Ứng dụng điện tử công suất - Mạ Điện

Bé Gi¸o dôc vµ §µo t¹o Tr­êng ®¹i häc d©n lËp H¶i Phßng Bé Gi¸o dôc vµ §µo t¹o Tr­êng ®¹i häc d©n lËp H¶i Phßng ®å ¸n m«n ®iÖn tö c«ng suÊt §Ò tµi: ThiÕt kÕ bé nguån cho bÓ m¹ ®iÖn cã P = U*I, víi U=190V, I=200A Ng­êi h­íng dÉn : Th.S NguyÔn §oµn Phong Sinh viªn thùc hiÖn: TrÇn V¨n §¹t H¶i Phßng 9/2005 cuèn ®å ¸n ®­îc chia thµnh c¸c phÇn sau Phần I: Lời Nói Đầu Phần II: Giới thiệu tổng quan về tải Phần III: Tính Chọn Sơ Đồ Mạch Động Lực Phần IV: TÍnh Chọn Mạch Điều Khiển Phần V: Tổng kết PhÇn I : Lêi nãi ®Çu Trong thời đại ngày nay yêu cầu đối với các dụng cụ điện ngày càng cao : không những yêu cầu về kích thước nhỏ gọn mà còn phải hoạt động tin cậy trong thời gian dài .Vì vậy ngành điện tử đã ra đời và đóng góp một vai trò ngày càng quan trọng trong đời sống khoa học và kĩ thuật .Nó ra đời và phát triển mạnh mẽ ,nó xâm nhập vào mọi lĩnh vực của đời sống xã hội . Từ khi vật liệu bán dẫn ra đời thì ngành điện tử càng đóng một vai trò quan trọng : ban đầu là sự ra đời của Diode bán dẫn ,tiếp theo là sự ra đời của Tranzitor lưỡng cực ,tranzitor trường ,Thiristor, triac…tiếp đó là sự tích hợp các thiết bị trên tạo thành các IC thuật toán . Chính vì vậy ngành điện tử ngày càng có vai trò vô cùng to lớn đối với sự phát triển của loài người . Cuèn ®å ¸n mang ®Ò tµi lµ : thiÕt kÕ bé nguån cho t¶i lµ bÓ m¹ ®iÖn víi ®iÖn ¸p lµ :U=190V vµ I=200A PhÇn II : Giíi thiÖu tæng quan vÒ t¶I 1.Giới thiệu khái quát về tải M¹ ®iÖn lµ mét trong nh÷ng ph­¬ng ph¸p rÊt cã hiÖu qu¶ ®Ó b¶o vÖ kim lo¹i khái ¨n mßn trong m«i tr­êng tù nhiªn . C¸c vËt m¹ ®iÖn cã gi¸ trÞ trang søc cao, bÒn vµ rÎ, ngoµi ra cßn cã ®é cøng cao, ®é dÉn ®iÖn cao ®­îc ¸p dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt c«ng cô thiÕt bÞ ®iÖn n¨ng, « t«, m« t«, xe ®¹p, dông cô y tÕ, c¸c hµng kim khÝ tiªu dïng v.v...ë c¸c n­íc c«ng nghiÖp, ngµnh m¹ ®iÖn ph¸t triÓn rÊt m¹nh. 2. Nguyên lí cấu tạo đặc tính cấu tạo Trªn katèt: Cu2+ + 2e --> Cu 2H+ + 2e --> H2 Trªn anèt : Cu - 2e--> Cu2+ 4OH- - 4e --> 2H2O +O2 2SO42- + 2H2O -4e --> 2H2SO4 + O2 §Þnh luËt Para®©y : m=k.I.t=k.Q 3.CÊu t¹o bÓ m¹ BÓ m¹ tÜnh th­êng cã sè l­îng nhiÒu, ®©y lµ thiÕt bÞ chñ yÕu trong ph©n x­ëng m¹.BÓ m¹ tÜnh bao gåm : 1.bÓ ngoµi 2.bÓ lãt 3.thiÕt bÞ gia nhiÖt 4.m¸ng hót 5.thanh dẫn ®iÖn PhÇn iii : TÝnh chän s¬ ®å m¹ch ®éng lùc Giíi thiÖu mét sè s¬ ®å chØnh l­u. ¦u nh­îc ®iÓm cña chóng 1.1.Chỉnh lưu một pha một nửa chu kì . ¦u ®iÓm : §¬n gi¶n, sö dông Ýt linh kiÖn -> kh«ng tèn kÐm Nh­îc ®iÓm : Sù æn ®Þnh cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn ch­a cao 1.2.Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kì - ¦u ®iÓm : §¬n gi¶n, gi¸ thµnh rÎ, s¬ ®å cho phÐp lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc - Nh­îc ®iÓm : Sù æn ®Þnh ch­a cao 1.3.Chỉnh lưu cầu một pha - ¦u ®iÓm : §iÖn ¸p t­¬ng ®èi æn ®Þnh, dßng æn ®Þnh, cho phÐp lµm viÖc ë chÕ ®é nghÞch l­u phô thuéc. - Nh­îc ®iÓm : NÕu gãc më cµng lín th× Ud cµng ©m v× thÕ nªn ®é æn ®Þnh nhá, sö dông 1.4.Chỉnh lưu cầu ba pha . - gãc më cµng t¨ng th× dßng cµng gi¸n ®o¹n - sö dông 6 Ti nªn rÊt tèn kÐm 1.5.Chỉnh lưu tia 6 pha Dßng ®iÖn rÊt l¸ng ph¼ng 1.6. Chỉnh lưu tia ba pha - ¦u ®iÓm : §é æn ®Þnh cña ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn lµ t­¬ng ®èi æn ®Þnh, sö dông 3 Ti nªn Ýt tèn kÐm h¬n VÝ Dô vÒ nguån t¹o ra tõ s¬ ®å chØnh l­u h×nh tia ba pha , phô t¶i nh­ h×nh vÏ vµ s¬ c¸c phÇn tö b¶o vÖ m¹ch ®éng lùc 2.TÝnh Chän M¸y BiÕn ¸p ChØnh l­u vµ Thiristor 2.1.Chän Thiristor C¨n cø vµo ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t¶i ta chän ®­îc Thiristor lµ : SKT250/08C C¸c Th«ng sè cña Thi lµ: ®iÖn ¸p ng­îc cùc ®¹i cña van: Un= 800V Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña van : Idm=150A ®Ønh xung dßng ®iÖn : Ipik=2800A Dßng ®iÖn cña xung ®iÒu khiÓn :Idk=0.1A ®iÖn ¸p cña xung ®iÒu khiÓn :Udk=3.0V Sôt ¸p lín nhÊt cña tiristo ë tr¹ng th¸I dÉn: U= 1.6V Tèc ®é biÕn thiªn ®iÖn ¸p :Tèc ®é biÕn thiªn cña dßng ®iÖn: NhiÖt ®é lµm viªc cùc ®¹i cho phÐp :Tmax=125C 2.2.Chän m¸y biÕn ¸p C«ng suÊt biÓu kiÕn : S=Ks.Pd=Ks.=27000 =33353 (VA) §iÖn ¸p phÝa s¬ cÊp cña MBA: U1=380(V). §iÖn ¸p phÝa thø cÊp U2=176,16(V). Dßng ®iÖn hiÖu dông thø cÊp: I2=Id=65.3(A). Dßng ®iÖn hiÖu dông s¬ cÊp: I1=30.3 (A). Qfe =KQ.TiÕt diÖn trô: 89,469 (cm2) m=3:sè trô MBA ,f=50Hz. §­êng kÝnh trô : d=11cm Chän chiÒu cao trô h=2,5cm. Sè vßng ®©y mçi pha s¬ cÊp: W1=191 vßng Sè vßng d©y mçi pha thø cÊp : W2=93,3vßng PhÇn IV: tÝnh chän m¹ch ®iÒu khiÓn giới thiệu về Diode ®Æc tuyÕn V-A cña D 2.giới thiệu về Thiristor . Ddawcj tuyeens V-A cua Thi 2.nguyên tắc điều khiển Thiristor trong mạch xoay chiều Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng tuyÕn tÝnh Nguyªn t¾c ®iÒu khiÓn th¼ng ®øng cosin 4.sơ đồ khối mạch điều khiển 4.1.Kh©u ®ång pha vµ t¹o ¸p r¨ng c­a (®iÖn ¸p tùa) Dïng D vµ C Dïng D vµ Tran Dïng KDTT 4.2Kh©u so s¸nh 4.3 Kh©u khuÕch ®¹i vµ t¹o xung So s¸nh cïng dÊu So s¸nh kh¸c dÊu M¸y BA xung K§ darlington 4.4.Thiết kế bộ nguồn 4.5.Khèi b¨m xung IC555 Dïng KDTT 4.6.S¬ ®å m¹ch ®iÒu khiÓn cña m¹ch chØnh l­u h×nh tia 3 pha TÝnh chän c¸c phÇn tö trong m¹ch ®iÒu khiÓn Dùa vµo th«ng sè cña Thi ®· chän ta tÝnh ®­îc th«ng sè cña c¸c linh kiÖn ®· sö dông trong m¹ch lµ : a>tÇng khuyÕch ®¹i chän nh­ sau : Tranzitor C828 (cã thÓ ®Êu darlington ®Ó khuyÕch ®¹i tÝn hiÖu sau c«ng AND .) Diode b¶o vÖ Tran cã gi¸ trÞ : 1N4007 Chän phÇn tö ghÐp quang PC817 ®iÖn trë h¹n chÕ dßng vµo cña PC lµ : R=10k Chän ®iÖn trë vµ tô ®iÖn sau AND lÇn l­ît cã gi¸ trÞ : R=100. C=0.001mF. Chän cæng AND hä LS7408 b> chän m¹ch t¹o xung chïm : Dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n TL084 Chän R1=2.2k , R2=R3=100k ,C=0.001mF Nguån nu«i cho IC lµ +15V vµ -15V c>chän kh©u so s¸nh . Dïng khuyÕch ®¹i thuËt to¸n TL084 .víi kiÓu so s¸nh cïng dÊu ®iÖn trë h¹n chÕ dßng vµo K§TT lµ : r=100K T¹o U®k b»ng ChiÕt ¸p cã r=100k d> chän kh©u t¹o ®iÖn ¸p tùa : dïng K§TT TL084 Víi Tô C=0.0047mF, Tran C828 ,Diode 1N4007 ,®iÖn trë h¹n dßng vµo Tran vµ K§TT la R=100k. e> chän kh©u ®ång pha : dung K§TT TL084 víi ®iÖn trë h¹n dßng vµo K§TT lµ r=100k.