CHƯƠNG 2. CHỈNH LƯU 2.1. GIỚI THIỆU CHUNG
2.2. CHỈNH LƯU KHÔNG ĐIỀU KHIỂN
2.2.4. Chỉnh lưu hình tia ba pha
Mạch van gồm ba điôt Đ1Đ2Đ3 mắc thành một nhóm (hình 2.8a), ở đây là kiểu catot chung, do vậy chũng sẽ hoạt động theo luật dẫn 2.1.4.1. Điện áp xoay chiều đưa vào mạch van là nguồn ba pha đối xứng ua, ub ,uc. Theo sơ đồ ta thấy anôt Đ1
đấu với ua , anôt Đ2 đấu với ub, anôt Đ3 đấu với uc. Vì thế:
Trong khoảng 1 2 (tức từ 130o ÷ 150o), điện áp ua > ub, uc nên điôt Đ1 dẫn, suy ra ud=ub
Trong khoảng 2 3 (tức từ 150o ÷ 270o), điện áp ub > ua, ub nên điôt Đ2 dẫn, suy ra ud=ub
Trong khoảng 3 4 (tức từ 270o ÷ 390o), điện áp uc > ua, ub nên điôt Đ3 dẫn, suy ra ud=uc.
Hình 2.8 a) Chỉnh lưu hình tia ba pha; b) Dạng sóng.
44
Như vậy điện áp ra tải ud luôn lấy các điện áp pha dương nhất của nguồn, theo đồ thị ở hình 2.8b của ud , ta có:
(2.10)
Dòng điện qua mỗi van chỉ tồn tịa trong 1/3 của chu kỳ điện áp nguồn, vì vậy:
3
d tbv
I = I
Điên áp ngược trên van dễ dàng xác định với giả thiết Đ1 dẫn, ta có sơ đồ thay thế ở hình 2.9. Ở đây các điôt đang khóa Đ2 và Đ3 sẽ được đánh dấu vào điện áp dây của nguồn xoay chiều, do đó:
ungược van = udây nguồn
Vậy điện áp ngược cực đại trên van là điện áp dây cực đại:
Ungmax =Udaymax = 2 2U2 = 6U2 (2.11)
Hình 2.9 Sơ đồ thay thế mạch chỉnh lưu hình tia ba pha.
Chỉnh lưu hình tia ba pha có đặc điểm tương tự chỉnh lưu hình tia hai pha. Để mạch hoạt động cần có biến áp để đưa điểm trung tính N ra tải. Vì mạch dùng nguồn ba pha nên công suất có thể tăng lên nhiều, dòng điện tải đến vài trăm ampe.
2.2.5. Chỉnh lưu cầu ba pha.
Mạch van gồm 2 nhóm, các điôt Đ1, Đ3, Đ5 đấu kiểu catôt chung (hình 2.10), nên hoạt động theo luật 1, vì thế Đ1 dẫn trong khoảng 1 2khi ua dương nhất, Đ3
dẫn trong khoảng 3 5khi ub dương nhất, Đ5 dẫn trong khoảng 5 7khi uc
dương nhất.
Các điôt điôt Đ2, Đ4 , Đ6 đấu kiểu atôt chung nên:
Đ2 dẫn trong khoảng 2 4khi uc dương nhất Đ4 dẫn trong khoảng 4 6khi ua dương nhất
45
Đ6 dẫn trong khoảng 6 8khi ub dương nhất
Đối chiếu theo đồ thị dẫn các van trên hình 2.10c ta thấy, bất kỳ ở thời điểm nào cũng có một điôt nhóm trên dẫn với một điôt của nhóm dưới. Thí dụ trong khoảng 1 2là điôt Đ1Đ6 dẫn. Lúc đó theo sơ đồ thay thế ở hình 2.10b ta thấy điện áp ra tải ud chính là điện áp dây của nguồn xoay chiều uab. Làm tương tự như vậy ta sẽ thấy rằng, trong một chu kỳ của điện áp xoay chiều, điện áp ud sẽ hình thành từ 6 đoạn điện áp dây của nguồn xoay chiều theo thứ tự uab - uac – ubc - uba – uca – ucb. Điện áp trung bình nhận được trên tải là :
( ) ( )
90 90
2 2
30 30
2 2
1 6
sin sin 120
2 / 6 2
3 6 2,34
o o
o o
o
d a b m m
U u u d U U d
U U
= − = − −
= =
( 2.12)
Hình 2.10 a) Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha; b) Sơ đồ thay thế; c) Dạng sóng.
So sánh giá trị này với trường hợp chỉnh lưu ba pha hình tia, ta thấy nó có trị số gấp 2 lần. Điều này có thể thấy theo sơ đồ hình 2.10a, sơ đồ cầu ba pha dường như là hai sơ đồ hình tia mắc nối tiếp nhau, nhóm điôt lẻ chỉnh lưu lấy điện áp dương, nhóm điôt chẵn chỉnh lưu lấy nốt phần điện áp âm còn lại, vì vậy tổng quát ta có hai chỉnh lưu ba pha hình tia nối tiếp nhau.
46
Điện áp ud của các mạch chỉnh lưu có dạng gợn sóng, không phẳng gọi là độ đập mạnh. Số lần đập mạch (ký hiệu mđm ) trong một chu kỳ của nguồn xoay chiều 2π phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu. Số đập mạch mđm càng cao thì dạng ud càng phẳng, tức là hệ số đập mạch kđm nhỏ hơn.
Tham số của các mạch chỉnh lưu cơ bản xem ở bảng 2.1.
Bảng 2.1. Tham số chính của mạch chỉnh lưu cơ bản.
Tham số
Loại sơ đồ
Udo Itbv Ungmax I2 I1 Sba U Mđm Kđm
Một pha một nữa chu kỳ
0,45U
2
Id
1,41U
2
1,57Id 1,21Idkba
3,09 Pd
- 1 1,57
Một pha có điểm giữa
0,9U2 Id/2 2,83U
2
0,58Id 1,11Idkba
1,48 Pd
1 X Ia d
2 0,67
Một pha
sơ đồ cầu 0,9U2 Id/2 1,41U
2
1,11Id 1,11Idkba
1,23 Pd
2 X Ia d
2 0,67
Ba pha hình tia
1,17U
2
Id/3 2,45U
2
0,58Id 0,47Idkba
1,35 Pd
3 2 X Ia d
3 0,25
Ba pha sơ đồ cầu
2,34U
2
Id/3 2,45U
2
0,816I
d
0,816Idkb a
1,05 Pd
3 X Ia d
6 0,057
Sáu pha hình tia
1,35U
2
Id/6 2,83U
2
0,29Id 0,58Idkba
1,56 Pd
3 2 X Ia d
6 0,057 Sáu pha
có cuộn kháng cân bằng
1,17U
2
Id/6 2,45U
2
0,29Id 0,41Idkba
1,26 Pd
3 4 X Ia d
6 0,057
Ghi chú:
47
Udo – trị số trung bình của điện áp chỉnh lưu; U2 - trị số hiệu dụng của điện áp pha cuộn thứ cấp biến áp nguồn; Itbv - trị số trung bình của dòng điện qua van;
Ungmax – điện áp ngược lớn nhất van phải chịu khi làm việc; I2, I1 – trị số hiệu dụng dòng điện thứ cấp và cuộn sơ cấp biến áp nguồn; Id – trị số trung bình dòng điện ra tải; kba – hệ số máy biến áp nguồn; Sba – công suất tính toán máy biến áp nguồn;
Pd – công suất một chiều trên tải; Pd = Udo.Id ; U – sụt áp do hiện tượng trùng dẫn gây ra (khi La ≠ 0); kdm – hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lưu: dm lm
do
k U
=U . Trong đó Ulm là biên độ sóng hài cơ bản của điện áp chỉnh lưu theo khai triển Fourier.