Giáo trình Điện tử công nghiệp - Ngành/nghề: Vận hành nhà máy thủy điện
BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC: ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
NGÀNH/NGHỀ: VHNMTĐ
( Áp dụng cho Trình độ Cao đẳng)
LƯU HÀNH NỘI BỘ
NĂM 20
1
Lời giới thiệu
Tiến bộ khoa học kỹ thuật đã từng ngày đổi mới các phần tử các mạch
điều khiển trong từng máy riêng lẻ cũng như công nghệ sản xuất của nhiều lĩnh
vực khác nhau.
Điện tử công nghiệp ngày nay không chỉ bó hẹp trong lĩnh vực công
nghiệp mà còn có mặt ở hầu hết các lĩnh vực kinh tế khác nhau, khi chúng ta
phấn đấu xây dựng một nền kinh tế theo phương thức công nghiệp hóa. Vì vậy
giáo trình Điện tử công nghiệp là một nội dung học tập không thể thiếu của
những ngành có liên quan đến vận hành, quản lý, sửa chữa các máy móc, trang
bị và dây chuyền công nghệ.
Nội dung giáo trình gồm 5 chương, theo trình tự:
Chương 1: Tổng quan về điện tử công nghiệp.
Chương 2: Mạch chỉnh lưu
Chương 3: Các bộ khuếch đại
Chương 4: Các bộ tạo tín hiệu
Chương 5: Các bộ nguồn
Nội dung của bài giảng khá rộng, vì vậy tùy theo yêu cầu ngành học mà
có thể đi sâu và chương này và có thể tìm hiểu khái quát ở chương kia.
Trong quá trình biên soạn bản thân tôi đã cố gắng trình bày các nội dung
một cách đơn giản dễ hiểu nhất, để người đọc có thể tự học.
Giáo trình biên soạn cho đối tượng học sinh sinh viên học nghề tại các
trường chuyên nghiệp.
Trong quá trình biên soạn bản thân tôi cố gắng cập nhật những tiến bộ
khoa học được áp dùng vào trong thực tế sản xuất và diễn đạt một cách đơn
giản, dễ hiểu nhất. Tuy nhiên vẫn không tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy rất mong sự
đóng góp của đồng nghiệp, bạn bè và các em học sinh sinh viên để bài giảng
được hoàn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn
Lào cai, ngày …..tháng …..năm……
Tham gia biên soạn
Chủ biên: Phạm Thị Huê
2
MỤC LỤC
Trang
1
Lời giới đầu
Mục lục
2, 3
4
Chương 1: Tổng quan về điện tử công nghiệp
Giới thiệu chung về điện tử công nghiệp
Điện tử công nghiệp
1
2
4
1.1
1.2
4
Đặc tính cơ bản của các phần tử bán dẫn công suất
Các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công nghiệp
Các linh kiện điện tử thụ động: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm
Các linh kiện điện tử tích cực: Điốt; Tranzito; Thyristo; Triac
Chương 2: Mạch chỉnh lưu
4
4
2.1
2.2
4
12
17
17
17
18
19
20
21
21
22
25
25
25
25
26
26
26
Mạch chỉnh lưu không điều khiển
1
Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
1.1
1.2
1.3
1.4
Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ
Chỉnh lưu ba pha nửa chu kỳ
Chỉnh lưu ba pha hai nửa chu kỳ
Chỉnh lưu có điều khiển
2
1
Giới thiệu chung
2.1
2.2
Chỉnh lưu có điều khiển một pha nửa chu kỳ
Chương 3: Các bộ khuyếch đại
Các khái niệm cơ bản
Nguyên lý chung xây dựng một tầng khuyếch đại
Các tham số cơ bản của tầng khuyếch đại
Các chế độ làm việc của tầng khuyếch đại
1.1
1.2
1.3
1.4
Hồi tiếp trong phản hồi
Tầng khuyếch đại dùng Tranzito Bipolar
2
Tầng khuyếch đại Emitơ chung EC
Tầng khuyếch đại Colectơ chung CC
Tầng khuyếch đại Bazơ chung BC
Ghép giữa các tầng khuyếch đại
Lý do ghép tầng
2.1
2.2
2.3
26
27
29
29
29
30
33
33
33
3
4
3.1
3.2
3.3
Ghép tầng dùng tụ điện
Ghép tầng bằng máy biến áp
Khuyếch đại một chiều
Khái niệm chung
4.1
3
Tầng khuyếch đại vi sai
4.2
34
36
36
38
39
39
42
49
49
49
49
50
51
51
52
53
54
54
55
59
59
59
59
61
61
63
64
65
66
66
68
69
71
71
72
74
Khuyếch đại công suất
5
6
Khuyếch đại công suất chế độ A
Khuyếch đại công suất chế độ B
Khuyếch đại dùng vi mạch thuật toán
Khái niệm chung
5.1
5.2
6.1
6.2
Một số ứng dụng của khuyếch đại thuật toán
Chương 4: Các bộ tạo tín hiệu
Bộ tạo tín hiệu hình sin
1
2
Mạch tạo tín hiệu có ghép biến áp
Mạch tạo tín hiệu dùng cầu Wien
Mạch tạo tín hiệu dùng thạch anh
Bộ tạo tín hiệu xung chữ nhật (hay xung vuông)
Bộ phát xung vuông
1.1
1.2
1.3
2.1
2.2
2.3
Đa hài Rôi - e phát xung vuông
Mạch tạo xung vuông dùng UJT
Bộ tạo tín hiệu xung răng cưa (hay xung tam giác)
Mạch dùng UJT
3
3.1
3.2
Mạch dùng BJT
Chương 5: Các bộ nguồn
Khái niệm và phân loại.
1
Khái niệm;
1.1
1.2
2
Phân loại
Bộ biến đổi một chiều - một chiều
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp;
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều song song
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều nối tiếp - song song;
Bộ điều chỉnh xung áp một chiều đảo điện áp
Bộ nguồn xoay chiều
2.1
2.2
2.3
2.4
3
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp một pha
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng một pha
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn áp ba pha;
Bộ biến đổi một chiều - xoay chiều nguồn dòng 3 pha
Bộ lọc
3.1
3.2
3.3
3.4
4
Bộ lọc dùng tụ điện
4.1
4.2
Bộ lọc RC và LC
4
NỘI DUNG CHI TIẾT CỦA CỦA TÀI LIỆU GIẢNG DẠY/
TẬP BÀI GIẢNG MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP
Mục tiêu:
- Trình bày được các khái niệm chung về điện tử công nghiệp.
- Nhận biết được các linh kiện chuyển mạch dùng trong điện tử công nghiệp.
- Đọc và đo được mốt số linh kiện cơ bản
- Rèn luyện tính cẩn thận, nghiêm túc trong học tập.
Nội dung chính:
1. Giới thiệu chung về điện tử công nghiệp
1.1. Điện tử công nghiệp
Điện tử công nghiệp là nghề chuyên thực hiện quá trình thiết kế, xử lý và
lắp đặt các mạch.
Người làm nghề Điện tử công nghiệp thường được bố trí làm việc ở các
nhà máy hoặc phân xưởng, các công ty, doanh nghiệp điện, điện tử. Làm việc
trong các tổ cơ điện, phòng bảo dưỡng bảo trì thiết bị điện của các nhà máy, xí
nghiệp.
Người làm nghề “Điện tử công nghiệp” có nhiệm vụ: Lắp ráp, vận hành
các thiết bị điện tử trong xí nghiệp và dây chuyền công nghiệp; lắp đặt và sửa
chữa, bảo dưỡng các mạch điện tử cơ bản; lắp đặt và sửa chữa bảo dưỡng các
khí cụ điện hạ thế; lắp đặt và sửa chữa, bảo dưỡng các bộ điều khiển; lắp đặt và
bảo trì các mạch xung – số; lắp đặt và sửa chữa các vi mạch số và IC thông
dụng; phân tích, lắp ráp các bộ biến đổi công suất; lắp đặt các hệ thống đo lường
điện tử; lắp đặt các tủ điều khiển thiết bị công nghiệp, các thiết bị và hệ thống
bảo vệ, các bảng mạch điện tử công nghiệp; kiểm tra sửa chữa được các hư hỏng
trên thiết bị điện tử công nghiệp; thay thế tương đương, linh kiện, mạch điện hư
hỏng đơn giản trên thiết bị điện tử công nghiệp; hiệu chỉnh được các thông số kỹ
thuật của mạch điện; xử lý một số tình huống phát sinh trong quá trình làm việc
của thiết bị; lập trình đơn giản các phần mềm khi có sự cố; kết nối mạch điện
đúng theo sơ đồ nguyên lý; chống ẩm và rò điện tốt cho thiết bị; vận hành chạy
5
thử toàn bộ mạch điện; thực hiện các biện pháp an toàn lao động, an toàn điện
và vệ sinh công nghiệp”
1.2. Đặc tính cơ bản của các phần tử bán dẫn công suất
Phần tử bán dẫn đóng cắt với kích thước nhỏ nhưng chịu được điện áp,
dòng điện càng lớn và tổn hao công suất thấp.
2. Các linh kiện chuyển mạch trong điện tử công nghiệp.
2.1. Các linh kiện điện tử thụ động
Trong mạch điện, trạng thái điện của một linh kiện (hay phần tử) được thể
hiện bởi hai thông số trạng thái là điện áp đặt trên linh kiện và dòng điện chạy
qua nó.
Các phần tử tạo ra điện áp hay dòng điện gọi là nguồn điện áp (nguồn áp)
hay nguồn dòng điện (nguồn dòng). Các phần tử không tạo được điện áp hay
dòng điện gọi là các phần tử tiêu thụ điện (các phụ tải).
Tùy theo yêu cầu sử dụng, các linh kiện được chế tạo dưới nhiều dạng
khác nhau và có những đặc tính kỹ thuật tương ứng với lĩnh vực sử dụng.
Các linh kiện điện tử thụ động gồm: Điện trở, tụ điện, cuộn cảm.
2.1.1. Điện trở
+ Điện trở trong mạch được dùng để điều chỉnh thiên áp; hạn chế dòng
điện; điều chỉnh độ khuyếch đại; tạo thành mạch hằng số thời gian; làm phụ tải
cho mạch; tạo nhiệt, ổn định nhiệt;... và nhiều chức năng khác.
+ Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện. Nếu vật dẫn điện
tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở
là vô cùng lớn.
+ Giá trị điện trở không phụ thuộc vào tần số dòng điện, nghĩa là giá trị
điện trở không thay đổi khi dùng ở mạch một chiều cũng như xoay chiều.
+ Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của
dây, được tính theo công thức sau:
.l
R =
S
Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
l: là chiều dài dây dẫn
S : là tiết diện dây dẫn
R : là điện trở đơn vị là Ohm
+ Khi sử dụng điện trở cần quan tâm đến các thông số sau :
- Giá trị điện trở
6
- Sai số của điện trở (tính theo %) hay độ chính xác của điện trở.
- Công suất tối đa cho phép (mà điện trở iêu thụ)
- Các tham số về đặc điểm cấu tạo, vật liệu chế tạo.
+ Điện tở được chia làm 2 loại :
- Điện trở có giá trị cố định : Hình a
- Điện trở có giá trị thay đổi :Hình b
a
b
* Cấu tạo :
Điện trở than được chế tạo bằng cách cho bột than trộn với keo được ép thành
thỏi, hai đầu đưa ra 2 dây gọi là chân điện trở. Loại này rẻ nhưng độ chính xác
thấp.
Điện trở than phun : Bột than được phun theo rãnh trên ống sứ. Loiaij này
dùng phổ biến hơn vì độ chính xác cao hơn.
Điện trở dây quấn: Dây kim loại có điện trở suất cao được quấn trên ống
cách điện rồi tráng men phủ toàn bộ hoặc chừa một khoảng để dịch một con
chạy trên thân điện trở nhằm điều chỉnh trị số. Cũng có loại điện trở dây quấn
không phủ men.
Vì điện trở dây quấn có nhiều vòng dây nên gây ra cảm kháng. Để giảm
và trừ khử cảm kháng này người ta dùng 2 cách: hoặc quấn dây trên tấm cách
điện thật dẹt, hoặc quấn chập đôi để 2 vòng dây cạnh nhau có dòng điện chạy
ngược chiều.
Điện trở dây quấn chịu được công suất tiêu tán lớn, bền và chính xác nhưng giá
thành cao.
7
Biến trở: Là điện trở dây quấn hay than phun hình vòng cung, trên đó có một
con chạy có thể thay đổi vị trí khi xoay trục. Biến trở thường có 3 đầu ra, đầu
giữa thường ứng với con chạy.
Con chạy chia điện trở vòng cung thành 2 phần: 1 và 2. Tùy theo vị trí con chạy
mà các điện tở phần 1 và phần 2 tăng hoặc giảm và ta có thể sử dụng tùy theo
cách nối đầu ra. Biến trở làm nhiệm vụ phân áp gọi là chiết áp.
* Ký hiệu
* Cách đọc điện trở
- Đọc trực tiếp: Một số điện trở thường là điện trở có công suất lớn, được
nhà sản xuất ghi giá trị điện trở và công suất tiêu tán cho phép trực tiếp lên thân
điện trở .
VD:
1k
y
2M
5
x
Các giá trị 5 ; 1K , 2M,…
- Đọc theo mã thập phân:
Vì thân điện trở nhỏ nên khó ghi được nhiều số và đơn vị. Vì vậy người
ta thống nhất đơn vị là . Để tránh ghi nhiều số người ta quy định chỉ ghi 1 số
có 3 chữ số. Trong đó 2 số đầu là 2 số của trị số điện trở. Số thứ 3 là số các số 0
thêm vào tiếp theo bên phải của 2 số trước.
VD: 102 = 1000
- Đọc theo mã vạch màu: Tuân thủ theo bảng quy ước mã màu quốc tế
như sau:
Sai số
Màu
Vòng 1
Đen
Nâu
Đỏ
0
1
2
3
4
5
6
7
1%
2%
Cam
Vàng
0,5%
0,25%
0,1%
Xanh lá
Xanh dương
Tím
8
Xám
8
9
Trắng
5%
Vàng nhũ
Bạc
-1
-2
10%
20%
Không màu
Điện trở loại 4 vòng màu: Đây là điện trở thường gặp nhất
- Vòng 1: Chỉ số thứ nhất
- Vòng 2: Chỉ số thứ 2
- Vòng 3: Chỉ các số 0 thêm vào
- Vòng 4: Sai số tính theo %
VD: Vàng – tím – cam - nhũ bạc
R = 47000 ± 10%
Điện trở loại 5 vòng màu: Là điện trở có độ chính cao
- Vòng 1: Chỉ số thứ nhất
- Vòng 2: Chỉ số thứ 2
- Vòng 3: Chỉ số thứ 3
- Vòng 4: Chỉ các số 0 thêm vào
VD: Nâu – tím - đỏ - đỏ - nâu
R = 17200 ± 1%
2.1.2. Tụ điện
2.12.1. Cấu tạo:
Hai vật dẫn thường là hai tấm kim loại đặt gần nhau và cách điện nhau tạo
thành một tụ điện. Các tấm kim loại gọi là bản cực của tụ điện.
Tùy theo chất cách điện giữa hai bản cực mà tụ được chia thành nhiều
loại: Tụ không khí, tụ giấy, tụ mi ca, tụ dầu, tụ gốm, tụ sứ, tụ hóa,...
2.12.2. Đặc điểm, hình dạng :
9
Đặc điểm
Điện dung của tụ điện tăng theo điện tích đối diện giữa hai bản cực, nên
để tăng điện dung phải tăng diện tích bản cực. Khi đó, kích thước sẽ tăng. Để
kích thước gọn lại, người ta làm hai bản cực là hai lá kim loại đặt xen kẽ giữa
hai bản giấy cách điện rồi cuộn tròn lại như hình vẽ.
+ Khi sử dụng tụ cần quan tâm đến các thông số sau:
- Giá trị điện dung
- Sai số của điện dung (%)
- Điện áp làm việc
- Các tham số khác cũng như loại tụ
Hình dạng
Tụ giấy
Tụ mi ca
Tụ gốm
Tụ dầu
10
Tụ hóa
Tụ sứ
2.1.2.3. Ký hiệu, phân loại và cách đọc tụ.
Ký hiệu
Phân loại
- Theo cực tính: tụ có cực tính và tụ không cực tính.
- Theo giá trị điện dung: tụ có giá trị cố định và tụ có giá trị điện dung
thay đổi.
Cách đọc tụ
- Đọc trực tiếp
- Đọc thông qua mã vạch màu.
Lưu ý: Các tụ thông thường là loại không phân cực. Tụ hóa là tụ có cực tính và
khi làm việc phải nối đúng cực tính, nếu nối ngược tụ sẽ hỏng.
2.1.2.4. Quá trình nạp và phóng điện của tụ.
a
b
Đóng khóa K về vị trí 1, tụ C được nạp điện từ nguồn điện áp U qua điện
trở R. Lúc đầu Uc = 0 nên dòng điện nạp ic là lớn nhất:
11
U
R
i c = iR =
Trong quá trình nạp thì uc tăng dần và dòng nạp giảm dần vì:
uR U uC
Ic = iR =
R
R
Đường biểu diễn iC và uC theo hình mũ như hình b và phụ thuộc vào thông
số R, C.
Thời gian nạp đầy của tụ tăng khi R tăng và C tăng . Tích RC gọi là hằng
số thời gian của mạch.
R.C
s . F
Khi đóng khóa K về vị trí 2, tụ C sữ phóng điện qua R từ +C qua –C. Dòn
phóng có chiều với chiều nạp.
Lúc đầu, dòng phóng có giá tị lớn nhất:
U
iC =
R
Trong quá trình nạp điện, điện áp uC giảm dần và dòng phóng cũng giảm
như hình c.
2.1.3. Cuộn cảm.
Cuộn cảm là cuộn dây dẫn điện có lõi bằng chất sắt từ hay không có lõi
Khi không có dòn điện chạy qua, cuôn cảm trở thành một nam châm điện.
Từ trường của cuộn cảm mạnh hay yếu tùy theo số vòng dây cuộn cảm nhiều
hay ít, dòng điện chạy qua cuộn cảm lớn hay bé và cuộn cảm có lõi sắt từ hay
không.
Dòng một chiều không đổi chạy qua cuộn cảm sẽ sinh ra một từ trường
không đổi.
Dòng một chiều biến thên hoặc dòng xoay chiều qua cuôn cảm sẽ sinh ra
một từ trường biến thiên. Từ trường này gây ra sức điện động cảm ứng trong
cuộn dây. Dòng tự cảm có xu hướng chống lại sự biến thiên cảu dòng điện chính
đã sinh ra nó. Khi dòng điện trong cuộn cảm tăng lên, dòng tự cảm ngược chiều
làm dòng điện cuộn cảm tăng chậm. Khi dòng điện trong cuộn cảm giảm xuống,
dòng tự cảm cùng chiều làm dòng điện cuôn cảm giảm chậm.
Do có sức điện động tự cảm khi dòng xoay chiều dòng một chiều biến
thiên chạy qua cuộn cảm nên đối với dòng xoay chiều hay dòng một chiều biến
12
thiên, cuộn cảm ngoài trở do điện trở R của dây quấn tạo ra, còn có trở kháng do
tự cảm gây ra gọi là cảm kháng.
XL = 2fL
Trong đó: f – tần số lưới điện, Hz
L – độ tự cảm cuộn dây, H
XL – cảm kháng của cuộn dây,
Tổng trở toàn bộ của cuộn cảm sẽ là:
Z = R2 X L2
Với dòng một chiều không đổi thì XL =0 và Z = R. Như vậy, đối với
dòng một chiều và dòng biến đổi tần số thấp thì cuộn cảm có tống trở nhỏ, còn
đối với dòng biến đổi tần số cao thì cuộn cảm có tổng trở lớn.
2.2. Các linh kiện điện tử tích cực
2.2.1. Đi ốt
- Là linh kiện bán dẫn gồm 2 lớp
bán dẫn P và N ghép lại với nhau. Đầu
nối với chất bán dẫn P gọi là A nốt
(A), đầu nới với chất bán dẫn N gọi là
a)
b)
Ka tốt (K)
- Nguyên lý làm việc của đi ôt:
Khi đi ôt được phân cực thuận nghĩa là cực dương của nguồn nối với a
nôt, cực âm của nguồn nối với ka tốt khi đó đi ốt dẫn dòng qua tải. Trị số dòng
điện phụ thuộc vào điện trở của tải và của mạch điện.
D
+
-
Rt
Khi đi ôt phân cực ngược nghĩa là cực dương của nguồn nối với ka nôt,
cực âm của nguồn nối với a tốt khi đó đi ốt không dẫn dòng qua tải.
D
-
Rt
13
+
Thực tế trong trường hợp này, vẫn có một dòng điện nhỏ qua đi ốt theo
chiều từ K sang A gọi là dòng điện ngược hay là là dòng điện rò.
Vậy đi ôt chỉ cho dòng điện chạy qua từ A sang K khi phân cực thuận và
không cho dòng điện chạy qua theo chiều ngược lại.
Đặc tính Vôn – Am pe của đi ốt
Một số tính chất của điôt trong quá trình làm việc có thể được giải thích thông
qua việc xem xét đặc tính vôn-ampe của điôt trên hình vẽ.
iD
iD
Ung. max
UD.0
UD.0
UD.0
Đặc tính gồm hai phần, đặc tính thuận nằm trong góc phần tư I tương ứng
với UAK > 0, đặc tính ngược nằm trong góc phần tư III tương ứng với UAK < 0.
Trên đường đặc tính thuận, nếu điện áp anôt-catôt tăng dần từ 0 đến khi
vượt qua ngưỡng điện áp UD0 cỡ 0,6 – 0,7 V, dòng có thể chảy qua điôt. Dßng
điện ID có thể thay đổi rất lớn nhưng điện áp rơi trên ®iôt UAK hầu như ít thay
đổi. Như vậy đặc tính thuận của điôt đặc trưng bởi tính chất có điện trở tương
đương nhỏ.
Trên đường đặc tính ngược, nếu điện áp UAK tăng dần từ 0 đến giá trị
Ung.max, gọi là điện áp ngược lớn nhất thì dòng điện qua điôt vẫn có giá trị rất
nhỏ, gọi là dòng rò, nghĩa là điôt cản trở dòng điện theo chiều ngược. Cho đến
khi UAK đạt đến giá trị Ung.max thì xảy ra hiện tượng dòng qua điôt tăng đột ngột,
tính chất cản trở dòng điện ngược của điôt bị phá vỡ. Quá trình này không có
14
tính đảo ngược, nghĩa là nếu lại giảm điện áp trên anôt-catôt thì dòng điện vẫn
không giảm. Ta nói điôt đã bị đánh thủng.
Trong thực tế, để đơn giản cho việc tính toán, người ta thường dïng đặc
tính khi dẫn dòng, tuyến tính hoá điôt như được biểu diễn trên hình b. Đặc tính
này có thể biểu diễn qua công thức:
uDU D.0rD.I D
U
ID
Trong đó:
là điện trở tương đương của điôt khi dẫn dòng.
rD
Đặc tính vôn-ampe của các điôt thực tế sẽ khác nhau, phụ thược vào dòng
điện cho phép chạy qua điôt và điện áp ngược lớn nhất mà điôt có thể chịu được.
Tuy nhiên để phân tích sơ đồ các bộ biến đổi thì một đặc tính lý tưởng cho trên
hình c được sử dụng nhiều hơn cả. Theo đặc tính lý tưởng, điôt có thể cho một
dòng điện bất kỳ chạy qua với sụt áp trên nó bằng 0. Nghĩa là, theo đặc tính lý
tưởng, điôt có điện trở tương đương khi dẫn bằng 0 và khi khoá bằng .
2.2.2. Transisitor
- Transistor là 1 linh kiện điện tử được ghép lại từ 3 lớp bán dẫn, sao cho
2 lớp liền nhau khác loại, tạo thành 2 tiếp giáp P – N. Tuỳ theo cách sắp xếp các
vùng bán dẫn mà ta có 2 loại là loại PNP và NPN.
- Miền thứ nhất của Transistor được gọi là miền Emittor, miền này được pha với
nồng độ tạp chất lớn nhất. Cực nối với miền này được gọi là cực Emittor (ký
hiệu: E)
- Miền thứ hai của Transistor được gọi là miền Base, miền này được pha với
nồng độ tạp chất nhỏ nhất. Cực nối với miền này được gọi là cực Base, (ký hiệu:
B)
- Miền thứ nhất của Transistor được gọi là miền Colector, miền này được pha
với nồng độ tạp chất trung bình. Cực nối với miền này được gọi là cực
Colector (ký hiệu: C)
- Loại Transistor PNP được gọi là Transistor thuận, gồm 1 miếng bán dẫn N ở
giữa và 2 miếng bán dẫn P ở 2 bên. Ký hiệu với mũi tên ở cực E có chiều đi vào
chỉ chiều đi của dòng điện trong chất bán dẫn. (hình a)
- Loại Transistor NPN được gọi là Transistor ngược, gồm 1 miếng bán dẫn P ở
giữa và 2 miếng bán dẫn N ở 2 bên. Ký hiệu với mũi tên ở cực E có chiều đi ra
chỉ chiều đi của dòng điện trong chất bán dẫn. (hình b)
15
Để hiểu được nguyên lý làm việc ta xét với transisitor ngược NPN. Nguồn
E1 phân cực thuận cho cho tiếp giáp J1, nguồn E2 phân cực ngược cho tiếp giáp
J2 và phân cực thuận cho tiếp giáp J1.
J1 phân cực thuận nên có dòng IB chạy từ B sang E. J2 phân cực ngược
bởi E2 nhưng E2>> E1 nên điện trường do E2 tạo ra khá mạnh. Mà cực gốc
mỏng nên một số điện tử tự do từ E sang B, còn lại phần lớn vượt qua cực gốc
qua tiếp giáp J2 tới cực C về dương nguồn E2. Vì vậy dòng Ic qua phụ tải Rt tạo
ra.
Dòng E1 qua B, E gọi là dòng điều khiển, dòng E2 qua tải gọi là dòng tải,
nên ta có IE = IC +IB.
Khi UBE tăng thì IB tăng, IC tăng và ngược lại. Một lượn thay đổi nhỏ của
IB cũng lam thay đổi một lượng lớn IC nên transisor có tác dụng khuếch đại.
Nếu đảo cực tính UBE thì transistor không thể làm việc được và dòng IC=0
2.2.3. Thyristor
Là linh kiện gồm 4 lớp bán dẫn ghép liên tiếp lại với nhau. Có 3 cực (3
chân). hình vẽ.
16
a
b
A nốt gắn với P1
K tốt gắn với N2
Cực điều khiển gắn với P2
Tùy theo cực tính của nguồn điện nối với anot hay katot mà thyristor phân
cực thuận hay phân cực ngược.
Khi phân cực ngược không có dòng từ K sang A. Khi phân cực thuận
cũng không có dòng từ A sang K. Muốn có dòng từ A sang K ta phải kích xung
dòng điện vào chân điều khiển G.
Lưu ý: Khi thyristor dẫn dòng điều khiển không còn tác dụng gì vì có cắt
dòng điều khiển thì thyristor vẫn dẫn.
2.2.4. Trac
Là linh kiện bán dẫn gồm 5 lớp bán dẫn (3 chân). Anot 1, anot 2 và cực
điều khiển G.
Khả năng dẫn dòng cả 2 chiều cho phép sử dụng triac trong mạch xoay
chiều như một khóa điện tử hoặc bộ biến đổi trị số dòng điện xoay chiều.
* Mở Triac
Khi UA2A1 dương với IG dương hay âm
Khi UA2A1 âm với IG dương hay âm
`
Như vậy có 4 khả năng triac dẫn.
17
Câu hỏi ôn tập, bài tập
Câu hỏi Khoanh tròn vào chữ cái có câu trả lời đúng.
Câu 1: Một điện trở có các vòng màu theo thứ tự cam, vàng, xanh lá, vàng nhũ. Trị số
của điện trở là
A. 34x106 Ω ±5%
B. 34x105 Ω ±5%
C. 23x105 Ω ±5%
D. 23x106 Ω ±5%
Câu 2: Một điện trở có các vòng màu theo thứ tự nâu, xám, vàng, xanh lá, vàng nhũ.
Trị số của điện trở là
A. 18x102 KΩ ±5%
B. 18x103 KΩ ±5%
C. 23x102 KΩ ±5%
D. 23x103 KΩ ±5%
Câu 3: Loại tụ nào chỉ dùng cho điện một chiều và phải mắc đúng cực tính.
A. Tụ giấy
B. Tụ xoay
D. Tụ gốm
C. Tụ hoá
Câu 4: Công dụng của diode bán dẫn là.
A. Biến đổi dòng xoay chiều thành
dòng 1 chiều
B. Biến đổi dòng 1 chiều thành dòng
xoay chiều
C. Dùng để điều khiển các thiết bị điện D. Khuếch đại tín hiệu
Câu 5: Transistor là linh kiện bán dẫn có
A. Ba tiếp giáp P-N, có 3 chân A, K, G B. Hai tiếp giáp P-N, có 3 chân B, C, E
C. Một tiếp giáp P-N, có 2 chân A, K
Câu 6: Thyristor phân cực thuận khi
A. UAK>0, có xung kích vào chân G
D. Ba tiếp giáp P-N, có 2 chân B, C, E
B. UAK<0, có xung kích vào chân G
C. UAK>0, không có xung kích vào
chân G
D. cả A, B, C đều sai
Câu 7: Triac là linh kiện bán dẫn có
A. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân B, C, E B. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân A, K, G
C. Năm lớp bán dẫn, có 2 chân A, K
D. Năm lớp bán dẫn, có 3 chân A1,
A2, G
Câu 8: Sơ đồ chân IC thường có
A. Loại có 1 hàng chân
B. Loại có 1 hàng chân
D. cả A, B, C đều đúng
C. Loại có 4 hàng chân
Đáp án: 1B, 2A, 3C, 4A, 5B, 6A, 7D, 8D
18
CHƯƠNG 2: MẠCH CHỈNH LƯU
Mục tiêu:
- Mô tả được cấu tạo và trình bày được nguyên lý làm việc của chỉnh lưu;
- Kiểm tra, sửa chữa được những hư hỏng trong mạch chỉnh lưu 1 pha, 3
pha theo đúng yêu cầu kỹ thuật của mạch điện.
- Rèn luyện tính chủ động, nghiêm túc trong học tập
Nội dung chính:
Cấu trúc chung của một bộ chỉnh lưu thường như sau:
Máy biến áp (MBA): Dùng phói hợp điện áp lưới điện và điện áp đầu vào
của bộ chỉnh lưu.
Chỉnh lưu (CL): Là sơ đồ chỉnh lưu được thực hiện việc biến đổi điện áp
xoay chiều thành điện áp một chiều.
Khâu lọc (F): Có chức năng san bằng điện áp một chiều sau chỉnh lưu đến
mức độ nào đó. Khâu lọc thường sử dụng cuộn cảm, tụ điện.
Mạch đo lường: Đo lường các tín hiệu đầu ra một chiều (dòng điện, điện
áp) để thực hiện chức năng bảo vệ hoặc thực hiện chức năng phản hồi về mạch
điều khiển (khi bộ chỉnh lưu là bộ có điều khiển)
Mạch điều khiển: Dùng để điều khiển các thyristor trong mạch chỉnh lưu
có điều khiển. Mạch điều khiển cũng thực hiện chức năng tín hiệu hóa và bảo vệ
toàn bộ bộ chỉnh lưu.
1. Mạch chỉnh lưu không điều khiển
Mạch chỉnh lưu dựa vào tính chất dẫn điện một chiều của diode. Thông
số quan trọng nhất của diode chỉnh lưu là dòng điện định mức (dòng điện thuận
19
trung bình) và điện áp ngược cực đại. Hầu hết các diode chỉnh lưu được làm từ
Silic, Gecmani hay Selen; kích cỡ diode thường tỷ lệ với dòng điện và điện áp
định mức. Trong thực tế, có thể ghép song song các diode để tăng dòng hoặc
ghép nối tiếp các diode để tăng điện áp ngược cực đại, khi đó cần có các biện
pháp bảo đảm phân dòng (dùng điện trở) hay phân áp (dùng điện trở và tụ điện)
để tránh làm hỏng cục bộ từng diode.
D
R
Hình a: Tải được cấp
Hình b: Chỉnh lưu 1 pha Hình c: Chỉnh lưu 3 pha
điện 1 chiều qua đi ôt
Khi được phân cực thuận, đi ốt thông, dẫn dòng ngay và trị số dòng điện
phụ thuộc vào điện áp nguồn và tổng trở phụ tải, Do vậy, đi ốt là một van không
điều khiển và chỉnh lưu dùng đi ốt gọi là chỉnh lưu không điều khiển.
Các bộ chỉnh lưu không điều khển dùng đi ốt được ký hiệu như hình b,
hình c.
1.1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
Quá trình làm việc của sơ đồ chỉnh lưu phụ thuộc vào tính chất của phụ
tải nên phải xét riêng cho từng loại phụ tải
* Sơ đồ mạch điện
A
D
uV
ur
M
UMax
0
UMax
T
T
Rt
0
UMin
N
B
* Nguyên lý hoạt động:
Điện áp xoay chiều được thể hiện bằng một đồ thị hình sin theo thời gian
T. Ta chọn một chu kỳ nào đấy để xét quá trình chỉnh lưu từ điện áp xoay chiều
sang điện áp một chiều.
20
Tải về để xem bản đầy đủ
76 trang
19081
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Điện tử công nghiệp - Ngành/nghề: Vận hành nhà máy thủy điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_dien_tu_cong_nghiep_nganhnghe_van_hanh_nha_may_th.pdf
