng điện chảy qua theo một chiều
và đó là dịng điện một chiều được nắn ra từ điện áp xoay chiều.
Lưu ý: Điện áp ra khơng bằng phẳng, gợn sóng lớn, hiệu suất thấp <
45%, không tận dụng hết công suất của biến áp nguồn. Thơng thường chỉ thích
hợp cho tải khơng cần dùng dịng điện bằng phẳng như nạp ắc quy, ni bóng
đèn sợi đốt, hoặc dùng cho mạch chỉ cần dòng điện nhỏ. Điện áp DC cực đại chỉ
đạt 0,7 lần điện áp hiệu dụng AC.
1.2. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
* Sơ đồ
uV

A

UMax

P

T
0
UMin

D1

M

ur

Rt

N

UMax

T

0
D2

B
Q

* Nguyên lý hoạt động:
Xét nửa chu kỳ đầu của hiệu điện thế hình sin, ở cuộn sơ cấp dương ở A
âm ở B. bên cuộn thứ cấp ta coi điện áp tai điểm P là 0V thì điện áp tại M

dương, điện áp tại Q âm. Lúc này Diode D1 được phân cực thuận, Diode D2
phân cực ngược nên D1 dẫn, D2 khố. Dịng điện đi từ M qua D1 đến N, qua Rt
đến P mass.
Xét nửa chu kỳ sau của dịng điện hình sin, dương ở B âm ở A. Điện áp
tại Q dương, điện áp tại M âm. Lúc này Diode D 2 được phân cực thuận, Diode
D1 phân cực ngược nên D2 dẫn, D1 khố. Dịng điện đi từ Q qua D2 đến N, qua
Rt đến P mass.
Như vậy ở cả hai nửa chu kỳ của dịng điện, trên Rt đều có dịng điện đi
qua theo cùng một chiều như vậy dòng điện chay qua Rt chính là dịng điện một
chiều được nắn ra từ dòng điện xoay chiều trước mạch nắn
1.3. Chỉnh lưu ba pha hình tia
21


Trong mạch chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ, các đi ốt trong sơ đồ lần
lượt thay phiên nhau dẫn dịng từ nguồn tới phụ tại. Đó là sự chuyển mạch. Quá
trình làm việc của sơ đồ chỉnh lưu nhiều pha nói chung và chỉnh lứu ba pha nói
riêng cũng có đặc điểm cơ bản là chuyển mạch từ sự dẫn của đi ốt pha này sang
sự dẫn của đi ốt pha kia.
Xét quá trình chuyển mạch của 2 sơ đồ chỉnh lưu 3 pha nửa chu kỳ và
chỉnh lưu 3 pha cả chu kỳ.
Chỉnh lưu 3 pha nửa chu kỳ được biểu diễn với điện áp nguồn 3 pha lệch
nhau 1200 độ điện trên hình sau:
* Sơ đồ:
Da

Db

Dc
N

RT
C

Hình 4: Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia
* Nguyên lý hoạt động:
Đây là trường hợp điện cảm của máy biến áp (MBA) nguồn không đáng
kể (L  0 ) và xét trường hợp tải thuần trở R.
Xét trong khoảng 1 ÷ 2 pha a có thế dương nhất nên Da dẫn. Khi đó có
dịng từ ua  D a  Rt  N.
Xét trong khoảng 2 ÷ 3 pha b có thế dương nhất nên Db dẫn. Khi đó có
dịng từ ub  D b  Rt  N.
Tương tự trong khoảng 3 ÷ 4 pha c có thế dương nhất nên Dc . Khi đó có
dịng từ uc  D c  Rt  N.
Vậy trong một chu kỳ của nguồn 3 pha có 3 lần chuyển mạch. Khi chuyển
mạch dịng điện qua tải giảm về khơng ngay ở điode này và tăng lên ngay ở
điode kia. Khi đó tín hiệu đầu ra có dạng như hình phía dưới.
Khi chuyển mạch tự nhiên, dòng điện qua tải R giảm về 0 ngay ở đi ốt
này và tăng lên ở đi ốt kia nên chuyển mạch tự nhiên còn gọi là chuyển mạch tự
nhiên tức thời.
22


Nguyên tắc chuyển mạch tự nhiên: Tại một thời điểm nào đó, đi ốt nào có
thế anot cao hơn sẽ dẫn, cịn các điơt khác khóa. Khi thế anot của 2 đi ốt như
nhau thì đi ốt nào có thế anot đang tăng sẽ dẫn cịn đi ốt nào có thế anot đang
giảm sẽ khóa.
Các thơng số cơ bản của mạch
- Góc dẫn của mỗi đi ơt trong một chu kỳ là

2

 120 0
3

- Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu là U d = 1,17U
Dạng điện áp chỉnh lưu là các chỏm sin 3 pha với tần số đập mạch là
đường nét dậm trên hình vẽ bên
- Điện áp ngược đặt lên đi ốt là U ngmax = 2,45U
- Giá trị trung bình dịng điện chỉnh lưu qua phụ tải là Id =1,17
- Điện áp trung bình qua mỗi đi ôt là ID =

U
R

Id
U
 0,39.
3
R

1.4. Mạch chỉnh lưu 3 pha hai nửa chu kỳ
* Sơ đồ nguyên lý

a
b

- 1 máy biến áp 3 pha: - Sơ cấp có thể nối Y hoặc , trên sơ đồ này là nối Y
- Thứ cấp nối hình Y
- Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ gồm 6 điốt chia làm 2 nhóm:
+ Nhóm 1 gồm D1, D 3, D5 đấu chụm Katốt (K)
+ Nhóm 2 gồm D2, D 4, D6 đấu chụm Anốt (a)

- Tải là PT đấu vào 2 đầu chụm A và K
23


* Nguyên lý làm việc:
Đồ thị tín hiệu vào từ cuộn thứ cấp máy biến áp tới cầu chỉnh lưu như
hình 1.
Xét từng khoảng thời gian nhỏ có tín hiệu xoay chiều trên mạch thứ cấp
đặt vào chỉnh lưu, ta có
- Khoảng thời gian từ 0 - t1
+ Tín hiệu vào có pha c dương nhất; pha b âm nhất. Trên cầu chỉnh lưu có
các điơt D5 và D 4 dẫn, các điốt cịn lại đều khố.
+ Dịng điện qua tải có chiều là: (+)c Đ5  M  R1  N 
Đ4 (-)b
- Khoảng thời gian từ: t1- t2 Tín hiệu vào có pha a dương nhất, pha b âm
nhất.
+Trên cầu chỉnh lưu có các điốt D 1 và D4 dẫn; các điốt cịn lại đều khố.
+Dịng điện qua tải là:
(+)a Đ1  M  R1  N  Đ4  (-) b
- Các khoảng thời gian tiếp theo: tương tự.
+Tín hiệu 1 chiều qua tải được biểu diễn trên đồ thị hình

t

Ur
u,iV

ua

ub

uc

t

- Kết luận :
+ Tín hiệu vào là xoay chiều nhưng tín hiệu ra là một chiều và chạy từ
M N.
+Trong mỗi khoảng thời gian đều có 2 điốt thuộc 2 nhóm dẫn nên thời
gian chuyển mạch là tức thời.
24


Muốn tín hiệu ra bằng phẳng người ta phải sử dụng bộ lọc( xem chương
III)
c. Ưu điểm và ứng dụng:
-Tín hiệu ra bằng phẳng hơn so với chỉnh lưu 1 pha do vậy bộ lọc đơn
giản hơn.
- Điện áp ngược trên mỗi D nhỏ.
- Công suất của máy biến áp giảm nhỏ.
→ ứng dụng rộng rãi trong mạch chỉnh lưu cơng suất lớn.
2. Chỉnh lưu có điều khiển
2.1. Giới thiệu chung
Mạch chỉnh lưu dùng van là điôt tuy đơn giản nhưng chỉ cấp ra tải một
điện áp xác định Ud = ksđU2, chỉ phụ thuộc vào mạch van và điện áp nguồn U2,
không cho phép thay đổi hoặc giữ ổn định theo yêu cầu công nghệ của tải. Điều
này do điơt ln tự dẫn dưới tác động của chính điện áp nguồn xoay chiều gọi là
mở tự nhiên. Nếu thay điôt bằng tiristo sẽ điều khiển được điểm dẫn của van
theo ý muốn, vì để mở cần có đồng thời hai điều kiện: Thứ nhất, điện áp trên
van phải dương, U AK > 0; thứ hai, có dịng điều khiển đủ mạnh tác động vào cực

điều khiển của nó. Như vậy sử dụng điều kiện thứ hai ta khống chế được điểm
mở tiristor theo ý muốn. Để thực hiện trong mạch điều kiện này người ta sử
dụng khái niệm góc điều khiển (cịn gọi là góc mở) được ký hiệu bằng . Quy
ước về góc này như sau:
Góc điều khiển  là góc tính từ thời điểm mở tự nhiên đến thời điểm
tiristo được phát xung vào cực điều khiển để mở van. Thời điểm mở tự nhiên là
thời điểm mà ở đó nếu van là điơt thì nó bắt đầu dẫn.
2.2. Chỉnh lưu có điều khiển một pha nửa chu kỳ.
* Sơ đồ mạch điện

25