1. Trang Chủ
  2. Điện - Điện tử
  3. Đồ án: “Ứng dụng điện tử công suất và điều khiển lập trình PLC trong điều khiển động cơ điện một chiều”.

Đồ án: “Ứng dụng điện tử công suất và điều khiển lập trình PLC trong điều khiển động cơ điện một chiều”.

Đề tài ứng dụng điện tử công suất và điều khiển lập trình PLC trong điều khiển động cơ điện một chiều là một đề tài rộng muốn tìm hiểu sâu rộng các linh kiện bán dẫn, các phương pháp ứng dụng đòi hỏi mất nhiều thời gian vì thời gian làm đồ án có hạn nên đề tài được giới hạn như sau... Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Chöông I : DAÃN NHAÄP I- ÑAËT VAÁN ÑEÀ II- GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ III- MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU IV- THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU V- PHAÂN TÍCH COÂNG TRÌNH LIEÂN HEÄ Trang 1

Thể loại Tài liệu miễn phí Điện - Điện tử

Số trang 31

Ngày tạo 8/29/2018 8:21:22 PM +00:00

Loại tệp DOC

Kích thước

Tên tệp

Tải Đồ án: “Ứng dụng điện tử công suất và điều khiển l... (.docx) Tải Đồ án: “Ứng dụng điện tử công suất và điều khiển l... (.pdf)

Xem mẫu

  1. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Chöông I : DAÃN NHAÄP I- ÑAËT VAÁN ÑEÀ II- GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ III- MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU IV- THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU V- PHAÂN TÍCH COÂNG TRÌNH LIEÂN HEÄ Trang 1
  2. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp I/ ÑAËT VAÁN ÑEÀ : Trong giai ñoaïn coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoùa neàn kinh teá cuûa ñaát nöôùcchuùngta caànsöû duïngnhieàuthieátbò baùndaãncoângsuaátñöôïc ñöavaøo trong caùc maïch ñieàu khieån ñeå taïo neân söï thay ñoåi saâu saéc vaø vöôït baäc trong lónh vöïc saûn xuaát vaø trong vieäc phuïc vuï ñôøi soáng sinh hoaït haøng ngaøy. Theo ñoù laø söï buøngnoåcuûakhoahoïc kyõ thuaätñieàunaøy keùotheosöï phaùttrieånvaø hoaønthieäncuûacaùc triac, diod, thyristor, caùc boä bieánñoåi ñoåi ñieän ngaøy caøng goïn nheï, ñoä taùc ñoäng cao, deã daøng gheùpnoái vôùi caùc vi maïchñieäntöû. Ñeå tieápthu caùc tieánboä cuûakhoa hoïc kyõ thuaätnhaèmñaùpöùng yeâu caàu ñoåi môùi coâng ngheä ñeå ñöa töï ñoäng hoùa vaøo saûn xuaát Em xin giôùi thieäuñeàtaøi. “ÖÙng duïngñieäntöû coângsuaátvaøñieàukhieånlaäptrìnhPLC trongñieàukhieån ñoängcô ñieänmoätchieàu”. II/ GIÔÙI HAÏN VAÁN ÑEÀ : Ñeà taøi öùng duïng ñieän töû coâng suaát vaø ñieàu khieån laäp trình PLC trong ñieàu khieån ñoäng cô ñieän moät chieàu laø moät ñeà taøi roäng muoán tìm hieåusaâuroäng caùc linh kieän baùndaãn, caùc phöôngphaùpöùng duïng ñoøi hoûi maátnhieàuthôøi gian vì thôøi gian laøm ñoà aùn coù haïn neânñeà taøi ñöôïc giôùi haïn nhösau: 1) Giôùi thieäulinh kieänbaùndaãn(ñieäntöû coângsuaát) 2) ÖÙng duïng ñieän töû coâng suaát trong ñieàu khieån ñoäng cô moät chieàu 3) Giôùi thieäuPLC vaøöùngduïngcuûaboäñieàukhieån laäptrình PLC 4) Khaûosaùtnguyeânlyù hoaït ñoängcuûamoätsoámaïchcuï theå III/ MUÏC ÑÍCH NGHIEÂN CÖÙU : Vôùi chuû tröông cuûa Ñaûng ñeà ra ñeå naâng cao ñôøi soáng laø “coâng nghieäp hoùa hieän ñaïi hoùa ñaát nöôùc” cuøng vôùi vieäc môû cöûa ñaát nöôùc nhieàu xí nghieäpñaõ ñöa vaøo daây chuyeànsaûn xuaát vôùi maùy moùc hieän ñaïi nhaèmñaùpöùngyeâucaàuñoåi môùi coângngheä.Trong ñoù söû duïng nhieàuñieän töû coâng suaát, muoántieáp caän vaø söû duïng thaønh thaïo caùc phöông tieän kyõ thuaäthieänñaïi, moãi caùnboäkyõ thuaätcaàncoù hieåubieátcô baûnveàkyõ thuaät ñieän töû noùi chung, ñieän töû coâng suaát vaø ñieàu khieån laäp trình PLC noùi rieâng. Ñeà taøi nhaèmcungcaápnhöõngkieánthöùccô baûn veàmoätsoálinh kieän ñieäntöû vaø moätsoáöùngduïngthöïc teácuûañieäntöû coângsuaátvaø öùngduïng ñieàukhieånlaäptrình trongñieàukhieånñoängcô ñieänmoätchieàu. Trang 2
  3. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp IV/ THEÅ THÖÙC NGHIEÂN CÖÙU : Ñeåvieäcnghieâncöùucoù hieäuquaûcao, coù tính khoahoïc. Ñoà aùnñöôïc chia laøm3 giai ñoaïntrongthôøi gian8 tuaànnhösau: 1) Giai ñoaïn 1 : 1 tuaàn - Tìm hieåuñeàtaøi vaø soaïnñeàcöông 2) Giai ñoaïn 2 : 3 tuaàn - Thu thaäptaøi lieäudöõ kieän 3) Giai ñoaïn 3 : 4 tuaàn - Vieátñoàaùn Trang 3
  4. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Chöông 2 : CÔ SÔÛ LYÙ LUAÄN GIÔÙI THIEÄU MOÄT SOÁ LINH KIEÄN BAÙN DAÃN COÂNG SUAÁT. A- DIODE COÂNG SUAÁT B- TRANSISTOR COÂNG SUAÁT C- THYRISTOR D- TRIAC E- OP AMP Trang 4
  5. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp A/ DIOD COÂNG SUAÁT : 1) Caáu taïo Diode Diode coângsuaáthình thaønhtöø hai chaátbaùndaãnP vaø N gheùplaïi vôùi nhautaïo lôùp chuyeåntieátP-N - Caùc ñieäntöï do trongbaùndaãnN seõ lieânkeátvôùi caùc loã troáng töï do cuûachaátbaùndaãnP. Do ñoù lôùp N seõmangñieäntích döôngñöôïc noái vôùi ñieän cöïc catot (K) coøn lôùp P mang ñieän tích aâmñöôïc noái vôùi ñieän cöïc anot (A) lôùp chuyeåntieáp P – N coù haøng raøo ñieän theá vaøo khoaûng ÷ 0,6 0,7v khi coù doøngñieänñònhmöùc. Khi ta ñaëtmoätñieänaùp ngöôïc laïi caùc ñieäntöû töï do vaø loã troángseõ bò ñaåy ra xa lôùp chuyeån tieáp, keát quaû chæcoù doøng roø vaøi mA chaïy qua chuyeån tieáp P-N coi nhö khoâng ñaùng keå nhö vaäy Diode coù tính daãn doøng ñieäntheomoätchieàu Diodecoângsuaátñöôïc caáutaïo nhöhình1-1 Hình 1-1 a) a- CaáutruùcbeântrongcuûaDiode b- Kyù hieäucuûaDiode c- Hình daïngbeânngoaøi cuûaDiode 2) Ñaëc tính cuûa diode a. Khi Diode ñöôïc ñaët moät ñieän aùp VAk = const Tröôøng hôïp naøy U göôïc chieàu vôùi UTX (ñieän aùp tieáp xuùc). AK n Do ñoù haøng raøo ñieän theá giaûm xuoáng hoaëc maát ñi ñieàu ñoù laøm doøng ñieän khuyeách taùn (IKT) taêng leân maø doøng ñieän ngöôïc (Ing) vaãn baèng doøng ñieän baõo hoøa (I s). doøng ñieän ñi qua moái noái P- N seõ phuï thuoäc vaøo ñieän aùp UAK    11522 I = I KT − I ng = I s  EXP u AK  − 1 T   Theo coâng thöùc : IS : Doøng ñieän baõo hoøa T: Nhieät ñoä tuyeät ñoái T=2730K + nhieät ñoä Diode 0C UAK : ñieän aùp ngoaøi ñaët vaøo Diode trong tröôøng hôïp naøy I vaø UAK laø doøng ñieän vaø ñieän aùp thuaän Diode trong tröôøng hôïp naøy goïi laø Diode phaân cöïc thuaän Trang 5
  6. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Hình 1-2 : Ñaëc tính cuûa Diode b. Khi Diode ñöôïc ñaët moät ñieänAK
  7. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp +Khi phaâncöïc thuaänthì doøngñieänquaDiodetheocoângthöùc -19 ta coù : q = 1.6 10  q .V  D I D = I S  e KT − 1   T= nhieät ñoä tuyeät ñoái (0K) K= haèng soá boltz man k=1,38 , k= 1,38 10-23 J/ 0K + Khi phaân cöïc ngöôïc ID ≈ Is (Is : doøng ñieän baõo hoøa nghòch) Neáu ñaët ñieän aùp ngöôïc caùc ñieän trôû töï do vaø caùc loã troáng bò ñaåy xa lôùp chuyeån tieáp keát quaû chæ coù doøng roø vaøo khoaûng vaøi mA coù theå chaïy qua khi taêng tieáp tuïc ñieän aùp ngöôïc caùc ñieän tích gaây neân va chaïm daây chuyeàn laøm haøng raøo ñieän theá bò choïc thuûng. Keát quaû Diode maát tính daãn ñieän theo moät chieàu khi ñieän aùp ngöôïc vöôït quaù. 3. Caùc thoâng soá cô baûn cuûa diode - Doøng ñieän ñònh möùc : doøng ñieän cöïc ñaïi cho pheùp ñi qua dio trong moät thôøi gian daøi khi diode )môû (I D - Ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi : Ungmax laø ñieän aùp ngöôïc cöïc ñaïi cho pheùp ñaët vaøo Diode trong moät thôøi gian daøi khi Diode khoùa. - Ñieän aùp rôi ñònh möùc ∆ u laø ñieän aùp rôi treân Diode khi Diode môû vaø doøng qua Diode baèng doøng thuaän ñònh möùc - Thôøi gian phuïc hoài tính khoùa tk laø thôøi gian caàn thieát ñeå Diode chuyeån töø traïng thaùi môû sang traïng thaùi khoùa. 4. Caùc öùng duïng cuûa diode coâng suaát 4.1. Duøng cho boä chuyeån maïch cho thieát bò chænh löu Hình 1-5 a. Chænhlöu hai nöõachu kyø cho 1 pha V 1 = Vm Sinωt V2 = -Vm Sinωt D1 220VAc D2 Trang 7
  8. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp b. Maïch chænhlöu 3 pha V1 D1 V 1 = Vm Sinωt V2 V2 = Vm (Sinωt - 2π/3) D2 V3 = Vm (Sinωt - 4π/3) V3 D3 Hình 1 –6 c. Maïch nhaânñoâi ñieänaùp C1 DIODE V1 V2 V2 C2 DIODE Hình 1-7 d. Maïch chænhlöu caàu V1 V2 Hình 1-8 4.2: Duøng baûo veä transistor Hình 1 - 9 B. TRAN SISTOR COÂNG SUAÁT : 1. Caáu taïo : Transistorlaø töø gheùpcuûahai töø tranfervaø resistor Transistor laø linh kieänbaùndaãncoù caáutaïo goàmba lôùp baùndaãnPNP hoaëcNPN gheùpvôùi nhaunhöhình E C PNP P N P B a: Caáutruùcloaïi PNP b. Kyù hieäu loaïi Hình 2-1 PNP E C N P N Trang 8 B
  9. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp NPN a: Caáutruùcloaïi NPN b. Kyù hieäuloaïi NPN Hình 2-2 Lôùp giöõa ñöôïc goïi laø cöïc goác(base)kyù hieäulaø B moätlôùp beângoïi laø cöïc phaùt(emitter)kyù hieäulaø E Coøn lôùp khaùc goïi laø lôùp goùp (collector) kyù hieäulaø C lôùp phaùt(E) coù cöôøng ñoä taïp chaát lôùn nhaát, lôùp goác (B) coù noàng ñoä taïp chaát beù nhaát. Ñeå phaân bieät vôùi caùc loaïi transistor PNP vaø NPN coøn ñöôïc goïi laø Transistorlöôõngnoái vieátBJT (Bipolar Juntion Transistor). 2. Nguyeân lyù hoaït ñoäng : Trong ñieän töû coâng suaát ngöôøi ta duøng phoå bieán nhaát loaïi NPN. Transistor coângsuaátñöôïc duøng ñeå ñoùng ngaétdoøng ñieänmoät chieàucöôøng ñoätöôngñoái lôùn vì vaäychuùngchælaømvieäcôû hai traïngthaùi ñoùngvaøtraïng thaùi môû. Ñeå Transistor laømvieäcngöôøi ta phaûi ñöa ñieänaùp moätchieàutôùi caùc cöïc B cuûaTransistorgoïi laø phaâncöïc cho Transistor Ta xeùtsô ñoàmaïchnhöhình2-3 IC I B=IBbh 3 3 ICmax N 3 N IB=IBbh 3 ICmax cbh IB=IBbh IB=I 2 N P IB=IBbh ∆c B0 M 1 ICmax Icbh ICmax E I =0 N b ICmax cc b N UCE N a UN Icbh UCEO 2 Icbh CEb Icbh IB=IB0 h Hình 2 - 3 Trong sô ñoà treân ta coù theå xem doøng ñieän goác I ñieàu B laø doøng 2 2 khieån, doøng ñieän cöïc goùp Ic laø doøng ñoäng löïc IB=IB0 2 ∆c IB=IB0 IB=IB0 M ∆c 1 ∆c ∆c M Ib=0 M 1 1 Trang 9 M Ecc Ib=0 1 I =0
  10. Ecc UCE b Ecc Ecc Ñoà Aùn Toát NghieäpUCEbh Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät UCE UCE Transistorcoù hai mieàntieápgiaùp UCEO UCEbh UCE - Mieàn tieáp giaùp giöõa emitter vaø mieàn Bazo goïi laø tieáp gia UCEbh → Jc emitor kyù hieäu JE – collector vaø bazô U lôùpUCEbh JE ñöôïc phaân cöïc Khi ñieän aùp uBE>0 vaø uEC>0CEO gheùp UCEO thuaän tieáp giaùp Jc ñöôïc phaân cöïc ngöôïc. Do ñoù caùc ñieän töû töï do deã daøng chuyeån dòch qua JE töøUCEO E sang B ñeán maët tieáp giaùp Jc ñeán daõy ñieän töû gia toác bôûi ñieän tröôøng ngöôïc ECB vaø deã daøng ñi qua Jc ñeán C. Doøng ñieän töû naøy taïo neân doøng ñieän cöïc goùp Ic. Moät soá ít ñieän töû töï do töø E sang B taùi hôïp vôùi caùc loã trong vuøng B ñeå caân baèng ñieän tích, lôùp B phaûi laáy caùc loã môùi töø nguoàn EB baèng soá ñieän töû taùi hôïp. Nhö vaäy ta goïi doøng ñieän taïo ra bôûi caùc ñieän töû töï do ñi töø E sang B laø doøng ñieän phaùt IE thì ta coù: IE = IC + IB Trong ñoù IB
  11. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp I B = IBbh transistor baõo hoøa E Trong thôøiBbh = chuyeån maïch Transistor ôû cheá ñoä xung ôû I c = I gian CC hai traïng thaùi ngaét RC daãn doøng ñieän vaø ñieän aùp töùc thôøi vaø phaûi naèm trong dieän tích an toaøn theo thang ño logarit nhö hình veõ: IC(A) 10µS 20 0 100µ 10 S 0 1ms 5 100m 0 s 10m s 1 0 Hình 2 - 4 VCE ÷ µS 1 Vì thôøi gian chuyeån maïch cuûa Transistor2töø thôøi gian chuyeån maïch cuûa Transistor nhanh hôn thôøi gian chuyeån maïch cuûa Thyristor. Vaá ñieàu khieån transistor naëng neà hôn thyristor. Khaû naêng quaù taûi cuûa Tra keùm hôn Thyristor : öu ñieåm noåi baät cuûa transistor laø chæ caàn ñieàu doøng BI laø coù theå ñieàu khieån cho transistor coù theå ngaét daãn deã daøng - Toån hao coâng suaát cuûa transistor baèng tích cuûa ñieän aùp cöïc goùp vaø cöïc phaùt vôùi doøng ñieän cöïc goùp Pts= VCE. IC 3. Caùch thöùc ñieàu khieån transistor Goïi IC laø doøng collector chòu ñöôïc ñieän aùp baõo hoøa V CESat khi transistor daãn doøng baõo hoøa IB = IBbh vaø khi khoùa IB = 0 VCEsat = VCE a. Maïch trôû giuùp transistor môû Khi transistor töø traïng thaùi ñoùng sang traïng thaùi môû maïch trôï giuùp goàmcaùc Trang 11
  12. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp phaàn töû tuï ñieän (C), ñieän 2), Diod (D2) trôû (R V CE VCC VC Vcc t R1 D1 i1 I C t T1 D2 R2 iD t a I Hình 2 -5 tf tf : laø thôøi gian caàn thieát ñeå IC töø giaù trò max giaûm b xuoáng 0 Doøng ñieän taûi laø I maø thôøi gian chuyeån maïch cuûa Transistor raát ngaén vaäy cho neân doøng taûi = const VCE = VCESat = 0 IC = I ID = 0 Khi cho xung aùp aâm taùc ñoäng vaøo cöïc goác (base) cuûa transistor doøng IC giaûm xuoáng ñeán 0 trong khoaûng thôøi gian t f. Vaäy cho neân I = IC + ID = const Khi giaûm Ic thì ID taêng leân ngang D1 seõ laøm ngaén maïch taûi naêng löôïng tieâu taùn beân trong Transistor seõ laø. u I .t f WT = 2 Chính vì vaäy ta phaûi maéc theâm maïch trôï giuùp môû cho Transistor I= IC ≈ ID = const Khi IC baét ñaàu giaûm xuoáng thì I1 cuõng baét ñaàu taêng (IC vaø I1 phi tuyeán tính vôùi nhau luùc naøy tuï ñieän C ñöôïc naïp ñieän) d Vc I − I C = dt C Trang 12
  13. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Khi t =f t; Ic = 0 d Vc I = dt C Vc (tf)= V0 = VCE
  14. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp ∆i u di I =u =L = L ⇒ l 2 = tr L ∆t dt R I Ñeå choïn L ta choïn thôøi gian ñoùng t khoaûng r trong 2ton < tr < 5ton Ñieän trôû R3 coù taùc duïng haïn cheá doøng do söùc ñieän ñoäng töï caûm trong cuoän caûm (L) taïo ra trong maïch L1; D3; R3 trong khoaûng thôøi gian tc chuyeån sang traïng thaùi môû cuûa transistor. Nhö vaäy tc phaûi thoûa maõn ñieàu kieän i tc > R3 Ñieän trôû R2 coù taùc duïng haïn cheá doøng ñieän phoùng cuûa tuï ñieän C trong maïch trong khoaûng thôøi gian ñoùng tr Ta coù : D5 : taïo maïch ñoái vôùi xung aùp döông ñaët vaøo cöïc goác base D6 : haïn cheá doøng ñieàu khieån cho cöïc goác (base) D4 : laø choáng baõo hoøa 4. ÖÙng duïng cuûa transistor coâng suaát - Maïch khuyeáchñaïi VCC RC Va V NPN Hình 2-7 - Trong thöïc teátransistor coângsuaátthöôøngñöôïc laømvieäcôû cheá ñoäkhoùa - Khi doøng ôû cöïc goác baèng khoâng doøng ñieän cöïc goùp baèng khoângtransistorluùc naøyhôûmaïchhoaøntoaøn - Khi doøng ñieänôû cöïc goác coù giaù trò baõo hoøa thì transistor trôû veà traïng thaùi daãn hoaøn toaøn hai traïng thaùi ngaét vaø daãn cuûa transistor ñöôïc minhhoïa quahình 2- 8 Trang 14
  15. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Ic Traïng thaùi daãn baõo hoøa Is lôùn, Ic phuï thuoäc taûi NPN Traïng thaùi ngaét Is=0 Vce a b Hình 2 - 8 5. Caùc thoâng soá kyõ thuaät cô baûn cuûa transistor a- Ñoä khuyeách ñaïi doøng ñieän β transistor coù β coù trò soá thay ñoåi theo doøng Ic Hình 2-9 cho thaáy khi doøng I thì β thaáp doøng Ic taêng thì β c nhoû taêng ñeán giaù trò cöïc ñaïi neáu tieáp tuïc taêng I c ñeán möùc baõo hoøa thì β bò giaûm β βmax Ic Hình 2 -9 b- Ñieän theá giôùi haïn ÑieäntheáñaùngthuûngBV (breakdownVoltage)laø ñieäntheángöôïc toái ña vaøogiöõacaùccaëpcöïc c- Doøng ñieän giôùi haïn Doøng ñieän qua transistor phaûi ñöôïc giôùi haïn ôû möùc cho pheùp neáu quaùtrò soáthò transistorbò hö I Cmax : laø doøng ñieän toái ña ôû cöïc collector. () IBmax : laø doøng ñieän ñoái ña ôû cöïc base (goác) d- Coâng suaát giôùi haïn Khi coù doøng ñieän qua transistor seõ sinh ra moät coâng suaát nhieät laøm noùngtransistor Coângsuaátsinhra ñöôïc tính theocoângthöùc Pt = Ic – VCE e- Taàn soá caét Trang 15
  16. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Taàn soá thieát ñoaïn (f cut-off) laø taàn soá maø transistor heát khaû naêng khuyeáchñaïi luùc ñoù ñieäntheángoõra baèngvôùi ñieäntheángoõvaøo C- THYRISTOR 1. Caáu taïo Thyristor coøn ñöôïc goïi laø SCR (Silicon controlled Rectifier) boä naénñieän ñöôïc ñieàukhieånbaèngchaátsilicium Thyristor laø linh kieän baùn daãn goàm 4 lôùp P – N – P – N gheùp noái tie taïo neân ba cöïc anode kyù hieäu A döông cöïc. Catode kyù hieäu K aâm cöïc va gate kyù hieäu G laø cöïc khieån hay cöûalaø caùc maët gheùp 1, J2, J3 J J1 J2 J3 p p N N a K A G Hình 3 - 1 a- Sô ñoà caáu truùc beân trong b- Kyù hieäu c- Caùc loaïi thyristor 2. Nguyeân lyù laøm vieäc Ñeånghieâncöùusöï laømvieäccuûathyristorta xeùttröôønghôïp a- Thyristor phaân cöïc ngöôïc ia E J3 J2 J1 K A N p N p IG=0 D C Ñieän aùp Ec E ngöôïc Hình 3 -2 Uc B E Doøng aùp Trong tröôøng hôïp naøy cöïc döông cuûa nguoàn E noái vôùi ngöôïc d catoát, cöïc aâm cuûa nguoàn E noái A vôùi anot thyristor phaân cöïc ngöôïc. Do ñoù noái tieáp giaùp J2 chòu toaøn boä ñieän aùp nguoàn E ñaët vaøo J2 ñieän tröôøng ngöôïc Ec. Ñieän tröôøng ngöôïc naøy ngaên Trang 16
  17. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp caûn söï chuyeån dòchuûa caùc haït mang ñieän ña soá (loã troáng) 2cJ neân doøng ñieän ñi qua anoát raát beù chæ vaøi mA Maëc duø ñieän tröôøng ngöôïc EC naøy gia toác cho caùc haït mang ñieän thieåu soá (ñieän töû) ñi qua J 2. Do ñoù nguoàn E taêng ñeán trò soá ucñ naøo ñoù khoaûng töø 100-3000v, tuøy loaïi thyristor. Khi naøo nguoàn E taêng quaù trò soá ucñ treân ñöôøng ñaëc tính cuûa thyristor thì caùc nguyeân töû trong lôùp gheùp J 2 bò phaù vôõ lôùp gheùp J1 vaø J3 cuõng bò phaù vôõ luùc naøy doøng ñieän ngöôïc taêng leân moät caùch nhaûy voït ñieàu ñoù laøm hoûng thyristor ta coù daïng ñaëc tính voân ampe cuûa thyristor Asene I = f(E) b- Thyristor phaân cöïc thuaän J1 J3 J2 p K A P N2 N P1 Ia 2 1 Ec E UG Hình 3 - 3 Trong tröôøng hôïp naøy döôùi taùc duïng E gheùp J1, J3 ñöôïc maët c K phaân cöïc thuaän ñieän tröôøng Ec naøy ngaên caûn söï chuyeån dôøi cuûa loã troáng khi chöa coù ñieän aùp uGK thì noàng ñoä caùc ñieän töû töï do trong lôùp P2 raát beù. Khio coù UGK > 0 thì vì UGK laø ñieän aùp thuaän ñoái vôùi J3 vì noàng ñoä ñieän töû töï do raát lôùn ôû lôùp catot N3 cho neân soá löôïng lôùn ñieän töû chuyeån dòch töø N 2 sang P2 Khi UGK vaø IG caøng lôùn thì soá ñieän töï do ñi qua J 2 caøng nhieàu haøng raøo ñieän theá treân J2 caøng giaûm vaø ñieän aùp E caàn thieát ñeå gaây ra hieän töôïng daãn ñieän aøo aït ôû maët gheùp J2 caøng beù. Khi Ia lôùn hôn trò soá IL naøo ñoù (töông öùng vôùi soá ñieän töû töï do ñuû ñeå hieän töôïng daãn ñieän aøo aït lan roäng ra khaép maët J2). Thì neáu taét doøng ñieän ñieàu khieån IG hoaëc ñieän aùp uGK thyristor vaãn tieáp tuïc môû trò soá IL ñöôïc goïi laø doøng ñieän anot khôûi ñoäng Thoâng thöôøng IL = 10-3Iñm Trong ñoù Iñm : laø doøng ñieän ñònh möùc cuûa thyristor Thyristor chæ khoùa laïi khi Ia nhoû hôn trò soá IH IH : laø doøng ñieän duy trò hoaëc UGK < 0 Trang 17
  18. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Vì khi Ia giaûm xuoáng thì soá ñieän töû töï do qua maët gheùp J 2 giaûm ñieàu ñoù laøm phaàn daãn ñieän cuûa maët gheùp J2 bò co laïi phaàn khoâng coøn daãn ñieän seõ phuïc hoài tính khoùa khi Ia< IH toaøn boä maët gheùp J2 ñöôïc phuïc hoài tính khoùa vaø thyristor khoùa laïi Trong thöïc teá IH raát beù do ñoù coù theå xem thyristor bò khoùa laïi khi I =0 Töø nhöõng lyù luaän treân ñaây ta coù ñaëc tính Volt-Ampe Ia = f E, IG ≠ 0 Ia Ia IG1 I2 E Uct Uct E Hình 3 - 4 Hình 2- 2. Ñaëc tính volt ampecuûa thyristor ôû traïng thaùngmôû ⇒ töø hai traïngthaùi phaâncöïc thuaänphaâncöïc ngöôïc cuûathyristorta coù - Môû baèngñieänaùpthuaän ia Traïng thaùi daãn Traïng thaùi khôûi IH ñoäng Doøng ñieän duy Traïng thaùi khoùa trì Hình 3 - 5 E=u Hình 3 - 5 môûthyristorbaèngñieänaùpthuaän - Môû baèng doøng ñieän ñieàu khieån I G - Khi 0< E ≤ Ucd Traïng thaùi Taïi soá Ia coù daãn aàn thieát ñeå môû thyristor phuï thuoäc vaøo UGK c E, nhieät ñoä thyristor vaø loaïi thyristor Ig3>Ig2>Ig1 IH Ig=0 Traïng thaùi bò khoùa U Trang 18
  19. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp Hình 3 - 6 Hình 3 - 6 Môû thyristor baèng doøng ñieänñieàukhieån 3. Coâng suaát chuyeån maïch cuûa thyristor - Coâng suaát chuyeån maïch (Pnaêng c)vaø löôïng chuyeån maïch (Wc) laø coâng suaát vaø naêng löôïng tieâu tan trong thyristor trong quaù trình chuyeån töø traïng thaùi khoùa sang traïng thaùi môû. Khi xem gaàn ñuùng E vaø Ia bieán thieân moät caùch ñöôøng thaúng theo thôøi gian (xem hình 3-7) vôùi ñoä doác a=1/tr Tr : thôøi gian taêng doøng cöïc Hình 3-7 anoát vaø choïn t1 laøm thôøi ñieåm goác thì trong khoaûng thôøi gian t1 ÷ t2 Ta coù : E = u0(1-at) Ia_= Ia max .a.t Coâng suaát chuyeån maïch töùc thôøi laø Pc = E.Ia = u0Iamax(at – a2t2) Coâng suaát naøy seõ ñaït taïi soá cöïc ñaïi khi d pc =0 dt u0 2a max PC max = 4 tr  at r2 a 2 t r3  tr Wc = ∫ Pc dt = u 0 I a max ∫ (at − a t )dt − = u 0 I a max 2− 3 22    0 0 Vaø t = 1/ 2a naêng löôïng chuyeån maïch Khi thay trong bieán thöùc naøy a=1/tr ta ñöôïc : Neáu thyristor coù taàn soá ñoùng môû laø f thì trong moât giaây thyristor coù f laàn chuyeån maïch tieâu phí moät naêng löôïng tr wC = u 0 I a max 6 Trang 19 1 PC = WC f = u 0 I a max . f ( w / s ) 6
  20. Ñaïi Hoïc Sö Phaïm Kyõ Thuaät Ñoà Aùn Toát Nghieäp 4. ÖÙng duïng cuûa thyristor a- ÖÙng duïng thyristor trong ñieàu khieån toác ñoä ñoäng cô ñieän moät chieàu Sô ñoàmaïchnhöhình 3-8 M D R1 1k R2 VR V 4 .7 SCR R3 1k C 1uF Hình 3 - 8 M: laø ñoängcô chaïy ñieänmoätchieàu Doøng ñieän qua ñoäng cô chæ laø doøng ñieän ôû baùn kyø döông vaø ñ thay ñoåi trò soá baèng caùch thay ñoåi goùc kích cuûa doøng ñieän I G khi SCR chöa daãn thì khoâng coù doøng ñieän qua ñoäng cô diode daãn daãn ñieän naïp vaøo tuï qua ñieän ñieän trôû R1 vaøbieán trôû VR ñieän theá caáp cho cöïc G laáy treân tuï C vaø qua caàu phaân theá R2, R3 Giaû söû ñieän theá ñuû ñeå kích cho cöïc G laø V G = 1v vaø doøng ñieän kích IGm=1mA thì ñieän theá treân tuï phaûi 10v tuï naïp ñieän Qua R vaø VR vôùi haèng soá thôøi gian laø τ = C(R1 + VR) Khi thay ñoåi trò soá VR seõ laøm thay ñoåi thôøi gian naïp cho tuï töùc laø thay ñoåi thôøi ñieåm coù doøng xung kích I G seõ laøm thay ñoåi thôøi ñieåm daãn ñieän cuûa SCR töùc laø thay ñoåi doøng ñieän qua ñoäng cô vaø laøm cho toác ñoä ñoäng cô bò thay ñoåi Khi nguoàn AC coù baùn kyø aâm thì diode D vaø thyristor ñeàu bò phaân cöïc ngöôïc diode ngöng daãn, thyristor cuõng ngöng daãn Trang 20
nguon tai.lieu . vn
Kiến trúc - Xây dựng Tự động hoá Điện - Điện tử Kĩ thuật Viễn thông Cơ khí - Chế tạo máy Năng lượng Hoá dầu Hoá học Sinh học