Giáo trình Mô hình mạch kích sử dụng Thyristor

002.013.1113.11 ===
+ Ñöôøng kính daây thöù caáp:
 25.013.1213.12 == Sd
5. Kieåm tra khoaûng troáng chöùa daây:
- Soá voøng daây sô caáp cho moät lôùp daây: W1lôùp 
Choïn loaïi daây ñoàng coù traùng eâ-may ecd = 0.03 ÷ 0.08 mm
d1cd = d1 + ecd = 0.16 + 0.03 = 0.19 (mm)
Choïn L = 50 mm
 Vaäy )/(16,262119.0
501
11
1 lopvong
L
dW cdlop
=−=−=
 Choïn W1lôp = 260 voøng/lôùp
- Soá lôùp daây ôû cuoänsô caáp
 lopW
WN
lop
lop 23.4260
1100
1
1
1
===
 Choïn N1lôùp = 4 lôùp.
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
- Beà daøy cuoän sô caáp:
ε1 =( d1cd * Nlôùp ) + ecd ( N1lôùp - 1)
ε1 = ( 0.19 * 4 ) + 0.03 . (4 - 1) = 0.85 (mm) 
- Soá voøng daây thöù caáp cho moät lôùp daây:
d2cd = d2 + ecd = 0.56 + 0.03 = 0.59 mm
W2lôùp = (L/d2cd) - 1 = 50 / 0.59 - 1 = 83.7 Voøng / lôùp
 Choïn W2lôùp = 85 voøng/lôùp
- Soá lôùp daây ôû cuoän thöù caáp:
N2lôp = W2 / W2lôp = 100 / 85 = 1,18 (lôùp)
Choïn N2lôùp = 2 lôùp 
- Beà daøy cuoän thöù caáp:
ε2 = (d2cd * N2lôùp) + ecd (N2lôùp -1)
ε2 = (0.59 * 2) +0.03 ( 2-1) = 1.21(mm)
- Beà daøy toaøn boä cuûa cuoän daây quaán
εT = (1.1 - 1.25) . ( ek + ε1 + ε2 +ε12 +en )
choïn ek = 1, e12 = 0.3, en = 0.5
=> εT = 1.1 ( 1 + 0.85 +3 +0.3 + 1.21 + 0.5 ) = 4.25(mm) 
IV. Tính choïn nguoàn chænh löu DC cung caáp cho maïch ñieàu khieån Thyristor : 
 H.IV.7 a H.IV.7b
 Maïch chænh löu toaøn kyø boán Diod D1,D2,D3,D4,ñöôïc cung caáp nguoàn xoay chieàu töø 
löôùi ñieän 220V coù taàn soá f = 50 Hz, haï aùp xuoáng phía thöù caáp U2 nhö H.IV.7a.
+ Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa maïch:
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
. Giaû söû baùn kyø ñaàu döông: Doøng ñieän ñi töø A qua D1, qua phuï taûi R, qua D3 vaø trôû 
veà B. Vaäy trong baùn kyø naøy D1,D3 daãn, coøn D2 vaø D4 ngaét.
. Baùn kyø sau: Doøng ñieän ñi töø B qua D2 qua R vaø qua D4 trôû veà A.
Daïng soùng chænh löu nhö H.IV.7b.
- Ñieän aùp trung bình treân taûi:
 utSin uuuu mmDC 9.0
222
2
2
0
==== ∫ pipiωpi
pi
- Ñieän aùp hieäu duïng treân taûi:
uttd uSinuV mmrms === ∫ 222 20 2 ωωpi
pi
- Doøng ñieän trung bình treân taûi:
 RR
u
R
uI
LL
m
L
DC
DC
u9.02
===
pi
- Choïn diod cho maïch chænh löu vôùi caùc thoâng soá sau:
+ Doøng ñænh Ip >= Im
+ Doøng trung bình Iavg >= IDC / 2
+ Ñieän aùp ngöôïc ñænh Ing.max >= Um
Do ñoù ta choïn boán Diode loaïi N4007
+ Choïn tuï C = 470MF
V. Tính choïn maùy bieán aùp xung cho maïch ñieàu khieån:
Bieán aùp xung trong maïch coù nhieäm vuï caùch ly ñieän theá cao vôùi cöïc ñieàu khieån. Trình töï 
tính toaùn nhö sau:
- Choïn vaät lieäu saét töø ∃ 330 vôùi loõi coù daïng E,I laøm vieäc treân moät phaàn ñaëc tính töø 
hoaù:
- Choïn ∆B = 0.7 T ñeå traùnh loõi bieán aùp xung bò baõo hoaø 
- Tra baûng choïn ∆H = 50 A/m (coù khe hôû )
- Töø thaåm loõi saét töø 
 1010
4
7
0
*4.1
50.4
7.0
−
−
==
∆
∆
=
piµ
µ
H
B
- Choïn sô boä : l = 0.1 m 
lkh = 0.01 mm = 10-5m (chieàu daøi khe hôû ) 
-Töø thaåm trung bình cuûa saét töø 
10
1010
3
4
5
*8.5
*4.1
1.0
1.0
=
+
=
+
=
−
−
µ
µ llkh
l
tb
- Theå tích loõi saét töø :
B
IEStxlQV tb 2
'
20
*****
*
∆
==
µµ
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
Q : tieát dieän loõi saét 
tx = 500Ms : Ñoä roäng xung 
S = 12% : Ñoä suït toác ñoä 
E = 12v : Nguoàn cung caáp 
I'2= 0.3 A : Doøng thöù caáp qui ñoåi veà sô caáp 
cmV
V
2
2
673
32,13
3.0*12*15.0500**4**8.5
7.0
101010
=→
=⇒
−−
pi
Vaäy tieát dieän loõi saét Q = V / L = 13.32 / 0.1 = 1.332 cm2
Döïa vaøo baûng 5.5 saùch "Ñieän töû coâng suaát lôùn (Nguyeãn Bính)" ta choïn loõi E,I (12 
x 6)
Q = 1.63 cm2
a = 1.2 cm
c = 1.2 cm
b = 1.35 cm
h = 3 cm
H = 4.2 cm 
B = 1.6 cm 
C = 4.8 cm 
H.IV.9
- Soá voøng daây cuoän sô caáp MBA
BKQ
E tW x∆=1
K = 0.76 : Heä soá laép ñaày 
 69
*63.1*76.0*7.0
*500*12
.....
10
10
4
6
1 == −
−
WSuyra
Choïn tæ leä 1:1 neân W2 = W1 = 69 voøng 
- Ñöôøng kính daây quaán sô caáp baèng ñöôøng kính daây quaán thöù caáp 
J
Idd
'
2
21
13.1==
Choïn maät ñoä doøng ñieän J = 5A/ mm2 (do MBA laøm vieäc ngaén haïn laëp laïi) 
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
 mmSuyra dd 27.05
3.013.1....
21
===
Choïn d1 = d2 = 0.2 mm. Vôùi J laø maät ñoä doøng ñieän. 
VI. Sô ñoà nguyeân lyù vaø tính toaùn linh kieän cho maïch ñieàu khieån moät pha duøng 
Thyristor:
 1. Sô ñoà nguyeân lyù:
Nhö chuùng em ñaõ giôùi thieäu trong chöông II, maïch ñieàu khieån Thyristor coù nhieàu 
loaïi, moãi maïch ñeàu coù öu nhöôïc ñieåm khaùc nhau. Vaäy em quyeát ñònh choïn maïch ñieàu 
khieån Thyristor baèng ñieän aùp ñeå thi coâng bôûi vì:
+ Maïch ñôn giaûn, goïn nheï chæ caàn thay ñoåi bieán trôû VR ñeå thay ñoåi goùc kích α.
+ Maïch laøm vieäc oån ñònh, ít nguy hieåm.
+ Giaù thaønh töông ñoái reû, coù tính thöïc teá cao.
H.IV.1 0
2. Keát noái maïch ñieàu khieån vôùi caùc maïch chænh löu nhö sau:
a) Keát noái maïch moät pha:
 H.IV.11 H.IV.12
 H.IV.11 laø maïch chænh löu moät pha moät nöõa chu kì, H.IV.12 laø maïch 
chænh löu moät pha hai nöûa chu kì.
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
H.IV.1 3
H.IV.1 4 
 H.IV.13 laø sô ñoà chænh löu caàu moät pha baát ñoái xöùng, H.IV.14 laø sô ñoà chænh löu 
caàu moät pha ñoái xöùng, 
 b) Keát noái maïch ba pha:
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
 H.IV.1 5
Caùc ñieåm ghi caùc soá 1, 2, 3, 4 vaø chöõ G treân maïch ñieàu khieån laø nhöõng ñieåm noái 
vaøo caùc ñieåm vaø chöõ soá ghi ôû caùc sô ñoà chænh löu tuông öùng.
Vôùi caùc maïch ñieàu khieån vaø chænh löu treân, nhöng vì thôøi gian, kieán thöùc vaø kinh teá 
coù haïn, neân em chæ thi coâng ba modul cuûa maïch ñieàu khieån vaø ba sô ñoà chænh löu laø sô 
ñoà chænh löu moät pha moät nöõa chu kyø, chænh löu caàu moät pha khoâng ñoái xöùng vaø chænh 
löu caàu ba pha khoâng ñoái xöùng.
6. Tính toaùn caùc linh kieän cho maïch ñieàu khieån ( H.IV.10)
Choïn D1, D2 laø diode loaïi N4007 
D2 = 15 V , I2 = 500mA
Choïn xung ngoõ ra treân G coù:
UG = 10 V 
IG = 150 mA
R7 = UG / IG = 20 / 150*10-3+
R7 = 66Ω
Do Q3,Q4 laøm vieäc ôû cheá ñoä baõo hoaø neân aùp taïi A laø VA = UG = 10V
Ta coù Vcc = VA ( R4 + R5) / R4 
Choïn R4 = R5 = 10 KΩ
 Vcc = 10*2 =20 VDC
Vaäy ñieän aùp thöù caáp MBA 
 VACVu 152
20
2 ≈=
+ Tính taàng khueách ñaïi Q1,Q2
Choïn ñieän theá cöïc E cuûa Q1 ,Q2 ( so vôùi ñaát ) laø VE1 = 1V
Giaû söû Q1, Q2 ñeàu coù VBE = 0.6 V. Do ñoù:
VB1 = VE1 + VBE1 = 1 + 0.6 = 1.6V 
Choïn VCE1 = VCE2 = 4 V
Tacoù VC1 = VCE1 + VE1 = 4 +1 = 5 V 
VE2 = VB2 - VBE2 = 5 - 0.6 =4.4 V (VB2 = VC1)
VC2 = VE2 + VCE2 = 4.4 + 4 = 8.4 V 
Choïn doøng qua chaân C cuûa Q1 laø:
IC1 = 50 mA , β = 120
Suy ra R2 = ( Vcc -Vc1 ) / IC1 = (20 -5 )/50mA = 300 Ω 
Choïn : R2 = 330 Ω 
Choïn doøng qua chaân C cuûa Q2 laø:
 IC2 = 100mA, β = 100
)(136
100
4.820....
2
1
3 Ω=
−
=
−
=⇒
mAI
VVR ccc
Choïn : R3 = 220 Ω 
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
+ Coâng suaátcöïc ñaïi rôi treân cöïc C cuûa Q1 vaø Q2 laø:
PC1 = IC1 * VC1 = 50mA * 5V =250 mW
PC2 = IC2 * VC2 = 100mA * 8.4V =840 mW
Nhö vaäy ta choïn Q1,Q2 coù caùc thoâng soá sau:
Choïn Q1 laø 2SC828 (loaïi NPN) coù:
Ic =50 mA 
 β = 130 ÷ 520 mA 
IB = 50 /120 = 0.42 mA 
Pc = 400 mW
VCBO = 30 V
VEBO = 7 V 
Tj =150 oC
Choïn Q2 laø 2SD468
Ic =1 mA 
 β = 85 ÷ 240 mA 
IB = 1 /100 = 10 mA 
Pc = 900 mW
VCBO = 25 V
VEBO = 5V
Tj = 150 oC
Theo sô ñoà töông ñöông cuûa UJT ñöôïc thay theá bôûi hai Transistor khaùc loaïi ta choïn:
Q3 laø loaïi 2SA1015 (PNP) coù:
Ic = -150 mA 
 β = 70 ÷ 240 mA 
Pc = 400 mW
VCBO = -50 V
VEBO = -5 V 
Tj =125oC
Q4 laø loaïi 2SC1815 (NPN) coù:
Ic = 150 mA 
 β = 70 ÷ 700 mA 
Pc = 400 mW
VCBO = 50 V
VEBO = 5 V 
Tj =125oC
Choïn ñieän trôû giôùi haïn R1 = 4.7K Ω ,5W 
C = 0.1 µF,600V
Choïn bieán trôû ñieàu chænh VR = 10 K Ω 
+ Tính choïn R6 
Uñk = IB1*VR + VBE1 + IE1 R6
Xem IE1≈ IC1 = 50V 
Uñk = 8 .5V
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
Tröôøng hôïp bieán trôû VR ôû giaù trò Max töùc VR = 10K thì :
Ω=Ω−−=
−−
= 74
50
10*42.06.05.8
1
111
6 mA
kmA
I
VIVuR
C
RBBEdk
Tröôøng hôïp bieán trôû VR ôû vò trí min töùc laø VR =0 Ω 
Ω=Ω−−=
−−
= 158
50
0*42.06.05.8
1
111
6 mA
kmA
I
VIVuR
C
RBBEdk 
Töø hai tröôøng hôïp treân choïn R6 = 220 Ω ,R9 = R10 = 15 Ω 
VR2 =10 K Ω 
Vôùi caùc giaù trò tính toaùn nhö treân maïch ñieàu khieån ñöôïc veõ laïi nhö sau:
H.IV.1 0
7. Thieát keá maïch in cho maïch ñieàu khieån ( H.IV.10)
Sô ñoà maïch in ñöôïc chuùng em thieát keá nhö sau:
5. Tieán haønh laép raùp maïch:
Sau khi thöïc hieän coâng taùc cho maïch chaïy thöû treân Testboard, chuaån bò linh kieän vaø 
maïch in, coâng taùc laép raùp ñöôïc tieán haønh nhö sau:
-Veõ maïch in vaø ngaâm maïch vaøo hoaù chaát.
-Duøng Ohm keá ñeå kieåm tra caùc ñöôøng noái treân maïch in.
-Tieán haønh raùp vaø haøn chaân linh kieän.
-Tieán haønh haøn daây caáp nguoàn thoâng qua MBA, haï aùp phía thöù caáp coøn 15VDC
- Thöû maïch vaø ñieàu chænh khi caàn thieát.
- Laép raùp maïch vaøo voû hoäp.
- Hoaøn chænh nhöõng phaàn coøn laïi.
VII.Sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieàu khieån ba pha hình tia hay ba pha baát ñoái xöùng duøng 
Thyristor:
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM
Caùch tính choïn linh kieän cho maïch ñieàu khieån loaïi naøy cuõng töông töï nhö ôû maïch ñieàu 
khieån moät pha, vaø ta coù sô ñoà nguyeân lyù nhö (H.VII). 
Nhö vaäy ñeå ñieàu khieån maïch chænh löu caàu moät pha baát ñoái xöùng ta chæ duøng moät 
moâdul ñeå ñieàu khieån. Coøn ñoái vôùi maïch chænh löu ba pha hình tia hay maïch chænh löu 
caàu ba pha baát ñoái xöùng ta phaûi söû duïng caû ba modul ñeå ñieàu khieån.
VIII. Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi:
Vì lyù do thôøi gian vaø kinh teá coù haïn cho neân em chæ giôùi haïn thi coâng ba modul vaø 
khoâng coù söû duïng maùy bieán aùp xung. Ñeå ñieàu khieån ñöôïc caùc maïch chænh löu caàu moät 
pha vaø ba pha ñoái xöùng duøng Thyristor ta phaûi thi coâng taát caû saùu modul coù söû duïng 
maùy bieán aùp xung ñeå caùch ly ñieän aùp giöõa ngoõ vaøo vaø ngoõ ra cuûa maïch ñieàu khieån.
NGUYENV AN B I ENT BD47@GMA I L . C OM