Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều với các tham số cho trước Ur=24V,Im=6000A

Lời nói đầu Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay.Ngày nay mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sản xuất và đời sống văn minh con người. Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phương tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện tử, cơ khí chính xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì Vậy mạ điện là gì ? Một cách đơn giản nhất có thể hiểu mạ điện là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá . đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật mong muốn. Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụn trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc và đồ trang sức Ngày nay không riêng gì ở nước phát triển mà ngay trong nước ta kỹ thuật mạ đã có nhưng bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất cung như trong kinh doanh Kỹ thuật mạ đòi hỏi phải không ngừng phát triển nghiên cứu cảI tiến kỹ thuật ,máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyền sản xuất đồng bộ tự động hoá với độ tin cậy cao. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng mạ và hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiễm môi trường. Để có một lớp mạ tốt ngoàI những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để mạ là rất quan trọng. Đối với sinh viên tự động hóa, môn học điện tử công suất là một môn rất quan trọng. Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa em đã tưng bước tiếp cận môn học. Để có thể lắm vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tế, ở học kỳ này em được các thầy giao cho đồ án môn học với đề tài : Thiết kế nguồn mạ một chiều. Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế. Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các rhầy cô giáo trong bộ môn và đặc biệt là thầy Đỗ Trọng Tín đã giúp em hoàn thành đồ án này. Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm chưa có lên em không tránh khỏi những sai sót mong các thầy giúp đỡ. Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn ! Mục Lục Chương I : Giới thiệu chung về công nghệ mạ điện Chương II : Lựa chọn phương án Chương III : Tính Chọn Mạch Lực Chương Iv: Thiết kế mạch điều khiển

doc47 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2179 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều với các tham số cho trước Ur=24V,Im=6000A, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
§Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã c¸c tham sè sau Ph­¬ng ¸n 3 + §iÖn ¸p ra :24 V + Dßng t¶i I max : 6000 (A) + §¶o chiÒu : kh«ng Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh m¹. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch. Lêi nãi ®Çu M¹ kim lo¹i ra ®êi vµ ph¸t triÓn hµng tr¨m n¨m nay.Ngµy nay m¹ kim lo¹i ®· trë thµnh mét ngµnh kü thuËt ph¸t triÓn m¹nh mÏ ë hÇu hÕt c¸c n­íc trªn thÕ giíi, phôc vô mét c¸ch ®¾c lùc cho mäi ngµnh khoa häc kü thuËt s¶n xuÊt vµ ®êi sèng v¨n minh con ng­êi. Líp m¹ kim lo¹i trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y,dông cô sinh ho¹t, ph­¬ng tiÖn s¶n xuÊt, giao th«ng vËn t¶i, khai th¸c má ®Þa chÊt,th«ng tin liªn l¹c, kü thuËt ®iÖn tö, c¬ khÝ chÝnh x¸c, thiÕt bÞ y tÕ, trang trÝ bao b× .. VËy m¹ ®iÖn lµ g× ? Mét c¸ch ®¬n gi¶n nhÊt cã thÓ hiÓu m¹ ®iÖn lµ qu¸ tr×nh kÕt tña kim lo¹i lªn bÒ mÆt nÒn mét líp phñ cã nh÷ng tÝnh chÊt c¬, lý, ho¸ ... ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu kü thuËt mong muèn. M¹ kim lo¹i kh«ng chØ lµm môc ®Ých b¶o vÖ khái bÞ ¨n mßn mµ cßn cã t¸c dôn trang trÝ, lµm t¨ng vÎ ®Ñp, søc hÊp dÉn cho c¸c dômh cô m¸y mãc vµ ®å trang søc.. Ngµy nay kh«ng riªng g× ë n­íc ph¸t triÓn mµ ngay trong n­íc ta kü thuËt m¹ ®· cã nh­ng b­íc ph¸t triÓn nh¶y vät, tho¶ m·n yªu cÇu kü thuËt trong s¶n xuÊt cung nh­ trong kinh doanh Kü thuËt m¹ ®ßi hái ph¶i kh«ng ngõng ph¸t triÓn nghiªn cøu c¶I tiÕn kü thuËt ,m¸y mãc chuyªn dïng thiÕt bÞ d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®ång bé tù ®éng ho¸ víi ®é tin cËy cao. §iÒu nµy sÏ gióp n©ng cao chÊt l­îng m¹ vµ h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm, chèng « nhiÔm m«i tr­êng. §Ó cã mét líp m¹ tèt ngoµI nh÷ng yÕu tè kh¸c th× nguån ®iÖn dïng ®Ó m¹ lµ rÊt quan träng. §èi víi sinh viªn tù ®éng hãa, m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt lµ mét m«n rÊt quan träng. Víi sù gi¶ng d¹y nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa em ®· t­ng b­íc tiÕp cËn m«n häc. §Ó cã thÓ l¾m v÷ng lý thuyÕt ®Î ¸p dông vµo thùc tÕ, ë häc kú nµy em ®­îc c¸c thÇy giao cho ®å ¸n m«n häc víi ®Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu. §©y lµ mét ®Ò tµi cã quy m« vµ øng dông thùc tÕ. Víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n cïng víi sù chØ b¶o cña c¸c rhÇy c« gi¸o trong bé m«n vµ ®Æc biÖt lµ thÇy §ç Träng TÝn ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Do lÇn ®Çu lµm ®å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt kinh nghiÖm ch­a cã lªn em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt mong c¸c thÇy gióp ®ì. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Hµ néi, ngµy 20 th¸ng 6 n¨m 2004 Sinh viªn : Cao ChiÕn Th¾ng Môc Lôc Ch­¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ c«ng nghÖ m¹ ®iÖn Ch­¬ng II : Lùa chän ph­¬ng ¸n Ch­¬ng III : TÝnh Chän M¹ch Lùc Ch­¬ng Iv: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Ch­¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ c«ng nghÖ m¹ ®iÖn Tõ nhiÒu n¨m nay c«ng nghÖ m¹ ®iÖn ®· ra ®êi vµ ph¸t triÓn m¹nh mÏ. ngµy nay hÇu hÕt c¸c n­íc trªn thÕ giíi c«ng nghÖ m¹ ®iÖn ®· ph¸t triÓn mét c¸ch v­ît bËc cã øng dông réng r·i trong thùc tÕ ,®êi sèng phôc vô ®¾c lùc cho c¸c nghµnh khoa häc kü thuËt nh­ m¹ trªn c¸c vËt liÖu c¸c chi tiÕt m¸y, c¸c øng dông ®êi th­êng,c¸c vËt trang trÝ … Cho ®Õn nay kü thuËt m¹ d· cã nh÷ng b­íc tiÕn nh¶y vät vµ tho¶ m·n ®­îc c¸c yªu cÇu kü thuËt nh­ t¹o líp m¹ dµy, cã cÊu tróc tèt ®é cøng cao chÞu ma s¸t tèt,chÞu ¸p lùc ngay á nhiÖt ®é cao nh­ pÝt t«ng ,xi lanh… MÆc dï m¹ ®· cã nh÷ng b­íc ph¸t triÓn ®¸ng kÓ xong trªn thÐ giíi c¸c nhµ khoa häc ®· vµ ®ang kh«ng ngõng nghiªn cøu t×m tßi vµ s¸g t¹o ra c¸c ph­¬ng ph¸p m¹ tèt nhÊt .hä tËp trung t×m tßi c¸c chÊt phô gia míi ,ph­¬ng ph¸p ®iÖn ph©n míi de t¹o ra c¸c líp m¹ tèt cã cÊu tróc tinh thÓ mÞn, dÎo,®ä cøng cao kh«ng bong xø¬c ë ®iÒu kiÖn thay ®æi nhiÖt dé va ch¹m m¹nh.. §èi víi ®Êt n­íc chóng ta do ®iÒu kiÖn ph¸t triÓn tr×nh ®é m¹ cßn thÊp do vËy ®Ó ®¸p øng nhu cÇu thùc tÕ chóng ta ph¶i kh«ng ngõng n©ng cao tr×nh ®é vµ cã nh÷mg b­íc ®i v÷ng ch¾c cÇn h×nh thµnh c¸c trung t©m nghiªn cøu kü thuËt m¹ ®Ó t¹o ra ®­îc líp m¹ cã chÊt l­îng cao vµ gi¸ thµnh rÎ. môc ®Ých sö dông líp m¹ ®iÖn Líp m¹ ®iÖn cã rÊt nhiÒu øng dông trong thùc tÕ vµ kü thuËt nã cã thÓ b¶o vÖ tèt cho kim lo¹i khái bÞ ¨n mßn ho¸ häc hay ®iªn ho¸ trong m«i tr­êng sö dông.XuÊt ph¸t tõ kh¶ n¨ng cña nã g­êi ta ®· øng dông ®Ó t¹o ra c¸c líp m¹ cÇn thiÕt b¶o vÖ bÒ mÆt cho c¸c lo¹i n¸y mãc trong c«ng nghiÖp vµ c¸c nghµnh khoa häc … líp m¹ kim lo¹i trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y, dông cô sinh ho¹t …®· gióp b¶o vÖ c¸c dông cô vµ c¸c chi tiÕt ®ã khái c¸c t¸c ®éng cña m«i tr­êng ngoµi. líp m¹ cã t¸c dông trang trÝ bªn ngoµi s¶n phÈm lµm t¨ng vÎ ®Ñp s¶n phÈm vµ søc thu hót cña mäi dông cô m¸y mãc , ®å dïng c¸ nh©n ,trang søc… cã mét sè chi tiÕt m¸y do nhu cÇu thùc tÕ lµ gi¸ thµnh h¹ vµ kh«ng cÇn dïng kim lo¹i hay hîp kim ®¾t tiÒn ®Ó chÕ t¹o ng­êi ta sö dông c¸c kim lo¹i hay hîp kim rÎ tiÒn råi m¹ c¸c líp m¹ lªn nã t¹o ®iÒu kiÖn cho viÖc tiªu thô s¶n phÈm tèt… Ngoµi c¸c líp m¹ th«ng th­êng cßn cã líp m¹ kü thuËt ®ã lµ líp m¹ cã c¸c tÝnh chÊt lý ho¸ ®Æc biÖt mµ c¸c líp kim lo¹i nÒn kh«ng cã… líp m¹ chèng ma s¸t ,mµi mßn líp m¹ lµm thay ®æi kÝch th­íc chi tiÕt m¸y líp m¹ lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn líp m¹ cho ®é b¸m cao kh«ng bong trãc.. II,PH©n lo¹i líp m¹ Gåm 4 lo¹i : Líp m¹ b¶o vÖ Líp m¹ trang trÝ Líp m¹ trang trÝ b¶o vÖ Líp m¹ kü thuËt 1. Líp m¹ b¶o vÖ Dïng ®Ó b¶o vÖ khái sù ¨n mßn kim lo¹i trong m«i tr­êng sö dông vµ b¶o vÖ kim lo¹i nÒn cã hai líp m¹ b¶o vÖ: Líp m¹ ca tèt: líp m¹ mµ kim lo¹i m¹ cã ®iÖn thÕ d­¬ng h¬n ®iÖn thÕ kim lo¹i nÒn Líp m¹ Anèt: líp m¹ mµ kim lo¹i m¹ cã ®iÖn thÕ ©m h¬n ®iÖn thÕ kim lo¹i nÒn 2. Líp m¹ trang trÝ Líp m¹ nµy cã ®é bang s¸ng mµu hÊp d·n gi÷ ®­îc l©u vÝ dô nh­ :m¹ vµng m¹ b¹c…Th­êng dïng m¹ ca tèt Ng­êi ta t¹o líp m¹ trang trÝ b»ng c¸ch t¹o mét líp máng kim lo¹i trªn bÒ mÆt vËt cÇn m¹, ®é bãng t¹o ra b»ng c¸ch ®¸nh bãng c¬ khÝ ho¸ häc ®iÖn ho¸ 3. Líp m¹ trang trÝ b¶o vÖ Lµ lo¹i líp m¹ võa trang trÝ võa b¶o vÖ kim lo¹i nÒn VÝ dô:dïng líp m¹ ca tèt nh­ niken-cr«m,®ång -cr«m….do niken cã ®é bÒn cao nªn ®ãng vai trß lµ líp b¶o vÖ 4. Líp m¹ kü thuËt Chóng ta sö dông réng r·i vµ cã øng dông trong thùc tÕ nh­: M¹ lµm t¨ng ®é bÒn chèng ma s¸t æ trôc M¹ phôc håi c¸c chi tiÕt m¸y M¹ t¨ng ®é dÉn ®iÖn M¹ lµm t¨ng ®é chèng mµi mßn III,s¬ ®å ®iÖn ph©n §Ò tµi thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu lµ mét ®Ò tµi cã gi¸ trÞ thùc tÕ lín, bëi v× trong c«ng nghÖ m¹ nguån ®iÖn mét chiÒu lµ mét yÕu tè quan träng. §Ó thÊy râ gi¸ trÞ cña ®Ò tµi, tr­íc hÕt ta cÇn ph¶i n¾m râ mét sè kh¸i niÖm còng nh­ c¸c thiÕt bÞ cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n. Ta dùa vµo s¬ ®å ®iÖn ph©n nh­ sau: S¬ ®å trªn lµ m« h×nh dïng trong ph¹m vi nhá nh­ phßng thÝ nghiÖm ®ång thêi còng dïng trong qui m« s¶n xuÊt lín. C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña s¬ ®å ®iÖn ph©n : 1. Nguån ®iÖn mét chiÒu nh­ : pin, ¾c qui, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé biÕn ®æi. . Ngµy nay ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt lµ bé biÕn ®æi. Bé biÕn ®æi cho qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n cã ®iÖn ¸p ra thÊp : 3V, 6V, 12V, 24V… Tuú theo yªu cÇu kü thuËt mµ chän ®iÖn ¸p ra cho phï hîp. Mét bé biÕn ®æi cã thÓ lÊy ra mét sè ®iÖn ¸p cÇn thiÕt cho mét sè qui tr×nh. VD : M¹ niken th­êng dïng ®iÖn ¸p 6V hay 12V. §Ó m¹ Cr«m dïng 12V. §Ó ®¸nh bãng ®iÖn hãa nh«m th­êng dïng ®iÖn ¸p 12 – 24V. 2. Anèt : Lµ ®iÖn cùc nèi v¬Ý cùc d­¬ng cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Tr­íc khi ®iÖn ph©n anèt cÇn ph¶i ®¸nh s¹ch dÇu mì, líp gØ… Anèt dïng trong m¹ ®iÖn cã hai lo¹i : anèt hßa tan vµ anèt kh«ng hoµ tan. Anèt hoµ tan ®­îc dïng tronh c¸c tr­êng hîp m¹ niken, m¹ ®ång, m¹ kÏm, m¹ thiÕc… Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n anèt tan vµo dung dÞch m¹ theo ph¶n øng ë ®iÖn cùc : C¸c cation kim lo¹i tan vµo dung dÞch ®iÖn ph©n vµ ®i ®Õn catèt. Ph¶n øng ®iÖn hãa ë anèt lµ ph¶n øng oxi hãa. Anèt kh«ng hßa tan dïng trong tr­êng hîp m¹ Cr«m. . Khi ®iÖn ph©n ë bÒ mÆt anèt kh«ng hoµ tan còng diÔn ra qu¸ tr×nh oxi hãa … KhÝ tho¸t ra ë anèt trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n th­êng chÝnh lµ hay . 3. Catèt : lµ ®iÖn cùc nèi víi cùc ©m cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Trong m¹ ®iÖn catèt lµ vËt m¹. Trªn bÒ mÆt vËt m¹ lu«n diÔn ra ph¶n øng khö c¸c ion kim lo¹i m¹. VÝ dô nh­ : M¹ niken : M¹ kÏm §ång thêi víi i«n kim lo¹i bÞ khö, còng bÞ khö gi¶i phãng ra khÝ theo ph¶n øng : KhÝ tho¸t ra trªn bÒ mÆt ca tèt cã kh¶ n¨ng thÊm s©u vµo m¹ng tinh thÓ kim lo¹i m¹ vµ c¸c kim lo¹i nÒn, lµm gi¶m ®é bÒn c¬ häc cña kim lo¹i (khÝ khi gÆp nhiÖt ®é cao gi·n në m¹nh g©y ra sù r¹n nøt, gißn kim lo¹i) .Ng­êi ta gäi hiÖn t­îng nµy lµ hiÖn t­îng “ gißn kim lo¹i “. §Ó kim lo¹i m¹ b¸m chÆt vµo bÒ mÆt kim lo¹ nÒn ®ång thêi cho líp m¹ ®ång ®Òu, bãng s¸ng hÊp dÉn, tr­íc khi m¹ ta cÇn ph¶i gia c«ng cho bÒ mÆt chi tiÕt b»ng ph¼ng, bãng vµ s¹ch c¸c chÊt dÇu mì mµng oxÝt. Catèt vËt m¹ cÇn ph¶i nhóng ngËp vµo dung dÞch, th­êng ngËp d­íi mÆt n­íc 8 – 15cm vµ c¸ch ®¸y bÓ khon¶g 15cm. C¸c chç nèi ph¶i ®¶m b¶o tiÕp xóc thËt tèt, kh«ng ®Ó g©y ra hiªn t­îng phãng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n. TuyÖt ®èi kh«ng ®Ó ch¹m trùc tiÕp gi÷a anèt vµ catèt khi ®· nèi m¹ch ®iÖn. 4. Dung dich chÊt ®iÖn ph©n : dung dÞch chÊt ®iÖn ph©n dïng ®Ó m¹ th­êng cã hai phÇn : _ Thµnh phÇn c¬ b¶n : gåm muèi vµ hîp chÊt chøa i«n cña kim lo¹i m¹ vµ mét sè ho¸ chÊt thiÕt yÕu kh¸c, nÕu thiÕu hãa chÊt nµy th× dung dich kh«ng thÓ dïng ®Ó m¹ ®­îc. _ Thµnh phÇn thø hai : bao gåm c¸c chÊt phô gia + ChÊt lµm bãng líp m¹ +ChÊt ®Öm gi÷ cho pH cña dung dÞch æn ®Þnh +ChÊt gi¶m søc c¨ng néi t¹i ®¶m b¶o líp m¹ kh«ng bong nøt +ChÊt san b»ng ®¶m b¶o cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n +ChÊt lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n +ChÊt chèng thô ®éng hãa anèt nh»m æn ®Þnh m¹ Mét sè ®Æc ®iÓm dung dÞch m¹ : _ Dung dÞch m¹ cÇn ph¶i cã ®é ®Én ®iÖn cao. §é ®Én ®iÖn cña dung dÞch kh«ng nh÷ng chØ gi¶m ®­îc tæn thÊt®iÖn trong qu¸ tr×nh m¹ mµ cßn lµm cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n. _ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt l­îng trong mét kho¶ng pH nhÊt ®Þnh. VÝ dô m¹ Niken pH=4,5 ®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch am«niclorua pH= 4,5 ®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch axÝt pH= 3,5 ®Õn 4,0… _ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt l­îng cao trong mét kho¶ng nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. VD m¹ Niken kho¶ng nhiÖt ®é lµ , m¹ vµng . Nh×n chung, khi ®iÖn ph©n nhiÖt ®é dung dÞch kh«ng v­ît qua nhiÖt ®é s«i cña dung dÞch. _ Mçi dung dÞch cã mét khoang mËt ®é dßng catèt thÝch hîp. _ Dung dÞch chøa muèi phøc cña kim lo¹i th­êng cho líp m¹ cã chÊt l­îng tèt h¬n líp m¹ tõ chÝnh kim lo¹i thu ®­îc tõ nuèi ®¬n. VD líp m¹ thu ®­îc tõ dung dÞch hoÆc tèt h¬n líp m¹ thu ®­îc tõ dung dÞch muèi . 5. BÓ ®iÖn ph©n : Lµm tõ vËt liÖu c¸ch ®iÖn, bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Thµnh vµ mÆt trong cña bÓ th­êng ®­îc lãt b»ng chÊt dÎo cã ®é bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Líp chÊt dÎo lãt ph¶i kÝn tuyÖt ®èi, n­íc kh«ng thÊm qua ®­îc. MÆt ngoµi s¬n nhiÒu líp chèng gØ. BÓ m¹ th­êng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, ®iÒu nµy gióp cho líp m¹ ®­îc ph©n bè ®Òu h¬n bÓ cã h×nh d¹ng kh¸c. Cã nhiÒu bÓ m¹ nh­ bÓ m¹ tÜnh, thïng m¹ quay, … Trªn d©y lµ toµn bé s¬ ®å tæng qu¸t cña qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n. Trong c«ng nghÖ m¹ cßn cã mét sè yªu cÇu vÒ gia c«ng bÒ mÆt tr­íc khi m¹.Yªu cÇu bÒ mÆt tr­íc khi m¹ : - Tr­íc khi m¹ vËt cÇn m¹ ®­îc tiÕn hµnh gia c«ng c¬ khÝ ®Ó cã bÒ mÆt b»ng ph¼ng, ®ång thêi tÈy xãa c¸c lopø gØ, ®¸nh bãng bÒ mÆt theo yªu cÇu sö dông. - TÈy s¹ch dÇu mì c¸c hîp chÊt hãa häc kh¸c cã thÓ cã trªn bÒ mÆt vËt m¹. Tãm l¹i tr­íc lóc chi tiÕt vµo bÓ ®iÖn ph©n, bÒ mÆt cÇn ph¶i thËt b»ng ph»ng, s¾c nÐt bãng tuyÖt ®èi s¹ch dÇu mì, c¸c mµng oxit cã thÓ cã. Trong ®iÒu kiÖn nh­ vËy líp m¹ thu ®­îc míi cã ®é bãng tèt, kh«ng s­íc, kh«ng sÇn sïi, bãng ®Òu toµn líp m¹ ®ång nhÊt nh­ ý. Ph­¬ng ph¸p gia c«ng bÒ mÆt kim lo¹i tr­íc khi m¹ : - Ph­¬ng ph¸p gia c«ng c¬ khÝ bao gåm : mµi th«, mµi tinh, ®¸nh bãng quay bãng hay sãc bãng trong thïng quay. - Ph­¬ng ph¸p gia c«ng hãa häc hay ®iÖn hãa häcbao gåm : tÈy dÇu mì, tÈy gØ, tÈy l¹i lµm bãng bÒ mÆt, röa s¹ch. Sù lùa chän ph­¬ng ph¸p gia c«ng cho hiÖu qña tèt nhÊt l¹i cã gi¸ thµnh rÎ, ®ßi hái ng­êi kü thuËt viªn ph¶i cã hiÓu biÕt ®Çy ®ñ vµ nhÊt lµ ph¶i cã kinh nghiÖm s¶n xuÊt. BÊt kú thiÕu sãt nµo dï nhá hoÆc ®¸nh gi¸ kh«ng ®óng c«ng viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt ®Òu dÉn ®Õn gi¶m sót chÊt l­îng vµ h×nh thøc líp m¹. ChÊt l­îng líp m¹ phô thuéc mét c¸ch c¬ b¶n vµo ph­¬ng ph¸p ®­îc lùa chän, kü thuËt vµ ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh chuÈn bÞ bÒ mÆt líp m¹. Kh«ng bao giê chóng ta coi nhÑ viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt vËt m¹. Ch­¬ng II : Lùa chän ph­¬ng ¸n NhiÖm vô ®Æt ra ®èi víi ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã ®iÖn ¸p thÊp vµ dßng rÊt lín. Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn m¹ trong qu¸ tr×nh n¹p. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ chèng ch¹m ®iÖn cùc. Trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× nguån ®iÖn lµ mét yÕu tè hÕt søc quan träng, nã quyÕt ®Þnh nhiÒu ®Õn chÊt l­îng líp m¹ thu ®­îc. Nguån ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµ ¾c quy, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé biÕn ®æi… Chóng ta ph©n tÝch tõng lo¹i nguån ®Ó quyÕt ®Þnh lùa chän ph­¬ng ¸n nµo : 1. ¾c quy : Tong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn ¾c quy chØ ®­îc sö dông trong phßng thÝ nghiÖm hay s¶n xuÊt ë quy m« nhá. Do h¹n chÕ vÒ l­îng ®iÖn tÝch lªn ¾c quy chØ dïng ®Ó m¹ c¸c chi tiÕt nhá, cßn víi c¸c chi tiÕt lín th× kh«ng dïng ¾c quy ®­îc. §Æc biÖt khi dßng ®iÖn m¹ ®ßi hái lín th× ¾c quy kh«ng thÓ ®¸p øng ®­îc. V× vËy mµ trong c«ng nghÖ m¹ ng­êi ta Ýt sö dông ¾c quy lµm nguån m¹. 2. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu : Trong c«ng nghÖ m¹ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm cña ¾c quy. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu trong thùc tÕ cã thÓ ®­îc sö dông réng r·i trong quy m« s¶n xuÊt lín. Nh­ng gi¸ thµnh ®Çu t­ cho m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lín, c¬ cÊu ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng kh¸ phøc t¹p .M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu víi nhiÒu nh­îc ®iÓm : cæ gãp mau háng; thiÕt bÞ cång kÒnh; lµm viÖc cã tiÕng ån lín. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cÇn th­êng xuyªn b¶o tr× söa ch÷a. ChÝnh v× c¸c lý do trªn lªn trong c«ng nghiÖp ng­êi ta kh«ng dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu. Bé biÕn ®æi : HiÖn nay trong c«ng nghiÖp th× dßng ®iÖn xoay chiÒu ®­îc sö dông réng r·i. C«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ngµy cµng hoµn thiÖn, c¸c thiÕt bÞ ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao. §Æc biÖt c«ng nghÖ s¶n xuÊt Thyristor ®· ®¹t ®­îc nhiÒu thµnh tùu. ChÝnh v× vËy c¸c bé biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh dßng mét chiÒu ngµy cµng ®­îc sö dông nhiÒu trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp. Ngµy nay trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× bé biÐn ®æi ®­îc dïng réng r·i nhÊt. C¸c bé biÕn ®æi dïng trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n cã thÓ cho ra c¸c ®iÖn ¸p nh­ : 3V, 6V, 12V, 24V, 30V, 50v. Tuú theo yªu cÇu kü thuËt mµ chän ®iÖn thÕ cho phï hîp.Bé biÕn ®æi víi c¸c ­u ®iÓm : thiÕt bÞ gän nhÑ; t¸c ®éng nhanh; dÔ tù ®éng hãa; dÔ ®iÒu khiÓn vµ æn ®Þnh dßng. Chi phÝ ®Çu t­ cho bé biÕn ®æi còng rÎ, hiÖu qu¶ lµm viÖc cao vµ æn ®Þnh. So víi dïng nguån m¹ lµ ¾c quy hoÆc m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu th× bé biÕn ®æi ®¸p øng ®­îc h¬n c¶ vÒ mÆt kinh tÕ còng nh­ c¸c tiªu chuÈn kü thuËt. VËy quyÕt ®Þnh ph­¬ng ¸n lµ dïng bé biÕn ®æi. Víi m¹ch chØnh l­u cã rÊt nhiÒu : chØnh l­u mét pha, chØnh l­u ba pha, chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn, chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn… Trong yªu cÇu cña ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån m¹ ®iÖn ¸p thÊp vµ dßng kh¸ lín. Tr­íc hÕt ta xÐt tr­êng hîp chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, sau ®ã ta cã thÓ xÐt tr­êng hîp chØnh l­u ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn víi gãc ®iÒu khiÓn. C¸c ph­¬ng ¸n kh¶ thi : + ChØnh l­u cÇu mét pha + ChØnh l­u cÇu ba pha + chØnh l­u s¸u pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng Ph­¬ng ¸n 1 : ChØnh l­u cÇu mét pha S¬ ®å nguyªn lý chØnh l­u cÇu mét pha . T¶i R+L Khi L ®ñ lín th× dßng ®iÖn sÏ lµ dßng liªn tôc. Ph­¬ng tr×nh m¹ch t¶i : D¹ng sãng c¬ b¶n : * ¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : ¦u ®iÓm : S¬ ®å nµy phï hîp víi mach cã dßng ®iÖn nhá æn ®Þnh vµ ®iÒu chØnh c«ng suÊt phÝa mét chiÒu do cã hai diot nªn gi¸ thµnh rÎ ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn mçi van trong s¬ ®å nhá Nh­îc ®iÓm : Dßng t¶i vÉn cßn nhÊp nh«,kh«ng thÝch hîp víi t¶i cã dßng lín Trong qu¸ tr×nh thay ®æi gãc ®iÒu khiÓn a th× dßng vµ ¸p thay ®æi nh­ng kh«ng gi÷ tÝnh ®èi xøng nªn qu¸ tr×nh tÝnh to¸n phøc t¹p.Kh«ng dïng ®­îc cho t¶i cã c«ng suÊt lín, nÕu dïng g©y ra hiÖn t­îng c«ng suÊt bÞ lÖch pha. S¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha dßng t¶i ch¶y qua hai van nèi tiÕp, v× vËy tæn thÊt ®iÖn ¸p vµ c«ng suÊt trªn van sÏ lín. S¬ ®å cÇu mét pha chØ øng dông víi yªu cÇu ®iÖn ¸p chØnh l­u cao vµ dßng t¶i nhá. Ph­¬ng ¸n 2 : ChØnh l­u cÇu ba pha ®èi xøng S¬ ®å nguyªn lý : S¬ ®å cÇu ba pha ®èi xøng gåm 6 thyristor, chia lµm hai nhãm : nhãm catèt chung T1, T3, T5 nhßm anèt chung T2, T4, T6 §iÖn ¸p c¸c pha : a.Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : Gi¶ thiÕt T5, T6 ®ang cho dßng ch¶y qua + Khi cho xung ®iÒu khiÓn m¬ T1. Thyristor nµy më v× . Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× . Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ®i qua. §iÖn ¸p ra trªn t¶i : + Khi cho xung ®iÒu khiÓn më T2. Thyristor nµy mëv× T6 dÉn dßng, nã ®Æt lªn catèt T2 mµ . Sù më cña T2 lµm cho T6 kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× . C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau ®­îc lÇn l­ît ®­a ®Õn c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c thyristá theo thø tù 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,….. Trong mçi nhãm, khi 1 thyristor më th× nã sÏ kho¸ ngay thyritor tr­íc nã, nh­ trong b¶ng sau : Thêi ®iÓm Më Kho¸ q1 = p/6 + a q2 = 3p/6 + a q3 = 5p/6 + a q4 = 7p/6 + a q5 = 9p/6 + a q6 = 11p/6 + a T1 T2 T3 T4 T5 T6 T5 T6 T1 T2 T3 T4 D¹ng sãng c¬ b¶n §­êng bao phÝa trªn biÎu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm F §­êng bao phÝa d­íi biÓu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm G §iÖn ¸p trªn m¹ch t¶i : lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a hai ®­êng bao Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt trªn mçi van : Dßng ®iÖn trung b×nh ch¹y qua van b.¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : + ­u ®iÓm : - sè xung ¸p chØnh l­u trong 1 chu kú lín, v× vËy ®é ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l­u thÊp, chÊt l­îng ®iÖn ¸p cao. - kh«ng lµm lÖch pha l­íi ®iÖn. + Nh­îc ®iÓm - sö dung sè van lín, gi¸ thµnh thiÕt bÞ cao - s¬ ®å nµy chØ dung cho t¶i c«ng suÊt lín, dung t¶i nhá vµ ®iÖn ¸p chØnh l­u ®ßi hái ®é b»ng ph¼ng. Do dßng t¶i dïng trong m¹ ®iÖn cã trÞ sè lín, nªn kh«ng ¸p dông ®­îc ph­¬ng ph¸p nµy, v× c¸c van kh«ng chÞu ®­îc dßng t¶i lín. Ph­¬ng ¸n 3 : ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng a.S¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å chØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng, ®­îc biÓu diÔn nh­ trªn s¬ ®å, bao gåm m¸y biÕn ¸p ®éng lùc, cã cuén kh¸ng c©n b»ng , 6 thyristor chia lµm hai nhãm T1,T3,T5 vµ T2,T4,T6 . M¸y biÕn ¸p cã hai hÖ thèng thø cÊp a,b,c vµ a’,b’,c’. C¸c cuén d©y trªn mçi pha a vµ a’; bvµ b’;c vµ c’ cã sè vßng nh­ nhau nh­ng cã cùc tÝnh ng­îc nhau. HÖ thèng d©y cuèn thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã ®iÓm trung tÝnh riªng biÖt P vµ Q. P, Q ®­îc nèi víi nhau qua cuén kh¸ng c©n b»ng. Cuén kh¸ng c©n b»ng cã cÊu t¹o nh­ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu. §iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh trong s¬ ®å cã gi¸ trÞ nh­ trung b×nh céng cña ®iÖn ¸p ®Çu ra cña hai chØnh l­u tia 3 pha, nghÜa lµ : Do t¸c dông cña cuén kh¸ng c©n b»ng cã thÓ coi dßng t¶I lµ ph¼ng hoµn toµn. Nh­ vËy trÞ hiÖu dông cña dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p : Dßng trung b×nh qua van : D¹ng sãng c¬ b¶n : D¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u Ud vµ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng c©n b»ng * ­u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : _ ­u ®iÓm : Do chØnh l­u 6 pha nªn dßng qua van nhá,tiÖn lîi cho viÖc b¶o vÖ van HÇu nh­ kh«ng cã sãng hµi v× Ud gåm 6 chám h×nh sin,dÔ ®iÒu khiÓn Ph¹m vi ®iÒu khiÓn a tõ 300 trë ®i(ph¹m vi réng chÊt l­îng Ud tèt) ChÞu ®­îc id lín vµ Ud nhá + Dßng ®iÖn ¸p ra cã ®é b»ng ph¼ng cao, cã ®é ®Ëp m¹ch lín + Dßng trung b×nh qua van nhá b»ng 1/6 dßng qua t¶i. _ Nh­îc ®iÓm : + Sè van sö dông lín gi¸ thµnh cao + M¸y biÕn ¸p phøc t¹p cã sè cuén thø cÊp nhiÒu. ** KÕt LuËn: Qua ph©n tÝchvµ ®¸nh gi¸ ®Çy ®ñ c¶ ba ph­¬ng ¸n ta thÊy Dßng ®iÖn m¹ lín, dßng qua van nhá trung b×nh b»ng 1/6 dßng qua t¶i,®Î ®¶m b¶o yªu cÇu ®Ò bµi ta chän bé biÕn ®æi dïng lµm nguån m¹ lµ chØnh l­u 6 pha, cã cuén kh¸ng c©n b»ng. Ch­¬ng III : TÝnh Chän M¹ch Lùc Qua ph©n tÝch ë trªn ta chän ph­¬ng ¸n chØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng ®Ó x©y dùng nguån m¹. ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng cã 2 c¸ch ®iÒu chØnh: + §iÒu chØnh s¬ cÊp + §iÒu chØnh thø cÊp Sau ®©y ta xÐt tõng ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh §iÒu chØnh s¬ cÊp : S¬ ®å : S¬ ®å gåm : - 6 thyristor - 6 ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn h×nh d¸ng vµ gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p trªn t¶i ë trªn mçi pha phô thuéc vµo gãc më a t¹i mçi thêi ®iÓm ë s¬ cÊp lu«n cã 2 Tiristor dÉn dßng NhËn xÐt: +. ­u ®iÓm : do dßng bªn s¬ cÊp nhá nªn viÖc chän c¸c van thuËn lîi +.nh­îc ®iÓm: ®iÒu khiÓn s¬ cÊp lµ ®iÒu khiÓn gi¸n tiÕp v× lóc ®ã dßng ph¶i qua c¶m øng tõ sang thø cÊp råi míi cÊp cho t¶i.Do ®ã Uracña t¶i sÏ bÞ hôt ®i nªn ®é chÝnh x¸c kh«ng cao Dïng 6 ®i èt ë thø cÊp nªn l·ng phÝ §iÒu chØnh thø cÊp : S¬ ®å gåm 6 thyristor ®­îc bè trÝ nh­ h×nh vÏ Khi muèn ®iÒu chØnh dßng t¶i chØ cÇn t¸c ®éng xung ®iÒu khiÓn vµo c¸c thyristor ë cuén thø cÊp. Khi gãc ®iÒu khiÓn t¨ng lªn, biªn ®é ®iÖn ¸p c©n b»ng tang lªn ®¸ng kÓ. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng lín nhÊt khi . NhËn xÐt : +. ­u ®iÓm: lµ qu¸ tr×nh ®iÒu khiÓn trùc tiÕp ®iÖn ¸p ra cã ®é chÝnh x¸c cao ®Èm b¶o yªu cÇu bµi to¸n +. nh­îc ®iÓm:dßng ë thø cÊp lín nªn chän van khã . KÕt luËn : Qua ph©n tÝch 2 ph­¬ng ph¸p ®iÒu khiÓn ta thÊy ®Ó ®¶m b¶o yªu cÇu ®Ò bµi ta chän ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh 6 pha cuén kh¸ng c©n b»ng ®iÒu chØnh thø cÊp. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch lùc nguån m¹ mét chiÒu nh­ sau : S¬ ®å gåm : + 6 thyristor + §iÖn trë sun lo¹i 2000A – 60mV + B¶o vÖ van RC + Cuén kh¸ng c©n b»ng PQ I>TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p lùc Tõ s¬ ®å m¹ch lùc víi c¸c th«ng sè ta tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p lùc : 1,C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña MBA Id=6000A ;Udmax=24V C«ng suÊt mét chiÒu trªn t¶i : Víi M¸y biÐn ¸p cã c«ng suÊt vµi chôc kVA thuéc lo¹i m¸y biÕn ¸p nhá nªn : DUck=2 (V) §iÖn ¸p r¬i trªn mçi van lµ 1 V VËy : Suy ra : C«ng suÊt tiªu thô cña m¸y biÕn ¸p : Tõ c«ng thøc chØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng ta cã : , chän a=35o suy ra * Tû sè m¸y biÕn ¸p * Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ch¶y qua cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p : * Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ch¶y trong cuén s¬ cÊp : 2. TÝnh to¸n m¹ch tõ : Chän m¹ch tõ 3 trô tiÕt diÖn mçi trô ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : [cm2] k= 4 ®Õn 6 , ë ®©y chon k = 6 S : c«ng suÊt tiªu thô cña m¸y biÕn ¸p (VA) C : sè trô ( C=3 ) f : tÇn sè nguån ®iÖn xoay chiÒu . (f = 50Hz) Thay sè ta cã Gi¶ sö a: lµ chiÒu réng cña trô b: lµ bÒ dµy cña trô §Ó ®¶m b¶o mü thuËt ta chän b/a =1,25 VËy tõ Ta suy ra a= 130 mm ; b=160 mm §Ó ®¶m b¶o mü thuËt chän chiÒu cao cña trô theo tû lÖ m= h/a =2,5 suy ra h=2,5a= 2,5.130 =325 mm 3. TÝnh to¸n d©y cuèn : Sè vßng v«n : 4,44.f.B.Q.=4,4.50.1.208. =4,6 (v«n/vßng) Trong ®ã : f lµ tÇn sè dßng ®iÖn Q lµ tiÕt diÖn trô B lµ mËt ®é tõ c¶m trong trô *Sè vßng d©y s¬ cÊp (vßng) *Sè vßng d©y thø cÊp (vßng) * Chän mËt ®é dßng ®iÖn : * TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp : Chän d©y dÑt bäc sîi thñy tinh hai líp tiÕt diÖn (10x2) mm *TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p : Ta chän d©y dÉn dÑt bäc sîi thuû tinh tiÕt diÖn (290x2)mm 4.TÝnh to¸n kÝch th­íc m¹ch tõ : Dïng thÐp 330 dµy 0,35 mm c¾t theo h×nh ch÷ I vµ xÕp nh­ h×nh vÏ Sèlíp d©y thø cÊp : (líp) Lâi cuén d©y dïng fÝp 8mm c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c líp dïng c¸ct«ng chÞu nhiÖt dµy 1mm,gi÷a s¬ vµ thø cÊp dïng que fÝp dµy 10 mm ChiÒu dµy toµn bé líp thø cÊp kÓ cÈ c¸ch ®iÖn lµ: 10+7x(2+1)=31 mm Sè vßng cña 1 líp d©y s¬ cÊp: 325/10 =32(vßng) sèlíp d©y s¬ cÊp :83/32 =3(líp) ChiÒu dµy toµn bé líp s¬ cÊp :10+3x(2+1) =19 mm ChiÒu dµy cuén d©y biÕn ¸p:31+19 =50 mm LÊy kho¶ng c¸ch gi÷a hai cuén lµ 5 mm Dïng líp c¸ch ®iÖn gi÷a líp trong cïng víi lâi lµ fÝp dµy 8 mm Cöa sæ réng lµ: 50x2 +8x2+5 =121 mm II. TÝnh chän van vµ b¶o vÖ van : ChÕ ®é lµm viÖc cña c¸c van rÊt kh¾c nghiÖt, rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é. NhiÖt ®é cña van t¨ng lªn do c«ng suÊt tæn hao trªn van g©y ra. Khi nhiÖt ®é cña van cao h¬n nhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh nhiÖt l­îng ®­îc truyÒn vµo m«i tr­êng. NÕu nhiÖt ®é cña van v­ît qu¸ giíi h¹n cho phÐp sÏ ph¸ hñy van, v× vËy lµm m¸t cho van lµ mét vÊn ®Ò rÊt quan träng. Th«ng th­êng van ®­îc g¾n lªn mét c¸nh t¶n nhiÖt víi th«ng sè phï hîp. Cã c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t th­êng gÆp : + Lµm m¸t tù nhiªn : chØ dùa vµo sù ®èi l­u kh«ng khÝ xung quanh van, hiÖu suÊt lµm viÖc cña van thÊp chØ kho¶ng 25% + Lµm m¸t b»ng giã c­ìng bøc : t¹o luång kh«ng khÝ víi tèc ®é lín qua van ®Ó ®Èy nhanh qóa tr×nh truyÒn nhiÖt cña van vµo kh«ng khÝ, hiÖu suÊt lµm viÖc cña van lµ 35% + Lµm m¸t b»ng n­íc : van ®­îc g¾n thªm tÊm ®ång rçng cho n­íc ch¶y qua. §©y lµ biÖn ph¸p lµm m¸t rÊt hiÖu qu¶ hiÖu suÊt lµm viÖc cña van ®¹t ®Õn 90%, nh­ng hÖ thèng lµm m¸t phøc t¹p chØ phï hîp víi yªu cÇu c«ng suÊt lín vµ cã nguån n­íc t¹i vÞ trÝ l¾p ®Æt thiÕt bÞ. Qua ph©n tÝch trªn ta chän lµm m¸t b»ng th«ng giã cã qu¹t c­ìng bøc víi hiÖu suÊt lµm viÖc cña van lµ 35%. Dßng trung b×nh qua van lµ : §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt dÆt lªn van : Víi: hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p lµ Dßng ®iÖn van cÇn cã lµ :Ivan= Ki .Iv.100/35 hÖ sè dù tr÷ dßng ®iÖn ki=1,4 Tõ ®ã ta chän van lo¹i : TP-4000-2 cã c¸c th«ng sè sau : ** B¶o vÖ van : Thyristor rÊt nh¶y c¶m víi ®iÖn ¸p qu¸ cao so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc, ta gäi lµ qu¸ ®iÖn ¸p. Nguyªn nh©n g©y ra qu¸ ®iÖn ¸p ®­îc chia lµm hai lo¹i : + Nguyªn nh©n néi t¹i : Khi kho¸ thyristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc c¸c ®iÖn tÝch ®æi ng­îc hµnh tr×nh t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n. Sù biÕn thiªn nhanh chãng cña dßng ®iÖn g©y ra mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng trong c¸c ®iÖn c¶m lu«n lu«n cã cña ®­êng d©y nguån dÉn ®Õn c¸c thyristor. V× vËy gi÷a anèt vµ katèt xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p. + Nguyªn nh©n bªn ngoµi : Nh÷ng nguyªn nh©n nµy th­êng x¶y ra ngÉu nhiªn nh­ khi cã sÐt ®¸nh, khi ®ãng c¾t m¸y biÕn ¸p nguån. C¾t m¸y biÕn ¸p nguån tøc lµ c¾t dßng ®iÖn tõ hãa m¸y biÕn ¸p, bÊy giê n¨g l­îng tõ tr­êng tÝch luü trong lâi s¾t tõ chuyÓn thµnh n¨ng l­îng ®iÖn chøa trong c¸c tô kÝ sinh, rÊt nhá gi÷ c¸c d©y cuèn s¬ cÊp vµ thø cÊp m¸y biÕn ¸p. §iÖn ¸p nµy cã thÓ lín gÊp 5 lÇn ®iÖn ¸p lµm viÖc. M¹ch RC ®Êu gi÷a c¸c pha thø cÊp m¸y biÕn ¸p lµ ®Ó b¸o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p M¹ch RC ®Êu song song víi tiristor nh»m b¶o vÖ qu¸ ¸p do ®iÖn tÝch tÝch tô khi chuyÓn m¹ch g©y nªn .Th«ng sè cña RC phô thuéc vµo møc ®é qu¸ ®iÖn ¸p cã thÓ x¶y ra ,tèc ®é biÕn thiªn cña dßng chuyÓn m¹ch ,ng­êi ta dïng m¹ch RC xem h×nh sau : TÝnh RC b¶o vÖ qu¸ ¸p do tô tÝch ®iÖn g©y nªn, h×nh trªn lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp cña ®iÖn ¸p thuËn vµ ng­îc ®Æt trªn thyristor mét c¸ch chu kú, cho trong sæ tay tra cøu. lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cho phÐp cña ®iÖn ¸p thuËn vµ ng­îc ®Æt trªn thyristor mét c¸ch kh«ng chu kú, cho trong sæ tay tra cøu. lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña ®iÖn ¸p ng­îc thùc tÕ ®Æt trªn thyristor. b lµ hÖ sè dù tr÷ vÒ ®iÖn ¸p, b=1-2 k Lµ hÖ sè qóa ®iÖn ¸p C¸c b­íc tÝnh to¸n : + X¸c ®inh hÖ sè qóa ®iÖn ¸p theo c«ng thøc + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trung gian : + TÝnh max khi chuyÓn m¹ch + X¸c ®Þnh l­îng tÝch tô Q=f(di/dt), sö dông c¸c ®­êng cong trong sæ tay tra cøu + TÝnh c¸c th«ng sè trung gian Trong ®ã L lµ ®iÖn c¶m cña m¹ch RLC Cuèi cïng ta chän III. TÝnh cuén kh¸ng c©n b»ng : Dßng tõ hãa cuén kh¸ng c©n b»ng : suy ra : ; Víi f lµ tÇn sè cuén kh¸ng, vËy Thay vµo c«ng thøc tÝnh ta cã ChiÒu réng trô gi÷a lâi thÐp a : §Ó tÝnh c¸c kÝch th­íc cña cuén kh¸ng c©n b»ng tõ tµi liÖu h­íng dÉn ta t×m c¸c hÖ sè m,n,l Lâi s¾t cuén kh¸ng chän nh­ h×nh vÏ ë ®©y n=0,6 ; l=1,2 ; m=2,2 ; ; Víi h : lµ chiÒu cao cöa sæ =m.a=2,2.10,7=24cm c : lµ chiÒu réng cöa sæ c=n.a=0,6.10,7=6,5cm b : lµ chiÒu dµy lâi b= a/l = 10,7/1,2=9cm TiÕt diÖn trô lµ Q=a.b=10,7.9=96,3(cm2) ChiÒu dµI lâi L’= a+(c+a/2).2 =10,7+(6,5+10,7/2).2=34,4cm §é réng khe hë kh«ng khÝ d Sè vßng d©y cuén kh¸ng lµ hÖ sè phô theo tµI liÖu lÊy = 52 Ch­¬ng Iv:ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn I. C¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn : 1. §¶m b¶o ph¸t xung víi ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu ®Ó më van : * §ñ biªn ®é Ux * §ñ ®é réng tx * S­ên xung ng¾n 2 .§¶m b¶o c¸ch ly gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn, VÝ dô ®èi víi MBAX th­êng ®­îc sö dông nh­ mét kh©u truyÒn xung cuèi cïng ë tÇng khuyÕch ®¹i xung. 3 . §¶m b¶o tÝnh ®èi xøng cña c¸c kªnh 4 . §¶m b¶o ®óng quy luËt vÒ pha ®iÒu khiÓn. §©y lµ yªu cÇu vÒ ®¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc . 5 . Cã thÓ h¹n chÕ ph¹m vi gãc ®iÒu khiÓn kh«ng sù thay ®æi cña ®iÖn ¸p l­íi. 6 .Kh«ng g©y nhiÔu ®èi víi c¸c hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®iÖn tö kh¸c ë xung quanh. 7. Cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ qu¸ ¸p, qu¸ dßng vµ b¸o hiÖu khi cã sù cè. II. S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn . SS BAX Udk Ur 1 2 3 4 T NhiÖm vô : Kh©u ®ång pha cã nhiÖm vô t¹o ra ®iÖn ¸p tùa Urc d¹ng r¨ng c­a trïng pha víi ®iÖn ¸p anot cña trisistor Kh©u so s¸nh cã nhiÖm vô so s¸nh gi÷a ®iÖn ¸p tùa víi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó ph¸t xung ë ®Çu ra ®­a ®Õn bé khuÕch ®¹i . Kh©u khuÕch ®¹i cã nhiÖm vô t¹o xung phï hîp ®Ó më trisistor . Yªu cÇu : t¹o xung cã s­ên dèc th¼ng ®øng , ®ñ ®é réng víi ®é réng lín h¬n thêi gian më cña trisistor , ®ñ c«ng suÊt , c¸ch li gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn. III. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn + Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng dïng hai nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn : th¼ng ®øng tyuÕn tÝnh vµ th¼ng ®øng arccos ®Ó thùc hiÖn ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn thyristor. 1. Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Sö dông 2 ®iÖn ¸p -§iÖn ¸p ®ång bé Uc:cã d¹ng r¨ng c­a ®ång bé víi ®iÖn ¸p AK cña Thiristor -§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Udk: lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é Ta cã quan hÖ Khi Uc = 0 Uc LÊy Ucmax = Urmax 2.Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng acrcos Sö dông 2 ®iÖn ¸p -§iÖn ¸p ®ång bé Uc: V­ît tr­íc ®iÖn ¸p AK cña Thiristor mét gãc b»ng 90 -§iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Udk: lµ ®iÖn ¸p 1 chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é Khi Ur+Uc= 0ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh Gi¶ sö ®iÖn ¸p ®Æt vµo Ak cña Thiristor lµ ®iÖn ¸p h×nh sin U = Asin() VËy ®iÖn ¸p cña Uc = Bcos () Ta cã Udk+Bcos = 0 LÊy B = Udkmax Udk = 0 Udk = Udkmax Udk = -Udkmax Nguyªn t¾c nµy sö dông trong c¸c thiÕt bÞ chØnh l­u chÊt l­îng cao IV. Giíi thiÖu c¸c ph©n tö c¬ b¶n ®­îc dïng trong m¹ch ®iÒu khiÓn : KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n : KÝ hiÖu khuyÕch ®¹i thuËt to¸n: KhuyÕch ®¹i thuËt to¸n th­êng ®­îc dïng trong c¸c m¹ch c¬ b¶n sau: M¹ch so s¸nh mét cæng : §Çu vµo khuyÕch ®¹i thuËt to¸n tæng trë Ri rÊt lín nªn dßng ®i vµo K§TT lµ kh«ng ®¸ng kÓ Khi th× U3 sÏ b·o hoµ ë –Un Khi th× U3 sÏ b·o hoµ ë +Un M¹ch so s¸nh hai cæng : Khi: U1>U2 th× U3 = -Un Khi: U1<U2 th× U3= +Un M¹ch t¹o tÝn hiÖu r¨ng c­a : * Dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n : * Dïng nguån dßng transistor : M¹ch khuyÕch ®¹i ®¶o : Ta cã quan hÖ sau: IV. ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn : A. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña s¬ ®å ®iÒu khiÓn : Khi cÊp nguån ®iÖn 380V vµo s¬ cÊp cña BA nguån ,phÝa thø cÊp cña BA h¹ ¸p qua cuén d©y W2-1 qua cÇu chØnh l­u hai nöa chu k× D1 vµ D2 ®iÖn ¸p t¹i ®iÓm (I) U1 lµ ®iÖn ¸p mét chiÌu h×nh sin lÊy phÇn d­¬ng vµ ®Æt vµo cöa ®¶o cña thuËt to¸n A1 t¹i ®©y so s¸nh víi ®iÖn ¸p U® ®­îc ®­a vµo cöa céng cña A1 .U® cã gi¸ trÞ :UImin <U®< UImax. Khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo cöa ©m cña OA1 lín h¬n ®iÖn ¸p U® trªn cöa d­¬ng cña OA1th× t¹i cöa ra cña OA mét ®iÖn ¸p ©m. Cßn khi ®iÖn ¸p trªn cöa ©m cña OA1 nhá h¬n ®iÖn ¸p trªn cöa d­¬ng th× ®iÖn ¸p ra cña OA1 sÏ lµ mét ®iÖn ¸p d­¬ng. Nh­ vËy OA1 cã nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p nöa h×nh sin cña U1 víi U® trªn cöa ®¶o vµ t¹o ra trªn ®Çu ra mét ®iÖn ¸p d­¬ng, ©m liªn tiÕp d¹ng xung vu«ng nh­ h×nh vÏ ë trªn. §iÖn ¸p d¹ng xung vu«ng sau khi ®­îc tao ra ë kh©u so s¸nh tr­íc ®ã ®­îc ®­a vµo ®Ó lµm ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cña kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a. * Khi U®k < 0 ,T1 kho¸ do ®ã T2 còng bÞ kho¸ v× thÕ cña baz¬ cao h¬n thÕ cña emiter * Khi U®k >0 th× bãng T1 ®­îc më , thÕ emiter ®­îc gi÷ cè ®Þnh nhê diode æn ¸p Dz .Khi T1 më Uc,T10 ph©n ¸p R2 ,R3 sÏ lµm cho baz¬ cña T2 ©m h¬n emiter ,do vËy T2 më tô C1 ®­îc n¹p theo ®­êng +EàDzàT2àC1. §iÖn ¸p cña tô t¨ng rÊt nhanh ®Õn gi¸ trÞ Uc,T2E,T2,sau ®ã kh«ng thÓ t¨ng cao h¬n ®­îc n÷a v× nh­ vËy th× nh­ vËy T2 sÏ bÞ kho¸ lóc nµy tô C1 sÏ phãng ®iÖn qua nguån dßng t¹o bëi T3 kÕt qu¶ t¹o ®­îc s­ên sau cña ®iÖn ¸p trªn tô cã d¹ng gi¶m tuyÕn tÝnh. TÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­a vµo cöa céng cña kh©u so s¸nh . * NÕu Urc>U®hth× ®Çu ra cña OA2 lµ xung ©m. * NÕu Urc<U®k th× ®Çu ra cña OA2 lµ xung d­¬ng . Khi ®ã bé ph¸t xung chïm d­íi sù phãng n¹p cña tô C2 t¹o ra chuçi xung h×nh ch÷ nhËt. V× tÝn hiÖu ra nhá ®­îc khuÕch ®¹i qua ®Ìn T3, xung qua ®ièt D chØ gi÷ l¹i phÇn ©m ®­îc trén lÉn víi xung ra tõ kh©u so s¸nh A2 t¹o thµnh tõng chïm xung d­¬ng. Nh­ng tÝn hiÖu xung vÉn ch­a ®ñ lín ®Ó kÝch më Tiristo do ®ã ®­îc ®­a qua bé khuÕch ®¹i xung. C¸c transisto m¾c theo kiÓu Dalingt¬n. Xung d­¬ng ®­îc ®Æt vµo baz¬ cña T4 lµm T4 më vµ T5 më theo khi ®ã cã xung ®i vµo biÕn ¸p xung. Trªn cuén thø cÊp cña biÕn ¸p xung cã xung ®Ó kÝch më tiristo. Khi xung t¾t T4vµT5 bÞ kho¸, ®iÖn ¸p trªn biÕn ¸p xung gi¶m ®ét ngét, cuén d©y cña biÕn ¸p xung xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng c¶m øng ng­îc dÊu lóc ®ã ®ièt Dvµ D0 th«ng vµ dËp t¾t søc ®iÖn ®éng ®Ó b¶o vÖ c¸c transistor. §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­îc lÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi cña nguån m¹ th«ng qua ®iÖn trë Sun ,v× ®iÖn ¸p nµy nhá nªn ta cho qua mét bé khuyÕch ®¹i ®Ó ®­îc ®iÖn ¸p cã ®é thÝch hîp tr­íc khi cho vµo kh©u PI.Sau ®ã ®iÖn ¸p ph¶n håi ®­îc ®­a qua kh©u PI ®Ó lo¹i bá c¸c sãng nhiÔu cã tÇn sè cao lµm cho m¹ch t¨ng tÝnh æn ®Þnh.§iÖn ¸p ra khái khèi PI ta gäi lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi Uph.TiÕp theo ®iÖn ¸p ph¶n håi ®­îc ®­a vµo bé céng (®¶o) víi ®iÖn ¸p mµ ta ®Æt cho nguån m¹ lµm viÖc ,®iÖn ¸p nµy ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®Æt U®.TÝn hiÖu ra cña kh©u céng nµy chÝnh lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a vµo so s¸nh víi tÝn hiÖu ®ång pha ®Ó ph¸t ra xung ®iÒu khiÓn më c¸c van,ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn B. TÝnh to¸n c¸c kh©u cña m¹ch ®iÒu khiÓn TÝnh to¸n khèi ®ång pha S¬ ®å nguyªn lý kh©u ®ång pha Gi¶n ®å ®iÖn ¸p Nguyªn lý ho¹t ®éng cña khèi ®ång pha: Khi cÊp nguån 380V vµo s¬ cÊp cña biÕn ¸p ®ång pha, phÝa thø cÊp cña biÕn ¸p ®­îc h¹ ¸p. Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ban ®Çu t = 0, nöa chu kú ®Çu ®iÖn ¸p d­¬ng ®Æt trªn D1, D1 sÏ th«ng vµ D2 sÏ bÞ kho¸, nöa chu kú sau t¹i thêi ®iÓm t2= p ®iÖn ¸p xoay ®¶o dÊu vµ thÕ d­¬ng ®­îc ®Æt vµo anèt D2, D2sÏ th«ng vµ D1bÞ kho¸. VËy ®iÖn ¸p trªn ®iÓm (I) lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®­¬c ®­a qua chØnh l­u thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu nöa h×nh sin. §iÖn ¸p mét chiÒu nöa h×nh sin liªn tiÕp t¹i (I) ®­îc ®­a vµo cöa ©m cña kh©u so s¸nh OA1. §iÖn ¸p ®­îc ®­a vµo cöa d­¬ng cña OA1 lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu ph¼ng U® cã gi¸ trÞ :Uimin <U®< UImax. Khi ®iÖn ¸p ®Æt vµo cöa ©m cña OA1 lín h¬n ®iÖn ¸p U® trªn cöa d­¬ng cña OA1th× t¹i cöa ra cña OA mét ®iÖn ¸p ©m. Cßn khi ®iÖn ¸p trªn cöa ©m cña OA1 nhá h¬n ®iÖn ¸p trªn cöa d­¬ng th× ®iÖn ¸p ra cña OA1 sÏ lµ mét ®iÖn ¸p d­¬ng. Nh­ vËy OA1 cã nhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p nöa h×nh sin cña U1 víi U® trªn cöa ®¶o vµ t¹o ra trªn ®Çu ra mét ®iÖn ¸p d­¬ng, ©m liªn tiÕp d¹ng xung vu«ng nh­ h×nh vÏ ë trªn. TÝnh to¸n khèi ®ång pha: Chän gãc duy tr× vµ tho¸t n¨ng l­îng q =30th× ®iÖn ¸p U® ®Æt vµo cöa thuËn cña bé so s¸nh lµ: U=U.sin 30 = 12.sin 30 = 6(V) Chän E+ = 12(V) Chän R1= 1 (kW) Ta cã : àVr1= 1(kW) Chän VR1 =1(KW) §Ó dßng vµo cöa ®¶o cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n nhá h¬n 1mA th× ta chän R sao cho U/R12(kW) chän R = 15kW 2.TÝnh to¸n kh©u tao ®iÖn ¸p r¨ng c­a S¬ ®å nguyªn lý gi¶n ®å ®iÖn ¸p Nguyªn lý lµm viÖc cña kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a §iÖn ¸p d¹ng xung vu«ng sau khi ®­îc tao ra ë kh©u so s¸nh tr­íc ®ã ®­îc ®­a vµo ®Ó lµm ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn cña kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a.Khi U®k >0 th× bãng T1 ®­îc më , thÕ emiter ®­îc gi÷ cè ®Þnh nhê diode æn ¸p Dz,ë ®©y ta chän Uz=3V th× U= +E - Uz = 12 – 3 = 9 (V) . *Khi U®k < 0 ,T1 kho¸ U=12 do ®ã T2 còng bÞ kho¸ v× thÕ cña baz¬ cao h¬n thÕ cña emiter. * Khi U®k >0 ,T1 më Uc,T10 ph©n ¸p R2 ,R3 sÏ lµm cho baz¬ cña T2 ©m h¬n emiter ,do vËy T2 më tô C1 ®­îc n¹p theo ®­êng +EàDzàT2àC1. §iÖn ¸p cña tô t¨ng rÊt nhanh ®Õn gi¸ trÞ Uc,T2Ue,T2 =9V,sau ®ã kh«ng thÓ t¨ng cao h¬n ®­îc n÷a v× nh­ vËy th× nh­ vËy T2 sÏ bÞ kho¸ lóc nµy tô C1 sÏ phãng ®iÖn qua nguån dßng t¹o bëi T3 kÕt qu¶ t¹o ®­îc s­ên sau cña ®iÖn ¸p trªn tô cã d¹ng gi¶m tuyÕn tÝnh. Tõ tÝnh to¸n kh©u ®ång pha ta cã: Chu k× cña ®iÖn ¸p l­ãi la:T=1/f=1/50=20ms t­¬ng øng víi 360 à Chu k× cña ®iÖn ¸p r¨ng c­a lµ :Trc=T/2=10ms t­¬ng øng víi 180 MÆt kh¸c Trc=tp+tn Trong ®ã :tp- thêi gian phãng cña tô C1 tn-thêi gian n¹p cña tô C1 Nh­ trªn ta ®· chän q= 30tøc lµ tn= 60à tp=180- 60=120 T­¬ng øng víi thêi gian lµ: tp= tn= Chän gi¸ trÞ cña tô C1 = 0,5F Gäi dßng ®Þªn trong qu¸ tr×nh phãng lµ Ip.Sau kho¶ng thêi gian t= tp = 6,11ms th× ®iÖn ¸p trªn tô vÒ gi¸ trÞ 0 vËy ta cã Ucp= = 0 = 0 -->Ip = Ip=0,674 mA -->Vr2+R5 = Vr2+Rhc1 17 (kW) Chän R5 =12 kW lµ ®iÖn trë cè ®Þnh cßn VR2= ( VR2 = 5kW ) lµ biÕn trë ®iÒu chØnh ®­îc . Gäi dßng ®iÖn trong qu¸ tr×nh n¹p lµ In.Sau kho¶ng thêi gian t=tn=0,6 ms th× ®iÖn ¸p trªn tô ®­îc n¹p tõ 0 ®Õn 9V.VËy ta cã: Ucn= = 9 --> --> Chän dßng qua R2,R3 b»ng 2mA lµ ®ñ khi cÇn cung cÊp dßng cho baz¬ cña T2 Khi ®ã :R3+R2 = §Ó ®¶m b¶o khi T1 më th× ®iÖn ¸p r¬i trªn R4 nhá h¬n 9V ®Ó cho T2 cã thÓ më ®­îc th× ta chän R3=4(kW), R2=2(kW). 3.Kh©u so s¸nh Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u so s¸nh : So s¸nh ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a ®Ó t¹o ra ®iÖn ¸p ë cöa ra cã d¹ng chuçi c¸c xung vu«ng liªn tiÕp.§iÖn ¸p r¨ng c­a ®­a vµo cöa ®¶o cña OA,cßn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®­a vµo cöa céng cña OA. + Khi Urc >Udk th× ®iÖn ¸p ë ®Çu ra mang gi¸ trÞ d­¬ng + Khi ®iÖn ¸p Urc >Udk th× ë ®Çu ra ®iÖn ¸p mang gi¸ trÞ ©m. §Ó ®¶m b¶o cho dßng ®iÖn ®i vµo c¸c cöa cña OA nhá h¬n 1mA ta chän R7=R8=10kW 4.Kh©u ph¸t xung chïm Chøc n¨ng cña kh©u ph¸t xung chïm : Ph¸t ra xung cã tÇn sè cao ®Ó trén víi xung ra ë kh©u so s¸nh tr­íc khi cho vµo biÕn ¸p xung . Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña kh©u ph¸t xung chïm lµ: Gi¶ sö t¹i thêi ®iÓm ta xÐt tô C ®­îc n¹p ®Çy tøc lµ U ®iÖn ¸p lóc nµy ë ®Çu ra cña OA sÏ lµ ®iÖn ¸p ©m sau mét thêi gian khi ®iÖn ¸p ra qua R9 vÒ tô hÕt phãng ®iÖn(®­îc n¹p theo chiÒu ng­îc lai )UN0 vµ ®iÖn ¸p ®Çu ra thay ®æi thµnh ®iªn ¸p d­¬ng. Nh­ vËy do ®Æc tÝnh phãng n¹p cña tô C3 t¹o trªn OA mét ®iÖn ¸p ra d¹ng xung vu«ng liªn tiÕp, tÝn hiÖu ra nhá do ®ã ®­îc khuÕch ®¹i qua transistoT4 qua xung ®ièt D13 chØ lµ chïm xung gi÷ l¹i phÇn ©m. + TÝnh chän ph¸t xung : T = 2, 2 . R9. C2 Chän tÇn sè ph¸t xung chïm f = 5kHz. Chän C2 = 0, 02mF = 0, 02.10-6F. Chän R9 = 4, 5(kW). Chän R10 = R11 =5 K Chän ®Ìn T5 lo¹i P – N – P ký hiÖu A564 cã th«ng sè : §iÖn ¸p gi÷a colect¬ vµ bag¬ khi hë m¹ch emit¬ UCbo = 25V. §iÖn ¸p gi÷a emito vµ baz¬ khi hë m¹ch colect¬ UBeo = 7V. Dßng ®iÖn qua Colect¬ I=100mA. NhiÖt ®é T0 = 1500C. HÖ sè khuyÕch ®¹i b = 250. Chän R12 = - E/IR12 = 12/0, 1 = 120(W) 5.KhuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung S¬ ®å nguyªn lý m¸y biÕn ¸p xung §Æc ®iÓm vµ øng dông cña biÕn ¸p xung - DÔ thay ®æi cùc tÝnh xung ra - C¸ch ly vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn - DÔ ph©n bè c¸c xung ®i c¸c kªnh ®iÒu khiÓn - BAX dÔ truyÒn tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn - T¹o ra ®­îc biªn ®é xung theo yªu cÇu TÝnh to¸n biÕn ¸p xung - ViÖc tÝnh to¸n m¹ch ®iÒu khiÓn th­êng ®­îc tiÕn hµnh tõ tÇng ®iÒu khiÓn ng­îc trë lªn . - M¹ch ®iÒu khiÓn ®­îc tÝnh xuÊt ph¸t tõ yªu cÇu vÒ xung më Tiristor . C¸c th«ng sè c¬ b¶n trong m¹ch ®iÒu khiÓn : + §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Tiristor U®k =8 (V) + Dßng ®iÖn ®iÒu khiÓn Tiristor I®k = 0,4 (A) + Thêi gian më Tiristor tm = 120 ms + §é réng xung ®iÒu khiÓn tx = 350 (ms) + TÇn sè xung ®iÒu khiÓn ¦x = 5 (khz) + §iÖn ¸p nguån nu«i m¹ch ®iÒu khiÓn En = 24(V) Chän vËt liÖu lâi biÕn ¸p xung lµ lâi Ferit lµm viÖc trªn 1 phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ Bs =0,45T §é tõ thÈm DiÖn tÝch lâi=1cm Sè vßng cuén tx:chiÒu dµi xung truyÒn qua biÕn ¸p xung th­êng cã chiÒu dµi 10600 ë ®©y ta chän tx=350=350.10s TØ sè m¸y biÕn ¸p m=1/1,2 Sè vßng cuén d©y Gi¸ trÞ dßng ®iÖn trung b×nh ë cuén w1 I1tb = I1. T lµ chu k× T=20ms Gi¸ trÞ dßng ®iÖn trung b×nh ë cuén w2 I2tb=I2 Ta chän mËt ®é dßng ®iÖn J = 2,5A/mm §­êng kÝnh d©y cuén w1: d1 = 2 §­êng kÝnh d©y cuén w2: d2 = 2 +C«ng suÊt cña biÕn ¸p xung : S = U1.I1 = 9,6 x 0,33 = 3,2 (VA) Tra b¶ng sè liÖu m¸y biÕn ¸p c«ng suÊt nhá ta chän ®­îc m¸y biÕn ¸p chuÈn cã c«ng suÊt 5VA Víi c¸c th«ng sè kü thuËt sau: +a=12 mm ; h=30mm ; c=12mm ; L=48mm ; H=42mm ; B=10mm +TiÕt diÖn trô gi÷a S=0,92cm +ChiÒu dµi trung b×nh ®­êng søc:l=10,03cm +TÝch sè diÖn tÝch SxdiÖn tÝch cöa sæ:4,3cm +ThÓ tÝch thÐp tõ:9,22cm +Träng l­îng thÐp tõ:78 gram TÝnh kh©u khuÕch ®¹i xung Ta cã U = UTC = U2 = 8(V) IG = ITC = I2 = 400 mA USC = U1 = 8.1,2 = 9,6(V) ISC = I1 = 400/1,2 = 333(mA) Gi¸ trÞ cña ®iÖn trë Rx cÇn m¾c vµo m¹ch ®Ó ®¶m b¶o dßng ®iÖn qua Collector cña T6 cã gi¸ trÞ lµ 333mA lµ: Rx=44 (W) Chän Tranzito c«ng suÊt T5 lo¹i KYG11: UCE =35 (V) . I CE = 3 (A) . b = 30 Chän chÕ ®é lµm viÖc cña Transistor víi b=10 Dßng ®iÖn lµm viÖc cña colecto IC5 = I1= 333(mA) Dßng ®iÖn lµm viÖc cña baz¬ IB5 = (mA) §ång thêi dßng IC4 = IB5 = 33,3 mA Chän T4 lo¹i C828 : UEC =35 (V) . IEC = 300 (mA) . b = 100 Chän chÕ ®é lµm viÖc cña Transistor víi b=10 Dßng ®iÖn lµm viÖc Baz¬ lµ: IB4 ==3(mA) TÝnh ®iÖn trë R6: Ta cã UBE4 = 0,7V TÊt c¶ c¸c Diode trong m¹ch ®iÒu khiÓn ®Òu dïng lo¹i 1001cã tham sè. Dßng ®iÖn ®Þnhmøc I®m = 1 (A) §iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt Un = 220 (V) 6.TÝnh to¸n khèi nguån Khèi nguån cã 3 chøc n¨ng chÝnh sau: +Cung cÊp nguån æn ¸p cho c¸c IC , bé t¹o xung r¨ng,®iÖn ¸p lÊy ra ®Ó lµm ®iÖn ¸p so s¸nh U=17V;I=0,5A +Cung cÊp nguån c«ng suÊt cho biÕn ¸p xung ho¹t ®éng:U=10V;I=1A +Cung cÊp nguån cho kh©u ®ång pha U=12V;I=0,1A Ta sö dông IC MA741 lµm khuyÕch ®¹i thuËt to¸n C«ng suÊt cÊp cho c¸c khèi lµ rÊt nhá ,th«ng th­êng ta chän th«ng sè cña c¸c biÕn ¸p cña c¸c khèi nh­ sau Kh©u æn ¸p:U=17V;I=0,5A Kh©u nguån c«ng suÊt :U=10V;I=1A Kh©u ®ång pha:U=12V– 0 – 12V;I=0,1A Chän C1 = C1’ = C2 = C2’= 1000 - 35V C3 = C3’ = 0,1 C4 = 1000 - 16V * C«ng suÊt cña kh©u æn ¸p lµ:S=U.I=.17.0,5=14,7(VA) Kh©u nguån c«ng suÊt :U=10V;I=1A * C«ng suÊt cña nguån æn ¸p lµ:S=U.I=.10.1=17,32(VA) Kh©u ®ång pha:U=12V;I=0,1A * C«ng suÊt cña nguån ®ång pha lµ:S=3U.I=3.12.0,1=3,6(VA) * Tæng c«ng suÊt cña c¶ ba kh©u lµ: S= S +S+ S=14,7+17,32+3,6=35,62(VA) Tra b¶ng øng víi c«ng suÊt chuÈn lµ 40W ta ®­îc kÝch th­íc cña lâi thÐp lµ: a= 20mm h= 50mm c=20mm L=70mm H=70mm B=12mm Q= 3,4cm Sè von/vßng lµ: N=4,44.B.f.Q=4,44.1.50.3,4.10=0,0755(von/vßng) Sè vßng cuén thø cÊp biÕn ¸p cña khèi æn ¸p : W=(vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn thø cÊp lµ J=2A/mm.ThiÕt diÖn d©y thø cÊp lµ: Q= Chän d©y chuÈn cã thiÕt diÖn d©y lµ: Q=0,255 t­¬ng øng víi ®­êng kÝnh d=0,57mm Sè vßng cuén thø cÊp biÕn ¸p cña khèi c«ng suÊt : W=(vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn thø cÊp lµ J=2A/mm.ThiÕt diÖn d©y thø cÊp lµ: Q= Chän d©y chuÈn cã thiÕt diÖn d©y lµ: Q=0,502 t­¬ng øng víi ®­êng kÝnh d=0,8mm Sè vßng cuén thø cÊp biÕn ¸p khèi ®ång pha : W=(vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn thø cÊp lµ J=2A/mm.ThiÕt diÖn d©y thø cÊp lµ: Q= Chän d©y chuÈn cã thiÕt diÖn d©y lµ: Q=0,0573 t­¬ng øng víi ®­êng kÝnh d=0,27mm TÝnh to¸n phÝa s¬ cÊp biÕn ¸p Dßng ®iÖn s¬ cÊp trong m¸y biÕn ¸p lµ: I1=S/.U1= 35,62/.380=0,0524(A) Sè vßng cuén s¬ cÊp biÕn ¸p : W=(vßng) Chän mËt ®é dßng ®iÖn thø cÊp lµ J=2A/mm.ThiÕt diÖn d©y s¬ cÊp lµ: S= Chän d©y chuÈn cã thiÕt diÖn d©y lµ: S=0,0314 t­¬ng øng víi ®­êng kÝnh d=0,2mm 7.Kh©u t¹o ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn S¬ ®å kh©u ph¶n håi Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña kh©u ph¶n håi: LÊy ®iÖn ¸p ph¶n håi cña nguån m¹ th«ng qua ®iÖn trë Sun ,v× ®iÖn ¸p nµy nhá nªn ta cho qua mét bé khuyÕch ®¹i ®Ó ®­îc ®iÖn ¸p cã ®é lín thÝch hîp tr­íc khi cho vµo kh©u PI.Trong phÇn tr­íc ta chän lo¹i Sun 2000A-60mV, dßng m¹ cña nguån lín nhÊt lµ 1500Anªn ®iÖn ¸p trªn Sun vµo kho¶ng 40-50mV.Ta chän ®iÖn ¸p ph¶n håi(®Çu ra cña kh©u khuyÕch ®¹i trªn) vµo kho¶ng vµi von th× hÖ sè khuyÕch ®¹i cña OA vµo kho¶ng mét vµi tr¨m lÇn tuú theo gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p ®Æt.Sau ®ã ®iÖn ¸p ph¶n håi ®­îc ®­a qua kh©u PI ®Ó lo¹i bá c¸c sãng nhiÔu cã tÇn sè cao lµm cho m¹ch t¨ng tÝnh æn ®Þnh.§iÖn ¸p ra khái khèi PI ta gäi lµ ®iÖn ¸p ph¶n håi Uph.TiÕp theo ®iÖn ¸p ph¶n håi ®­îc ®­a vµo bé céng (®¶o) víi ®iÖn ¸p mµ ta ®Æt cho nguån m¹ lµm viÖc ,®iÖn ¸p nµy ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®Æt U®.TÝn hiÖu ra cña kh©u céng nµy chÝnh lµ tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®­îc ®­a vµo so s¸nh víi tÝn hiÖu ®ång pha ®Ó ph¸t ra xung ®iÒu khiÓn më c¸c van,ta gäi lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn .Nhê cã kh©u ph¶n håi mµ gi÷ cho dßng ®iÖn m¹ ®­îc æn ®Þnh.ThËt vËy: Gi¶ sö v× mét lý do nµo ®ã mµ dßng ®iÖn cña nguån m¹ bÞ gi¶m,khi ®ã ®iÖn ¸p trªn ®iÖn trë Sun còng gi¶m theo tøc Uph gi¶m ,mµ U®k=U®-Uph nªn U®k t¨ng lµm gãc më gi¶m --> ®iÖn ¸p trªn nguån m¹ t¨ng nªn khiÕn cho dßng ®iÖn l¹i ®­îc t¨ng lªn. Ng­îc l¹i ,khi dßng ®iÖn m¹ t¨ng th× ®iÖn trë trªn Sun t¨ng khiÕn cho Uph t¨ng,dÉn ®Õn U®k gi¶m lµm t¨ng gãc më ,khiÕn cho ®iÖn ¸p cña nguån m¹ gi¶m xuèng,dßng ®iÖn l¹i ®­îc gi¶m ®i.Nh­ vËy dßng ®iÖn lu«n ®­îc gi÷ ë møc æn ®Þnh. 8. Kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch S¬ ®å kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch Nguyªn t¾c ho¹t ®éng cña kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch : §Çu kh«ng ®¶o cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ®­îc nèi víi ®Çu ra cña khuyÕch ®¹i ph¶n håi. §Çu vµo ®¶o ta ®Æt mét ®iÖn ¸p chuÈn gÇn b»ng ®iÖn ¸p khi cã ng¾n m¹ch x¶y ra t¹i ®Çu ra cña khuyÕch ®¹i ph¶n håi. Khi m¹ch lùc lµm viÖc b×nh th­êng (kh«ng cã ng¾n m¹ch x¶y ra) th× V+ < V- nªn ®Çu ra cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n ©m, v× vËy T5 kho¸ dÉn ®Õn T6 còng kho¸ cuén hót RL kh«ng cã ®iÖn nªn tiÕp ®iÓm RL trong m¹ch lùc ®ãng, m¹ch lùc ho¹t ®«ng b×nh th­êng. Khi cã ng¾n m¹ch x¶y ra V+ > V- nªn ®Çu ra cña khuyÕch ®¹i thuËt to¸n d­¬ng, v× vËy T5,T6 më lµm cho cuén hót cã ®iÖn, ®ãng tiÕp ®iÓm Rl ë kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch l¹i lµm cho ®Ìn led s¸ng b¸o hiÖu x¶y ra ng¾n m¹ch, ®ång thêi ng¾t tiÕp ®iÓm Rl ë m¹ch lùc ra c¾t nguån ®iÖn m¹. KÕt luËn Qua qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n em ®· cè g¾ng nghiªn cøu vµ t×m hiÓu, cïng víi sù h­íng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o vµ sù gióp ®ì cña c¸c b¹n cïng nhãm, chóng em ®· hoµn thµnh c¸c nhiÖm vô ®­îc giao cña b¶n ®å ¸n : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu. Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn, ch¾c ch¾n chóng em kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt, chóng em rÊt mong nhËn ®­îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy vµ c¸c b¹n ®Ó b¶n ®å ¸n nµy ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Chóng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n! Hµ Néi ngµy 20 th¸ng 6 n¨m 2004 Sinh viªn: Cao ChiÕn Th¾ng Tµi liÖu tham kh¶o : Gi¸o tr×nh ®iÖn tö c«ng suÊt – TrÇn Träng Minh. Nhµ xuÊt b¶n gi¸o dôc. 2.§iÖn tö c«ng suÊt – NguyÔn BÝnh. Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt. 3. M¹ ®iÖn – NguyÔn Kh­¬ng . Nhµ xuÊt b¶n khoa häc kü thuËt. 4. Bµi gi¶ng ®iÖn tö c«ng suÊt cña thÇy Ph¹m Quèc H¶i. 5. ThiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p – Ph¹m V¨n B×nh, Lª V¨n Doanh.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế nguồn mạ một chiều với các tham số cho trước Ur=24V,Im=6000A.DOC