Thiết kế chế tạo mạch nap ac quy tu dong

Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng như trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn toàn nguồn năng lượng điện năng hoặc một phần năng lượng điện năng kết hợp với năng lượng khác. Trên thực tế có những lúc rất cần năng lượng điện mà ta không thể lấy năng lượng điện từ lưới điện được. Do đó ta phải lấy các nguồn điện dự trữ, và Acquy là một ví dụ như vậy. Để có thể sử dụng được các nguồn Acquy ta phải nạp điện cho Acquy. Bộ nạp Acquy tự động được sử dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp cụ thể là rất quan trọng, nếu thiếu nó sẽ không có nguồn điện vận hành, dự trữ cho các máy móc thiết bị mà có thể không đáp ứng được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật. Cho nên một trong những yêu cầu của môn học điện tử công suất là thiết kế được một bộ nạp Acquy tự động với các thông số đầu vào cho trước. Đồ án môn học này có vai trò thoả mãn yêu cầu cấp thiết đó.

TRƯỜNG ĐHSPKT HƯNG YÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Nhóm sinh viên thực hiện:

Khoá học : 2005 - 2009

Ngành Đào tạo : Kỹ thuật điện

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo bộ nạp Acquy tự động

* Số liệu cho trước:

- Các giáo trình, tài liệu chuyên môn

- Các trang bị máy móc tại xưởng thực tập, thí nghiệm

* Nội dung cần hoàn thành:

- Phân tích một số mạch chỉnh lưu một và ba pha

- Tìm hiểu và phân tích một số mạch nạp Acquy tự động

- Thiết kế, chế tạo bộ nạp Acquy tự động đảm bảo yêu cầu:

+ Nạp cho Acquy 12V – 100A.h + Tự động ngắt điện khi nạp đầy + Tự động nạp khi điện áp trên bình giảm + Có bảo vệ quá áp, thấp áp, ngắn mạch, quá tải

- Thí nghiệm, kiểm tra sản phẩm

- Sản phẩm phải đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật Quyển thuyết minh và các bản vẽ A0, Folie mô tả đầy đủ nội dung của đề tài

LỜI NÓI ĐẦU

Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước, có thể nói một trong những chỉ tiêu để đánh giá sự phát triển kinh tế của mỗi quốc gia là mức độ tự động hoá trong quá trình sản xuất mà trước hết đó là năng suất sản xuất và chất lượng của từng sản phẩm làm ra Sự phát triển rất nhanh chóng của máy tính điện tử, công nghệ thông tin và những thành tựu của lý thuyết điều khiển tự động làm cơ sở cho

sự phát triển và hỗ trợ tương xứng của lĩnh vực tự động hoá

Ngày nay hầu như tất cả các máy móc thiết bị trong công nghiệp cũng như trong đời sống đều phải sử dụng điện năng, có thể là dùng hoàn toàn nguồn năng lượng điện năng hoặc một phần năng lượng điện năng kết hợp với năng lượng khác Trên thực tế có những lúc rất cần năng lượng điện mà ta không thể lấy năng lượng điện từ lưới điện được Do đó ta phải lấy các nguồn điện dự trữ, và Acquy là một ví

dụ như vậy

Để có thể sử dụng được các nguồn Acquy ta phải nạp điện cho Acquy Bộ nạp Acquy tự động được sử dụng rộng rãi trong nhiều trường hợp cụ thể là rất quan trọng, nếu thiếu nó sẽ không có nguồn điện vận hành, dự trữ cho các máy móc thiết

bị mà có thể không đáp ứng được chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật Cho nên một trong những yêu cầu của môn học điện tử công suất là thiết kế được một bộ nạp Acquy tự động với các thông số đầu vào cho trước Đồ án môn học này có vai trò thoả mãn yêu cầu cấp thiết đó

Qua thời gian thực hiện bản đồ án này cùng với sự giúp đỡ tận tình của thầy chúng em đã hoàn thành đồ án này trong thời gian yêu cầu Tuy nhiên lĩnh vực tương đối khó đối với chúng em nên chắc chắn đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, chúng em mong tiếp tục nhận được sự đóng góp của các thầy giáo để đồ

án hoàn thiện hơn

Nhóm sinh viên thực hiện

Hưng yên _ ngày 15 tháng 12 năm 2008

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

Phần I 8

3.1 Quá trình biến đổi năng lượng trong Acquy axit: 103.2 Quá trình biến đổi năng lượng trong Acquy kiềm: 10

7.1 Phương pháp nạp Acquy với dòng điện không đổi 14

I.1.1 Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ không điều khiển tải điện trở và sức

I.1.2 Sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển tải điện trở và tải điện cảm: 19

I.2.1.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không có điều khiển, tải R: 21I.2.2.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không có điều khiển tải R-E: 22I.2.3.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển: 22I.2.4.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha điều khiển hoàn toàn tải R-L: 24

II.1.1.Mạch chỉnh lưu 3 pha hình tia không điều khiển, tải thuần trở 25

II.1.2.Mạch chỉnh lưu hình tia 3 pha có điều khiển tải R,L,E với Ld = ∞: 26

II.2.1.Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha không điều khiển tải R-L-E: 28II.2.2.Mạch chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển hoàn toàn tải R;L;L a 0:

Tài liệu tham khảo

 Sách chuyên ngành:

1 Điện tử công suất _Võ Minh Chính _NXB Khoa học và kĩ thuật

2 Trang bị điện – Điện tử công nghiệp _ Vũ Quang Hồi _ NXB giáo dục

3 Điện tử căn bản _ Phạm Đình Bảo _ NXB khoa học và kĩ thuật

4 Điện tử công suất _ Nguyễn Bính

 Các địa chỉ tham khảo trên mạng Interner:

Phần I GIỚI THIỆU VỀ ACQUY

I Giới thiệu chung về Acquy

1 Ứng dụng của acquy:

Acquy là một nguồn điện được trữ năng lượng điện dưới dạng hoá

Acquy là một nguồn điện một chiều cung cấp điện cho các thiết bị điện trong

công nghiệp cũng như trong đời sống hàng ngày: như động cơ điện, bóng đèn điện,

là nguồn nuôi của các linh kiện điện tử Acquy là nguồn cung cấp điện cho các

2 Cấu tạo và đặc điểm của các loại Acquy :

Bình Acquy là nguồn điện quan trọng trên ô tô,là thành phần không thể thiếu

trong hệ thống khởi động và hệ thống nạp điện

Nếu bình Acquy bị yếu hoặc hư hỏng sẽ kéo

theo các hư hỏng liên quan đến máy khởi động

và hệ thống nạp điện.Vì vậy chúng ta cần hiểu

rõ kết cấu cũng như quá trình điện hóa bên

trong Acquy để dễ dàng chuẩn đoán và bảo

dưỡng acquy, giúp acquy tránh được các hư

hỏng đáng tiếc

Hình dạng bên ngoài của Acquy

Là một thiết bị điện hóa sinh ra điện

áp và dòng điện Hai bản cực khác nhau được nhúng trong một dung dịch axit sẽ

sinh ra điện thế

Cấu trúc của một acquy đơn giản gồm có phân khối bản cực dương, phân khối bản cực âm, các tấm ngăn Phân khối bản cực do các bản cực cùng tên ghép lại với nhau

Cấu tạo của một bản cực trong

acquy gồm có phần khung xương và

chất tác dụng trát lên nó Khung

xương của bản cực âm và bản cực

dương có cấu tạo giống nhau, chúng

được đúc từ chì và có pha thêm 5 

8% Ăngtimoan (Sb) và tạo hình mắt

lưới Phụ gia Sb thêm vào chì sẽ làm

tăng độ dẫn điện và cải thiện tính đúc

Trong thành phần chất tác dụng còn có thêm khoảng 3 % chất nở (các muối hữu cơ) để tăng độ xốp, độ bền của lớp chất tác dụng Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện được độ thấm sâu của chất dung dịch điện phân vào trong lòng bản cực, đồng thời

diện tích thực tế tham gia phản ứng hoá học của các bản cực cũng được tăng thêm

1 Vấu bản cực

2 Chất tác dụng

3 Cốt bản cực Phần đầu của mỗi bản cực có vấu, các bản cực dương của mỗi Acquy đơn được hàn với nhau tạo thành khối bản cực dương, các bản cực âm được hàn với nhau thành khối bản cực âm Số lượng các bản cực trong mỗi Acquy thường từ 5 đến 8, bề dầy tấm bản cực dương của Acquy thường từ 1,3 đến 1,5 mm, bản cực âm thường mỏng hơn 0,2 đến 0,3 mm

1

2

3

Tấm ngăn được bố trí giữa các

bản cực âm và dương có tác dụng ngăn

cách và tránh va đập giữa các bản cực

Tấm ngăn được làm bằng vật liệu

poly-vinyl-clo bề dầy 0,8 đến 1,2 mm và có

dạng lượn sóng, trên bề mặt tấm ngăn

có các lỗ cho phần dung dịch điện phân

thông qua

3 Quá trình biến đổi năng lượng trong Acquy

Acquy là nguồn năng lượng có tính chất thuận nghịch: nó tích trữ năng lượng

dưới dạng hoá năng và giải phóng năng lượng dưới dạng điện năng Quá trình

Acquy cấp điện cho mạch ngoài được gọi là quá trình phóng điện, quá trình Acquy

dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện

3.1 Quá trình biến đổi năng lượng trong Acquy axit:

Trong acquy axit có các bản cực dương là PbO2, các bản âm là chì (Pb), dung

dich điện phân là axit sunfuaric ( H2SO4 ) nồng độ d  1,1  1,3%

(- ) Pb  H2SO4 d  1,1  1,3  PbO2 ( + )

Phương trình hoá học biểu diễn quá trình phóng nạp của ắc qui axit :

phóng

PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp

Thế điện động e  2,1 V

3.2 Quá trình biến đổi năng lượng trong Acquy kiềm:

Trong Acquy kiềm có bản cực dương là Ni(OH)3, bản cực âm là Fe, dung dịch

điện phân là: KOH nồng độ d  20%

Nhận xét: Từ những điều đã trình bầy ở trên ta nhận thấy trong các quá trình

phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân là thay đổi Khi Acquy phóng điện nồng độ

dung dịch điện phân giảm dần Khi Acquy nạp điện nồng độ dung dịch điện phân

tăng dần Do đó ta có thể căn cứ vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện của Acquy

4 Các thông số cơ bản của Acquy:

4.1 Sức điện động của Acquy:

Sức điện động của Acquy kiềm và acquy axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm

E0  0,85 +  (V) trong đó: E0 - sức điện động tĩnh của acquy (V)

 - nồng độ dung dịch điện phân ở 15 C (g/cm3)

 Trong quá trình phóng điện thì sức điện động Ep của acquy được tính theo công thức: Ep Up + Ip.rb

Trong đó: Ep - sức điện động của Acquy khi phóng điện (V)

Ip - dòng điện phóng (A)

Up - điện áp đo trên các cực của Acquy khi phóng điện (V)

rb - điện trở trong của Acquy khi phóng điện ()

Trong quá trình nạp điện thì sức điện động En của Acquy được tính theo công thức: En Un - In.rb

Trong đó: En - sức điện động của Acquy khi nạp điện (V)

In - dòng điện nạp (A)

Un - điện áp đo trên các cực của Acquy khi nạp điện (V)

rb - điện trở trong của Acquy khi nạp điện ()

4.2 Dung lượng của acquy:

_ Dung lượng phóng của Acquy là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng điện của Acquy cho phụ tải, và được tính theo công thức: Cp  Ip.tp

Trong đó: Cp - dung dịch thu được trong quá trình phóng (Ah)

Ip - dòng điện phóng ổn định trong thời gian phóng điện tp (A)

tp - thời gian phóng điện (h)

_ Dung lượng nạp của Acquy là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của Acquy và được tính theo công thức: Cn In.tn

Trong đó: Cn - dung dịch thu được trong quá trình nạp (Ah)

In - dòng điện nạp ổn định trong thời gian nạp tn (A)

tn - thời gian nạp điện (h)

5 Đặc tính phóng nạp của acquy:

5.1 Đặc tính phóng của acquy

Đặc tính phóng của Acquy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc của sức điện động, điện áp Acquy và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng khi dòng điện phóng không thay đổi

Từ đặc tính phóng của Acquy như trên hình vẽ ta có nhận xét sau:

 Trong khoảng thời gian phóng từ tp  0 đến tp  tgh, sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, tuy nhiên trong khoảng thời gian này độ dốc của các đồ thị không lớn, ta gọi đó là giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép tương ứng với mỗi chế độ phóng điện của Acquy (dòng điện phóng)

 Từ thời gian tgh trở đi độ dốc của đồ thị thay đổi đột ngột Nếu ta tiếp tục cho Acquy phóng điện sau tgh thì sức điện động, điện áp của Acquy sẽ giảm rất nhanh Mặt khác các tinh thể sun phát chì (PbSO4) tạo thành trong phản ứng sẽ có dạng thô rắn rất khó hoà tan (biến đổi hoá học) trong quá trình nạp điện trở lại cho Acquy sau này Thời điểm tgh gọi là giới hạn phóng điện cho phép của Acquy, các giá trị Ep, Up,  tại tgh được gọi là các giá trị giới hạn phóng điện của Acquy Acquy không được phóng điện khi dung lượng còn khoảng 80%

 Sau khi đã ngắt mạch phóng một khoảng thời gian nào, các giá trị sức điện động, điện áp của Acquy, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi đây là thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ của Acquy Thời gian hồi phục này phụ thuộc vào chế độ phóng điện của Acquy (dòng điện phóng và thời gian phóng )

5.2 Đặc tính nạp của acquy:

CP = IP.tP Vïng phãng ®iÖn cho phÐp

2 0

5

10

1,75 1,95 2,11

I (A) E,U (V)

10 6

Đặc tính nạp của Acquy là đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc giữa sức điện động, điện áp và nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp khi trị số dòng điện nạp không thay đổi

Từ đồ thị đặc tính nạp ta có các nhận xét sau :

 Trong khoảng thời gian từ tn 0 đến tn tgh thì sức điện động, điện áp, nồng

độ dung dịch điện phân tăng dần

 Tới thời điểm ts trên bề mặt các bản cực âm xuất hiện các bọt khí (còn gọi là hiện tượng" sôi " ) lúc này hiệu điện thế giữa các bản cực của Acquy đơn tăng đến 2,4 V Nếu vẫn tiếp tục nạp giá trị này nhanh chóng tăng tới 2,7 V và giữ nguyên Thời gian này gọi là thời gian nạp no, nó có tác dụng cho phần các chất tác dụng ở sâu trong lòng các bản cực được biến đổi tuần hoàn, nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng phóng điện của Acquy

 Trong sử dụng thời gian nạp no cho Acquy kéo dài từ 2  3 h trong suốt thời gian đó hiệu điện thế trên các bản cực của Acquy và nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi Như vậy dung lượng thu được khi Acquy phóng điện luôn nhỏ hơn dung lượng cần thiết để nạp no Acquy

 Sau khi ngắt mạch nạp, điện áp, sức điện động của Acquy, nồng độ dung dịch điện phân giảm xuống và ổn định Thời gian này cũng gọi là khoảng nghỉ của Acquy sau khi nạp

 Trị số dòng điện nạp ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng và tuổi thọ của Acquy Dòng điện nạp định mức đối với acquy là In  0,1C10 Trong đó C10 là dung

t

I (A) U,E (V)

2,4 2

2,7

U

T E

Kho¶ng nghØ

lượng của Acquy mà với chế độ nạp với dòng điện định mức là In  0,1C10 thì sau

10 giờ Acquy sẽ đầy

Ví dụ với Acquy C  100 Ah thì nếu ta nạp ổn dòng với dòng điện bằng 10% dung lượng ( tức In  10 A ) thì sau 10 giờ Acquy sẽ đầy

6 Sự khác nhau giữa Acquy kiềm và Acquy axit:

Cả hai loại Acquy này đều có một đặc điểm chung đó là tính chất tải thuộc loại dung kháng và sức phản điện động Nhưng chúng còn có một số đặc điểm khác biệt sau :

_Khả năng quá tải không cao, dòng nạp

lớn nhất đạt được khi quá tải là Inmax =

20%C10

_Hiện tượng phóng lớn, do đó Acquy

nhanh hết điện ngay cả khi không sử

dụng

_Sử dụng rộng rãi trong đời sống, công

nghiệp đặc biệt ở những nơi có nhiệt độ

cao va đập lớn nhưng công suất và quá tải

vừa phải

_Dùng trong ôtô, xe máy và các động cơ

máy nổ công suất vừa và nhỏ

_Giá thành thấp

_Khả năng quá tải rất lớn dòng điện nạp lớn nhất khi đó có thể đạt tới: Inmax = 50%C10

_Hiện tuợng phóng nhỏ

_Sử dụng ở những nơi có yêu cầu công suất lớn quá tải thường xuyên, được sử dụng với các thiết bị công suất lớn

_Dùng phổ biến trong công nghiệp hàng không, hàng hải và những nơi nhiệt độ môi trường thấp

7.1 Phương pháp nạp Acquy với dòng điện không đổi

Đây là phương pháp nạp cho phép chọn được dòng nạp thích hợp với mỗi loại Acquy, bảo đảm cho Acquy được no Đây là phương pháp sử dụng trong các xưởng bảo dưỡng sửa chữa để nạp điện cho Acquy hoặc nạp sửa chữa cho các Acquy bị

Sunfat hoá Với phương pháp này Acquy được mắc nối tiếp nhau và phải thoả mãn điều kiện: Un 2,3.Naq

Trong đó: Un - điện áp nạp

Naq - số ngăn Acquy đơn mắc trong mạch

Trong quá trình nạp sức điện động của Acquy tăng dần lên, để duy trì dòng điện nạp không đổi ta phải bố trí trong mạch nạp biến trở R Trị số giới hạn của biến trở được xác định theo công thức :

n

aq n

I

N0,2U



Nhược điểm của phương pháp nạp với dòng điện không đổi là thời gian nạp kéo dài và yêu cầu các Acquy đưa vào nạp có cùng dung lượng định mức Để khắc phục nhược điểm thời gian nạp kéo dài, người ta sử dụng phương pháp nạp với dòng điện nạp thay đổi hai hay nhiều nấc Trong trường hợp hai nấc, dòng điện nạp

ở nấc thứ nhất chọn bằng (0,3  0,6)C10 tức là nạp cưỡng bức và kết thúc ở nấc một khi Acquy bắt đầu sôi Dòng điện nạp ở nấc thứ hai là 0,1C10

7.2 Phương pháp nạp với điện áp không đổi

Phương pháp này yêu cầu các Acquy được mắc song song với nguồn nạp Hiệu điện thế của nguồn nạp không đổi và được tính bằng (2,3V  2,5V) cho mỗi ngăn đơn Phương pháp nạp với điện áp không đổi có thời gian nạp ngắn, dòng nạp tự động giảm theo thời gian.Tuy nhiên dùng phương pháp này Acquy không được nạp

no Vì vậy nạp với điện áp không đổi chỉ là phương pháp nạp bổ sung cho Acquy trong quá trình sử dụng

 Đối với Acquy axit: Để bảo đảm thời gian nạp cũng như hiệu suất nạp thì trong khoản thời gian tn 8h tương ứng với 75  80% dung lượng Acquy ta nạp với dòng điện không đổi là In  0,1C10 Theo đặc tính nạp của Acquy trong đoạn nạp chính thì khi dòng điện không đổi điện áp, sức điện động tải ít thay đổi, do đó bảo đảm tính đồng đều về tải cho thiết bị nạp Sau 8h Acquy bắt đầu sôi lúc đó ta chuyển sang nạp ở chế độ ổn áp Khi nạp được 10h thì Acquy bắt đầu no, ta nạp bổ sung thêm 2 đến 3h

 Đối với Acquy kiềm: Trình tự nạp cũng giống như Acquy axit nhưng do khả năng quá tải của Acquy kiềm lớn nên lúc ổn dòng ta có thể nạp với dòng nạp

In 0,2C10 hoặc nạp cưỡng bức để tiết kiệm thời gian với dòng nạp In 0,5C10

Quá trình nạp Acquy kết thúc khi Acquy bị cắt nguồn nạp hoặc khi nạp ổn áp với điện áp bằng điện áp trên 2 cực của Acquy, lúc đó dòng nạp sẽ giảm về không

Kết luận:

 Vì Acquy là tải có tính chất dung kháng kèm theo sức phản điện động cho nên khi Acquy đói mà ta nạp theo phương pháp điện áp thì dòng điện trong Acquy

sẽ tự động dâng nên không kiểm soát được làm sôi Acquy dẫn đến hỏng hóc nhanh

chóng do đó trong vùng nạp chính phải tìm cách ổn định dòng nạp cho Acquy

 Khi dung lượng của Acquy dâng lên đến 80% lúc đó nếu ta cứ tiếp tục giữ

ổn định dòng nạp thì Acquy sẽ sôi và làm cạn nước Do đó đến giai đoạn này ta lại phải chuyển chế độ nạp Acquy sang chế độ ổn áp Chế độ ổn áp được giữ cho đến khi Acquy đã thực sự no Khi điện áp trên các bản cực của Acquy bằng với điện áp nạp thì lúc đó dòng nạp sẽ tự động giảm về không, kết thúc quá trình nạp

 Tuỳ theo loại Acquy mà ta nạp với các dòng điện nạp khác nhau

_ Acquy axit: dòng nạp In 0,1C10; nạp cưỡng bức với dòng điện nạp In 0,2C10

_ Acquy kiềm: dòng nạp In 0,2C10; nạp cưỡng bức với dòng điện nạp In 0,5C10

Từ các phân tích ở trên ta rút ra các số liệu sau:

+ Dòng nạp lớn nhất Inmax  Idmax  10 A( chọn In 0,1C10 )

+ Điện áp Udmax 13.5

Phần II PHÂN TÍCH MỘT SỐ MẠCH CHỈNH LƯU 1 PHA VÀ 3

PHA

Chỉnh lưu làm nhiệm vụ đổi áp xoay chiều thành áp một chiều trên tải Điện áp chỉnh lưu ra không được phẳng lý tưởng như điện áp Acquy mà nó có chứa thành phần xoay chiều cùng với một chiều Trị số điện áp ra một chiều, hiệu suất chỉnh lưu vv Phụ thuộc vào nguồn xoay chiều, sơ đồ chỉnh lưu có nhiều cách để phân loại các bộ chỉnh lưu

 Theo dạng sóng điện áp của chỉnh lưu:

- Chỉnh lưu một nửa chu kỳ

- Chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

 Theo khả năng điều khiển của các sơ đồ:

- Chỉnh lưu không điều khiển (dùng toàn Diode)

- Chỉnh lưu có điều khiển (dùng toàn Thyristor )

- Chỉnh lưu bán điều khiển (dùng cả Diode và Thyristor)

Chỉnh lưu không điều khiển có điện áp ra cố định, chỉnh lưu có điều khiển điện

áp ra thay đổi được bằng cách thay đổi góc mở của Thyristor Chỉnh lưu có điều khiển thường gọi là bộ biến đổi hai chiều vì công suất có thể chạy theo hai chiều giữa nguồn và tải Chỉnh lưu bán điều khiển cho phép điều chỉnh điện áp ra nhưng không đổi được cực tính của áp Chính vì vậy mà chỉnh lưu không điều khiển và chỉnh lưu bán điều khiển còn được gọi là bộ biến đổi một chiều, nó chỉ cho công suất từ nguồn ra tải

Ta có sơ đồ chỉnh lưu như sau:

Kh«ng ®iÒu khiÓn

§iÒu khiÓn hoµn toµn

B¸n ®iÒu khiÓn

Ở chế độ chỉnh lưu năng lượng chuyển từ phía xoay chiều sang phía 1chiều Van bán dẫn với mạch chỉnh lưu là Diode và Thyristor Mạch chỉnh lưu dùng Diode chỉ cho phép thừa nhận được điện áp 1 chiều cố định, còn muốn điều chỉnh được điện ra cần dùng mạch chỉnh lưu sử dụng các van bán dẫn có điều khiển như Thyristor chẳng hạn Mạch chỉnh lưu dùng Thyristor có thể điều khiển điện áp ra khi góc thay đổi

Trong mạch chỉnh lưu , ngoài hai loại chỉ dùng Diode (không điều khiển) hoặc chỉ dùng Thyristor (điều khiển hoàn toàn) Đôi khi còn dùng cả mạch hỗn hợp cả điôt và Thyristor được gọi là mạch chỉnh lưu bán điều khiển Mạch bán điều khiển

có lợi về hệ số công suất

I Chỉnh lưu 1 pha:

I.1 Sơ đồ chỉnh lưu hình tia:

I.1.1 Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ không điều khiển tải điện trở và sức điện động E:

Sức điện động E có thể là nguồn E nào đó trong mạch một chiều, nó có thể là Acquy ở chế độ nạp hoặc sức điện động của động cơ điện một chiều Vì có Sđđ E nên dòng chỉnh lưu id chỉ xuất hiện khi u2 > E Trên hình vẽ cho thấy trong khoảng (0 <  < 1) và (2 <  < ) có u21 < E nên trong khoảng đó dòng qua D1 bằng không Trong khoảng ( <  < 3) và (4 <  < 2) cũng có kết luận tương tự với dòng chỉnh lưu chạy qua Diode D2 Giả thiết rằng u21 = u22 ta có thể xác định các

hệ thức cơ bản của sơ đồ chỉnh lưu này như sau

2 2

Cos R

u d

i

E u i

i

2

2 2

22 21







I.1.2 Sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển tải điện trở và tải điện cảm:

Sơ đồ nguyên lý của chỉnh lưu hai pha một nửa chu kỳ khi tải có tính chất cảm

và trở cho ở hình dưới

Theo dạng sóng biểu diễn trên hình cho thấy rằng khi điện cảm của tải lớn thì dòng điện tải là liên tục Ngược lại khi điện cảm tải nhỏ thì dòng không liên tục Các dòng điện trong Thyristor kéo dài trong nửa chu kỳ và có xu hướng trở nên hình chữ nhật để có dòng điện tải bằng phẳng Dòng điện nguồn có thể không Sin và chậm sau điện áp

Khi T1 mở, có dòng chạy qua, ta có phương trình:

- Điện áp chỉnh lưu trung bình

2sin

22.2

2 2

u Cos

U

Điện áp đặt lên Thyristor được trình bày trên Mỗi Thyristor phải chịu điện áp ngược lớn nhất umax 2 2U2  2,83U2

u2 1

u 2

p/2 3p/2

u 2

I.2.Sơ đồ chỉnh lưu cầu:

I.2.1.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không có điều khiển, tải R:

Chỉnh lưu cầu một pha không

điều khiển có sơ đồ nguyên lý hình

dưới nó gồm hai chỉnh lưu nửa chu

kỳ mắc nối tiếp Để tạo ra chỉnh lưu

cầu bốn Diode, hai Diode có Anot

đấu chung và hai Diode có catốt đấu

u  Sint dương tại điểm A,

âm tại B nên Diode D1 và Diode D3

mở cho dòng chảy qua Trong

khoảng từ ( <  < 2)

2

u  Sint dương tại điểm B

âm tại điểm A nên các Diode D2 và

D4 mở cho dòng chảy qua Các

đường cong điện áp nguồn u2, điện

áp chỉnh lưu, dòng chỉnh lưu Id và

điện áp ngược đặt lên Diode cho ở hình b, c, d, e

_ Các hệ thức tính toán cơ bản khi tải thuần trở

Dòng chỉnh lưu:

Trong khoảng: 0 <  < :

R

Sin U

R

Sin U

9.02

22

1

U

U d

Sin U

Sin U

2pb

0c,

e,

00

d,

-Umax

R

I.2.2.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha không có điều khiển tải R-E:

Trong khoảng (0 <  < ), u2  2u2Sin dương tại điểm A nhưng chưa có dòng điện chạy qua mạch tải vì u2 < E, các Diode đều bị khoá Khi u2 > E D1 và D3

mở cho dòng chảy qua

Trong khoảng ( <  < 2) điện áp u2  2u2Sin dương tại điểm B, Diode

D2 và D4 mở cho dòng chạy qua chỉ khi u2 > E

Các hệ thức tính toán cơ bản khi tải là E và điện trở

Dòng chỉnh lưu trong khoảng (0 <  < ):

R

E Sin u i

i

i d    2  

3 1

2

Dòng chỉnh lưu trong khoảng ( <  < 2):

R

E Sin u i

i

i d    2 

4 2

2Trị trung bình của dòng tải:

Cos R

u d

R

E Sin u

1 1 1

D

I d R

E Sin u

Trong đó: 1 là nghiệm của phương trình: E 2u2Sin1

Điện áp ngược cực đại: U m  2u2

I.2.3.Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1 pha bán điều khiển:

Sơ đồ nguyên lý của chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng và các sóng chỉnh lưu dòng, áp khi tải là R và L được trình bày ở hình dưới;sơ đồ không đối xứng cho

phép sử dụng một nửa số van là Thyristor một nửa là Diode Khi đấu như hình a cần đấu thêm Diode không, còn như hình b thì các Diode D1 và D2 đóng vai trò thay thế Diode D0 Việc sử dụng chỉnh lưu cầu không đối xứng sẽ rẻ và đơn giản hơn

0 i

0 i2 0

Id Id = const i2

Nguyên lý làm việc của sơ đồ hình b:

Tại  =  cho xung điều khiển mở T1 Trong khoảng  đến , T1 và D2 cho dòng chạy qua Khi u2 bắt đầu đổi dấu D1 mở ngay T1 tự nhiên bị khoá lại, dòng điện Id chuyển T1 sang D1, D1 và D2 cùng cho dòng chảy qua, hai Diode này lúc này đóng vai trò như Diode không, ud = 0 Tại  =  +  cho xung mở T2, dòng tải chảy qua D1 và T2 Diode D2 bị khoá lại Trong sơ đồ này góc dẫn của Diode và Thyristor không bằng nhau Góc dẫn của Diode là D =  +  còn góc dẫn của Thyristor là

T =  - 