đề thi môn điện tử công suất có đáp án6

ĐÁP ÁN MƠN: CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT THỜI GIAN: 90 phút – Lớp CQ Sinh viên làm bài trực tiếp vào đề thi & KHƠNG được sử dụng tài liệu Sinh viên cĩ thể chọn câu để làm... Câu 5 0.5đ: Hãy

ĐÁP ÁN MƠN: CƠ SỞ ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT

THỜI GIAN: 90 phút – Lớp CQ

(Sinh viên làm bài trực tiếp vào đề thi & KHƠNG được sử dụng tài liệu

Sinh viên cĩ thể chọn câu để làm Điểm tối đa là 10đ)

Câu 1 (1đ): Tính trị trung bình (0.5đ) và trị hiệu dụng (0.5đ) của điện áp u, cho biết nĩ là hàm tuần hồn

chu kỳ T = 100µs và được mơ tả như sau:







≤

≤

−

≤

≤

=

s t

s V

s t

V u

µ µ

µ

100 60

20

60 0

100

khi

khi

Giải :

Áp dụng cơng thức tính trị trung bình và hiệu dụng

KQ:

Vav=[(100x60)+(-20)x40]/100=52V

V

100

40 ) 20 ( 60

=

×

− +

×

=

Câu 2 (0.5đ): Khoanh trịn đáp án đúng sau-Trong những linh kiện sau đây, linh kiện nào khơng thể điều

khiển ngắt bằng xung kích:

Câu 3 (0.5đ): Khoanh trịn đáp án đúng sau-Trong những linh kiện sau đây, linh kiện nào được kích

bằng dịng điện

A Diode B MOSFET C GTO D A,B,C đều sai

Câu 4 (0.5đ): Cho biết dịng điện cĩ dạng tuần hồn trong chu kỳ 0 ≤ θ ≤ 2π [rad] và được mơ tả như sau:

















≤

≤

−

≤

≤

=

lại còn góc hợp trường cáùc

khi

6 khi

θ

π θ π

π θ π

A

rad A

rad A

i

0

] [ , 6

11 7

100

] [ , 6

5 100

Xác định biên độ thành phần cơ bản của dịng điện

Giải :

Áp dụng cơng thức phân tích Fourier cho hài cơ bản, và hàm lẻ:

] [ 26 110 100 3 2 ]

cos [ 100 2 sin

100

6 /

6

/

5

6

/

)

1

π θ θ

π

π

Câu 5 (0.5đ): Hãy vẽ sơ đồ thyristor kèm theo đầu nối mạch bảo vệ chống div/dt và duv/dt

Trả lời:

Xem sách giáo khoa:

- Dùng cảm kháng (Ls//(RntD)) nối tiếp SCR và (R-C) hoặc (C//(RntD)) đấu song song SCR

Câu 6 (0.5đ): Giải thích và mô tả đặc điểm dòng điện và điện áp trên diode khi xảy ra quá trình ngắt dòng Trả lời:

Đặc điểm dòng điện và điện áp khi ngắt dòng qua diode- xem SGK

- Xuất hiện quá trình giảm dòng điện từ iD>0 sang dòng ngược (iD<0) trong thời gian ngắn trước khi giảm về dòng rò (iD->0)

- Xuất hiện gai quá áp khi dòng ngược giảm từ cực đại iRM về 0

Câu 7 (1đ): Cho mạch chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với tải R và L mắc nối tiếp như hình 1a, với

dạng sóng dòng ngõ ra id như hình 1c

a Vẽ dạng sóng điện áp ngõ ra u d vào hình 1b (0.5đ)

b Vẽ dạng sóng dòng ngõ vào i s vào hình 1c (0.5đ)

Câu 8 (1.5đ) (gồm câu a và b): Cho bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển toàn phần với tải bao gồm R, L và sức

điện động E mắc nối tiếp Biết R= Ω1 , và L có giá trị đủ lớn để dòng tải id có thể xem là phẳng Nguồn xoay chiều us cung cấp cho cầu chỉnh lưu có trị hiệu dụng là 220V, tần số 50Hz

Hình 1

(a)

a Nếu E = 100V và góc kích

4

π

α = [rad], hãy tính công suất trên tải lúc này và cho biết mạch hoạt động

ở chế độ gì (chỉnh lưu hoặc nghịch lưu) (0.5đ)

Theo giả thiết của đề bài, dòng tải id là phẳng (nghĩa là mạch hoạt động ở chế độ dòng liên tục) nên ta có:

cos 220.cos( / 4) 140

d

Dòng trung bình ngõ ra: 140 100 40

1

d d

U E

R

Vì dòng ngõ ra là phẳng nên công suất trên tải lúc này là: P d =U I d d =140 40 5600× = W

Công suất tải >0 nghĩa là tải nhận công suất do nguồn phát ra, nên mạch hoạt động ở chế độ chỉnh lưu

b Nếu E = -100V, hãy tính góc kích cần thiết để dòng tải trung bình Id lúc này là 20A (0.5đ) Tính công

suất trên tải lúc này và cho biết mạch hoạt động ở chế độ gì (chỉnh lưu hoặc nghịch lưu) (0.5đ)

Điện áp trung bình ngõ ra cần thiết lúc này là: U d=RI d + = ×E 1 20 100− = −80V

Từ đó suy ra góc kích cần thiết là: cos 80 0.404 113.8

220

o d

U U

−

Công suất trên tải lúc này: P d=U I d d = −( 80) 20× = −1600W

Công suất tải < 0 nghĩa là tải phát ra công suất đưa về nguồn nên mạch hoạt động ở chế độ nghịch lưu

Câu 9 (1.5đ) (gồm câu a và b): Cho bộ chỉnh lưu 1 pha điều khiển bán phần như hình 2a cung cấp cho tải

R+L+E Biết R= Ω1 , E = 80V, và L đủ lớn để dòng tải id có thể xem là phẳng Nguồn xoay chiều us cung cấp cho cầu chỉnh lưu có trị hiệu dụng là 220V, tần số 50Hz

a Với góc kích

2

π

α = [rad], hãy vẽ trên hình 3b dạng sóng điện áp ngõ ra u d(0.5đ), và trên hình 2c dạng

sóng dòng ngõ vào i s(0.5đ)

b Nếu cần điều chỉnh dòng trung bình ngõ ra Id trong phạm vi từ 5A đến 50A, góc kích α cần thay đổi trong phạm vi nào (1đ)

Để Id = 5A, điện áp ngõ ra của mạch cần thiết là: U d =RI d + = × +E 1 5 80 85= V

Góc kích cần thiết khi đó: cos 1 85 1 0.141 98

220

o d

U U

Để Id = 50A, điện áp ngõ ra của mạch cần thiết là: U d =RI d + = ×E 1 50 80 130+ = V

Góc kích cần thiết khi đó: cos 1 130 1 0.313 71.8

220

o d

U U

Vậy, phạm vi biến thiên cần thiết của góc kích: 71.8o 98o

Câu 10(1đ) (gồm câu a và b): Cho bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiển (Hình 3a)

Hình 3a)

Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3,

trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz

Tải: R = 1Ω, E = 100V, L rất lớn

Dòng tải id liên tục và phẳng

Mạch ở xác lập

Góc điều khiển : α=π/3, [rad]

a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud trên hình 3 b) (0.5đ)

Hình 2

D2 D4

i d +

-u d

u s

i s

R

L

E

(a)

0.02 0.024 0.028 0.032 0.036 0.04

Time (s)

0

-200

-400

200

400

Hình 3 b) b) Tính công suất trung bình ngõ ra bộ chỉnh lưu cấp cho tải RLE (0.5đ)

Giải :

Trị trung bình áp chỉnh lưu trong trường hợp dòng tải liên tục:

V U

2

1 220 2

6 3 3

cos 2

6











⋅

⋅

=

π

π π

Trị trung bình dòng chỉnh lưu tương ứng:

A R

E U

1

100 65 128

=

−

=

−

=

Công suất trung bình ngõ ra bộ chỉnh lưu:

3685.8W

=

×

=

⋅

= d d 128.65 28.65

d U I

P

Câu 11(1đ) (gồm câu a và b): Cho bộ chỉnh lưu tia ba pha điều khiển (Hình 4a)

Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3,

trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz

Tải: R = 1Ω, E = 100V, L = 0 H

Mạch ở xác lập

Góc điều khiển : α=π/3, [rad]

Hình 4a)

a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud trên hình 4b) (0.5đ)

Hình 4 b) b) Trên hình 4 c) hãy vẽ giản đồ áp trên thyristor uV1 (0.5đ)

Hình 4 c)

Câu 12(1đ) (gồm câu a và b): Cho bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển hoàn toàn (Hình 5a)

Hình 5a)

Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3,

trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz

Tải: R = 1Ω, E = 100V, L rất lớn

Dòng tải id liên tục và phẳng

Mạch ở xác lập

Góc điều khiển : α=π/3, [rad]

a) Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud trên hình 5b) (0.5đ)

Hình 5 b) Giản đồ áp chỉnh lưu (chế độ dòng tải liên tục)

b) Trên hình 5b) hãy vẽ thêm giản đồ dòng pha nguồn (ký hiệu i1 trên hình 5 a) (0.5đ)

Hình 5 b) Giản đồ dòng pha nguồn i1 (chế độ dòng tải liên tục)

Câu 13(0.5đ): Cho bộ chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển bán phần (Hình 6a)

Hình 6a)

Áp nguồn: xoay chiều ba pha u1, u2, u3,

trị hiệu dụng áp pha U=220V, tần số f = 50Hz

Tải: R = 1Ω, E = 100V, L rất lớn

Dòng tải id liên tục và phẳng

Mạch ở xác lập

Góc điều khiển : α=π/6, [rad]

Vẽ giản đồ áp chỉnh lưu ud trên hình 6b) (0.5đ)

Hình 6 b)