Bài tập ôn tập môn Điện tử Công suất (Điện - Điện tử) | Học viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông

lOMoAR cPSD| 58457166 BÀI TẬP ÔN TẬP. 1
Điện tử công suất nghiên cứu các vấn đề gì?
Điện từ công suất nghiên cứu các vấn đề về quản lý, biến đổi và sử dụng công suất điện. 2
Điện tử công suất điều khiển và chuyển đổi năng lượng điện để làm gì?
Điện từ công suất điều khiển và chuyển đổi năng lượng điện để cung cấp, điều khiển và chuyển đổi năng lượng điện năng phù hợp với yêu cầu sử dụng. 3
Hệ số công suất (Power Factor) trong mạch điện được tính bằng gì
Hệ số công suất (Power Factor) trong mạch điện được tính bằng tỷ số giữa công suất có ích và công suất biểu kiến. P P
PF = s = = VI = cosΦ
V là điện áp hiệu dụng ( V = U)
I là dòng điện hiệu dụng P là công suất thực 4
Công suất tác dụng là gì?
Công suất tác dụng là phần công suất trong mạch điện được chuyển hóa thành công việc hữu ích.
Biểu thức P = U . I = I2 . R
Công suất thực: P = Re[S] = VI cos ( V = U) 5
Công suất phản kháng Q (Reactive Power) là gì?
Công suất phản kháng Q (Reactive Power) là thành phần công suất không làm công việc, chỉ để phát sinh từ các thiết bị điện cảm ứng.
Biểu thức : Q = Im[s] = VI Sin ( U = V :điện áp hiệu dụng ) 6
Hiệu suất (Efficiency) của một mạch điện tử là gì?
Hiệu suất (Efficiency) của một mạch điện từ là tỷ số giữa công suất ra và công suất vào của mạch. 7
Giá trị trung bình của điện áp trong một mạch điện AC là gì? lOMoAR cPSD| 58457166
Giá trị trung bình của điện áp trong một mạch điện AC là giá trị trung bình của điện áp theo thời
gian. Biểu thức : Utb = Itb . R Utb = Umax π 8
Giá trị hiệu dụng của điện áp (voltage) trong một mạch điện AC là gì?
Giá trị hiệu dụng (RMS - Root Mean Square) của điện áp (voltage) trong mạch điện xoay chiều (AC) là đại lượng biểu diễn
khả năng sinh công tương đương với một điện áp một chiều (DC) U
Biểu thức : URMS = m 9
Giá trị trung bình của dòng điện được tính như thế nào ? T Biểu thức : ITB = .dt Hoặc ITB =
Với ITB: Giá trị trung bình của dòng điện trong một chu kỳ.
T: Chu kỳ của dòng điện, tức là thời gian mà một chu kỳ hoàn chỉnh xảy ra.
i(t): Dòng điện tức thời tại thời điểm t. 10 Giá trị hiệu
dụng của dòng điện được tính như thế nào? π Biểu thức : I = IRMS = lOMoAR cPSD| 58457166
I(t): Dòng điện tức thời tại thời điểm ttt.
T: Chu kỳ của tín hiệu (thời gian để hoàn thành một chu kỳ).
IRMS : Giá trị hiệu dụng của dòng điện.
11 Tổng méo dạng total harmonic distortion (THD) là gì?
Tổng méo dạng (Total Harmonic Distortion - THD) là một chỉ số dùng để đo độ méo hình dạng của một tín hiệu điện, thường
được áp dụng trong các tín hiệu xoay chiều (AC). THD thể hiện tỷ lệ giữa tổng công suất của các thành phần hài (harmonic
components) với công suất của tín hiệu cơ bản (fundamental frequency).
12 Hệ số méo dạng điện áp (distortion factor) được tính như thế nào? I Biểu thức : DF = 1 I
13 Nhiễu xuất hiện trong mạch điện do?
+ Môi trường bên ngoài tác động vào hệ thống
+ Do bản thân tự mạch sinh ra
14 Linh kiện công suất là linh kiện thường có đặc tính?
Thường sử dụng trong các ứng dụng yêu cầu quản lý công suất lớn như trong nguồn điện, biến tần, động cơ, và các hệ thống
điều khiển và có các đặc tính sau : + Độ bền cao
+ Tản nhiệt hiệu quả
+ Điện áp và dòng điện lớn
+ Tốc độ chuyển mạch cao lOMoAR cPSD| 58457166
15 Transistor công suất thường được sử dụng như thế nào?
• Khuếch đại: Transistor công suất được sử dụng để khuếch đại tín hiệu điện, từ các thiết bị âm thanh đến các hệ thống truyền thông.
• Bật/Tắt tải: Chúng có thể hoạt động như công tắc điện tử, cho phép bật hoặc tắt các thiết bị như đèn, động cơ, hoặc các tải điện khác.
• Bộ điều khiển tốc độ: Transistor công suất có thể được sử dụng trong các mạch điều khiển tốc độ động cơ, ví dụ như
trong các ứng dụng điều khiển điện áp.
• Nguồn cung cấp: Chúng là thành phần chính trong các nguồn cung cấp điện chuyển đổi, giúp biến đổi điện áp từ nguồn
điện lưới thành các mức điện áp khác nhau.
• Mạch điều khiển nhiệt độ: Trong các ứng dụng như quạt hoặc máy điều hòa không khí, transistor công suất có thể điều
chỉnh công suất để duy trì nhiệt độ mong muốn.
• Thiết bị chuyển mạch: Sử dụng trong các mạch nguồn và bộ điều khiển, cho phép chuyển đổi nhanh chóng giữa các
chế độ hoạt động khác nhau.
16 Diode là phần tử bán dẫn có cấu tạo như thế nào?
Diode gồm hai lớp bán dẩn p,n tạo thành mối nối J (mối nối PN)
17 Diode dẫn dòng điện từ anode sang cathode khi nào?
Khi UAK > 0 thì diode sẻ phân cực thuận và dòng điện diode lúc đó được gọi là dòng điện thuận lOMoAR cPSD| 58457166
18 Điện trường mối nối Ei trong diode có chiều như thế nào?
Mối nối Ei trong diode có chiều từ vùng n( cực âm) sang vùng p ( cực dương) ( hay từ trái sang phải )
19 Diode (Silic) công suất ở trạng thái dẫn có điện áp VAK là như thế nào?
Khi diode silic dẫn, VAK thường có giá trị khoảng 0.6V đến 0.7V
Điện áp VAK cũng bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ; khi nhiệt độ tăng, điện áp ngưỡng sẽ giảm xuống, dẫn đến VAK thấp hơn.
điện áp VAK không phải là một hằng số, mà thay đổi theo dòng điện chảy qua diode. Khi dòng điện tăng, điện áp dẫn VAK cũng sẽ tăng nhưng ở mức độ thấp hơn
20 Dòng điện rò trong diode là như thế nào?
Dòng rò trong diode là dòng điện nhỏ chạy qua diode ngay cả khi diode bị phân cực ngược, nghĩa là điện áp trên diode ngược
hướng với điện áp phân cực thuận ( cực âm n sang cực dương P) thông thường của diode. lOMoAR cPSD| 58457166
21 Cấu tạo SCR có số lớp bán dẫn như thế nào
+ Cấu tạo gồm 4 lớp bán dẩn đặt liên tiếp nhau
+ 4 lớp bán dẫn được xếp theo thứ tự P-N-P-N, tạo thành 3 tiếp giáp: • J1: Giữa P và N J2: Giữa N và P J3: Giữa P và N •
Anode (A): Nối với lớp bán dẫn P ở trên cùng. •
Cathode (K): Nối với lớp bán dẫn N ở dưới cùng. •
Gate (G): Nối với lớp bán dẫn P ở giữa, dùng để điều khiển quá trình dẫn điện.
22 Cấu tạo TRIAC có số lớp tiếp giáp P-N như thế nào
Triac có 4 lớp p-n, PNPN theo hướng dương và NPNP theo hướng âm. lOMoAR cPSD| 58457166
23 Linh kiện nào sau đây là SCR? Đáp án là câu a
A. Là linh kiện Thysistor (SCR)
B. Không phải linh kiện C. Là diac D. Là triac
24 Linh kiện nào sau đây là GTO Đáp án là hình b A. Không phải linh kiện B. Là GTO C. Là thyristor (SCR) D. Triac lOMoAR cPSD| 58457166
25 SCR là linh kiện như thế nào?
SCR ( Silicon controlled Rectifer)
+ có mật độ dòng điện cao , tổn hao nhỏ
+ Nhưng tốc độ chuyển mạch chậm, tần số làm việc thấp
+ hoạt động như 1 công tắc điện tử
+ muốn dòng điện chạy qua SCR cần phải điện áp UAK > 0 và có dòng điều khiển iGk > 0
+ muốn tắt SCR chỉ cần cho dòng điện qua nó về 0 khi đó thyristor bị khóa
+ trong mạch điện xoay chiều SCR tự khóa khi dòng điện đổi chiều điện áp
26 Cực cổng của SCR dùng để làm gì
+ Kích hoạt SCR cho phép dòng điện chảy từ cực anode đến cực cathode.
+ Chuyển SCR từ trạng thái không dẫn sang trạng thái dẫn khi có tín hiệu điện áp dương.
+ Cực cổng có thể được thiết kế để bảo vệ SCR khỏi các tình huống quá tải bằng cách ngắt dòng điện khi cần thiết.
27 Điều kiện để SCR dẫn?
+ muốn dòng điện chạy qua SCR cần phải điện áp UAK > 0 và có dòng điều khiển iGk
≠ 0 + Cần cung cấp một tín hiệu điện áp dương tại cực cổng (G)
28 Tín hiệu điều khiển mở SCR là gì?
+ tín hiệu điện áp dương được áp vào cực cổng (G) của SCR. +
29 Tín hiệu điều khiển mở SCR có đặc điểm như thế nào? lOMoAR cPSD| 58457166
Là tín hiệu điện áp dương so với cực cathode, cần thiết để kích hoạt SCR.
Ngưỡng điện áp: Có giá trị tối thiểu (V_G) để kích hoạt SCR, thường từ 2-5 volt tùy vào loại SCR.
Thời gian duy trì: Phải được duy trì trong một khoảng thời gian đủ lâu để SCR chuyển sang trạng thái dẫn.
Tính ổn định: Tín hiệu cần ổn định để đảm bảo SCR không bị kích hoạt ngẫu nhiên.
Tín hiệu tạm thời: Tín hiệu có thể là tạm thời, SCR vẫn giữ trạng thái dẫn cho đến khi dòng điện qua nó giảm xuống dưới mức ngắt (I_H).
30 Khi SCR đang dẫn mà dòng điều khiển IG=0 thì như thế nào
+SCR sẽ tiếp tục duy trì trạng thái dẫn điện (on) ngay cả khi không có dòng điều khiển tại cực cổng, vì nó đã được kích
hoạt trước đó. và không thể tắt được
31 Khi SCR đã được kích dẫn dòng, để SCR ngưng dẫn thì như thế nào?
+ Cần phải đề dòng điện chạy qua SCR nó về 0 --
+ Sử dụng mạch ngắt dòng cưỡng bức (Forced Commutation)
+ Chuyển đổi nguồn AC qua điểm không (Zero-Crossing of AC
Supply) + Tắt nguồn cung cấp
32 Để SCR đang dẫn chuyển sang trạng thái ngưng dẫn, cách nào sau cách là đúng Như câu 31 lOMoAR cPSD| 58457166
33 SCR sẽ bị đánh thủng khi nào?
+ khi điện áp đặt giữa anode và cathode vượt quá giới hạn chịu đựng của nó cụ thể
• Quá áp ngược (Reverse Breakdown Voltage)
• Quá áp thuận (Forward Breakdown Voltage) • Quá nhiệt
• do xung điện áp (dv/dt Breakdown) • Quá dòng
34 Diac là linh kiện đóng ngắt như thế nào
+ Diac là linh kiện đóng ngắt 2 chiều,không có cổng điều khiển,đặc tính phi tuyến nhỏ
+ Chỉ dẩn dẩn điện khi đạt đến ngưỡng nhất định
+ Chỉ ngắt khi điện áp giảm dưới ngưỡng
+Thường được dùng trong mạch điều khiển pha để điều chỉnh công suất tải AC
35 Triac là linh kiện bán dẫn như thế nào?
+ Linh kiện bán dẫn hai chiều, dẫn điện khi có tín hiệu từ chân Gate
+ Thường dùng để điều chỉnh công suất tải AC như đèn, quạt, và động cơ.
36 Cấu tạo của Triac là gì?
Triac gồm có 3 cực 5 lớp bán dẫn tạo nên cấu trúc P-N-P-N như ở thyristor ( x2 SCR) theo cả 2 chiều giữa các cực T1 và T2.
Vì thế, làm việc như 2 Thyristor mắc song song ngược chiều, có thể dẫn điện theo hai chiều. lOMoAR cPSD| 58457166
37 Điều khiển Triac dẫn như thế nào?
Các trường hợp điều khiển triac: •
Theo cấu tạo của triac đã nêu ở trên, triac sẽ được kích mở cho dòng điện chạy qua khi điện áp MT2 và G đồng dấu, nghĩa là:
o MT2 dương và G dương so với MT1.
o MT2 âm và G âm so với MT1.
Ngoài ra MT2 và G trái dấu triac cũng có thể kích mở được: •
MT2 dương và G âm so với MT1, có dòng điện. •
MT2 âm và G dương so với MT1, không dòng điện.
Loại này gọi là loại điều khiển trái dấu âm.
Một số cách điều khiển khác: •
MT2 dương và G âm so với MT1, không dòng điện. •
MT2 âm và G dương so với MT1 có dòng điện. lOMoAR cPSD| 58457166
Loại này gọi là loại điều khiển trái dấu dương. lOMoAR cPSD| 58457166
38 Triac có bao nhiêu cách kích dẫn? + có 2 cách
• Kích dẫn trực tiếp: Cấp điện áp trực tiếp vào chân Gate để kích hoạt.
• Kích dẫn gián tiếp: Sử dụng linh kiện như opto-isolator để tạo tín hiệu kích thích, bảo vệ mạch điều khiển khỏi điện áp cao
39 Chức năng của mạch chỉnh lưu là gì?
+ Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
40 Quá trình biến đổi công suất từ AC thành DC được gọi là gì? + Chu trình chỉnh lưu
41 Trong mạch chỉnh lưu (1pha) bán kỳ, bao nhiêu bán kỳ của điện áp AC ngõ vào được biến đổi ở ngõ ra?
+ Chỉ một nửa chu kỳ của điện áp
AC đầu vào được biến đổi ở đầu ra ( do điện áp vào là AC , có sóng dạng sin mà
chỉnh lưu bán kỳ chỉ cho dọng điện
đi qua trong chukỳthươnglàbánkỳdươngnên vì vậy chỉ có một nửa sóng dương đi qua)
42 Trong mạch chỉnh lưu (1pha) toàn kỳ, bao nhiêu bán kỳ của điện áp AC ngõ vào được biến đổi ở ngõ ra?
+ Khác với chỉnh lưu nửa chu kỳ, thì chỉnh lưu toàn kỳ của điện áp AC ngỏ vào đều được biến đổi thành điện áp DC ngỏ ra (
Cả bán kỳ dương và âm đều được chuyển thành DC đầu ra , dòng điện ngỏ ra có dạng sóng DC có tần số X2 tần số AC)
43 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu (1pha) bán kỳ không điều khiển?
+ Nguồn AC: Cung cấp điện áp xoay chiều.
+ Diode: Cho phép dòng điện đi qua trong bán kỳ dương, chặn trong bán kỳ âm.
+ Tải: Nhận điện áp DC dạng xung từ bán kỳ dương của nguồn AC.
44 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu (1pha) bán kỳ có điều khiển?
• Nguồn AC: Cung cấp điện áp xoay chiều.
• Thyristor (SCR): Dẫn điện khi có xung kích tại chân Gate.
• Mạch điều khiển: Tạo xung kích cho SCR, điều chỉnh thời điểm dẫn điện.
• Tải: Nhận điện áp DC điều khiển qua SCR. lOMoAR cPSD| 58457166
45 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu (1pha) cầu không điều khiển? Thành phần chính: lOMoAR cPSD| 58457166 •
4 diode (D1, D2, D3, D4): Kết nối thành cầu chỉnh lưu. •
Nguồn xoay chiều (AC): Cấp điện áp đầu vào. •
Tải (R, RL hoặc RLC): Kết nối ở đầu ra để nhận dòng điện DC.
46 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu (1pha) cầu điều khiển đối xứng Thành phần chính: •
4 thyristor (SCR): Thay thế diode trong mạch chỉnh lưu cầu không điều khiển, cho phép điều khiển góc dẫn. •
Nguồn xoay chiều (AC): Cấp điện áp đầu vào. •
Mạch kích (Trigger Circuit): Tạo tín hiệu để kích các thyristor ở thời điểm mong muốn. •
Tải (R, RL hoặc RLC): Nhận dòng DC đầu ra.
47 Cấu trúc của mạch chỉnh lưu cầu (1pha) điều khiển không đối xứng Thành phần chính: •
2 thyristor (SCR): Được sử dụng trong hai nhánh của mạch cầu. •
2 diode (D): Được sử dụng trong hai nhánh còn lại. •
Nguồn xoay chiều (AC): Điện áp đầu vào. •
Mạch kích: Điều khiển góc kích của các thyristor. •
Tải (R, RL hoặc RLC): Nhận dòng DC đầu ra.
48 Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với biểu thức nguồn vs=Umsinωt[V], tải R, diode D1 sẽ dẫn ở các góc pha lOMoAR cPSD| 58457166
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với biểu thức nguồn vs=Umsinωt[V], tải R+L, diode D1 sẽ dẫn ở các góc pha 49
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới, các cặp diode dẫn cùng lúc là 50
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với biểu thức nguồn viac=Umsinωt[V], tải R, diode D1 sẽ dẫn ở các góc pha 51
Sơ đồ hình sau là mạch 52
53 Sơ đồ hình sau là mạch lOMoAR cPSD| 58457166
Trong sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha hình dưới với tải R, dòng qua diode D1 là 54
55 Trong sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha tải R với biểu thức nguồn:
va=Umasinωt[V], vb=Umbsin(ωt-2/3) [V], vc=Umcsin(ωt-
4/3)[V], trong 1 chu kỳ thì diode D2 dẫn như thế nào
Trong sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha tải R với biểu thức nguồn: v 56
a=Umasinωt[V], vb=Umbsin(ωt-2/3)[V],
vc=Umcsin(ωt-4/3)[V], trong 1 chu kỳ thì diode D1 dẫn như thế nào lOMoAR cPSD| 58457166
Trong mạch chỉnh lưu hình tia ba pha có điều khiển tải R với biểu thức nguồn:
va=Umasinωt[V], vb=Umbsin(ωt-2/3)[V],
vc=Umcsin(ωt-4/3)[V], như hình dưới. Dòng ra liên tục và gián đoạn khi nào 57
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 58
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 59
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 60
61 Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch lOMoAR cPSD| 58457166
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 62
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 63
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 64
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 65
Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch 66
67 Dạng sóng của hình sau là dạng sóng vào ra của mạch lOMoAR cPSD| 58457166
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với tải R, điện áp trung bình trên tải là 68
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với tải R, điện áp trung bình, hiệu dụng trên tải là 69
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với tải R, dòng điện trung bình qua tải là 70
Trong sơ đồ chỉnh lưu ở hình bên dưới với tải R+L, điện áp trung bình trên tải là 71