Dien Tu Cong Suat

Dien tu cong suat PHÁÖN 1.

TÄØNG QUAN VÃÖ BÄÜ CHÈNH LÆU CÁÖU MÄÜT PHA I. Cáúu taûo vaì nguyãn lê hoaût âäüng cuía Tiristor: 1. Cáúu taûo: Tiristor laì mäüt thiãút bë gäöm coï bäún låïp baïn dáùn P1,N1,P2,N2 taûo thaình xen keí giæîa caïc låïp naìy laì caïc tiãúp giaïp J1,J2,J3. A P1 âæåüc näúi våïi baín cæûc goüi laì Anäút(+): A P1 N2 âæåüc näúi våïi baín cæûc goüi laì J1 Katäút(-): K N 1 G J2 P2 âæåüc näúi våïi baín cæûc goüi laì Gate: P 2 Cäøng âiãöu khiãøn (G) J3 2.Nguyãn lê laìm viãûc: Nãúu ta âàût vaìo N2 Anäút mäüt âiãûn aïp dæång, Katäút näúi vaìo cæûc ám cuía nguäön, thç J1 vaì J3 âæåüc phán K cæûc thuáûn, J2 bë phán cæûc ngæåüc. Gáön nhæ toaìn bäü âiãûn aïp nguäön âàût lãn màût gheïp J2. Âiãûn træåìng näüi taûi Ei cuía J2 coï chiãöu tæì N1 sang P2.Âiãûn træåìng ngoaìi taïc âäüng cuìng chiãöu våïi Ei, nãn vuìng chuyãøn tiãúp cuîng laì vuìng caïch âiãûn caìng måí räüng ra, khäng coï doìng âiãûn chaíy qua Tiristor màûc duì noï bë âàût dæåïi âiãûn aïp. a.Måí Tiristor : Nãúu cho mäüt xung âiãûn aïp dæång Ug taïc âäüng vaìo cæûc G(dæång so våïi K), caïc âiãûn tæí tæì N2 sang P2. Luïc naìy trong Tirsitor hçnh thaình hai doìng âiãûn.  Doìng âiãûn âiãöu khiãøn do mäüt säú êt âiãûn tæí sau khi âãún P2 chuïng chaíy vaìo nguäön Ug, doìng âiãöu khiãøn chaíy theo maûch G - J3 - K - G  Coìn pháön låïn âiãûn tæí chëu sæïc huït cuía âiãûn træåìng täøng håüp cuía màût gheïp J2 , lao vaìo vuìng chuyãøn tiãúp naìy, chuïng âæåüc tàng täúc, âäüng nàng låïn lãn, beí gaîy caïc liãn kãút nguyãn tæí, taûo nãn nhæîng âiãûn tæí tæû do måïi. Säú âiãûn tæí måïi âæåüc giaíi phoïng naìy laûi tham gia bàõn phaï caïc nguyãn tæí Si trong vuìng chuyãøn tiãúp. Kãút quaí hçnh thaình ngaìy caìng nhiãöu âiãûn tæí chaíy vaìo N1, qua P1 vaì âãún cæûc dæång cuía nguäön âiãûn ngoaìi, gáy nãn hiãûn tæåüng dáùn âiãûn aìo aût. Bàõt âáöu tæì mäüt âiãøm naìo âoï åí xung quanh cæûc G räöi phaït triãøn ra toaìn bäü màût gheïp våïi täúc âäü khoaíng 1cm/100µ s. Âiãûn tråí thuáûn cuía tiristor khoaíng 100kΩ .Khi coìn åí traûng thaïi khoaï, tråí thaình 0,01kΩ khi tiristor måí cho doìng chaíy qua. Mäüt trong nhæîng phæång phaïp måí Tiristor âån giaín âæåüc trçnh baìy trãn hçnh 1. Rt

R1

T

K1 R2

E

Dien tu cong suat Hçnh 1 Khi áún vaìo K1, nãúu Ig ≥ Igst thç Tiristor måí. Ngæåìi ta thæåìng láúy: Ig = (1,1÷ 1,2)Igst. Âiãûn tråí R1 âæåüc tênh theo cäng thæïc: E

R1 = (1,1÷1,2)I gst Trong âoï Igst laì giaï trë doìng âiãûn âiãöu khiãøn ghi trong säø tay tra cæïu Tiristor. R2= 100÷ 1000Ω . Khi âàût Tiristor dæåïi âiãûn aïp UAK> 0, Tiristor åí tçnh traûng sàôn saìng måí cho doìng chaíy qua, nhæng noï coìn âåüi lãûnh- tên hiãûu Ig åí cæûc âiãöu khiãøn. Cäng thæïc: UAK>1 → Tiristor måí Tiristor khoaïIg+ ≥ Igst Thåìi gian måí (ton) laì thåìi gian cáön thiãút âãø thiãút láûp doìng âiãûn chênh chaíy trong Tiristor, tênh tæì thåi âiãøm phoïng doìng Ig vaìo cæûc âiãöu khiãøn. Thåìi gian Tiristor måí keïo daìi khoaíng 10µ s. b. Khoaï Tiristor: Mäüt khi âaî måí thç sæû hiãûn diãûn cuía tên hiãûu âiãöu khiãøn Ig khäng coìn cáön thiãút næîa. Âãø khoaï Tiristor coï hai caïch:  Giaím doìng âiãûn laìm viãûc xuäúng dæåïi giaï trë doìng duy trç IH hoàûc laì:  Âàût mäüt âiãûn aïp ngæåüc lãn Tiristor Khi âàût mäüt âiãûn aïp ngæåüc lãn Tiristor UAK, hai màût gheïp J1 vaì J3 bë phán cæûc ngæåüc, J2 báy giåì âæåüc phán cæûc thuáûn. Nhæîng âiãûn tæí træåïc thåìi âiãøm âaío cæûc tênh UAK, âang åí taûi P1, N1, P2 báy giåì âäøi chiãu di chuyãøn, taûo nãn doìng âiãûn ngæåüc chaíy tæì catäút vãö anäút; vãö cæûc ám i A

P1

E

N1 P2

G

N2

K

I ng

to

cuía nguäön âiãûn ngoaìi.

t1

t2

t

Dien tu cong suat Tæì to âãún t1 : doìng âiãûn ngæåüc khaï låïn, sau âoï J1 vaì J3 tråí nãn caïch âiãûn. Coìn laûi mäüt êt âiãûn tæí bë giæî laûi giæîa hai màût gheïp J1 vaì J3, hiãûn tæåüng khuãúch taïn seî laìm chuïng êt dáön âi cho âãún hãút vaì J2 khäi phuûc laûi tênh cháút cuía màût gheïp âiãöu khiãøn. Thåìi gian khoaï(toff) tênh tæì khi bàõt âáöu xuáút hiãûn doìng âiãûn ngæåüc t0 cho âãún khi doìng âiãûn ngæåüc bàòng 0(t2). Âáy laì khoaíng thåìi gian maì ngay sau âoï nãúu âàût âiãûn aïp thuáûn lãn tiristor, tiristor cuîng khäng måí, toff keïo daìi khoaíng vaìi chuûc µ s. Trong báút kyì træåìng håüp naìo cuîng khäng âæåüc âàût Tiristor dæåïi âiãûn aïp thuáûn khi Tiristor chæa bë khoaï, nãúu khäng coï thãø gáy ra ngàõn maûch nguäön. Ta coï cäng thæïc: Tiristor måí + UAK < 0 → Tiristor khoaï.

E E

Rt

R1

R1

R2

uc

A

B C T1

C

G1

T2 G2

K1

Trãn hçnh 2a, viãûc khoaï Tiristor bàòng âiãûn aïp ngæåüc âæåüc thæûc hiãûn bàòng caïch áún vaìo nuït áún K1. Trãn hçnh 2b cho pheïp khoaï Tiristor mäüt caïch tæû âäüng. Trãn hçnh 2a, khi Tiristor måí thç coï doìng chaíy tæì : +E → Rt→ T t→ -E âäöng thåìi coï doìng chaíy tæì :+E qua R1 qua tuû C chaíy qua T vãö ám E.Tuû Câæåüc naûp âiãûn âãún giaï trë E. Luïc âoï cæûc tênh cuía tuû C nhæ

Dien tu cong suat hçnh veí. Muäún khoaï Tiristor, chè cáön áún nuït K1 thç aïp dæång cuía tuû C seî âàût lãn Catäút cuía Tiristor → khoaï Tiristoí. Trãn hçnh 2b, giaí thiãút cho mäüt xung âiãûn aïp dæång âàût vaìo G1, Tiristor T1 måí, xuáút hiãûn hai doìng âiãûn: doìng âiãûn thæï nháút theo maûch: +E - R1 - T1 - E, doìng âiãûn thæï hai chaíy theo maûch:+E - R2 - C -T1 - E. Tuû C âæåüc naûp âiãûn âãún giaï trë E,baín cæûc dæång åí B, baín cæûc ám åí A. Báy giåì nãúu cho mäüt xung âiãûn aïp dæång taïc âäüng vaìo G2 tiristor T2 måí, noï âàût âiãûn thãú âiãøm B vaìo cæûc catäút cuía T1. Nhæ váûy T1 bë âàût dæåïi âiãûn aïp UC= -E vaì T1 bë khoaï laûi T2 måí laûi xuáút hiãûn hai doìng âiãûn: doìng thæï nháút chaíy theo maûch: +E →R2→T2→-E, doìng âiãûn thæï hai chaíy theo maûch: + E →R1 →C→T2→-E. Tuû C âæåüc naûp âiãûn ngæåüc laûi âãún giaï trë E, baín cæûc dæång åí A, baín cæûc ám oí B, chuáøn bë âãø khoaï T2 khi ta cho xung måí T1. 3. Âàûc tênh Von-ampe cuía Tiristor: i âàûc tênh von-ampe cuía Tiristor gäöm 4 âoaûn: Âoaûn 1 æïng våïi traûng thaïi khoaï cuía 3 Tiristor, chè coï doìng âiãûn roì chaíy qua Tiristor. Khi tàng U âãún Uch (âiãûn aïp chuyãøn 2 IH traûng thaïi), bàõtu âáöu quaï trçnh tàng nhanh uz 1 choïng cuía doìng âiãûn, Tiristor chuyãøn sang uch 4 trang thaïi måí. Âoaûn 2 æïng våïi giai âoaûn phán cæûc thuáûn cuía J2. Trong giai âoaûn naìy mäùi mäüt læåüng tàng nhoí cuía doìng âiãûn æïng våïi mäüt læåüng giaím låïn cuía âiãûn aïp âàût trãn Tiristor. Âoaûn hai coìn goüi laì âoaûn âiãûn tråí ám. Âoaûn 3 æïng våïi traûng thaïi måí cuía Tiristor. Khi naìy caí ba màût gheïp âaî dáùn âiãûn. Doìng âiãûn chaíy qua Tiristor chè coìn bë haûn chãú båíi âiãûn tråí maûch ngoaìi. Âiãûn aïp råi trãn tiristro ráút nhoí, khoaíng 1V. tiristor âæåüc giæî åí traûng thaïi måí chæìng naìo i coìn låïn hån doìng duy trç IH. U Âoaûn 4 æïng våïi traûng thaïi Tiristor bë âàût dæåïi âiãûn aïp ngæåüc ráút nhoí, khoaíng vaìi chuûc mA. Nãúu tàng U âãún Uz thç doìng âiãûn ngæåüc tàng lãn maînh liãût, T1 màût gheïp bë âaïnh thuíng, tiristor bë hoíng. ic 4. Nhæîng âiãöu cáön læu yï : CT a. Täúc âäü tàng træåíng âiãûn aïp

du dt

:

T2

Dien tu cong suat

Hçnh 3

Nãúu âiãûn aïp âàût lãn Tiristor tàng våïi täúc âäü låïn(khoaíng vaìi chuûc vän trong mäüt µ s) thç tiristor cuîng coï thãø chuyãøn tæì traûng thaïi khoaï sang traûng thaïi måí màûc duì Ig = 0.Âiãöu âoï âæåüc giaíi thêch nhæ sau: coï thãø mä phoíng mäüt tiristor bàòng mäüt càûp transistor: Transistor 1 coï cáúu truïc p-n-p coìn Transistor 2 coï cáúu truïc n-p-n Khi Tiristor bë âàût dæåïi âiãûn aïp thuáûn U AK = U, J2 bë phán cæûc ngæåüc. Thæûc tãú noï tråí thaình vuìng caïch âiãûn. Ngæåìi ta coï thãø xem J2 nhæ mäüt tuû âiãûn CT. Báy giåì ta coï så âäö tæång âæång nhæ hçnh 3. Vç J1 vaì J3 bë phán cæûc thuáûn nãn gáön nhæ toaìn bäü âiãûn aïp nguäön âæåüc âàût lãn J2, tæïc laì âàût trãn hai baín cæûc cuía CT, do âoï coï thãø viãút: i c = CT ⋅

du dt

Doìng ic tè lãû thuáûn våïi âäü tàng træåíng cuía U. Doìng ic cuîng laì doìng bazå cuía Transistor 2, giæî vai troì nhæ doìng âiãöu khiãøn Ig. Nhæ váûy Tiristor måí cho doìng chaíy qua ngoaìi mong muäún. Mäüt maûch RC màõc song song våïi Tiristor coï thãø traïnh âæåüc hiãûn tæåüng måí khäng mong muäún noïi trãn. Nhæîng tiristor saín xuáút gáön âáy nháút coï khaí nàng chëu A

du dt

âæåüc

cao, khoaíng 2000V/µ s, cho pheïp

loaûi boí maûch baío vãû RC. R

C V1

iv1 KA

i

2

2

U V4

iv4

b. Täúc âäü tàng træåíng doìng âiãûn: Khi cho xung måí Tiristor, khäng phaíi toaìn diãûn têch màût gheïp J2 dáùn âiãûn âäöng thåìi. Ban id V âáöu, chè nhæîng âiãøm L lán cáûn cæûc G dáùn âiãûn räöi lan dáön ra våïi ud täúc âäü truyãön lan E khoaíng 1cm/100µ s.Xuáút B hiãûn nhæîng vuìng coï V3

R

Dien tu cong suat máût âäü låïn vãö doìng âiãûn. Nãúu di/dt låïn hån täúc âäü truyãön lan cuía doìng âiãûn trong màût gheïp J2 thç coï thãø gáy nãn nhæîng vi vuìng noïng chaíy, màût gheïp J2 bë hoíng. Ngæåìi ta coï thãø giaím nhoí di/dt bàòng caïch âàût mäüt âiãûn khaïng baîo hoaì trong maûch anäút cuía tiristor. Nhæîng tiristor saín xuáút ngaìy nay cho pheïp di/dt khoaíng 1000A/µ s. II. Chènh læu cáöu mäüt pha taíi R, L,E: Så âäö chènh læu cáöu 1 pha taíi R,L,Eæ

a.Så âäö vaì nguyãn lê laìm viãûc: u = 2 Usinθ Trong næîa chu kyì âáöu : 0 ≤ θ1 ≤ π , u > 0 cæûc dæång taûi A, cæûc ám taûi B. Hai tiristor T1 vaì T3 âang åí traûng thaïi sàôn saìng dáùn âiãûn vç chæa coï xung kêch khåíi âæa vaìo cæûc âiãöu khiãøn. Taûi thåìi âiãøm θ1 = α 1( 0 ≤ θ1 ≤ π ) ta âæa xung kêch âi vaìo T1 vaì T3 laìm cho T1, T3 måí luïc naìy trong maûch taíi coï doìng âiãûn id qua taíi qua T3 tråí vãö nguäön, luïc naìy Ud = U. Taûi thåi âiãøm θ = π thç U = 0, nhæng hai tiristor T1, T3 váùn måí vç taíi laì pháön æïng cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu nãn coi nhæ coï cuäün caím màõc näúi tiãúp våïi taíi. Trong quïa trçnh T 1 T3 måí thç cuäün caím L têch luyî nàng læåüng e= - L

di dt

nãn khi u < 0

thç T1,T3 váùn coìn dáùn âiãûn qua taíi âoï laì æïng våïi luïc cuäün caím bàõt âáöu hoaìn traí nàng læåüng vãö nguäön. Trong næîa chu kyì sau: π ≤ θ2 ≤ 2π , tênh cæûc dæång taûi B, ám taûi A.Hai tiristor T2 vaì T4 cuïng âang åí traûng thaïi chåì måí cho doìng chaíy qua. Taûi thåìi âiãøm: θ2 = : π + θ1 = π +α (α goïc âiãöu khiãøn) ta âæa xung kêch khåíi vaìo måí T2 vaì T4 → T2 vaì T4 måí coìn T1, T3 ngàõt. Vç váûy trong maûch xaíy ra quaï trçnh trãn vaì làûp laûi liãn tuûc.Vç coï âiãûn caím L trong maûch taíi nãn thæûc tãú laì doìng liãn tuûc id = Id. Khi T1,T3 måí ta coï: 2 ⋅ U sinθ = R ⋅ i d + E + L

↔ 2U sinθ = Ri d + E + X ↔

di dt

di âi dt ID

1 π+α R π+α E π+α X 2 U sin θ = i + dθ + di âi d ∫ ∫ ∫ π α π α π α π I∫ ÂI

↔ U di = R ⋅ I d + E

Dien tu cong suat Trong âoï: Udi = Udiocosα ; Udio = Nãn Udi = → Id =

2U m ; U m = 2U π

2 2U cosα π

U di − E ; Id laì doìng chènh læu(doìng trong maûch taíi) R

. Daûng soïng âiãûn aïp chènh læu:

Dien tu cong suat ud

ud α

0

θ1

π

θ2

θ

2π u

id

Id

θ

iv1,3 Id

θ

iv2,4

Id

θ

i θ

b. Hiãûn tæåüng truìng dáùn: Nhæ âaî trçnh baìy åí trãn, chuïng ta chè âãö cáûp âãún nguyãn lê hoaût âäüng cuía caïc bäü biãún âäøi trong træåìng håüp lê tæåíng, tæïc laì khäng xeït âãún aính hæåíng cuía âiãûn khaïng Lk cuía nguäön âiãûn xoay chiãöu. Khi xeït âãún cuäün khaïng Lk cuía nguäön thç trong maûch seî khäng xaíy ra hiãûn tæåüng chuyãøn maûch tæïc thåìi. Hiãûn tæåüng truìng dáùn laì hiãûn tæåüng caí 4 tiristor âãöu dáùn. Giaí sæí taûi thåìi âiãøm θ 1, T1,T3 måí cho doìng chaíy qua, iT1,3 = Id; Khi θ = θ2 cho xung âiãöu khiãøn måí T2,T4. vç sæû coï màût cuía Lk nãn doìng iT1,3 khäng thãø giaím âäüt ngäüt tæì Id vãö 0, maì doìng

Dien tu cong suat iT2,4 cuîng khäng thãø tàng âäüt ngäüt tæì 0 âãún Id. Luïc naìy caí bäún tiristor âãöu måí (cuìng dáùn)→ phuû taíi bë ngàõn maûch, Ud=0, nguäön cuîng bë ngàõn maûch sinh ra doìng âiãûn ngàõn maûch(ik). 2U sinθ = X k

Ta coï phæång trçnh:

dik dθ

Nãúu chuyãøn gäúc toaû âäü tæì 0 sang θ2 , ta coï: 2U sin( θ + α) = X k

dik dθ

→ i k = I km[ cosα − cos( θ + α) ] = I km =

2U [ cosα − cos( θ + α) ] Xk

U km ωL k

Âàût i k = i k1 + i k2 , våïi i k1 = i k2 =

ik 2

ik1 laìm tàng doìng trong T4, laìm giaím doìng trong T3; ik2 laìm tàng doìng trong T2, laìm giaím doìng trong T1; i k2,4 =

2U [ cosα − cos( θ + α) ] 2X k

i k1,3 = I d −

2U [ cosα − cos( θ + α) ] 2X k

Kãút thuïc giai âoaûn truìng dáùn tæïc laì khi θ = µ ; iT1,3= 0 nãn phæång trçnh chuyãøn maûch coï daûng: cosα − cos( µ + α ) =

2X k I d

Xaïc âënh ∆U µ :

2U

( *)

1µ 2U sin( θ + α ) ⋅ dθ = π ∫0

2U 2 [ cosα − cos( θ + α ) ]( * *) π 2X k I d Tæì (*) vaì (**) ta coï: ∆U ϖ = π ∆U µ =

Våïi

Ud =

2 2U cosα π

Khi Lk ≠ 0 trë trung bçnh âiãûn aïp taíi laì : U d '= U d −

2X k ⋅ I d π

id

LK

V1

iK2

V2

L

u

E V4

iK1

V3 R

Dien tu cong suat

d

0

θ1

π

θ2

θ3

2π

θ

α

id iv1 0

iv2

θ

Id

µ

α

PHÁÖN 2.

TÄØNG QUAN VÃÖ ÂÄÜNG CÅ ÂIÃÛN MÄÜT CHIÃÖU VAÌ CAÏC PHÆÅNG PHAÏP ÂIÃÖU CHÈNH TÄÚC ÂÄÜ ÂÄÜNG CÅ I. Khaïi niãûm chung: Cho âãún nay âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu váùn coìn duìng phäø biãún trong hãû thäúng truyãön âäüng âiãûn cháút læåüng cao , daíi cäng suáút âäüng cå mäüt chiãöu (Â) tæì vaìi W âãún vaìi ngaìn MW . Ta coï giaîn âäö kãút cáúu chung cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu nhæ sau : Uk U

Dien tu cong suat I

ik R k , Lk

Φ

CF CKN CB

Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu laì âäüng cå laìm viãûc våïi doìng âiãûn mäüt chiãöu khi Eæ< 0 tæïc laì Iæ ngæåüc chiãöu våïi sæïc tæì âäüng Eæ Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu chia laìm nhiãöu loaûi theo cuäün kêch tæì :  Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì song song.  Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì näúi tiãúp.  Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp. Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu laì âäüng cå mang nhiãöu æu âiãøm : Coï nhiãöu phæång phaïp âiãöu chènh täúc âäü Coï nhiãöu phæång phaïp haîm täúc âäü Vç váûy trong âäö aïn naìy ta sæí duûng âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp. Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp (ÂMâl) laì âäüng cå âiãûn coï nguäön cung cáúp riãng cho cuäün kêch tæì vaì cung cáúp riãng cho pháön æïng. Pháön æïng cuía âäüng cå âæåüc biãøu diãùn båíi âæåìng troìn bãn trong coï sæïc âiãûn âäüng Eæ ,åí pháön stato coï thãø coï vaìi dáy quáún kêch tæì : dáy quáún kêch tæì âäüc láûp CKÂ , dáy quáún kêch tæì näúi tiãúp CKN , dáy quáún cæûc tæì phuû CF vaì dáy quáún buì CB. Ta coï giaîn âäö âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu : ω M Tuy nhiãn âàûc tênh cå âiãûn mäüt chiãöu khaïc nhau æïng våïi tæìng træåìng håüp kêch tæì näúi tiãúp hay kêch tæì âäüc láûp. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp : 1)Phæång trçnh âàûc tênh cå : Khi nguäön âiãûn mäüt chiãöu coï cäng suáút vä cuìng låïn vaì âiãûn aïp khäng âäøi thç maûch kêch tæì thæåìng màõc song song

Dien tu cong suat våïi maûch pháön æïng luïc naìy âäüng cå âæåüc goüi laì kêch tæì song song. Khi nguäön mäüt chiãöu coï cäng suáút khäng âuí låïn thç maûch âiãûn pháön æïng laì maûch kêch tæì màõc vaìo hai nguäön mäüt chiãöu âäüc láûp goüi laì âäüng cå kêch tæì âäüc láûp. Uæ

I

Rt

E C KT

U KT

Tæì hai så âäö trãn ta coï phæång trçnh cán bàòng âiãûn cuía maûch pháön æïng nhæ sau Uæ = Eæ + (Ræ +Rf ) Iæ (1) Trong âoï : Uæ , Eæ , Ræ , Rf , Iæ láön læåüc laì âiãûn aïp ,sæïc âiãûn âäüng ,âiãûn tråí âiãûn tråí phuû , doìng âiãûn cuía maûch pháön æïng. Våïi: Ræ = ræ + rcf + rb + rct ræ : âiãûn tråí cuäün dáy pháön æïng rcf : âiãûn tråí cæûc tæì phuû rb : âiãûn tråí cuía cuäün buì rct : âiãûn tråí tiãúp xuïc chäøi than Suáút âiãûn âäüng Eæ pháön æïng cuía âäüng cå âæåüc xaïc âënh theo biãøu thæïc sau: Eæ = Trong âoï : æïng

RN = KΦ ω 2πa

(2)

N : säú thanh dáùn taïc duûng cuía cuäün dáy pháön a : säú âäi maûch nhaïnh song song cuäün pháön æïng Φ : tæì thäng kêch tæì dæåïi mäüt cæûc tæì Wb ω : täúc âäü goïc

RN K = 2π a hãû säú cáúu taûo nãn âäüng cå Nãúu biãøu diãùn suáút âiãûn âäüng theo täúc âäü quay (n ) voìng/phuït Eæ = KΦ n (ω = 2π f) 2πn n (f = ) 60 60 2π PN PN = .Φ .n . = .Φ .n 60 2πa 60 a

ω = Eæ

Dien tu cong suat Kc=

PN : 60 a

hãû säú suáút âiãûn âäüng âäüng cå

P : säú âäi cæûc tæì chênh Tæì phæång trçnh (1) vaì (2) ta coï phæång trçnh âàûc tênh cå âiãûn cuía âäüng cå nhæ sau: ω =

RU + R f UU − .I U KΦ KΦ

Màût khaïc Momen âiãûn tæì Mât cuía âäüng cå âiãûn âæåüc xaïc âënh båíi: Mât = KΦI U Suy ra:

Iæ =

M dt KΦ

Thay vaìo phæång trçnh âàûc tênh cå âiãûn trãn ta coï: ω=

RU + R f Uu − M dt KΦ ( KΦ) 2

Nãúu boí qua täøn tháút vaì täøn tháút theïp thç Mämen cå trãn truûc âäüng cå bàòng Mämen âiãûn tæì: M = Mât Váûy ta coï phæång trçnh âàûc tênh cå: ω=

RU + R f UU − M KΦ ( KΦ) 2

Âäö thë âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu:

ω

ω0

ω0

ωdm ωnt

TN

NT

Ιdm

ω ωdm

TN

ωnt

NT Ιnm

M dm

M nm

 Âàûc tênh cå tæû nhiãn (TN): laì âàûc tênh cå coï caïc tham säú laì âënh mæïc vaì khäng coï âiãûn tråí phuû trong maûch pháön æïng âäüng cå

Dien tu cong suat  Âàûc tênh cå nhán taûo (NT): laì âàûc tênh cå coï mäüt trong caïc tham säú laì khaïc âënh mæïc hoàûc coï âiãûn tråí phuû trong maûch pháön æïng âäüng cå Tæì âäö thë trãn ta tháúy: khi IÆ = 0 hoàûc M = 0 thç: ω=

cå Khi ω = 0 ta coï:

ω

0

UU = ω0 KΦ

:täúc âäü khäng taíi lyï tæåíng cuía âäüng

UU

Iæ = R + R = I nm U f Ι M = K. Φ . nm = M nm Inm , Mnm : doìng âiãûn ngàõn maûch ,mämen ngàõn maûch Nhæ váûy phæång trçnh âàûc tênh âiãûn , âàûc tênh cå coï thãø viãút laûi : U U ( RU + R f ) − Ι U = ω 0 − ∆ω KΦ KΦ ( RU + R f ) U ω= U − M = ω 0 − ∆ω KΦ ( KΦ) 2 ∆ω : âäü suût täúc

ω=

2) Xeït aính hæåíng caïc tham säú âãún âàûc tênh cå: Tæì phæång trçnh âàûc tênh trãn ta nháûn tháúy coï ba tham säú aính hæåíng âãún âàûc tênh cå.Âoï laì âiãûn aïp pháön æïng U æ , tæì thäng âäüng cå φ vaì âiãûn tråí pháön æïng âäüng cå a)AÍnh hæåíng cuía âiãûn tråí pháön æïng: Giaí thiãút Uæ = Uâm =const vaì Φ = Φâm = const .Muäún thay âäøi âiãûn tråí maûch pháön æïng ta näúi thãm âiãûn tråí phuû Rf vaìo maûch pháön æïng . Trong træåìng håüp naìy: + Täúc âäü khäng taíi lyï tæåíng: ω0 =

U dm = const KΦ dm

+ Âäü cæïng âàûc tênh cå: ( KΦ dm ) ∆M β= =− ∆ω RU + R f

2

+ Rf caìng låïn , β caìng nhoí nghéa laì âàûc tênh cå caìng däúc . Rf = 0 ta coï âàûc tênh cå tæû nhiãn ( KΦ dm ) 2 βm = − RU

β TN coï giaï trë låïn nháút nãn âàûc tênh cå tæû nhiãn cao hån táút caí caïc âæåìng âàûc tênh coï âiãûn tråí phuû. Nhæ váûy khi thay âäøi âiãûn tråí phuû Rf ta âæåüc mäüt hoü âàûc tênh coï daûng nhæ âäö thë sau:

Dien tu cong suat ω

TN ω

0

(RM) Rf

Rf1

Mc

M

Rf3 ÆÏng våïi mäüt Mc naìo âoï nãúu Rf caìng låïn thç täúc âäü âäüng cå caìng giaím âäöng thåìi doìng âiãûn ngàõn maûch vaì Mämen ngàõn maûch cuîng giaím. Ngæåìi ta thæåìng duìng phæång phaïp naìy âãø haûn chãú doìng âiãûn vaì âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå dæåïi täúc âäü cå baín . b) Aính hæåíng cuía âiãûn aïp pháön æïng: Giaí thiãút tæì thäng Φ = Φâm = const , âiãûn tråí pháön æïng Ræ = const. Khi thay âäøi âiãûn aïp theo hæåïng giaím so våïi Uâm . Ta coï : + Täúc âäü khäng taíi:

UU

ω 0 = KΦ 0

+ Âäü cæïng âàûc tênh cå:

β =−

( KΦ) 2 = const RU

Nhæ váûy khi thay âäøi âiãûn aïp pháön æïng âäüng cå ta âæåüc hoü âàûc tênh cå song song våïi âàûc tênh cå tæû nhiãn.

TN

ω ω ω ω ω

0

Uâm

01 02 03

U3

U1 U2

Mc Khi thay âäøi âiãûn aïp bàòng caïch giaím aïp thç Momen ngàõn maûch cuía âäüng cå giaím vaì täúc âäü âäüng cå cuîng giaím æïng våïi mäüt phuû taíi nháút âënh .Do âoï phæång phaïp naìy cuîng âæåüc duìng âãø âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå vaì haûn chãú doìng âiãûn khi khåíi âäüng.

Dien tu cong suat c) Aính hæåíng cuía tæì thäng: Giaí thiãút âiãûn aïp pháön æïng Uæ = Uâm = const , Ræ = const. Muäún thay âäøi tæì thäng ta thay âäøi doìng âiãûn kêch tæì trong âäüng cå. Täúc âäü khäng taíi: ω0 =

U âm KΦ 0

Âäü cæïng cuía âàûc tênh cå: β =−

( KΦ 0 ) 2 RU

Trong thæûc tãú thæåìng âiãöu chènh giaím tæì thäng . Nãn khi tæì thäng giaím thç ω 0 tàng , coìn âäü cæïng β seî giaím. Ta nháûn tháúy ràòng khi thay âäøi tæì thäng doìng âiãûn ngàõn maûch : Ι nm =

UU = const RU

M nm = KΦΙ nm laì haìm biãún âäøi. Mämen ngàõn maûch: Ta coï caïc âæåìng âàûc tênh: ω ω Φ Φ2 ω 02 ω 02 2 ω 01 Φ1 ω 01 Φ ω0 ω0 Φdm

Φdm

MC 0 Inm 0 Mnm1 Mnm2 Mnm M a. Âàûc tênh âäüng cå âiãûn ÂMâl khi b. Âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn giaím tæì thäng ÂMâl khi giaím tæì thäng Våïi Mämen phuû taíi thêch håüp våïi chãú âäü laìm viãûc cuía âäüng cå thç khi giaím tæì thäng täúc âäü âäüng cå tàng lãn. 3) Âàûc tênh cå trong caïc traûng thaïi haîm: Âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp coï ba traûng thaïi haîm: haîm taïi sinh, haîm ngæåüc vaì haîm âäüng nàng. a) Haîm taïi sinh: Haîm taïi sinh xaíy ra khi täúc âäü quay cuía âäüng cå låïn hån täúc âäü quay khäng tæåíng lyï tæåíng(ω > ω 0 ) .Khi haîm taïi sinh: Eæ > Uæ ,âäüng cå laìm viãûc nhæ mäüt maïy phaït song song våïi læåïi vaì traí nàng læåüng vãö nguäön , luïc naìy thç doìng haîm vaì Mämen haîm âaî âäøi chiãöu so våïi chãú âäü âäüng cå:

Ιh =

U U − EU Κ Φω 0 − KΦω = <0 R R

Dien tu cong suat Μh = KΦΙ h < 0

Ih

ω

HTS ω MC

ω

0â

0

0 -ω

M HTS

0

Trë säú haîm låïn dáön âãún khi cán bàòng våïi Mämen phuû taíi cuía cå cáúu saín xuáút thç hãû thäúng laìm viãûc äøn âënh våïi täúc âäü (ω 0â > ω 0) . Âæåìng âàûc tênh cå åí traûng thaïi haîm taïi sinh nàòm åí goïc pháön tæ thæï hai vaì thæï tæ cuía màût phàóng toüa âäü. b) Haîm ngæåüc: Haîm ngæåüc laì khi Mämen haîm cuía âäüng cå ngæåüc chiãöu våïi täúc âäü quay .Coï hai træåìng håüp haîm ngæåüc:  Âæa âiãûn tråí phuû låïn vaìo maûch pháön æïng:

ω0

Uæ IH

b I KT

C KT

O Iæ

E

a

R KT

R æì

a. Så âäö haîm ngæåüc bàòng caïch haîm ngæåüc thãm Ræf

ωoâ

c

MC

ω

b. Âàûc tênh cå khi bàòng caïch thãm Ræf

Âäüng cå âang laìm viãûc xaïc láûp taûi âiãøm a , ta âæa mäüt âiãûn tråí phuû (Rf) âuí låïn vaìo maûch pháön æïng ,âäüng cå chuyãøn sang laìm viãûc taûi âiãøm b trãn âàûc tênh biãún tråí. Taûi b mämen do âäüng cå sinh ra nhoí hån mämen caín nãn âäüng cå giaím täúc âäü nhæng taíi váùn theo chiãöu náng lãn. Âãún täúc âäü bàòng

Dien tu cong suat 0, nhæng vç mämen cuía âäüng cå nhoí hån mämen taíi , nãn dæåïi taïc âäüng cuía taíi troüng âäüng cå quay theo chiãöu ngæåüc laûi. Taíi troüng haû våïi täúc âäü tàng dáön âãún d Mämen âäüng cå cán bàòng Mämen caín nãn hãû laìm viãûc våïi täúc âäü haû khäng âäøi ω 0â . Ta coï âàûc tênh cå nhæ hçnh veî b, âoaûn cd laì âoaûn haîm ngæåüc. Âäüng cå laìm viãûc nhæ mäüt maïy phaït näúi tiãúp våïi læåïi âiãûn, luïc naìy sæïc âiãûn âäüng âäüng cå âäøi dáúu nãn: Ιh =

U U + EU U U + Κ Φω = RU + RUf RU + RUf

Μh = ΚΦΙ h

 Âaío chiãöu âiãûn aïp pháön æïng :

ω

ω0 Uæ

Ιkt

Ckt

Uæ

Ιæ

ωbâ

Rkt

E

Uæ

a

Εæ

0

Ræf

- ω0

hçnh veî a hçnh veî b Hçnh veî a: Så âäö haîm ngæåüc bàòng caïch âaío Uæ Hçnh veî b: Âàûc tênh cå khi haîm ngæåüc bàòng caïch âaío

Âäüng cå âang laìm viãûc tai a trãn âàûc tênh tæû nhiãn taíi Mc ,ta âäøi chiãöu âiãûn aïp pháön æïng vaì âæa thãm âiãûn tråí phuû vaìo trong maûch âãø haûn chãú do doìng âaío chiãöu låïn. Âäüng cå chuyãøn sang laìm viãûc åí âiãøm b,Mämen âaî âaío chiãöu chäúng laûi chiãöu quay cuía âäüng cå nãn täúc âäü giaím trãn âoaûn bc. Taûi c täúc âäü quay bàòng 0, nãúu caïc pháön æïng ra âiãûn aïp nguäön thç âäüng cå seî dæìng, coìn khäng âäüng cå âaío chiãöu quay ngæåüc laûi vaì laìm viãûc äøn âënh taûi d. Âoaûn bc laì âàûc tênh haîm ngæåüc. Luïc naìy doìng haîm vaì Mämen haîm cuía âäüng cå laì: Ιh =

− U U − EU U + Κ Φω =− U <0 RU + RUf RU + RUf

Μ = ΚΦΙh < 0

Phæång trçnh âàûc tênh cå: ω=

RU + RUf −UU − M ΚΦ (Κ Φ) 2

c)Haîm âäüng nàng

Dien tu cong suat Laì traûng thaïi âäüng cå laìm viãûc nhæ mäüt maïy phaït maì nàng læåüng cå hoüc cuía âäüng cå âaî têch luîy âæåüc trong quaï trçnh laìm viãûc træåïc âoï biãún thaình âiãûn nàng tiãu taïn trong maûch haîm dæåïi daûng nhiãût.  Haîm âäüng nàng kêch tæì âäüc láûp: Khi âäüng cå âang quay, muäún haîm âäüng nàng kêch tæì âäüc láûp ta càõt pháön æïng âäüng cå ra khoíi læåïi âiãûn mäüt chiãöu vaì âoïng vaìo âiãûn tråí haîm, coìn maûch kêch tæì váùn näúi våïi nguäön nhæ cuî. Do âäüng nàng têch luîy trong âäüng cå nãn âäüng cå váùn quay vaì noï laìm viãûc nhæ mäüt maïy phaït biãún cå nàng thaình nhiãût nàng trãn âiãûn tråí haîm vaì âiãûn tråí pháön æïng. Taûi thåìi âiãøm ban âáöu: E hâ = Κφωhâ Ι hâ = −

Ε hâ Κ Φω hâ =− <0 RU + R h RU + R h

Μhâ = ΚΦI hd < 0

Ta coï phæång trçnh âàûc tênh cå: ( RU + R h ) ΙU ΚΦ ( R + Rh ) ω =− U Μ (Κ Φ) 2

ω =−

Trãn âäö thë âàûc tênh cå haîm âäüng nàng ta tháúy ràòng nãúu Mämen caín laì phaín khaïng thç âäüng cå seî dæìng hàón (caïc âoaûn b10 hoàûc b20), coìn nãúu Mämen caín laì thãú nàng thç dæåïi taïc duûng cuía taíi seî keïo âäüng cå quay theo chiãöu ngæåüc laûi (ω äâ1 hoàûc ω äâ2 )  Haîm âäüng nàng tæû kêch tæì: Haîm âäüng nàng tæû kêch tæì xaíy ra khi âäüng cå âang quay ta càõt caí pháön æïng láùn cuäün kêch tæì khoíi læåïi âiãûn âãø âoïng vaìo mäüt âiãûn tråí haîm Rh, do âäüng nàng têch luîy trong cå cho nãn âäüng cå váùn quay vaì noï laìm viãûc nhæ mäüt maïy phaït tæû kêch biãún cå nàng thaình nhiãût nàng trãn caïc âiãûn tråí. ω0

b1 Ikt Iæ

b2

wâm

a

Ckt E

Ræf

Rh . Så âäö haîm âäüng nàng âäüng tæû kêch tæì tæì

Mn2 Mn1 wâm2 wâm1 c1

c2

b. Âàûc tênh cå khi haîm nàng tæû kêch

Dien tu cong suat Trãn âäö thë âàûc tênh cå haîm âäüng nàng tæû kêch tæì ta nháûn tháúy trong quaï trçnh haîm, täúc âäü giaím dáön, do âoï tæì thäng cuía âäüng cå cuîng giaím dáön vaì laì haìm cuía täúc âäü. Âàûc tênh cå khi haîm âäüng nàng tæû kêch tæì giäúng nhæ âàûc tênh khäng taíi cuía maïy phaït tæû kêch tæì . III > Phæång phaïp âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu: Vãö phæång diãûn âiãöu chènh täúc âäü , âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu coï nhiãöu æu viãût hån so våïi caïc loaûi âäüng cå khaïc, khäng nhæîng coï khaí nàng âiãöu chènh täúc âäü dãù daìng maì cáúu truïc maûch læûc, maûch âiãöu khiãøn âån giaín hån âäöng thåìi laûi âaût täúc âäü âiãöu chènh cao trong daîi âiãöu chènh täúc âäü räüng. Thæûc tãú coï ba phæång phaïp cå baín dãø âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu.  Âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi âiãûn tråí phuû trong maûch pháön æïng  Âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi tæì thäng kêch tæì cuía âäüng cå  Âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp pháön æïng cuía âäüng cå 1) Phæång phaïp âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi âiãûn tråí phuû trong maûch pháön æïng: Tæì phæång trçnh âàûc tênh cå täøng quaït: ω=

RU + RUf UU − M Κ Φâm (Κ Φâm ) 2

ω = ω 0 − ∆ω

Ta tháúy ràòng khi thay âäøi Ræf thç ω0 = const coìn ∆ω thay âäøi, vç váûy ta seî âæåüc caïc âæåìng âàûc tênh âiãöu chènh coï cuìng ω0 vaì däúc dáön khi Ræf caìng låïn, våïi taíi nhæ nhau thç täúc âäü caìng tháúp.

Uæ

ω0 ωâm

Ikt Ræf1

Iæ

Ckt E

Rkt

TN

ω1 ω2

Ræ

0 a. Så âäö âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl chènh täúc âäü ÂMâl

b.

Mc M Âàûc tênh âiãöu

Dien tu cong suat bàòng caïch thay âäøi Ræf Ræf Nhæ váûy : 0 < Ræf < Ræf < ....

bàòng caïch thay âäøi

ω â m〉 ω 1 〉 ω 2 〉 . . .

Nhæng nãúu ta tàng Ræf âãún giaï trë naìo âoï thç seî laìm cho M ≤ Μc nhæ thãú âäüng cå khäng quay âæåüc vaì âäüng cå laìm viãûc åí chãú âäü ngàõn maûch, ω = 0. Tæì luïc naìy , ta coï thay âäøi Ræf thç täúc âäü váùn bàòng khäng, nghéa laì khäng âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå âæåüc næîa. Do âoï phæång phaïp naìy laì phæång phaïp âiãöu chènh khäng triãût âãø. 2) Phæång phaïp âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi tæì thäng kêch tæì âäüng cå: Ta coï phæång trçnh âàûc tênh cå: ω=

UU RΣ − M Κ Φâm (Κ Φâm ) 2

ω = ω 0 − ∆ω

Ta nháûn tháúy ràòng khi thay âäøi Φ thç ω0 vaì ∆ω âãöu thay âäøi, vç váûy ta âæåüc caïc âæåìng âàûc tênh âiãöu chènh däúc dáön (âäü cæïng β caìng giaím) vaì cao hån âàûc tênh cå tæû nhiãn khi Φ caìng nhoí, våïi taíi nhæ nhau thç täúc âäü caìng cao khi giaím tæì thäng Φ . Khi âiãöu chènh tæì thäng thç âiãûn aïp pháön æïng giæî nguyãn giaï trë âënh mæïc, do âoï âàûc tênh cå tháúp nháút trong vuìng âiãöu khiãøn tæì thäng chênh laì âàûc tênh cå âiãûn aïp pháön æïng âënh mæïc, tæì thäng âënh mæïc chênh laì âàûc tênh tæû nhiãn. Nhæ váûy: Φ âm > Φ 1 > Φ 2 > ..... ωâm < ω1 < ω2 < .....

Nhæng giaím Φ quaï nhoí coï thãø laìm cho täúc âäü âäüng cå låïn quaï giåïi haûn cho pheïp, hoàûc laìm cho âiãöu kiãûn chuyãøn maûch bë xáúu âi do doìng pháön æïng tàng cao, hoàûc âãø âaím baío chuyãøn maûch bçnh thæåìng thç cáön phaíi giaím doìng pháön æïng vaì nhæ váûy laìm cho Mämen cho pheïp trãn truûc âäüng cå giaím nhanh, dáùn âãún âäüng cå bë quaï taíi. ω ω ω

Uæ Ikt

Ckt

Rkt ω

Iæ

Φ2

02 01

oâm

Φ1 Φdm

E 0 Mc

a. Så âäö âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl chènh täúc âäü ÂMâl

Mn2 Mn1

M

b. Âàûc tênh âiãöu

Dien tu cong suat bàòng caïch thay âäøi Φ

bàòng caïch thay âäøi

Φ 3) Phæång phaïp âiãöu chènh täúc âäü ÂMâl bàòng caïch thay âäøi âiãûn aïp pháön æïng âäüng cå: Tæì phæång trçnh âàûc tênh cå täøng quaït: ω=

UU RΣ − M Κ Φâm (Κ Φâm ) 2

ω = ω 0 − ∆ω

Ta tháúy: khi thay âäøi Uæ thç ω0 thay âäøi, coìn ∆ω = const, vç váûy ta coï caïc âæåìng âàûc tênh âiãöu chènh song song våïi nhau. Nhæng muäún thay âäøi Uæ thç ta phaíi coï bäü nguäön mäüt chiãöu thay âäøi âiãûn aïp ra, thæåìng duìng bäü biãún âäøi. Bäü biãún âäøi coï thãø laì: Maïy phaït âiãûn mäüt chiãöu; maïy âiãûn khuãúch âaûi; khuãúch âaûi tæì mäüt pha, ba pha; caïc bäü chènh læu duìng tiristor; caïc bäü bàm âiãûn aïp;....Bäü biãún âäøi coï chæïc nàng biãún nàng læåüng âiãûn xoay chiãöu thaình mäüt chiãöu coï suáút âiãûn âäüng Eb âiãöu chènh âæåüc nhåì tên hiãûu âiãöu khiãøn Uâk. LK BBÂ Uâk

Rb

Ræf

ÂM

Eb

E

Eæ

Åí chãú âäü xaïc láûp ta coï phæång trçnh âàûc tênh cuía hãû thäúng nhæ sau: ω=

( R + RUÂ ) Eb − b ΙU ΚΦâm ΚΦâm

ω =ω0 (U âm ) −

Μ

β

Vç tæì thäng cuía âäüng cå âæåüc giæî khäng âäøi nãn âäü cæïng âàûc tênh cå cuîng khäng âäøi, coìn täúc âäü khäng taíi lyï tæåíng thç tuìy thuäüc vaìo giaì trë âiãûn aïp âiãöu khiãøn Uâk cuía hãû thäúng, do âoï phæång phaïp âiãöu chènh naìy ráút triãût âãø.

ω

ω max

ω 0min ω min

ω 0max

M, I Mâm

Mnm

Dien tu cong suat Phaûm vi âiãöu chènh D phuû thuäüc tuyãún tênh vaìo âäü cæïng âàûc tênh cå β noï âæåüc nàòm trong diãûn têch giåïi haûn båíi ω = ω0 max , M = Mâm vaì caïc truûc toüa âäü. 4) Phaûm vi âiãöu chènh täúc âäü: Ta coï phæång trçnh âàûc tênh âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp: ω=

Ud RU − M = ω 0 − ∆ω Κ Φ (Κ Φ) 2 U R ω= d − U Ι ΚΦ ΚΦ

Giæî cho Κ Φ= const vaì thay âäøi Ud ta âæåüc hoü âàûc tênh cå cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu laì nhæîng âæåìng thàóng song song nhæ åí hçnh 1. ∆ω =

Khi taíi khäng âäøi:

RU I U = const ΚΦ

Khi Mämen taíi thay âäøi(0 Mc ): ∆ω = (2 ÷ 8) % ω0 Tæì âáy ta coï: RU 5 U âm Ι âm = . ΚΦ 100 ΚΦ 5 U âm RU = . = 0.458  100 Ι âm U − RU .Ι âm U âm − RU .Ι âm ΚΦ = âm = = 1.33 2π ω âm .n âm 60 (ΚΦ) 2 (1.33 ) 2 Âaûi læåüng β = : goüi laì âäü cæïng âàûc tênh cå. β = RU RU

5) Caïc phæång phaïp laìm äøn âënh täúc âäü âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu: ÄØn âënh hoïa täúc âäü trong truyãön âäüng âiãûn coï nghéa ráút låïn trong viãûc caíi thiãûn caïc chè tiãu cháút læåüng cuía truyãön âäüng.Biãûn phaïp chuí yãúu âãø äøn âënh täúc âäü laìm viãûc laì tàng âäü cæïng âàûc tênh cå bàòng âiãöu khiãøn theo maûch kên. Caïc âàûc tênh cå cuía hãû håí coï giaï trë β = (ΚΦ) 2 R khäng âäøi trong phaûm vi âiãöu chènh. ÅÍ täúc âäü tháúp nháút æïng våïi âàûc tênh cå tháúp nháút coï sæïc âiãûn âäüng Eb0 nãúu cho mäüt Mämen taíi Mc = Mâm thç täúc âäü laìm viãûc seî laì ω = ωmin vaì säú ténh thç låïn hån giaï trë cho pheïp: S=

Μ âm > S cp β ω0 min

Dien tu cong suat Âãø cho sai säú ténh coï thãø âaût âæåüc S ≤ SCP cáön tçm biãûn phaïp tàng täúc âäü âãún ω = ω min . Âiãøm laìm viãûc [ ω min, Mâm ] âaî nàòm trãn âàûc tênh khaïc cuía hãû coï ω 0=ω 01 vaì Eb1=KΦ âmω 01 > Eb0 . Näúi âiãøm (ω min , 0) våïi âiãøm (ω min,Mâm) vaì keïo daìi ra ta âæåüc âàûc tênh mong muäún coï âäü cæïng β m vaì: ω = ω 0 min −

Giaï trë cuía β

m

Μ βm

âæåüc xaïc âënh båíi biãøu thæïc: S=

Μâm ≤ Scp βm .ω0 min

Caïc giao âiãøm cuía âàûc tênh cå mong muäún våïi nhæîng âàûc tênh cå cuía hãû håí cho biãút caïc giaï trë cáön thiãút cuía Eb khi thay âäøi Mämen taíi. Âàûc tênh naìy âæåüc dæûng åí goïc dæåïi bãn traïi cuía hçnh sau: ω β Eb

ω

ω

ω

ω

01

0mim

0mim

β

mim

Eb0

Eb0 0

m

Eb1

Eb2

M,(I)

Mâm

M,(I) a) Âiãöu chènh Eb theo doìng âiãûn taíi: YÏ âënh âiãöu chènh sæïc âiãûn âäüng Eb theo doìng âiãûn phuû taíi laì hãû quaí træûc tiãúp cuía nháûn xeït trãn, váún âãö coìn laûi laì tçm quan hãû giaíi têch Eb = f(I). Âàûc tênh cå cuía hãû håí coï daûng nhæ hçnh trãn, taûi giao âiãøm cuía âàûc tênh naìy våïi âàûc tênh cå mong muäún thç täúc âäü vaì Mämen coï giaï trë nhæ nhau nãn coï thãø viãút: Eb Μ Μ − = ω0 − Κ Φâm β βm  1 1  E b = ΚΦω 0 + ( − ) Μ β βb  

Trong âoï :

E b = E b 0 + Κ ′d Ι E b 0 = ΚΦω0

Κ ′d = (ΚΦ) 2 .(

1

β

−

1

βm

)

Dien tu cong suat

ω ω Rd

0

1

BBÂ

β β β <0

>0 m=∞ m

Ud  + Ui

0 M,I Nguyãn lyï âiãöu chènh Eb0 coï thãø thæûc hiãûn bàòng maûch phaín häöi dæång doìng âiãûn pháön æïng nhæ hçnh trãn. E b = Κb (U d + Rd Ι)

ω=

Κ d U d R + (1 − Κ b ) Rd − Ι ΚΦâm ΚΦdm

Trong âoï:

Ud: âiãûn aïp âàût täúc âäü Ui: âiãûn aïp phaín häöi doìng âiãûn Rd: âiãûn tråí sun trong maûch pháön æïng Do âæa thãm âiãûn tråí phuû sun vaìo maûch pháön æïng nãn coï täøn tháút phuû vaì coï liãn hãû vãö âiãûn giæîa maûch læûc (âiãûn aïp thæåìng laì cao ) våïi maûch âiãöu khiãøn (âiãûn aïp tháúp). Âãø traïnh täøn tháút phuû vaì caïch ly vãö âiãûn giæîa caïc maûch coï thãø láúy tên hiãûu phaín häöi doìng Ui qua caïc biãún doìng màõc trong maûch xoay chiãöu cuía bäü biãún âäøi hoàûc caïc xenxin doìng. b) Âiãöu chènh Eb theo âiãûn aïp pháön æïng: Coï thãø buì âæåüc læåüng suût täúc trãn âiãûn tråí trong cuía bäü biãún âäøi bàòng maûch phaín häöi ám âiãûn aïp pháön æïng âäüng cå. Dæûa vaìo phæång trçnh âàûc tênh taíi cuía bäü biãún âäøi: Eb= U + Rb I (Vç: Nãn : Trong âoï:

I=

Rb= R - Ræ )

1 ( Εb − U ) 1  2 1 ( Κ Φâm )  −   β βm 

βm =

(Κ

Φâm ) : laì âäü cæïng âàûc tênh cå tæû Rm 2

nhiãn. Luáût âiãöu chènh naìy âæåüc thæûc hiãûn bàòng så âäö phaín häöi ám âiãûn aïp pháön æïng:

Dien tu cong suat ω Ud

Uâk

ω

r1 r2 ÂC 1

BBÂ

Un

I

0

β

=β

m

tn

βm

M,I

Boí qua doìng âiãûn trong caïc âiãûn tråí r1, r2 vaì âàût: Ka= r2/(r2 + r1 ): hãû säú phaín häöi âiãûn aïp Eb= Kb(Ud - KaU) ω=

Κ bU d − (1 + Κ a Κ b ).ΚΦâm

R−

ΚaΚb Rb 1 + ΚaΚb Μ (ΚΦâm ) 2

Nãúu maûch coï Ka,Kb>>1 thç phæång trçnh âàûc tênh cå viãút laûi: ω=

Ud Ræ − M Κ a Κ Φâm (Κ Φâm ) 2

Khi thay âäøi hãû säú phaín häöi âiãûn aïp bàòng con træåüt trãn chiãúc aïp r1, r2 thç caí täúc âäü khäng taíi lyï tæåíng láùn âäü cæïng âàûc tênh cå âãöu thay âäøi theo. Træåìng håüp hãû coï hãû säú khuãúch âaûi ráút låïn thç âäü cæïng mong muäún coï thãø âaût giaï trë täúi âa bàòng β tn.

Dien tu cong suat PHÁÖN 3

TÊNH TOAÏN MAÛCH ÂÄÜNG LÆÛC Thiãút kãú bäü chènh læu cáöu mäüt pha coï âiãöu khiãøn theo nguyãn lyï arccos cho pháön æïng cuía âäüng cå mäüt chiãöu kêch tæì âäüc láûp coï caïc thäng säú sau: 1.

Âiãûn aïp pháön æïng : Uæâm = 110 VDC

2.

D#ng âiãûn pháön æïng: Iæâm = 2,35 A

3.

Cäng suáút âäüng cå: Pâm = 160W

Maûch âäüng læûc bao gäöm : Maïy biãún aïp vaì choün Tiristor. I. Âiãûn aïp: Maïy biãún aïp cäng suáút nhoí nãn suût aïp trãn âiãûn tråí tæång âäúi låïn, khoaíng 4%, suût aïp trãn âiãûn khaïng êt hån khoaíng 1,5%. Âiãûn aïp suût trãn hai Tiristor näöi tiãúp laì 2V. Váûy âiãûn aïp chènh læu khäng taíi laì: U do'= U æ + ∆U ck + ∆U R + ∆U T + ∆U L Âiãûn aïp pháön æïng âäüng cå: Uæ = 110V; ∆U ck : suût aïp trãn cuäün khaïng san bàòng ∆U ck =0,008Uâm = 0,008*110 = 0,88(V) ∆U T : suût aïp trãn hai tiristor näúi tiãúp ∆U T = 2*1 =2(V) ∆U R : suût aïp trãn dáy quáún maïy biãún aïp : ∆U R = 0,04*110 = 4,4(V) ∆U L : suût aïp trãn dáy quáún maïy biãún aïp : ∆U L = 0,015*110 = 1,65(V) Nãn âiãûn aïp chènh læu khäng taíi laì : U do '= 110 + 0,88 + 2 + 4,4 + 1,65 = 118,93(V). Giaï trë hiãûu duûng cuía âiãûn aïp thæï cáúp maïy biãún aïp: Tæì cäng thæïc: U d =

2 2 U 2 ⋅ cosα ; π

âãø Ud = max thç cosα = 1 → α

= 00 ; Giaí sæí ban âáöu goïc måí α = 00 → cosα = 1 thç tiristor dáùn nhæ mäüt âiode ta coï: Ud =

2 2 U2 π

U d ⋅ π 3,14⋅118,93 = = 132,02(V ) 2 2 2 2 U 2 132,03 = = 0,6 Tè säú biãún aïp : m = U1 220 → U2 =

Âiãûn aïp ngæåüc låïn nháút mäùi tiristor phaíi chëu: Uim = 2U 2 = 2132,03=186,7186(V ) II. Doìng âiãûn: Doìng âiãûn chènh læu âënh mæïc: Id = 2,35(A);

Dien tu cong suat Trë trung bçnh cuía doìng âiãûn chaíy trong mäùi Tiristor : IT = 1 2π

α+π

∫ I ddθ =

α

Id 2,35 =1,175(A ) = 2 2

Giaï trë hiãûu duûng cuía doìng âiãûn thæï cáúp biãún aïp: I2 =

1 π+α 2 I d ⋅ dθ = I d = 2,35(A ) π α∫

Trë hiãûu duûng cuía doìng chaíy trong mäùi pha så cáúp m.b.a: I1 = mI2 = = 0,6*2,35 = 1,41(A) -Choün Tiristor: Hãû säú dæû træî âiãûn aïp : ku = 1,6; Hãû säú dæû træî doìng âiãûn : ki = 1,2; Nãn ta phaíi choün tiristor êt nháút phaíi chëu âæåüc âiãûn aïp ngæåüc laì : 1,6*16,7186=298,749 vaì chëu âæåüc doìng âiãûn trung bçnh laì :1,2*1,175= 1,41(A). Choün 4 Tiristor : T - 25 - 600; Säú liãûu kyî thuáût : I = 25(A) Uim = 0,05÷ 1kV; ∆U = 1V ; toff = 25 ÷ 200(µ s); Ig = 0,3 (A); Ug = 5V; di/dt = 10A/µ s; du/dt = 20V/µ s; III. Tênh toaïn maïy biãún aïp : Maûch tæì : cäng suáút biãøu kiãún m.b.a : S2 = I2U2 = 2,35*132,03 = 310,2705(W); S1 = I1U1 = 1,41*220 = 310,2(W); →S=

S1 + S2 310,2705+ 310,2 = = 310,235(W) 2 2

Tiãút diãûn truû cuía maûch tæì âæåüc tênh theo: Q = k

S c⋅ f

(cm2)

Trong âoï : k = 4 ÷ 5 nãúu laì m.b.a dáöu; k = 5 ÷ 6 nãúu laì m.b.a khä. S - cäng suáút biãøu kiãún cuía m.b.a, VA. c - säú truû; f - táön säú nguäön âiãûn xoay chiãöu. Q=6

310,235 = 10,566(cm2 ) 2⋅ 50

Maûch tæì duìng tän silic, täøn tháút 1,3 W/kg; troüng læåüng riãng 7,5 kg/dm3. +Truû : tiãút diãûn thä 5*2,5 + 4(4-2,5) = 18,5 (cm2)

Dien tu cong suat tiãút diãûn hiãûu quaí :0,95*18,5 = 17,575(cm2) troüng læåüng : 7,5*0,17575*1*2 = 2,636 (kg) +Quylat : Tiãút diãûn thä : 5*4 = 20 (cm2) Tiãút diãûn hiãûu quaí : 0,95*20 19(cm2) Troüng læåüng : 7,5*0,19*0,8*2 = 2,28 (kg) +Tæì caím : Trong caïc truû choün Bm = 1,1(Tesla). 17,575 =1,0175(Tesla) 19

100mm

25 40

50

140mm

20mm

Trong caïc quylat choün Bm’ = 1,1⋅

160mm

b.Dáy quáún : Säú dáy mäùi pha:

voìng U

220 = 512voìng 4,44⋅ 50⋅ 17,575⋅ 10−4 ⋅ 1,1 m U2 132,03 Thæï cáúp : n2 = n1 ⋅ U = 512⋅ 220 = 307voìng 1

1 • Så cáúp : n1 = 4,44⋅ f ⋅ Q ⋅ B =

•

Choün máût âäü doìng âiãûn : J1 = J2 = 2A/mm2 Âæåìng kênh dáy dáùn phêa så cáúp: d1 = våïi S1 =

4⋅ S1 = π

4⋅ 0,705 = 0,95(mm) 3,14

I 1 1,41 = = 0,705(mm2 ) J1 2

âæåìng kênh dáy quáún phêa thæï cáúp :

Dien tu cong suat d2 = våïi

S2 =

4⋅ S2 π

=

4⋅1,175 = 1,22(mm) 3,14

I 2 2,35 = = 1,175(mm2 ) J2 2

choün dáy dæûa vaìo baíng thäng säú dáy dáùn tiãút diãûn troìn : d1= 1,00mm ; S1= 1,227mm2; 10,9g/m; 0,014Ω /m; d2= 1,22mm ; S2= 0,985mm2; 8,76g/m; 0,0175Ω /m; + äúng dáy quáún : baïn kênh trong voìng troìn ngoaûi tiãúp mäùi truû R = 252 +17,52 = 30,5(mm)

Läöng vaìo mäùi truû mäüt äúng quáún dáy laìm bàòng váût liãûu caïch âiãûn daìy 1mm, coï baïn kênh trong 32,5mm. Váûy baïn kênh trong cuía dáy quáún så cáúp laì 33mm. • Dáy quáún så cáúp: Chiãöu cao truû laì 100mm ; âæåìng kênh dáy quáún så cáúp laì 1,00mm → säú voìng dáy täúi âa trong mäüt låïp laì :

95 1,00

voìng

Chia 512 voìng thaình 6 låïp : (5*95+ 37). Giæîa hai låïp coï âàût mäüt låïp giáúy caïch âiãûn daìy 0,1mm → Bãö daìy cuía dáy quáún så cáúp laì : e1 = 6* 1,00+ 0,1* (6+ 1) = 6,7(mm)

Baïn kênh trung bçnh cuía dáy quáún så cáúp laì: Rt + e1 = 33 + 6,7 = 39,7 (mm). Chiãöu daìi dáy quáún så cáúp : l1 = 2π *39,7*10-3*512 = 127,65(m) Âiãûn tråí cuía dáy quáún så cáúp åí nhiãût âäü 750C : ρ 1 = 0,014*127,65*(1+0,004*75) = 2,32(Ω ) • Dáy quáún thæï cáúp: Âæåìng kênh dáy quáún thæï cáúp d2 = 1,22mm nãn säú voìng dáy täúi âa trong mäüt låïp : 95 = 78voìng 1,22

Chia 307 voìng thaình 4 låïp : (78*3 + 73). Giæîa hai låïp dáy quáún âàût giáúy caïch âiãûn daìy 0,1mm → Bãö daìy dáy quáún thæï cáúp laì: e2= 1,22*4 + 0,1*(4+1) = 5,38(mm); baïn kênh trung bçnh cuía dáy quáún thæï cáúp : Rt + e2 = 33 +5,38 = 38,38(mm) Chiãöu daìi dáy quáún thæï cáúp : l2 = 2π *38,38*10-3*307 = 74(m) âiãûn tråí åí nhiãût âäü 750C laì: ρ 2 = 0,0175*74*1,3 = 1,68 (Ω )

Dien tu cong suat Giæîa dáy quáún så cáúp vaì thæï cáúp âãø håí mäüt khoaíng 34,6 mm. Âiãûn aïp råi trãn âiãûn khaïng: Våïi

e +e 2 r X = 8⋅ π 2 ⋅ n2 ⋅ ⋅ (a + 1 2 ) ⋅ ω ⋅ 10−7 = h 3 = 8⋅ π2 ⋅ 3072 ⋅

→

∆U X =

∆U X =

3XI d π

0,06 0,0067+ 0,00538 −7  0,0346+  ⋅ 314⋅10 = 0,57Ω 0,95 3 

3⋅ 0,57⋅ 2,35 =1,28(V ) 3,14

Âiãûn aïp råi trãn âiãûn tråí : 2 2    n2    307  ∆U r =  r2 + r1   ⋅ I d = 1,68+ 2,32   ⋅ 2,35= 5,91(V )  512     n1  

Âiãûn aïp chènh læu khi âáöy taíi:

U d = U do − ∆U x − ∆U r − ∆U T = 118,93− 1,28− 5,91− 2 = 109,74(V )

Täøn tháút sàõt tæì coï xeït âãún 15% täøn thát phuû : p = 1,15*1,3*(2,636*1,12 + 2,28*1,01752) = 8,29(W) Hiãûu suáút thiãút bë chènh læu : Ud ⋅ I d 109,74⋅ 2,35 = = 94,14% U dI d + p + ∆U r I d + 2I d 109,74⋅ 2,35+ 8,29+ 5,91⋅ 2,35+ 2⋅ 1,175

Täøng tråí ngàõn maûch : Z2 = X 2 + R 2 = 0,572 + 2,512 = 2,57(Ω)

Våïi

R=

∆U r 5,91 = = 2,51 Id 2,35

Doìng diãûn ngàõn maûch : I 2n =

U 2 132,03 = = 51,37(A ) Z2 2,57

a

r

e1

e2

n1

n2

h

Truû c äú ng dáy

η=

Màû t càõ t dáy quáú n trãn 1 truû

Dien tu cong suat PHÁÖN 4.

TÊNH CHOÜN MAÛCH BAÍO VÃÛ VAÌ CUÄÜN KHAÏNG SAN BÀÒNG A. Tênh cuäün khaïng san bàòng : Cuäün khaïng san bàòng âæåüc màõc näúi tiãúp våïi pháön æïng cuía âäüng cå âiãûn mäüt chiãöu nhàòm muûc âêch giaím båït âäü nháúp nhä cuía âiãûn aïp chènh læu dáùn âãún âäüng cå laìm viãûc äøn âënh hån. Thaình pháön soïng âa haìi cuía doìng chènh læu khäng væåüt quaï 15% doìng âënh mæïc. Gêa trë cuía cuäün khaïng san bàòng âæåüc choün nhàòm haûn chãú biãn âäü cuía caïc soïng âa haìi naìy. Ishaìi ≤ 15% Iâm = 15%*2,35 = 0,3525(A) Luïc âäüng cå laìm viãûc goïc måí α = 0. Âiãûn aïp chènh læu âæåüc khai triãøn thaình chuäùi Fourier våïi chu kyì laì 2L: ud

Nãúu chuyãøn gäúc toaû âäü sang O’ thç Ud = 2U 2 cosθ laì mäüt haìm chàôn coï chu kyì laì 2L. Træåìng håüp naìy : L =

0

π , 2

chè säú âáûp maûch p = 2 khai triãøn Fourier cuía Ud :

0'

θ

2L

a0 π θ 2π θ nπ θ + a1 ⋅ cos + a2 ⋅ cos + ⋅ ⋅ ⋅ + an ⋅ cos 2 L L L L 2 nπ θ an = ∫ U d ( θ) ⋅ cos dθ; n = 0,1,2.... L0 L

Ud =

Våïi

Våïi n = 0 ta coï : a0 =

Do âoï :

π 2

4 2U 2 4 2U 2 cosθdθ = ∫ π0 π

a0 2 2 = U2 = Ud 2 π

n= 1 ta coï :

a=

π 2

4 2U 2 4 2U 2 cosθdθ = ∫ π0 3π

Nãúu dæìng laûi åí hai säú haûng âáöu thç biãøu thæïc giaíi têch cuía Ud laì : Ud ≈

2 2 2   U 2 1+ cos2θ π 3  

Âiãûn caím L sinh ra suáút âiãûn âäüng tæû caím :

Dien tu cong suat e = −L âiãûn taíi. Ta coï : Ud =

di dt

mäùi khi coï sæû biãún thiãn cuía doìng

2 2U 2  2  1+ cos2θ  = U d + U a π  3 

Phæång trçnh maûch taíi: Ud + e = E + Rid di

2 2

2

  ↔ L dt + Ri d = π U 2 1+ 3cos2θ − E   Ta nháûn tháúy ràòng doìng âiãûn taíi id biãún thiãn quanh giaï trë trung bçnh cuía noï, váûy: Id = Id +ia Rid = RId +Ria Trong âoï : ia laì thaình pháön xoay chiãöu. Ta coï phæång trçnh maûch taíi :

U d + U a = E + RI d + Ri a + L U d = E + RI d

Våïi

dia dt

dia dt di di Do thæåìng laì : Ri a << L a nãn U a = L a dt dt U a = Ri a + L

Âäúi våïi træåìng håüp âang xeït thç :

2 2U 2 π di 4 2U 2 Ua = cos2ωt = L a 3π dt 1 4 2U 2 → ia = ∫ ⋅ cos2ωtdt ; våïi ωt = θ. L 3π 1 4 2U 2 1 → ia = ⋅ ⋅ sin2ωt L 3π 2ω Ud =

Trë hiãûu duûng cuía doìng ia : Ia =

1 4 2U 2 ⋅ ;màût khaïc Ia ≤ 15%Iâm = 0,3525 L 2 ⋅ 3π ⋅ 2ω

nãn : 1 4 2U 2 ⋅ ≤ 0,3525 L 2 ⋅ 3π ⋅ 2ω 2U 2 2U 2⋅132,03 →L ≥ = 2 2 = 3π ⋅ 2πf ⋅ 0,3525 6π 0,3525f 6⋅ 3,142 ⋅ 0,3525⋅ 50 = 0,2533(H )

L: täøng âiãûn caím cuía dáy san bàòng, vaì giaï trë phuû taíi vaì maïy biãún aïp : L = Lsb + Læ + Lmba Trong âoï : L æ=

γ ⋅ U âm p⋅ I âm ⋅ nâm

Dien tu cong suat Våïi γ : hãû säú phuû thuäüc kiãøu âäüng cå : γ = 0,2. 2p : säú cæûc tæì; 2p = 4 → p = 2; ndm = 1500 v/phuït. L æ=

0,2⋅110 = 0,0031(H ) 2⋅ 2,35⋅1500

LBA=

X 0,57 = = 0,0018 ω 314

B. Tênh choün maûch baío vãû : Caïc pháön tæí baïn dáùn cäng suáút âæåüc sæí duûng ngaìy caìng nhiãöu do coï nhæîng æu âiãøm nhæ goün nheû, laìm viãûc tin cáûy, taïc âäüng nhanh, hiãûu suáút cao, dãù thæûc hiãûn tæû âäüng hoaï.. Tuy nhiãn, caïc pháön tæí baïn dáùn cäng suáút cuîng âoìi hoíi caïc âiãöu kiãûn khàõc khe. Træåïc hãút laì phaíi tän troüng nhæîng trë säú giåïi haûn sæí duûng do nhaì saín xuáút âãö ra âäúi våïi tæìng pháön tæí nhæ sau : • Âiãûn aïp ngæåüc låïn nháút • Trë trung bçnh cho pheïp âäúi våïi doìng âiãûn • Nhiãût âäü låïn nháút cuía màût gheïp • Täúc âäü tàng træåíng låïn nháút cuía âiãûn aïp

du dt

• Täúc âäü tàng træåíng låïn nháút cuía doìng âiãûn

di dt

• Thåìi gian khoaï toff Caïc pháön tæí baïn dáùn cäng suáút cáön âæåüc baío vãû âãø chäúng laûi nhæîng sæû cäú xaíy ra, nhæîng nhiãùu loaûn nguy hiãøm nhæ ngàõn maûch taíi, quaï âiãûn aïp hoàûc quaï doìng âiãûn. I.Cäng suáút täøn tháút vaì laìm maït : Khi tiristor måí cho doìng chaíy qua, cäng suáút täøn tháút bãn trong seî âäút noïng noï. Màût gheïp laì nåi bë âäút noïng nhiãöu nháút, ngæåìi ta duìng kê hiãûu Tj âãø chè nhiãût âäü màût gheïp, Tjm âãø chè nhiãût âäü låïn nháút cho pheïp. Âäúi våïi baïn dáùn Ge : Tjm = 800 ÷ 1000C Âäúi våïi baïn dáùn Si : Tjm = 1500 ÷ 2000C Cäng suáút täøn tháút trong thiãút bë baïn dáùn kê hiãûu laì ∆P(W ) . Thæåìng âæåüc chia thaình täøn tháút chênh ( ∆P1 ) vaì täøn tháút phuû ( ∆P2 ). Täøn tháút chênh do doìng âiãûn gáy nãn. Täøn tháút phuû bao gäöm täøn tháút chuyãøn traûng thaïi(tæì khoaï sang måí vaì ngæåüc lai) vaì täøn tháút trong màût gheïp. Thæåìng täøn tháút phuû khäng væåüt quaï 5% cuía täøn tháút ∆P . Vç váûy coï thãø xem nhæ ∆P ≈ ∆P1 . II. Ngàõn maûch âáöu ra åí thiãút bë chènh læu Tiristor vaì baío vãû ngàõn maûch, quaï taíi bàòng dáy chaíy : Khi mäüt thiãút bë baïn dáùn bë choüc thuíng thç noï chè nhæ mäüt dáy dáùn âiãûn. Tiristor hoàûc diode thæåìng bë choüc thuíng khi chuyãøn maûch vç khi áúy chuïng phaíi chëu âiãûn aïp ngæåüc låïn

Dien tu cong suat nháút. Van naìo bë choüc thuíng thç doìng qua noï laì låïn nháút. Âãø baío vãû Tiristor vaì diode traïnh âæåüc doìng âiãûn phaï hoaûi, ngæåìi ta thæåìng duìng dáy chaíy taïc âäüng nhanh(khoaíng vaìi ms). Loaûi dáy chaíy naìy laìm bàòng baûc laï, âàût trong voí bàòng sæï coï chæïa caït thaûch anh hoàûc næåïc cáút. Hoaût âäüng cuía dáy chaíy chia thaình hai giai âoaûn. Giai âoaûn 1: tæì khi doìng âiãûn sæû cäú taïc âäüng âãún khi xuáút hiãûn häö quang thq. Trong giai âoaûn naìy dáy chaíy bë noïng vaì mãöm ra. Giai âoaûn 2 : tæì khi xuáút hiãûn häö quang âãún khi càõt xong doìng âiãûn sæû cäú tc, trong giai âoaûn naìy âiãûn aïp häö quang tàng dáön vaì do âoï doìng âiãûn sæû cäú giaím dáön âãún 0. Caïc thäng säú âàûc træng cho i dáy chaíy laì : Âiãûn aïp âënh mæïc vaì doìng âiãûn âënh mæïc. Khäng khi khäng duìng dáy chaíy nãn âàût dáy chaíy vaìo maûch âiãûn coï âiãûn aïp cao hån âiãûn aïp cuía dáy chaíy. Doìng âiãûn âënh mæïc khi duìng dáy chaíy cuía dáy chaíy phaíi bàòng hoàûc låïn hån doìng âiãûn baío vãû noï, nhæng khäng låïn hån 10%. t Baío vãû riãng biãût tæìng tc I thq II Tiristor âæåüc sæí duûng trong træåìng håüp khi mäüt Tiristor bë choüc thuíng váùn yãu cáöu thiãút bë biãún âäøi tiãúp tuûc laìm viãûc. Nãúu coï N tirisotr gheïp song song maì mäüt tiristor bë choüc thuíng thç doìng taíi chia âãöu cho N - 1 tiristor coìn laûi. Khi choün doìng âiãûn âënh mæïc cho dáy chaíy cáön læu yï âiãöu naìy. Coï nhiãúu caïch âàût dáy chaíy âãø baío vãû thiãút bë biãún âäøi baïn dáùn.  Âàût näúi tiãúp våïi tæìng tiristor  Âàût åí tæìng pha cuía cuäün dáy thæï cáúp maïy biãún aïp  Âàût näúi tiãúp våïi nhoïm tiristor gheïp song song  Âàût åí âáöu ra cuía thiãút bë biãún âäøi  Âàût åí phêa så cáúp maïy biãún aïp Âäúi våïi så âäö cuía træåìng håüp thiãút kãú ta âàût :  Âàût åí så cáúp maïy biãún aïp, vë trê 1  Âàût åí thæï cáúp maïy biãún aïp, vë trê 2  Âàût näúi tiãúp våïi tæìng tiristor, vë trê 3 a. Dáy chaíy åí vë trê 1: U1 = 220 VAC; I1 = 1,41A; Choün hãû säú dæû træî luïc khåíi âäüng ki = 2; âãø choün dáy chaíy. I1dc = 2*1,41 = 2,82(A); b. Dáy chaíy åí vë trê 2 : U2 = 132,03VAC; I2 = 2,35A; Choün hãû säú dæû træî âiãûn luïc khåíi âäüng laì ki = 2 I2dc = 2*2,35 = 4,7(A);

Dien tu cong suat c. Dáy chaíy åí vë trê 3 : Uâm = 110 VDC; IT = 1,175A; Choün hãû säú dæû træî âiãûn luïc khåíi âäüng laì ki = 2 I3dc = 2*1,175 = 2,35(A);

V1 1

V2

R

3

2

L

V4

V3

E

 Baío vãû quaï âiãûn aïp : Tiristor cuîng ráút nhaûy caím våïi âiãûn aïp quaï låïn so våïi âiãûn aïp âënh mæïc, goüi laì quaï âiãûn aïp. Nguyãn nhán gáy ra quaï âiãûn aïp : + Nguyãn nhán näüi taûi : Khi khoaï tiristor bàòng âiãûn aïp ngæåüc, caïc âiãûn têch âäøi ngæåüc haình trçnh, taûo ra doìng âiãûn ngæåüc trong khoaíng thåìi gian ráút ngàõn(khoaíng 10 ÷ 100µ s). Sæû biãún thiãn cuía doìng âiãûn ngæåüc gáy ra sæïc âiãûn âäüng caím æïng ráút låïn trong caïc âiãûn caím cuía âæåìng dáy nguäön dáùn âãún caïc tiristor(luän coï). Quaï âiãûn aïp naìy laì täøng cuía âiãûn aïp laìm viãûc vaì L ⋅

di dt

noïi trãn.

+ Nguyãn nhán bãn ngoaìi : Nhæîng nguyãn nhán naìy xaíy ra ngáùu nhiãn nhæ khi coï seït âaïnh, khi cáöu chç baío vãû nhaíy, khi âoïng càõt m.b.a nguäön. Càõt maïy biãún aïp nguäön tæïc laì càõt doìng âiãûn tæì hoaï m.b.a, báöy giåì nàng læåüng tæì træåìng têch luyî trong loîi sàõt tæì, chuyãøn thaình nàng læåüng âiãûn træåìng chæïa trong caïc tuû âiãûn kê sinh,ráút nhoí, giæîa dáy quáún så cáúp 1 2

1 2

vaì thæï cáúp cuía m.b.a( LI 2 = CU 2 ). Âiãûn aïp naìy coï thãø låïn gáúp 5 láön âiãûn aïp laìm viãûc. Âãø baío vãû quaï âiãûn aïp ngæåìi ta thæåìng duìng maûch RLC, baío vãû riãng tæìng tiristor. Ngæåìi ta thæåìng choün âiãûn aïp âënh mæïc cuía tiristor laì U≥ 1,2Uim. Trë säú naìy váùn nhoí hån nhiãöu so våïi trë cæûc âaûi cuía caïc quaï âiãûn aïp kãø trãn. Quaï âiãûn aïp coï täúc âäü tàng træåíng

du dt

låïn. Âaûo haìm âiãûn aïp sinh ra doìng

Dien tu cong suat âiãûn chaíy qua tuû C, âãún giæîa anäút vaì catäút cuía Tiristor i = C

du dt

. Âiãûn caím L haûn chãú biãn âäü cuía doìng âiãûn naìy. Khi kêch måí tiristor, tuû C seî phoïng âiãûn qua tiristor, âiãûn tråí R haûn chãú doìng âiãûn naìy. Caïc linh kiãûn baío vãû coï thãø tênh toaïn bàòng cäng thæïc, nhæng thæûc tãú ngæåìi ta duìng caïc trë säú kinh nghiãûm. C = 0,01 ÷ 1µ F; R = 10 ÷ 1000Ω l; L = 50 ÷ 100µ H; Så âäö sau giåïi thiãûu bäü biãún âäøi coï caïc pháön tæí baío vãû quaï aïp vaì quaï doìng :

R V

C

R V

C

dáy chaíy

R

V

dáy chaíy

R V

C

R C

Bäübiãú n âäøicoïbaío vãûquaïaïp, quaïdoìng

C

D

Dien tu cong suat

PHÁÖN 5.

THIÃÚT KÃÚ MAÛCH ÂIÃÖU KHIÃØN THEO NGUYÃN LYÏ “ARCCOS” Âãø cho maûch âäüng læûc hoaût âäüng âuïng yãu cáöu coï thãø âiãöu chènh täúc âäü âäüng cå ta sæí duûng maûch âiãöu khiãøn âoïng måí tiristor vaì âäöng thåíi thay âäøi goïc kêch måí α. Tiristor måí cho doìng âiãûn chaíy qua khi coï âiãûn aïp dæång âàût trãn anäút vaì xung aïp dæång âàût vaìo cæûc âiãöu khiãøn. Sau khi tiristor âaî måí thç xung âiãöu khiãøn khäng coìn taïc duûng, doìng âiãûn chaíy qua tiristor do thäng säú maûch âäüng læûc quyãút âënh. + Maûch âiãöu khiãøn coï caïc chæïc nàng sau âáy : Âiãöu khiãøn âæåüc vë trê xung âiãöu khiãøn trong phaûm vi næía chu kyì dæång cuía âiãûn aïp âàût anäút vaì catäút cuía tiristor. Taûo ra caïc xung âuí âiãöu kiãûn måí âæåüc tiristor( xung âiãöu khiãøn thæåìng coï biãn âäü tæì 2 ÷ 10V, âäü räüng xung tx = 20÷100µs âäúi våïi thiãút bë chènh læu). + Cáúu truïc cuía maûch âiãöu khiãøn mäüt tiristor : ucm : âiãûn aïp âiãöu khiãøn, âiãûn aïp mäüt chiãöu. ur : âiãûn aïp âäöng bäü, âiãûn aïp xoay chiãöu hoàûc biãún thãø cuía noï, âäöng bäü våïi âiãûn aïp anäút - catäút cuía tiristor. Hiãûu âiãûn aïp ucm - ur âæåüc âæa vaìo kháu so saïnh1(ss), laìm viãûc nhæ mäüt trigå. Khi ucm - ur = 0 thç trigå láût traûng thaïi, åí âáöu ra cuía noï ta nháûn âæåüc mäüt chuäøi xung daûng “sin chæî

Dien tu cong suat nháût”. Kháu 2 laì âa haìi mäüt traûng thaïi äøn âënh, kháu 3 laì kháu khuãúch âaûi xung, kháu 4 laì kháu biãún aïp xung. Bàòng caïch taïc âäüng vaìo ucm coï thãø âiãöu chènh âæåüc vë trê xung âiãöu khiãøn, tæïc laì âiãöu chènh âæåüc goïc α. Så âäö cáúu truïc maûch âiãöu khiãøn mäüt tiristor : 1

ucm

2

SS

3

4

>1

ur  Ta duìng nguyãn tàõc âiãöu khiãøn thàóng âæïng “arccos” Theo nguyãn tàõc naìy ngæåìi ta duìng hai âiãûn aïp : + Âiãûn aïp âäöng bäü us væåüt træåïc uAK = Umsinω t cuía tiristor mäüt goïc π /2; us = Umcosω t + Âiãûn aïp âiãöu khiãøn ucm, laì âiãûn aïp mäüt chiãöu coï thãø âiãöu chènh âæåüc biãn âäü theo hai chiãöu (dæång vaì ám). Nãúu âàût us vaìo cäøng âaío vaì ucm vaìo cäøng khäng âaío cuía kháu so saïnh thç khi us = ucm ta seî nháûn âæåüc mäüt xung ráút maînh åí âáöu ra cuía kháu so saïnh khi kháu naìy láût traûng thaïi: Umcosα = ucm  ucm    Um 

 Do âoï α = arccos

Khi ucm = Um thç α = 0; Khi ucm = 0 thç α = π /2; Khi ucm = - Um thç α = π ; Nhæ váûy, khi âiãöu chènh ucm tæì trë ucm = +Um âãún trë ucm = -Um ta coï thãø âiãöu chènh âæåüc goïc α tæì 0 âãún π . us uAK

uAK

us

ucm π/2

0

π

3π/2

2π

α

Nguyãn tàõ c âiãö u khiãø n thàó ng âæïng "arccos"

ωt

Dien tu cong suat THIÃÚT KÃÚ MAÛCH ÂIÃÖU KHIÃØN: Duìng så âäö âiãöu khiãøn kãnh kiãøu “arccos” sæí duûng kháu têch phán OA1 vaì kháu so saïnh OA2.(Baíng veî A3) 1. Kháu âäöng bäü: Tên hiãûu âáöu vaìo cuía kháu OA1 laì: u1 = Umsinω t Tên hiãûu âáöu ra cuía kháu OA1 laì: u2 = U 1 Um sinωtdt= m .cosωt ∫ C R ωRC

R C u1

2. saïnh:

R

OA1

U2 R

OA2

Kháu

Ucm R

so

Âáöu ra cuía kháu têch phán laì âáöu vaìo cuía kháu so saïnh, âem so saïnh våïi tên hiãûu âiãöu khiãøn ucm(âiãûn aïp âiãöu khiãøn) Caïc âiãûn aïp u2 vaì ucm laì hai âaûi læåüng âáöu vaìo cuía kháu so saïnh. Choün UCmax=

Um = 10V ωRC

Khi ucm = u2 ta coï :

U cm

cosα = U C max Åí âáöu ra cuía kháu so saïnh ta nháûn âæåüc chuäùi xung chæî nháût. 3. Khuãúch âaûi xung vaì biãún aïp xung: +E R1 iL L

Dr iDr Ue

F

D2

Ic T

Th Ue

BAX C

Rg R2

0

T1 T2

t

Dien tu cong suat Hoaût âäüng cuía så âäö : Tên hiãûu vaìo uc laì tên hiãûu lägêc. Khi uc = “1” thç transistor måí baîo hoaì. Khi uc = “0” thç transistor bë khoaï laûi. Âiãûn tråí R1 haûn chãú doìng colectå, âiäút Dr haûn chãú quaï âiãûn aïp trãn caïc cæûc colectå vaì emitå. Âiäút D2 ngàn chàûn xung aïp ám coï thãø coï khi transistor bë khoaï, Rg haûn chãú doìng âiãöu khiãøn. R2 laì âiãûn tråí aính hæåíng âãún biãn âäü vaì sæåìn xung ra. Thoaût âáöu khi uc = “0”, iL = iC = 0; UCE = E; iDr = 0. Giaí thiãút khi t = 0, uc = “1” thç transistor måí. Âiãûn caím L E

khäng cho ic âaût ngay giaï trë baío hoaì cuía noï laì I C = R maì doìng ic 1 chè coï thãø tàng tæì tæì theo qui luáût haìm muî IL = IC =

−t  E  1− e τ  våïi τ   R1  

L

= R 1 E

Sau khoaíng thåìi gian 5τ , ic = Ic = R . Bãn thæï cáúp biãún aïp 1 xung BAX xuáút hiãûn mäüt xung âiãûn aïp trãn R2 âãø måí tiristor Th Khi t = T1, uc = “0”, báúy giåì iL âaût giaï trë: iL(T1) = ic(T1) = −T E  1− e τ R 1 

1

  = I 0 < E , transistor T bë khoaï, ic = 0.  R1 

Nãúu khäng coï âiäút Dr thç nàng læåüng W =

1 2 L .I 0 seî sinh ra 2

quaï âiãûn aïp trãn caïc cæûc C,E cuía transistor. Quïa âiãûn aïp naìy coï thãø âaût tåïi khoaíng 100V, phaï huyí transistor T. Âiäút Dr loaûi træì hiãûn tæåüng quaï âiãûn aïp noïi trãn, båíi vç væìa khi UCE = VC - VE = 0,8 V thç Dr måí cho doìng chaíy qua, noï laìm ngàõn maûch hai âiãøm C vaì F, do âoï UCE = 0,8V +E. −t

Tæì t = T1 tråí âi , iL suy giaím theo quy luáût : iL = I0 e τ' , våïi τ ’

=

L R'

Trong âoï R’ laì âiãûn tråí cuía cuäün caím L vaì âiãûn tråí thuáûn cuía Dr. • Biãún aïp xung: Tiristor ta choün T- 25- 600V. Säú liãûu Ig = 0,3A; Ug = 5V. Tyí säú biãún aïp xung thæåìng laì : m =

U1 = 2 ÷ 3 choün 2,4. UX

Âiãûn aïp âàût trãn cuäün så cáúp maïy biãún aïp laì: U1= mUx = 2,4*5 = 12V. Doìng så cáúp maïy biãún aïp xung : I1 =

I 2 0,3 = = 0,125A m 2,4

Choün transistor laìm viãûc åí táöng khuãúch âaûi xung: T = π 605; UCE = 40V; ICmax = 1,5A; β = 20÷ 60 láön.

Dien tu cong suat