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

Lời nói đầu Sự phát triển nền kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ gới hóa và tự động hóa trong các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất công nghiệp hiện đại sự cơ giới hóa và tự động hóa giúp nâng cao năng suất lao động và chất lơợng sản phẩm. Một trong những vấn đề đang đơược các nhà sản xuất rất quan tâm hiện nay là việc ghép nối các chi tiết với nhau để cấu thành sản phẩm. Trong tất cả các phơơng pháp ghép nối các chi tiết với nhau thì phơơng pháp hàn điện có nhiều ơưu điểm hơn tất cả và đáp ứng đơược hầu hết các yêu cầu của các nhà sản xuất . Chính vì vậy mà ngày nay các máy hàn điện đã xuất hiện và đơược ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, chế tạo máy ,vận tải, xây dựng nông nghiệp .và trở thành một phần tất yếu không thể thiếu . Một trong những phơương pháp nâng cao chất lươợng của các mối hàn là sử dụng máy hàn hồ quang một chiều để hàn. Đề tài tốt nghiệp trong cuốn đồ án này là tìm hiểu, thiết kế nguồn hàn một chiều ding bộ chỉnh lưu có : Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V. Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thày giáo Đỗ Trọng Tín em đã hoàn thành nhiệm vụ đơược giao và rút ra những vấn đề cần thiết về hàn điện với các phơương pháp sử dụng hợp lí và kinh tế . Nội dung của đồ án đươợc trình bày theo sáu chươơng : - Chươơng I : Giới thiệu chung về hàn điện . - Chơương II : Tính chọn phươơng án . - Chơương III : Tính toán thiết kế mạch lực . - Chơương IV : Tính toán thiết kế mạch điều khiển . - Chơương V : Thi công lắp ráp mạch điều khiển . - Chương VI : Kết luận . Trong quá trình tìm hiểu ,nghiên cứu và thực hiện đồ án này em đã cố gắng trình bày những vấn đề về hàn điện nói chung và máy hàn một chiều nói riêng. Nhương vì thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài có hạn cùng với kinh nghiệm , kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thày giáo hươớng dẫn cùng các thày cô giáo trong khoa Điện góp ý , giúp đỡ em củng cố kiến thức của mình và rút ra nhơững bài học kinh nghiệm quí báu để cho những lần sau em thực hiện tốt hơn. Em xin được chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thiên Huy .

doc55 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Lượt xem: 2373 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có: Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
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- -

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docThiết kế nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có - Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V.doc