LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, lò điện trở 3 pha đã và đang được sử dụng rộng rãi trong các
ngành công nghiệp như: Ngành công nghiệp chế biến lương thực, thực phẩm;
ngành công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng; ngành công nghiệp luyện kim;
ngành cơ khí …vv. Nhưng phát triển mạnh nhất là trong ngành công nghiệp
chế biến thực phẩm, bởi vì nó tạo ra được các sản phẩm có ích cho con người,
cho xã hội và góp phần đáng kể cho nguồn hàng xuất khẩu của đất nước. Tuy
lò điện trở có cấu tạo đơn giản, dễ chế tạo, dễ sửa chữa, dễ sử dụng mà lại làm
việc tin cậy song nó cũng có những hạn chế nhất định như là phải khống chế
được nhiệt độ của lò điện trở nhất là các lò có công suất lớn tới vài chục, vài
trăm kilowat thì việc thiết kế thiết bị khống chế nhiệt độ theo yêu cầu rất
phức tạp và cồng kềnh, giá cả rất đắt. Song ngày nay, với trình độ tiến bộ
khoa học kỹ thuật người ta đã nghiên cứu, thiết kế và chế tạo được các loại lò
điện trở lớn nhỏ với công suất khác nhau, hiệu suất làm việc cao và đáp ứng
được yêu cầu công nghệ của các ngành công nghiệp. Tuỳ theo yêu cầu công
nghệ của từng ngành sản xuất mà lò điện trở có những tính năng, tác dụng của
yêu cầu của người sử dụng. Chính vì những yêu cầu đó đòi hỏi lò điện trở
phải có những tính năng điều chỉnh được nhiệt độ thích hợp với yêu cầu sản
xuất và sử dụng được tối đa hiệu suất của lò mà không làm hư hỏng lò hoặc
nhìn chung khi điều chỉnh nhiệt độ của lò điện trở.
Nhìn chung khi điều chỉnh nhiệt độ của lò điện trở cần tuân thủ các yêu
cầu cơ bản dưới đây:
- Điện áp cấp cho lò ấn định
- Tổn hao nhiệt nhỏ.
- Hiệu suất làm việc cao
- Làm việc an toàn, dễ sử dụng, dễ điều khiển
- 1 -
- Đạt được yêu cầu công nghệ
- Thiết bị sử dụng đơn giản, gọn nhẹ, chắc chắn, rẻ tiền.
- Dễ sửa chữa, thay thế.
Tuy nhiên để thiết kế và chế tạo được lò điện trở với đầy đủ yêu cầu

Vtrb
- 3 -
p
J3
n
J2
cùc ®iÒu khiÓn
J1
p
n
anot
canot
- Làm mát cưỡng bức bằng quạt gió: Dòng sử dụng bằng 2/3 I
Vtrb
- Làm mát cưỡng bức bằng nước: Có thể sử dụng đến 100% dòng I
Vtrb
2. Điện áp ngược cho phép lớn nhất, U
ngmax
Đây là giá trị điện áp ngược lớn nhất cho phép đặt lên thyristor. Trong
các ứng dụng phải đảm bảo rằng tại bất kỳ thời điểm nào điện áp giữa anot –
catot U
AK
luôn nhỏ hơn hoặc bằng U
ngmax
. Ngoài ra phải đảm bảo một độ dự
trữ nhất định về điện áp, nghĩa là U
ngmax
phải được chọn ít nhất là bằng 1,2 –
1,5 lần giá trị biên độ lớn nhất của điện áp trên sơ đồ.
3. Thời gian phục hồi tính chất khoá của thyristor , t

p
n
J1
J2
J3
anot
G
C12
i = C12(dU/dt)
H×nh 6
Lớp tiếp giáp J
2
bị phân cực ngược lên độ dày của nó nở ra tạo ra vùng
không gian nghèo điện tích, cản trở dòng điện chạy qua. Vùng không gian này
có thể coi như một tụ điện có điện dụng C
J2
. Khi có điện áp biến thiên với tốc
độ lớn dòng điện của tụ có thể có giá trị đáng kể, đóng vai trò như dòng điều
khiển. Kết quả là thyristor có thể mở ra khi chưa có tín hiệu điều khiển vào
cực điều khiển G
Tốc độ tăng điện áp là một thông số phân biệt thyristor tần số thấp với
các thyristor tần số cao. ở thyristor tần số thấp
dt
dU
vào khoảng 50 – 200
V/µs, với các thyristor tần số cao
dt
dU
có thể đạt đến 500 – 2000 V/µs.
5. Tốc độ tăng dòng cho phép

hưởng rất lớn đến Tiristo:
a. Làm tăng giá trị dòng qua van I
a
cần thiết để mở được và duy trì cho
van dẫn vì điện trở này rẽ nhánh dòng qua va qua nó.
b. hạn chế ảnh hưởng của tốc độ tăng áp du/dt, nó sẽ dẫn bớt dòng ký
sinh có hại này qua nó, giảm bớt tác động này đến cực điều khiển.
c. Tiristo có độ nhạy cao thường bắt buộc phải có điện trở này để dẫn
dòng nhiệt (dòng diện rò ) qua nó để tránh Tiristo bị mở vì dòng này.
d. Làm giảm hệ số khuếch đại vùng n
1
-p
2
-n
2
dẫn đến làm tăng điện áp
chuyển mạch của van.
e. Làm giảm được thời gian hồi phục tính chất khoá cho Tiristo vì nó
tạo thành mạch thoát cho các điện tích dư tích tụ trong vùng p
2
và n
2.
Nhìn chung để đánh giá chi tiết hơn cần biết giá trị của R
G
, R
S
. Tuy
nhiên quy luật chung của các điện trở này là: Tiristo càng nhỏ thì trị số R
S
càng lớn ( đôi khi coi rằng R

quá mức trên cực điều khiển cần có biện áp hạn chế trước mà thông dụng nhất
là đấu thêm điốt nối tiếp song song với cực điều khiển như trên hình
4. ảnh hưởng của điện áp dương trên cực điều khiển khi điện áp trên
van lại âm, điều này có thể dẫn đến sự phát nhiệt quá mức ở cực điều khiển
làm hỏng van.
Nhìn chung nên hạn chế các tình trạng: U
GK
>0 trong khi U
Ak
<0; cũng
như U
GK
<0 trong khi U
AK
>0. Trong sổ tra cứu thường hai trị số âm và dương
của U
GK
lấy là -1 và vào khoảng 0,5V đến 1V.
]I.4. ĐẶC TÍNH VÔN – AMPE CỦA THYRISTOR
Đặc tính vôn – ampe của một Thyristor gồm hai phần (hình 2). Phần
thứ nhất nằm trong góc phần tư thé I là đặc tính thuận tương ứng với trường
hợp điện áp U
AK
> 0, phần thứ hai nằm trong góc phần tư thứ III gọi là đặc
tính ngược, tương ứng với trường hợp U
AK
< 0.
a. Trường hợp dòng điện vào cực điều khiển bằng không (I
G
= 0)

có một dòng điện rất nhỏ chạy qua, gọi là dòng rò. Điện trở tương đương
mạch anot – catot vẫn có giá trị rất lớn. Khi đó tiếp giáp J
1
, J
3
phân cực thuận,
J
2
phân cực ngược. Cho đến khi U
AK
tăng đạt đến giá trị điện áp thuận lớn
nhất U
thmax
sẽ xảy ra hiện tượng điện trở tương đương mạch anot – catot đột
ngột giảm, dòng điện có thể chạy qua Thyristor và giá trị sẽ chỉ bị giới hạn
bởi
điện trở tải ở mạch ngoài. Nếu khi đó dòng qua Thyristor có giá trị lớn hơn
một mực dòng tối thiểu, gọi là dòng duy trì I
dt
thì khi đó thyristor sẽ dẫn dòng
trên đường đặc tính thuận, giống như đường đặc tính thuận ở đi ốt. Đoạn đặc
tính thuận được đặc trưng bởi tính chất dòng có thể có giá trị lớn nhưng điện
- 8 -
H×nh 2 §Æc tÝnh von-ampe cña thyristor
Dßng rß
Dßng rß
O
i
u
U

, I
G2
, I
G3
.. Nói chung nếu dòng điều khiển lớn hơn thì điểm
chuyển đặc tính làm việc sẽ xảy ra với U
AK
nhỏ hơn.
I.5. MỞ VÀ KHOÁ THYRISTOR
Thyristor có đặc tính giống như điôt, nghĩa là chỉ cho phép dòng chạy
qua theo một chiều, từ anot đến catot và cản trở dòng chạy theo chiều ngược
lại. Tuy nhiên khác với điôt, để thyristor có thể dẫn dòng ngoài điều kiện phải
có điện áp U
AK
> 0 còn cần thêm một số điều khiển khác. Do đó thyristor
được coi là phần tử bán dẫn có điều khiển để phân biệt với điôt là phần tử
không điều khiển được.
1. Mở thyristor
Khi được phân cực thuận U
AK
> 0 thyristor có thể mở bằng hai cách.
Thứ nhất có thể tăng điện áp anot- catot cho đến khi đạt đến giá trị điện áp
thuận lớn nhất , U
thmax
khi đó điện trở tương đương trong mạch anot – catot sẽ
giảm đột ngột và dòng qua thyristor sẽ hoàn toàn do mạch ngoài xác định.
Phương pháp mở này trong thực tế không được áp dụng và còn nguyên nhân
mở không mong muốn vì không phải lúc nào cũng có thể tăng được điện áp
đến giá trị U
thmax

1
, J
3
phân cực thuận, các điện tích đi qua hai lớp này dễ dàng và lấp đầy tiếp
giáp J
2
đang bị phân cực ngược. Vì vậy mà dòng điện có thể chảy qua ba lớp
tiếp giáp J
1
, J
2
, J
3
. Để khoá thyristor lại cần giảm dòng anot – catot về dưới
mức dòng duy trì (I
dt
) và đặt một điện áp ngược lên anot – catot (U
AK
< 0)
trong một khoảng thời gian tối thiểu, gọi là thời gian phục hồi, t
r
. Trong thời
gian phục hồi có một dòng điện ngược chạy giữa catot và anot. Dòng điện
ngược này di tản các điện tích ra khỏi tiếp giáp J
2
và nạp điện cho tụ điện
tương đương của hai tiếp giáp J
1
, J
3

Thi gian phc hi l mt trong nhng thụng s quan trng ca
thyristor thi gian phc hi xỏc nh di tn s lm vic ca thyristor, t
r
, cú
giỏ tr c 5 50 às i vi cỏc thyristor tn s cao v c 50 200 às i vi
cỏc thyristor tn s thp.
I.6. CC YU CU I VI TN HIU IU KHIN THYRISTOR
Quan h gia in ỏp trờn cc iu khin v catot vi dũng in i vo
cc iu khin xỏc nh cỏc yờu cu i vi tớn hiu iu khin thyristor . Vi
cựng mt loi thyristor nh sn xut s cung cp mt h c tớnh iu khin,
vớ d nh trờn hỡnh 4, trờn ú cú th thy c cỏc c tớnh gii hn v in
ỏp v dũng in nh nht, ng vi mt nhit mụi trng nht nh m tớn
hiu iu khin phi m bo m c chc chn mt thyristor. Dũng iu
khin i qua tip giỏp p-n gia cc iu khin v catot cng lm phỏt núng
tip giỏp ny. Vỡ vy tớn hiu iu khin cng phi b hn ch v cụng sut.
Cụng sut gii hn ca tớn hiu iu khin ph thuc thi gian. Nu tớn hiu
iu khin l mt xung cú rng cng ngn thỡ cụng sut cho phộp cú th
cng ln.
- 11 -
Hình 4 Yêu cầu đối với tín hiệu điều khiển
Giới hạn điện áp nhỏ nhất
Giới hạn dòng điện nhỏ nhất
Giới hạn công suất với độ rộng
xung khác nhau
0,1ms
Vùng mở chắc chắn
Thynsitor
0,1ms
O
0,1ms

Hình 5
II. CÁC BỘ BIẾN ĐỔI XUNG ÁP
II.1. ĐẶC ĐIỂM CHUNG.
Các bộ điện áp xoay chiều (ĐAXC) dùng để đóng ngắt hoặc thay đổi
được điện áp xoay chiều ra tải. Do tải đòi hỏi dòng điện xoay chiều nên phải
dùng loại van bán dẫn là TRIAC hoặc ghép hai van dẫn một chiều song song
ngược nhau để mỗi van đảm nhận một chiều của dòng tải: Như vậy có thể
ghép 2 thyistor với nhau (gọi là kiểu đối xứng ) hoặc 1 thyristor với 1 điôt.
ĐAXC dùng van bán dẫn có đầy đủ các ưu điểm của nhưng mạch công
suất sử dụng kỹ thuật bán dẫn như: Dễ điều chỉnh và tự động hoá, làm việc ổn
định, phản ứng nhanh với các đột biến điều khiển, độ tin cậy và tuổi thọ cao,
kích thước gọn, dễ thay thế. Thích hợp với quá trình hiện đại hoá, tập chung
hoá các quá trình công nghệ...Nhược điểm chung và cơ bản của ĐAXC là
điện áp ra tải không sin trong toàn dải điều chỉnh. Điện áp trên tải chỉ sin khi
đưa toàn bộ điện áp nguồn ra tải, do vậy độ méo điện áp trên tải sẽ càng lớn
khi điều chỉnh càng sâu, thành phần sóng dài khá cao. Với những tải yêu cầu
nghiêm ngặt về độ méo và thành phần sóng dài không thể dùng ĐAXC được.
Do vậy ứng dụng chủ yếu của nó là cho dạng tải có tính thuần trở:
- Điều chỉnh ánh sáng đèn sợi đốt và ổn định độ phát quang của hệ
chiếu sáng.
- Điều chỉnh và ổn định nhiệt độ các lò điện trở bằng cách khống chế
công suất đưa vào lò.
- ĐAXC cùng được sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện không
đồng bộ. Nhưng chỉ phù hợp với phụ tải của động cơ dạng quạt gió hoặc máy
bơm li tâm với phạm vi điều chỉnh không lớn. ĐAXC thích hợp với các chế
độ như khởi động, đóng ngắt tải cho động cơ điện.
- ĐAXC cũng được dùng để điều chỉnh điện áp sơ cấp các biến áp lực
và thông qua đó điều chỉnh điện áp ra tải, phụ tải có thể dùng dòng điện xoay
chiều hoặc một chiều ( chỉnh lưu điôt phía thứ cấp ) khi rơi vào hai trường
- 13 -

, V
2
bằng 3 điôt.
2. Ưu nhược điểm của sơ đồ
- Các sơ đồ XAAC nói chung đều đơn giản, do đó cho hiệu quả cao
trong quá trình điều chỉnh điện áp xoay chiều.
- Tuy nhiên dạng điện áp ra phụ thuộc rất nhiều vào góc độ điều khiển và
tính chất của tải. Dạng điện áp ra cũng rất không sin.
- Phù hợp với các ưng dụng yêu cầu công suất vừa và nhỏ, nhất là với
tải thuần trở vì khi đó dạng điện áp trên tải không yêu cầu khắt khe.
- Với công suất lớn có thể áp dụng trong những trường hợp dải điều
chỉnh điện áp yêu cầu hẹp hoặc quá trình điều chỉnh chỉ diễn ra trong một thời
gian ngắn, ví dụ trong các bộ khởi động cơ.
- 15 -
A
v
1
v
4
v
6
v
3
B
v
2
v
5
C
Z