CHƯƠNG I

GIỚI THIỆU CHUNG
VỀ NGUỒN ỔN ÁP MỘT CHIỀUHiện nay trong công nghiệp có rất nhiều ứng dụng dùng điện áp một chiều do
những ưu điểm vượt trội của nó. Điện áp một chiều được sử dụng trong các máy
vận chuyển; trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt: ôtô chạy
điện, xe rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ thuật điện hoá... Động cơ một chiều có
mômen mở máy lớn, điều chỉnh trơn được tốc độ và rất đa dạng trong việc lựa
chọn công suất.
Tuy nhiên việc dùng động cơ điện một chiều có một số hạn chế là dòng điện
một chiều không sử dụng rộng rãi, chế tạo phức tạp, cồng kềnh. Do đó để có
được dòng điện một chiều ta phải biến đổi từ dòng điện xoay chiều được dùng
rộng rãi nhờ
“
Nguồn ổn áp một chiều
”.

Nguồn ổn áp một chiều là một máy điện biến dòng điện xoay chiều tần số
50Hz thành dòng điện một chiều có điện áp tuỳ ý dựa vào yêu cầu của phụ tải.
Điện áp đầu ra có thể giữa cố định trong một khoảng điện áp nào đó nhờ vào tín
hiệu xung điều khiển Tranzitor. Mạch ổn áp gồm 4 phần chính sau:
+ Biến áp: Biến đổi điện áp từ lưới điện 220V tần số 50Hz thành điện áp thấp
phù hợp với đầu vào của bộ chỉnh lưu bán dẫn.
+ Chỉnh lưu: Là bộ biến đổi điện áp xoay chiều ở đầu vào thành điện áp một
chiều ở đầu ra có độ nhấp nhô phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu.
+ Bộ lọc: là bộ để lọc bớt thành phần sóng hài bậc cao của điện áp chỉnh lưu
nhằm mục đích san phẳng điện áp chỉnh lưu
+ Mạch ổn áp: là mạch để duy trì điện áp tải ở một khoảng nhất định khi phụ tải


b. đồ thị dòng áp (hình 1.b)
α
Π
u
d
i
d
i
1
i
4
i
2
ωt
ωt
ωt
ωt
ωt
2Π
I
d
I
d

chúng mở ngay và cho dòng chảy theo đường T
1
- Tải - T
3
- Nguồn , áp
đặt lên tải u
d
= u
2
và có chiều như hình vẽ .Tương tự trong nửa chu kỳ
sau , tại t = t
2
ta đưa xung vào mở thysistor T
2
và T
4
, dòng sẽ chảy theo
đường T
2
- Tải - T
4
- Nguồn .
C . Hoạt động của sơ đồ: (khi không xét đến trùng dẫn)
cầu gồm 6 thyristor chia thành 2 nhóm nhóm Catốt chung :T
1,
, T
3
, T
5
;

3
U )
π
θ
−
;
Góc mở
α
được tính từ điểm chuyển mạch tự nhiên( giao điểm của các
nửa hình sin).
Giả thiết T
5
, T
6
đang dẫn cho dòng chảy qua V
F
= V
c
; V
G
= V
b
;
* Khi
θ
=
θ
1
=
6

;
 Khi
θ
=
θ
2
= 3
6
π
+
α
cho xung điều khiển mở T
2
khi T
2
mở nó làm cho
T
6
bị khóa lại tương tự trên .
 Quá trình cứ tiếp tục như vậy, mỗi van được đưa xung vào mở sau
1
3
T
;
 Ta có biểu thức tính toán sau:
điện áp trung bình trên tải : U
d
=
5
6

2. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 fa điều khiển :

a. sơ đồ:( Hình 2a)

Hình 2a_sơ đồ chỉnh điều khiển cầu 3 fa
I
T4
I
T1
I
6
b. Đồ thị dòng áp mạch chỉnh lưu cầu 3 fa ĐK(
Hình 2b )
6
;
điện áp các pha thứ cấp máy biến áp lần lượt là: U
a
=
2
2sinU
θ
;
U
b
=
2
2sin( 2
3
U
u
A
u
B
u
C
t1

t2

t3 t4 t5 t6

t7


t
ω
t
i
T1

i
T6u
T1

ω
t
i
a

0
0
0
0
0
0

U
c
=
2
2sin( 4

π
+
α
cho xung điều khiển mở T
1
.thyristor này được mở vì
V
a
>0 sự mở của T
1
làm cho T
5
bị khoá lại một cách tự nhiên vì V
a
> V
c
.
Lúc này T
6
và T
1
cho dòng chảy qua, và điện áp trên tải là:
U
d
=U
ab
=V
a
-V
b

2
6
63
2sin cos
2
Ud
π
α
π
α
6
θ θα
ππ
+
+
=
∫

điện áp ngược lớn nhất đặt lên van: U
nmax
=
2
6U
;
dòng điện chảy qua các van là : I
T
= I
d
/ 3;


tb
<∝.
Bộ băm xung áp một chiều được coi như là một công tắc tơ tĩnh đóng
mở liên tục một cách chu kỳ. Nó được sử dụng rộng rãi trong các máy
vận chuyển, trong truyền động máy cắt gọt, trong giao thông đường sắt,
ôtô chạy điện, xe rùa bốc dỡ hàng, trong kỹ nghệ điện hoá...
Thiết bị băm xung làm việc với hiệu suất cao tổn hao năng lượng ít
hơn so với phương pháp điều chỉnh điện áp một chiều liên tục, ít nhạy
cảm với môi trường vì tham số điều chỉnh là thời gian đóng mở để đặt
hoặc cắt nguồn trên tải, kích thước nhỏ. Tuy nhiên bộ băm xung áp có
nhược điểm là : phải dùng cùng với bộ lọc đầu ra do đó làm tăng quán
tính của qúa trình điều khiển khi sử dụng các mạch điều khiển kín. Nếu
tần số đóng mở lớn sẽ phát sinh ra nhiễu vô tuyến.
2. Nguyên tắc hoạt động của bộ băm xung áp một chiều làm việc ở
chế độ giảm áp.
Bộ băm xung áp một chiều là một khoá điện H làm bằng tranzito hay
bằng tiristo được điều khiển đóng mở một cách chu kỳ. Khi làm việc ở
chế độ giảm áp bộ băm xung áp một chiều H được đặt nối tiếp giữa
nguồn điện áp một chiều E và phụ tải như trên hình vẽ.
a) Trị số trung bình của điện áp trên tải U
tb
.
Khi bộ băm H đóng điện thì điện áp đặt lên tải có trị số u = E. Còn khi
H ngắt điện thì u = 0.
Sơ đồ nguyên lý:
Bằng cách biến đổi trị số của hệ số α ta nhận được các trị số khác
nhau của điện áp trung bình của điện áp trung bình U
tb
trên phụ tải.
Có thể cho α biến đổi bằng hai cách:
1 - Cố định chu kì băm T, thay đổi thời gian đóng điện T
đ
của bộ băm,
ta có bộ băm tần số cố định.
2 - Cố định thời gian đóng điện T
đ
, biến đổi chu kì băm T, ta có bộ băm
tần số biến thiên.
H
L
R
E

U

Nếu T
đ
= 0 thì α = 0 ta có U
tb
= 0 lúc này bộ băm thường xuyên ngắt
mạch. Khi T
đ
= T, ta có α =1 và U
tb
= E, bộ băm thường xuyên đóng

điều khiển
L
2
•

•

•
•
•

•

K
D
C
1
Sơ đồ nguyên lý của bộ băm xung áp một chiều
Ld
RdTrên sơ đồ thì bộ băm xung áp làm việc như một công tác tơ tĩnh (K) đóng mở
liên tục 1 cách chu kì . Nhờ vậy mà biến đổi được điện áp một chiều không đổi E
thành các xung điện áp một chiều U
tb
có trị số có thể điều chỉnh được. Điện áp U
tb

này đặt vào phần ứng động cơ sẽ làm thay đổi tốc độ động cơ ô tô.

với phương pháp dùng chỉnh lưu điều khiẻn hoàn toàn ta thấy vấn đề điều khiển các
van Thysistor tương đối phức tạp và bộ điều khiển cồng kềnh đồng thời khi góc mở
thay đổi thì chất lượng điện áp ra cũng thay đổi nhiều .Với bộ băm xung kết hợp với
chỉnh lưu không điều khiển do ta có thể băm vơi tần số rất cao nên đặc tính lọc sẽ tốt
hơn đồng thời việc điều khiển cũng dễ dàng hơn.
Do yêu cầu của bộ ổn áp một chiều công suất nhỏ nên ta sẽ chọn phương án dùng
chỉnh lưu không điều khiển kết hợp với bộ băm xung áp một chiều .Phương pháp này
có ưu điểm là dùng các van Diode rẻ tiền hơn các van Thysistor đồng thời việc điều
khiển dễ dàng hơn do ta không cần bộ đồng pha , dịch pha và ta chỉ điều khiển một
van điều khiển hoàn toàn . CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
Trong chương trước ta đã chọn được sơ đồ mạch lực cho bộ ổn áp như sau : Ta có sơ đồ mạch lực như sau : Máy biến

B
0

C2
Trong mạch lực như trên T1 làm việc ở chế độ bão hoà như một khoá đóng cắt , T2
làm việc ở chế độ tuyến tính để ổn định áp ra
1. Tính toán các thông số điện áp, dòng điện và công suất máy biến áp
Máy biến áp công suất cỡ vài kVA thuộc loại MBA công suất nhỏ, sụt áp trên điện
trở tương đối lớn, khoảng 4% , sụt áp trên điện kháng ít hơn cỡ 1,5% . Điện áp sụt
trên hai Diode nối tiếp khoảng 2 V do đó ta có điện áp chỉnh lưu lúc không tải sẽ là :
U
d0
= 60.1,055 + 2 = 65,3 V
Trị số hiệu dụng của điện áp pha thứ cấp MBA :

V
U
U
d
28
63
0
2
=

= m.I
2
=4,15 A
Công suất của MBA : S = 3.220.4,15 = 2740 W
Ta tiến hành chọn máy biến áp với các thông số trên.
2. Tính toán mạch từ MBA
Chọn mạch từ 3 trụ tiết diện mỗi trụ được tính theo công thức:

fc
S
KQ
ba
×
×=

Trong đó :
k: Hệ số kinh nghiệm (thường lấy K=5,8
÷
6,4).Với MBA khô lấy K=6.