Xem mẫu
- Luận Văn
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NGUỒN MẠ 1 CHIỀU
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
§Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã c¸c tham sè sau
Ph¬ng ¸n 2
+ §iÖn ¸p ra : 6 – 12 (V)
+ Dßng t¶i max : 1500 (A)
+ §¶o chiÒu : kh«ng
Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn kh«ng ®æi trong suèt
qu¸ tr×nh m¹. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch.
1
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
Lêi nãi ®Çu
M¹ kim lo¹i ra ®êi vµ ph¸t triÓn hµng tr¨m n¨m nay.Ngµy nay m¹ kim lo¹i ®·
trë thµnh mét ngµnh kü thuËt ph¸t triÓn m¹nh mÏ ë hÇu hÕt c¸c níc trªn thÕ giíi,
phôc vô mét c¸ch ®¾c lùc cho mäi ngµnh khoa häc kü thuËt s¶n xuÊt vµ ®êi sèng
v¨n minh con ngêi.
Líp m¹ kim lo¹i trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y,dông cô sinh ho¹t, ph¬ng tiÖn
s¶n xuÊt, giao th«ng vËn t¶i, khai th¸c má ®Þa chÊt,th«ng tin liªn l¹c, kü thuËt ®iÖn
tö, c¬ khÝ chÝnh x¸c, thiÕt bÞ y tÕ, trang trÝ bao b× ..
VËy m¹ ®iÖn lµ g× ?
Mét c¸ch ®¬n gi¶n nhÊt cã thÓ hiÓu m¹ ®iÖn lµ qu¸ tr×nh kÕt tña kim lo¹i lªn bÒ
mÆt nÒn mét líp phñ cã nh÷ng tÝnh chÊt c¬, lý, ho¸ ... ®¸p øng ®îc c¸c yªu cÇu
kü thuËt mong muèn.
M¹ kim lo¹i kh«ng chØ lµm môc ®Ých b¶o vÖ khái bÞ ¨n mßn mµ cßn cã t¸c
dông trang trÝ, lµm t¨ng vÎ ®Ñp, søc hÊp dÉn cho c¸c dômh cô m¸y mãc vµ ®å
trang søc..
Ngµy nay kh«ng riªng g× ë níc ph¸t triÓn mµ ngay trong níc ta kü thuËt
m¹ ®· cã nhng bíc ph¸t triÓn nh¶y vät, tho¶ m·n yªu cÇu kü thuËt trong s¶n
xuÊt cung nh trong kinh doanh
Kü thuËt m¹ ®ßi hái ph¶i kh«ng ngõng ph¸t triÓn nghiªn cøu c¶i tiÕn kü
thuËt ,m¸y mãc chuyªn dïng thiÕt bÞ d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®ång bé tù ®éng ho¸
víi ®é tin cËy cao. §iÒu nµy sÏ gióp n©ng cao chÊt lîng m¹ vµ h¹ gi¸ thµnh s¶n
phÈm, chèng « nhiÔm m«I trêng.
§Ó cã mét líp m¹ tèt ngoµI nh÷ng yÕu tè kh¸c th× nguån ®iÖn dïng ®Ó m¹
lµ rÊt quan träng.
§èi víi sinh viªn tù ®éng hãa, m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt lµ mét m«n rÊt
quan träng. Víi sù gi¶ng d¹y nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa em ®· tng
bíc tiÕp cËn m«n häc. §Ó cã thÓ l¾m v÷ng lý thuyÕt ®Î ¸p dông vµo thùc tÕ, ë
häc kú nµy em ®îc c¸c thÇy giao cho ®å ¸n m«n häc víi ®Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån
m¹ mét chiÒu. §©y lµ mét ®Ò tµi cã quy m« vµ øng dông thùc tÕ.
Víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n cïng víi sù chØ b¶o cña c¸c rhÇy c« gi¸o trong
bé m«n vµ ®Æc biÖt lµ thÇy §ç Träng TÝn ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy.
Do lÇn ®Çu lµm ®å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt kinh nghiÖm cha cã lªn em kh«ng
tr¸nh khái nh÷ng sai sãt mong c¸c thÇy gióp ®ì. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh
c¶m ¬n !
Hµ néi, ngµy 3 th¸ng 2 n¨m 2004
Sinh viªn :
2
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
Ch¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ c«ng nghÖ m¹ ®iÖn
§Ò tµI thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu lµ mét ®Ò tµI cã gi¸ trÞ thùc tÕ lín, bëi
v× trong c«ng nghÖ m¹ nguån ®iÖn mét chiÒu lµ mét yÕu tè quan träng.
§Ó thÊy râ gi¸ trÞ cña ®Ò tµI, tríc hÕt ta cÇn ph¶i n¾m râ mét sè kh¸I niÖm
còng nh c¸c thiÕt bÞ cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n.
Ta dùa vµo s¬ ®å ®iÖn ph©n nh sau:
S¬ ®å trªn lµ m« h×nh dïng trong ph¹m vi nhá nh phßng thÝ nghiÖm ®ång
thêi còng dïng trong qui m« s¶n xuÊt lín. C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña s¬ ®å ®iÖn
ph©n :
1. Nguån ®iÖn mét chiÒu nh : pin, ¾c qui, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé
biÕn ®æi. Ngµy nay ®îc dïng phæ biÕn nhÊt lµ bé biÕn ®æi. Bé biÕn ®æi cho qu¸
tr×nh ®iÖn ph©n cã ®iÖn ¸p ra thÊp : 3V, 6V, 12V, 24V Tuú theo yªu cÇu kü
thuËt mµ chän ®iÖn ¸p ra cho phï hîp. Mét bé biÕn ®æi cã thÓ lÊy ra mét sè ®iÖn
¸p cÇn thiÕt cho mét sè qui tr×nh.
3
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
VD : M¹ niken thêng dïng ®iÖn ¸p 6V hay 12V. §Ó m¹ Cr«m dïng 12V.
§Ó ®¸nh bãng ®iÖn hãa nh«m thêng dïng ®iÖn ¸p 12 – 24V.
2. Anèt :lµ ®iÖn cùc nèi v¬Ý cùc d¬ng cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Tríc
khi ®iÖn ph©n anèt cÇn ph¶i ®¸nh s¹ch dÇu mì, líp gØ
Anèt dïng trong m¹ ®iÖn cã hai lo¹i : anèt hßa tan vµ anèt kh«ng hoµ tan.
Anèt hoµ tan ®îc dïng tronh c¸c trêng hîp m¹ niken, m¹ ®ång, m¹ kÏm, m¹
thiÕc Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n anèt tan vµo dung dÞch m¹ theo ph¶n øng ë ®iÖn
cùc :
Ni 2e Ni 2
Cu 2e Cu 2
C¸c cation kim lo¹i tan vµo dung dÞch ®iÖn ph©n vµ ®I ®Õn catèt. Ph¶n øng
®iÖn hãa ë anèt lµ ph¶n øng oxi hãa.
Anèt kh«ng hßa tan dïng trong trêng hîp m¹ Cr«m. Khi ®iÖn ph©n ë bÒ
mÆt
anèt kh«ng hoµ tan còng diÔn ra qu¸ tr×nh oxi hãa H 2 O, OH , Cl
2Cl 2e Cl 2
4OH 4e 2 H 2 O O2
KhÝ tho¸t ra ë anèt trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n thêng chÝnh lµ O2 hay Cl 2 .
3. Catèt : lµ ®iÖn cùc nèi víi cùc ©m cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Trong m¹
®iÖn catèt lµ vËt m¹. Trªn bÒ mÆt vËt m¹ lu«n diÔn ra ph¶n øng khö c¸c ion kim
lo¹i m¹. VÝ dô nh :
M¹ niken : Ni 2 2e Ni
Zn 2 2e Zn
M¹ kÏm
§ång thêi víi i«n kim lo¹i bÞ khö, H 3O còng bÞ khö gi¶i phãng ra khÝ H 2
theo ph¶n øng : 2 H 3 o 2e H 2 H 2 O
KhÝ H 2 tho¸t ra trªn bÒ mÆt ca tèt cã kh¶ n¨ng thÊm s©u vµo m¹ng tinh thÓ
kim lo¹i m¹ vµ c¸c kim lo¹i nÒn, lµm gi¶m ®é bÒn c¬ häc cña kim lo¹i (khÝ H 2 khi
gÆp nhiÖt ®é cao gi·n në m¹nh g©y ra sù r¹n nøt, gißn kim lo¹i) .Ngêi ta gäi
hiÖn tîng nµy lµ hiÖn tîng “ gißn kim lo¹i “.
§Ó kim lo¹i m¹ b¸m chÆt vµo bÒ mÆt kim lo¹ nÒn ®ång thêi cho líp m¹ ®ång
®Òu, bãng s¸ng hÊp dÉn, tríc khi m¹ ta cÇn ph¶i gia c«ng cho bÒ mÆt chi tiÕt
b»ng ph¼ng, bãng vµ s¹ch c¸c chÊt dÇu mì mµng oxÝt.
Catè vËt m¹ cÇn ph¶i nhóng ngËp vµo dung dÞch, thêng ngËp díi mÆt níc
8 – 15cm vµ c¸ch ®¸y bÓ khon¶g 15cm. C¸c chç nèi ph¶i ®¶m b¶o tiÕp xóc thËt
tèt, kh«ng ®Ó g©y ra hiªn tîng phãng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n. TuyÖt ®èi kh«ng
®Ó ch¹m trùc tiÕp gi÷a anèt vµ catèt khi ®· nèi m¹ch ®iÖn.
4. Dung dich chÊt ®iÖn ph©n : dung dÞch chÊt ®iÖn ph©n dïng ®Ó m¹ thêng
cã hai phÇn :
_ Thµnh phÇn c¬ b¶n : gåm muèi vµ hîp chÊt chøa i«n cña kim lo¹i m¹ vµ
mét sè ho¸ chÊt thiÕt yÕu kh¸c, nÕu thiÕu hãa chÊt nµy th× dung dich kh«ng
thÓ dïng ®Ó m¹ ®îc.
_ Thµnh phÇn thø hai : bao gåm c¸c chÊt phô gia
+ ChÊt lµm bãng líp m¹
+ChÊt ®Öm gi÷ cho pH cña dung dÞch æn ®Þnh
4
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
+ChÊt gi¶m søc c¨ng néi t¹i ®¶m b¶o líp m¹ kh«ng bong nøt
+ChÊt san b»ng ®¶m b¶o cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n
+ChÊt lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n
+ChÊt chèng thô ®éng hãa anèt nh»m æn ®Þnh m¹
Mét sè ®Æc ®iÓm dung dÞch m¹ :
_ Dung dÞch m¹ cÇn ph¶i cã ®é ®Én ®iÖn cao. §é ®Én ®iÖn cña dung dÞch
kh«ng nh÷ng chØ gi¶m ®îc tæn thÊt®iÖn trong qu¸ tr×nh m¹ mµ cßn lµm cho líp
m¹ ®ång ®Òu h¬n.
_ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt lîng trong mét kho¶ng pH nhÊt ®Þnh.
VÝ dô m¹ Niken pH=4,5 ®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch am«niclorua pH= 4,5
®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch axÝt pH= 3,5 ®Õn 4,0
_ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt lîng cao trong mét kho¶ng nhiÖt ®é
nhÊt ®Þnh. VD m¹ Niken kho¶ng nhiÖt ®é lµ 55 70 . C , m¹ vµng 60 70 . C . Nh×n
chung, khi ®iÖn ph©n nhiÖt ®é dung dÞch kh«ng vît qua nhiÖt ®é s«i cña dung
dÞch.
_ Mçi dung dÞch cã mét khoang mËt ®é dßng catèt thÝch hîp.
_ Dung dÞch chøa muèi phøc cña kim lo¹i thêng cho líp m¹ cã chÊt lîng
tèt h¬n líp m¹ tõ chÝnh kim lo¹i thu ®îc tõ nuèi ®¬n. VD líp m¹ thu ®îc tõ
dung dÞch Zn(CN ) 2
4
hoÆc Zn(CN ) 2 tèt h¬n líp m¹ thu ®îc tõ dung dÞch muèi CuSO4 .
3
5. BÓ ®iÖn ph©n : lµm tõ vËt liÖu c¸ch ®iÖn, bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Thµnh vµ
mÆt trong cña bÓ thêng ®îc lãt b»ng chÊt dÎo cã ®é bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Líp
chÊt dÎo lãt ph¶i kÝn tuyÖt ®èi, níc kh«ng thÊm qua ®îc. MÆt ngoµi s¬n nhiÒu
líp chèng gØ. BÓ m¹ thêng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, ®iÒu nµy gióp cho líp m¹
®îc ph©n bè ®Òu h¬n bÓ cã h×nh d¹ng kh¸c. Cã nhiÒu bÓ m¹ nh bÓ m¹ tÜnh,
thïng m¹ quay,
Trªn d©y lµ toµn bé s¬ ®å tæng qu¸t cña qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n.
Trong c«ng nghÖ m¹ cßn cã mét sè yªu cÇu vÒ gia c«ng bÒ mÆt tríc khi
m¹.Yªu cÇu bÒ mÆt tríc khi m¹ :
- Tríc khi m¹ vËt cÇn m¹ ®îc tiÕn hµnh gia c«ng c¬ khÝ ®Ó cã bÒ mÆt
b»ng ph¼ng, ®ång thêi tÈy xãa c¸c lopø gØ, ®¸nh bãng bÒ mÆt theo yªu cÇu sö
dông.
- TÈy s¹ch dÇu mì c¸c hîp chÊt hãa häc kh¸c cã thÓ cã trªn bÒ mÆt vËt
m¹.
Tãm l¹i tríc lóc chi tiÕt vµo bÓ ®iÖn ph©n, bÒ mÆt cÇn ph¶i thËt b»ng ph»ng,
s¾c nÐt bãng tuyÖt ®èi s¹ch dÇu mì, c¸c mµng oxit cã thÓ cã. Trong ®iÒu kiÖn nh
vËy líp m¹ thu ®îc míi cã ®é bãng tèt, kh«ng síc, kh«ng sÇn sïi, bãng ®Òu
toµn líp m¹ ®ång nhÊt nh ý.
Ph¬ng ph¸p gia c«ng bÒ mÆt kim lo¹i tríc khi m¹ :
- Ph¬ng ph¸p gia c«ng c¬ khÝ bao gåm : mµi th«, mµi tinh, ®¸nh bãng
quay bãng hay sãc bãng trong thïng quay.
- Ph¬ng ph¸p gia c«ng hãa häc hay ®iÖn hãa häcbao gåm : tÈy dÇu mì,
tÈy gØ, tÈy l¹i lµm bãng bÒ mÆt, röa s¹ch.
Sù lùa chän ph¬ng ph¸p gia c«ng cho hiÖu qña tèt nhÊt l¹i cã gi¸ thµnh rÎ,
®ßi hái ngêi kü thuËt viªn ph¶i cã hiÓu biÕt ®Çy ®ñ vµ nhÊt lµ ph¶i cã kinh
nghiÖm s¶n xuÊt. BÊt kú thiÕu sãt nµo dï nhá hoÆc ®¸nh gi¸ kh«ng ®óng c«ng
viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt ®Òu dÉn ®Õn gi¶m sót chÊt lîng vµ h×nh thøc líp m¹. ChÊt
5
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
lîng líp m¹ phô thuéc mét c¸ch c¬ b¶n vµo ph¬ng ph¸p ®îc lùa chän, kü
thuËt vµ ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh chuÈn bÞ bÒ mÆt líp m¹. Kh«ng bao giê chóng ta coi
nhÑ viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt vËt m¹.
Ch¬ng II : Lùa chän ph¬ng ¸n
NhiÖm vô ®Æt ra ®èi víi ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã ®iÖn ¸p thÊp
vµ dßng rÊt lín. Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn m¹ trong qu¸
tr×nh n¹p. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ chèng ch¹m ®iÖn cùc.
Trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× nguån ®iÖn lµ mét yÕu tè hÕt søc quan träng, nã
quyÕt ®Þnh nhiÒu ®Õn chÊt lîng líp m¹ thu ®îc. Nguån ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµ
¾c quy, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé biÕn ®æi Chóng ta ph©n tÝch tõng lo¹i
nguån ®Ó quyÕt ®Þnh lùa chän ph¬ng ¸n nµo :
1. ¾c quy : Tong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn ¾c quy chØ ®îc sö dông trong phßng thÝ
nghiÖm hay s¶n xuÊt ë quy m« nhá. Do h¹n chÕ vÒ lîng ®iÖn tÝch lªn ¾c quy chØ
dïng ®Ó m¹ c¸c chi tiÕt nhá, cßn víi c¸c chi tiÕt lín th× kh«ng dïng ¾c quy ®îc.
§Æc biÖt khi dßng ®iÖn m¹ ®ßi hái lín th× ¾c quy kh«ng thÓ ®¸p øng ®îc. V× vËy
mµ trong c«ng nghÖ m¹ ngêi ta Ýt sö dông ¾c quy lµm nguån m¹.
2. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu : Trong c«ng nghÖ m¹ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét
chiÒu kh¾c phôc ®îc c¸c nhîc ®iÓm cña ¾c quy. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu trong
thùc tÕ cã thÓ ®îc sö dông réng r·i trong quy m« s¶n xuÊt lín. Nhng gi¸ thµnh
6
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
®Çu t cho m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lín, c¬ cÊu ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng kh¸ phøc
t¹p .M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu víi nhiÒu nhîc ®iÓm : cæ gãp mau háng; thiÕt bÞ
cång kÒnh; lµm viÖc cã tiÕng ån lín. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cÇn thêng xuyªn
b¶o tr× söa ch÷a. ChÝnh v× c¸c lý do trªn lªn trong c«ng nghiÖp ngêi ta kh«ng
dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu.
3. Bé biÕn ®æi :
HiÖn nay trong c«ng nghiÖp th× dßng ®iÖn xoay chiÒu ®îc sö dông réng
r·i. C«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ngµy cµng hoµn thiÖn, c¸c thiÕt bÞ ho¹t
®éng víi ®é tin cËy cao. §Æc biÖt c«ng nghÖ s¶n xuÊt Tiristor ®· ®¹t ®îc nhiÒu
thµnh tùu. ChÝnh v× vËy c¸c bé biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh dßng mét
chiÒu ngµy cµng ®îc sö dông nhiÒu trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp. Ngµy nay
trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× bé biÐn ®æi ®îc dïng réng r·i nhÊt. C¸c bé biÕn ®æi
dïng trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n cã thÓ cho ra c¸c ®iÖn ¸p nh : 3V, 6V, 12V, 24V,
30V, 50v. Tuú theo yªu cÇu kü thuËt mµ chän ®iÖn thÕ cho phï hîp.Bé biÕn ®æi
víi c¸c u ®iÓm : thiÕt bÞ gän nhÑ; t¸c ®éng nhanh; dÔ tù ®éng hãa; dÔ ®iÒu khiÓn
vµ æn ®Þnh dßng. Chi phÝ ®Çu t cho bé biÕn ®æi còng rÎ, hiÖu qu¶ lµm viÖc cao vµ
æn ®Þnh. So víi dïng nguån m¹ lµ ¾c quy hoÆc m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu th× bé
biÕn ®æi ®¸p øng ®îc h¬n c¶ vÒ mÆt kinh tÕ còng nh c¸c tiªu chuÈn kü thuËt.
VËy quyÕt ®Þnh ph¬ng ¸n lµ dïng bé biÕn ®æi.
Víi m¹ch chØnh lu(kh«ng dïng m¹ch chØnh lu ) cã rÊt nhiÒu : chØnh lu
mét pha, chØnh lu ba pha, chØnh lu kh«ng ®iÒu khiÓn, chØnh lu cã ®iÒu khiÓn
Trong yªu cÇu cña ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån
m¹ ®iÖn ¸p thÊp vµ dßng kh¸ lín. Tríc hÕt ta xÐt trêng hîp chØnh lu cã
®iÒu khiÓn, sau ®ã ta cã thÓ xÐt trêng hîp chØnh lu ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn víi
gãc ®iÒu khiÓn 0 .
C¸c ph¬ng ¸n kh¶ thi :
+ ChØnh lu cÇu mét pha
+ ChØnh lu cÇu ba pha
+ chØnh lu s¸u pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng
Ph¬ng ¸n 1 : ChØnh lu cÇu mét pha
S¬ ®å nguyªn lý chØnh lu cÇu mét pha
7
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
a.Khi t¶i thuÇn trë R :
Víi u 2 2U 2 sin
_ Khi : cho xung ®iÒu khiÓn më T1, T2 vµ U d U 2 , hai tiristor sÏ
kho¸ khi u 2 0
_khi , cho xung ®iÒu khiÓn më T3, T4 vµ U d U 2
Dßng qua t¶i lµ dßng gi¸n ®o¹n.
2U 2
1
Gi¸ tri trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i : U d 2U 2 sin .d (1 cos )
Ud
Gi¸ trÞ trung b×nh dßng t¶i : Id
R
Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua tiristor :
Ud Id
2U 2
1
R sin .d 2 R 2
IT
2
D¹ng sãng c¬ b¶n :
b. T¶i R+L
- Khi L ®ñ lín th× dßng ®iÖn id sÏ lµ dßng liªn tôc.
8
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
- Ph¬ng tr×nh m¹ch t¶i :
d id
2U 2 sin .d Rid X
d
1 R X
2U 2 sin .d id d I did
d
2 2U 2
cos
Ud
D¹ng sãng c¬ b¶n :
c. ¦u nhîc ®iÓm cña s¬ ®å :
¦u ®iÓm : ®iÖn ¸p ngîc ®Æt lªn mçi van trong s¬ ®å nhá
Nhîc ®iÓm : kh«ng dïng ®îc cho t¶i cã c«ng suÊt lín, nÕu dïng g©y
ra hiÖn tîng c«ng suÊt bij lÖch pha. S¬ ®å chØnh lu cÇu mét pha dßng t¶i
ch¶y quia hai van nèi tiÕp, v× vËy tæn thÊt diÖn p¸ vµ c«ng suÊt trªn van sÏ
lín. S¬ ®å cÇu mét pha chØ øng dông víi yªu cÇu ®iÖn ¸p chØnh lu cao vµ
dßng t¶i nhá.
Ph¬ng ¸n 2 : ChØnh lu cÇu ba pha ®èi xøng
a)S¬ ®å nguyªn lý :
9
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
F
T1 T5
T3
u2a
R
u2b
u2c
L
T4 T6 T2
G
S¬ ®å cÇu ba pha ®èi xøng gåm 6 tiristor, chia lµm hai nhãm :
- nhãm catèt chung T1, T3, T5
- nhßm anèt chung T2, T4, T6
§iÖn ¸p c¸c pha :
U a 2U 2 sin
2
U b 2U 2 sin( )
3
4
U c 2U 2 sin( )
3
b)Ho¹t ®éng cña s¬ ®å :
Gi¶ thiÕt T5, T6 ®ang cho dßng ch¶y qua VF Vc ,VG Vb
+ Khi 2 cho xung ®iÒu khiÓn m¬ T1. Tiristor nµy më v× U a 0 .
6
Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× U a U c . Lóc nµy T6 vµ
T1 cho dßng ®i qua. §iÖn ¸p ra trªn t¶i : U d U ab U a U b
3
+ Khi 2 cho xung ®iÒu khiÓn më T2. Tiristor nµy mëv× T6 dÉn
6
dßng, nã ®Æt U b lªn catèt T2 mµ U b U c . Sù më cña T2 lµm cho T6 kho¸ l¹i mét
c¸ch tù nhiªn v× U b U c .
C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau ®îc lÇn lît ®a ®Õn c¸c cùc ®iÒu khiÓn
3
cña c¸c thyristá theo thø tù 1, 2, 3,4, 5, 6, 1, ..Trong mçi nhãm, khi 1 tiristor më
th× nã sÏ kho¸ ngay thyritor tríc nã, nh trong b¶ng sau :
Thêi ®iÓm Më Kho¸
T1 T5
1 = /6 +
T2 T6
2 = 3/6 +
T3 T1
3 = 5/6 +
T4 T2
4 = 7/6 +
T5 T3
5 = 9/6 +
T6 T4
6 = 11/6 +
10
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
D¹ng sãng c¬ b¶n
ud
0
id
Id
0
i T1
0
i T2
0
i T3
0
i T4
0
i T5
0
i T6
0
§êng bao phÝa trªn biÎu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm F
§êng bao phÝa díi biÓu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm G
§iÖn ¸p trªn m¹ch t¶i : U d U F U G lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a hai
®êng bao
5
6
3 6U 2
6
2U 2 sin .d cos
Ud
2
6
Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ngîc lín nhÊt trªn mçi van : U ng max 6U 2 2,45U 2
11
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
I
I T d
Dßng ®iÖn trung b×nh ch¹y qua van
3
c)¦u nhîc ®iÓm cña s¬ ®å :
+ u ®iÓm :
- sè xung ¸p chØnh lu trong 1 chu kú lín, v× vËy ®é ®Ëp m¹ch cña
®iÖn ¸p chØnh lu thÊp, chÊt lîng ®iÖn ¸p cao.
- kh«ng lµm lÖch pha líi ®iÖn.
+ Nhîc ®iÓm
- sö dung sè van lín, gi¸ thµnh thiÕt bÞ cao
- s¬ ®å nµy chØ dung cho t¶i c«ng suÊt lín, dung t¶i nhá vµ ®iÖn ¸p
chØnh lu ®ßi hái ®é b»ng ph¼ng.
Do dßng t¶i dïng trong m¹ ®iÖn cã tôi sè lín, nªn kh«ng ¸p dông ®îc
ph¬ng ph¸p nµy, v× c¸c van kh«ng chÞu ®îc dßng t¶i lín.
Ph¬ng ¸n 3 : ChØnh lu 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng
a.S¬ ®å nguyªn lý
S¬ ®å chØnh lu 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng, ®îc biÓu diÔn nh trªn s¬
®å, bao gåm m¸y biÕn ¸p ®éng lùc, cã cuén kh¸ng c©n b»ng Ccb , 6 tiristor chia
lµm hai nhãm T1,T3,T5 vµ T2,T4,T6 .
M¸y biÕn ¸p cã hai hÖ thèng thø cÊp a,b,c vµ a’,b’,c’. C¸c cuén d©y trªn mçi
pha a vµ a’; bvµ b’;c vµ c’ cã sè vßng nh nhau nhng cã cùc tÝnh ngîc nhau. HÖ
thèng d©y cuèn thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã ®iÓm trung tÝnh riªng biÖt P vµ Q. P, Q
®îc nèi víi nhau qua cuén kh¸ng c©n b»ng.
12
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
Cuén kh¸ng c©n b»ng cã cÊu t¹o nh m¸y biÕn ¸p tù ngÉu. §iÖn ¸p chØnh lu
trung b×nh trong s¬ ®å cã gi¸ trÞ nh trung b×nh céng cña ®iÖn ¸p ®Çu ra cña hai
chØnh lu tia 3 pha, nghÜa lµ :
3 6U 2
Ud 1,17U 2
2
Do t¸c dông cña cuén kh¸ng c©n b»ng cã thÓ coi dßng t¶i lµ ph¼ng hoµn toµn.
Id
Nh vËy trÞ hiÖu dông cña dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p : I 2 0,29 I d
23
Id
Dßng trung b×nh qua van : I v
6
D¹ng sãng c¬ b¶n :
D¹ng ®iÖn ¸p chØnh lu Ud vµ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng c©n b»ng
c)u nhîc ®iÓm cña s¬ ®å :
_ u ®iÓm :
+ Dßng ®iÖn ¸p ra cã ®é b»ng ph¼ng cao, cã ®é ®Ëp m¹ch lín
+ Dßng trung b×nh qua van nhá b»ng 1/6 dßng qua t¶i.
_ Nhîc ®iÓm :
+ Sè van sñ dông lín gi¸ thµnh cao
+ M¸y biÕn ¸p phøc t¹p cã sè cuén thø cÊp nhiÒu.
** Dßng ®iÖn m¹ kh¸ lín, c¨n cø vµo u nhîc ®iÓm cña ph¬ng ¸n nµy, ta thÊy
dßng qua van nhá trung b×nh b»ng 1/6 dßng qua t¶i. V× vËy ta chän bé biÕn ®æi
dïng lµm nguån m¹ lµ chØnh lu 6 pha, cã cuén kh¸ng c©n b»ng.
13
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
Ch¬ng III : TÝNH CHäN M¹CH LùC
Qua ph©n tÝch ë trªn ta chän ph¬ng ¸n chØnh lu 6 pha cã cuén kh¸ng c©n
b»ng ®Ó x©y dùng nguån m¹. Nhng ph¬ng ¸n nµy cã nhîc ®iÓm lµ khi dßng t¶i
nhá th× c¸ch chän van khã vµ chØ øng dông cho ®iÖn ¸p thÊp, dßng t¶i lín vµ b¾t
buéc ph¶i cã cuén kh¸ng c©n b»ng.
ChØnh lu 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng cã 2 c¸ch ®iÒu chØnh:
+ §iÒu chØnh s¬ cÊp
+ §iÒu chØnh thø cÊp
Sau ®©y ta xÐt tõng ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh
1> §iÒu chØnh s¬ cÊp :
S¬ ®å :
14
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
S¬ ®å gåm : - 3 tiristor
- 6 ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn
Khi cÇn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trªn t¶i, ta sÏ ®iÒu chØnh bé biÕn ®æi b»ng c¸ch
thay ®æi gãc më cña c¸c tiristor T1, T2, T3. Khi qua c¸c van T1, T2, T3 ®iÖn
¸p s¬ cÊp bÞ gi¸n ®o¹n kh«ng cßn d¹ng sin n÷a. V× vËy khi c¶m øng sang thø
cÊp ®iÖn ¸p cã d¹ng bËc thang. Nh vËy khi muèn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trªn
t¶i ta ph¶i ®iÒu chØnh gi¸n tiÕp. §iÖn ¸p ra t¶i chÊt lîng thÊp. MÆt kh¸c tuy
chän van dÔ nhng l¹i tèn van.
V× vËy ph¬ng ¸n nµy kh«ng kh¶ thi.
2> §iÒu chØnh thø cÊp :
S¬ ®å gåm 6 tiristor ®îc bè trÝ nh h×nh vÏ
15
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
Khi muèn ®iÒu chØnh dßng t¶i chØ cÇn t¸c ®éng xung ®iÒu khiÓn vµo c¸c
tiristor ë cuén thø cÊp. Khi gãc ®iÒu khiÓn t¨ng lªn, biªn ®é ®iÖn ¸p c©n b»ng
tang lªn ®¸ng kÓ. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng lín nhÊt khi 90 0 . Ph¬ng ¸n
nµy ®· kh¾c phôc ®îc nh÷ng nhîc ®iÓm cña ®iÒu chØnh s¬ cÊp.
Cuèi cïng, chän ph¬ng ¸n ®iÒu chØnh 6 pha cuén kh¸ng c©n b»ng ®iÒu
chØnh thø cÊp.
S¬ ®å nguyªn lý m¹ch lùc nguån m¹ mét chiÒu nh sau :
16
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
S¬ ®å gåm :
+ 6 tiristor
+ §iÖn trë sum lo¹i 2000A – 60mV
+ B¶o vÖ van RC
+ Cuén kh¸ng c©n b»ng PQ
I>TÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p lùc
Tõ s¬ ®å m¹ch lùc víi c¸c th«ng sè ta tÝnh to¸n m¸y biÕn ¸p lùc :
1. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña MBA
C«ng suÊt mét chiÒu trªn t¶i : Pd U do .I d
Víi U do U d U d
U U ba U ck U van
d
M¸y biÐn ¸p cã c«ng suÊt vµI chôc kVA thuéc lo¹i m¸y biÕn ¸p nhá nªn :
U dba 4%U d
U ck 1,5%U d
U vaa 2V
§iÖn ¸p r¬I trªn mçi van lµ 1 V
VËy : U d (4% 1,5%)U d 2 0,66 2 2,66(V )
Suy ra : U do U d U d 12 2,66 14,66(V ) Chän U do 15(V )
C«ng suÊt hiÖu dông cña m¸y biÕn ¸p :
S 1,26.Pd 1,26U do I d 1,26.15.1500 28,1( KVA)
VËy chän m¸y biÕn ¸p cã c«ng suÊt 28 (KVA).
Tõ c«ng thøc chØnh lu 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng ta cã :
3 6U 2
. cos , chän 40 0
U do
2
2.U do 2.15
suy ra U 2 15,8(V )
3. 6. cos 3. 6 cos 40
Chän U 2 16(V )
U 380
* Tû sè m¸y biÕn ¸p k 1 23,75
U 2 16
* Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ch¶y qua cuén s¬ cÊp m¸y biÕn ¸p :
Id
I2 0,29 I d 0,29.1500 435( A)
23
* Gi¸ trÞ hiÖu dông dßng ch¶y trong cuén s¬ cÊp :
0,4 I d 0,4.1500
I1 25( A)
k 23,75
2. TÝnh to¸n m¹ch tõ :
Chän m¹ch tõ 3 trô tiÕt diÖn mçi trô ®îc tÝnh theo c«ng thøc :
S
[cm2]
Q k.
C. f
k= 4 ®Õn 6 , ë ®©y chon k = 6
S : c«ng suÊt biÓu kiÕn cña m¸y biÕn ¸p (VA)
17
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
C : sè trô ( C=3 )
f : tÇn sè nguån ®iÖn xoay chiÒu . (f = 50Hz)
28000
Thay sè ta cã Q 6. 80,5(cm2)
3.50
Gi¶ sö a: lµ chiÒu réng cña trô
b: lµ bÒ dµy cña trô
§Ó ®¶m b¶o mü thuËt ta chän a/b =1,25
Q a.b
VËy tõ
a / b 1,25
Ta suy ra a= 8 cm ; b=10 cm
§Ó ®¶m b¶o mü thuËt chän chiÒu cao cña trô theo tû lÖ m= h/a =2,5 suy ra
h=2,5a= 2,5.8=20 cm
Dïng lo¹i thÐp 330 cã ®é dµy 0,35mm
MËt ®é tõ c¶m trong trô B = 1 (tesla)
3. TÝnh to¸n d©y cuèn :
Sè vßng v«n : 4,44.f.B.Q.10 4 =4,4.50.1.80. 10 4 =1,5 (v«n/vßng)
Trong ®ã : f lµ tÇn sè dßng ®iÖn
Q lµ tiÕt diÖn trô
B lµ mËt ®é tõ c¶m trong trô
380
*Sè vßng d©y s¬ cÊp W1 211 (vßng)
1,5
U
*Sè vßng d©y s¬ cÊp W2 2 .W1 8,8 (vßng) LÊy trßn lµ 9 vßng
U1
Hai cuén d©y thø cÊp ®îc cuèn trªn cïng mét pha : 9 – 0 – 9
18
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
- §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu
2
* Chän mËt ®é dßng ®iÖn : J 1 J 2 2,5 A / mm
* TiÕt diÖn d©y dÉn s¬ cÊp :
I1 25
10(mm 2 )
Q1
J 1 2,5
Chän d©y rÑt tiÕt diÖn thùc (2x5) bäc sîi thñy tinh hai líp
*TiÕt diÖn d©y dÉn thø cÊp m¸y biÕn ¸p :
I 2 435
160(mm 2 )
Q2
I2 2,5
Ta chän d©y dÉn rÑt (2x10) bäc sîi thuû tinh quÊn theo thít, gåm 8 thít ,
dÇu ra hµn c¸c thanh c¸I lÊy ®iÖn lo¹i 5x60
4.TÝnh to¸n kÝch thíc m¹ch tõ :
Dïng thÐp 330 dµy 0,35 mm c¾t theo h×nh ch÷ I vµ xÕp nh h×nh vÏ
KÝch thíc lâi thÐp : chiÒu réng a = 8cm
bÒ dµy b = 10cm
chiÒu cao h = 20 cm
II> TÝnh chän van vµ b¶o vÖ van :
ChÕ ®é lµm viÖc cña c¸c van rÊt kh¾c nhiÖt, rÊt nh¹y c¶m víi nhiÖt ®é.
NhiÖt ®é cña van t¨ng lªn do c«ng suÊt tæn hao trªn van g©y ra. Khi nhiÖt ®é cña
van cao h¬n nhiÖt ®é m«I trêng xung quanh nhiÖt lîng ®îc truyÒn vµo m«I
trêng. NÕu nhiÖt ®é cña van vît qu¸ giíi h¹n cho phÐp sÏ ph¸ hñy van, v× vËy
lµm m¸t cho van lµ mét vÊn ®Ò rÊt quan träng. Th«ng thêng van ®îc g¾n lªn
mét c¸nh t¶n nhiÖt víi th«ng sè phï hîp. Cã c¸c biÖn ph¸p lµm m¸t thêng gÆp :
+ Lµm m¸t tù nhiªn : chØ dùa vµo sù ®èi lu kh«ng khÝ xung quanh van,
hiÖu suÊt lµm viÖc cña van thÊp chØ kho¶ng 25%.
+ Lµm m¸t b»ng giã cìng bøc : t¹o luång kh«ng khÝ víi tèc ®é lín qua
van ®Ó ®Èy nhanh qóa tr×nh truyÒn nhiÖt cña van vµo kh«ng khÝ, hiÖu suÊt lµm viÖc
cña van lµ 35%
19
Nhãm 4 Líp T§H1 K45
nguon tai.lieu . vn