Báo cáo Bài 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 2: SCR ĐIỀU KHIỂN CÔNG SUẤT DC và ACTHIẾT BỊ TRIAC VÀ CÁC MẠCH CHỈNH LƯU Phần1: TÌM HIỂU VỀ BOARD MẠCH ĐIỀU KHIỂN PHA: Mục Đích: _ Cho ta xác định việc sử dụng một SCR để điều khiển công suất một chiều và xoay chiều bằng cách sử dụng các mạch chỉnh lưu điển hình. _ Đưa ra các hoạt động với tính hiệu một chiều và xoay chiều của TRIAC. PHẦN THÍ NGHIỆM: CHỈNH LƯU BÁN KỲ BẰNG SCR: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R4 SCR không dẫn. Do cực G của SCR chưa có xung dòng kích. Nhấn và giử SW1 lúc này xung dòng (dương) từ nguồn Va qua R1 và vào cực G thì SCR dẫn. Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau: Khi ta thả SW1 ra thì SCR không dẫn nữa là vì: Thực chất thì khi ta kích 1 xung dương thì SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR không dẫn khi ta buôn SW1 ra do bán kì dương (từ trên R4 đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn. Nối dao động ký vào cực A và cực K của SCR. Nhấn và giữ nút SW1. Khi SCR vừa bắt đầu dẫn thì ta có: Vac-SCR dẫn = 4V. Vac-max = 18Vpp = = 6.4V. Nhấn và giữ SW1. Dùng VOM ở chế độ đo DC ta đo được điện áp cực cổng của SCR VGK = 0.65V => Kết luận: Bản chất của SCR là chỉnh lưu (dẫn 1 chiều) có kích xung dương vào cực G. Và ở thí nghiệm này cho ta thấy rõ sự dẫn 1 chiều của SCR là ở chổ khi ta nhấn SW1 thì SCR dẫn và buôn ra thì SCR không dẫn nữa do nguồn cung cấp là áp xoay chiều. Và cũng phải cần 1 điện áp định mức thì SCR mới dẫn. Ở trường hợp điện áp xoay chiều này ta có thể ứng dụng vừa là chỉnh lưu và là công tắc thường mở. SCR ĐIỀU KHIỂN MẠCH CHỈNH LƯU BÁN KỲ: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R4 SCR không dẫn. Và VOM ở chế độ DC đo áp 2 cực A và K. VAK = 10.26V (do có 2 nguồn Va và Vac đổ vào cực A). Nhấn và giử SW1 lúc này xung dòng (dương) từ nguồn Va qua R1 và vào cực G thì SCR dẫn. Và tín hiệu trên là tín hiệu được chỉnh lưu bán kỳ. Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau: Khi ta thả SW1 ra ở phần thí nghiệm này thì SCR vẫn dẫn là vì: Thực chất thì khi ta kích 1 xung dương thì SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR dẫn khi ta buôn SW1 ra do nguồn Va cấp tiếp cho SCR, nghĩa là bán kì dương (từ trên R4 đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn do Va cấp tiếp nên SCR vẫn dẫn. SCR dẫn liên tục nhờ vào nguồn Va, nhưng bên nhánh có tải R4 thì SCR cho bán kì dương đi qua mà thôi, nên có dạng sóng như trên. Thành phần Diode là thiết bị điều khiển để cho SCR dẫn liên tục. Để SCR ngừng dẫn ta cắt nguồn Va. Nối dao động ký và VOM vào tải R4 như mạch sau. Điều chỉnh tín hiệu trên máy phát cho tới 7Vpk. Đo được điện áp rơi trên R4 là: 2.03V. Là giá trị điện áp trung bình. Với VOM cẫn được kết nối trên tải giảm thật chậm biên độ của tín hiệu nguồn và được giá trị VR4 = 1.2V Công suất tiêu tán trên tải giảm. Kết luận: Vậy nhờ vào sự điều khiển của Diode và nguồn Va thì SCR dẫn liên tục và có chỉnh lưu qua tải. ĐIỀU KHIỂN BỘ CHỈNH LƯU TOÀN KỲ CỦA SCR: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R4 SCR không dẫn. Và VOM ở chế độ DC đo áp 2 cực A và K. VAK = 0.714V (do có 2 nguồn Va và Vac đổ vào cực A). Nhấn và giử SW1 lúc này xung dòng (dương) từ nguồn Va qua R1 và vào cực G thì SCR dẫn. Và tín hiệu trên là tín hiệu được chỉnh lưu toàn kỳ. Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau: Khi ta thả SW1 ra ở phần thí nghiệm này thì SCR vẫn dẫn là vì: Thực chất thì khi ta kích 1 xung dương thì SCR sẽ dẫn luôn nhưng ở đây SCR dẫn khi ta buôn SW1 ra do nguồn Va cấp tiếp cho SCR, nghĩa là bán kì dương (từ trên R4 đi xuống) thì SCR dẫn nhưng khi buôn ra SCR gặp bán kì âm ngược lại thì coi như SCR được ngắt nguồn nên SCR ngừng dẫn do Va cấp tiếp nên SCR vẫn dẫn. Điều chỉnh tín hiệu trên máy phát cho tới 7Vpk. Dùng VOM ở chế độ DC ta đo được điện áp rơi trên tải là: VR4 = 3.82V Kết luận: Vậy khi chỉnh lưu toàn kỳ thì điện áp vào mạch là điện áp DC và đúng với phân cực của SCR. Nên đúng chức năng của SCR nên khi nhấn SW1 thì SCR sẽ dẫn luôn mà không cần vào nguồn Va như bài trên. ĐIỀU KHIỂN PHA BÁN KỲ SCR: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch, vặn R2 theo chiều kim đồng hồ hết mức để có giá trị điện trở nhỏ nhất. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R4 que (+) vào Vac, đầu âm vào đất. Vac-max = 18Vpp = = 6.4V. Và ta có dạng sóng ở trên tải R4 là như sau: Góc dẫn xấp xỉ 180 độ Điều chỉnh R2 chậm theo ngược chiều kim đồng hồ. Góc mở giảm: 4ô à 360o. 1ô à ? (là 90o) Điều chỉnh tiếp khi sóng trên tải về 0. Góc mở <90o tại thời điểm nay trước đó. Nối dao động ký như hình sau: Ta vẽ được dạng sóng tại: Tại cực A của SCR: Tại cực G của SCR: Vặn từ từ R2 theo ngược chiều kim đồng hổ để tăng giá trị điện trở. Góc mở giảm. Tiếp tục vặn R2 ngược chiều kim đồng hồ đến khi SCR ngừng dẫn. Ta lại điều chỉnh R2 để SCR bắt đầu dẫn. Thì góc dẫn này là 90o. Mắc thêm tụ C1 vào mạch sau thì sẽ làm thay đổi góc mở khi ở trường hợp không có tụ ở trên: Chỉnh R2 từ từ theo ngược chiều kim đồng hồ để có giá trị điện trở R2 tăng, và quan sát trên dao động ký ta thấy góc mở giảm. Khi ta chỉnh tiếp tục giá trị điện trở R2 tăng thì góc mở sẽ = 0. Tại vị trí R2 có giá trị điện trở cực đại, ta điều chỉnh máy phát sóng sao cho điện áp trên tai là R8 có trị số là 7Vpk. Dùng VOM ở chế độ DC ta đo được giá trị R8 là VR8 = 2.61V. Là trị trung bình. Với dao động ký tại vị trí R8, và đồng hồ đo giá trị điện áp trung bình trên tải. Để R2 giá trị cực đại theo chiều kim đồng (là giá trị điện trở = 0). Khi đó dạng sóng trên mạch tiến về 0 và VOM đo trên R8 cũng = 0. Kết luận: Khi có biến trở thì ta có thể điều chỉnh đựơc dòng kích vào cực G của SCR nên có thể nói là R2 điều chỉnh được góc mở cho SCR. ĐIỀU KHIỂN PHA TOÀN KỲ: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch, vặn R2 theo chiều kim đồng hồ hết mức để có giá trị điện trở nhỏ nhất. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là R8. Và ta có dạng sóng ở trên tải R8 là như sau: Chỉnh lưu trong mạch qua CR3 là chỉnh lưu toàn kỳ. Khi vặn R2 ngược chiều kim đồng hồ thì góc dẫn giảm. Kết nối kênh1 vào cực G và kênh2 vào cực A và chân GND của dao động ký vào cực K của SCR. Và chỉnh R2 theo chiều kim đồng hồ để có góc mở cực đại: Ta vẽ được dạng sóng tại kênh1 nối vào cực G là: Ta vẽ được dạng sóng tại kênh2 nối vào cực A là: Giảm R2 cho tới khi SCR ngưng dẫn, và ta điều chỉnh lại khi SCR bắt đầu mở. góc dẫn là gần bằng 90o. Thêm tụ C1 như hình sau và vặn R2 hết về theo chiều kim đồng hồ: Trường hợp vặn R2 cực theo chiều kim đồng hồ Khi có tụ C1 sẽ làm thay đổi góc mở so với trường hơp khi không có C1 ở trên. Vặn R2 từ từ theo chiều kim đồng hồ cho đến khi dạng sóng trên tải về 0. Góc mở cũng khác đi ở trong trường hợp này khi không có tụ C1 ở trên. Chỉnh R2 cực đại theo chiều kim đồng hồ và điều chỉnh điện áp trên tải là 7Vp. Ta dùng VOM ở chế độ đo DC ta đo được điện áp rơi trên R8 là: 2.1V. => Kết luận: Vậy ở trường hợp này có CR3 và SCR được phân cực đúng nên mạch này SCR hoạt động liên tục, và R2 chỉ điều khiển góc mở của SCR . SỰ DẪN ĐIỆN HAI CHIỀU CỦA TRIAC: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: 6Vpk . Và VOM ở chế độ DC đo được là 6.09V. Đo được điện áp rơi trên R6 là 0.6mV coi như là 0. Vậy kết quả nay cho thấy dòng chưa đi qua MT2 của TRIAC. Nhấn và giử SW1. Quan sát trên dao động ký. Điện áp trên MT2 là 1V là áp rơi trên TRIAC. Lúc này ta dùng VOM đo được áp rơi trên R6 là 5,33V. Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn. Cho mạch và mắc lại như sau: cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: - 6Vpk . Và VOM ở chế độ DC đo được là -6.09V. Đo được điện áp rơi trên R6 là 0.6mV coi như là 0. Vậy kết quả nay cho thấy dòng chưa đi qua MT2 của TRIAC. Nhấn và giử SW1. Quan sát trên dao động ký. Điện áp trên MT2 là -1V là áp rơi trên TRIAC. Lúc này ta dùng VOM đo được áp rơi trên R6 là -5,2V. Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn. => Kết luận: Ở hai mạch trên khi ta kịch xung áp dương vào cực G thì mạch 1 Nguồn qua TRIAC từ MT2 à MT1, còn ở mạch 2 thì TRIAC cho dẫn từ MT1 à MT2: vậy ta nhận thấy kích xung dương TRIAC dẫn hai chiều. SỰ DẪN ĐIỆN HAI CHIỀU CỦA TRIAC: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: 6Vpk . Và VOM ở chế độ DC đo được là 6.09V. Nhấn và giử SW1. Quan sát trên dao động ký. Điện áp trên MT2 là 1V là áp rơi trên TRIAC. Và điện áp của cực G và MT1 là :VG-MT1 = 0.55V Kết quả ở 2 câu trên cho thấy lúc này TRIAC đang dẫn. Dựa vào bảng vận hành sau từ sơ đồ mạch trên TRIAC vận hành theo chế độ I. CHO BẢNG VẬN HÀNH SAU: Chế độ Góc phần tư Điều kiện I I+ MT2 dương Cực cổng dương II I- MT2 dương Cực cổng âm III III+ MT2 âm Cực cổng dương IV III- MT2 âm Cực cổng âm Kết nối mạch như hình sau: đầu đo kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với MT2 của Q1. Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC. Đặt lại đầu nối cho nguồn VA. Nhấn và giử SW1 ta đo được điện áp tại cực G như trên là: VG-MT1 = -0.7V. Quan sát dao động ký điện áp VMT2 = 1V. Vậy là TRIAC đang dẫn. Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ II. Kết nối mạch như hình sau: đầu đo kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với MT2 của Q1. Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC. Đặt lại đầu nối cho nguồn VA. Nhấn và giử SW1 ta đo được điện áp tại cực G như trên là: VG-MT1 = -0.94V. Quan sát dao động ký điện áp VMT2 = -1V. Vậy là TRIAC đang dẫn. Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ IV. Kết nối mạch như hình sau: đầu đo kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với MT2 của Q1. Đầu nối 2 tại cổng VA sẽ ngắt tạm thời để tắt TRIAC. Đặt lại đầu nối cho nguồn VA. Nhấn và giử SW1 ta đo được điện áp tại cực G như trên là: VG-MT1 = 0.13V. Quan sát dao động ký điện áp VMT2 = -1V. Vậy là TRIAC đang dẫn. Dựa vào bảng vận hành trên và sơ đồ mạch này ta thấy mạch vận hành theo chế độ III. Kết nối mạch như hình sau: Nối đầu vào của máy phát và hiệu chỉnh sao cho tín hiệu Vac là 18Vpp với dạng sóng sin, tần số 60Hz. Kênh 1 của dao động ký vẫn kết nối với cực MT2 của TRIAC. Nhấn và giử SW1 trong khi quan sát dao động ta vẽ được dạng sóng như sau: Ta đổi nguồn Vgg từ mạch trên thành nguồn âm. Ta cũng vẽ được dạng sóng như sau: Từ 2 dạng sóng ở trên ta nhận thấy TRIAC đều dẫn: Vậy khi kích xung áp dương hay âm vào cực G của TRIAC thì TRIAC cũng dẫn. Và dẫn được hai chiều (Dẫn xoay chiều). Khi ta không nhấn SW1 nữa thì TRIAC không dẫn nữa. Vì khi không có dòng kích mà muốn TRIAC dẫn thì dòng qua nó phải lớn hơn dòng cho phép =>Kết luận: TRIAC là kinh kiện có thể dẫn dòng theo cả hai chiều (xoay chiều) và được thực hiện nhò xung dòng kích vào cổng G có chiều bất kỳ (xoay chiều). Và cũng giống với SCR là không thể điều khiển ngắt (không kích ngắt). Chỉ ngắt khi mất nguồn đi qua linh kiện. ĐIỀU KHIỂN PHA BÁN KỲ CỦA TRIAC: Cho mạch và mắc như sau: Cấp nguồn như trên mạch. Nối kênh1 của dao động ký vào tải là MT2 của TRIAC (Q1) và nối đất với cực GND của dao động ký mức điện áp báo trên dao động ký là: 6Vpk . Và VOM ở chế độ DC đo được là 6.09V. Quan sát dạng sóng ta vẽ lại được như sau: Nhận thấy từ dạng sóng ta thấy TRIAC dẫn. TRIAC dẫn vì khi nguồn cung cấp là bán kỳ dương (1/2 chu kỳ đầu), có ½ chu kỳ của bán kỳ dương (là ¼ chu kỳ) dòng kích chưa đủ => TRIAC không dẫn. ¼ chu kỳ kế tiếp thì TRIAC dẫn do dòng kích đã đủ. Còn ở bán kỳ âm TRIAC không dẫn. Nhưng ta thấy vẫn có dòng qua tải là nhờ dòng qua tụ và R1 (theo bán kỳ âm của nguồn). Vậy TRIAC điều khiển chỉ một bán kỳ. Góc dẫn trong trường hợp này xấp xỉ là: 90o. Quan sát dao động ký và xoay chậm R1 ngược chiều kim đồng hồ. Góc dẫn của TRIAC điều chỉnh được trong khoảng: 90o à 180o. Di chuyển kênh1 đến cực MT2 và kênh 2 đến cực G của TRIAC như hình sau: Vặn R1 cực đại theo chiều kim đồng hồ. Ta quan sát được dạng sóng: Tại cực MT2 của TRIAC: Tại cực cổng G của TRIAC: Vặn từ từ R1 ngược chiều kim đồng hồ. Góc dẫn thay đổi từ: 90o à 180o. Ta tiếp tục vặn R1 ngược chiều kim đồng hồ khi TRIAC ngừng dẫn. Chỉnh lại R1 để TRIAC bắt đầu dẫn. Quan sát tại cực G và TRIAC bắt đầu dẫn tại điểm cuối của ¼ chu kỳ đầu (90o).