Ứng với mỗi sự thay đổi này sẽ làm cho mạch thí nghiệm tạo ra một giá trị điện áp trung bình tương ứng, tải sẽ nhận giá trị điện áp trung bình DC này để thay đổi đặt tính tải thay đổi độ
Trang 1Chương 8: MẠCH BĂM XUNG TẮT CƯỠNG
BỨC BẰNG ĐIỆN ÁP.
A GIỚI THIỆU :
Đây là mạch biến đổi điện áp một chiều DC1 sang điện áp một chiều DC2
DC1 DC2
DC1 = 300VDC : điện áp một chiều không thay đổi và được nắn từ điện áp xoay chiều không đổi
DC2 là điện áp có giá trị trung bình thay đổi, tuỳ thuộc vào việc điều chỉnh núm chỉnh (VR) để thay đổi độ rộng xung kích cho SCR Ứng với mỗi sự thay đổi này sẽ làm cho mạch thí nghiệm tạo ra một giá trị điện áp trung bình tương ứng, tải sẽ nhận giá trị điện áp trung bình DC này để thay đổi đặt tính tải (thay đổi độ sáng đối với tải trở thuần như bóng đèn, thay đổi tốc độ n đối với tải là động cơ) Chính sự thay đổi này khi đo bằng dao động ký sẽ thấy những dạng sóng khác nhau
B MỤC ĐÍCH VÀ YÊU CẦU CỦA BÀI THÍ NGHIỆM :
Mục đích :
Giúp cho sinh viên thí nghiệm :
Nắm được nguyên tắc đóng ,ngắt SCR bằng phương pháp điện áp ngược
Hiểu được sự thay đổi điện áp trung bình DC ở ngỏ ra của mạch bằng cách thay đổi xung kích ở các cực cổng G1,G2
Có khả năng điều khiển và phân biệt được các loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động cơ thông qua dạng sóng đo được
Để có cơ sở phân biệt những ưu khuyết điểm của mạch này với các mạch, thay đổi điện áp trung bình DC ở ngỏ ra, khác
Bộ Băm xung
Trang 2 Phân biệt các dạng sóng theo lý thuyết và trong thực tế.
Yêu cầu :
Sinh viên thí nghiệm cần chuẩn bị trước khi thí nghiệm:
Về kiến thức :
Những phương pháp đóng ngắt SCR
Biết cách sử dụng dao động ký
Phân biệt các loại tải
Nắm vững nguyên tắc an toàn
Về thiết bị :
Dây nối
Dao động ký
C NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH (HÌNH VI.2).
Hình VI.2
Sơ đồ băm xung tắt cưỡng bức bằng
B
A
E=300V
D1
XK1 Rt
L
R4
R3 XK2
R2
D2
S1
S2 +
Trang 3Hình VI.3 Hình VI.4
Mạch sử dụng hai SCR1 (ký hiệu S1) và SCR2 (ký hiệu S2), chúng đóng (dẫn) khi có xung dương được cấp ở XK1 (xung kích 1) Trong mạch có tụ điện C, D, L dùng để chuyển mạch
Khi nguồn một chiều E đã được cấp, trạng thái ban đầu : S1 và S2 đều bị khoá (tức chưa có xung kích ở cực cổng) thì không có bất kỳ một dòng điện nào chạy qua tải Để mạch hoạt động một cách hợp lý thì đầu tiên cho tụ C nạp bàng cách cho xung điều khiển vào cực cổng của S2, lúc này mạch điện hình VI.2 tương đương như hìnhVI.3: tụ điện C sẽ được nạp theo đường E_
Rt _ C _ S2 _ E và dòng ic giảm dần theo hàm mũ từ giá trị đầu E/Rt
Các quá trình chuyển mạch.
Sau một khoảng thời gian, tụ C được nạp tới điện áp E của nguồn, nhưng thực tế khi dòng điện tải giảm dưới mức duy trì của S2 thì dòng điện ngưng
Khi có xung điều khiển vào cực cổng của S1, làm S1 đóng mạch như hình VI.4, lúc này tụ C phóng điện qua S1 - L –D1 –
C và được nạp ngược lại Điện áp trên tụ tăng dần theo chiều ngược lại và cuối cùng, điện áp trên nó sẽ là uc = -E do có sự xuất hiện dao động LC Dao động LC trong mạch sẽ nạp vào tụ
E
S1
S2
Rt
C
+
E
S2 Rt
L C
S1
D1 +
Trang 4C và nó chỉ kéo dài trong một nửa chu kỳ (vì D1 ngăn dòng điện ngược) Lúc này nếu cho xung để mở S2, thì S1 sẽ chịu điện áp ngược uc = -E làm S1 ngưng dẫn (trạng thái chuyển từ hình
VI.4hìnhVI.3)
Gọi chu kỳ băm là T: T = T1+T2 Thời gian đóng mạch của S1 là T1 : T1 = T
Thời gian ngắt mạch của S1 là T2 =T –T1 và tỷ số chu kỳ là
D = T1/T
Gía trị trung bình của điện áp tải :
DU Udt T U
DT
0
1
Bằng cách làm biến đổi tỷ số chu kỳ D (trong khi giữ cho tần số không đổi T=const) ta có thể điều chỉnh được giá trị trung
bình của điện áp một chiều đặt trên tải
D TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM
a Trong trường hợp Rt là tải trở thuần (bóng đèn)
1 Lắp mạch như hình vẽ (Hình VI.2)
2 Nối cực dương của nguồn một chiều E (300V) với điểm A, cực âm với điểm B của mạch động lực (Hình VI.2)
3 Nối G1, K của mạch xung kích trên mô hình với cực
G và cực K của S1 của mạch (Hình VI.2), tương tự nối G2, K với cực G, K của S2
4 Mắc đồng hồ đo dòng nối tiếp với tải, đồng hồ áp song song với tải
5 Điều chỉnh núm (VR) về vị trí nhỏ nhất (min)
6 Kiểm tra mạch trước khi bật nguồn
7 Bật nguồn 300V và nguồn tạo xung kích
Điều chỉnh núm VR và chọn ra 3 vị trí khác nhau (từ min đến max), ứng với mỗi vị trí hãy:
Trang 5u t , it
-Ghi nhận các giá trị dòng điện và điện áp trên đồng hồ đo
Ứng với mỗi loại tải hãy ghi trên mỗi bảng như sau: Các vị trí chỉnh của
VR
Mức chỉnh
VR1
Mức chỉnh
VR2
Mức chỉnh
VR3
Giá trị dòng điện
đọc được
trên đồng hồ
Giá trị điện áp đọc
được trên đồng hồ
-Dùng dao động ký để đo và vẽ dạng sóng điện áp, dòng điện vào các hình dưới đây tại các vị trí sau :
Ghi chú : đo dạng sóng dòng điện chính là đo dạng
sóng điện áp trên các điện trở tương ứng
Trên tải:
Giải thích sự khác nhau của dạng sóng trên tải tại 3 vị trí đã
chọn của núm chỉnh (VR).
t E
-E 0 +2E
-2E
Bảng 1: vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện
trên tải.
Trang 6Trên tụ:
Giải thích sự khác nhau của dạng sóng trên tụ tại 3 vị trí đã chọn của núm chỉnh (VR)
Giải thích sự khác nhau của dạng sóng trên S1, S2 tại 3 vị trí đã chọn của núm chỉnh (VR)
u
t
u c , ic
0 -E
E +2E
-2E
t 0
E
-E +2E
-2E
u s1 , u s2
Trên S1, S2
:
t 0
E +2E
i s1 , i s2
Tr
Bảng 2: vẽ dạng sóng điện áp và dòng điện
trên tụ
Bảng 3: vẽ dạng sóng điện áp trên S1và
S2.
Trang 7T 0
T
T
D 0
Bảng 4: vẽ dạng sóng dòng điện trên S1vàS2.
Hình VI.5
Dạng sóng băm xung
Căn cứ vào dạng sóng đo được hãy so sánh giá trị điện đọc được trên đồng hồ với giá trị tính bằng công thức sau:
Giá trị trung bình của điện áp tải :
DU Udt T U
DT
0
1
Trong đó D : tỷ số chu kỳ
U = E = 300V
b Thay tải trở thuần Rt bằng tải cảm
Tiến hành thí nghiệm tương tự như các bước 2 đến 8 ở trên
c Thay tải trở thuần Rt bằng tải động cơ.
Tiến hành thí nghiệm tương tự như các bước 2 đến 8 ở trên
Chú ý : nhớ mắc diode D2 vào mạch như hình vẽ đối với tải cảm
và tải động cơ.
E Câu hỏi :
1 Tại mỗi vị trí giải thích sự khác nhau về dạng sóng diện áp trên tải của 3 loại tải : tải trở thuần, tải cảm, tải động cơ
T
Trang 82 So sánh giá trị điêïn áp vừa tính với giá trị đọc được trên VOM
3 Mạch trên SCR đóng ngắt bằng phương pháp nào ? Căn cứ vào mạch đã lắp để giải thích
4 Hiện tượng gì xảy ra khi mất xung kích S1?
5 S1 và S2 khi tải hoạt động, linh kiện nào chịu dòng nhiều hơn?
