Cơ sở lí thuyết và ứng dụng của tiristor

Kể từ đó đếnnay, ngành công nghiệp điện tử của thế giới đã không ngừng phát triển, ngời ta đã chế tạo đợc những thiết bị bán dẫn công suất lớn hơn nh diôt,Tiristor,Triac, Tranzitor chịu

thí nghiệm khoa vật lý, ngời đã nhiệt tình giúp đỡ cộng tác để chúng tôi hoànthành luận văn này.

Với lòng biết ơn sâu sắc, chúng tôi xin gửi tới GVC Thầy giáo DơngKháng, ngời đã nhận lãnh trách nhiệm hớng dẫn chúng tôi và đóng vai trò tolớn trong quá trình hoàn thành luận văn

Nhân đây chúng tôi cũng xin đợc gửi lời cảm ơn tới BCN khoa Vật lý,các thầy cô giáo, các bạn bè và đặc biệt là gia đình đã ủng hộ về mọi mặt đểchúng tôi hoàn thành luận văn

Tác giả

Ngũ Văn Dũng

Mở đầu

I.Lý do chọn đề tài

Lịch sử của ngành công nghiệp điện tử đợc đánh dấu bằng những sựkiện quan trọng nh sự ra đời của Thyratron (1908), do John Flenming, kỹ sngời Anh sáng chế, sự ra đời của Tranzito (1948) do hai nhà Vật lý ngời Mỹ

là Jonh Bardan và W.H Brattin sáng chế, và đến năm 1956 nhóm kỹ s củahãng Bell - telephone cho ra đời sản phẩm Thyritor đầu tiên Kể từ đó đếnnay, ngành công nghiệp điện tử của thế giới đã không ngừng phát triển, ngời

ta đã chế tạo đợc những thiết bị bán dẫn công suất lớn hơn nh diôt,Tiristor,Triac, Tranzitor chịu đợc điện áp cao và dòng điện lớn; và cả nhữngthiết bị bán dẫn cực nhỏ nh vi mạch, vi mạch đa chức năng, vi xử lý là nhữngphần tử thiết yếu trong mạch điều khiển thiết bị công suất nói trên

Ngày nay, không riêng gì ở các nớc phát triển, ngay cả ở nớc ta cácthiết bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào hầu hết các ngành công nghiệp vàcả trong lĩnh vực sinh hoạt Các xí nghiệp, nhà máy nh: thuỷ điện, xi măng,giấy, đờng, dệt, sợi … đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu củacông nghiệp điện tử, đó là những minh chứng cho sự phát triển của ngànhcông nghiệp này

Tiristor là một loại thiết bị bán dẫn công suất điều khiển và gần đây

đang đợc sử dụng rộng rãi trong trong kỹ thuật điện

Thiết bị chỉnh lu, dùng trong công nghiệp luyện kim màu, côngnghiệp hoá học truyền động, điện một chiều, công nghệ hàn các dạng truyềntải điện năng …

Thiết bị nghịch lu và biến tần dùng trong truyền động điện xoay chiều,

đổi tần số cao, gia nhiệt tần số cao, thiết bị vận chuyển, giao thông, côngnghiệp ô tô, mô tô …

Tiristor công suất nhỏ kết hợp với tranzito và vi mạch đợc sử dụngtrong các thiết bị đo lờng, điều khiển và thiết bị dùng trong sinh hoạt hàngngày

Ta có thể kể ra rất nhiều những ứng dụng của Tiristor nữa để thấyrằng, ngày nay Tiristor và các thiết bị biến đổi dùng Tiristor đã thâm nhậpvào nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau Đó cũng chính là lý do vì sao chúngtôi chọn đề tài nghiên cứu “Cơ sở lý thuyết và ứng dụng của Tiristor”

II Mục đích nghiên cứu

Xây dựng cơ sở lý thuyết về quá trình điện tử xảy ra trong linh kiệnbán dẫn Tiristor, chỉnh lu dùng Tiristor Nguyên tắc hoạt động của các sơ đồ

điều khiển dùng Tiristor và tiến tới thiết kế lắp đặt một sơ đồ ứng dụng cáckết quả nghiên cứu đó

III Nhiệm vụ nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết về chỉnh lu bán dẫn, chỉnh lu có điều khiển

- Nghiên cứu nguyên tắc hoạt động của các sơ đồ điều khiển dùngTiristor

- Đề xuất, thiết kế, lắp đặt một sơ đồ điều khiển dùng Tiristor

- Kiểm chứng lại sự hoạt động của sơ đồ trong thực tế

IV Phơng pháp nghiên cứu

a Về lý thuyết

- Tìm hiểu tham khảo các tài liệu điện tử viết về chỉnh lu điều khiển,chỉnh lu bán dẫn

- Nghiên cứu các tài liệu về ứng dụng của Tiristor

- Nghiên cứu phơng pháp và kỹ thuật thiết kế các mạch điện

CấU TRúC CủA LUậN VĂN

Luận văn ngoài phần mở đầu và kết luận, có 4 chơng gồm: 42 trang

và 29 hình vẽ, 1 bảng biểu

Phần mở đầu

Chơng 1: Chỉnh lu bán dẫn

Chơng 2: Tiristor và chỉnh lu có điều khiển

Chơng 3: Những ứng dụng của Tiristor

Chơng 4: ứng dụng chỉnh lu có điều khiển để điều chỉnh điện áp máy phát một pha

Phần kết luận

điện một chiều của nó Lý thuyết về

bán dẫn thì đã đợc nói tới rất nhiều

trong các giáo trình chất rắn, giáo

trình điện tử học … ở đây ta chỉ sơ

qua về các quá trình vật lý xảy ra ở

mặt ghép hai bán dẫn khác loại (điôt

bán dẫn)

Khi cho hai đơn tinh thể bándẫn tạp chất loại n và loại p tiếp xúc

công nghệ với nhau, các hiện tợng

vật lý xảy ra tại nơi tiếp xúc là cơ sở

cho hầu hết các dụng cụ bán dẫn

điện hiện đại

Hình I.1 biểu diễn mô hình

lý tỏng hoá một mặt ghép p-n khi

cha có điện áp ngoài đặt vào Với

giả thiết ở nhiệt độ phòng, các

Hình I.1.

xảy ra tại nơi tiếp xúc có thể mô tả tóm tắt nh sau:

Do có sự chênh lệch lớn về nồng độ (nn >> np và PD >> Pn), tại vùngtiếp xúc có hiện tợng khuếch tán các hạt đa số qua nơi tiếp giáp, xuất hiệnmột dòng khuếch tán Ikt hớng từ P sang n Tại một vùng lân cận I0 hai bênmặt tiếp xúc, xuất hiện một lớp điện tích khối do ion tạp chất tạo ra, trong

đó nghèo hạt dẫn đa số và có điện trở lớn (hơn nhiều cấp so với các vùngcòn lại), do đó đồng thời xuất hiện một điện trờng nội bộ hớng từ vùng n(lớp ion dơng N+ D) sang vùng P (lớp ion âm N - A) gọi là điện trờng tiếp xúc.Ngời ta nói đã xuất hiện một hàng rào điện thế hay một hiệu thế tiếp xúcUtx, bề dày lớp nghèo I0 phụ thuộc vào nồng độ tạp chất, nếu NA = NP thì I0

đối xứng qua mặt tiếp xúc Ion = Iop, thờng NA >> ND nên Ion >> Iop và phầnchủ yếu nằm bên loại bán dẫn pha tạp chất ít hơn (có điện trở suất caohơn) điện trờng Etx cản trở chuyển động của dòng khuếch tán và gây rachuyển động gia tốc (trôi) của các hạt thiểu số qua miền tiếp xúc có chiềungợc lại với dòng khuếch tán Quá trình này tiếp diễn sẽ dẫn tới một trạngthái cân bằng động: Ikt = Itr và không có dòng điện qua tiếp xúc p-n Hiệu

thế tiếp xúc có giá trị xác lập đợc xác định bởi 

p tx

n

n q

KT P

P q

KT

Trạng thái cân bằng động nêu trên sẽ bị phá vỡ khi đặt tại tiếp xúc p-nmột điện trờng ngoài Có hai trờng hợp xảy ra

Khi điện trờng ngoài (Eng) ngợc chiều với Etx (tức là có cực tính dơng

đặt vào p, âm tại n) Khi đó do Eng chủ yếu đặt lên vùng nghèo và xếp chồngvới Etx nên cờng độ trờng tổng cộng tại vùng I0 giảm đi do đó làm tăngchuyển động khuếch tán IKT tăng, ngời ta gọi đó là hiện tợng phun hạt đa sốqua miền tiếp xúc p-n khi nó đợc mở Dòng điện trôi do Etx gây ra gần nhgiảm không đáng kể do nồng độ hạt thiểu số nhỏ Trờng hợp này ứng với

hình I.2a gọi là phân cực thuận cho tiếp xúc p-n Khi đó bề rộng vùng nghèogiảm đi so với I0

Khi Eng cùng chiều với Etx (ngợc lại ở trên), do tác dụng xếp chồng

điện trờng tại vùng nghèo, dòng IKt giảm tới không, dòng Itr có tăng chút ít vànhanh đến một giá trị bảo hoà gọi là dòng điện ngợc bảo hoà của tiếp xúc p-

n Bề rộng vùng nghèo tăng lên so với trạng thái cân bằng Ngời ta gọi đó là

sự phân cực ngợc cho tiếp xúc p-n

Kết quả là mặt ghép p-n khi đặt trong một điện trờng ngoài có tínhchất van: dẫn điện không đối xứng theo hai chiều Ngời ta gọi đó là hiệu ứngchỉnh lu của tiếp xúc p-n: theo chiều phân cực thuận (UAK > 0), dòng có giátrị lớn tạo bởi dòng hạt đa số phun qua tiếp giáp p-n mở, theo chiều phân cựcngợc (Usk < 0) dòng có giá trị nhỏ hơn vài cấp do hạt thiểu số trôi qua tiếpgiáp p-n khoá Đây là kết quả trực tiếp của hiệu ứng điều biến điện trở củalớp nghèo của mặt ghép p-n dới tác dụng của trờng ngoài

HinhI 2 mặt ghép p-n khi phân cực thuận (a) và phân cực ngược (b)

Sức điện động sinh ra trong cuộn kháng có giá trị âm trong khoảngOO1 khi id tăng; và có giá trị dơng trong khoảng O1O3 khi id giảm.

- Trong khoảng OO1: Công suất máy biến áp là U2i2 > 0, còn công suất

điện kháng exid < 0; điều này nói lên rằng lới điện vừa cung cấp năng lợngtiêu tán trên điện trở vừa cung cấp năng lợng cho cuộn kháng

- Trong khoảng O1O2ta có: U2id > 0 và exid > 0 nói lên rằng điện trở Rdnhận năng lợng từ lới điện và cả cuộn kháng

Giá trị trung bình của điện áp chỉnh lu:

d R

U R

U

Id =

2

2 2 ϕ

πX tg

Quan hệ giữa λ và góc ϕ đợc xét nh sau:

Khi θ = λ thì id = 0, do đó ta có: sin(λ - ϕ) = - sinϕ λ

d

d X

R

e

−

Hoặc sin (λ- ϕ) = - sin ϕ e− λ cotgϕ

Quan hệ này đợc trình bày trên hình I.4

I.3 2 Chỉnh lu một pha, hai nửa chu kỳ

chỉnh lu là máy biến áp có hai

cuộn dây thứ cấp, các van V1

và V2 luân phiên nhau cho

dòng chảy qua

Trong nửa chu kỳ thứ

nhất, anôt V1 có điện thế cao

hơn nên V1 cho dòng chảy qua mạch tải Trong nửa chu kỳ thứ hai V2 chodòng chảy qua mạch tải

Nh vậy, trong cả nửa chu kỳ khi nào cũng có dòng chảy qua tải, nhngtrong mỗi cuộn dây thứ cấp dòng chỉ có trong nửa chu kỳ thôi Do thànhphần dòng một chiều chảy trong các cuộn dây thứ cấp ngợc chiều nhau nênlõi sắt máy biến áp không bị từ hoá cỡng bức

Để giảm nhỏ dòng đa hài, ngời ta thờng mắc nối tiếp với Rd một điệnkháng san bằng có điện cảm Ld

HìnhI.5 Sơ đồ chỉnh lưu 1 pha hai

nửa chu kỳ

I 4 Chỉnh lu cầu một pha

Sơ đồ gồm một máy biến áp và 4 van chia thành 2 cặp: 1,3 và 2,4 van

nào có điện thế anot cao hơnthì cho dòng chảy qua.Trong nửa chu kỳ thứ nhấtcủa U2 dòng iv1 chảy qua cácvan 1 và 3, trong nửa chu kỳthứ hai dòng iv2 chảy quacác van 2 và 4

I.5 chỉnh lu ba pha

I.5.1 Chỉnh lu ba pha hình tia:

Sơ đồ chỉnh lu điôt ba pha hình tia đợc trình bày trên hìnhI.7

điện áp các pha thứ cấp biến áp:

u2a = 2U2 sin θ

Hình I 7 Sơ đồ chỉnh lưu ba pha hình tia.

a Sơ đồ mạch; b Điện áp chỉnh lưu Hinh I.6 Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha

2U2 >E vậy diôt D1 cho dòng chảy qua uC < 0 nên D3 bị

khoá D1 mở khiến cho điện thế điểm M là uM = uA và vì uA > uB nên D2 bịkhoá (điện thế catốt lớn hơn điện thế anôt)

Bằng cách lý giải tơng tự, có thể thấy rằng:

Trong khoảng π/6 < θ < 5π/6, D1 mở, D2 và D3 bị khoá

Trong khoảng 5π/6 < θ < 9π/6, D2 mở, D1 và D3 bị khoá

Trong khoảng 9π/6 < θ < 13π/6, D3 mở, D1 và D2 bị khoá

Kết luận: Với điều kiện E <

Thế ud bằng biểu thức giải tích của nó và coi id = Id +ia ta có:

Ud + At3 cos3ωt = E + RId + Ria +

dt Ldi a

Sau khi phân biệt cân bằng các thành phần hằng, các thành phần xoaychiều trong 2 vế của phơng trình trên sẽ nhận đợc 2 phơng trình sau đây:

Ud = E + RId

dt

Ldi a

= At3 cos3ωtPhơng trình thứ hai cho phép xác định trị số của điện cảm L khi biết trịhiệu dụng của thành phần xoay chiều của dòng điện tải

Nh vậy, có thể xem nh Ud sinh ra Id, còn cuộn cảm L xoá đi thànhphần xoay chiều của điện áp đặt trên tải

Id =

R

E

U d −

I.5.2 Sơ đồ cầu ba pha

Sơ đồ chỉnh lu diôt cầu ba pha đợc thể hiện trên hìnhI.8 Điện áp cácpha thứ cấp biến áp:

u2a = 2U2sinθ; u2b= 2U2sin(θ - 2π/3) ; u2c = 2U2 sin(θ

Diôt 2 mở cho dòng chảy qua và do đó uG = uC < uB < uA Các diôt D4

và D6 bị khoá vì thế anôt của chúng (là uA hoặc uB) lớn hơn điện thế củachúng (là uC )

Kết luận

- Dòng tải bao giờ cũng xuất phát từ điểm có điện thế cao nhất tới

điểm có điện thế thấp nhất

- Mỗi diôt cho dòng chảy qua một phần ba chu kỳ (2π/3)

- Mỗi cuộn dây thứ cấp biến áp cho dòng chảy qua trong 2 lần mộtphần ba chu kỳ (4π/3 ): 1/ 3 chu kỳ với diốt trên và 1/3 chu kỳ với diốt dới

- Trị tức thời điện áp tải ud bằng hiệu của trị tức thời điện áp của haipha đang cấp cho dòng tải

- TrÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p chØnh lu:

Ud =

π θ

θ π

π π

2 6

/ 6

6 3 cos

- Dßng ch¶y trong di«t b»ng dßng t¶i: ID = id

- Dßng ch¶y trong mçi di«t cuén d©y thø cÊp biÕn ¸p lµ dßng ®iÖnxoay chiÒu: i2a = i1 - i4

i2b = i3 - i6i2c = i5 - i2

- TrÞ trung b×nh cña dßng t¶i:

Id =

R

E U d R

E cos

/ /

−

= θ

−

θ

π∫π π

6 6

2

2 6

- TrÞ trung b×nh cña dßng ch¶y trong mçi di«t:

ID =

3

cos 6 2

6

d R

E U

A: anôt; K - catôt; G cực điều khiển; J1, J3 - mặt tiếp giáp phát điệntích; J2 mặt trung gian.

1 Catôt; 2.điện cực điều khiển; 3.vòng Ăng timoan; 4.lò xo; 5 rông

đen bằng molipden; 6.vùng Ăng timoan; 7.sứ cách điện; 8.Nhôm;9 Êcu;10.vỏ ngoài bằng đồng H II.1 a,b Hình dạng thực của Tiristor, hình II.1 c

ký hiệu của nó

Hình II.1

Có thể mô phỏng một Tiristor bằng một cặp tranzitor T1, T2 xemH.II.2, tranzitor T1 có cấu trúc kiểu p-n-p còn tranzitor T2 kiểu n-p-n Bazơcủa T1 nối với Collectơ của T2 còn collectơ của T1 nối với Bazơ của T2(H.II.2b)

Coi α1 và α2 là hệ số truyền điện tích của T1 và T2 khi đặt điện áp U(tính cực ghi trên H.II.2a) lên anôtvà catôt của Tiristor, các mặt tiếp giáp J1

và J3 chuyển dịch thuận (điện trở nhỏ), mặt tiếp giáp J2 chuyển dịch ngợc(điện trở khoảng hàng trăm KΩ), J2 là mặt tiếp giáp chung của cả T1 và T2.Dòng điện chảy qua J2 là IJ2 bằng tổng các dòng colectơ α1 Ie1 +α2 Ie2 và dòng

điện rò qua J2 là I0, tức là:

Thế nhng vì T1 và T2 ghép lại thành một tổng thể nên ta có:

Ie1 = IJ2 = Ie2 = I

Do đó I = 1 ( )

2 1

đó α1 và α2 cũng có giá trị nhỏ I ≈ I0, cả hai tranzitơ ở trạng thái khoá

Hình II.2

Qua biểu thức (II - 2) thấy rằng dòng điện chảy qua Tiristor phụthuộc vào hệ số truyền điện tích α1 và α2 Quan hệ giữa α và dòng emitơ đợctrình bày trên H II - 3 Nh vậy khi α1 + α2 tăng dần đến 1 thì I sẽ tăng lênrất nhanh Dùng sơ đồ thay thế ( H.II - 2b), có thể giải thích quá trình này nhsau:

Dòng IK1 chảy vào bazơ của T2 khiến T2 mở, làm tăng dòng IK2, cũngtức là tăng dòng Ib1, khiến cho Ie tăng lên và IK1 tăng lên nữa và cứ tiếp diễn

nh thế Hiện tợng này đợc gọi là hồi tiếp dơng về dòng nó tạo điều kiện làmtăng trởng nhanh chóng dòng điện chảy qua Tiristor

Dòng Ie1 tăng lên làm cho α1 tăng

theo (H.II -3) còn dòng Ie2 tăng lên thì α2

tăng theo, cuối cùng thực hiện đợc điều

kiện (α1 + α2) → 1, cả hai tranzito chuyển

sang trạng thái mở lúc này điện trở giữa A

và K rất nhỏ

Vậy muốn làm cho T1 và T2 từ

trạng thái khoá chuyển sáng trạng thái bão

hoà (nói cách khác muốn mở Tiristor) chỉ cần làm tăng dòng Ib2 lên một chút

là đợc Để làm việc này, ngời ta thờng cho dòng điều khiển Iđk chảy vào cực

G của Tiristor, theo đúng chiều của Ib2 trên H II - 2b

II.2 Nguyên lý làm việc

Khi đặt Tiristor dới điện áp một chiều, anốt nối với cực dơng catôt nốivới cực âm của nguồn điện áp, J1 và J3 đợc phân cực thuận, J2 bị phân cực ng-

ợc Gần nh toàn bộ điện áp nguồn đặt lên mặt ghép J2 Điện trờng nội tại E1của J2 có chiều từ N1 hớng về P2 Điện trờng ngoài tác động cùng chiều vớiE1, vùng chuyển tiếp cũng là vùng cách điện càng mở rộng ra không có dòng

điện chảy qua Tiristor mặc dù nó bị đặt dới điện áp

Hình II.3

II.2.1 Mở Tiristor

Nếu có một xung điện áp dơng Ug tác động vào cực G (dơng so vớiK) các điện tử N2 chạy sang P2 Đến đây một số ít chúng chảy vào nguồn Ug

và hình thành dòng điều khiển Ig chảy theo mạch G - J3 - K- G còn phần lớn

điện tử chịu sức hút của điện trờng tổng hợp của mặt ghép J2, lao vào vùngchuyển tiếp này chúng đợc tăng tốc độ, động năng lớn lên bẻ gãy các liên kếtgiữa các nguyên tử Si, tạo nên những điện tử tự do mới Số điện tử mới đợcgiải phóng lại tham gia bắn phá các nguyên tử Si trong vùng chuyển tiếp Kếtquả của phản ứng dây chuyền này làm xuất hiện ngày càng nhiều điện tửchảy vào N1 qua P1 đến cực dơng của nguồn điện ngoài gây nên hiện tợng dẫn

điện ào ạt, J2 trở thành mặt ghép dẫn điện, bắt đầu từ một điểm nào đó ở xungquanh cực G rồi phát triển ra toàn bộ mặt ghép với tốc độ 1cm/100às Điệntrở thuận của Tiristor khoảng 100 KΩ khi ở trạng thái khoá, trở thành 0,01Ω

khi Tiristor mở cho dòng chảy qua

Có thể hình dung nh sau: Khi đặt Tiristor dới điện áp UAK > 0, Tiristor

ở tình trạng sẵn sàng mở cho dòng chảy qua, nhng nó còn đợi lệnh Tín hiệu

II 2.2 Khoá Tiristor

Một khi Tiristor đã mở thì sự hiện diện của tín hiệu điều khiển Igkhông còn là cần thiết nữa Để khoá Tiristor có hai cách :

-Giảm dòng điện làm việc I xuống dới giá trị dòng duy trì IH hoặc là:

điện áp ngợc lên Tiristor UAK < 0, hai mặt ghép J1 và J3 bị phân cực ngợc, J2bây giờ đợc phân cực thuận Những điện tử trớc đó đảo tính cực tính UAK

đang có mặt tại P1, N1, P2 từ trớc thời điểm đảo chiều hành trình, tạo nêndòng điện ngợc chảy từ catôt về anôt về cực âm của nguồn điện áp ngoài

Lúc đầu của qúa trình từ t0 đến t1 dòng điện ngợc khá lớn sau đó J1rồi J3 trở nên cách điện còn lại một ít điện tử bị giữ lại giữa mặt ghép J1 và J3,hiện tợng khuyếch tán sẽ làm chúng ít dần đi cho đến hết và J2 khôi phục lạitính chất của mặt ghép điều khiển

Thời gian khoá toff tính từ khi bắt đầu xuất hiện dòng điện ngợc t0 cho

đến khi dòng điện ngợc bằng O (t2 ) Đây là khoảng thời gian mà ngay sau đónếu đặt điện áp thuận lên Tiristor, Tiristor cũng không mở, toff kéo dài khoảngvài chục às Trong bất kỳ trờng hợp nào cũng không đợc đặt Tiristor dới

điện áp thuận khi Tiristor cha bị khoá, nếu không gây ngắn mạch nguồn

Ta có công thức

Tiristor mở + UAK < 0 → Tiristor khoá

II 2.3 Thông số chủ yếu của Tiristor

II.2.3.1 Điện áp thuận cực đại (U thmax )

Điện áp lớn nhất có thể đặt lâu trên Tiristor theo chiều thuận màTiristor vẫn còn ở trạng thái khoá

Nếu vợt qua giá trị này có thể làm hỏng Tiristor

II.2.3.2 Điện áp ngợc cực đại (U ngmax )

Điện áp lớn nhất có thể đặt lên trên Tiristor theo chiều ngợc màTiristor vẫn không hỏng Dới tác dụng của điện áp này, dòng điện ngợc cógiá trị từ 10 mA đến 20 mA khi đặt điện áp ngợc lên Tiristor cần nhớ giảmdòng điện điều khiển Xem hình HI.4

II.2.3.3 Điện áp định mức (U đm )

Điện áp cho phép đặt lâu dài trên Tiristor theo chiều thuận và ngợc Uđm =32 Uth max.

II.2.3.4 Điện áp rơi trên Tiristor (∆u).

Điện áp rơi trên Tiristor khi Tiristor ở trạng thái mở

II.2.3.5 Điện áp chuyển trạng thái (U ch )

ở giá trị điện áp này không cần có Iđk, Tiristor cũng chuyển sangtrạng thái mở

II.2.3.6 Dòng điện đinh mức (U đm )

Giá trị nhỏ nhất của điện áp điều khiển (đặt vào G - K) và dòng điện

điều khiển đảm bảo mở đợc Tiristor

II.2.3.8 Tốc độ tăng điện áp thuận cho phép ( du dt )

Giá trị lớn nhất của tốc độ tăng điện áp trên anốt mà Tiristor khôngchuyển từ trạng thái khoá sang trạng thái mở

II.2.3.9 Tốc độ tăng dòng thuận cho phép ( dt di )

Giá trị lớn nhất của tốc độ tăng dòng trong quá trình mở Tiristor.II.3 Chỉnh lu Tirisitor

II.3.1 Sơ đồ chỉnh lu tiristor một pha, nửa chu kỳ.

Sơ đồ chỉnh lu một pha nửa chu kỳ đợc trình bày trên hình II.5

Hình II 4

trạng thái khoá Tiristor chỉ mở cho dòng chảy qua khi thoả mãn hai điềukiện: UAK > 0, Ig > 0.

Chỉnh lu dùng Tiristor gọi là chỉnh lu điều khiển

Hình II 5.

Khi tải là R + L, góc α là góc mở, λ là góc tắt dòng, u2= 2U2sinωt

Do dòng tải mang tính cảm kháng nên đờng cong dòng điện id kéo dài rangoài π, khi mà u2 đã chuyển sang nửa chu kỳ âm Nếu chuyển gốc toạ độsang 0, ứng với thời điểm cấp xung điều khiển mở Tiristor, ta có phơng trình

= + d

− ϕ

− α + θ +

U i

2 2 2

2

(II.5)

Trong đó: X = ωL, tgϕ = X R , θ = ωt

Trong biểu thức trên θ = 0 tại gốc toạ độ 0’

Khi θ = λ’ (tính từ gốc 0’) thì id = 0 nên ta có quan hệ sau:

Sin (λ’ + α - ϕ) = sin (α - ϕ).e tgλϕ

'

−

(II.6)

Để đợc thuận tiện khi vẽ đờng cong id, ngời ta thờng tính góc tắt dòng

từ 0, ký hiệu là λ = λ’ + α, bấy giờ sử dụng biểu thức:

Sin (λ - ϕ) = Sin (λ - ϕ).e (tgλϕα)

−

−

(II.7)Chúng ta luôn có: u2 = uT + ud

Trong khoảng α < θ < λ, tirstor dẫn dòng, uT = 0, ngoài khoảng nóitrên, uT = u2

Khi dùng điôt Dr dấu song song ngợc với tải, điện áp tải là Ud khôngthể trở thành âm đợc, do đó điện áp u2 trong nửa chu kỳ âm đợc đặt trêntirstor

II.3.2 Sơ đồ chỉnh lu tirstor một pha, hai nửa chu kỳ

= sin

Dòng id có thể là dòng gián đoạn, cũng có thể là dòng liên tục, điều

đó tuỳ thuộc vào giá trị của E, ϕ và α

=θθ

1

(II.9)

Và lý luận nh sau:

- Nếu id là dòng gián đoạn thì id (α) = id (α) = 0, điều đó dẫn đến

λ α

0 0

0

d

d di di

Nếu id là dòng điện liên tục thì id (α) = id (λ) = I0, điều đó cũng dẫn

=

R

E R

U

Trờng hợp id là dòng liên tục, λ = π + α, ta có:

− ϕ ϕ

− θ

R

U I

− +

−

+ θ

− ϕ ϕ

− α +

π cos sin C e tg

sin R

U

1 2

2

2 2

0

2 1

2 1 2

− α ϕ

sin cos R

U I

tg

ở ranh giới của dòng liên tục và dòng gián đoạn: I0 = 0, do đó có điềukiện: