Tổng hợp bài tập điện tử công suất có lời giải chi tiết
1. Phần Lý Thuyết
2. Phần bài tập có lời giải

PHẦN LÝ THUYẾT ( 40 CÂU)
1. Trỡnh bày về sự phân cực của mặt ghép P-N.
2. Trình bày cấu trúc, ký hiệu và đặc tính V-A của điốt.
3. Trình bày cấu trúc, ký hiệu và đặc tính V-A của Transitor lưỡng cực.
4. Trình bày cấu trúc, ký hiệu và đặc tính V-A của Transitor MOS công suất.
5. Trình bày cấu trúc, ký hiệu và đặc tính V-A của tiristo.
6. Trình bày về quá trình mở cho dòng chảy qua của Tiristo.
7. Trình bày về quá trình khoá không cho dòng chảy qua của Tiristo.
8. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R.
9. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ khi tải là R+ L.
10. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R. Viết biểu thức giải tích.
11. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R+L.Viết biểu thức giải tích.
12. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R+E.Viết biểu thức giải tích.
13. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha khi tải là R+E.
14. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha tia khi tải là R+E. Viết biểu thức giải tích.
15. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha cầu khi tải là R+E. Viết biểu thức giải tích.
16. Trình bày phương pháp lọc điện bằng tụ điện.
17. Trình bày phương pháp lọc điện bằng bộ lọc LC.
18. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu tiristo 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R+L.
19. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu tiristo 1 pha hai nửa chu kỳ khi tải là R+L+E.
20. Trình bày chế độ nghịch lưu phụ thuộc.
21. Trình bày về hiện tượng trùng dẫn.
22. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu tiristo điều khiển cầu 1 pha khi tải là thuần trở.
23. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu tiristo điều khiển cầu 1 pha khi tải là R+L.
24. Trình bày sơ đồ chỉnh lưu tiristo điều khiển cầu 1 pha không đối xứng.
25. Trình bày phương pháp bảo vệ quá áp cho các bộ biến đổi .
26. Trình bày phương pháp bảo vệ ngắn mạch cho các bộ biến đổi .


Tính trị trung bình của dòng tải và xác định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,1Id.
Bài giải :
Sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ.
Ud 
Id 

2 2U 2





2 2 .71



 63,92(V )

U d  E 63,92  48

 20( A)
R
0,8

Từ biểu thức giải tích ta có:
4 2U 2
di
4 2U 2
cos 2t  L a ; AC1 

3. Cho sơ đồ chỉnh lưu điốt 1 pha hai nửa chu kỳ với tải là thuần trở, các thông số: U 2 =
100V; f = 50Hz; R = 0,5. Tính trị trung bình của điện áp chỉnh lưu, trị trung bình của
dòng điện tải và dòng chảy qua điốt.
Bài giải :
4. Cho sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha tia với các thông số:
U2 = 100V; E= 50V; R = 0,8; f = 50Hz;
Biểu thức giải tích:
ud 

3 6U 2  cos 3t 
1 

2 
4 

Bài tập
Tính trị trung bình của điện áp tải, trị trung bình của dòng tải, dòng chảy qua điốt và xác
định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,5Id.
5. Cho sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha cầu với các thông số:
U2 = 220V; E= 220V; R = 6; f = 50Hz;
Biểu thức giải tích:
ud 

3 6U 2 
2

1  cos 6t 
  35



14.Một bộ chỉnh lưu điốt cầu 3 pha được nuôi từ nguồn điện xoay chiều có điện áp dây là
380V, thông qua máy biến áp 3 pha nối tam giác- sao. Giả thiết điện áp rơi trên mỗi điốt
là 0,7V và dòng điện tải coi như được nắn thẳng Id = 60A. Điện áp trên tải là 300V.
Tính trị trung bình của dòng điện chảy qua điốt và điện áp ngược cực đại mà mỗi điốt phải
chịu.
Bài giải :
Trong trường hợp lý tưởng ta có:
Ud 

3 6U 2



Với trường hợp đang xét:
Ud 
'

U2 

3 6U 2



 2(0,7)  300(V )

300  1,4
3 6

 128,85(V )


U d  U d  U  
'

2 2U 2



cos  

Xác định góc mở .
Id 

E

2 2U 2



cos  

X C Id



X c Id



R
R  314.Lc I d  E  0,2  0,314200  180

62


Bài giải:
Khi các phần tử trong sơ đồ được coi là lý tưởng thì trị trung bình của điện áp tải:
Ud 

3 6U 2

cos  =2,34.cos 



Vì bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc nên:
U d  U d  U   2 Rc I d  2U T
'

Ud 
'

3 6 .239,6



cos 145 0 

3.0,3.60




Do góc   60 nên chế độ này là chế độ dòng liên tục nên điện áp được tính đơn giản là
Ud=2,34.U2.cos 
Điện áp rơi trên tiristo là 1,5(V)
Điện áp rơi trên điện trở nguồn xoay chiều: 0,07.30=2,1(V)
Điện áp rơi do điện cảm nguồn xoay chiều gây nên (hiện tượng trùng dẫn)
U  

3 X c I d 3.2 .50.1,2.103.30

 5,4(V )
2
2

Biểu thức của điện áp tải:

.
62


3 6 .150
cos   1,5  2,1  5,4
2
'
U d  175,43 cos   9
Ud 
'

U d  f ( )
'


cos  

3 6 .220



cos 1200  257,3(V )

U d  E 400  257,3

 142,7( A)
R
1
Pd  257,3.142,7  36,7(kW )
Id 

Với LC=2mH ( có xét đến hiện tượng trùng dẫn)
U d  U d  U  
'

3 6U 2



cos  

3X c I d






20. Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha. Nguồn điện xoay chiều có điện áp dây Ud = 415
V, f= 50Hz, LC = 0,9mH. Giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng và bỏ qua điện áp rơi
trên các tiristo và điện trở nguồn.
a. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo góc mở 0 ( 00,100,300,400,600,800)
khi dòng điện tải Id = 60A.
b. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo dòng điện tải Id ( 0,10,20,30,40,50)
khi góc mở = 300
21. Cho sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha với các thông số:
U2 = 80V; E = 50V; R = 0,8; f = 50Hz; dòng tải id là liên tục.
Biểu thức giải tích:
ud 

2 2U 2  2

1  cos 2t 
  3


Tính trị trung bình của dòng tải và xác định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,2Id.
22. Cho sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha với tải là R+E, các thông số:
u2  2U 2 sin t ; U2 = 240V; f = 60Hz; E= 120V.

a. Tính thời gian mở cho dòng chảy qua mỗi điốt trong một chu kỳ.
b.Xác định R sao cho dòng tải có trị trung bình Id = 30A.
23.Cho sơ đồ chỉnh lưu điốt 3 pha tia với các thông số:
U2 = 120V; E= 60V; R = 0,5; f = 50Hz;
Biểu thức giải tích:
ud 

26.Cho sơ đồ chỉnh lưu 3 pha tia với các thông số:
kLC= 0,05; f= 50Hz. Tính LC.
27.Cho sơ đồ chỉnh lưu 3 pha cầu với các thông số:
kLC= 0,04; f= 50Hz. Tính LC.
28.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 1 pha không đối xứng với các thông số:
U2 = 120V; R = 3 ; L = ∞;  = 600.
Tính trị trung bình của điện áp tải, dòng tải , dòng chảy qua tiristo, dòng chảy qua điốt.
29.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia với các thông số:
U2 = 220V; f = 50Hz; E = 220V; LC = 3mH; R = 5; L = ∞;
a. Xác định góc mở  sao cho công suất do động cơ tái sinh Pd = E.Id = 4kW.
b. Tính góc trùng dẫn .
30.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha không đối xứng với các thông số sau:
U2 = 130V; R = 1,585; L = ∞; Pd = 15,85kW
Xác định góc mở , trị trung bình của dòng tải, trị trung bình của dòng chảy qua tiristo,
trị trung bình của dòng chảy qua điốt.
31.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha đối xứng với các thông số:
U2 = 110V; XC = 0,5; R = 5; L = ∞; =0.
Tính trị trung bình của điện áp tải, dòng tải và góc trùng dẫn .
32.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, mạch tải R+L với các thông số:
Ud = 240V; U2 = 220V; f= 50Hz; Id = 866A;  = 0. Tính R, điện cảm chuyển mạch LC và
góc trùng dẫn .
33.Một bộ chỉnh lưu điốt cầu 3 pha được nuôi từ nguồn điện xoay chiều có điện áp dây là
380V, thông qua máy biến áp 3 pha nối tam giác- sao. Giả thiết điện áp rơi trên mỗi điốt
là 0,5V và dòng điện tải coi như được nắn thẳng Id = 40A. Điện áp trên tải là 280V.
Tính trị trung bình của dòng điện chảy qua điốt và điện áp ngược cực đại mà mỗi điốt phải
chịu.

.
62


   82o9

cos  cos     

X a .I d
2.U 2

Thay số ta được :
  27o

35.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc với các
thông sô:

.
62


U2= 240V; f = 50Hz; = 1450; XC =0,5; RC = 0,05; Điện áp rơi trên mỗi tiristo là UT
= 1,5 V; với giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng id = Id = 40A.
Tính E và góc trùng dẫn .
Bài giải
Khi các phần tử trong sơ đồ được coi là lý tưởng thì trị trung bình của điện áp tải:
Ud 

3 6U 2

cos  =2,34.U2.cos 





2X C Id
6U 2

cos      cos 145 0 

2.0,5.40
6 .240

 0,87

    1510 7
  607

36.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, trị trung bình của điện áp pha là U = 170V; f=
50Hz, điện cảm và điện trở mỗi pha lần lượt là: LC = 1,5mH; RC= 0,07; Giả thiết điện
áp rơi trên mối tiristo là UT = 1,5 V và trị trung bình của dòng điện tải là: Id = 30A.
Hãy tính trị trung bình của điện áp tải khi các góc mở  là 00; 300;450;600.
Bài giải :
.
62


Điện áp rơi trên tiristo là 1,5(V)
Điện áp rơi trên điện trở nguồn xoay chiều: 0,07.30=2,1(V)
Điện áp rơi do điện cảm nguồn xoay chiều gây nên:
3 X c I d 3.2 .50.1,5.10 3.30

 6,75(V )
2

126,08

60
184,55

37.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, với các
thông số:
U2= 110V; f = 50Hz; E = 350V; R = 3; L=∞; = 1200
Tính công suất có ích trả về lưới xoay chiều trong hai trường hợp:
a.Bỏ qua điện cảm chuyển mạch Lc( LC = 0).
b.Khi LC = 4mH.
38.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha. Nguồn điện xoay chiều có điện áp dây U d = 415
V, f= 50Hz, LC = 0,6mH. Giả thiết dòng điện tải được nắn thẳng và bỏ qua điện áp rơi
trên các tiristo và điện trở nguồn.
a. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo góc mở 0 ( 00,200,300,450,600,700)
khi dòng điện tải Id = 50A.
b. Lập bảng tính trị trung bình của điện áp tải theo dòng điện tải Id ( 0,20,25,45,65,85)
khi góc mở = 300
Bài giải
Điện áp tải:
a/ U d  U d
Ud’= f()
'

 U  ;

.
62



20
507,2

30
475,7

45
379,4

60
265,7

70
178,9

25
471,2

45
467,6

65
464

85
460,4

b/ Ud’= f(Id) khi = 300
Ud’=475,7 - 0,18.Id
Id(A)


 71,8( A)
R
0,8
I
71,8
ID  d 
 23,9( A)
3
3

Ud 

Từ biểu thức giải tích ta có:

.
62


di
3 6U 2
3 6U 2 3 6.120
cos 3t  L a ; At 3 

 34,4
8
dt
8
8
A

Biểu thức giải tích:
ud 

3 6U 2 
2

1  cos 6t 
  35


Tính trị trung bình của điện áp tải, trị trung bình của dòng tải, dòng chảy qua điốt và xác
định giá trị điện cảm L sao cho Ia = 0,1Id.
42.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo cầu 3 pha đối xứng với các thông số:
U2 = 200V; XC = 0,5; R = 3; L = ∞; =0.
Tính trị trung bình của điện áp tải, dòng tải và góc trùng dẫn .
43.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha tia, mạch tải R+L với các thông số:
Ud = 200V; U2 = 180V; f= 50Hz; Id = 800A;  = 0. Tính R, điện cảm chuyển mạch LC và
góc trùng dẫn .
44.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo một pha hai nửa chu kỳ với các thông số:
U2 = 120V; f= 50Hz; L = 3mH; =

2
.
3

Viết biểu thức của dòng tải id và xác định góc tắt dòng .
45.Cho sơ đồ chỉnh lưu tiristo 3 pha cầu làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc, với các
thông số:
.
62

Pd  275,15.74,85  20,6(kW )
Id 

Với LC=1mH ( có xét đến hiện tượng trùng dẫn)
U d  U d  U  
'

3 6U 2



cos  

3X c I d



3X c 

Id  R 
  E  U d  350  275,15  74,85(V )
 

E Ud
74,85
Id 

 68,04( A)
3X c
3.0,314

cos 



Vì bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc nên:
U d  U d  U   2 Rc I d  2U T
'

Ud 
'

3 6 .239



cos 145 0 

3.0,3.40



 2.0,5.40  2.1,5  492,8(V )

E Ud
'
Id 
; R  0; E  U d  492,8(V )
R
'


150 2
1  0,54(rad )

 0,52

    21    2.0,54  2,06


2,06
 6,5(ms)
314

Tính R, từ công thức:

.
62


 cos 1  . sin 1 



T 
 

Id 

2 2U 2
R



 25( A)
E
240
'
Ud  E
Id 
R
'
U d  U d  U  ;
Id 

U  

3X C I d
2

Từ đó ta có các biểu thức tính như sau:

.
62


Ud 
'

3X C I d
3 6U 2
cos  
2


2X C Id

6U 2
6U 2

 0,349  0,0681  0,41

    114 0 2
  30 7

PHẦN BÀI TẬP (50 BÀI)
Bài 1
Sơ đồ chỉnh lưu cầu điốt 1 pha 1/2 chu kỳ.
Ud 
Id 

2 2U 2





2 2 .71



 63,92(V )

U d  E 63,92  48

Bài 2.
Trong mỗi nửa chu kỳ, đường cong ud cắt đường thẳng E tại hai điểm 1, 2 nên 1, 2 sẽ là
nghiệm của phương trình:

.
62


2U 2 sin 1  E
120
 0,385
220 2
1  0,39(rad )
sin 1 

    21    2.0,39  2,34


2,34
 7,47(ms)
314

Tính R, từ công thức:
Id 

2 2U 2  cos 1  . sin 1 



R  

ID  d 
 89,17( A)
2
2

Ud 

2 2U 2



Bài 4.
Chỉnh lưu điốt 3 pha tia
3 6U 2 3 6 .100

 116,5(V )
2
2.3,14
U  E 116,5  50
Id  d

 83,12( A)
R
0,8
I
83,12
ID  d 
 27,7( A)
3
3

62


Chỉnh lưu điốt 3 pha cầu.
3 6 .220
 504,5(V )

3,14
U  E 504,5  220
Id  d

 47,4( A)
R
6
I
47,4
ID  d 
 15,8( A)
3
3

Ud 

3 6U 2



Từ biểu thức giải tích ta có:
6 6U 2
di



1

 0,01
 mxC.R. f

Biến đổi biểu thức và thay số ta có phương trình bậc 2 như sau:
C 2  104 C  5.1011  0

Giải phương trình bậc hai có 2 nghiệm: C1=0 (loại); C2 = 100F
Vậy C = 100(F).
Bài 7.
Sơ đồ chỉnh lưu 3 pha tia: A=0,2; n=3;
áp dụng công thức:
A
;
n  2 LC
A
0,2
LC  2 2

 22,54.10 6
n  k LC 9.3142 0,01

k LC 

2

22,54.106


Bài 9.
Chỉnh lưu cầu tiristo 1 pha không đối xứng
- Trị trung bình của điện áp tải:
2U 2

Ud 



1  cos   

2.100  1 
1    67,55(V )
3,14  2 

- Trị trung bình của dòng tải:
Id 

U d 67,55

 67,55( A)
R
1

- Trị trung bình của dòng chảy qua tiristo:
IT 

I d     67,55180  60



3X C Id
2

Từ đó ta có các biểu thức tính như sau:
Ud 
'

3 6U 2
3X C Id
cos  
2
2

cos  

2
3 6U 2



 

3X C 
2.3,14 
3.10 32 .50 

  220
I
R

62


cos   cos     

áp dụng công thức: cos     cos  

2 X C Id
6U 2
2 X C Id
 0,664  0,0265  0,69
6U 2

    133063
  20

Bài 11.
Sơ đồ chỉnh lưu cầu tiristo 3 pha không đối xứng.
- Xác định góc mở 
Pd  U d I d

3 6U 2
1  cos    128,51  cos  
2
P
12850
U d  Id R  R
 1,285.
 128,5(V )
R

3X C I d
2
3 6U 2
3 6 .220
Ud 
cos  
 514,86(V )

3,14
Ud
514,86
Id 

 97,39( A)
3X C
5,286
R
U  



U d  R.I d  5.97,39  486,95(V )
'

Tính góc trùng dẫn.

.
62



3X C Id
3 6U 2
3 6 .190
'
 Ud  Ud 
 217 
 217  5,326(V )
2
2
2.3,14
2 .5,326
LC 
 41(mH )
3.314.866

U  

Phương trình chuyển mạch:
cos   cos     

2 X C Id
6U 2

 0
1  cos  

2 X C Id
6U 2

cos   1 

 128,85(V )

Trị trung bình của dòng chảy qua điốt.
ID 

I d 60

 20( A)
3
3

Điện áp ngược cực đại đặt lên mỗi điốt:
.
62


U nm  6U 2  6.128,85  315,6(V )

Bài 15.
Khi T1 mở cho dòng chảy qua ta có phương trình:
2U 2 sin t  L

did
di
 L d
dt
dt

2U 2
2U 2

3
3

Bài 16.
Chỉnh lưu tiristo 1 pha 2 nửa chu kỳ, làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc.
Do LC0 nên trị trung bình của điện áp tải:
U d  U d  U  
'

2 2U 2



cos  

Xác định góc mở .
Id 

E

2 2U 2



cos  

X C Id




62


Bài 17.
Khi các phần tử trong sơ đồ được coi là lý tưởng thì trị trung bình của điện áp tải:
3 6U 2

Ud 

cos 



Vì bộ biến đổi làm việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc nên:
U d  U d  U   2 Rc I d  2U T
'

Ud 
'

3 6 .239,6



cos 145 0 

3.0,3.60




U  

3 X c I d 3.2 .50.1,2.103.30

 5,4(V )
2
2

Biểu thức của điện áp tải:
3 6 .150
cos   1,5  2,1  5,4
2
'
U d  175,43 cos   9
Ud 
'

U d  f ( )
'

0
Ud’(V)

0
166,43

30
142,93

45