Đồ án Khảo sát biến tần ALTIVAR 31

Tr­êng §¹i Häc B¸ch khoa Hµ Néi Khoa §iÖn Bé m«n kü thuËt ®o & tin häc c«ng nghiÖp =========*********=========== §å ¸n tèt nghiÖp Cö nh©n cao ®¼ng -ngµnh ®iÖn bé m«n ®o l­êng &tin häc c«ng nghiÖp ®Ò tµi : kh¶o s¸t biÕn tÇn ALTIVAR 31 Gi¸o viªn h­íng dÉn: ThÇy NguyÔn Hoµng Nam Sinh viªn thùc hiÖn :TrÇn V¨n An Hµ Néi - 2006 Lêi c¶m ¬n E m xin ch©n thµnh bµy tá lßng c¶m ¬n tíi c¸c thÇy c« gi¸o tr­êng ®¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi nãi chung vµ thÇy c« gi¸o bé m«n kü thuËt ®o & tin häc c«ng nghiÖp nãi riªng ®· nhiÒu c«ng d×u d¾t em . §Æc biÖt em biÕt ¬n s©u s¾c tíi thÇy NguyÔn Hoµng Nam lµ thÇy trùc tiÕp h­íng dÉn em thùc hiÖn ®å ¸n nµy . ThÇy ®· h­íng dÉn mang tÝnh quyÕt ®Þnh gióp em cã ®­îc s¶n phÈm mµ theo em nghÜ ®ã kµ sù häc hµnh cña em suèt 3 n¨m häc . Qua ®©y em còng xin ch©n thµnh c¶m ¬n nh÷ng b¹n bÌ , ng­êi th©n gia ®×nh ®· ®éng viªn khÝch lÖ em ®Ó häc tËp tèt vµ hoµn thµnh ®å ¸n nµy . Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n . Sinh viªn : V­¬ng b¸ viÖn Lêi nãi ®Çu. §èi víi mçi sinh viªn, sau thêi gian häc tËp vµ nghiªn cøu trªn nghÕ nhµ tr­êng ®Òu mang nÆng c«ng lao d¹y dç cña c¸c ThÇy C« lu«n tËn tuþ víi c«ng viÖc hÕt lßng víi sinh viªn – thÕ hÖ lµm chñ t­¬ng lai, lµm chñ khoa häc kü thuËt vµ c«ng nghÖ míi. Chóng em nh÷ng sinh viªn líp C§ §o l­êng & tin häc c«ng nghiÖp §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi sau 3 n¨m miÖt mµi häc tËp, c«ng tr×nh lín nhÊt cña chóng em ®¹t ®­îc ®ã lµ:®å ¸n tèt nghiÖp. §ã kh«ng chØ lµ nç lùc cña b¶n th©n mµ cßn lµ sù chØ b¶o tËn t×nh cña c¸c ThÇy C« trùc tiÕp h­íng dÉn. §Ò tµi ®å ¸n cña em, sinh viªn líp C§ §o l­êng & tin häc c«ng nghiÖp §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi tuy cßn ®¬n gi¶n vµ ch­a cã øng dông trong thùc tÕ nh­ng ®ã còng phÇn nµo ®Òn ®¸p ®­îc c«ng lao d¹y dç cña c¸c ThÇy C« gi¸o trong tr­êng vµ ®Æc biÖt lµ thÇy trùc tiÕp h­íng dÉn:NguyÔn Hoµng Nam. NÕu kh«ng cã sù chØ b¶o tËn t×nh cña thÇy th× em kh«ng thÓ hoµn thµnh ®å ¸n nµy ®­îc. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n c¸c thÇy. Vµ cuèi cïng em xin chóc c¸c thÇy lu«n thµnh c«ng trong c«ng viÖc vµ cuéc sèng ®Ó lu«n ®µo t¹o ra nh÷ng líp sinh viªn tµi n¨ng phôc vô cho ®Êt n­íc. Sinh viªn: V­¬ng b¸ ViÖn CHƯƠNG I ĐỘNG CƠ KH¤NG ФNG BỘ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ KH¤NG ĐỒNG BỘ. I - ĐỘNG CƠ KH¤NG ĐỒNG BỘ (K§B ). 1.1-Kh¸i niệm chung. Động cơ KĐB được dùng tương đối phổ biến trong sản xuất công nghiệp ngày nay,chóng thay thế càng nhiều cho c¸c động cơ một chiều .V× chóng: gi¸ thành rẻ ,cấu tạo đơn giản , hiệu suất cao , cã thể làm việc trong m«i trường khắc nhiệt :nhiệt độ cao, ăn mßn ... hơn nữa hiện nay việc sử dụng c¸c bộ biến đổi (biến tần...) đang mở ra một triển vọng lớn cho c¸c loại động cơ kh«ng ®ång bé . Tuy nhiªn động cơ kh«ng đồng bộ cũng cã một số nhược điểm : + M«men tỉ lệ với b×nh phương điện ¸p , cho nªn khi điện ¸p lưới điện giảm xuống sẽ làm cho m«men khởi động vµ m«men tới hạn giảm xuống rÊt nhiều . + Khe hở kh«ng khÝ nhỏ làm cho độ tin cậy giảm . +Khi điện ¸p lưới tăng dễ sinh t×nh trạng nãng qu¸ mức đối với stato còng khi điện ¸p lưới giảm dễ làm cho r«to nãng qu¸ mức . 1.2 Cấu tạo Động cơ KĐB là một loại m¸y điện xoay chiều hai d©y quấn ,d©y quấn sơ cấp nhËn điện ¸p lưới với tần số f1d©y quấn thứ cấp được khÐp kÝn . D©y quấn thư cấp sinh ra dßng điện nhờ hiện tượng cảm ứng điÖn từ với tần sè f2 và nã là hàm của tốc độ gãc r«to w . Động cơ KĐB được chia làm hai loại: động cơ KĐB d©y quấn và động cơ KĐB r«to lồng sãc . Động cơ KĐB r«to d©y quấn là loại động cơ mà r«to cã d©y quấn giống như d©y quấn stato , d©y quÊn 3 pha của ro to thường đấu h×nh sao , ba đàu còng lại được nối với vành trượt , đấu víi mạch ngoài bằng chổi than .Nhờ cơ cấu này mà ta cã thể nối thªm điện trở phụ vào mạch r«to để cải thiÖn tÝnh năng mở m¸y và điều chỉnh tốc đé . Động cơ KĐB r«to lồng sãc cã d©y quấn r«to kh¸c h¼n víi kÕt cấu của d©y quÊn stato .Trong r·nh của lâi sắt r«to người ta ®ặt c¸c thanh dÉn bằng đồng hay nh«m và nèi tắt chóng ở hai đầu vßng ngắn mạch. Cấu tạo gồm hai phần chÝnh Phẩm cảm : gồm ba cuộn d©y , đặt lệch nhau 120° và được cÊp điện ¸p xoay chiều ba pha để tạo từ trường quay . Phần cảm đăt ở stato . Nối sao hoặc là tam gi¸c . Phần ứng : cũng gồm ba cuộn d©y ,thường đăt ë r«to. với r«to b»ng s¾t vµ r«to d©y quấn . 1.3 Nguyªn lý làm việc của động cơ KĐB. Động cơ kh«ng đồng bộ làm việc dựa trªn hiện tượng cảm ứng điện từ . Khi đặt điện ¸p 3 pha vào 3 d©y quấn 3 pha đăt đối xứng trong lâi thÐp stato. Khi tõ trường quay (giả thiết là chiều kim đồng hồ ) của phần cảm quay qua c¸c d©y dÉn phần øng th× c¸c cuộn d©y (hay thanh) phần ứng xuất hiện søc ®iÖn ®éng (s_đ_đ ) cảm ứng .Nếu mạch phần ứng nối kÝn th× cã dßng điện cảm ứng sinh ra (chiều x¸c định theo quy tắc bàn tay phải) . Tõ trường quay lại t¸c dụng vào chÝnh dßng cảm ứng này , 2 lực tõ cã chiều x¸c định theo quy tắc bàn tay tr¸i và tạo ra m« men làm quay phần cảm theo chiều quay của tư trường quay . H×nh 1.nguyªn lý làm việc của động cơ xoay chiều ba pha KĐK Tốc độ quay của phần cảm lu«n nhỏ hơn tốc độ quay của từ trường quay.Nếu phần cảm quay với tốc b»ng tốc độ của từ trưêng th× tõ trưêng sẽ kh«ng quay qua c¸c d©y đẫn phần cảm nữa nªn sức điện động cảm ứng và dßng điện cảm ứng kh«ng cßn . Do m«men cản phần cảm sẽ quay chậm lại sau từ trưêng và c¸c d©y dẫn phần cảm lại bị từ trường quay qua , dßng điện cảm ứng lại xuất hiện và do ®ã laị m«men quay lẫn phần cảm tiếp tục quay theo tõ tr­êng nh­ng với tèc ®é lu«n nhỏ h¬n tèc ®é tõ tr­êng . Tèc ®é tõ tr­êng quay là 0 (rad/s) hay n0 (vßng/phót) th× tốc độ quay của phần cảm hay n lu«n nhỏ hơn < 0 , n < n0 . sai lÖch tương đối giữa hai tốc độ gọi là độ trượt s . s = (ω0 - ω )/ω0 ( 1-1 ) ω = ω (1-s) hay n = n0 (1-s ) (1-2 ) với ω = (2pn)/60 ; ω0 =(2pn0)/60 =( 2pf1)/p ( 1-3 ) f1 - tần số lưới tốc độ ω0 (rad/s) hay n0 (vßng/phót) lµ tèc ®é lín nhất mà r«to cã thể ®¹t ®­îc nếu kh«ng cã lực c¶n nào . Tốc độ này gọi là tèc độ kh«ng tải lý tưởng hay tốc độ đồng bộ . ë chế động cơ 0 ≤ s≤ 1 . Dßng điện cảm ứng trong cuộn dây phần ứng ở ro ro cũng là dßng xoay chiều với tần số x¸c định bởi tốc độ tương đối cuả r«to với tõ trưêng quay f2 = [p(n0 - n )]/60 (1-4 ) 1.4 Giản đồ thay thế của động cơ KĐB và đÆc tÝnh cơ của động cơ KĐB . 1.4.0 .giản đồ H×nh 2 sơ đồ thay thế động cơ kh«ng đồng bộ . Uf1 : trị số hiệu dụng của điện ¸p pha stato 1 , , 2 : là c¸c dßng điện stato ,từ ho¸ ,dßng r«to quy đổi về stato . X1 , X , X2 : là điện kh¸ng tải stato ,mạch từ ho¸ , điện kh¸ng r«to quy đổi về stato . R1 , R , R2 : điện trở của cuén d©y stato , của mạch tõ ho¸ ,cña r«to đ· quy đổi về stato . 1.4.1 Đặc tÝnh cơ . Phương tr×nh quan hệ giũa m«men quay và tốc độ của động cơ KĐB (N.M) (1-5) v ới điện trở ngắn mạch . ta lại cã :tốc đé trượt tíi h¹n được tÝnh theo c«ng thức: (1-6 ) và mô men tới han : (1-7) Dấu (+)ứng với tr­êng hợp động cơ KĐB làm viÖc ở chế độ động cơ ,dÊu ( -) là ở chế độ m¸y ph¸t .Ta đang xÐt động cơ nªn ta nhận dấu (+) 1.5 Vận hành động cơ kh«ng đồng bộ - điều chỉnh tốc độ . 1.5.0 .Më m¸y động cơ KĐB . Khi đãng điện trực tiếp vào stato động cơ KĐB đÓ më m¸y th× thäat đầu do r«to ch­a quay , độ trượt s =1 nếu sức điện động cảm ứng và dßng điện cảm ứng lớn : mm = (5¸8)dm . Dßng điện này cã gi¸ trị đặc biệt lớn ở c¸c động c¬ c«ng suất trung b×nh và lín ,g©y ra nhiệt ®èt nãng động cơ và g©y xung lực cã hại cho động cơ . Tuy dßng lín nhưng m«men më m¸y th× nhỏ : Mmm =(0.5¸ 1.5)Mdm do vậy cần phải cã biện ph¸p mở m¸y để hạn chế dßng điện lóc mở m¸y đảm bảo một m«men mở m¸y cần thiết . §èi với c¸c động cơ c«ng suất nhỏ hoặc c«ng suất nhỏ so với c«ng suất nguồn cấp th× cã thể mở m¸y trực tiếp .Nếu kh«ng mở m¸y trực tiếp th× cã thể thực hiện một trong c¸c phương ph¸p mở m¸y trực tiếp sau đ©y: A-Mở m¸y bằng điện trở đối xứng ở mạch r«to (chỉ sử dụng cho động cơ KĐB r«to d©y quấn ). B-Mở m¸y bằng điện trở đối xứng ở mạch r«to. C-Mở m¸y bằng điện trở hoặc điện kh«ng nối tiếp mạch r«to. D-Mở m¸y bằng m¸y biến ¸p tự ngẫu. E-Mở m¸y nhờ đổi nối sao-tam gi¸c, tam gi¸c- sao. 1.5.1. Đảo chiều quay động cơ KĐB. Để đảo chiều quay của động cơ điện xoay chiều ba pha KĐB, ta cần phải đảo chiều quay của từ trưêng quay do Stato tạo ra. H×nh 3 cho sơ đồ nguyªn tắc đảo chiều quay động cơ KĐB nhờ đảo chỗ hai pha A và B qua c¸c tiếp điểm công tắc tơ K1 và K2. Hình 3-Sơ đồ nguyªn tắc đảo chiều quay động cơ KĐB( a,b) và đặc tÝnh cơ khi đảo chiều quay ( c) 1.5.2. Điều chỉnh tốc độ động cơ. A-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi điện ¸p nguồn cấp đặt vào phần cảm (stato). Ở một tần số nhất định 50 hz, m«men cực đại của động cơ KĐB tỉ lệ với b×nh phương điện ¸p đặt vào phần cảm ( thường ở stato) theo biểu thức (1-7): Dấu (+)ứng với động cơ làm việc ở chế độ đéng cơ. Để thay đổi điện ¸p cấp cho phần cảm phải dïng bộ biến đổi điện ¸p xoay chiều( H×nh 4). Hinh 4 .Sơ đồ hiệu chỉnh điện ¸p động cơ KĐB và ®Æc tÝnh cơ khi điều chỉnh. Bộ biến đổi điện ¸p (B§§A) cã thể là hai m¸y biến ¸p tự ngẫu, một m¸y biến ¸p nhiều đầu ra hay một bộ biến đổi điện ¸p b¸n dẫn dïng thyristor. Sơ đồ h×nh 4 tr×nh bày sơ đồ nối d©y và c¸c đặc tÝnh cơ khi thay đổi điện ¸p . Nhận xÐt: -Phương ph¸p này chỉ cho thay đổi về phÝa giảm ¸p (U<Udm) nªn chỉ thay đổi tốc độ về phÝa giảm. -Khi điện ¸p giảm, m«men tới hạn của động cơ giảm mạnh theo (1-7). Trong khi tốc độ kh«ng tải ( tốc độ đồng bộ ) giữ nguyªn nªn khi điều chỉnh về tốc độ nhỏ th× đặc tÝnh giảm độ cứng và độ ổn định kÐm hơn. -Đặc tÝnh cơ của động cơ KĐB thường cã độ trượt tới hạn nhỏ: Nªn phương ph¸p điều chỉnh tốc độ bằng bằng c¸ch thay đổi điÖn ¸p đặt vào phần cảm thường kết hợp với việc tăng điện trở phụ mạch phần ứng để tăng độ trượt tới hạn, do đã tăng được dải điều chỉnh lớn. Chỉ ¸p dụng động cơ KĐB r«to d©y quấn. B-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi điện trở phụ ở mạch phần ứng ( r«to). Chỉ ¸p dụng cho động cơ KĐB r«to d©y quấn và được ¸p dụng rộng r·i do tÝnh chất đ¬n giản của phương ph¸p. Sơ đồ nguyªn lý và đặc tÝnh cơ như h×nh 5. H×nh 5 Nhận xÐt: -Phương ph¸p này chỉ cho điều chỉnh tốc độ về ph¸p giảm. -Tốc độ càng giảm đặc tÝnh cơ càng mềm, tốc độ động cơ càng kÐm ổn định. -Dải điều chỉnh phụ tthuộc m«men tải, m«men tải càng nhỏ th× dải điều chỉnh càng hẹp. -Khi điều chỉnh s©u (tốc độ nhỏ) th× độ trượt động cơ tăng, tổn hao năng lượng lớn( trªn Rp) C-Điều chỉnh tốc độ bằng c¸ch thay đổi số đæi cực của động cơ. Đặc tÝnh cơ thay đổi víi tốc độ đång bộ theo 1-3 : thay đổi theo số đ«i cực. Do số đ«i cực p chỉ cã thể là số nguyªn ( p=1,2,3…) nªn đối với động cơ KĐB làm việc ở lưới điện xoay chiều tần số 50 Hz chỉ cã thể cã những tốc đé đồng bộ sau: Ứng với p=1,p=2,p=3,p=4. §éng cơ KĐB thường được chế tạo với số đ«i cực cố định p là do c¸ch quấn c¸c cuộn d©y stato quyết định. Điều này thay đổi p là khã với động cơ r«to d©y quấn. Nhưng mà đối với động cơ r«to lồng sãc th× nã lại cã khả năng tự thay đổi số đ«i cực tương ứng với stato. V× vậy phương ph¸p này được sử dụng chủ yếu cho động cơ r«to lồng sóc. D-Điều chỉnh tấn số nguồn cung cấp cho động cơ KĐB bằng c¸c bộ biến tần dïng thyristor hay transistor…. Ta quan t©m nhiều đến vấn đề điều chỉnh tấn số của động cơ,vµ đối với c¸c hệ động cơ KĐB th× tốc độ động cơ xoay chiều cã yªu cầu cao về dải điều chỉnh và c¸c tÝnh chất động học chỉ cã thể thực hiện được với c¸c hệ sử dụng biến tần.Tuỳ theo cấu tróc cơ bản của bộ biến tần- động cơ kh¸c nhau người ta chia chóng ra : +Biến tần trực tiếp: là loại biến tần mà tần số đầu ra lu«n nhỏ hơn tần số lưới f1, thường dưới 50% f1, được dùng cho c¸c hệ truyền động c«ng suất lớn. +Biến tần gi¸n tiếp : thường dïng cho c¸c hệ truyền động nhiều động cơ, cho phÐp ta điều chỉnh tần số và điện ¸p liªn tục. C¸c loại biến tần này sẽ được tr×nh bày kỹ hơn ở chương III. Yªu cầu chÝnh đối với truyền động điều khiển là: đảm bảo độ cứng của đặc tÝnh cơ và khả năng qu¸ tải trong toàn bộ dải điều chỉnh. Tõ (1.2) w = w0 (1-s) Vµ (1-3) : w = (2pf1)/p vËy ta sÏ cã (1-8) vµ (1-9) với : ω là tốc độ quay của động cơ. f1 là tần số nguồn áp cấp . p là số đôi cực của động cơ s là độ trượt ω0 là tốc độ từ tr­êng quay Từ (1-10) ta thấy: khi thay đổi tần số của nguồn cấp cho động cơ f1 th× tốc độ động cơ cũng thay đổi V× p th­êng cè ®Þnh ,2p, (1-s) cè ®Þnh nªn: Khi f1 tăng th× ω tăng theo . Khi f1 giảm th× ω giảm theo . Việc điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB bằng c¸ch thay đổi tần số này thường kÐo theo điều chỉnh điện ¸p, dßng điện hay từ th«ng của mạch điện stato. F = LI (1-10) U = ZI = (w L)I +RI (1-11) U ~ = 2 pf LI (Bá qua RI ) (1-12) U~ = 2p F (1-13) (1-14) 1.6. Kết luận. Ngày nay với sự ph¸t triển mạnh mẽ của kỹ thuật điện tử, tin học, c ong nghệ chế tạo b¸n dẫn c«ng suất, động cơ KĐB đã được khai th¸c những ưu điểm cạnh tranh cã hiệu quả với hệ truyÒn ®éng( T-Đ). Ta cũng thấy cã thể điều chỉnh tốc độ của động cơ KĐB trong một dải rộng kh«ng mấy khã khăn và c«ng nghệ b¸n dẫn c«ng suất. Bộ biến tần sẽ tiếp tục được tr×nh bày kỹ hơn ở chương sau. CHƯƠNG II CÁC PHẦN TỬ BÁN DẪN I Kh¸i qu¸t chung. Hiện nay nhờ c¸c bộ biến đổi ( vÝ dô biến tần ) được sử dụng cïng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suÊt , để điều khiển động cơ KĐB. Ta còng cÇn ph©n biÖt : Kü thuËt ®iÖn tö tÝn hiÖu vµ ®iÖn tö c«ng suÊt . §iÖn tö tÝn hiÖu (®iÖn tö dßng ®iÖn yÕu), ®iÖn tö c«ng suÊt (®iÖn tö dßng ®iÖn m¹nh) (h×nh 6) §iÖn tö c«ng suÊt C«ng suÊt ra C«ng suÊt vµo TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn t §iÖn tö tÝn hiÖu TÝn hiÖu ra TÝn hiÖu vµo Nguån Nu«i H×nh.6 Điện tử c«ng suất là một chuyªn ngành của kỹ thuật điện tử , nghiªn cứu và ­ng dụng c¸c phần tử b¸n dẫn công suất trong sơ đồ c¸c bộ biến đổi nh»m : Biến đổi và khống chế nguồn năng lượng điện với c¸c tham số cã thể thay đổi được . Ưu điểm sử dụng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất : + Kh«ng g©y tia lửa điện khi c¾c van đãng , c¾t điện . + Kh«ng bị mài mßn theo thời gian . + Tuy cã thÓ đãng cắt dßng điện lớn nhưng c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất lại được điều khiển bởi c¸c tÝn hiệu điện công suất nhỏ . + Hiệu suất cao tổn thất Ýt . + Cung cấp nguồn năng lượng cho phụ tải với c¸c đặc tÝnh yªu cầu . 1.1 Đặc tÝnh cơ bản chung của c¸c phần tử b¸n dẫn sử dụng trong bé biến đổi . +Chỉ làm việc trong chế độ kho¸ , khi më cho dßng chạy qua th× cã điện trở tương đương rất nhỏ . Khi kho¸ th× điện trở tương đương rất lớn Nhờ đã tổn hao c«ng suất trong qu¸ tr×nh làm việc được tÝnh bằng tÝch của điện ¸p rơi trªn phần tử với dßng chạy qua sẽ có gi¸ trị nhỏ . +C¸c phần tử b¸n dẫn chỉ dẫn dßng theo một chiều khi phần tử được ®ặt dưới điện ¸p ph©n cực thuận . Khi điện ¸p đặt lªn phần tử là ph©n cực ngược , dßng qua phần tử nhỏ gọi là dßng rß (cỡ mA) . II Ph©n loại c¸c phần tử b¸n dẫn công suất . +Loại kh«ng điều khiển vÝ dụ như điốt . +Loại cã điều khiển (được chia làm hai loại ) : - Điều khiển kh«ng hoàn toàn như thyristor , triac. -Điều khiển hoàn toàn : GTO ,Transistor,IGBT, MOSFET . 1.2 Phần tử kh«ng điều khiển (điốt) 1.2.1. Kh¸i niÖm. Điốt là phần tử b¸n dẫn cấu tạo bởi 1 lớp tiếp gi¸p p-n. Điốt cã 2 cực , anốt là cực nối với lớp b¸n dẫn kiểu p, catốt k là cực nối với lớp b¸n dẫn kiểu n. Dßng điện chỉ chạy qua lớp b¸n dẫn theo chiều từ A đến K khi điện ¸p UAK dương . Khi UAK < 0 dßng qua điốt xấp xỉ b»ng 0. 1.2.2. Cấu tạo và kÝ hiệu của điốt . H×nh 7, a. cấu tạo, b. kÝ hiệu 1.2.3. Đặc tÝnh V«n-Ampe của điốt H×nh 8. Đặc tÝnh thực tế Đặc tÝnh gồm 2 phần , phần tÝnh thuận nằm trong gãc phần tử thứ nhất , tương ứng UAK > 0 , đặc tÝnh ngược nằm ở gãc phần tư thứ 3 với UAK < 0 . Trªn đường ®ặc tÝnh thuận , nếu UAK tăng từ 0 cho đến khi vượt qua gi¸ trị UD,0 xấp xỉ 0.6 đến 0.7V (gọi là điện ¸p rơi trªn đi«t) theo chiều thuận , dßng trªn đi«t cã thể cã gi¸ trị lớn nhưng điện ¸p rơi trªn đi«t th× hầu như kh«ng đổi . Vậy đặc tÝnh thuận ®Æc trưng bởi tÝnh chất : §iện trở tương đương nhỏ . Trªn đường đặc tÝnh ngược nếu UAK tăng từ 0 đến Ungmax gọi là điện ¸p ngược max th× dßng qua đi«t rất nhỏ gọi là dßng rß. Nếu tiếp tục giảm UAK th× cũng kh«ng giảm nªn ®i«t bị ®¸nh thủng . 1.2.4. C¸c th«ng số cơ bản của đi«t . A . Gi¸ trị trung b×nh của dßng điện cho phÐp chạy qua đi«t theo chiều thuận , D B . Gi¸ trị điện ¸p ngược lớn nhất mà đi«t cã thể chịu đựng được , Ungmax :yªu cầu UAK ≤ Ungmax C . Tần số D . Thời gian phục hồi ,tr 1.2.5.Nhận xÐt . Víi cấu tróc và tÝnh chất như vậy , đi«t sử dụng trong nhiều mạch chỉnh lưu kh«ng điều khiển động cơ KĐB sẽ được xÐt tiếp ở chương sau . 1.3 Phần tử b¸n dẫn cã điều khiển . 1.3.1.Phần tử điều khiển kh«ng hoàn toàn . A . Thyristor. A.1.Kh¸i niệm : Thyristor là phần tử b¸n dẫn cấu tạo từ 4 lớp b¸n dẫn p-n-p-n tạo ra ba tiếp gi¸p p-n J1 , J2 J3 . nã cã ba cùc ,anot A , cat«t K , cực điều khiển G . Hình 9 . a-cấu tao , b ký hiệu của thyristor. A.2 ĐặctÝnh v«n -ampe của mét thyristor . H×nh 10. Đặc tÝnh v«n-ampe của thyristor . Đặc tÝnh v«n-ampe của thyristor gồm hai phần chÝnh .(h×nh10) .Phần thứ nhất nằm trong gãc phần tư thứ I là đặc tÝnh thuận tương ứng với tr­êng hợp điện ¸p UAK >0 , phần thứ hai nằm trong gãc phần tư thứ , gọi là đặc tÝnh ngược , ứng với UAK<0. A.3-C¸c th«ng số cơ bản của thyristor . +Gi¸ trị trung b×nh cho phÐp chạy qua thyristor ,v,tb . +Điện ¸p ngược cho phÐp lớn nhất ,Ungmax . +Thời gian phục hồi tÝnh chất kho¸ của thyristtor , tp (s) +Tốc độ tăng điện ¸p cho phÐp dv/dt (v/s) . +Tốc độ tăng dßng cho phÐp (A/s) . A .4-thyristor øng dụng nhiều trong c¸c mạch động lùc , víi chỉnh lưu cã điều khiển . B-TRIAC . B .1 Kh¸i niệm : là phần tử b¸n dẫn gồm năm lớp b¸n dẫn , tạo nªn cấu tróc p-n-p-n như ở thyristor theo cả hai chiều giữa c¸c cực T1 , T2 , do ®ã có thể dẫn dßng theo cả hai chiều giữa T1 , T2 . TRIAC coi như tương đương với hai thyristor đấu song song ngược . H×nh 11 , a-cấu tróc b¸n dẫn b-ký hiệu trªn sơ đồ c-sơ đồ tương đương với hai thyristor song song ngược. 1.3.2-Phần tử b¸n dẫn c«ng suất điều khiển hoàn toàn . C-GTO (gate turn-off thyristor ) Là mét loại của thyristor :kho¸ lại được bằng cực điều khiển . Cấu tróc của GTO phức tạp hơn so với c¸c thyristor thường như ta ®· xÐt . Cấu tróc và ký hiệu của vµ ký hiệu của GTO như hinh12 H×nh 12 a-cấu tróc b¸n dẫn b-ký hiệu GTO . D-transistor c«ng suất D1.Kh¸i niệm : Transistor là phần tử b¸n dẫn cã cấu tróc gồm 3 lớp b¸n dẫn p-n-p (bãng ngược ) tạo nªn hai lớp tiếp gi¸p p-n . h×nh13 .phần lớn c¸c transistor c«ng suất lớn cấu tróc n-p-n .Transistor cã 3 cực Bazơ(B) colector (C) emitor (E). Gọi là hệ số khuếch đại dßng điện . c= B C (dßng colector) B(dßng bazơ). H×nh13.a-bãng thuận ,b-bãng ngược . Chó ý :khi điều khiển më transistor dßng điều khiển phải thoả m·n: (1-15) Víi Kbh=1,2¸1,5 (hÖ sè b·o hoµ) Tổn hao c«ng suất trªn transistor bằng tÝch giữa dßng colector với điện ¸p rơi trªn colector-emitor .Do đã trong ché độ kho¸ ,tổn hao c«ng suất trªn sẽ rất nhỏ . D2.C¸c th«ng số cơ bản của transistor. + Dßng điện colector cho phÐp lớn nhất C,max . + Hệ số khuếch đại dßng điện . + Đặc tÝnh c«ng suất giới hạn . +Thời gian đãng cắt. E-Tansistor tr­êng -MOSFET (metal-oxicle-semicolector field-effect Transistor ). MOSFET: là phần tử điều khiển bằng điện ¸p.Với đặc điểm này vối MOSFET c«ng suất điều khiển là kh«ng đ¸ng kể , do vậy cã thể điều khiÓn trực tiếp MOSFET bởi đầu ra của vi mạch c«ng suất nhỏ. Ký hiệu MOSFET: H×nh14 F-Transistor cã cực điều khiển c¸ch ly ,GBT. GBT là phần tử kết hợp khả năng đãng cắt nhanh của MOSFET với khả năng chịu tải lớn của transistor thường .Nã cũng là phần tử điều khiển bằng ®iÖn ¸p ,do vậy c«ng suất điều khiển yªu cầu nhỏ . Ký hiệu GBT: H×nh15 1.4.So s¸nh tương đối giữa c¸c phần tử b¸n dẫn c«ng suất . Cã thể so s¸nh mét c¸ch tương đối c¸c phần tö b¸n dẫn c«ng suất theo khả năng đãng cắt về c«ng suất (điện ¸p vµ dßng ®iÖn ) và tần số đãng cắt để thấy đựơc phạm vi ứng dụng của c¸c phần tử kh¸c nhau . H×nh 16 miªu t¶ sự so s¸nh này ThÊp Trung b×nh Cao Võa vµ nhá Trungb×nh Lín C«ng SuÊt Thyistor GTO IGBT, Transitor MOSFET TÇn sè H×nh 1