Báo cáo thí nghiệm điện tử công suất full

chưa cho dòng đi qua SCR không dẫn, mà muốn SCR dẫn thì phải cấp áp vào cổng G củaSCR là cấp 1 xung dương là đủ vì khi buôn S1 ra thì SCR vẫn dẫn do vậy chỉ cần 1 xung dương thì SCR sẽ d

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Họ và tên: Trần Công Quang

Mã số SV: 910473D Nhóm: 5 chuyển sang nhóm 6 Lớp: 09DD2N

Ngày làm TN: Thứ sáu ngày 24 tháng 10 năm 2008 – TN Ca: 2 Sáng

BÀI 1 :

TÌM HIỂU VỀ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHA và

THYRISTOR (SCR) và MẠCH CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT

SCR KÍCH BẰNG UJT.

 Mục Đích:

_ Cho ta xác định chính xác các Thyristor trong các khối mạch trên board

_ Để hiểu rỏ ”Mạch Thyristor và mạch điều khiển pha” có sử dụng một vài loại Thyristor khác nhau trong các cấu trúc mạch một chiều và xoay chiều

A LÀM QUEN BOARD MẠCH:

1 Các thành phần linh kiện chính trong từng khối mạch Của board mạch bài thí nghiệm số 1.

Có 1 SCR: dùng để kích đóng và kích ngắt ở điện 1 chiều

Một nguồn DC thay đổi: Cấp nguồn cho khối hoạt động

Điện trở gồm có: R1 và R2 có nhiệm vụ ổn định dòng áp và tạo dòng kích cho chân G của SCR, R4 là thay thế cho tải

Biến trở R3 có 2 nhiệm vụ một là cùng nhiệm vụ với R1, R2 Hai là cùng nhiệm vụ vớiR4

Công tắc thường mở S1 để tạo dòng kích cho SCR

b) Khối TRIAC AC POWER CONTROL:

Có 1 TRIAC Q1: Dùng để kích đóng và kích ngắt ở điện xoay chiều

Có 4 nguồn DC: 2 nguồn DC dương 1 thay đổi được và 1 cố định 2 nguồn DC âm 1 thay đổi được và 1 là nguồn cố định

Có 1 nguồn xoay chiều

Có 5 điện trở R2, R3, R4, R5, R6 là điện trở tải

Có 1 nguồn dương DC thay đổi được

Có 1 nguồn xoay chiều

Có 2 tụ C1 và C2.

2 Các linh kiện chính trong từng khối trên là:

TênThuristorchính trongmạch

Có sửdụngUJT

NguồnAC

Nguồn

DC cốđịnh

NguồnDCthay đổi

(SCR)

FULL-WAVE / MOTOR

ngõ ra AC của mạch:

a) Ta thay đổi biên độ:

Tần số không đổiBiển độ điện áp bị thay đổi đến giá trị là Vpp = 28 Thì điện áp bị xén

b) Dùng VOM ở chế độ đo áp DC Đo điện áp nguồn dương cố định: V = 14.87 (V).

c) Đo tiếp điện áp nguồn âm cố định: V = -15 (V).

d) Dùng VOM ở chế độ đo DC Đo điện áp nguồn dương thay đổi được, điện áp trong

2 Kết nối que âm của đồng hồ vào anode và que dương vào cathode: Đồng hồ không hiển thị gì,

cho biết điện trở là vô cùng (SCR chưa hoạt động hay phân cực ngược)

3 Đổi 2 đầu que đo lại: Đồng hồ cũng cho 1 gia trị điện trở rất lớn.

4 Từ 2 câu trả lời trên SCR không giống với Diode bình thường.

5 Kết nối que âm vào anode, que dương vào cổng G: Đo được giá trị điện trở 15.92 Mohm (Rất

lớn)

6 Đảo 2 đầu que đo lại giá trị điện trở dao động trong khoảng 5.6  8.8 Mohm.

7 Từ câu 5 và 6 hai cực anode và G không giống với 1 diode bình thường.

8 Kết nối đầu âm của đồng hồ vào cổng G và đầu dương vào cathode Đồng hồ không hiển thị

9 Đảo hai đầu que đo đồng cho giá trị điện trở là rất lớn 0.3 Mohm.

10 Từ câu 8 và 9 cổng G và chân cathode không giống với 1 diode bình thường vì khi phân cực

thuận diode có nội trở khoảng vài Ohm

5 Từ các dử liệu trên cho biết SCR đang tắt.

6 Nhấn và giử công tắc S1 ta đo được:

a) VAK = 0.75V

b) VR4 = 5.27V

 Vậy SCR đang dẫn

7 Thả công tắc S1 SCR tiếp tục dẫn.

8 Nếu ngắt điện áp khỏi cổng của SCR vẫn không làm cho SCR ngừng dẫn điện, để SCR ngưn

dẫn thì mở nguồn VA ra khỏi board mạch

chưa cho dòng đi qua (SCR không dẫn), mà muốn SCR dẫn thì phải cấp áp vào cổng G củaSCR là cấp 1 xung dương là đủ vì khi buôn S1 ra thì SCR vẫn dẫn do vậy chỉ cần 1 xung dương thì SCR sẽ dẫn và khi mất nguồn của 2 cực A và K thì SCR mới ngưng dẫn

3 Xoay R3 theo chiều kim đồng hồ (làm điện trở giảm dần) từ từ cho đến khi SCR mở:

a) SCR mở vì: Giá trị điện trở R3 giảm điện áp vào cổng G tăng và khi đó xung dương đủ lớn

mới kích đựơc SCR mở bởi vậy lúc đầu là SCR chưa mở

=>VAK = 0.75V

=>R3 = 1.2 Kohm

6 Mắc mạch lai nh ư sau:

7 Vặn R3 theo chiều kim đồng hồ để có giá trị điện trở lớn nhất Nhấn và thả S1, để SCR mở.

 Kết luận: Vậy khi có xung dương thi SCR mở nhưng xung dương củng phải đủ lớn nghĩa

là cổng G của SCR cũng là một điện áp định mức tối thiểu

2 Điều chỉnh máy phát sóng tần số 60 Hz, và biên độ sao cho VAC có trị hiệu dụng = 6.3V.

3 Dùng dao động ký đo tín hiệu của B1 là mass: có xung dương tại cực B1.

4 để kênh 2 dao động ký ở GND Chuyển kênh 2 của dao động ký sang chế độ đo DC Đo tín

hiệu tai cực E bằng kênh 2 và đo được điện áp đỉnh của dạng sóng ở dưới mức 0

5 Xoay R2 theo chiều kim đồng hồ có xung xuất hiện trên kênh 1 (B1).

6 Di chuyển kênh 2 của dao động ký sang Vac Quan sát đồng thời 2 kênh trên dao động ký là

như sau:

7 Xoay R2 từ từ theo chiều kim đồng hồ đồng thời kiểm tra kênh 1 (UJT B1) khoảng trể thay

đổi trong khoảng là:

b) 0.3 ô  ? (tìm góc tại thời điểm bắt đầu trể).

c) 1.8 ô  ? (tìm được góc tại thời điểm kết thúc của khoang trể).

Cũng từ câu 4 ta nhận thấy sóng tại B1 và B2 của UJT là đúng vì khi UJT không dẫn

áp tại B1 là bằng 0 (khoảng ¼ chu kỳ đầu sóng thấp), và áp tại B2 là bằng nguồn (khoảng

¼ chu kỳ đầu sóng cao)

1 Điều chỉnh biên độ Vac = 18Vpp và tần số 60 Hz.và sơ đồ mạch như sau:

4 Xoay chiết áp R2 từ từ ngược chiều kim đồng hồ Góc dẫn điện của SCR giảm

5 Xoay R2 đến điểm mà sóng hiện lên bằng 0 Góc dẫn điện gần bằng 0.

6 làm lại mạch như sau:

7 Nối kênh 1 của dao động ký vào R8 ta vẽ được sóng như sau:

8 Tính hiệu không được chỉnh lưu toàn sóng.

9 Góc dẫn điện của bán kỳ dương là:

b) 2.2 ô  ? (2.2 ô là khoảng dẫn điện)

 Vậy góc dẫn điện là: 198o

chiều kim đồng hồ giá trị R2 bằng 0 để có góc dẫn cao nhất

12 Giá trị đo được ở trên là giá trị hiệu dụng.

13 Vẫn để VOM đo như trên ta xoay R2 ngược chiều kim đồng hồ tăng giá trị điện trở R2 Làm

cho công suất tiêu tán trên tải giảm vì dòng kích vào E giảm UJT dẫn yếu làm dòng qua nó giảm

và có thể làm cho SCR không dẫn nên dòng qua R8 không có nên công suất giảm

=> Kết luận:

a) Vậy khi cấp nguồn AC cho mạch thì cũng hoạt động như khi ta cấp nguồn DC vì SCR hoạt

động cho dòng một chiều

b) Và biến trở R2 làm cho UJT hoạt động mạnh hay yếu tùy vào ta điều chỉnh và ảnh hưởng

đến công suất của mạch, và cũng ảnh hưởng đến sự hoạt động của SCR

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Họ và tên: Trần Công Quang

h) Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau:

i) Khi ta thả SW1 ra thì SCR không dẫn nữa là vì: Thực chất thì khi ta kích 1 xung dương thì

SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR không dẫn khi ta buôn SW1 ra do bán kì dương (từ trên R4

đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn.

j) Nối dao động ký vào cực A và cực K của SCR.

18

= 6.4V

l) Nhấn và giữ SW1 Dùng VOM ở chế độ đo DC ta đo được điện áp cực cổng của SCR

VGK = 0.65V

=> Kết luận: Bản chất của SCR là chỉnh lưu (dẫn 1 chiều) có kích xung dương vào cực G Và

ở thí nghiệm này cho ta thấy rõ sự dẫn 1 chiều của SCR là ở chổ khi ta nhấn SW1 thì SCR dẫn

và buôn ra thì SCR không dẫn nữa do nguồn cung cấp là áp xoay chiều Và cũng phải cần 1 điện áp định mức thì SCR mới dẫn

 Ở trường hợp điện áp xoay chiều này ta có thể ứng dụng vừa là chỉnh lưu và là công tắc thường mở

VAK = 10.26V (do có 2 nguồn Va và Vac đổ vào cực A)

c) Nhấn và giử SW1 lúc này xung dòng (dương) từ nguồn Va qua R1 và vào cực G thì SCR

dẫn Và tín hiệu trên là tín hiệu được chỉnh lưu bán kỳ

d) Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau:

e) Khi ta thả SW1 ra ở phần thí nghiệm này thì SCR vẫn dẫn là vì: Thực chất thì khi ta kích

1 xung dương thì SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR dẫn khi ta buôn SW1 ra do nguồn Va cấptiếp cho SCR, nghĩa là bán kì dương (từ trên R4 đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn do Va cấp tiếp nên SCR vẫn dẫn

f) SCR dẫn liên tục nhờ vào nguồn Va, nhưng bên nhánh có tải R4 thì SCR cho bán kì dương

đi qua mà thôi, nên có dạng sóng như trên

g) Thành phần Diode là thiết bị điều khiển để cho SCR dẫn liên tục.

Đo được điện áp rơi trên R4 là: 2.03V Là giá trị điện áp trung bình

j) Với VOM cẫn được kết nối trên tải giảm thật chậm biên độ của tín hiệu nguồn và được giá

trị VR4 = 1.2V

Công suất tiêu tán trên tải giảm

chỉnh lưu qua tải

3 Đ IỀU KHIỂN BỘ CHỈNH L Ư U TOÀN KỲ CỦA SCR:

VAK = 0.714V (do có 2 nguồn Va và Vac đổ vào cực A)

c) Nhấn và giử SW1 lúc này xung dòng (dương) từ nguồn Va qua R1 và vào cực G thì SCR

dẫn Và tín hiệu trên là tín hiệu được chỉnh lưu toàn kỳ

d) Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau:

e) Khi ta thả SW1 ra ở phần thí nghiệm này thì SCR vẫn dẫn là vì: Thực chất thì khi ta kích

1 xung dương thì SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR dẫn khi ta buôn SW1 ra do nguồn Va cấptiếp cho SCR, nghĩa là bán kì dương (từ trên R4 đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn do Va cấp tiếp nên SCR vẫn dẫn

f) Điều chỉnh tín hiệu trên máy phát cho tới 7Vpk Dùng VOM ở chế độ DC ta đo được điện

áp rơi trên tải là: VR4 = 3.82V

cực của SCR Nên đúng chức năng của SCR nên khi nhấn SW1 thì SCR sẽ dẫn luôn mà không cần vào nguồn Va như bài trên

4 Đ IỀU KHIỂN PHA BÁN KỲ SCR:

 Điều chỉnh tiếp khi sóng trên tải về 0 Góc mở <90o tại thời điểm nay trước đó

f) Nối dao động ký như hình sau:

h) Vặn từ từ R2 theo ngược chiều kim đồng hổ để tăng giá trị điện trở Góc mở giảm.

i) Tiếp tục vặn R2 ngược chiều kim đồng hồ đến khi SCR ngừng dẫn.

k) Mắc thêm tụ C1 vào mạch sau thì sẽ làm thay đổi góc mở khi ở trường hợp không có tụ ở

p) Với dao động ký tại vị trí R8, và đồng hồ đo giá trị điện áp trung bình trên tải Để R2 giá

trị cực đại theo chiều kim đồng (là giá trị điện trở = 0) Khi đó dạng sóng trên mạch tiến về 0

và VOM đo trên R8 cũng = 0

có thể nói là R2 điều chỉnh được góc mở cho SCR

5 Đ IỀU KHIỂN PHA TOÀN KỲ:

b) Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R8

c) Và ta có dạng sóng ở trên tải R8 là như sau:

d) Chỉnh lưu trong mạch qua CR3 là chỉnh lưu toàn kỳ.

e) Khi vặn R2 ngược chiều kim đồng hồ thì góc dẫn giảm.

f) Kết nối kênh1 vào cực G và kênh2 vào cực A và chân GND của dao động ký vào cực K

của SCR Và chỉnh R2 theo chiều kim đồng hồ để có góc mở cực đại:

g) Giảm R2 cho tới khi SCR ngưng dẫn, và ta điều chỉnh lại khi SCR bắt đầu mở góc dẫn là

6 SỰ DẪN Đ IỆN HAI CHIỀU CỦA TRIAC:

b) Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của

dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: 6Vpk Và VOM ở chế độ DC đo được là 6.09V

c) Đo được điện áp rơi trên R6 là 0.6mV coi như là 0 Vậy kết quả nay cho thấy dòng chưa đi

qua MT2 của TRIAC

d) Nhấn và giử SW1 Quan sát trên dao động ký Điện áp trên MT2 là 1V là áp rơi trên

TRIAC

e) Lúc này ta dùng VOM đo được áp rơi trên R6 là 5,33V.

f) Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn.

h) Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của

dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: - 6Vpk Và VOM ở chế độ DC đo được là -6.09V

i) Đo được điện áp rơi trên R6 là 0.6mV coi như là 0 Vậy kết quả nay cho thấy dòng chưa đi

qua MT2 của TRIAC

j) Nhấn và giử SW1 Quan sát trên dao động ký Điện áp trên MT2 là -1V là áp rơi trên

TRIAC

k) Lúc này ta dùng VOM đo được áp rơi trên R6 là -5,2V.

l) Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn.

=> Kết luận: Ở hai mạch trên khi ta kịch xung áp dương vào cực G thì mạch 1 Nguồn qua

TRIAC từ MT2  MT1, còn ở mạch 2 thì TRIAC cho dẫn từ MT1  MT2: vậy ta nhận thấy kích xung dương TRIAC dẫn hai chiều

7 SỰ DẪN Đ IỆN HAI CHIỀU CỦA TRIAC:

b) Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của

dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: 6Vpk Và VOM ở chế độ DC đo được là 6.09V

c) Nhấn và giử SW1 Quan sát trên dao động ký Điện áp trên MT2 là 1V là áp rơi trên

TRIAC Và điện áp của cực G và MT1 là :VG-MT1 = 0.55V

d) Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn.

e) Dựa vào bảng vận hành sau từ sơ đồ mạch trên TRIAC vận hành theo chế độ I.

Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC Đặt lại đầu nối cho nguồn VA

i) Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ II.

j) Kết nối mạch nh ư hình sau: đầu đo kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với MT2 của Q1.

Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC Đặt lại đầu nối cho nguồn VA

m) Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ IV.

Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC Đặt lại đầu nối cho nguồn VA

q) Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ III.

Vac là 18Vpp với dạng sóng sin, tần số 60Hz

s) Kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với cực MT2 của TRIAC Nhấn và giử SW1 trong khi

quan sát dao động ta vẽ được dạng sóng như sau:

t) Ta đổi nguồn Vgg từ mạch trên thành nguồn âm Ta cũng vẽ được dạng sóng như sau:

u) Từ 2 dạng sóng ở trên ta nhận thấy TRIAC đều dẫn: Vậy khi kích xung áp dương hay âm

vào cực G của TRIAC thì TRIAC cũng dẫn Và dẫn được hai chiều (Dẫn xoay chiều)

v) Khi ta không nhấn SW1 nữa thì TRIAC không dẫn nữa Vì khi không có dòng kích mà

muốn TRIAC dẫn thì dòng qua nó phải lớn hơn dòng cho phép

=>Kết luận: TRIAC là kinh kiện có thể dẫn dòng theo cả hai chiều (xoay chiều) và được thực

hiện nhò xung dòng kích vào cổng G có chiều bất kỳ (xoay chiều)

Và cũng giống với SCR là không thể điều khiển ngắt (không kích ngắt) Chỉ ngắt khi mất nguồn đi qua linh kiện

8 Đ IỀU KHIỂN PHA BÁN KỲ CỦA TRIAC:

c) Quan sát dạng sóng ta vẽ lại được như sau:

d) Nhận thấy từ dạng sóng ta thấy TRIAC dẫn.

TRIAC dẫn vì khi nguồn cung cấp là bán kỳ dương (1/2 chu kỳ đầu), có ½ chu kỳ của bán kỳ dương (là ¼ chu kỳ) dòng kích chưa đủ => TRIAC không dẫn ¼ chu kỳ kế tiếp thìTRIAC dẫn do dòng kích đã đủ

Còn ở bán kỳ âm TRIAC không dẫn Nhưng ta thấy vẫn có dòng qua tải là nhờ dòng qua tụ và R1 (theo bán kỳ âm của nguồn)

e) Vậy TRIAC điều khiển chỉ một bán kỳ.

g) Quan sát dao động ký và xoay chậm R1 ngược chiều kim đồng hồ Góc dẫn của TRIAC

điều chỉnh được trong khoảng: 90o  180o

h) Di chuyển kênh1 đến cực MT2 và kênh 2 đến cực G của TRIAC như hình sau:

Tại cực cổng G của TRIAC:

k) Ta tiếp tục vặn R1 ngược chiều kim đồng hồ khi TRIAC ngừng dẫn Chỉnh lại R1 để

TRIAC bắt đầu dẫn Quan sát tại cực G và TRIAC bắt đầu dẫn tại điểm cuối của ¼ chu kỳ đầu(90o)

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆM ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Họ và tên: Trần Công Quang

Mã số SV: 910473D Nhóm: 5 chuyển sang nhóm 6 Lớp: 09DD2N

Ngày làm TN: Thứ sáu ngày 06 tháng 11 năm 2008 – TN Ca: 2 Sáng

BÀI 3 :

LÀM QUEN BOARD MẠCH TRANSISTOR CÔNG SUẤT

và THYRISTOR GTO TRANSISTOR CÔNG SUẤT,

THYRISTOR GTO và MẠCH CHUYỂN MẠCH CÔNG SUẤT

Phần1: TÌM HIỂU CÁC LINH KIỆN:

 Mục Đích:

_ Cho ta xác định chính xác các thiết bị bán dẫn chính: Transistor, MOSFET, Thyristor, IGBT, GTO

_ Sự hoạt động của các thiết bị trong các khối mạch

_ Sử dụng và tạo ra khối mạch DRIVER (DR) cung cấp nguồn điều khiển cho các khối mạch bán dẫn

_ Sử dụng và tạo ra khối mạch LOAD (DR) theo đặc tính tải đặt trưng

Điện trở R2 = 1 Ohm: là một phần tải cho MOSFET

Một diode zener (CR1) ổn áp dùng để hạng chế dòng qua cực G

Công tắc thường mở S1 là công tắc cho CR1 để tạo dòng kích MOSFET

Nguồn DC cố định 15Vdc

n) Khối IGBT:

Có 1 Transistor IGBT: Dùng để kích đóng dòng điện qua tải

Điện trở R1 giá trị là 220 Ohm: dùng để hạng chế dòng qua cực G

Điện trở R2 = 1 Ohm: là một phần tải cho MOSFET

Một diode zener (CR1) ổn áp dùng để hạng chế dòng qua cực G

Công tắc thường mở S1 là công tắc cho CR1 để tạo dòng kích MOSFET

Nguồn DC cố định 15Vdc

o) Khối ULTRA-FAST IGBT:

Có Transistor IGBT

Giống với khối IGBT ở trên

p) Khối BIPOLAR TRANSISTOR:

Có Transistor BJT công suất lơn

q) Khối DARLINGTON TRANSISTOR:

Có 3 Transistor mắc kiểu Darlington

r) Khối GTO THYRISTOR:

s) Khối DRIVER:

t) Khối LOAD (Z):