Báo cáo Thí nghiệm điện tử công suất

BÀI BÁO CÁO THÍ NGHIỆMĐIỆN 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 vàTHYRISTOR (SCR) và MẠCH CHỈNH LƯU CÔNG SUẤT SCR KÍCH BẰNG UJT. Phần1: TÌM HIỂU VỀ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHA: 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. LÀM QUEN BOARD MẠCH: Các thành phần linh kiện chính trong từng khối mạch. Của board mạch bài thí nghiệm số 1. Khối SILICON CONTROLLED RECTIFIER (SCR): 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 với R4. Công tắc thường mở S1 để tạo dòng kích cho SCR. 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 biến trở R1. Có 2 Diode CR1 và CR2. Có 1 tụ C1. Có 1 công tắc thường mở S1. Khối SCR DC GATE HALF-WAVE AND FULL-WAVE: Có 1 SCR Q1: Dùng để kích đóng kích ngắt ở điện 1 chiều. Có 1 nguồn dương DC thay đổi được. Có 1 nguồn xoay chiều. Có 4 điện trở R1, R2, R3, R4. Có 1 Diode thường CR1 và 1 Diode cầu CR2. Có 1 công tắc thường mở S1. Khối SCR AC GATE AND UJT HALE-WAVE AND FULL-WAVE / MOTOR: Có 1 Transistor UJT Q1. Có 1 TRIAC Q2: Dùng để kích đóng và kích ngắt ở điện xoay chiều. Có 1 nguồn xoay chiều. Có 7 điện trở R1, R3, R4, R5, R6, R7, R8 là điện trở tải. Có 1 biến trở R2. Có 2 Diode CR1 và CR2. Có 2 tụ C1 và C2. Các linh kiện chính trong từng khối trên là: STT Tên khối mạch Tên Thuristor chính trong mạch Có sử dụng UJT Nguồn AC Nguồn DC cố định Nguồn DC thay đổi 1 Khối SILICON CONTROLLED RECTIFIER (SCR) SCR O O O X 2 Khối TRIAC AC POWER CONTROL TRIAC O X X X 3 Khối SCR DC GATE HALF-WAVE AND FULL-WAVE SCR O X O X 4 Khối SCR AC GATE AND UJT HALE-WAVE AND FULL-WAVE / MOTOR SCR X X O O NGUYÊN TẮC CƠ BẢN CỦA MẠCH THYRISTOR: Cho các dụng cụ cần thiết để thí nghiệm và cho mạch như hình vẽ sau: Nối máy phát sóng vào 2 đầu GEN với tần số máy phát sóng là 60 Hz. Nối dao động ký vào ngõ ra AC của mạch: Ta thay đổi biên độ: Tần số không đổi Biển độ điện áp bị thay đổi đến giá trị là Vpp = 28. Thì điện áp bị xén. Dùng VOM ở chế độ đo áp DC. Đo điện áp nguồn dương cố định: V = 14.87 (V). Đo tiếp điện áp nguồn âm cố định: V = -15 (V). Dùng VOM ở chế độ đo DC. Đo điện áp nguồn dương thay đổi được, điện áp trong khoảng: - 4.8mV gần = 0 à 10.28 V. Ta đo nguồn âm thay đổi được, khoảng thay đổi là: -10.22 V à 26.1 mV. KIỂM TRA SCR BẰNG ĐỒNG HỒ VẠN NĂNG: Sơ đồ chân: 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). Đổi 2 đầu que đo lại: Đồng hồ cũng cho 1 gia trị điện trở rất lớn. Từ 2 câu trả lời trên SCR không giống với Diode bình thường. Kết nối que âm vào anode, que dương vào cổng G: Đo được giá trị điện trở 15.92 Mohm (Rất lớn). Đảo 2 đầu que đo lại giá trị điện trở dao động trong khoảng 5.6 à 8.8 Mohm. Từ câu 5 và 6 hai cực anode và G không giống với 1 diode bình thường. Kết nối đầu âm của đồng hồ vào cổng G và đầu dương vào cathode. Đồng hồ không hiển thị gì. Đảo hai đầu que đo đồng cho giá trị điện trở là rất lớn 0.3 Mohm. 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. HOẠT ĐỘNG CỦA SCR TRONG MẠCH MỘT CHIỀU: Cho sơ đồ mạch như sau: Điều chỉnh nguồn dương VA = 6VDC. Đo điện áp giữa anode và cathode của SCR: VAK = 6.02V. Đo điện áp rơi trên R4: VR4 = 0V. Từ các dử liệu trên cho biết SCR đang tắt. Nhấn và giử công tắc S1 ta đo được: VAK = 0.75V. VR4 = 5.27V. Vậy SCR đang dẫn. Thả công tắc S1. SCR tiếp tục dẫn. 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. Kết luân: Khi ta cấp nguồn vào cực Anode (A) và Cathode (K) của SCR thì SCR vẫn chưa cho dòng đi qua (SCR không dẫn), mà muốn SCR dẫn thì phải cấp áp vào cổng G của SCR 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. ĐIỆN ÁP TRIGGƠ TRÊN CỰC CỔNG và DÒNG GIỮ: Cho sơ đồ mạch như sau: Đo VGK bằng đồng hồ vạn năng ở chế độ SCR: VGK = 0.19V VAK = 6.02V SCR đang tắt. Xoay R3 theo chiều kim đồng hồ (làm điện trở giảm dần) từ từ cho đến khi SCR mở: 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. Khi tăng điện trở R3 và ngắt nhanh đầu nối 2 cổng R4 SCR sẽ tắt khi R4 = 6.38 Kohm. làm lại bước 3 ta đo được điện áp điểm mở (khi đo SCR vẫn chưa mở) đo đươc: VGK = 0.48V. Mắc mạch lai như sau: Vặn R3 theo chiều kim đồng hồ để có giá trị điện trở lớn nhất. Nhấn và thả S1, để SCR mở. Dòng anode (IA) SCR bị hạn chế bởi điện trở anode và có thể tính toán theo định luật Ohm như sau: IR4 = ER4/R4 ER4 = VA-VAK = 6 – 0.75 = 5.25V R4 = 220 Ohm IR4 = 0.0238A. Điện áp rơi qua R4: ER4 = 5.19V IA = IR4 = ER4/R4 = 0.0235A Dòng giữ IH = ER4/R4: Với ER4 = 0.002V là điện áp khi SCR ngắt. IH = 0 A 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. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA UJT: Cho sơ đồ mạch như hình vẽ: Điều chỉnh máy phát sóng tần số 60 Hz, và biên độ sao cho VAC có trị hiệu dụng = 6.3V. Dùng dao động ký đo tín hiệu của B1 là mass: có xung dương tại cực B1. 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. Xoay R2 theo chiều kim đồng hồ có xung xuất hiện trên kênh 1 (B1). Di chuyển kênh 2 của dao động ký sang Vac. Quan sát đồng thời 2 kênh trên dao động ký là như sau: Xoay R2 từ từ theo chiều kim đồng hồ đồng thời kiểm tra kênh 1 (UJT B1). khoảng trể thay đổi trong khoảng là: 3.4 ô à 360o (là trong một chu kỳ) 0.3 ô à ? (tìm góc tại thời điểm bắt đầu trể). 1.8 ô à ? (tìm được góc tại thời điểm kết thúc của khoang trể). Vậy khoảng trể từ 31.7o à 190.6o. Điều chỉnh R2 để xung B1 trong kênh 1 trễ xấp xỉ 90o 3.4 ô à 360o ? à 90o Vậy ta phải chỉnh khoảng trể là 0.85ô trên dao động ký. Tín hiệu tại cực B1: Tín hiệu tại cực B2: Tín hiệu tại cực E: Độ rộng xung tại B1 không đủ để kích cho SCR. Kết luận: Do câu 3 ở trên có xung dương tại cực B1, mà cực kích G của SCR nối với B1 nên SCR có hoạt động. Ở câu 4 trên là do có tụ và diode nên ở bán kỳ âm dòng đi qua tụ C1 và R1 và Diode nên ở kênh 1 của dao động ký ta thấy điện áp âm gần bằng với áp nguồn. Còn ở bán kỳ dương thì tù được nạp vào và xả ra thì UJT dẫn. 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). ĐIỀU KHIỂN PHA UJT BÁN KỲ và TOÀN KỲ: Điều chỉnh biên độ Vac = 18Vpp và tần số 60 Hz.và sơ đồ mạch như sau: Vẽ được dạng sóng trên R8 là: Góc dẫn điện không xấp xỉ 180o. Xoay chiết áp R2 từ từ ngược chiều kim đồng hồ. Góc dẫn điện của SCR giảm Xoay R2 đến điểm mà sóng hiện lên bằng 0. Góc dẫn điện gần bằng 0. làm lại mạch như sau: Nối kênh 1 của dao động ký vào R8 ta vẽ được sóng như sau: Tính hiệu không được chỉnh lưu toàn sóng. Góc dẫn điện của bán kỳ dương là: 4 ô à 360o ( là một chu kỳ). 2.2 ô à ? (2.2 ô là khoảng dẫn điện) Vậy góc dẫn điện là: 198o. Nối dao động ký vào R8 và điều chỉnh tín hiệu phát điện là 7 Vpk trên tải là R8, xoay R2 theo chiều kim đồng hồ giá trị R2 bằng 0 để có góc dẫn cao nhất. Dùng VOM DC ta đo được giá trị hiệu dụng qua R8: VR8 = 1.85V. Giá trị đo được ở trên là giá trị hiệu dụng. 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: 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. 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.