Mạch nắn điện, hay còn gọi là mạch chỉnh lưu điện, là một phần quan trọng trong các hệ thống điện tử và điện công nghiệp. Chức năng của mạch nắn điện là chuyển đổi dòng điện xoay chiều (AC) thành dòng điện một chiều (DC), đảm bảo cho các thiết bị và hệ thống điện tử hoạt động ổn định hơn. Bài viết này sẽ giới thiệu chi tiết về các loại mạch nắn điện thông dụng, từ mạch nắn một nửa chu kỳ cho đến mạch nắn điện 3 pha, giúp chúng ta hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng trong thực tiễn.
Mạch nắn một nửa chu kỳ một Diode
Hình 1. Sơ đồ mạch nắn một nửa chu kỳ dùng một Diode
* Hoạt động:
Nguồn điện xoay chiều là nguồn điện có 2 cực tính (+) và (-) luôn thay đổi theo thời gian.
Do vậy để xét hoạt động của mạch ta xét như sau:
– Trường hợp 1: Ta xét nửa chu kỳ đầu A (+), B (-) trong mạch có Diode D1 phân cực thuận dẫn có dòng điện đi như sau.
A(+) 🡪 D1 🡪 Rt 🡪 B(-), mạch điện khép kín.
– Trường hợp 2: Ta xét nửa chu kỳ sau B(+) A(-), trong mạch Diode D1 phân cực ngược nên cấm, không có dòng điện đi qua tải.
Như vậy cả 2 nửa chu kỳ mạch chỉ lấy ra được ở nửa chu kỳ đầu.
– Tụ C1 có tác dụng là lọc nguồn điện một chiều sau khi nắn, mục đích cho nguồn điện DC ra ổn định hơn.
– Khi có tụ lọc nguồn điện áp một chiều ra được tính như sau:
* Đồ thị dòng điện theo thời gian:
* Đặc điểm:
– Mạch đơn giản dễ lắp giáp
– Nguồn kém ổn định, ít được sử dụng
Mạch nắn hai nửa chu kỳ dùng hai Diode
Hình 2. Sơ đồ mạch nắn hai nửa chu kỳ dùng hai Diode
* Hoạt động:
– Xét nửa chu kỳ đầu A(+) B(-), C = 0v.
Trong mạch có D1 phân cực thuận dẫn, D2 phân cực ngược cấm. D1 phân cực thuận dẫn có dòng điện chảy qua R.T theo chiều như sau:
A(+) 🡪 D1 🡪 R.T 🡪 C 0v (mass), Mạch điện khép kín.
– Xét nửa chu kỳ sau B(+) A(-), C = 0v.
Trong mạch có D2 phân cực thuận dẫn, D1 phân cực ngược cấm. D2 phân cực thuận dẫn có dòng điện chảy qua R.T có chiều như sau:
B(+) 🡪 D2 🡪 R.T 🡪 C 0v (mass), Mạch điện khép kín.
Như vậy cả hai nửa chu kỳ mạch điều nắn ra được nguồn điện một chiều có dòng điện liên tục đi qua tải R.T.
* Đồ thị dòng điện theo thời gian
– Tụ C1 có tác dụng là lọc nguồn điện một chiều sau khi nắn, mục đích cho nguồn điện DC ra ổn định hơn.
– Khi có tụ lọc nguồn điện áp một chiều ra được tính như sau
* Đặc điểm:
Tạo ra nguồn điện một chiều có điện áp và dòng điện ổn định hơn so với mạch trước.
Mạch nắn hai nửa chu kỳ dùng bốn Diode (mạch nắn cầu khối)
Hình 3. Sơ đồ mạch nắn hai nửa chu kỳ dùng bốn Diode
* Hoạt động:
– Xét nửa chu kỳ đầu A(+) B(-)
Trong mạch có cặp Diode D1, D3 phân cực thuận nên dẫn, D2, D4 phân cực ngược nên cấm. D1, D3 dẫn có dòng điện chảy qua R.T theo chiều như sau:
A(+) 🡪 D1 🡪 R.T 🡪 D3 🡪 B(-), Mạch điện khép kín.
– Xét nửa chu kỳ sau B(+) A(-)
Trong mạch có cặp Diode D2, D4 phân cực thuận nên dẫn, D1, D3 phân cực ngược nên cấm. D2, D4 dẫn có dòng điện chảy qua R.T theo chiều như sau:
B(+) 🡪 D2 🡪 R.T 🡪 D4 🡪 A(-), Mạch điện khép kín.
Như vậy cả hai nửa chu kỳ mạch điều nắn ra được nguồn điện một chiều có dòng điện liên tục đi qua tải R.T.
* Đồ thị dòng điện theo thời gian
– Tụ C1 có tác dụng là lọc nguồn điện một chiều sau khi nắn, mục đích cho nguồn điện DC ra ổn định hơn.
– Khi có tụ lọc nguồn điện áp một chiều ra được tính như sau
* Đặc điểm
Tạo ra nguồn điện một chiều có điện áp và dòng điện ổn định hơn so với mạch trước. Đơn giản dễ lắp ráp, được sử dụng rất nhiều trong các mạch nắn nguồn.
Mạch nắn tạo ra hai nguồn âm dương đối xứng bằng nhau
*Hoạt động:
Hình 4. Sơ đồ mạch nắn tạo ra nguồn âm dương bằng nhau
– Xét nửa chu kỳ đầu A(+) B(-), C = 0v.
Trong mạch có cặp Diode D1, D3 phân cực thuận nên dẫn, D2, D4 phân cực ngược nên cấm. D1, D3 dẫn có dòng điện chảy qua R.T 1 và R.T 2 theo chiều như sau:
A(+) 🡪 D1 🡪 R.T 1 🡪 C 0v (nguồn dương)
C ov 🡪 R.T 2 🡪 D3 🡪 B(-) (nguồn âm).
– Xét nửa chu kỳ sau B(+) A(-), C = 0v.
Trong mạch có cặp Diode D2, D4 phân cực thuận nên dẫn, D1, D3 phân cực ngược nên cấm. D2, D4 dẫn có dòng điện chảy qua R.T 1 và R.T 2 theo chiều như sau:
B(+) 🡪 D2 🡪 R.T 1 🡪 C 0v ( nguồn dương )
C 0v 🡪 R.T 2 🡪 D4 🡪 A(-) ( nguồn âm ).
Như vậy cả hai nửa chu kỳ mạch điều nắn ra được nguồn điện một chiều âm dương đối xứng bằng nhau có dòng điện liên tục đi qua tải R.T 1 và R.T2.
– Tụ C1 lọc nguồn dương, tụ C2 lọc nguồn âm
– C1 = C2
* Đặc điểm
– Nguồn điện ổn định, thường được sử dụng trong mạch nguồn của Ampli
Mạch nắn điện 3 pha:
Hình tia
Hình 5. Sơ đồ mạch nắn nhân đôi điện áp
* Hoạt động
– Điện cảm của biến áp nguồn không đáng kể, tải thuần trở.
– Tại mỗi thời điểm t bất kỳ, diot ở pha có điện áp dương lớn nhất sẽ dẫn. dòng điện đi từ pha dương nhất qua tải về trung tính.
Vậy trong mỗi chu kỳ của nguồn 3 pha sẽ có 3 lần chuyển mạch.
* Thông số cơ bản:
– góc dẫn của mỗi điốt trong một chu kì là:
– giá trị trung bình :
Điện áp ngược trên điốt: 
Dòng điện trung bình trên tải: 
Hình cầu:
Điện áp trung bình trên tải: 
Dòng điện trung bình trên tải: 
Tóm lại, các mạch nắn điện đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi điện năng và cung cấp nguồn điện một chiều ổn định cho các thiết bị điện tử. Mỗi loại mạch nắn điện có những ưu điểm và ứng dụng riêng, phù hợp với từng nhu cầu sử dụng cụ thể. Từ mạch nắn một nửa chu kỳ đơn giản đến mạch nắn điện 3 pha phức tạp, việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động của chúng giúp chúng ta thiết kế và lựa chọn mạch nắn phù hợp cho các hệ thống điện tử, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu và độ tin cậy cao. Để biết thêm những thông tin chi tiết, vui lòng liên hệ Trường dạy nghề Thanh Xuân qua website truongdaotaonghethanhxuan.edu.vn hoặc đến địa chỉ 93 Nguyễn Tuân, Thanh Xuân, Hà Nội. Hotline: (024) 35 58 95 95 hoặc 0936 98 90 90.