Thiết kế nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có: Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V

Lêi nãi ®Çu Sù ph¸t triÓn nÒn kinh tÕ cña mçi quèc gia phô thuéc rÊt nhiÒu vµo møc ®é c¬ gíi hãa vµ tù ®éng hãa trong c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt. Trong qu¸ tr×nh s¶n xuÊt c«ng nghiÖp hiÖn ®¹i sù c¬ giíi hãa vµ tù ®éng hãa gióp n©ng cao n¨ng suÊt lao ®éng vµ chÊt lîng s¶n phÈm. Mét trong nh÷ng vÊn ®Ò ®ang ®­îc c¸c nhµ s¶n xuÊt rÊt quan t©m hiÖn nay lµ viÖc ghÐp nèi c¸c chi tiÕt víi nhau ®Ó cÊu thµnh s¶n phÈm. Trong tÊt c¶ c¸c ph¬ng ph¸p ghÐp nèi c¸c chi tiÕt víi nhau th× ph¬ng ph¸p hµn ®iÖn cã nhiÒu ­u ®iÓm h¬n tÊt c¶ vµ ®¸p øng ®­îc hÇu hÕt c¸c yªu cÇu cña c¸c nhµ s¶n xuÊt . ChÝnh v× vËy mµ ngµy nay c¸c m¸y hµn ®iÖn ®· xuÊt hiÖn vµ ®­îc øng dông réng r·i trong hÇu hÕt c¸c ngµnh c«ng nghiÖp, chÕ t¹o m¸y ,vËn t¶i, x©y dùng n«ng nghiÖp ...vµ trë thµnh mét phÇn tÊt yÕu kh«ng thÓ thiÕu . Mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p n©ng cao chÊt l­îng cña c¸c mèi hµn lµ sö dông m¸y hµn hå quang mét chiÒu ®Ó hµn. §Ò tµi tèt nghiÖp trong cuèn ®å ¸n nµy lµ t×m hiÓu, thiÕt kÕ nguån hµn mét chiÒu ding bé chØnh l­u cã : Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V. Cïng víi sù gióp ®ì nhiÖt t×nh cña thµy gi¸o §ç Träng TÝn em ®· hoµn thµnh nhiÖm vô ®­îc giao vµ rót ra nh÷ng vÊn ®Ò cÇn thiÕt vÒ hµn ®iÖn víi c¸c ph­¬ng ph¸p sö dông hîp lÝ vµ kinh tÕ . Néi dung cña ®å ¸n ®­îc tr×nh bµy theo s¸u ch­¬ng : Ch­¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ hµn ®iÖn . Ch­¬ng II : TÝnh chän ph­¬ng ¸n . Ch­¬ng III : TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¹ch lùc . Ch­¬ng IV : TÝnh to¸n thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn . Ch­¬ng V : Thi c«ng l¾p r¸p m¹ch ®iÒu khiÓn . Ch­¬ng VI : KÕt luËn . Trong qu¸ tr×nh t×m hiÓu ,nghiªn cøu vµ thùc hiÖn ®å ¸n nµy em ®· cè g¾ng tr×nh bµy nh÷ng vÊn ®Ò vÒ hµn ®iÖn nãi chung vµ m¸y hµn mét chiÒu nãi riªng. Nh­ng v× thêi gian nghiªn cøu vµ thùc hiÖn ®Ò tµi cã h¹n cïng víi kinh nghiÖm , kiÕn thøc cña b¶n th©n cßn h¹n chÕ nªn ®å ¸n nµy kh«ng tr¸nh khái nh÷ng thiÕu sãt. KÝnh mong thµy gi¸o h­íng dÉn cïng c¸c thµy c« gi¸o trong khoa §iÖn gãp ý , gióp ®ì em cñng cè kiÕn thøc cña m×nh vµ rót ra nh÷ng bµi häc kinh nghiÖm quÝ b¸u ®Ó cho nh÷ng lÇn sau em thùc hiÖn tèt h¬n. Em xin ®­îc ch©n thµnh c¶m ¬n. Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn Thiªn Huy . Ch­¬ng I: giíi thiÖu chung vÒ hµn ®IÖn Mét sè vÊn ®Ò vÒ hµn ®IÖn : Trong tÊt c¶ c¸c ph­¬ng ph¸p ghÐp nèi c¸c chi tiÕt víi nhau th× ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn cã nhiÒu ­u viÖt h¬n tÊt c¶. ChÝnh v× vËy mµ ngµy nay nã ®­îc sö dông réng r·i trong hÇu hÕt c¸c ngµnh c«ng nghiÖp , x©y dùng , chÕ t¹o m¸y ... vµ hµn ®iÖn ®· trë thµnh mét phÇn tÊt yÕu kh«ng thÓ thiÕu. Ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn cã nh÷ng ­u ®iÓm næi bËt sau : + Kh¶ n¨ng ghÐp nèi c¸c chi tiÕt cao víi chÊt l­îng mèi hµn tèt . + Chi phÝ s¶n xuÊt h¹ , cho n¨ng suÊt lao ®éng cao . + Ýt tiªu hao nguyªn vËt liÖu . + B¶o vÖ m«i tr­êng vÖ sinh c«ng nghiÖp . + C«ng nghÖ ®¬n gi¶n, kh¶ n¨ng c¬ giíi hãa vµ tù ®éng hãa cao. I.1. Ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn : Cã thÓ ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn theo s¬ ®å tæng qu¸t sau: Hµn ®iÖn Hµn hå quang Hµn tiÕp xóc Hµn tay Hµn tù ®éng Hµn ®­êng Hµn ®iÓm Hµn nèi D­íi líp trî dung Trong ga b¶o vÖ Mét ®iÓm hai mÆt Hai mÆt mét ®iÓm H×nh I-1 : Ph©n lo¹i c¸c ph­¬ng ph¸p hµn ®iÖn . I .2. HÖ sè tiÕp ®iÖn cña nguån hµn: M¸y hµn lµ lo¹i m¸y lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n h¹n lÆp l¹i . §Æc tr­ng quan träng cña chÕ ®é nµy lµ hÖ sè tiÕp ®iÖn . HÖ sè tiÕp ®iÖn T§% cña nguån hµn hå quang ®­îc tÝnh theo c«ng thøc T§%=100% Trong ®ã : tlvmax : Lµ thêi gian hµn hÕt mét que hµn ( m¸y hµn tay) hoÆc thêi gian hµn hÕt mét l« ®iÖn cùc (m¸y hµn tù ®éng). §©y lµ thêi gian lµm viÖc max tngmin : Lµ thêi gian thay xong mét que hµn hoÆc mét l« ®iÖn cùc vµ måi ®­îc cho hå quang ch¸y l¹i .§©y lµ thêi gian nghØ ng¾n nhÊt . §Ó ®¶m b¶o tuæi thä cho m¸y th× khi vËn hµnh ph¶i lu«n ®¶m b¶o : Ih2.T§% = Ih®m2.T§®m% =const Trong ®ã Ih®m vµ T§®m% lµ c¸c th«ng sè cã ghi trªn nh·n m¸y. ii. hµn hå quang : Hµn hå quang lµ ph­¬ng ph¸p hµn sö dông hiÖn t­îng hå quang ®iÖn. Hµn hå quang ®­îc dïng víi c¸c ph­¬ng ph¸p hµn b»ng tay, hµn tù ®éng hoÆc b¸n tù ®éng . II. 1. C¸c yªu cÇu ®èi víi nguån hµn hå quang : Nguån hµn hå quang cã thÓ sö dông lµ nguån mét chiÒu hoÆc nguån xoay chiÒu nh­ng ph¶i ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu sau : * §iÖn ¸p kh«ng t¶i ph¶i ®ñ lín ®Ó måi ®­îc hå quang : +§èi víi nguån hµn mét chiÒu : Khi cùc tõ lµ kim lo¹i yªu cÇu : Uomin=(30¸40) v Khi cùc tõ lµ than yªu cÇu : Uomin=(40¸50) v. +§èi víi nguån xoay chiÒu yªu cÇu : Uomin=(50¸60) v . * §¶m b¶o an toµn khi vËn hµnh nhÊt lµ ë chÕ ®é ng¾n m¹ch .Khi ®ã dßng ng¾n m¹ch lín cã thÓ g©y ch¸y d©y hµn. Dßng ng¾n m¹ch : Inm=(1,2¸1,4)I®m. * Nguån hµn ph¶i ®¶m b¶o cung cÊp ®ñ c«ng suÊt cho m¸y hµn. * Ph¶i ®¶m b¶o ®iÒu chØnh ®­îc dßng hµn v× dßng hµn phô thuéc vµo ®­êng kÝnh que hµn. Dßng hµn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau : Ih=(40¸60)d. Trong ®ã: Ih : Dßng ®iÖn hµn: tÝnh b»ng (A). d : §­êng kÝnh que hµn : tÝnh b»ng (mm). * §­êng ®Æc tÝnh v«n_ampe cña nguån hµn ph¶i phï hîp víi tõng ph­¬ng ph¸p hµn: +§èi víi ph­¬ng ph¸p hµn hå quang b»ng tay th× ®­êng ®Æc tÝnh ngoµi yªu cÇu ph¶i dèc (mÒm) :®­êng 1 +§èi víi ph­¬ng ph¸p hµn hå quang tù ®éng th× ®­êng ®Æc tÝnh ngoµi yªu cÇu ph¶i cøng : ®­êng 2 H×nh I-2 : hä ®Æc tÝnh ngoµi cña nguån hµn hå quang . *§iÖn thÕ cña nguån hµn ph¶i thay ®æi nhanh theo chiÒu dµi cña hå quang khi chiÒu dµi hå quang t¨ng lªn nã ph¶i t¨ng lªn, khi chiÒu dµi hå quang gi¶m ®i nã ph¶i h¹ thÊp xuèng . II.2. C¸c nguån hµn hå quang : Qu¸ tr×nh hµn hå quang gåm cã c¸c c«ng viÖc : + §èt ch¸y hå quang . + Cho ®iÖn cùc tiÕn dÇn vÒ phÝa hå quang tuú theo sù nãng ch¶y vËt hµn . + Gi÷ cho hå quang ch¸y æn ®Þnh víi mét chiÒu dµi nhÊt ®Þnh. + Di chuyÓn que hµn theo ®­êng hµn . §­êng ®Ëc tÝnh nguån hµn nh­ sau: H×nh I- 3 : §­êng ®Æc tÝnh nguån hµn . Cã hai lo¹i nguån hµn hå quang : nguån hµn hå quang xoay chiÒu vµ nguån hµn hå quang mét chiÒu. II.2.1. C¸c nguån hµn hå quang xoay chiÒu: Khi hµn b»ng ®iÖn xoay chiÒu ng­êi ta th­êng sö dông biÕn ¸p hµn v× : +DÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹ . +Cã thÓ t¹o ra ®­îc dßng ®iÖn hµn lín kho¶ng : 500¸2000 A. BiÕn ¸p hµn th­êng cã hai kiÓu : II.2.1.a> BiÕn ¸p hµn (BAH) cã cuén kh¸ng ngoµi : Th­êng lµ m¸y biÕn ¸p h¹ ¸p mét pha, ë m¹ch thø cÊp cã m¾c nèi tiÕp mét cuén ph¶n kh¸ng : Cuén kh¸ng m¾c nèi tiÕp víi m¹ch thø cÊp cña BAH cã nhiÖm vô h¹ thÊp ®iÖn thÕ cña BAH ®Õn mét trÞ sè cÇn thiÕt ®Ó ph¸t sinh hå quang. Khi ng¾n m¹ch ë m¹ch hµn cuén kh¸ng thu lÊy ®iÖn thÕ thø cÊp cña BAH ®Ó gi¶m dßng ng¾n m¹ch xuèng. II.2.1.b > M¸y biÕn ¸p hµn kiÓu hçn hîp : M¸y biÕn ¸p hµn cã cuén kh¸ng liªn hÖ trùc tiÕp víi m¹ch tõ chÝnh: S¬ ®å nguyªn lÝ : Víi c¶ hai ph­¬ng ph¸p trªn ®Ó ®iÒu chØnh dßng hµn ta thay ®æi khe hë (a) khi khe hë (a) t¨ng th× tõ trë cña m¹ch tõ t¨ng, tõ th«ng gi¶m ®i, ®iÖn tù c¶m vµ trë kh¸ng cña nã gi¶m ®i dßng ®iÖn hµn t¨ng lªn vµ ng­îc l¹i : U2=Uhq +Uck +Trong khi lµm viÖc dßng I2 t¨ng th× Uck còng t¨ng lµm Uhq gi¶m. +Khi ng¾n m¹ch : I2=Inm ;Uhq=0. KÕt qu¶ khi ®iÒu chØnh (a) cho ta hä ®­êng ®Æc tÝnh nh­ sau : H×nh I-6: Hä ®Æc tÝnh khi ®iÒu chØnh khe hë (a)cuén khö tõ. II.2.2. C¸c nguån hµn hå quang mét chiÒu : Nguån hµn hå quang mét chiÒu ®­îc sö dông cÊp cho c¸c m¸y hµn hå quang tù ®éng, b¸n tù ®éng hoÆc b»ng tay. Cã hai lo¹i nguån hµn mét chiÒu : +Dïng m¸y ph¸t hµn mét chiÒu . +Dïng bé chØnh l­u biÕn ®æi dßng xoay chiÒu thµnh dßng mét chiÒu cÊp cho m¸y hµn . II.2.2.a.> M¸y ph¸t hµn mét chiÒu : C¸c m¸y ph¸t hµn mét chiÒu ph¶i ®¸p øng ®­îcyªu cÇu lµ ph¶i t¹o ra hä ®Æc tÝnh ngoµi dèc cho ph­¬ng ph¸p hµn b»ng tay vµ mÒm cho hµn tù ®éng. cã thÓ sù dông c¸c lo¹i m¸y ph¸t hµn mét chiÒu sau: a.1> m¸y ph¸t hµn mét chiÒu cã cuén kÝch tõ ®éc lËp vµ cuén khö tõ m¾c nèi tiÕp : S¬ ®å nguyªn lÝ : +C¸ch 1 : Thay ®æi sè vßng d©y cña cuén W2 b»ng chuyÓn m¹ch CM. §©y lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh th«, dßng ®iÖn sÏ thay ®æi ®ét ngét (nh¶y cÊp ) do vßng d©y W2 sÏ thay ®æi ®ét ngét:(h×nh :I-7a) +C¸ch 2 : Thay ®æi dßng kÝch tõ Ikt cña W1b»ng chiÕt ¸p VR1. §©y lµ ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh tinh dßng ®iÖn sÏ thay ®æi tuyÕn tÝnh liªn tôc : (H×nh : I-7b) H×nhI-7 : Hä ®Æc tÝnh ngoµi vµ ®Æc tÝnh ®iÒu chØnh cña m¸y hµn mét chiÒu. a.2> M¸y ph¸t hµn mét chiÒu cã cuén kÝch tõ song song cuén khö tõ nèi tiÕp : S¬ ®å nguyªn lÝ : Ph­¬ng ph¸p ®iÒu chØnh vµ hä ®Æc tÝnh ngoµi t­¬ng tù nh­ môc :a.1> a.3> M¸y ph¸t hµn mét chiÒu cã cùc tõ rÏ: §Ó ®iÒu chØnh dßng hµn ta ®iÒu chØnh VR. Khi ®ã ta ®iÒu chØnh ®­îc c¶ dßng kÝch tõ trong cuén kÝch tõ chÝnh W1 vµ cuén phô W2 . T¹o ra ®­êng ®Æc tÝnh ngoµi dèc. S¬ ®å nguyªn lÝ : a.4> NhËn xÐt : MÆc dï cã mét sè ­u ®iÓm nh­ng khi sö dông m¸y ph¸t hµn mét chiÒu ®Ó hµn hå quang th­êng gÆp nh÷ng khã kh¨n sau : + Qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh kh¸ phøc t¹p .§èi víi nh÷ng m¸y cã c«ng suÊt lín ®«i khi ph¶i sñ dông nh÷ng ®éng c¬ riªng ®Ó khëi ®éng vµ ®iÒu chØnh. +G©y tiÕng ån lín khi lµm viÖc , kh«ng an toµn khi vËn hµnh . +kÝch th­íc kång kÒnh , cÇn b¶o d­ìng lu«n lu«n dÉn ®Õn chi phÝ vËn hµnh cao trong khi hiÖu suÊt l¹i kh«ng cao . Ngµy nay do øng dông tiÕn bé KHKT ®iÖn tö dÉn ®Õn sù ph¸t triÓn cña c«ng nghiÖp vµ kh¶ n¨ng tù ®éng hãa trong s¶n xuÊt mµ c¸c m¸y ph¸t hµn Ýt ®­îc sö dông vµ dÇn bÞ thay thÕ trong c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp thay vµo ®ã lµ c¸c lo¹i m¸y hµn sö dông c¸c bé biÕn ®æi chØnh l­u. II.2.2.b.> Nguån hµn mét chiÒu dïng bé chØnh l­u : *CÊu t¹o : gåm hai bé phËn chÝnh : M¸y biÕn ¸p hµn vµ bé chØnh l­u. +M¸y biÕn ¸p hµn : lµ lo¹i m¸y biÕn ¸p ®Æc biÖt chuyªn dông t¹o ra ®iÖn ¸p nhá vµ dßng ®iÖn lín .C«ng suÊt lín . +Bé chØnh l­u : cã thÓ sö dông c¸c s¬ ®å chØnh l­u mét pha hoÆc ba pha ; ®èi xøng hoÆc kh«ng ®èi xøng .Ta th­êng sö dông c¸c s¬ ®å chØnh l­u sau: + CÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn . + CÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn ®èi xøng hoÆc kh«ng ®èi xøng . + S¬ ®å tia ba pha cã ®iÒu khiÓn . + S¬ ®å s¸u pha h×nh tia. hµn hå quang tù ®éng . Qu¸ tr×nh hµn gåm cã c¸c c«ng viÖc : +§èt ch¸y hå quang . +Cho ®iÖn cùc tiÕn dÇn vÒ phÝa hå quang tïy theo sù nãng ch¶y . +Gi÷ cho hå qang ch¸y víi mét chiÒu dµi nhÊt ®Þnh . +Di chuyÓn que hµn theo ®­êng hµn . Hµn tù ®éng th× tÊt c¸c c«ng viÖc trªn ®Òu ®­îc thùc hiÖn b»ng m¸y mãc . Hµn nöa tù ®éng th× mét sè c«ng viÖc ®­îc thùc hiÖn b»ng m¸y mét sè ®­îc thùc hiÖn b»ng tay . Hµn hå quang tù ®éng ®­îc dïng ®Æc biÖt trong c¸c ngµnh chÕ t¹o tµu biÓn, m¸y bay , nåi h¬i , ... víi chÊt l­îng mèi hµn tèt , ngän löa hå quang ch¸y æn ®Þnh vµ chèng x©m thùc cña kh«ng khÝ vµo mèi hµn. *Trong m¸y hµn cã hai hÖ thèng truyÒn ®éng riªng biÖt : +HÖ truyÒn ®éng ®Èy ®iÖn cùc vµo vïng hµn:Sö dông hÖ m¸y ph¸t_ §éng c¬ hoÆc hÖ bé biÕn ®æi tiristor _§éng c¬ ( T _ § ). +HÖ truyÒn ®éng di chuyÓn xe hµn. *C¸c hÖ truyÒn ®éng trªn m¸y hµn hå quang tù ®éng yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é ªm , ph¹m vi ®iÒu chØnh tèc ®é tíi D=10:1. hµn tiÕp xóc . Hµn tiÕp xóc lµ ph­¬ng ¸n lîi dông hiÖu øng nhiÖt cña dßng ®iÖn ch¶y qua ®iÓm tiÕp xóc gi÷a hai tÊm kim lo¹i ®Ó t¹o ra sù dÝnh kÕt gi÷a hai tÊm kim lo¹i . Cã ba c¸ch hµn tiÕp xóc ®iÓn h×nh : + Hµn ®iÓm : ®Ó hµn c¸c tÊm kim lo¹i máng . + Hµn nèi : ®Ó hµn èng hoÆc thanh . + Hµn ®­êng : ®Ó hµn c¸c thïng chøa . Yªu cÇu ®èi víi nguån hµn : Ph¶i cã m¸y biÕn ¸p ®Æc biÖt víi : +Nguån s¬ cÊp : 380 v ; 50 Hz ; S= (25 ¸50)KVA +Thø cÊp : (1,8¸36 )v . +Dßng hµn : Ih 10 .103 A. + Ph¹m vi ®iÒu chØnh dßng hµn réng : D=10¸1. Cã hai c¸ch ®iÒu chØnh dßng hµn : +Dïng biÕn ¸p hµn tù ngÉu cã thÓ thay ®æi sè vßng d©y cuén s¬ cÊp. +Dïng bé ®iÒu ¸p xoay chiÒu tiristor. Ch­¬ng II: tÝnh chän ph­¬ng ¸n I . nhËn xÐt chung : Ngµy nay víi tr×nh ®é khoa häc ngµy cµng hiÖn ®¹i, viÖc øng dông c¸c thµnh tùu khoa häc kü thuËt vµo trong s¶n xuÊt ngµy cµng ®­îc më réng. Trong ®ã c¸c m¸y hµn ®iÖn dïng c¸c bé chØnh l­u ®­îc ­u tiªn sö dông réng r·i trong c«ng nghiÖp, vµ ®· ®¸p øng ®­îc c¸c s¶n xuÊt vµ ®æi míi c«ng nghÖ . ViÖc dïng c¸c bé chØnh l­u cã c¸c ­u ®iÓm næi bËt sau : +Cã thÓ t¹o ra bé nguån cã c«ng suÊt lín . +Tæn thÊt ®iÖn ¸p bÐ : 1,5V. +§é nh¹y cña hÖ thèng cao v× qu¸n tÝnh tõ bÐ.§é æn ®Þnh dßngvµ ¸p cao +HiÖu suÊt cao, kh«ng g©y ån µo, chi phÝ vËn hµnh, b¶o d­ìng vµ söa ch÷a thÊp . +KÝch th­íc bÐ nªn thuËn lîi khi lµm viÖc ë nh÷ng n¬i cÇn di chuyÓn cã chÊn ®éng . Tuy nhiªn c¸c bé chØnh l­u còng cã nh÷ng h¹n chÕ sau: +Chi phÝ ®Çu t­ ban ®Çu lín . +§ßi hái ng­êi sö dông ph¶i cã mét tr×nh ®é nhÊt ®Þnh . HÖ thèng chØnh l­u ®­îc chia thµnh nhiÒu lo¹i: +Mét pha hoÆc ba pha . +§èi xøng hoÆc kh«ng ®èi xøng . +Cã ®iÒu chØnh hoÆc kh«ng cã ®iÒu chØnh. Tuy nhiªn trong ph¹m vi ®Ò tµi nµy em xin tr×nh bµy ba ph­¬ng ¸n dïng bé chØnh l­u cã thÓ dïng khi thiÕt kÕ nguån hµn mét chiÒu sau: +Dïng s¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn . +Dïng s¬ ®å cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn kh«ng ®èi xøng . +Dïng s¬ ®å cÇu ba pha cã ®iÒu khiÓn ®èi xøng. ph­¬ng ¸n 1 :Dïng bé chØnh l­u cÇu mét pha cã ®iÒu khiÓn: II. 1. S¬ ®å nguyªn lÝ : 3. C¸c th«ng sè cña m¹ch : +Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ngay sau m¹ch van chØnh l­u: Ud = ; +Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ra t¶i : Id = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh qua c¸c tiristor : Iv = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh cña cuén thø cÊp MBA: I2 = ; +C«ng suÊt mét chiÒu trªn t¶i : Pd = 0,9.U2.Id ; +C«ng suÊt tÝnh to¸n cña MBA: Sba = 1,23.Pd ; +§iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn c¸c tiristor : Ungmax =1,41.U2 ; II.4. NhËn xÐt : a>¦u ®iÓm : +S¬ ®å m¹ch lùc ®¬n gi¶n dïng hÕt Ýt tiristor; +MBAlµ lo¹i mét pha cã c«ng suÊt MBA so víi suÊt mét chiÒu n»m trong gií h¹n cho phÐp ; gi¸ thµnh thÊp. +§iÖn ¸p ®Æt lªn c¸c tiristor lµ thÊp , m¹ch lµm viÖc æn ®Þnh . b>Nh­îc ®iÓm : +Kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p kÐm. +C«ng suÊt ®¹t ®­îc lµ thÊp do chØ sö dông mét pha dßng ®iÖn nªn dÔ g©y mÊt ®èi xøng l­íi ®iÖn . c>Ph¹m vi øng dông : S¬ ®å chØng l­u cÇu mét pha th­êng ®­îc sö dông ®èi víi nh÷ng m¸y hµn cã c«ng suÊt nhá yªu cÇu vÒ ®iÒu chØnh dßng ®iÖn kh«ng cao, yªu cÇu chÊt l­îng mèi hµn kh«ng cao . III . ph­¬ng ¸n 2 :Dïng bé chØnh l­u cÇu cã ®iÒu khiÓn ba pha kh«ng ®èi xøng: III.3. C¸c th«ng sè cña m¹ch : +Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ngay sau m¹ch van chØnh l­u: Ud = ; +Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ra t¶i : Id = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh qua c¸c tiristor : Iv = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh cña cuén thø cÊp MBA: I2 = ; +C«ng suÊt mét chiÒu trªn t¶i : Pd = 2,34.U2.Id ; +C«ng suÊt tÝnh to¸n cña MBA: Sba = 1,05.Pd ; +§iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn c¸c tiristor, ®i«t : Ungmax =.U2 ; III.4. NhËn xÐt : a>¦u ®iÓm : +S¬ ®å m¹ch lùc ®¬n gi¶n dïng c¶ ®i«t vµ tiristor; +Dïng ba tiristor nªn m¹ch ®iÒu chØnh ®¬n gi¶n ; +§iÖn ¸p ra Ýt ®Ëp m¹ch chÊt l­îng ®iÖn ¸p t­¬ng ®èi tèt; b>Nh­îc ®iÓm : +Kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p kh«ng cao ; +Sö dông m¸y biÕn ¸p ba pha nªn gi¸ thµnh t­¬ng ®èi cao ; +§iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn c¸c van lín nªn ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ ; c>Ph¹m vi øng dông : S¬ ®å chØng l­u cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng th­êng ®­îc sö dông ®èi víi nh÷ng m¸y hµn cã c«ng suÊt trung b×nh, lín, cã chÊt l­îng kh¸ tèt, gi¸ thµnh võa ph¶i . IV . ph­¬ng ¸n 3: Dïng bé chØnh l­u cÇu cã ®iÒu khiÓn ba pha ®èi xøng: IV.3. C¸c th«ng sè cña m¹ch : +Gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn ¸p ngay sau m¹ch van chØnh l­u: Ud = ; +Gi¸ trÞ dßng trung b×nh ra t¶i : Id = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh qua c¸c tiristor : Iv = ; +TrÞ sè dßng trung b×nh cña cuén thø cÊp MBA: I2 = ; +C«ng suÊt mét chiÒu trªn t¶i : Pd = 2,34.U2.Id ; +C«ng suÊt tÝnh to¸n cña MBA: Sba = 1,05.Pd ; +§iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt ®Æt lªn c¸c tiristor : Ungmax =.U2 ; III.4. NhËn xÐt : a>¦u ®iÓm : +S¬ ®å m¹ch lùc dïng hÕt nhiÒu tiristor nhÊt trong ba ph­¬ng ¸n nªn viÖc thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ phøc t¹p nhÊt ; +§iÖn ¸p ra Ýt ®Ëp m¹ch, kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh dßng tèt chÊt l­îng ®iÖn ¸p ra cao ; b>Nh­îc ®iÓm : +Sö dông m¸y biÕn ¸p ba pha nªn gi¸ thµnh t­¬ng ®èi cao ; +§iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn c¸c van lín nªn ph¶i cã m¹ch b¶o vÖ ; c>Ph¹m vi øng dông : S¬ ®å chØng l­u cÇu ba pha ®èi xøng th­êng ®­îc sö dông ®èi víi nh÷ng m¸y hµn cã c«ng suÊt trung b×nh, lín, cã yªu cÇu cao vÒ ®iÒu chØnh dßng hµn. Thùc chÊt ®©y lµ mét ph­¬ng ¸n tèt . lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ m¹ch lùc: Víi yªu cÇu cña ®Ò tµi lµ thiÕt kÕ m¸y hµn mét chiÒu cã : +§iÖn ¸p t¶i : Ud =70 V ; +Dßng hµn cùc ®¹i : Ihmax =400 A ; Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch ba ph­¬ng ¸n chØnh l­u ë trªn. §Ó ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu vÒ nguån hµn, ®¶m b¶o tÝnh th«ng dông vµ kinh tÕ trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o em quyÕt ®Þnh chän ph­¬ng ph¸p chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng ®Ó thùc hiÖn ®Ò tµi thiÕt kÕ m¸y hµn hå quang mét chiÒu theo yªu cÇu cña ®Ò tµi. §©y còng lµ néi dung chÝnh cña ®å ¸n nµy . Ch­¬ng II: tÝnh to¸n thiÕt kÕ m¹ch lùc S¬ ®å m¹ch lùc : Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ trong ch­¬ng II ta x©y dùng ®­îc s¬ ®å m¹ch lùc nh­ sau : Trong s¬ ®å cã sö dông : +AT:(Apt«m¸t) Dïng ®Ó ®ãng c¾t ngån, tù ®éng b¶o vÖ khi qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch ®Çu ra bé biÕn ®æi, ng¾n m¹ch thø cÊp MBA. +CK : (Cuén kh¸ng ®iÖn ) lµ cuén kh¸ng cã lâi thÐp dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch . +Rsh: (Shunt ®iÖn trë) thùc hiÖn ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p ®Ó ®iÒu chØnh dßng ®iÖn vµ b¶o vÖ qu¸ t¶i . +BAH :(BiÕn ¸p hµn) Lµ m¸y biÕn ¸p ba pha cã s¬ ®å ®Êu d©y D/Y lµm m¸t b»ng kh«ng khÝ . +Bé chØnh l­u : Dïng chØnh l­u cÇu ba pha kh«ng ®èi xøng . tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p : Yªu cÇu : +§iÖn ¸p ra cña chØnh l­u : Ud = 70 V; +Dßng ®iÖn hµn cùc ®¹i : Ihmax= 400 A; §iÖn ¸p chØnh l­u khi kh«ng t¶i : Udo=Ud + DUd Trong ®ã : DUd =DUba + DUv + DUck DUv : Sôt ¸p trªn van dÉn ë ®©y gåm mét tiristor vµ mét ®ièt : DUv =2 V; DUck : Sôt ¸p trªn ®iÖn kh¸ng : DUck =10%Ud =10%.70 = 7V; DUba : Sôt ¸p bªn trong m¸y biÕn ¸p th­êng lÊy : DUba =(5% ¸ 10%)Ud ; Chän : DUba =5%Ud= 5%.70 =3,5 V; VËy : DUd = 3,5 + 2 + 7 = 12,7 V ; Suy ra : Udo =70 +12,5 =82,5 V ; II.1) C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña m¸y biÕn ¸p: Ta cã c«ng thøc : Ud = ; Chän gãc më a = 300 øng víi gi¸ trÞ Udmax. * §iÖn ¸p thø cÊp : U2 = = = 39 (V) * Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng thø cÊp biÕn ¸p : I2 = = 0,816 . 400 = 326,4 A * C«ng suÊt t¶i : Pd =Udo.Id =82,7.400 = 33KVA * C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p :Sba=1,05 . Pd = 1,05 .33 =35KVA * §iÖn ¸p s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p :U1=380 V * HÖ sè biÕn ¸p : Kba =U2/U1 = 39/380 =0,103 * Dßng s¬ cÊp biÕn ¸p :I1 = Kba.I =326,4 .0,103 =33,5 (A) II.2) TÝnh to¸n c¸c kÝch th­íc chñ yÕu cña MBA lùc : II.2.a) TÝnh to¸n m¹ch tõ: *TiÕt diÖn trô : ®­îc tÝnh theo c«ng thøc : Q = k. Trong ®ã : +k: HÖ sè phô thuéc vµo ph­¬ng thøc lµm m¸t .Th­êng k=5¸6. Ta chän k=6. +Sba: C«ng suÊt m¸y biÕn ¸p (VA) : Sba=35000VA. +m: Sè trô : m=3. +f: TÇn sè dßng xoay chiÒu : f=50 Hz Thay sè : Q = 6. =92 cm. Víi m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt Sba =35 KVA cã thÓ thiÕt kÕ lo¹i trô h×nh ch÷ nhËt nh­ sau : a: ChiÒu réng trô . b: ChiÒu dµy trô . h: ChiÒu cao trô. Ta cã : Q = a.b §Ó ®¶m b¶o vÒ mÆt kÜ thuËt ta chän a/b = 1,25. Ta ®­îc : a=8,5cm. b = 10,8cm. TiÕt diÖn trô tÝnh l¹i : Q=a.b = 8,5.10,8 = 91,8cm . *ChiÒu cao trô : TÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm : h = ; Trong ®ã : Q: TiÕt diÖn hiÖu qu¶ cña trô . b : hÖ sè quan hÖ gi÷a chiÒu cao vµ chiÒu réng cña MBA . Th­êng lÊy b=1,15¸ 1,35. Ta chän b=1,35. VËy : h = = 25cm. M¹ch tõ cña m¸y biÕn ¸p gåm c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn ghÐp l¹i. Ta chän lo¹i thÐp c¸n nguéi m· hiÖu 3404 do nga s¶n xuÊt cã hµm l­îng silic cao . Tra theo b¶ng 45- tµi liÖu thiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc - Phan tö Thô ta cã c¸c th«ng sè sau : +SuÊt tæn hao s¾t : p =0,675 W/Kg. +MËt ®é tõ c¶m : B = 1,2 tesla. +BÒ dµy l¸ thÐp : 0,35 mm. + TØ träng thÐp : gFe =7,65 Kg/dm3. * Träng l­îng trô : GT = m . Q . gFe . h . 10-3 (Kg) . = 3 .91,8 .7,65 .25 .10-3 = 52,7 Kg. C¸c l¸ thÐp ®­îc dËp h×nh ch÷ I vµ ghÐp theo s¬ ®å : Sau khi ghÐp m¹ch tõ cã d¹ng : ë ®ã : b’ =b . k = 10,8 .1,05 = 11,3 cm . k : HÖ sè Ðp chÆt. II.2.b) TÝnh to¸n d©y quÊn : *§iÖn ¸p mét vßng d©y : Uv = 4,44 . B . Q .f . 10-4 (v). Trong ®ã : +B : MËt ®é tõ c¶m : B = 1,2 tesla. +Q: TiÕt diÖn cña trô: Q = 91,8cm. +f: TÇn sè dßng xoay chiÒu : f=50 Hz. Thay sè : Uv = 4,44 . 1,2 . 91,8 . 50 . 10-4 = 2,4 V. (1).D©y quÊn thø cÊp : *Sè vßng d©y mét pha cuén thø cÊp : W2 = = 17 vßng . +Chän mËt ®é dßng ®iÖn lµ : J = 2,5 A/mm2. *TiÕt diÖn d©y quÊn thø cÊp : S2= 130,56 (mm2). Chän d©y quÊn MBA co tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt cã bäc sîi thñy tinh ®Ó c¸ch ®iÖn . M· hiÖu d©y PC do nga s¶n xuÊt . Tra theo b¶ng 22- tµi liÖu thiÕt kÕ MBA ®iÖn lùc Phan tö Thô ta ®­îc : +TiÕt diÖn d©y : 3,15 x 20 x 2 (mm). KÓ c¶ c¸ch ®iÖn : 3,56 x 20,5 x 2 (mm). +Tû träng ®ång :=8,9 Kg/dm3. *Sè vßng d©y mét líp cuén thø cÊp : W21 = vßng. Trong ®ã : +ha=1cm: C¸ch ®iÖn víi g«ng. +b2 = 2,05cm: kÝch th­íc d©y. +kc =0,95 : hÖ sè Ðp chÆt . *Sè líp : n2=1,7 ® cuén thø cÊp cã hai líp : 10vßng +7vßng. *BÒ dµy cuén thø cÊp : Bd2= 2.(2.3,65)+0,5 =15,1mm =1,51cm. +C¸ch ®iÖn gi÷a hai líp d©y:0,5mm. +BÒ dµy khu©n quÊn d©y: 1mm. Do sai sè khi dËp l¸ thÐp nªn khu©n quÊn cÇn r«ng h¬n m¹ch tõ .ChiÒu réng vÒ c¶ hai bªn:1+1=2mm. Kho¶ng c¸ch tõ trô tíi cuén thø cÊp :=1+1+0,5 =2,5mm = 0,25cm. *Chu vi trung b×nh cuén thø cÊp : Ctb2 = 2.[(8,5 + 2.0,25 + 1,51 ) +(11,3 +2.0,25 +1,51)] =47,64 cm. *ChiÒu dµi d©yquÊn cuén thø cÊp: l2 = W2 . Ctb2 .2 = 17 . 47,64 . 2 = 1619,76cm =16,2m. (2). D©y quÊn s¬ cÊp : *Sè vßng d©y mét pha cuén s¬ cÊp : W1 == 158 vßng. *TiÕt diÖn d©y quÊn cuén s¬ cÊp : S1 = Chän d©y quÊn s¬ cÊp : 2 x 7,1 (cm). KÓ c¶ c¸ch ®iÖn : 2,5 x 7,6 (cm). *Sè vßng d©y mét líp cuén s¬ cÊp : W11 ==28 vßng. *Sè líp : n1 =158/28 =5,6. ® ph¶i cã 6 líp :(5x28vßng)+(1x18vßng). *BÒ dµy cuén s¬ cÊp : Bd1 = 6.2,5 + 5.0,5 =17,5mm =1,75cm. +C¸ch ®iÖn gi÷a hai líp d©y:=0,5mm. +C¸ch ®iÖn gi÷a cuén thø cÊp vµ cuén s¬ cÊp: a12=1cm. *Kho¶ng c¸ch tõ trô tíi cuén s¬ cÊp : = 2,5 + 15,1 + 10 = 27,6mm. *Chu vi trung b×nh cuén thø cÊp : Ctb1 = 2.[(8,5 + 2.2,76 + 1,75 ) +(11,3 +2.2,76 +1,75)] =68,68 cm. *ChiÒu dµi d©y quÊn cuén thø cÊp: l1 = W1 . Ctb1 = 158 . 68,68 = 10851cm = 109 m. +Kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn ngoµi cïng cña c¸c cuén d©y cña c¸c pha lµ : a22 = 1,5 cm. *chiÒu réng cöa sæ : c = (2,76 + 1,75 ).2 + 1,5 = 10,5 cm. (3). KÝch th­íc c¸c l¸ thÐp : M¹ch tõ MBA gåm ba lo¹i l¸ thÐp : 1 ; 2 ; 3; nh­ ®¸nh dÊu trªn h×nh vÏ. *L¸ 1 : +KÝch th­íc : h x a = 25cm x 8,5cm. +Sè l­îng : = . 3 = . 3 = 93 l¸. *L¸ 2 : +KÝch th­íc : L2 x a = (2c +a) = 29,5cm x 8,5cm. +Sè l­îng : = .1 = .1 = 31 l¸. *L¸ 3: +KÝch th­íc :L3 x a = (c + a) x a = 19cm x 8,5cm. +Sè l­îng : = x 2 = .2 = 62 l¸. II.2.c). Träng l­îng m¸y biÕn ¸p: *Träng l­îng khèi l¸ thÐp 2 : Gg2 = 1 x (L2 x a x b) x gFe x 10-3 =29,5 . 8,5 . 10,8 . 7,65 . 10-3=20,7 Kg. *Träng l­îng khèi l¸ thÐp 3 : Gg3= 2x(L3x a x b) x gFe x 10-3 = 2 .19,85 .8,5 .10,8.7,65. 10-3=26,7 Kg. *Träng d©y quÊn cuén s¬ cÊp : Gd1 = 3 x (l1 x 0,2 x 0,71) x gCu x 10-3 = 3. ( 10900 . 0,2 . 0,71 ) . 8,9 . 10-3 = 41,3 Kg. * Träng l­îng d©y quÊn cuén thø cÊp : Gd1 = 3 x (l2 x 0,315 x 2,05) x gCu x 10-3 = 3. ( 1620 . 0,315 . 2,05 ) . 8,9 . 10-3 = 28,4 Kg * Träng l­îng m¸y biÕn ¸p: Gba = GT + Gg2 + Gg3 + Gd1 + Gd2 = 52,7 + 20,7 + 26,7 + 41,3 + 28,4 = 169,8 Kg 170 Kg. II.3. TÝnh to¸n ng¾n m¹ch: II.3.a) Tæn hao ng¾n m¹ch : *Tæn hao ®ång trong d©y cuèn s¬ cÊp : PCu1 = 2,4 . J12 . Gd1 = 2,4 . 2,52 . 41,3 = 620 W. Trong ®ã : J1 = 2,5 A/mm2 MËt ®é dßng ®iÖn. Gd1 = 41,3 Kg Träng l­îng d©y s¬ cÊp . *Tæn hao ®ång trong d©y cuèn thø cÊp : PCu2 = 2,4 . J22 . Gd2 = 2,4 . 2,52 . 28,4 = 426 W. *Tæng tæn hao ®ång : PCu1 = PCu1 + PCu2= 620 + 426 = 1046 (W). *C¸c tæn hao phô : Theo c«ng thøc kinh nghiÖm: Pt = 10.K .S = 10 . 0,01 . 35 =3,5 (W). Trong ®ã : +K=0,01 hÖ sè kinh nghiÖm . +S=35 KVA. *Tæn hao ng¾n m¹ch cña m¸y biÕn ¸p : Pn = PCu1 . Kf1 + PCu2 . Kf2 + Pt = 620 . 1,05 + 426 . 1,05 + 3,5 = 1101,8 (w). Trong ®ã : Kf1 = Kf2 = 1,05 lµ c¸c hÖ sè. Th­êng lÊy tõ 1,01 ®Õn 1,05. II.3. b.) §iÖn ¸p ng¾n m¹ch : *Thµnh phÇn ng¾n m¹ch t¸c dông : Unr = % = % = 3,15%. *Thµnh phÇn ng¾n m¹ch ph¶n kh¸ng : Unx =% Trong ®ã : +St :Dung l­îng trªn mét trô. St= Sba = 35/3 (KVA). +KR : HÖ sè Ragowski : KR = 0,93 0,98 . Ta chän KR = 0,95. +b = 1,35. +aR : ChiÒu réng qui ®æi tõ tr­êng t¶n : aR= a12 + =10 + = 20,8(mm) Thay sè : =2,08(cm). Unx = = 2,13% *§iÖn ¸p ng¾n m¹ch toµn phÇn : Un% = %. III. tÝnh chän van vµ c¸c thiÕt bÞ b¶o vÖ : III.1. TÝnh chän van : ViÖc tÝnh chän van phô thuéc rÊt nhiÒu vµo c¸c th«ng sè c¬ b¶n cña m¹ch lùc vµ c¸c ®iÒu kiÖn lµm m¸t van v× ®iÒu kiÖn lµm m¸t van cã vai trß quyÕt ®Þnh ®Õn hiÖu suÊt sö dông van: +Lµm m¸t tù nhiªn b»ng kh«ng khÝ : HiÖu suÊt : H = 25%. +Dïng c¸nh t¶n nhiÖt ®­îc qu¹t m¸t víi tèc ®é giã 16 (m/s): H = 35%. +Cho dÇu biÕn thÕ ch¶y qua c¸nh t¶n nhiÖt : H = 95%. ë ®©y ta chän ph­¬ng thøc lµm m¸t thø hai víi : H = 35 % *§iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt mµ tiristor ph¶i chÞu : Ungmax = . U2 = . 39 = 95,5(V). *§iÖn ¸p ng­îc cña van cÇn chän lµ: Ungv = Kdtu . Ungmax = 1,4 . 95,5 = 133(V). Trong ®ã : Kdtu =1,4 lµ hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p . *Dßng ®iÖn lµm viÖc cña van: Ilv = =133,7 (A). *Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van cÇn chän : I®mv ==534 (A). Trong ®ã: KdtI=1,4 hÖ sè dù tr÷ dßng. Chän lo¹i tiristor m· hiÖu : TP - 630 - 3 do liªn x« s¶n xuÊt cã c¸c th«ng sè sau: *§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i : Ungmax = 300 V. *Dßng ®iÖn ®Þnh møc : I®mv = 630 A. *Dßng ®iÖn xung ®iÒu khiÓn : Ig = 0,4 A. *§iÖn ¸p xung ®iÒu khiÓn : Ug = 8V. *Thêi gian khãa : toff = 120ms *Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ®iÖn ¸p : du/dt = 100 v/ms *Tèc ®é biÕn thiªn dßng ®iÖn : di/dt = 50 A/ms *Sôt ¸p trªn van : DUT = 1 v. Chän lo¹i ®iot m· hiÖu : B - 600 - 30.cã c¸c th«ng sè: *§iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i : Ungmax = 300 V. *Dßng ®iÖn cùc ®¹i : Imax = 600 A. *Sôt ¸p trªn ®iot : DUD = 1 V. Chän ®iÖn trë vµ apt«mat: ë ®©y: * RSh ta dïng lo¹i sunt : 500A – 75 mV . * AT chän lo¹i : AT - 50 A . cã: U = 600 V ; Imax = 50 A. III.2. Baá vÖ van C¸c van b¸n dÉn rÊt nhËy c¶m víi ®iÖn ¸p qu¸ lín so víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc ta gäi ®ã lµ qu¸ diÖn ¸p . Cã hai nguyªn nh©n g©y nªn sù qu¸ diÖn ¸p : *Nguyªn nh©n bªn ngoµi : Do sù thay ®æi ®ét ngét m¹ch ®iÖn c¶m víi c¸c nguyªn nh©n ngÉu nhiªn mh­ : C¾t kh«ng t¶i víi mét m¸y biÐn ¸p trªn ®­êng d©y, Khi cã sÊm sÐt ... *Nguyªn nh©n bªn trong : Do sù tÝch tô ®iÖn tÝch trong c¸c líp b¸n dÉn khi ta khãa Tiristor b»ng ®iÖn ¸p ng­îc. C¸c ®iÖn tÝch nµy ®æi ng­îc hµnh tr×nh t¹o ra dßng ®iÖn ng­îc trong kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n (Cã h×nh) Sù thay ®æi nµy lµm gi÷a anèt vµ catèt cña van xuÊt hiÖn qu¸ ®iÖn ¸p : §Ó b¶o vÖ van khi qu¸ ®iÖn ¸p ta dïng m¹ch RC ®Êu song song víi van. S¬ ®å m¹ch b¶o vÖ van khi qu¸ ®iÖn ¸p : M¹ch nµy nh»m b¶o vÖ qu¸ ®iÖn ¸p do tÝch ®iÖn khi chuyÓn m¹ch tõ tr¹ng th¸i më sang tr¹ng th¸i khãa g©y nªn : Uq®a=L.(di/dt). Do t¶i cña ta cã tÝnh chÊt ®iÖn c¶m nªn khi cã RC m¾c song song víi c¸c van dÉn t¹o ra m¹ch vßng phãng ®iÖn tÝch qu¸ ®é trong qu¸ tr×nh chuyÓn m¹ch van nªn cac Tiristor kh«ng bÞ qu¸ ®iÖn ¸p . §Ó x¸c ®Þnh gi¸ trÞ R,C ta tr¶i qua c¸c b­íc ; *B­íc 1: X¸c ®Þnh hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p : k = Trong ®ã : k lµ hÖ sè qu¸ ®iÖn ¸p Uimp Gi¸ trÞ cùc ®¹i cña ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn vai (Uimp cña tõng lo¹i van ®­îc tra trong sæ tay tra cøu). Uim Gi¸ trÞ cùc ®¹ cña ®iÖn ¸p ngù¬c thùc tÕ ®Æt lªn van b hÖ sè dù tr÷ ®iÖn ¸p : b =1¸2 *B­íc 2: X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè trung gian: C*min(k) ; R*max(k) ; R*min(k) ; (sö dông to¸n ®å h×nh ) *B­íc 3: TÝnh: max khi chuyÓn m¹ch. *B­íc 4: X¸c ®Þnh ®iÖn l­îng tÝch tô: Q = f.(di/ dt) . (cã thÓ sö dông c¸c ®­êng cong trong sæ tay tra cøu) *B­íc 5: TÝnh c¸c th«ng sè trung gian : C = C*min. R*min R*min ; trong ®ã L lµ ®iÖn c¶m cña m¹ch R_L_C. iv. tÝnh to¸n cuén kh¸ng ®iÖn Trong qu¸ tr×nh hµn dßng ®iÖn hµn sÏ t¨ng ®ét ngét tõ gi¸ trÞ I=0 ®Õn gi¸ trÞ Ih cã thÓ lµm h­ háng c¸c thiÕt bÞ cã trong m¹ch .§Ó kh¾c phôc ®iÒu ®ã ta dïng cuén kh¸ng ®iÖn m¾c nèi tiÕp víi m¹ch ®Ó h¹n chÕ tèc ®é t¨ng dßng.Khi dßng hµn t¨ng nhanh th× trong cuén kh¸ng xuÊt hiÖn mét suÊt ®iÖn déng tù c¶m cã chiÒu chèng l¹i sù biÕn thiªn cña dßng ®iÖn nªn lµm gi¶m tèc ®é t¨ng dßng . Cã thÓ sö dông cuén kh¸ng cã lâi thÐp ho¹c kh«ng cã lâi thÐp.ë ®©y ta sÏ thiÕt kÕ cuén kh¸ng cã lâi s¾t. C¸c th«ng sè : *Sôt ¸p trªn cuén kh¸ng : Uck = 10% . Ud = 0,1 . 70 = 7 V. *Dßng ®iÖn qua cuén kh¸ng : Ick = Id = 400 A. *C«ng suÊt kh¸ng ®iÖn : Sck = Uck . Ick = 7 . 400 =2800 (VA) = 2,8 KVA. *¸Õt cÊu m¹ch tõ cña cuén kh¸ng nh­ sau : D©y quÊn ®­îc quÊn trªn trô T ë gi÷a : Cã c¸c th«ng sè : *DiÖn tÝch trô : Qck = (4 ¸ 6) =(4 ¸ 6) =(30 ¸ 40) cm2. Chän tiÕt diÖn cña trô :Q=45 cm2. HÖ sè ®iÒn ®Çy : k = 0,95. *TiÕt diÖn h×nh häc cña trô lµ: Qhh = Qck : k = 45 : 0,95 = 47,4 cm2. kÝch th­íc trô : 6(cm) x 8(cm). Chän mËt ®é tõ c¶m cña trô : BT = 0,7 tesla. *§iÖn ¸p trªn mét vßng d©y cuén kh¸ng : Uvck = 4,44 . BT . Qck .f . 10-4 (v). = 4,44 . 0,7 . 45 . 50 . 10-4 = 0,7 V. *Sè vßng d©y cuén kh¸ng : Wck = Uck : Uvck = 7:0,7 = 10vßng. *MËt ®é dßng ®iÖn qua cuén kh¸ng : J = 2,5 A/mm2 *TiÕt diÖn d©y cuèn : Sdck = Ick: J = 400 : 2,5 = 160 mm2 . Chän d©y quÊn cuén kh¸ng b»ng ®ång kÝch th­íc : (4 x 18,5) x2 [cm]. kÓ c¶ c¸ch ®iÖn : (4,5 x 19) x 2 [cm] s¬ bé chän kÝch th­íc cña cuén kh¸ng nh­ sau : *ChiÒu cao trô :hck = 10,5cm. D©y quÊn cuén kh¸ng chia thµnh hai líp , mçi líp cã 5 vßng d©y. *§é réng cöa sæ: c = 4 (cm). *ChiÒu dµi cuén kh¸ng: L= 2.c + 2.a/2 + a. =2.4 + 2.6/3 + 6 = 20 cm. *X¸c ®Þnh khe hë kh«ng khÝ : = =0,7 cm = 7mm. trong ®ã hÖ sè K’ =1,1 ¸ 1,2 xÐt ®Õn tõ th«ng rß khe hë kh«ng khÝ . (Ta chän K’ = 1,1) Ch­¬ng III: tÝnh to¸n thiÕt kÕ ®iÒu khiÓn Trªn ®©y chóng ta míi thiÕt kÕ m¹ch lùc cho m¸y hµn hå quang mét chiÒu dïng bé chØnh l­u . §Ó ®iÒu khiÓn ®­îc dßng ®iÖn cña m¹ch lùc ta ph¶i ®i x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn tøc lµ ph¶i ®i x©y dùng m¹ch ®iÒu khiÓn gãc më a cña c¸c Tiristor trong m¹ch lùc. Trong ch­¬ng nµy ta sÏ nghiªn cøu cÊu tróc cña mét m¹ch ®iÒu khiÓn vµ thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn cho s¬ ®å m¹ch lùc ®· thiÕt kÕ trong ch­¬ng II . yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn : ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn lµ mét kh©u rÊt quan träng khi thiÕt kÕ bé chØnh l­u Tiristor . Nã ®ãng vai trß chñ yÕu qyÕt ®Þnh ®Õn chÊt l­îng vµ ®ä tin cËy bé biÕn ®æi . Mét m¹ch ®iÒu khiÓn cã c¸c yªu cÇu c¬ b¶n sau : 1, §¶m b¶o ph¸t xung víi ®ñ c¸c yªu cÇu ®Ó më van : *§ñ biªn ®é Ur: th­êng xung ®iÒu khiÓn cã biªn ®é tõ 2 ¸ 10 V. *§ñ ®é réng xung tx : (tx = 200 s.). *S­ên xung ng¾n : ts= 0,5 ¸ 1 s. D¹ng xung ®iÒu khiÓn: 2, §¶m b¶o tÝnh ®èi xøng ®èi víi c¸c kªnh ®iÒu khiÓn : §èi víi c¸c bé biÕn ®æi nhiÒu pha, nhiÒu van ®é ®èi xøng xung ®iÒu khiÓn g÷a c¸c kªnh sÏ quyÕt ®Þnh chÊt l­îng cña hÖ. §é lÖch cho phÐp ë c¸c kªnh kh¸c nhau ph¶i ë trong ph¹m vi tõ 1o ¸ 3o øng víi cïng mét gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn . §é lÖch pha cña tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn ®èi víi s¬ ®å chØnh l­u : 3, §¶m b¶o c¸ch li gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc . Cã thÓ dïng biÕn ¸p xung ®Ó c¸ch li gi÷a m¹ch lùc vµ m¹ch ®iÒu khiÓn : §iÖn ¸p chÞu ®ùng gi÷a s¬ cÊp vµ thø cÊp ph¶i ®¹t ®­îc 1500 V ¸ 2000 V khi lµm viÖc víi ®iÖn ¸p l­íi 3 x 380 V. s¬ ®å biÕn ¸p xung : 4, §¶m b¶o ®óng qui luËt thay ®æi vÒ pha cña xung ®iÒu khiÓn : §©y lµ yªu cÇu ®Ó ®¶m b¶o ph¹m vi ®iÒu chØnh cña gãc ®iÒu khiÓn a. Th«ng th­êng m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i ®¶m b¶o thay ®æi ®­îc gãc a tõ 10o ¸ 170o . Giíi h¹n gãc ®iÒu khiÓn a : Giíi h¹n gãc ®iÒu khiÓn a : 5, Cã thÓ h¹n chÕ ®­îc ph¹m vi ®iÒu chØnh gãc a kh«ng phô thuéc vµo 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 á xung quanh . 7, Cã kh¶ n¨ng b¶o vÖ qu¸ ¸p, qóa dßng, mÊt pha ,... vµ b¸o hiÖu khi cã sù cè .Khi ®ã hÖ thèng ph¶i nhanh chãng dõng ph¸t xung ®iÒu khiÓn . 8, §¹t yªu cÇu vÒ ®é tin cËy khi lµm viÖc trong mäi ®iÒu kiÖn nh­ : NhiÖt ®é thay ®æi , nguån nhiÔu t¨ng ... 9, Yªu cÇu vÒ l¾p r¸p vËn hµnh : +ThiÕt bÞ dÔ thay thÕ, l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh . +VËn hµnh ®¬n gi¶n vµ thuËn tiÖn. +C¸c khèi cã kh¶ n¨ng lµm viÖc ®éc lËp . II.s¬ ®å khèi m¹ch ®iÒu khiÓn : Qua nghiªn cøu t×m hiÓu vÒ c¸c yªu cÇu ®èi víi m¹ch ®iÒu khiÓn s¬ ®å chØnh l­u dïng Tiristor ta cã thÓ x©y dùng s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ sau : Trong ®ã : +Uc : Lµ ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn +Ur : Lµ ®iÖn ¸p ®ång bé nã cïng pha víi ®iÖn ¸p UAK cña Tiristor . C¸c kh©u cã trong s¬ ®å : +Kh©u 1: Kh©u so s¸nh : -Nguyªn t¾c lµm viÖc gièng mét trig¬. -§Çu vµo lµ hiÖu ®iÖn ¸p : (Uc - Ur ). -§µu ra lµ d¹ng “ sin ch÷ nhËt” +Kh©u 2: Kh©u ®a hµi mét tr¹ng th¸i æn ®Þnh . +Kh©u 3: Kh©u khuÕch ®¹i xung. +Kh©u 4: Kh©u biÕn ¸p xung . C¸c Kh©u trong s¬ ®å cã quan hÖ tiÕp nèi víi nhau (®Çu vµo cña kh©u nµy lµ ®Çu ra cña kh©u kia ) do ®ã chØ cÇn t¸c dông vµo Uc ta cã thÓ ®iÒu khiÓn ®­îc vÞ trÝ xung ®iÒu khiÓn tøc lµ ®iÒu khiÓn ®­îc gãc më a cña Tiristor . III. giíi thiÖu mét sè phÇn tö ®iÒu khiÓn : D­íi ®©y xin giíi thiÖu mét sè phÇn tö ®iÒu khiÓn th­êng gÆp trong m¹ch ®iÒu khiÓn KhuÕch ®¹i thuËt to¸n : §©y lµ phÇn tö c¬ b¶n th­êng ®­îc dïng réng r·i m¹ch ®iÒu khiÓn víi chøc n¨ng xö lÝ c¸c tÝn hiÖu t­¬ng tù : KÝ hiÖu vµ s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng cña K§TT: C¸c th«ng sè c¬ b¶n : C¸c th«ng sè KÝ hiÖu Gi¸ trÞ lÝ t­ëng Gi¸ trÞ thùc tÕ Tæng trë ®Çu vµo Ri V« cïng lín 105 ¸ 107W Tæng trë ®Çu ra Ro GÇn b»ng kh«ng 100 ¸ 250 W HÖ sè K§ hë m¹ch Ko V« cïng lín 105 ¸ 106 C¸c s¬ ®å øng dông cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n : M¹ch khuÕch ®¹i ®¶o : *S¬ ®å nguyªn lÝ: *C¸c th«ng sè: I1 = Ui/R1. I2 = -Uo/R2. Uo = -(R2/R1).Ui . (§iÖn ¸p ra ). K = R2/R1 . (HÖ sè khuÕch ®¹i ). M¹ch so s¸nh : *So s¸nh mét cæng : s¬ ®å nguyªn lÝ : Nguyªn t¾c ho¹t ®éng : Ui(-) > Ui(+) =0 v Th×: U3 = -Un Ui(-) < Ui(+) =0 v Th×: U3 = +Un *So s¸nh hai cæng : s¬ ®å nguyªn lÝ : Nguyªn t¾c ho¹t ®éng : U1 > U2 =0 v Th×: U3 = -Un U1 < U2 =0 v Th×: U3 = +Un NhËn xÐt : M¹ch so s¸nh mét cæng dïng ®Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu kh¸c dÊu. M¹ch so s¸nh hai cæng dïng ®Ó so s¸nh c¸c tÝn hiÖu cïng dÊu. M¹ch t¹o tÝn hiÖu r¨ng c­a : s¬ ®å nguyªn lÝ: IV. c¸c nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn: Trong thùc tÕ ng­êi ta th­êng dïng hai nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn : Th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh vµ th¼ng ®øng “arccos” ®Ó thùc hiÖn viÖc ®iÒu chØnh vÞ trÝ xung trong nöa chu kú d­¬ng cña ®iÖn ¸p ®Æt trªn thyristor. IV. 1 >Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. §©y lµ ph­¬ng ph¸p t¹o gãc më thay ®æi b»ng c¸ch dÞch chuyÓn ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn theo ph­¬ng th¼ng ®øng so víi ®iÖn ¸p r¨ng c­a : §Ó thùc hiÖn nguyªn t¾c nµy ng­êi ta dïng hai lo¹i ®iÖn ¸p: - §iÖn ¸p ®ång bé Ur : Cã d¹ng r¨ng c­a ®ång bé víi ®iÖn ¸p ®Æt trªn Anot vµ Catot cña Tiristor . §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc : Lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é. Tæng ®¹i sè (Uc+ Ur) ®­îc ®­a vµo ®Çu vµo cña mét kh©u so s¸nh, t¹i thêi ®iÓm Uc+ Ur =0 th× ph¸t xung ®iÒu khiÓn më Tiristor . Tiristor sÏ më tõ ®ã ®Õn thêi ®iÓm dßng ®iÖn b»ng kh«ng . Quan s¸t trªn s¬ ®å ta thÊy : B»ng c¸ch biÕn ®æi ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn uc ng­êi ta cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc thêi ®iÓm xuÊt hiÖn xung ra tøc lµ ®iÒu chØnh ®­îc gãc . Ta cã : Quan hÖ gi÷a Uc víi gãc : Th­êng lÊy: Ucmax = Urmax. IV. 2 > Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng arccos: §Ó thùc hiÖn theo nguyªn t¾c nµy ng­êi ta còng dïng hai ®iÖn ¸p: - §iÖn ¸p ®ång bé Ur v­ît tr­íc ®iÖn ¸p anot va catot cña Tiristor mét gãc b»ng 900 ( nÕu UAK= Asint th× Ur=B cost). - §iÖn ¸p ®iÒu khiÓn Uc lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu cã thÓ ®iÒu chØnh ®­îc biªn ®é theo hai h­íng ( d­¬ng vµ ©m ). Tæng ®¹i sè (Ur+Uc )®­îc ®­a ®Õn ®Çu vµo cña kh©u so s¸nh. Quan s¸t trªn h×nh vÏ ta thÊy : +Khi ur+uc= 0 ta nhËn ®­îc mét xung ë ®Çu ra cña kh©u so s¸nh: UC + B. cos= 0 suy ra : = arcos() Nh­ vËy: uc biÕn thiªn tõ - Ucmax ®Õn Ucmax th× biÕn thiªn tõ 00 ¸ 1800 . NhËn xÐt: Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn arcos ®¹t chÊt l­îng tèt h¬n chÝnh x¸c h¬n vµ th­êng ®­îc sö dông trong c¸c thiÕt bÞ ®ßi hái chÊt l­îng cao . V. thiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn : Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch, t×m hiÓu vµ tÝnh chän m¹ch lùc cïng víi qu¸ tr×nh ph©n tÝch m¹ch ®iÒu khiÓn ë bªn trªn ta x©y dùng ®­îc s¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn nh­ sau . V.1.S¬ ®å nguyªn lÝ : (xem h×nh vÏ trang bªn.) V.2.Gi¶i thÝch nguyªn lÝ lµm viÖc: +S¬ ®å ®iÒu khiÓn dùa theo nguyªn t¾c th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh. M¹ch ®iÒu khiÓn bao gåm ba kªnh gièng nhau nªn chØ xÐt mét kªnh. ThuyÕt minh : +§iÖn ¸p nguån cïng pha víi ®iÖn ¸p cña Tiristor qua BA§F qua hai ®i«t §1, §2 t¹i A ta nhËn ®­îc ®iÖn ¸p d¹ng uA nhÊp nh« nöa h×nh sin d­¬ng;uA qua R1 ®­a tíi cæng kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA1 . +§iÖn ¸p U®1 ®­îc t¹o bëi ph©n ¸p VR2 + R2 víi nguån nu«i ®éc lËp (+12V) U®1®­îc ®Æt vµo cæng ®¶o cña OA1 : U®1 vµ uA so s¸nh víi nhau : *NÕu: uA > U®1 Th×: UB = +Un . *NÕu: uA < U®1 Th×: UB = -Un . KÕt qu¶ t¹i B ta nhËn ®­îc chuçi xung d¹ng sin h×nh ch÷ nhËt UB : +Khi UB mang dÊu “-” th× tô C1 n¹p theo chiÒu: (+Urc ) ® C1 ® R4 ® §3 ® OA1 ® vÒ ®Êt . øng víi thêi gian tn. +Khi UB mang dÊu “+” th× tô C1 n¹p ng­îc theo chiÒu: (+En) ® R3 ® VR1 ® C1 ® OA2 ® vÒ ®Êt ®iÖn ¸p tô gi¶m dÇn vÒ 0 øng víi thêi gian tf. KÕt qu¶ ®Çu ra cña OA2 ®­îc ®iÖn ¸p r¨ng c­a Urc : cã chu k× T2=tn+tf . +§iÖn ¸p ph¶n håi lÊy trªn RSh cã gi¸ trÞ 75mV. ®­îc khuÕch ®¹i kh«ng ®¶o qua OA4 cã håi tiÕp d­¬ng nhê Rht.Cho ®iÖn ¸p d­¬ng t¹i ®Çu ra cña OA4 . §iÖn ¸p nµy so s¸nh víi ®iÖn ¸p ®Æt U®2 ®­îc t¹o bëi nguån -E, R10, VR3. KÕt qu¶ cho ®iÖn ¸p ©m ®Æt vµo cæng ®¶o cña OA5 tÝch ph©n thµnh U®k ®Æt vµo cæng kh«ng ®¶o OA3 . Urc so s¸nh víi U®k qua OA3 cho ta chuçi xung sin h×nh ch÷ nhËt Uc ©m sÏ vÒ ®Êt, d­¬ng ®Æt vµo mét cæng cña cña phÇn tö l«gic AND.Bé ph¸t xung chïm 555 t¹o ®iÖn ¸p UFX>0 ®Æt vµo 1 cæng cña AND .§iÖn ¸p ra UD cña kh©u l«gic AND chØ cã khi Urc vµ Uc ®ång thêi d­¬ng . UD ®­îc khuÕch ®¹i nhê T1 vµ T2 qua BAX bªn thø cÊp ®­îc xung chïm ®ñ ®iÒu kiÖn më Tiristor cÊp vµo cùc G cña nã . Tiristor ®ã sÏ më khi cã xung ®iÒu khiÓn cÊp vµo cùc G cña nã vµ ®iÖn ¸p bªn An«t cña Tiristor lµ ph¶i d­¬ng nhÊt so víi 2 Tiristor cßn l¹i. vi. tÝnh to¸n c¸c phÇn tö trong m¹ch ®iÒu khiÓn : Kh©u ®ång pha ®ång bé: S¬ ®å nguyªn lÝ : +§iÖn ¸p nguån (u1~) cïng pha víi ®iÖn ¸p cña Tiristor qua BA§F qua hai ®i«t §1, §2 t¹i A ta nhËn ®­îc ®iÖn ¸p d¹ng uA nhÊp nh« nöa h×nh sin d­¬ng; uA qua R1 ®­a tíi cæng kh«ng ®¶o cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n OA1 . +§iÖn ¸p U®1 ®­îc t¹o bëi ph©n ¸p VR2 + R2 víi nguån nu«i ®éc lËp (+12V) U®1®­îc ®Æt vµo cæng ®¶o cña OA1 : U®1 vµ uA so s¸nh víi nhau : *NÕu: uA > U®1 Th×: UB = +Un . *NÕu: uA < U®1 Th×: UB = -Un . KÕt qu¶ t¹i B ta nhËn ®­îc chuçi xung d¹ng sin h×nh ch÷ nhËt UB lÖch pha (wt1) so víi (u1~) : Chän gãc tho¸t vµ duy tr× n¨ng l­îng øng : q =50. §iÖn ¸p ®ång pha : 12 - 0 - 12. *TÝnh U®1: T¹i thêi ®iÓm t1: U®1= Umax.sin5o = 12 . 0,087 = 1 (V). *TÝnh VR2 vµ R2: Ta cã : I= = Ph¶i chän VR2 + R2 sao cho I < 1 mA. Hay : VR2 + R2 ³ 12/1.10-3 =12KW. Ta chän : VR2 + R2 = 12KW. th× :R2 = (1.12) : 12 = 1KW RVR2 =12 - R2 = 12 – 1 =11KW Cuèi cïng ta chän : R2 =1k ,VR2 lo¹i 15 k. R’1 = 1KW §1 vµ §2 lµ ®i«t th«ng dông lo¹i 1010 cã: §iÖn ¸p ng­îc Ungmax=200V. Dßng ®iÖn :Imax = 200A KhuÕch ®¹i thuËt to¸n : OA chän lo¹i mA741 : 2, Kh©u t¹o ®iÖn ¸p r¨ng c­a : S¬ ®å nguyªn lÝ : *Chu kú nguån xoay chiÒu : T1= *Chu kú cña xung r¨ng c­a: T2 . T2=tn+tf : øng víi 180o. tn : øng víi 100 tf : øng víi gãc 1800 –100=1700. VËy: tn=10.. tf=10 –0,6 =9,4ms. * Chän §z cã ng­ìng: U§Z=9 v chän lo¹i §Zcã : U¤ = 9,1 V; I¤ = +Khi UB mang dÊu “-” th× tô C1 n¹p theo chiÒu: (+Urc ) ® C1 ® R4 ® §3 ® OA1 ® vÒ ®Êt . øng víi thêi gian tn. Ta ph¶i chän R4 sao cho dßng ®iÖn qua tô C1 trong kho¶ng tn = 0,6 ms. ph¶i ®¹t ®Õn gi¸ trÞ UC1 = 9 V. Ta cã : UC1 = (In/C1).tn. suy ra : (In/C1) = UC1/tn = 9/0,6.10-3 = 15.103 W. nªn : In = (15.103 W).C1 Chän tô : C1 =1mF. Ta cã : In = 15.103.1.10-6=15.10-3 W. R4 = Un/In = 12/15.103 = 800 W Chän R4 = 1KW +Khi UB mang dÊu “+” th× tô C1 n¹p ng­îc theo chiÒu: (+En) ® R3 ® VR1 ® C1 ® OA2 ® vÒ ®Êt ®iÖn ¸p tô gi¶m dÇn vÒ 0 §3 kho¸ vËy ta ph¶i chän R3 +VR1 sao cho trong tf = 9,4ms.tô C1 ph¶i phãng ®iÖn hÕt vÒ ®Õn gi¸ trÞ kh«ng 0. Ta cã : Ucf = Uco - (If / C1).tf víi: UCO = U§Z = 9 V. VËy : 0 = 9 – (If / C1).tf ÞIf = . R3 + VR1 = . Ta chän R3 = 1 KW . VR3 = 15 KW . §3 chän gièng §1 ; §2. R5 = 1KW . OA2 :lo¹i mA741. 3, Kh©u so s¸nh : * S¬ ®å nguyªn lÝ: NhiÖm vô so s¸nh ®iÖn ¸p U®k vµ Urc víi nhau cho ®iÖn ¸p ra lµ sin h×nh ch÷ nhËt : *NÕu: u®k < Urc Th×: UC = -Un . *NÕu: u®k > Urc Th×: UC = +Un . C¸c ®iÖn trë h¹n chÕ : R6 ,R12 tho¶: R6 = R12 > =9:10-3 kW . Ta chän R6 = R12 =10 kW. OA3 lo¹i mA741 nh­ trªn. 4, Kh©u l«gic: * S¬ ®å nguyªn lÝ: +Kh©u nµy cßn ®­îc gäi lµ kh©u trén xung trén ®iÖn ¸p UC víi UFXcã tÇn sè 8KHz thµnh xung UD . khi UC vµ UFX cïng ®ång thêi d­¬ng th× UD cã mét xung ®iÖn ¸p . Ta chän phÇn tö AND lo¹i 4081 s¶n xuÊt theo c«ng nghÖ CMOS. Cã : Vdd = +3 ¸ 15 V . kÝ hiÖu : S¬ ®å cÊu tróc ch©n cña 4081: C¸c th«ng sè : +Nguån nu«i : +12 V . +§iÖn ¸p øng víi møc l«gic “1” ë ®Çu ra : +E ³ Ura ³ 2,4 V +§iÖn ¸p øng víi møc l«gic “1” ë ®Çu ra : +E ³ Uvµo ³ 2 V + §iÖn ¸p øng víi møc l«gic “0” ë ®Çu ra : 0,4 V ³ Ura ³ 0 V +§iÖn ¸p øng víi møc l« “0” ë ®Çu ra : 0,8 V ³ Uvµo. Chän ®iÖn trë h¹n chÕ: R13 = R14 = 10 KW . 5,Kh©u khuÕch ®¹i xung vµ biÕn ¸p xung : * S¬ ®å nguyªn lÝ : 5.a>TÝnh biÕn ¸p xung : BiÕn ¸p xung sö dông trong m¹ch víi môc ®Ých : +T¹o ra xung cã biªn ®é phï hîp víi yªu cÇu . +C¸ch li vÒ ®iÖn gi÷a m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch ®éng lùc . +Ph©n bè xung trong c¸c kªnh ®iÒu khiÓn. ë ®©y biÕn ¸p xung ®­îc thiÕt kÕ cã mét cuén s¬ cÊp mét cuén thø cÊp : TØ sè BAX th­êng lµ : kx = 1 ¸ 1,2. Ta chän kx =1,2. Ta ®· chän van cã : UG = 8 V, IG = 0,4 V.Tõ ®ã suy ra : +§iÖn ¸p thø cÊp biÕn ¸p xung : U2X = UG =8 V. +§iÖn ¸p s¬ cÊp biÕn ¸p xung : U1x = kx . U2X =1,2 .8 = 9,6 V. +Dßng thø cÊp biÕn ¸p xung : I2 = IX = 0,4 A. +Dßng s¬ cÊp biÕn ¸p xung : I1 = I2/ kx = 0,4 : 1,2 = 0,33 A. Chän vËt liÖu lµm lâi biÕn ¸p xung lµ s¾t Ferit HM . Cã lâi thÐp d¹ng h×nh xuyÕn lµm viÖc trªn mét phÇn cña ®Æc tÝnh tõ ho¸ cã : B = 0,45 tesla , mA = 6000 A/m. TiÕt diÖn lâi thÐp : S = 1cm2 =10-4 m2. ChiÒu dµi xung qua biÕn ¸p xung : tx = 10 ¸ 600ms ta chän tx = 200 ms TÇn sè xung chïm b»ng 8 KHz . Ta cã : *Sè vßng s¬ cÊp : W1 = (u1.tx) : (B.S). == 43 vßng . *Sè vßng thø cÊp : W2 = (W1 : Kx) =36 vßng . *Gi¸ trÞ trung b×nh dßng s¬ cÊp :Itbsc = (I1.tx) : Tx. Trong ®ã : Tx = 1/fx = 1/ 8.103 = 0,125.10-3 s. ÞItbsc = =0,53 A. *Gi¸ trÞ trung b×nh dßng thø cÊp Itbtc = I1 . kx =0,53 . 1,2 = 0,64 A. Chän J = 2A/mm2 . *TiÕt diÖn d©y s¬ cÊp :Ssc = mm2. *§­êng kÝnh d©y s¬ cÊp dsc = = =0,6mm. * TiÕt diÖn d©y thø cÊp :Stc = mm2. *§­êng kÝnh d©y thø cÊp dtc = = =0,7mm. 5,b> TÝnh khuÕch ®¹i xung : Ta ®· biÕt : *Dßng ®iÖn s¬ cÊp biÕn ¸p xung : I1x = 330mA *§iÖn ¸p s¬ cÊp biÕn ¸p xung : U1x = 8V Theo s¬ ®å ta cã thÓ Tiristor + Chän T2 lo¹i KY611cã c¸c th«ng sè chuÈn : UCE=38V.; ICE=3A; =100. Thùc tÕ : ICE (T2)= Isc = 330mA. bT2=10. IB(T2) = mµ: IB(T2) = ICE(T1) Chän T1 lo¹i C828 cã c¸c th«ng sè chuÈn : UCE=30V. ICE=100mA. . Ta cã : IB(T1)= víi IB(T1)=. TÝnh chän R17 : R17=. Chän R17 lµ ®iÖn trë c«ng suÊt cã gi¸ trÞ : 50 W *TÝnh chän R16 :chän UB(T2) =0,7V. R16 =0,7 : 0,033 = 21,2W Ta chän R16 =50W *TÝnh chän R15 : IB(T1) = R15 = UD : IB(T1) = 12 : (3,3.10-3)=3,6 .103 W Ta chän R15 = 3,3 KW. Chän c¸c ®i«t §4 ,§5 ,§6 lµ lo¹i ®i«t th«ng dông:1010. 6. Kh©u ph¸t xung chïm : kh©u ph¸t xung chïm trong m¹ch ®iÒu khiÓn dïng vi m¹ch 555 cã 8 ch©n : ch©n 1- nèi víi ©m nguån nu«i ch©n 2- kÝch lËt, khi v2= th× v3=0 ch©n 3- =cæng ra v3 min=0,1V,u3max=E-0,5v. I3max=0,2A. Ch©n 4- -