Lời nói đầu
Ngày nay ,không chỉ ở các nước phát triển ,ngay ở nước ta các thiết bị bán dẫn
đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong sinh hoat gia đình.
Các xí nghiệp và nhà máy như xi măng, thuỷ điện giáy, đường, dệt, sợi ,đóng tàu là
những minh chứng.
Nhờ chủ trương mở cửa ngày càng có thêm nhiều xí nghiệp mới dây truyền sản
xuất mới, đòi hỏi cán bộ kỹ thuật và kỹ sư điện những kiến thức về điện tử công
suất về vi mạch và vi xử lý. Xuất phát tử yêu cầu thực tế và tầm quan trọng của bộ
môn điện tử công suất các thầy cô trong bộ môn điện tử công suất đã cho chúng em
từng bước tiếp xúc với việc thiết kế thông qua đồ án điện án thông qua đồ án môn
học điện tử công suất.
Ngày nay, nền kinh tế nước ta đang phát triển mạnh mẽ, đời sống nhân dân cũng
nâng cao nhanh chóng. Nhu cầu về tự động hoá trong các lĩnh vực công nghiệp
cũng như các lĩnh vực khác tăng trưởng không ngừng. Điều này đòi hỏi đội ngũ kỹ
sư phải nắm bắt và thiết kế ra những hệ điều khiển tự động phục vụ thiết thực cho
các lĩnh vực của cuộc sống.
Đồ án môn học là một yêu cầu cần thiết và bắt buộc với sinh viên ngành tự động
hoá. Nó kiểm tra và khảo sát trình độ thực tế của sinh viên và giúp cho sinh viên có
tư duy độc lập vơí công việc. Mặc dù vậy, với sinh viên chưa có nhiều kinh
nghiệm thực tế, cần có sự giúp đỡ của các thầy cô giáo nên trong đồ án này không
tránh khỏi những thiếu sót. Qua đây, em xin chân thành cảm ơn thầy Đặng Hồng
Hải đã hướng dẫn, chỉ bảo em tận tình để em hoàn thành tốt đồ án này.
Em xin chân thành cảm ơn!
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ TÀU BIỂN
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Đề bài: Đề số 46
Thiết kế bộ chỉnh lưu cho máy biến áp hàn 1 chiều.
Yêu cầu công nghệ Thiết kế thông số
Thiết kế bộ chỉnh lưu có điều khiển Điện áp cấp: 380 V

Dòng điện: 250 A
Điện áp lớn nhất: 70 V
ĐỀ CƯƠNG SƠ BỘ
MỤC LỤC
Chương I: Tổng quan về công nghệ hàn một chiều
1.1 Tổng quan về công nghệ hàn
1.1.1 Định nghĩa hàn
1.1.2 Đặc điểm của quá trình hàn
1.1.3 Phân loại phương pháp hàn điện
a- Theo trạng thái hàn
b- Theo năng lượng sử dụng
c- Theo mức độ tự động hóa
1.1.4 Hồ quang điện và hàn hồ quang điện
a- Hồ quang điện
b- Hàn hồ quang điện
1.2 Yêu cầu của công nghệ hàn
1.2.1 Các yều cầu chung của máy hàn và nguồn hàn
1.2.2 Một số yêu cầu trong chế độ hàn
a- Đường kính que hàn
b- Cường độ dòng hàn
c- Điện áp hàn
d- Số lượt cần phải hàn
e- Tốc độ hàn
f- Thời gian hàn
1.2.3 Yêu cầu của công nghệ hàn trong sản xuất
1.3 Phạm vi ứng dụng và giới thiệu một số máy hàn
1.3.1 Phạm vi ứng dụng
1.3.2 Giới thiệu một số máy hàn
Chương II: Thiết kế mạch công suất
2.1 Giới thiệu mạch công suất đã biết

2.1.1 Mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển
2.1.2 Mạch chỉnh lưu hình cầu 3 pha có điều khiển
2.1.3 Mạch chỉnh lưu hình cầu 3 pha không đối xứng
2.2 Tính chọn van bán dẫn cho sơ đồ mạch
2.3 Tính chọn van công suất
2.4 Tính chọn thiết bị bảo vệ
2.4.1 Bảo vệ quá tải
2.4.2 Bảo vệ ngắn mạch
2.4.3 Bảo vệ quá nhiệt độ
2.4.4 Bảo vệ quá điện áp
2.5 Thiết kế máy biến áp
2.5.1 Tính sơ bộ mạch từ
2.5.2 Tính toán dây quấn sơ cấp máy biến áp
2.5.3 Tính toán dây quấn thứ cấp máy biến áp
2.5.4 Kết cấu dây quấn sơ cấp
2.5.5 Kết cấu dây quấn thứ cấp

Chương III Thiết kế mạch điều khiển
3.1 Nguyên lý mạch điều khiển
3.2 Thiết kế mạch điều khiển
3.3 Tính toán các khâu trong mạch điều khiển
3.3.1 Khâu đồng bộ
3.3.2 Khâu tạo điện áp răng cưa
3.3.3 Khâu so sánh
3.3.4. Khâu phát xung chum
3.3.5 Khâu trộn xung
3.3,6 Khâu phản hồi
3.3.7 Khối nguồn
3.4 Tính toán máy biến áp
3.5 Tính toán khâu chỉnh lưu và ổn áp

3.6 Khuyếch đại xung và biến áp xung
3.7 Ghép nối thành sơ đồ hoàn chỉnh
3.8 Nhận xét chung
Kết luận:
Tài liệu tham khảo
Sinh viên thực hiện Giáo viên hướng dẫn

Đinh Văn Nam Đặng Hồng Hải
CHƯƠNG I: Tổng quan về công nghệ hàn điện
1.1. Tổng quan về công nghệ hàn
1.1.1 Định nghĩa hàn
- Hàn là phương pháp nối hai hay nhiều chi tiết kim loại thành một mà không thể tháo
rời được băng cách nung nóng chúng tại vùng tiếp xúc đến trạng thái nóng chảy hay
dẻo, sau đó không dùng áp lực hoặc dùng áp lực để ép chi tiết hàn dính chặt với nhau.
- Khi hàn nóng chảy, kim loại bị nóng chảy sau đó kết tinh hoàn toàn tạo thành mối
hàn.
- Khi hàn áp lực, kim loại được nung đến trạng thái dẻo, sau đó được ép để tạo nên
mối liên kết kim loại, và tăng khả năng thẩm thấu, khuếch tán của các phần tử vật chất
giữa hai mặt chi tiết cần hàn làm cho các chi tiết liên kết chặt với nhau tạo thành mối
hàn.
1.1.2 Đặc điểm của quá trình hàn
- Tiết kiệm kim loại: so với tán ri tiết kiệm từ 10-20%, so vớí phương pháp đúc có
thể tiết kiệm được từ 30-50% lượng kim loại ….
- Giảm được thời gian và giá thành chế tạo kết cấu như dầm, dàn, khung,….
- Có thể tạo được các kết cấu nhẹ nhưng khả năng chịu lực cao
- Độ bền và độ kín của mối hàn lớn
- Có thể hàn đuợc hai kim loại có tính chất khác nhau
- Thiết bị hàn đơn giản, vốn đầu tư không cao
- Trong kết cấu hàn tồn tại ứng suất nhiệt lớn, nên vật hàn dễ bị biến dạng và cong
vênh

- Tổ chức kim loại gần mối hàn bị dòn nên kết cấu hàn chịu xung lực kém
Hàn được sử dụng rộng rãi để tạo phôi trong tất cả các nghành kinh tế quốc
dân, đặc biệt trong các nghành chế tạo máy, chế tạo các kết cấu dạng khung, dàn
trong xây dựng, cầu đường, các bình chứa trong công nghiệp ……
1.1.3 Phân loại các phương pháp hàn
a. theo trạng thái hàn
- Hàn nóng chảy
Hàn hồ quang, hàn khí, hàn điện tử, hàn bàng tia lửa điện, hàn bằng tia laze, hàn
plasma …… khi hàn nóng chảy kim loại hàn được nung đến trạng thái nóng chảy, kết
hợp với kim loại bổ sung từ bên ngoài vào điền đầy khe hở giũa hai chi tiết hàn, sau
đó đông đặc tạo thành mối hàn.
- Hàn áp lực
Hàn tiếp xúc, hàn ma sát,hàn nổ, hàn siêu âm, hàn khí ép, hàn cao tần,hàn khuếch
tán,… khi hàn bằng kim loại ở vùng mép hàn được nung nóng đến trạng thái dẻo sau
đó hai chi tiết được ép lại với lực ép đủ lớn, tạo thành mối hàn.
Ih
A
B
C
D
h
U
- Hàn nhiệt
Hàn nhiệt là sử dụng nhiêt của các phản ứng hoá học phát nhiệt để nung nóng kim
loại mép hàn đến trạng thái nóng chảy đồng thời kết hợp với lục ép để tạo nên mối
hàn.
b. Theo năng lượng sử dụng.
- Điện năng: hàn hồ quang, hàn điện tiép xúc,…
- Hoá năng: hàn khí, hàn nhiệt,…
- Cơ năng: hàn ma sát, hàn nguội.

c.Theo mức độ tự động hoá.
- Hàn bằng tay
- Hàn tự động
- Hàn bán tự động
1.1.4 Hồ quang điện và hàn hồ quang điện
a. Hồ quang điện
- Hồ quang điện là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn
(100-1000 A/mm2). Ở điều kiện bình thường chất khí hầu như không dẫn điện. Nếu
đặt lên hai điện cực trong môi trường không khí một điện trường có cường độ đủ lớn
thì có thể phá vỡ cách điện của chất khí đó và có khả năng dẫn dòng điên lớn, phụ
thuộc vào tính chất chất khí, áp suất của nó,nhiệt độ môi trường, vật liệu làm điện cực,
độ lớn của cưòng độ điện trường,…
- Đặc tính V-A

Hình I.1 Đặc tính tĩnh của hồ quang.
Để giảm được Umồi mà vẫn gây được hồ quang người ta cho hai điện cực tiếp xúc
nhau gây ra I đoạn mạch, nếu I đoạn mạch đủ lớn sẽ nung kim loại chỗ tiếp xúc nóng
chảy thường sử dụng đoạn đặc tính CD để hàn.
b. Hàn hồ quang điện
Hàn hồ quang điện là dùng nhiệt lượng của hồ quang điện nung nóng chỗ hàn làm
cho kim loai vật hàn chảy và kim loại bổ sung chảy để nối hai vật lại.Khi hàn cho que
hàn chạm vào vật hàn 0,1s xong đưa lên cao 3-4mm . do tác dụng của điện trở nên đầu
nút que hàn bị nung nóng. Khi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn ,que hàn bắn ra điện tử,
các điện tử bắn nhanh đập vào vật hàn biến động năng thành nhiệt năng dẫn đến vật
hàn bị chảy . môi trường giữa vật hàn và que hàn chịu tác dụng của điện trường.bị ion
hoá, các ion dưới đi lên rất nhanh biến động năng thành nhiệt năng dẫn đến que hàn bị
nóng chảy và nhỏ giọt xuống vật hàn.
Quá trình gây hồ quang khi hàn xảy ra 3 giai đoạn:
Hình I.2 Quá trình gây hồ quang khi hàn.
a. Giai đoạn ngắn mạch (a) : Cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện tích tiết

diện ngang của mạch điện bé và điện trở vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn vì
vậy trong mạch xuất hiện một dòng điện cường độ lớn , hai mép điện cực bị nung
nóng mạnh.
b. Giai đoạn ion hoá (b) : Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai một
khoảng từ 2÷5 mm .các điện tử bứt ra khỏi quỹ đạo của mình và chuyển động
nhanh về phía anôt (cực dương), trên đường chuyển động chúng va chạm vào các
phân tử khí trung hoà làm chúng bị ion hoá. sự ion hoá các phân tử khí kèm theo
sự toả nhiệt lớn và phát sáng mạnh.
c. Giai đoạn hồ quang cháy ổn định (c): khi mức độ ion hoá đạt đến mức bão
hoà, cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách giữa hai điện cực
không đổi thì cột hồ quang được duy trì ở mức ổn định. Khi hàn điện áp cần thiết
để gây hồ quang khoảng 35÷55V với dòng một chiều.
1.1.5 Máy hàn hồ quang điện một chiều
a. Máy phát hồ quang
Hình sau trình bày sơ đồ nguyên lý của một máy hàn một chiều dùng máy phát có
cuộn kích từ riêng và cuộn khử từ mắc nối tiếp

Hình I.3 Sơ đồ nguyên lý máy hàn một chiều.
Máy hàn gồm một máy phát điện một chiều(M) có cuộn dây kích từ riêng(2) được
cấp điện riêng từ nguồn điện xoay chiều qua bộ chỉnh lưu(1) .Trên mạch ra của máy
phát đặt một cuộn khử từ(3) người ta bố trí sao cho từ thông (Þ
c
) sinh ra trên cuộn khử
từ luôn luôn ngược hướng với từ thông (Þ
kt
) sinh ra trong cuộn kích từ. Ở chế độ
không tải ,dòng điện hàn I
h
=0 nên từ thông Þ
c

=0 ,máy phát được kich từ bởi từ thông
Þ
kt
do cuộn dây kích từ(2) sinh ra:
Þ
kt
= I
kt
.w/ R
k
Trong đó I
kt
là dòng điện kích từ, W va R
k
là số vòng dây và từ trở của cuộn kích từ.
Khi đó điện áp không tải được xác định theo công thức:
U
kt
=C.Þ
kt
Ở chế độ làm việc, dòng điện hàn I
h
≠0 nên từ thông Þ
c
≠0 máy phát được kích từ bởi
từ thông tổng hợp, do cuộn dây kích từ va cuộn khử từ sinh ra
Þ=Þ
kt
- Þ
c


Sức điện động sinh ra trong phần cảm của máy phụ thuộc vào từ thông kích từ:
E=C . Þ =C.(Þ
kt
- Þ
c
).
Trong đó C là hệ số phụ thuộc vào máy
b. Máy hàn dùng dòng diện chỉnh lưu
Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lưư có hai bộ phận chính: biến áp hàn (1) và bộ chỉnh
lưu (2) ,Bộ biến trở R (3) dùng để điều chỉnh cường độ dòng điện hàn.

Hình I.4 a. Sơ đồ nguyên lý của máy hàn chỉnh lưu ba pha.
b. Sơ đồ nguyên lý của máy hàn chỉnh lưu một pha.

Máy hàn dùng dòng điện chỉnh lưu có hồ quang cháy ổn định hơn máy hàn xoay
chiều, phạm vi diều chỉnh dòng điện hàn rộng hệ số công suất hưu ích cao, công suất
không tải nhỏ, kết cấu đơn giản hơn. Nhược điểm của máy hàn chỉnh lưu là công suất
bị hạn chế, các điot dễ bị hỏng khi ngắn mạch lâu và dòng điện hàn phụ thuộc lớn vào
điện áp nguồn.
Ngoài ra còn một số loại máy hàn một chiều : Máy phát hàn một chiều diezen, máy
phát hàn một chiều động cơ điện…
1.2. Yêu cầu của công nghệ hàn
1.2.1. Các yêu cầu chung với nguồn điện hàn và máy hàn:
- Điện áp không tải H
h
<U
0
< 80V, đối với máy hàn một chiều U
0

=25÷45V,
H
h
=16÷35V.
- Đường đặc tính động V-A của náy hàn phải là đường dốc liên tục.
- Có khả năng chịu quá tải khi ngắn mạch I
d
= (1,3-1,4)I
h.
- Có khả năng điêu chỉnh dòng điện hàn trong phạm vi rộng.
- Máy hàn phải có khối lượng nhỏ , hệ số hữu ích lớn, giá thành rẻ , dễ sử dụng va dễ
sửa chữa.
1.2.2. Một số yêu cầu trong chế độ hàn
a. Đường kính que hàn
Đường kính que hàn phụ thuộc vào vật liệu hàn, chiều dày vật hàn, vị trí mối hàn
trong không gian, kiểu mối hàn…. để chọn có thể tra trong sổ tay công nghệ hoăc theo
kinh nghiệm.
Đối với hàn thép đường kính que hàn được xác định như sau:
- Hàn giáp mối : d
q
=S/2 +1 mm
- Hàn góc, hàn chữ T : d
q
= K/2 +2 mm
Trong đó S là chiều dày vật hàn, K là cạnh của mối hàn.
b. Cường độ dòng điện hàn (I
h
)
Cường độ dòng đện hàn chọn phụ thuộc vào vật liệu hàn, đường kính que hàn , vị trí
mối hàn trong không gian, kiểu mối hàn… có thể tra theo sổ tay công nghệ, hoặc

theo kinh nghiệm sau đối với hàn sấp:
I
h
= (β +αd
q
)d
q
Trong đó α và β là các hệ số pịu thuộc vào vật liệu hàn, đối với thép α=6 ; β= 20;
d
q
– là đường kính que hàn lấy theo mm.
Chú ý: - Khi chiều dày chi tiết S > 3d
q
thì nên tăng cương độ dòng điện khoảng
15% , còn S < 1,5d
q
thì nên giảm 15% so với trị số tính toán.
- Cường độ dòng điện hàn khi hàn đứng nên giảm 10÷15% và khi hàn trần nên giảm
15÷20% so với hàn sấp.
c. Điện áp hàn : Điện áp hàn thường ít thay đổi khi hàn hồ quang tay
d. Số lượt cần phải hàn
Để hoàn thành một mối hàn có thể tiến hành trong một làn hàn hoặc một số lần hàn.
Khi tiết diện mối hàn lớn, thường tiến hành qua một số lần hàn.
Số lượt hàn có thể tính theo công thức sau:

n =
1
0
+
−

n
d
F
FF
Trong đó: F
d
- là điện tích mặt cắt ngang của kim loại đắp.
F
0
– là diện tích mặt cắt ngang của đường hàn đầu tiên
F
0
= (6÷8)d
q
(mm
2
)
F
n
- diện tích mặt cắt ngang của những đường hàn tiếp theo:
F
n
= (8÷12)d
q
(mm
2
)
e. Tốc độ hàn (V
h
) : Tốc độ hàn được xác định bởi chiều dài mối hàn trong nột đơn vị

thời gian .
V
h
=L/t [ cm/s]
L - chiều dài mối hàn (cm).
t - thời gian hàn (giây).
Tốc độ hàn phụ thuộc vào cường độ dòng điện hàn, có thể tính theo công thức kinh
nghiệm sau:
V
h
=
d
hd
F
I
3600
.
γ
α

Trong đó : α
d
là hệ số đắp, α
d
= 7÷11 [g/A.h]
γ - khối lượng riêng kim loại que hàn [g/cm
3
]
I
h

- cường độ dòng điện hàn [A]
F - tiết diện đắp của mối hàn [cm
2
]
f. Thời gian hàn
Thời gian hnà bao gồm thời giam máy ( thời gian cháy hồ qang ) và thời gian phụ :
t
h
= t
m
+ t
p
.

G
d
= α
d
.I
d.
.
3600
m
t

Mặt khác G
d
= F
d
. L .γ cho nên:

t
m
= 3600.γ.
hd
d
I
LF
.
.
α
(s)

Thời gian phụ tính toán rất khó khăn vì vậy khi tính toán dựa vào hệ số điều chỉnh K
như sau :
T
h
= t
m
/K
- nếu tổ chức sản xuất khá thì lấy K = 0,5÷0,6
- nếu tổ chức sản xuất trung bình thì lấy K = 0,3÷0,4
- nếu tổ chức sản xuất kém thì lấy K < 0,3
1.2.3. Yêu cầu của công nghệ hàn điện một chiều trong sản xuất
- Năng suất cao ,đảm bảo chất lượng .
- Chất lượng mối hàn tốt và ổn định.
- Tiết kiệm được vật liệu hàn ( kim loại).
- tiết kiệm năng lương điện ( sử dụng triệt để năng lượng).
- Cải thiện điều kiện lao động.
- Không lẫn năng lượng vào mối hàn, hay hiện tượng tự nắn dòng.
1.3. Phạm vi ứng dụng và một số sản phẩm thương mại.

1.3.1. Phạm vi ứng dụng
Công nghệ hàn điện một chiều đuơc ứng dụng rất rộng rãi trong cuộc sống cung như
các nghành công ngiệp chế tạo, hiện đại như công nghiệp đóng tàu, xây dựng, cầu
đường , dầu khí, nông nghiệp……
Hàn hồ quang dưới lớp thuốc bảo vệ có ứng dụng trong sản xuất như các kết thép
dạng tấm vỏ kích thước lớn, các dầm thép có khẩu độ và chiều cao, các ống thép có
đường kính lớn ,các bồn bể chứa, bình chịu áp lực va trong công nghiệp đóng tàu….
Tuy nhiên phương pháp này chủ yếu được ứng dụng để hàn các mối hàn ở vị trí hàn
bằng , các mối hàn có chiều dài lớn và có quỹ đạo không phức tạp.
Đối với phương pháp hàn hồ quang nóng chảy trong môi trường khí bảo vệ có thể
hàn các loại thép không gỉ, thép chịu nhiệt , thép bền nóng , các hợp kim đặc biệt ,các
hợp kim nhôm, magiê, niken, đồng, các hợp kim có hoá lưc mạnh với oxy. Phương
pháp này có thể sử dụng được ở mọi vị trí trong không gian, chiều dày vật hàn từ 0,4-
4,8mm thì chỉ cần hàn một lớp không phải vát mép; từ 1,6-10mm hàn một lớp có vát
mép; từ 3,2-25 mm thì hàn nhiều lớp.

1.3.2. Một số sản phẩm thương mại.
- Một số sản phẩm thương mại của máy hàn một chiều như TG160 của hãng WIM
(malaysia), máy hàn KEPMI 2500 của hãng Kempi (phần lan).

- máy hàn một chiều ARC-200- inverter


- Máy hàn DC- 250.
- Tính năng: - Sử dụng công nghệ THYRISTOR
- Sử dụng đuợc nhiều loại đũa hàn
- Tiết kiệm điện do dùng điện ba pha
- Dễ dàng mồi lủa , mồi hàn mịn.
CHƯƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH CÔNG SUẤT
2.1. Chọn phương án mạch công suất

2.1.1. Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển
Hình II.1 Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển
1. Xét tải thuần trở:
+ Trong các sơ đồ nhiều pha góc điều khiển α được tính từ các điểm chuyển
mạch tự nhiên, đó là các điểm mà điện áp nguồn cắt nhau θ
1
, θ
2
, θ
3
, θ
4
….
+ trong khoảng θ
1
÷ θ
2
U
a
dương nhất . Nếu Thyristor V
1
nhận được tín hiệu
điều khiển tại thời điểm θ
1
+ α, V
1
sẽ mở thông, nối tải với điện áp pha a, U
d
= U
a

.
+ Tại thời điểm θ
2
+ α, V
2
nhận được tín hiệu điều khiển, V
2
mở thông nối
tải với điện áp pha b, U
d
= U
b
khi V
2
mở sẽ đặt điện áp ngược lên V
1
để khoá lại
V
1
lại vì lúc đó U
ab
< 0.
+ Với tải thuần trở dòng trên tải sẽ lặp lại như dạng điện áp. Do đó với góc
điều khiển α ≤ 30
0
dòng trên tải có dạng liên tục. Với α > 30
0
dòng tải sẽ bằng 0 tại
θ ≥ 180
0

và sơ đồ làm việc ở chế độ dòng gián đoạn.
+ ta có công thức tính giá trị điện áp chỉnh lưu trung bình U
d
như sau:
+ Với α ≤ 30
0
U
d
α
=
αα
π
coscos
2
33
02 d
m
UU =
Như vậy khi dòng tải là liên tục, U
d
α
được biểu diễn bởi biểu thức chung là
U
d
α
= U
d0
cosα.
+ Với α ≥ 30
0

U
d
α
=






+






+=
∫
+
1
6
cos
2
3
2
3
2
6
2

α
π
π
ϑθ
π
π
α
π
mm
UdSinU
Khi α =
6
5
π
hay α = 150
0
ta có U
d
α
= 0
Vậy với tải thuần trở nếu góc α thay đổi từ 0 ÷ 150
0
thì U
d
α
thay đổi từ U
d0
đến 0.
Hình II.2. Đồ thị dạng dòng điện, điện áp tải thuần trở
2. Xét tải trở cảm L

1
= ∞
+ Khi điện cảm tải coi là vô cùng lớn dòng tải là liên tục và được là phẳng hoàn
toàn. Vì vậy các thyristor sẽ tiếp tục dẫn dòng khi điện áp pha đã đổi cực tính tại π.
Với góc điều khiển α > 30
0
trên đường điện áp U
d
sẽ xuất hiện phần âm. Mỗi van
trên sơ đồ sẽ dân dòng có giá trị I
d
trong khoảng λ =
3
2
π
.
+ Điện áp chỉnh lưu trung bình được biểu diễn bởi công thức chung :
U
d
α
= U
d0
cosα
Hình II.3. Đồ thị dạng dòng điện, điện áp tải trở cảm
3. Công thức tính toán :
- Điện áp chỉnh lưu nhận được :


ααθθ
α

α
CosUCosUdSinUU
dd 02
6
5
6
2
2
63
2
2
3
=
Π
=
Π
=
∫
+
Π
+
Π

Với
220
17,1
2
63
UUU
d

=
Π
=
- Điện áp ngược đặt lên van :


22max
45,26 UUU
ng
==

- Dòng điện tải trung bình :

d
d
d
R
U
I =
- Dòng đện trung bình qua van:

3
d
v
I
I =
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp :

d
d

d
I
I
dIdiI 58,0
3
2
1
2
1
6
5
6
2
6
5
6
2
22
==
Π
=
Π
=
∫∫
+
Π
+
Π
+
Π

+
Π
α
α
α
α
θθ
- Công suất máy biến áp :

d
P
IUIU
S 35,1
2
33
2211
=
+
=
2.1.2. Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển.
Hình II.4. Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển
1. Xét tải thuần trở
Với tải thuần trở dạng dòng điện, điện áp trên các phần tử được cho trên 3.5 góc
điều khiển α ở đây được cho ví dụ bằng 45
0
.
Trên đồ thị điện áp các pha ta biểu diễn quá trình điều khiển các van riêng rẽ cho
các thyristor nhóm catốt chung và nhóm anốt chung.
+ Đường bao phía trên của các đường điện áp pha cho ta hình dạng thế của điểm
ra tải P khi V

1
, V
3
, V
5
được điều khiển với góc α so với các điểm chuyển mạch tự
nhiên.
+ Đường bao phía dưới của các đường điện áp pha cho ta hình dạng thế của điểm
ra tải Q khi V
2
, V
4
, V
6
được điều khiển với góc α so với các điểm chuyển mạch tự
nhiên.
+ Dạng thế của P và Q so với điểm trung bính của nguồn giống với dạng điện áp
ra của các chỉnh lưu 3 pha hình tia. Nếu đo điện áp giữa P và Q ta có được biểu
diễn trên hệ thống điện áp dây U
ab
,U
ac
, U
bc
….
+ Với tải thuần trở dạng dòng trên tải lặp lại giống như dạng điện áp U
d
. Vì vậy
với góc điều khiển α ≤ 30
0

dòng trên tải là liên tục ta có: 0 ≤ α ≤ 30
0
; U
d
α
=
U
do
cosα.
α > 30
0
⇒ i
d
= 0 ở góc π đối với đường điện áp dây khi điện áp này bắt đầu đổi
cực tính. Khi đó dòng điện sẽ gián đoạn và sau khi tính toán ta được:
U
d
α
=






++ )
3
cos(1
63
2

π
α
π
U
U
d
α
= 0 khi α =
3
2
π
Như vậy với tải thuần trở khi α = 0 ÷
3
2
π
Hình II.5. Đồ thị dòng điện, điện áp tải thuần trở
2. Tải trở cảm L
1
=
∞
Với tải trở cảm dạng dòng điện, điện áp trên các phần tử được cho trên hình II.5
góc điều khiển α ở đây được cho ví dụ 75
0
.
Trên đồ thị điện áp các pha ta biểu diễn quá trình điều khiển các van riêng rẽ cho
các thyristor nhóm catốt chung và nhóm anôt chung.
+ Dạng thế của P và Q so với điểm trung tính của nguồn giống với dạng điện áp
ra của chỉnh lưu 3 pha hình tia. Nếu đo điện áp giữa P và Q ta có được điện áp ra
của chỉnh lưu cầu 3 pha được biểu diễn trên hệ thống điện áp dây U
cb

, U
ac
, U
bc
, U
ba
,
U
ca
, U
cb
….
+ Do dòng tải được coi là phẳng hoàn toàn nên trước khi một thyristor nhận được
tín hiệu điều khiển để mở ra thì dòng vẫn chạy qua thyristor đang dẫn trước đó. Vì
vậy có thể xuất hiện phần điện áp âm trên đường cong điện áp chỉnh lưu U
d
.
+ Với dòng tải là liên tục ta luôn có:
U
d
α
= U
d0
cos α
Vậy với tải trở cảm thì phạm vi điều chỉnh của góc α là từ 0
0
đến 90
0
.
Hình II.6. Đồ thị dạng dòng điện, điện áp tải trở cảm

3. Công thức tính toán
- Giá trị trung bình của điện áp ngay sau mạch van chỉnh lưu :
U
d
=
π
63
U
2
Cosα
- Giá trị dòng trung bình ra tải :
I
d
=
d
d
R
U

- Trị số dòng trung bình qua các tiristor :
I
v
=
3
2
I
d
- Công suất một chiều trên tải :
P
d

= 2,34. U
2
. I
d
- Công suất tình toán của máy biến áp :
S
ba
= 1,05 .P
d

- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên tiristor :
U
ngmax
=
6
. U
2
2.1.3. Chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng.
Hình II.7. Sơ đồ cầu 3 pha không đối xứng
Chỉnh lưu cầu 3 pha có dạng không đối xứng trong đó có một nhóm van anốt
chung hoặc catốt chung được thay thế bằng điốt. Sơ đồ được ứng dụng nhiều là
nhóm van catốt chung dùng thyristor, còn nhóm van anốt chung dùng đi ốt như
được chỉ rra trên hình III.7 sơ đồ này có ưu điểm là có thể điều khiển các thyristor
một cách trực tiếp mà không cần cách ly bằng biến áp xung. Điều đó có thể áp
dụng nếu như sơ đồ làm vịêc với điện áp thấp, ví dụ như một nguồn hàn hồ quang
một chiều. Với sơ đồ này có ưu thế là dùng ít van tuy nhiên nhược điểm của các
sơ đồ này là số lần dập mạch của điện áp chỉnh lưu phụ thuộc vào góc điều khiển
α.
b. Công thức tính toán :
- Điện áp chỉnh lưu nhận được :


)1(17,1)1(
2
63
22
αα
CosUCosUU
d
+=+
Π
=
= 2,34
2
cos1
α
+
- Điện áp ngược đặt lên van :

22max
45,26 UUU
ng
==
- Dòng điện trung bình qua tải :

d
d
d
R
U
I =

- Dòng điện trung bình qua van :
I
v
=
3
d
I
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp :

d
IidiI 816,0
3
2
2
3
6
5
2
2
2
2
6
2
22
=
Π
+
Π
=
∫∫

+
Π
Π
Π
+
Π
α
α
θ
- Công suất máy biến áp :

d
P
IUIU
S 05,1
2
33
2211
=
+
=
- Điện áp ngược đặt lên van :

22max
45,26 UUU
ng
==
- Trị số dòng trung bình của cuộn thứ cấp MBA :
I
2

=
3
2
I
d
2.2. Phân tích ưu nhược điểm của các mạch công suất
2.2.1. chỉnh lưu hình tia ba pha

Ưu điểm : Thường được lựa chọn khi công suất tải không quá lớn so với biến áp
nguồn cấp ( tránh gây mất đối xứng cho nguồn lưới ) và tải không có yêu cầu quá
cao về chất lượng điện áp một chiều.
Vì sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều ,độ đập
mạch điện áp sau chỉnh lưu giảm nên giảm được kích thước của cuộn kháng lọc.
Nhược điểm : Loại này cần có biến áp nguồn để có điểm trung tính đưa ra tải
công suất máy biến áp lớn hơn công suất một chiều 1,35 lần .

2.2.2. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng
a. Ưu điểm :
- Sơ đồ mạch lực đơn giản vì dùng cả điôt và tiristor ;
- Dùng ba tiristor nên mạch điều chỉnh đơn giản ;
- Điện áp ra ít đập mạch ,chất lượng điện áp tương đối tốt ;
- Sơ đồ có dòng chạy trong thứ cấp máy biến áp là dòng xoay chiều nên
trong máy biến áp không có hiện tượng tư hoá cưỡng bức.
- Công suất tính toán máy biến áp xấp xỉ công suất trên tải, chứng tỏ thành
phần sóng điều hoà bậc cao trong sơ đồ cầu là không đáng kể.
- Chất lượng điện áp một chiều khá tốt , điều này làm giảm điện kháng bộ
lọc dẫn đến giảm kích thước bộ lọc