bài tập điện tử công suất sư phạm kỹ thuật

bài tập về nhà của điện điện tử spkt hcm. đây là tài liệu của thầy Nguyễn Thới đại học sư phạm kỹ thuật thành phố hồ chí minh biên soạn và sưu tầm. các bạn không biết giải liên hệ khoa điện điện tử spkt hcm. số 1 Võ Văn Ngân, Thủ đức

CÁC KHÁI NIỆM VÀ CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CƠ BẢN

1.1 Giải thích giá trị trung bình và giá trị hiệu dụng của một đại lượng điện? Tính điện áp trung bình và điện áp hiệu dụng của tải có dạng sóng sau:

p 2p 3p0

Hình 1.10 1.2 Điện áp trên tải cảm (R + L) có dạng sóng như hình 1.7, do điện cảm của tải rất lớn (cảm kháng của tải rất lớn so với điện trở của tải – XL >> R) nên dòng điện của tải xem như được nắn thẳng và có giá trị 10 [A] Hãy tính công suất trung bình trên tải?

1.3 Điện áp trên tải cảm (R + L) có dạng sóng như hình 1.9, do điện cảm của tải rất lớn (cảm kháng của tải rất lớn so với điện trở của tải – XL >> R) nên dòng điện của tải xem như được nắn thẳng và có giá trị 10 [A] Hãy tính công suất trung bình trên tải?

1.4 Điện áp đặt trên tải điện trở 10 có hàm biểu diễn u = 220sin(100pt) [V] Hãy xác định:

a Hàm công suất tức thời của tải

b Công suất tức thời lớn nhất

c Công suất trung bình của tải

1.5 Điện áp và dòng điện trên tải là những hàm tuần hoàn theo thời gian với chu kỳ T = 100ms như sau:

10V; 0 t 60ms u(t)

Xác định điện áp hiệu dụng và dòng điện hiệu dụng, công suất tức thời, công suất trung bình và năng lượng tiêu thụ của tải trong mỗi chu kỳ

1.6 Xác định công suất trung bình trên tải Cho biết điện áp tải không đổi u(t) = U= 24VDC và dòng điện qua tải tuần hoàn có hàm biểu diễn trong mỗi chu kỳ T = 100ms như sau:

i 4A; 50ms t 100 ms

khiển công suất lò điện theo chu kỳ 12 phút với trình tự đóng điện 5 phút và ngắt điện 7 phút Hãy xác định:

a Điện áp hiệu dụng trên tải

b Công suất tức thời cực đại

c Công suất tiêu thụ trung bình

d Năng lượng tiêu thụ dưới dạng nhiệt trong mỗi chu kỳ

1.10 Hãy xác định trị hiệu dụng điện áp, dòng điện và công suất tiêu thụ trung bình bởi tải khi cho biết quá trình điện áp và dòng điện của nó có dạng:

u = 2,5 10cos(100 t) 3 2 cos(200 t  p  p  p / 3)[V]

i = 1,5  2 cos(100 t) 1,1cos(200 t p  p  p / 3)[A]

1.11 Cho dòng điện i=1,52 cos(100 t) 1,1cos(200 tp  p  p/ 3)[A] đi qua tải gồm R-C mắc song song với R = 100 và C = 50F Xác định công suất tiêu thụ trên mỗi phần tử của tải 1.12 Cho điện áp u=2,5 10cos(100 t) 3 2 cos(200 t p  p  p/ 3)[V] đặt trên tải RLE mắc nối tiếp với R = 4, L = 10mH và E = 12V Xác định công suất tiêu thụ trên mỗi phần tử 1.13 Điện áp và dòng điện qua tải biểu diễn bởi hàm sau:

= [V] cung cấp tải RLE nối tiếp với R = 20, L =

250mH và E = 36V Xác định công suất trung bình trên các phần tử tải

+ VCC

1.15 Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Diode; SCR và Triac; SCR và GTO về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số nào?

1.16 Tại sao gọi SCR là linh kiện chỉ điều khiển kích đóng được? Khi SCR đang dẫn, nêu các biện pháp để ngắt SCR?

1.17 Giải thích hiện tượng tự kích của SCR là gì? Hiện tượng này có ảnh hưởng như thế nào đến việc điều khiển SCR?

1.18 Nêu tác dụng của điện trở RB, tụ CB,

diode D0, nhánh R-C, máy biến áp

xung trong mạch điều khiển và bảo vệ

SCR như hình 1.11?

1.19 Dựa vào sự chuyển mạch của linh

kiện, hãy phân nhóm các loại linh kiện

điện tử công suất và nêu ứng ứng của

mỗi loại tương ứng?

1.20 So sánh BJT và FET về cấu tạo,

nguyên lý hoạt động, chế độ làm việc,

ưu nhược điểm, xung kích và ứng

dụng?

1.21 Nêu và giải thích các phương pháp bảo vệ linh kiện và mạch điện (mạch điều khiển, mạch công suất tải, mạch nguồn)?

1.22 Tại sao phải hạn chế tốc độ tăng dòng và tăng áp trên SCR?

1.23 Liệt kê các linh kiện điện tử công suất điều khiển bằng dòng và điều khiển bằng áp? 1.24 Nêu một số hãng sản xuất linh kiện điện tử công suất trên thế giới?

Hình 1.11

CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN

Chú ý: Các bài tập được bỏ qua các tổn thất trong mạch bao gồm tổn thất công suất và điện

áp trên nguồn, linh kiện và dây dẫn

2.1 Cho mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ tải thuần trở R = 100 (Ω) như hình 2.1 với điện áp nguồn vào ui=220 2 sin tw =220 2 sin x(V), tần số nguồn f = 50 (Hz) Hãy:

a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?

b) Sử dụng phần mềm Matlab hoặc PSIM để mô phỏng và vẽ các dạng sóng như trên? c) Tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung bình trên tải?

d) Tính xác định các thông số để lựa chọn diode và máy biến áp nguồn? (biết diode chỉnh lưu được chế tạo từ Si)

- IDst ≥ (1.25 ÷ 1.3)IDtt;

- UPIVDst ≥ (1.6)UPIVDtt

Trong đó IDst; UPIVDst là các thông số dòng và áp làm việc định mức cho trong sổ tay tra cứu của nhà sản xuất (Datasheet)

2.2 Cho mạch chỉnh lưu tia 2 pha, biết điện áp xoay chiều trên mỗi cuộn thứ cấp máy biến áp

u2 = 21,2 Sin314t [V], tải R=1 (bỏ qua tổn hao trên diode)

a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode, điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode;

b) Giả sử tải có gắn thêm nguồn E = 12V nối tiếp thì các thông số trên thay đổi như thế nào?

c) Vẽ sơ đồ mạch chỉnh lưu, dạng sóng điện áp trước, sau chỉnh lưu và dạng sóng dòng điện trên tải

CHƯƠNG 2

d) Giả sử tải là RL (hệ số tự cảm rất lớn), hãy vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trên cùng 1 đồ thị?

2.3 Cho mạch chỉnh lưu 1 pha, nửa chu kỳ tải thuần trở R = 100 (Ω), E = 220 (V) như hình 2.2 với điện áp nguồn vào ui =220 2 sin tw =220 2 sin x(V), tần số nguồn f = 50 (Hz) Hãy:

a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?

b) Sử dụng phần mềm Matlab hoặc PSIM để mô phỏng và vẽ các dạng sóng như trên? c) Thiết lập công thức và tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung bình trên tải?

d) Tính chọn diode và máy biến áp nguồn?

a) Vẽ dạng sóng điện áp nguồn, điện áp tải, dòng điện tải và điện áp trên diode D?

b) Thiết lập công thức Tính điện áp trung bình, điện áp hiệu dụng và dòng điện trung bình trên tải?

c) Tính chọn diode và máy biến áp nguồn?

2.5 Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng diode chế tạo từ Si Biết giá trị hiệu dụng của điện

áp nguồn xoay chiều là U = 24V.Tải là R, có dòng điện trung bình Id = 12A

a) Hãy tính công suất tiêu trên tải và các thông số để lựa chọn diode

b) Vẽ sơ đồ mạch, dạng sóng điện áp trước sau chỉnh lưu và dạng sóng dòng điện trên tải

2.6 Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha,biết các thông số tương tự như bài 2.5 nhưng tải là RL, dòng liên tục gần phẳng Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải

2.7 Cho thiết bị chỉnh lưu cầu 1 pha để nạp điện cho ắc quy, có sức điện động E = 120V, dòng nạp Id = 40A Trị hiệu dụng của điện áp nguồn là 220V, tần số 50Hz

a) Tính t1 – thời điểm thiết bị chỉnh lưu bắt đầu cung cấp dòng nạp cho ắc quy trong từng nửa chu kỳ và - thời gian dẫn dòng của mỗi diode

b) Xác định giá trị điện trở R để đảm bảo dịng nạp yêu cầu

c) Tính trị hiệu dụng của dòng tải

d) Tính hiệu suất của thiết bị

uiM

N

u0 R

a) Vẽ dạng sóng dòng điện qua tải và qua một diode khi E = 120V

b) Vẽ dạng sóng dòng điện qua tải và qua một diode khi E = 220V Nhận xét các dạng sóng trong hai trường hợp trên

c) Tính trị trung bình điện áp trên tải Ud, dòng điện qua tải Id, dòng qua một diode ID khi

E = 120V

d) Tính trị hiệu dụng dòng chạy qua mỗi cuộn dây thứ cấp máy biến áp nguồn khi E = 120V

Đáp số: c) Id = 27,48A, ID = 9,16A; d) I2 = 15,6A

2.9 Cho mạch chỉnh lưu tia ba pha không điều khiển có tải cảm gồm điện trở và cuộn dây mắc nối tiếp Tải có điện cảm rất lớn (XL >> RL) nên dòng điện của tải xem như được nắn thẳng và có giá trị 9 [A] Trị hiệu dụng của điện áp pha của nguồn U = 220 [V], tần số nguồn xoay chiều f = 50 [Hz] Hãy:

a) Tính điện áp trung bình trên tải?

b) Tính công suất trung bình trên tải?

c) Tính chọn diode sử dụng cho mạch?

2.10 Cho mạch chỉnh lưu cầu ba pha không điều khiển có tải cảm gồm điện trở và cuộn dây mắc nối tiếp Tải có điện cảm rất lớn (XL >> RL) nên dòng điện của tải xem như được nắn thẳng và có giá trị 9 [A] Trị hiệu dụng của điện áp pha của nguồn U = 220 [V], tần số nguồn xoay chiều f = 50 [Hz] Hãy:

a Tính điện áp trung bình trên tải?

b Tính công suất trung bình trên tải?

c Tính chọn diode sử dụng cho mạch?

2.11 Cho mạch chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển, cấp dòng cho một mạch tải gồm bộ ắc quy có E = 120V, R = 2, giá trị hiệu dụng của điện áp pha là U = 220V, tần số nguồn điện xoay chiều là f = 50 Hz

a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode;

b) Vẽ sơ đồ mạch, dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải;

c) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode;

d) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode khi ắc quy nạp tới trị số E = 170V,

vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong trường hợp này

2.12 Cho mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển được cấp dòng từ máy biến áp 3 pha nối

/, biết điện áp nguồn cuộn dây thứ cấp là 400V, tải R = 10

a) Tính dòng điện trung bình qua tải, qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất mà mỗi diode phải chịu;

b) Giả sử khi có thêm tải E = 100V thì các thông số trên thay đổi như thế nào?

c) Vẽ mạch chỉnh lưu và dạng sóng điện áp trên tải ở trường hợp a

Hướng dẫn: Khi biến áp nối kiểu tam giác thì điện áp ngõ ra là điện áp dây

2.13 Cho mạch chỉnh lưu tia 6 pha không dùng cuộn kháng cân bằng, làm nguồn cấp dòng cho máy hàn có điện trở R = 0.15, biết điện áp dây hiệu dụng cuộn sơ cấp máy biến áp nối Y/YY là 380V, tỷ số biến áp là Kba = 6,3

a) Tính dòng điện hàn, dòng trung bình qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode;

b) Giả sử khi có gắn thêm cuộn kháng cân bằng thì các thông số trên thay đổi như thế nào, cho biết tác dụng của cuộn kháng cân bằng?

c) Vẽ sơ đồ chỉnh lưu và dạng sóng điện áp trên tải trong các trường hợp trên?

d) Mạch chỉnh lưu tia 6 pha thường được sử dụng cho những loại tải nào, tại sao, nêu tên một và loại tải?

Ghi chú: Mỗi pha bên thứ cấp có 2 cuộn dây vì vậy để có được điện áp U 2 cấp cho mạch chỉnh lưu ta cần chia K ba cho 2

2.14 Hãy tính dòng điện trung bình qua tải R=10, qua mỗi diode và điện áp ngược lớn nhất trên mỗi diode trong các sơ đồ sau khi chúng cho ra cùng một điện áp Ud = 200V khi không dùng tụ lọc và có tụ điện lọc phẳng điện áp trên tải:

a) Sơ đồ tia 1 pha, tia 2 pha, cầu 1 pha;

b) Sơ đồ tia 3 pha, cầu 3 pha;

c) Sơ đồ tia 6 pha không dùng cuộn kháng và có cuộn kháng cân bằng;

d) Vẽ sơ đồ mạch và dạng sóng điện áp trên tải trong trường hợp có tụ điện lọc phẳng điện áp

+ SCR 1

CHỈNH LƯU CÓ ĐIỀU KHIỂN

3.1 Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Diode về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số nào?

3.2 Nêu điều kiện dẫn của SCR? So sánh SCR và Triac về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng? Khi tính chọn SCR, cần chú ý đến các thông số nào?

3.3 Tại sao gọi SCR là linh kiện chỉ điều khiển kích đóng được? Khi SCR đang dẫn, nêu các biện pháp để ngắt SCR?

3.4 Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với tần số nguồn f = 50Hz, điện áp pha nguồn xoay chiều vi(t) = 220 2 s in100 t p (V), góc kích  = 600

a) Với tải thuần trở R = 100 Ω, tính điện áp trung bình và dòng điện trung bình và hiệu dụng trên tải?

b) Với tải R = 10 Ω, E = 220 V mắc nối tiếp, vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải? Tính điện áp trung bình trên tải?

c) Với tải R = 10 Ω, E = 100 V mắc nối tiếp, vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải? Thiết lập công thức tổng quát điện áp trung bình trên tải và tính điện áp trung bình trên tải?

d) Tải cảm R = 10 Ω, L = 100 mH mắc nối tiếp, xác định chế độ dòng điện tải và điện áp trung bình trên tải?

e) Tính liên tục và gián đoạn của dòng điện trên tải phụ thuộc vào các yếu tố nào? Với tải cảm, trường hợp nào dòng điện liên tục, trường hợp nào dòng điện bị gián đoạn?

3.5 Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với tần số nguồn f = 50Hz, điện áp pha nguồn xoay chiều vi(t) = 220 2 s in100 t p (V), tải R = 10 Ω, E = 220 V mắc nối tiếp Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải và tính điện áp trung bình, dòng trung bình trên tải khi:

a)  = 300

b)  = 450

c)  = 900

d)  = 1500

3.6 Cho mạch chỉnh lưu tia 2 pha như hình vẽ 2.1 biết

tỷ số biến áp Kba = U1/U2 = 2, giá trị hiệu dụng của

U1 = 380V, f = 50Hz cấp dòng cho tải R = 1.5; L có giá trị xác định, E = 50V (bỏ qua điện trở thuần của cuộn cảm và sụt áp trên các SCR, Lng = 0, RLE không thay đổi giá trị) a) Tính dòng điện trung bình trên tải và qua mỗi SCR khi góc kích cho các SCR  = 600, góc tắt dòng  = 2250;

CHƯƠNG 3

b) Tính dòng điện trung bình trên tải khi  = 300;

c) Giả sử bỏ E, tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với góc  = 750 và  = 450;

d) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 900 trong trường hợp

bỏ L, E tải chỉ còn R;

e) Giả sử người ta thay tải L bằng tải LT = ∞, hãy tính Id khi  = 900;

f) Vẽ dạng sóng điện áp trên tải trong các trường hợp trên;

g) Giả sử tải có Lng = 10mH, LT = , R = 2, E = 0V, hãy tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích góc  = 300?

3.7 Cho bộ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn với các tham số sau: áp pha nguồn AC 120V, f = 50Hz Tải R - L mắc nối tiếp R = 10, L = 100 mH Góc kích = p/3 Xác định chế độ dòng điện tải và trị trung bình của tải

3.8 Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay chiều một pha hình sin là 220V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R =

10, L có giá trị xác định Khi góc kích cho các SCR  = 600 thì góc tắt dòng  = 2250 Khi góc kích cho các SCR  = 450 với R, L không thay đổi giá trị thì dòng điện qua tải gián đoạn hay liên tục? Giải thích?

3.9 Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển toàn phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay chiều hình sin là 200V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R = 10, E = 40V, L có giá trị xác định (bỏ qua điện trở thuần của cuộn cảm RL và sụt áp trên SCR,

c) Nếu bỏ E, tải chỉ còn R, L, hãy tính Id khi = 600 và = 100;

d) Nếu bỏ L, E tải chỉ còn R hãy tính dòng trung bình trên tải Id và dòng điện trung bình qua SCR, khi = 300;

e) Nếu thay 2 SCR chung anode bằng 2 diode, bỏ E tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung bình qua mỗi SCR và diode khi các SCR được kích với = 450 (dòng liên lục);

f) Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong các trường hợp trên

3.10 Cho mạch chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển bán phần, biết điện áp hiệu dụng nguồn xoay chiều hình sin là 220V, tần số điện áp nguồn 50Hz, cung cấp dòng cho tải R = 10, E = 40V, L có giá trị xác định (bỏ qua điện trở thuần của cuộn cảm RL và sụt áp trên SCR,

j) Nếu bỏ L, E tải chỉ còn R hãy tính dòng trung bình trên tải Id và dòng điện trung bình qua SCR, khi = 300;

k) Nếu thay 2 SCR chung anode bằng 2 diode, bỏ E tải chỉ còn R, L, tính dòng điện trung bình qua mỗi SCR và diode khi các SCR được kích với = 450 (dòng liên lục);

l) Vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện trên tải trong các trường hợp trên

3.11 Cho bộ chỉnh lưu mạch hình tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω Điện áp pha của nguồn xoay chiều 3 pha có trị hiệu dụng U = 220 V Tính trị trung bình của điện

áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu khi:

a) Góc kích  = 100

b) Góc kích  = 600

3.12 Tính trị trung bình áp và dòng chỉnh lưu, công suất tải tiêu thụ của bộ chỉnh lưu mạch tia

ba pha điều khiển Tải có R= 10 [Ω], E=50 [V] và L=0 Áp nguồn U=220 [V]; góc điều khiển = p/3 [rad]

3.13 Cho bộ chỉnh lưu mạch hình tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω và điện cảm

L của tải rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng Điện áp pha của nguồn xoay chiều 3 pha

có trị hiệu dụng U = 220 V Mạch ở trạng thái xác lập, góc kích  = 600

c) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu?

d) Tính công suất trung bình của tải?

e) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện?

3.14 Một mạch chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển được cấp nguồn từ máy biến áp nối tam

giác/sao (Δ/Y), biết điện áp hiệu dụng cuộn sơ cấp máy biến áp là 660V, tỷ số biến áp Kba

= 1,73, tải có điện trở thuần là R = 5 (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn)

a) Tính dòng điện trung bình qua tải và qua mỗi diode khi các SCR được kích với góc 

= 00;

b) Tính dòng điện hiệu dụng cuộn thứ cấp I2

c) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi góc kích cho các SCR  = 450;

d) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 300;

e) Xác định góc để kích cho các SCR khi dòng điện trung bình trên tải49,72A;

f) Giả sử có gắn thêm LT = ∞ nối tiếp với R, hãy tính điện áp trung bình trên tải khi các SCR được kích với góc với  = 600;

g) Giả sử LT có giá trị xác định  = 2100, hãy tính dòng điện trung bình trên tải trong các trường hợp khi 1 = 900, 2 = 600, và 3 = 450

h) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi SCR

Hướng dẫn: Tỷ số biến áp Kba = U1/U2 ,vì sơ cấp nối tam giác nên U1 là điện áp dây ở ngõ ra, để có cùng tỷ lệ thì U2 cũng phải điện áp dây ở ngõ ra

3.15 Cho mạch chỉnh lưu tia 3 pha không điều khiển, biết điện áp dây hiệu dụng cuộn thứ cấp biến áp U2 = 220V, cung cấp dòng cho tải trở có công suất tiêu thụ P = 3kW (bỏ qua sụt

áp trên các linh kiện bán dẫn)

a) Tính dòng điện trung bình trên tải và trên mỗi diode;

b) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi thay các diode bằng các SCR với góc kích  = 600 ;

c) Xác định góc kích  của các SCR khi tải có công suất P = 2,65 kW

3.16 Cho bộ chỉnh lưu mạch hình cầu 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10 Ω và điện cảm L của tải rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng Điện áp pha của nguồn xoay chiều 3 pha tần số 50 Hz có trị hiệu dụng U = 220 V Mạch ở trạng thái xác lập, góc kích  = 600 a) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu?

b) Tính công suất trung bình của tải?

c) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện?

3.17 Cho bộ chỉnh lưu mạch tia 3 pha điều khiển mắc vào tải chứa R = 10Ω , E = 50 V và tải rất lớn làm dòng tải liên tục và phẳng Áp nguồn xoay chiều 3 pha có trị hiệu dụng U =

220 V Mạch ở trạng thái xác lập

a) Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu và dòng chỉnh lưu khi góc điều khiển = p/3 [rad]

b) Tính công suất trung bình của tải

c) Tính trị trung bình dòng qua mỗi linh kiện

d) Tính trị hiệu dụng dòng qua mỗi pha nguồn

e) Tính hệ số công suất nguồn

3.18 Cho bộ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn với các tham số sau: áp dây nguồn AC 480V, f = 50Hz Tải R = 10, L = 50 mH Xác định góc kích để dòng tải trung bình bằng 50A

3.19 Cho mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển toàn phần có tải R =10, điện áp dây hiệu dụng cuộn thứ cấp biến áp U2 = 380V, f = 50Hz

a) Tính dòng điện trung bình trên tải và qua mỗi SCR khi chúng được kích với góc  =

00; Tính công suất tiêu thụ trên tải;

b) Tính điện áp ngược cực đại trên mỗi SCR;

c) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với góc 1 =450 và2 =75; d) Nếu thay 3 SCR chung anode bằng 3 diode, tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với góc  = 450

3.20 Cho mạch chỉnh lưu tia 6 pha không điều khiển, không dùng cuộn kháng cân bằng biết điện áp dây hiệu dụng cuộn thứ cấp U2 = 200V, cung cấp dòng cho tải thuần trở có công suất tiêu thụ P = 10kW (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn)

a) Tính dòng điện trung bình trên tải và trên mỗi diode;

b) Giả sử thay các diode bằng các SCR, tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được kích với góc  = 300 ;

c) Tính dòng điện trung bình trên tải khi các SCR được kích với  = 900 ;

d) Xác định góc kích  của các SCR khi tải tiêu thụ hết công suất P = 5kW;

e) Tính điện áp ngược lớn nhất trên mỗi SCR

3.21 Cho mạch điện như hình 2.2, biết u2 = 70Sin100pt [V], RT = 1.5, LT = ∞

a) Nêu tên gọi và chức năng của các khối 1; 2; 3; 4; 5 trong sơ đồ;

b) Tính dòng điện trung bình trên tải khi góc kích cho các SCR  = 600;

c) Hãy vẽ giản đồ xung (dạng sóng điện áp) tại các điểm A; B; C; D; E; F và trên biến trở

VR và dạng sóng điện áp trên tải khi  = 450 trong nửa chu kỳ đầu (A là dương B là

âm);

d) Tại sao ngõ vào IN- của 2 bộ so sánh trên hình vẽ lại lấy điện áp trên cùng một biến

trở VR?

e)

3.22 Cho mạch điện như hình 2.3; 2.4, biết điện áp vào là hình Sin, f = 50Hz

a) Xung ngõ ra trên cuộn thứ cấp BAX (hình 13.1) có thể điều khiển cho các SCR trong

mạch chỉnh lưu cầu điều khiển bán phần không?

b) Hãy vẽ dạng sóng điện áp tại các điểm A; B; E; B1

c) Nếu tín hiệu ngõ ra tại B1 quá nhỏ không đủ kích cho SCR thì cần giải quyết như thế

BAX

NPN 4007

4007 4007

BAX

NPN 4007

1k

47k

330 1M 100k

47k

1M 2k2

1k

47k

330 1M 100k

47k

1M 2k2

B

FED

Hình 2.3

MẠCH BIẾN ĐỔI VÀ ĐÓNG CẮT

ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU

4.1 Một lò điện trở công suất 1.500W khi sử dụng nguồn u=220 2 sin(100 t)p [V] Nếu điều khiển công suất lò điện theo chu kỳ 12 phút với trình tự đóng điện 5 phút và ngắt điện 7 phút Hãy xác định:

a) Điện áp hiệu dụng trên tải

b) Công suất tức thời cực đại

c) Công suất tiêu thụ trung bình

d) Năng lượng tiêu thụ dưới dạng nhiệt trong mỗi chu kỳ

4.2 Cho bộ biến đổi áp xoay chiều một pha cấp nguồn cho tải thuần trở R = 10 Ω Nguồn xoay chiều có trị hiệu dụng bằng 220V, tần số nguồn 50Hz, góc kích  = p/3[rad]

a) Tính trị hiệu dụng áp tải?

b) Tính công suất tiêu thụ của tải?

c) Để đạt được công suất tải bằng 4 kW, tính độ lớn góc kích?

4.3 Cho mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha như hình 4.1 biết RT = 20, XL= 0, điện áp hiệu dụng nguồn xoay chiều U = 380V, f = 50Hz

a) Tính công suất tiêu thụ của tải trong trường hợp điện

áp trên tải là lớn nhất;

b) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được

điều khiển với góc kích  = 300, tính hệ số công suất

Coscủa mạch và vẽ dạng sóng điện áp trên tải

c) Tính công suất tiêu thụ trên tải khi các SCR được

điều khiển theo tỷ lệ thời gian đóng ngắt, biết thời

gian làm việc Ton = 120mS, thời gian nghỉ Toff =

f) Mạch tạo xung điều khiển ở bài 12 có thể điều khiển cho các SCR trong mạch này được không, nếu cần khống chế góc kích TH như ở bài này thì thực hiện như thế nào?

HƯỚNG DẪN:

Mạch trên là mạch điều chỉnh điện áp xoay chiều 1 pha dùng 2 SCR (cũng có thể dùng TRIAC) Các yêu cầu của bài tập đều có thể xác định theo các công thức trong giáo trình

Có thể cho trước dòng tải hoặc công suất xác định các thông số khác của mạch

4.4 Cho mạch điện như hình 4.2 , biết điện áp xoay chiều u = 311Sin314t [V], (bỏ qua sụt áp trên các linh kiện bán dẫn)

a) Tính công suất tiêu thụ trên tải là thiết bị gia

nhiệt có R= 5Ω đặt tại hai điểm AB khi góc

kích cho SCR  = 450, vẽ dạng sóng điện áp

trên tải;

b) Tính dòng điện trung bình qua SCR khi nối tắt

AB, tải là R = 2Ω, LT = ∞, dòng liên tục phẳng

ở chế độ xác lập đặt tại CD khi góc kích cho

SCR  = 300, vẽ dạng sóng dòng điện và điện áp trên tải;

c) Thực hiện tương tự như trường hợp b nhưng LT = 0,  = 600;

d) Cho biết tác dụng của các diode trong hai trường hợp trên?

4.5 Hãy vẽ những kiểu mạch có thể điều chỉnh được điện áp xoay chiều 1 pha?

4.6 Giải thích nguyên lý hoạt động của bộ khởi động mềm (soft starter) dùng bộ biến đổi điện

áp xoay chiều để khởi động động cơ ba pha?

4.7 Giải thích nguyên lý hoạt động của các mạch biến đổi điện áp xoay chiều sau: