Nội dung

§å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu lêi nãi ®Çu Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. Ngày nay, mạ kim loại đã trở thành một nghành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho các nghành khoa học kỹ thuật, sản xuất và đời sống văn minh con người. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp các các ứng dụng của mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết may, kỹ thuật điện tử, cơ khí chính xác, công nghiệp đóng tàu … cho đến các dụng cụ sinh hoạt, trang trí bao bì ... Có được điều đó là do mạ kim loại ngoài mục đích bảo vệ chống ăn mòn còn có nhiều tác dụng như là : tăng độ cứng, phản quang, trang trí góp phần nâng cao chất lượng và tính thẩm mỹ của vật mạ. So với các nước trên thế giới thì công nghệ mạ điện ở nước ta còn nhiều hạn chế do vậy để đáp ứng được nhu cầu thực tế chúng ta phải không ngừng nâng cao trình độ khoa học và công nghệ, cần thiết phải hình thành các trung tâm nghiên cứu mạ để qua đó nâng cao chất lượng lớp mạ, hạ giá thành sản phẩm và chống ô nhiễm môi trường. Với ý nghĩa đó em được giao đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện”, đây là một đề tài có qui mô và ứng dụng thực tế nhưng trong khuôn khổ của một đề tài thiết kế tốt nghiệp em chỉ đề cập đến những vấn đề cơ bản, cốt lõi nhất được trình bày trong 5 chương của đồ án : CHƯƠNG I : Tổng quan của công nghệ mạ điện CHƯƠNG II : Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu CHƯƠNG III : Tính toán và thiết kế mạch động lực CHƯƠNG IV : Tính toán và thiết kế mạch điều khiển CHƯƠNG V : Xây dựng hệ thống ổn định điện áp và bảo vệ ngắn mạch Để hoàn thành bản thiết kế, bên cạnh sự nỗ lực của bản thân, không SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -1- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu thể không nhắc đến sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, đặc biệt là TS. NGUYỄN TRUNG SƠN. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, do kiến thức thực tế còn hạn chế nên bản đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy em mong nhận được sự góp ý, giúp đỡ của thầy cô và các bạn để bản thiết kế của em được hoàn thiện hơn! Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. NGUYỄN TRUNG SƠN - thầy đã trực tiếp hướng đẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này ! Hà Nội tháng 5 năm 2008 Sinh viên Nguyễn Tùng Lâm SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -2- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu CHƯƠNG I tæNG QUAN VÒ C¤NG NGHÖ M¹ §IÖN 1.1 Sự hình thành lớp mạ điện 1.1.1 Khái niệm : Mạ điện là một công nghệ điện phân, là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có tính chất cơ , lý , hoá … đáp ứng được yêu cầu kỹ thuật mong muốn . 1.1.2 Sơ đồ điện phân : Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ vật liệu thì ccông nghệ mạ điện cũng có những bước tiến dài. Đối với vật liệu nền về nguyên tắc là kim loại nhưng ngày nay nó có thể là phi kim đôi khi còn là chất dẻo, gốm sứ hoặc composit. Lớp mạ cũng vậy ngoài kim loại ra còn có thể là phi kim hoặc kim loại - gốm . Tuy nhiên việc chọn vật liệu nền và mạ còn tuỳ thuộc vào trình độ công nghệ, vào tính chất cần có của lớp mạ và giá thành. Chỉ có những công nghệ nào ổn định trong một thời gian dài mới được ứng dụng vào trong sản xuất nhưng nhìn chung các công nghệ đó đều sử dụng sơ đồ điện phân như sau: SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -3- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn nguå n ®iÖn 1 c hiÒu ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu _ + ANOT CATOT §K dun g dÞc h m¹ Hình 1.1 : Sơ đồ tổng quát dùng trong mạ điện a) Nguồn điện một chiều : Có một vai trò rất quan trọng bởi vì nó cung cấp năng lượng cho quá trình mạ, đồng thời chất lượng của nguồn một chiều sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạ . b) Anot : Là điện cực nối với cực dương của nguồn điện một chiều, anot dùng trong mạ điện có hai loại : anot hoà tan và anot không hoà tan . › Anot hoà tan : Trong quá trình điện phân trên bề mặt anốt xảy ra phản ứng oxi hoá nhờ vậy mà anot có thể hoà tan vào trong dung dịch mạ tạo thành các cation kim loại , các cation này sẽ đến catot và kết tủa trên bề mặt catot hình thành nên lớp mạ. Anot hoà tan được dùng trong các trường hợp mạ Ni , Cu , Zn , Sn … › Anot không hoà tan : Trên bề mặt anot chỉ xảy ra quá trình oxi hoá H 2O hoặc các gốc OH - , Cl- … Anot không hoà tan dùng trong trường hợp mạ : Cr . c) Catot : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -4- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều, trong mạ điện catot là vật mạ. Trên bề mặt catot luôn diễn ra các phản ứng khử ion kim loại mạ và ion H 3O + . Catot cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thường ngập dưới mặt nước từ 8  15 cm và cách đáy bể khoảng 15 cm, các chỗ nối phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt không để gây ra phóng điện trong chất điện phân. Tuyệt đối không để chạm trực tiếp giữa anot và catot khi đã nối mạch điện . d) Dung dịch chất điện phân : Dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường có hai phần : › Thành phần cơ bản : gồm muối và hợp chất chứa ion của kim loại mạ và một số hoá chất thiết yếu khác nếu thiếu hoá chất này thì dung dịch không thể dùng để mạ được › Thành phần các chất phụ gia bao gồm :  Chất làm bóng lớp mạ  Chất đệm để giữ cho pH của dung dịch ổn định  Chất giảm sức căng nội tại đảm bảo lớp mạ không bong nứt  Chất san bằng đảm bảo lớp mạ đồng đều hơn  Chất làm tăng độ dẫn điện cho dung dịch  Chất chống thụ động hoá anot nhằm ổn định mạ e) Bể điện phân : Làm từ vật liệu cách điện, bền hoá học, bền nhiệt. Thành và mặt trong của bể thường được lót bằng chất dẻo, lớp chất dẻo này phải kín tuyệt đối, nước không thấm qua được. Mặt ngoài sơn nhiều lớp chống gỉ Bể mạ thường có hình chữ nhật điều này giúp cho lớp mạ được phân bố đều hơn bể có hình dạng khác. Trong thực tế ta có thể gặp nhiều loại bể mạ như là : bể mạ tĩnh, thùng mạ quay. 1.1.3 Điều kiện để tạo thành lớp mạ : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -5- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Vì mạ điện là một quá trình điện phân nên quá trình điện hoá xảy ra trên các điện cực tông quát như sau : a) Trên anot xảy ra quá trình hoà tan kim loại anot : M  ne  M n  (1) Trong một số trường hợp phải dùng anot không tan khi đó dung dich sẽ đóng vai trò chất nhường điện tử vì vậy ion kim loại sẽ được định kỳ bổ xung dưới dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản ứng chính trên anot chỉ là quá trình oxi hoá OH - , Cl  : 2Cl   2e  Cl2  4OH   4e  2 H 2O  O2  b) Trên catot, các cation kim loại giải phóng điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ : (2)  M n  ne  M Nếu ta khống chế các điều kiện điện phân như thế nào đó để cho hiệu suất của hai phản ứng (1) và (2) bằng nhau thì nồng độ ion M n trong dung  dịch sẽ luôn luôn không thay đổi điều này ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp mạ . 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ 1.2.1 Vật liệu nền và sự thoát hiđro : a) Trạng thái bề mặt kim loại nền : Trong kỹ thuật mạ chỉ quan tâm đến hai trạng thái bề mặt nền là độ sạch và độ nhẵn : › Độ sạch : Bề mặt nền được làm sạch tuyệt đối sẽ đảm bảo cho các nguyên tử kim loại mạ liên kết trực tiếp vào mạng tinh thể, kim loại nền đạt độ gắn bám cao nhất. Nếu thông số mạng của chúng khác nhau không nhiều (từ 2,5  12,5%) và bề mặt được làm sạch hoàn toàn thì kim loại mạ có thể tiếp tục SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -6- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu phát triển và lặp lại kiểu mạng của cấu trúc nền ( hiện tượng lai ghép mạng tinh thể ), khi đó độ gắn bám của lớp mạ đạt đến độ bền của kim loại. Do vậy trước khi mạ bề mặt phải được gia công, xử lý bằng các phương pháp khác nhau sao cho không còn gỉ, không còn màng oxit mỏng mới hình thành ngay trong quá trình gia công bề mặt tại xưởn, không còn dính dầu mỡ, mồ hôi tay hoặc các chất bẩn khác. › Độ nhẵn : Độ nhẵn của nền ảnh hưởng rất lớn đến độ nhẵn bóng và vẻ đẹp của lớp mạ. Bề mặt nền nhám, xước làm cho phân bố điện thế và mật độ dòng điện không đều :  Chỗ lõm, rãnh sâu … điện thế và mật độ dòng điện cục bộ bé, tốc độ mạ chậm thậm chí không mạ được  Chỗ lồi cao, đỉnh nhọn điện thế và mật độ dòng điện sẽ cao hơn nên tốc độ mạ ở đó rất lớn có thể sinh ra gai, cháy … kết quả là độ nhám của nền được khuyếch đại lên sau khi mạ. Do vậy người ta thường dùng chất san bằng để làm cho bề mặt nền không quá nhám. b) Bản chất kim loại nền : › Nếu kim loại nền dương hơn kim loại mạ thì lớp mạ đóng vai trò anot trong pin, bị ăn mòn và hoà tan còn kim loại nền được bảo vệ cho đến khi nào kớp mạ tan hết.Vì vậy tác dụng và khả năng bảo vệ của lớp mạ này phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày của nó, độ kín tuy rất quan trọng nhưng không phải là chủ yếu. Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ anot này tương đối đơn giản. Ví dụ : Mạ Zn lên Fe, thép từ dung dịch sunfat. › Nếu kim loại nền âm hơn kim loại mạ thì tác dụng và khả năng bảo vệ của lớp mạ phụ thuộc vào độ kín của nó còn độ dày chỉ là thứ yếu. Vì nếu có lỗ thủng vi pin ăn mòn sẽ xuất hiện trong kim loại nền đóng vai trò là anot và bị hoà tan. Lớp mạ tuy vẫn sáng đẹp, dày nhưng dễ bong ra từng mảng lớn do SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -7- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu nền đã bị gỉ ở dưới lớp mạ. Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ catot này khá phức tạp Ví dụ : Mạ Cu từ dung dịch sunfat lên Fe, thép, Zn … c) Sự thoát hiđrô : Mạ điện thường được thực hiện trong môi trường nước nên phản ứng phụ catot hay gặp nhất là ion H  phóng điện tạo thành hiđrô. Nguyên nhân có hiđrô thoát ra đồng thời với kim loại mạ là do điện thế phóng điện của chúng xấp xỉ nhau . Các kim loại có quá điện thế hiđrô lớn như : Zn, Pb, Sn … dù kết tủa trong môi trường axit hiđrô vẫn không thể thoát ra được và hiệu suất dòng điện vẫn rất cao (xấp xỉ 100%) còn các kim loại có quá điện thế hiđrô bé như: Fe, Ni, Co, Pt … thì hiđrô thoát ra rất dễ. Việc thoát hiđrô trên bề mặt catot trong quá trình mạ gây nhiều tác hại : › Giảm hiệu suất dòng điện : Vì phải tiêu phí điện năng vào việc giải phóng hiđrô vô ích, tốc độ mạ lại giảm đi › Thay đổi pH của dung dịch : Do phản ứng phụ catot 2 H   2e  H 2  mà nồng độ H+ giảm đi ( giảm trước tiên trong lớp sát catot) pH sẽ tăng đến giá trị đủ để tạo hiđrôxit hoặc muối kiềm khi tan là nguyên nhân sinh gai, cây … cấu tạo lớp mạ bị xô lệch làm tăng ứng suất nội. Để khắc phục hiện tượng này ta phải điện phân ở nhiệt độ cao hơn, khuấy mạnh dung dịch, tăng nồng độ ion kim loại và ion H+ . › Gây ra hiên tượng “ giòn hiđrô” : Hiđrô vừa thoát ra ở dạng nguyên tử rất dễ bị hấp thụ bởi kim loại nền, mạ tạo thành hợp chất hiđrua hay hoà tan trong kim loại thành dung dịch rắn hoặc chui vào mạng tinh thể làm xô lệch tổ chức kim loại gây nên cứng và giòn hiđrô, lớp mạ có ứng suất lớn dễ bong hoặc phồng rộp . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -8- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Gây ra hiện tượng rỗ : Hiđrô thoát ra còn có thể đóng lại thành bọt bám trên mặt catot lớn dần rồi tách ra. Trong suốt trời gian bám trên catot, bọt đã che chắn không cho quá trình mạ xảy ra tại chân bám của nó tạo nên các vết rỗ, lỗ thủng. 1.2.2 Ảnh hưởng của thành phần dung dịch mạ a) Muối và các hợp chất chứa ion của kim loại mạ : Đây là thành phần thiết yếu của dung dịch mạ, tạo môi trường để diễn ra các quá trình điện hoá ở catot, anot. Thành phần cation trong hợp chất này giúp giữ cho pH của dung dịch mạ xác định ổn định. Thành phần anion ảnh hưởng khá mạnh tới khả năng hấp thụ lên catot . b) Chất dẫn điện : Các chất này không tham gia vào quá trình catot, anot mà chỉ đóng vai trò chuyển điện trong dung dịch làm giảm điện thế bể mạ, giảm nhiệt Jun thoát ra, nâng cao hiệu suất dòng điện . Ví dụ : Dùng H2SO4 trong bể mạ CuSO4 hoặc ZnSO4 Dùng Na2SO4 , MgSO4 trong bể mạ Ni c) Chất đệm : Nhiều dung dịch mạ chỉ làm việc trong một khoảng pH nhât định mà thôi cho nên phải dùng chất đệm thích hợp để khống chế. Chất đệm thường dùng là các axít yếu như : bôric, axêtic, xitric … hoặc các muối như axêtat, Al 2(SO4)3 , phèn nhôm . d) Chất hoạt động bề mặt và chất keo : Một số chất hữu cơ hoạt động bề mặt hoặc chất keo lẫn vào bể mạ hoặc do ta chủ động đưa vào tuy nồng độ rất bé nhưng có ảnh hưởng rất lớn đến cấu trúc kết tủa catot. Nếu chọn được chất hoạt động bề mặt thích hợp SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -9- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu cho ta hiệu ứng tốt, làm cho kết tủa catot nhỏ mịn, sít chặt … ngược lại có thể làm kết tủa rất giòn, dễ bong, sần sùi. e) Chất bóng : Là một loại của chất hoạt động bề mặt có tính chất đặc biệt cho phép thu được lớp mạ bóng trực tiếp ngay từ bể mạ không cần đánh bóng hoặc tẩy bóng thêm f) Chất thấm ướt : Có tác dụng thúc đẩy bọt (khí hiđrô ) mau tách khỏi bề mặt mạ tránh được rỗ, châm kim. Các chất thấm ướt thường dùng : Ankylsunfat, rượu êtylíc … g) Chất chống thụ động anot : Đa số các quá trình mạ đều dùng anot hoà tan để giữ cho nồng độ ion kim loại trong dung dịch không bị nghèo đi do chúng đã giải phóng ra trên catot. Trên thực tế một phần hoặc toàn bộ bề mặt anot bị phủ một lớp muối, hiđrôxit hoặc lớp oxit khó tan làm cho diện tích hoạt động của anot bị thu hẹp phân cực anot tăng lên, dẫn đến thoát khí O 2 trên anot, anot bị thụ động trầm trọng hơn . Để khắc phục hiện tượng này người ta phải đưa vào dung dịch mạ chất chống thụ động anot như : Ion Cl  trong mạ Ni ; ion CN  , CNS  trong mạ đồng xianua với mục đích ngăn cản việc hình thành các chất khó tan trên bề mặt catot . h) Tạp chất : Đây là thành phần không mong muốn nhưng khó tránh khỏi trong các thành phần dung dịch kỹ thuật. Chúng có thể là các chất vô cơ hoặc hữu cơ, tan hay không tan, có thể phóng điện hay hấp phụ trên catot và lẫn vào lớp mạ gây nên bong, rộp, giòn, gai. Vì vậy làm sạch dung dịch mạ thường SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -10- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu xuyên và triệt để là một yêu cầu bắt buộc nhất là đối với các bể mạ bóng, mạ tốc độ cao, mạ có khuấy dung dịch. Ta có thể loại bỏ chất hữu cơ bằng các chất oxihoá (H 2O2 , oxi thoát ra từ anot …) hoặc bằng cách hấp phụ trên than hoạt tính. Loại bỏ các cation dương hơn ion kim loại mạ bằng cách điện phân ở mật độ dòng điện bé và pH thích hợp hoặc bằng phản ứng đẩy bởi chính chất bột kim loại mạ. Loại bỏ cation âm hơn ion kim loại mạ có gây hại bằng cách tăng pH để kết tủa chúng dưới dạng hiđrôxit (nếu được) . Loại bỏ các chất không tan bằng cách lọc dung dịch tốt nhất là lọc liên tục, bao anot trong túi vải để giữ mùn cặn lại. 1.2.3 Mật độ dòng điện : Là đại lượng gây ra sự phân cực điện cực. Mật độ dòng điện cao sẽ thu được lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn, sít chặt và đồng đều, bởi vì lúc đó mầm tinh thể được sinh ra ồ ạt không chỉ tại những điểm lồi (có lợi thế) mà cả trên các mặt phẳng (ít lợi thế hơn ) của tinh thể. Mặt khác mật độ dòng điện cao sẽ làm cho ion kim loại mạ bị nghèo nhanh trong lớp dung dịch sát catot. Do đó phân cực sẽ tăng lên tạo điều kiện sinh ra lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn. Nhưng nếu mật độ dòng điện quá cao (gần đến dòng giới hạn) cũng không được bởi vì lúc đố lớp mạ sẽ bị gai, cây hoặc cháy. Khi mạ tại dòng giới hạn thì chỉ thu được bột kim loại ngoài ra còn làm anot dễ bị thụ động hiđrô dễ thoát hơn và biến động mạnh pH ở lớp dung dịch sát catot. Như vậy để tăng mật độ dòng điện mà chất lượng mạ vẫn tốt ta cần tăng mật độ dòng điện giới hạn i gh lên trước đã như là tăng nhiệt độ, tăng nồng độ ion chính hoặc tăng sự đối lưu trong dung dịch : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -11- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn Dc/Dgh ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu H+ + e =1/2H2 Bột mịn lẫn oxit và hiđroxit 1.0 Bột , sần , gai ,xốp Mn+ + ne = M Lớp mạ đa tinh Xoắn , lớp , khối (cấu trúc tinh thể hoàn chỉnh nhất ) 0 Hình 1.2 : Thay đổi dạng kết tủa theo mật độ dòng điện E 1.2.4 : Nguồn điện một chiều Có một vai trò rất quan trọng, là yếu tố quyết định đến chất lượng lớp mạ thu được. Vì vậy nếu chỉ quan tâm đến việc nâng cao, thay đổi chất lượng của vật liệu nền, vật liệu mạ thì chưa hẳn đã thu được sản phẩm mạ với chất lượng mong muốn một khi chất lượng nguồn một chiều không được đảm bảo. Do đó trong công nghệ mạ điện luôn đòi hỏi nguồn một chiều phải có chất lượng tốt, không gián đoạn, hiệu suất cao, ổn định, làm việc lâu dài, dễ dàng sửa chữa và thay thế . Trong một số trường hợp đặc biệt do yêu cầu về công nghệ cũng như của sản phẩm mạ mà ta có thể thực hiện các phương pháp như là : Dùng dòng xung từ vài ba giây đến 30 giây đầu tiên với mật độ dòng điện cao gấp từ 2 ÷ 3 lần bình thường hoặc là dòng đổi chiều không đối xứng, dòng không liên tục. Tuy nhiên thông thường nhất người ta vẫn quan tâm đến việc làm sao để có thể tạo ra nguồn một chiều với chất lượng tốt nhất : a) Sử dụng máy phát điện một chiều › Sơ đồ: SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -12- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 380v + ®c - R Ut MF - 1C bÓ m¹ bÓ m¹ Hình 1.3 : Mô hình sử dụng máy phát điện một chiều Để điều chỉnh được điện áp ra U ta cần thay đổi dòng điện kich từ I t bằng cách mắc thêm một biến trở vào mạch kích thích. › Nhận xét : Nhìn chung máy phát điện một chiều cho dải điều chỉnh điện áp rộng, đáp ứng được yêu cầu về công suất cho tải mạ. Song bên cạnh đó máy phát điện một chiều vẫn còn tồn tại nhiều khuyết điểm như là : Thiết bị cồng kềnh, làm việc có tiếng ồn lớn, khó khăn trong việc bảo dưỡng và sửa chữa, chi phí ban đầu cao do máy phát điện một chiều cần phải đặt trong một phòng kín riêng biệt, dòng điện đưa tới các bể mạ qua hai thanh cái lớn nên tốn đồng. Chính vì vậy mà ngày nay trong công nghệ mạ điện máy phát điện một chiều không được sử dụng b) Sử dụng bộ biến đổi Hiện nay, trong công nghiệp thì dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi, thêm vào đó công nghệ chế tạo các thiết bị bán dẫn ngày càng được hoàn thiện đặc biệt là công nghệ sản xuất tiristo đã đạt được nhiều thành tựu. Chính vì vậy các bộ biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều được dùng phổ biến trong các nghành công nghiệp. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -13- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Bộ biến đổi sử dụng biến áp tự ngẫu  Sơ đồ: v 3 8 0 U1 U2 U1 + U2 b Ó m¹ - Hình 1.4 : Sơ đồ sử dụng biến áp tự ngẫu  Nhận xét : Với sơ đồ sử dụng máy biến áp tự ngẫu thì tổn hao sẽ lớn hơn khi ta dùng bộ biến đổi mặt khác ta gặp khó khăn trong quá trình tự động hoá bởi lẽ muốn thay đổi liên tục điện áp trên tải ta cần thay đổi số vòng dây thứ cấp của biến áp tự ngẫu bằng cách dùng chổi than tiếp xúc trượt với dây dẫn. Chính điều này làm phát sinh tia lửa điện trong quá trình làm việc, làm hư hỏng phần dây dẫn tiếp xúc với chổi than. › Bộ biến đổi sử dụng điều áp xoay chiều  Sơ đồ: v 380 U1 + U2 bÓ m¹ - Hình 1.5 : Sơ đồ sử dụng điều áp xoay chiều  Nhận xét : Với sơ đồ sử dụng điều áp xoay chiều ta nhận thấy có nhược điểm : Nếu góc mở giữa hai van liên tiếp trong một chu kỳ không bằng nhau thì sẽ xuất hiện một điện áp trung bình một chiều, chính điện áp này sẽ gây ra quá dòng trong máy biến áp, có thể phá hỏng cách điện của máy biến áp cả về nhiệt lẫn cơ. › Bộ biến đổi sử dụng chỉnh lưu có điều khiển  Sơ đồ : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -14- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu + v 380 U1 bÓ m¹ U2 - Hình 1.6 : Sơ đồ sử dụng điều áp xoay chiều  Nhận xét : + ngẫu thì ta Sơ đồ này nếu đem so sánh với sơ đồ sử dụng biến áp tự thấy có những ưu điểm nổi bật : Thiết bị gọn nhẹ, tác động nhanh, dễ tự - động hoá, dễ điều khiển và ổn định dòng áp đồng thời đã khắc phục được nhược điểm mà điều áp xoay chiều mắc phải như đã nêu ở trên vì điện áp đưa vào biến chỉnh lưu là hình sin nên dòng điện trung bình trong một chu kỳ luôn bằng 0. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -15- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu CHƯƠNG 2 LùA CHäN S¥ §å CHØNH L¦U Do yêu cầu trong nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu với điện áp đưa vào chỉnh lưu là xoay chiều 3 pha nên dưới đây em chỉ đề cập đến các sơ đồ chỉnh lưu 3 pha . 2.1 : Chỉnh lưu tia 3 pha a) Sơ đồ nguyên lý: v 380 B A a C c b U2f R Id T1 T2 Ud T3 Hình 2.1 : Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha b) GIải thích hoạt động của sơ đồ : Chỉnh lưu tia 3 pha có cấu tạo từ một biến áp 3 pha với thứ cấp đấu sao có trung tính. Ba tiristo nối cùng cực tính để nối với tải, ba đầu còn lại của van bán dẫn nối tới các pha thứ cấp biến áp. Tải được nối giữa đầu nối chung của van bán dẫn với trung tính. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -16- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Tại thời điểm hai điện áp pha giao nhau được coi là góc thông tự nhiên của cá van bán dẫn. Các tiristo chỉ được mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên như vậy chỉnh lưu tia 3 pha góc mở nhỏ nhất là  = 0o dịch pha so với điện áp một góc 30o . Do ba van đấu chung catot nên tại một thời điểm chỉ có một van dẫn đó là van đấu với pha có điện áp dương hơn hai pha còn lại và thời điểm cấp xung cho van trước đó thì điện áp pha tương ứng phải dương hơn so với trung tính. Vì vậy tuỳ thuộc vào giá trị góc mở  mà điện trên tải Ud có thể liên tục hoặc gián đoạn : Khi   30o thì điện áp Ud liên tục Khi  > 30o thì điện áp Ud gián đoạn Xét trường hợp  = 30o : Tại thời điểm  =  1 = 30o cấp xung điều khiển cho tiristo T1 , vì lúc này ua là dương nhất nên T1 dẫn bỏ qua điện áp rơi trên tiristo thì điện áp trên tải bằng điện áp nguồn, đến thời điểm  =  2 = 1500 cấp xung điều khiển cho tiristo T2 lúc này ub > ua nên T2 dẫn thông cho đến khi mở tiristo T3 tại thời điểm  3 đồng thời T1 bị khoá một cách tự nhiên. Khi T2 dẫn, điện áp ngược đặt lên tiristo T 1 là điện áp dây giữa pha a và pha b có trị số là 6 U2f. Xét tương tự cho thời điểm tiristo T3 dẫn. c) Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha : › Điện áp tải U d :  6 U d 1,17 U 2 f  cos U d 1,17  khi   1 U 2 f   1  sin   / 3     3 khi    6 › Dòng điện trung bình trên mỗi van I v : 1 Iv   Id 3 › Điện áp ngược mà mỗi van phải chịu đựng U nv : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -17- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu U nv  6 U 2 f › Công suất của máy biến áp UBA : UBA = 1,35  Pdmax d) Giản đồ các đường cong trong trường hợp  300 , tải điện trở : ua U l uc ub  1 2 3 4 t U d t Id I T1 t I T2 t I T3 t U T1 t SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -18- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu e) Nhận xét : Nếu sử dụng sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha thì việc điều khiển van tương đối đơn giả , số lượng van ít nên kinh tế hơn. Tuy nhiên chất lượng điện áp một chiều không cao do tần số đập mạch nhỏ, hiệu suất sử dụng biến áp kém, số lượng van ít nên dòng qua van lớn gây sụt áp đáng kể đối với tải có điện áp nhỏ và dòng điện lớn . Do vậy chỉnh lưu tia 3 pha thường được chọn khi công suất tải không quá lớn so với biến áp nguồn cấp và khi tải có yêu cầu chất lượng điện áp một chiều không quá cao . 2.2 : Chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng a) Sơ đồ nguyên lý : A v 380 B C U2f a T1 T4 b T6 T3 c T2 T5 R Ud SV: NguyÔn Tïng L©m Id Líp TB§ - §T4 K48 -19- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu b) Giải thích hoạt động của sơ đồ : Sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng có thể coi như hai sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha mắc ngược chiều nhau : › Nhóm T1 , T3 , T5 mắc theo kiểu catot chung tạo thành một chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp dương › Nhóm T4 , T6 , T2 mắc theo kiểu anot chung tạo thành một chỉnh lưu tia 3 pha cho điện áp âm Giả thiết tại thời điểm xét thì hai tiristo T5 , T6 đang đẫn :  6 › Khi 1    cấp xung điều khiển mở tiristo T1, T1 mở được là do U a  0 , T1 mở làm cho tiristo T5 bị khoá lại một cách tự nhiên (vì U a  U c ). Lúc này T6 và T1 dẫn cho dòng chảy qua. Khi đó điện áp trên tải sẽ là : U d U ab U a  U b › Khi  2  3   cấp xung điều khiển mở tiristo T 2 , T2 mở được vì lúc này 6 điện áp U c là âm nhất, T2 mở làm cho T6 khoá lại một cách tự nhiên. Tương tự ta cấp xung điều khiển cho các tiristo còn lại theo đúng thứ tự pha. Vì chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng được coi như là hai nhóm chỉnh lưu tia 3 pha mắc ngược chiều nhau hợp thành vì vậy điện áp ngược trên mỗi van ta xét tương tự như trong trường hợp chỉnh lưu tia 3 pha. c) Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng : › Điện áp tải U d : U d 2,34 U 2 f  cos U d 1,17  1 U 2 f   1  sin   / 3     3  3 khi   khi    3 › Dòng điện trung bình trên mỗi van I v : 1 Iv   Id 3 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -20- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Điện áp ngược mà mỗi van phải chịu đựng U nv : U nv  6 U 2 f › Công suất máy biến áp SBA : SBA = 1,05  Pdmax d) Giản đồ đường cong trong trường hợp  300 , tải điện trở : ua ub uc Ul 1 2 3 4 5 6 7 t Ud t Id t I T1 I I T2 t T3 t I T4 t I T5 t I t T6 t t U T1 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -21- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu e) Nhận xét : Nếu sử dụng sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng cho ta chất lượng điện áp một chiều tốt do tần số đập mạch trong một chu kỳ lớn, hiệu suất sử dụng máy biến áp cao tuy nhiên số lượng van sử dụng lớn nên giá thành thiết bị cao, gặp khó khăn trong việc điều khiển van. Nhìn chung sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha điều khiển đối xứng dùng cho trường hợp tải có công suất lớn nhưng dòng tải nhỏ hoặc trường hợp tải có yêu cầu hoàn trả năng lượng về lưới. 2.3 : Chỉnh lưu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng a) Sơ đồ nguyên lý : v 380 A * * C * U2f a B b R c Ud a' b' c' * * * Id T1 T3 T5 T4 Lcb T6 T2 Lcb b) Giải thích hoạt động của sơ đồ : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -22- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng bao gồm một máy biến áp động lực 3 pha , cuộn kháng cân bằng , 6 tiristo chia làm hai nhóm T1 ,T3 , T5 và T4 , T6 , T2 › Máy biến áp có hai hệ thống dây quấn thứ cấp a ,b, c và a ’,b’,c’ . Các cuôn dây trên mỗi pha a và a’ , b và b’, c và c’ có số vòng dây như nhau nhưng cực tính thì ngược nhau › ua , ub , uc cung cấp nguồn cho nhóm tiristo T1 , T3 , T5 tạo ra thành phần điện áp ud 1 › ua , ub , uc cung cấp nguồn cho nhóm tiristo T4 , T6 , T2 tạo ra thành phần điện , , , áp ud 2 Do đó : ud  ud 1  ud 2 ( ) 2 › Nhờ có cuộn kháng cân bằng Lcb mà sáu tiristo được chia thành hai nhóm van đấu theo sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha làm việc độc lập, song song với nhau qua việc xét hoạt động từng nhóm van (tương tự như trong chỉnh lưu tia 3 pha) cho ta các dạng sóng điện áp ud1 , ud2. Từ biểu thức (  ) ta xác định được ud . c) Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng : › Điện áp tải U d : U d 1,17  cos U 2 f › Dòng điện trung bình trên mỗi van I v : 1 Iv   Id 6 › Điện áp ngược mà mỗi van phải chịu đựng U nv U nv  6 U 2 f › Công suất máy biến áp : SBA = 1,26  Pdmax SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -23- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu d) Giản đồ đường cong trong trường hợp  300 , tải điện trở : Ud2 U d1 U d 1 I 2 3 4 5 6 7 t d t I T1 t IT2 t I T3 t I T4 t I T5 t I T6 t U T1 t e) Nhận xét : Nếu sử dụng sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha cho ta chất lượng điện áp tốt do tần số đập mạch trong một chu kỳ lớn, dòng điện qua mỗi van chỉ bằng SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -24- 1 6 §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu dòng điện tải nên rất dễ dàng trong việc chọn van nhất là trong trường hợp dòng tải lớn tuy nhiên do phải sử dụng hai hệ thống dây quấn thứ cấp nên việc chế tạo máy biến áp sẽ phức tạp hơn và phải làm thêm cuộn kháng cân bằng. Nhìn chung chỉnh lưu tia sáu pha thường được chọn khi tải có dòng điện quá lớn mà theo sơ đồ cầu 3 pha ta sẽ gặp khó khăn trong việc chọn van. Qua phân tích, so sánh những ưu nhược điểm của 3 sơ đồ chỉnh lưu đồng thời liên hệ với số liệu trong đồ án tốt nghiệp cho tải mạ điện có I d = 1200 A và Ud = 16 V ta thấy việc lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu tia có cuộn kháng cân bằng là hợp lý. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -25- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Ch¬ng 3 TÝnh to¸n vµ thiÕt kÕ m¹ch ®éng lùc 3.1 : Sơ đồ nguyên lý mạch lực A B N C v 380 AT I> I> I> M D K K K A * * a b C1 R1 R2 C2 a' c * b' C1 R1 C1 R2 T1 C * C1 R1 R1 C2 B C1 R1 C1 C2 T5 T4 C2 * R1 R2 R2 T3 * c' R2 T6 C2 R2 T2 Rs + - C2 bÓ m¹ Lcb Lcb SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -26- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Sơ đồ gồm có : › Aptomat Ap : Dùng để đống cắt nguồn, tự động bảo vệ khi quá tải, ngắn mạch đầu ra của bộ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp . › Công tắc tơ K : Dùng để đóng cắt thường xuyên mạch điện tải trong quá trình làm việc . › Máy biến áp chỉnh lưu : Dùng để biến đổi điện áp lưới thành điện áp thích hợp cấp cho chỉnh lưu . › Bộ chỉnh lưu : Biến đổi điện áp xoay chiều từ thứ cấp máy biến áp chỉnh lưu thành điện áp một chiều cung cấp cho tải . › Cuộn kháng cân bằng Lcb : Dùng để hạn chế dòng cân bằng chạy qua hai nhóm van đồng thời biến sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha thành hai nhóm chỉnh lưu tia 3 pha lầm việc độc lập, song song với nhau. › Điện trở sun Rs : Dùng để đo dòng điện làm việc › Mạch R1C1 : Dùng để bảo vệ quá điện áp do nguồn xoay chiều gây ra › mạch R2C2 : Dùng để bảo vệ quá điện áp trong quá trình đống cắt tiristo 3.2 Tính chọn van động lực Các van động lực được lựa chọn dựa vào các yếu tố cơ bản đó là : sơ đồ động lực được lựa chọn, dòng điện tải, điện áp làm việc, điều kịên toả nhiệt. Các thông số của van động lực được tính như sau: 3.2.1 Điện áp ngược mà tiristo phải chịu trong quá trình làm việc : U nv knv U 2 Ta có: Cho nên : U U2  d ku U nv  knv 2 U d = ku 3. 2 16 34 (V)  Trong đó : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -27- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › U nv : điện áp ngược của van g › U 2 : điện áp pha thứ cấp máy biến áp › U d : điện áp trên tải › knv : hệ số điện áp ngược › ku : hệ số điện áp tảig Để van làm việc được tốt và an toàn thì ta nhân U nv với một hệ số dự trữ kdtu : Unv = kdtu U nv Thường thì : kdtu  1, 6 ta chọn kdtu 2,5 Unv 2,5  34 85 (V) Vậy : 3.2.2 Dòng làm việc của van được tính theo dòng hiệu dụng qua van Từ sơ đồ mạch động lực đã chọn ta có : khd  I lv I hd  I hd 1  Id 6 1 1  I d  1200 490 (A) 6 6 Trong đó : › I hd : dòng điện hiệu dụng của van › I d : dòng điện tải › khd : hệ số xác định dòng điện hiệu dụng 3.3.3 Chọn van động lực : Với các van bán dẫn thì sụt áp trên các van thường là U 1 3 (V), do đó với dòng điện I hd ở trên thì tổn thất công suất P trên mỗi van là rất lớn. Vì vậy để van bán dẫn có thể làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt thì ngoài quá trình thông gió tự nhiên ta phải lắp thêm cánh tản nhiệvới diện tích đầy đủ để làm mát cho van. Với điều kiện làm mát đã chọn ta lấy dòng điện làm việc của van bằng 35% dòng điện định mức của van : I dmv 3  Ilv 3  490 1470 (A). SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -28- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Từ các thông số U nv , I dmv đã tính ở trên ta chọn van động lực như sau: Chọn 6 tiristo loại TF915 – 01Z với các thông số định mức: › Điện áp ngược cực đại của van : Un = 100 (V) › Dòng điện định mức của van Iđm =1500 (A) : › Đỉnh xung dòng điện: Ipik = 17000 (A) › Dòng điện của xung điều khiển : Iđk = 200 (mA) › Điện áp của xung điều khiển Uđk = 3,0 (V) : › Dòng điện rò: Ir = 60 (mA) › Sụt áp lớn nhất của Tiristo ở trạng thái dẫn là : U = 1,7 (V) › Tốc độ biến thiên điện áp du = 300 (V/s) dt : › Tốc độ biến thiên của dòng điện : di =400 (A/s) dt › Thời gian chuyển mạch tcm = 30 (s) : › Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : Tmax = 125 (oC) 3.3 Tính toán máy biến áp chỉnh lưu 1. Điện áp pha sơ cấp máy biến áp: điện áp sơ cấp máy biến áp bằng điện áp của nguồn cấp: U1 = Ud =380 (V). 2. Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp : Phương trình cân bằng điện áp khi có tải : Udo .cos min = Ud + Uv + Udn + Uba +Uck Trong đó : › min = 100 là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lưới. ›  Uv : Là sụt áp trên van bán dẫn tiristo Uv = 1,7 (V) › Udn : Là sụt áp trên dây nối , lấy Udn=0 (V) SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -29- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Uba = Ur + Ux là sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp khi có tải Chọn sơ bộ : Uba = 20 * Ud = 20 * 16= 3,2 (V) › Uck : là sụt áp trên cuộn kháng Chọn sơ bộ : Uck = 10 * Ud = 10 * 16 = 1,6 (V) Từ phương trình cân bằng điện áp khi có tải ta có : U  U v  U ck  U ba 16  1, 7 1, 6  3, 2 U do  d  22,85 (V) cos  min cos10o 3. Điện áp pha thứ cấp pha máy biến áp : U2  U do 22,85  16,92 ku 3 2  (V) 4. Công suất tác dụng tối đa của máy biến áp : Pdomax  U do  I d 22,85 1200 27420 (W) 5. Công suất biểu kiến của máy biến áp : Sba k S  Pdo max kS : là hệ số công suất theo sơ đồ mạch động lực. Với mạch chỉnh lưu tia 6 pha thì kS = 1,26 Vậy : Sba 1, 26  27420 35 (KVA) 6. Dòng điện hiệu dụng thứ cấp của máy biến áp : I2  1 2 3  Id  1 2 3 1200 346 (A) 7. Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp : U I 16  346 I1 kba  I 2  2 2  14,5 U1 380 (A) 8. Tiết diện sơ bộ trụ: SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -30- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Tiết diện của trụ QFe của lõi thép máy biến áp được xác định theo công suất của máy biến áp : Q Fe k Q  Sba m f (cm2) Trong đó :  Sba : công suất máy biến áp (VA)  kQ: là hệ số phụ thuộc phương thức làm mát Với máy biến áp khô kQ = 5  6. Ta chọn kQ = 6 .  m : là số trụ của máy biến áp  f : là tần số nguồn điện xoay chiều , ở đây f = 50 (Hz). Thay số ta được : Q Fe 6  35 103 91, 65 (cm2) 3  50 9. Đưòng kính trụ : d  4  QF e 4  91, 65  10,80 (cm)   Chuẩn hoá đường kính trụ theo phụ lục XVII.1 sách Thiết kế máy điện (TKMĐ) của tác giả Trần Khánh Hà và Nguyễn Hồng Thanh ta có : d = 12,5 (cm) Chọn loại thép làm trụ là 3408 với các lá thép có độ dày 0,35 mm và chọn mật độ từ cảm trong trụ BT = 1,65 (T). 10. Gọi h là chiều cao của trụ, m là tỷ lệ giữa chiều cao của trụ và đường kính trụ. Ta chọn : h m  2, 4  h 2, 4 12,5 30 (cm). d 11. Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -31- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn W1 104  ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu U1 104  380  113,19 (vòng) Lấy 4, 44  f  QFe  BT 4, 44  50  91, 65 1, 65 W1 = 113 (vòng) 12. Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp : W2 104  U2 104 16,92  5,04 (vòng) Lấy 4, 44  f  QFe  BT 4, 44  50  91, 65 1, 65 W2 = 5 (vòng) Trong đó:  W : số vòng dây của cuộn dây cần tính (vòng).  U : điện áp của cuộn dây cần tính (V)  BT : từ cảm trong trụ (T)  QFe : tiết diện lõi thép (cm2) 13. Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp . S1 = I 1 14,5 4,83 = 3 J1 (mm2) Với tiết diện như đã tính ta chọn dây dẫn sơ cấp máy biến áp là dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật, cách điện cấp B , chọn mật độ dòng điện J1 = 3A/mm2 Chuẩn hoá tiết diện theo phụ lục VI.2 sách TKMĐ : Lấy S1 = 5,085 (mm2) 14. Kích thước dây dẫn sơ cấp có kể cách điện: a1 = 1,06 (mm); b1 = 5 (mm) Ta chọn dây quấn sơ cấp quấn theo kiểu đồng tâm. 15.Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp . J1= I1 14,5 = 5, 085 2,85 (A/mm2) S1 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -32- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 16.Tiết diện dây dẫn thứ cấp của máy biến áp . I 2 346 115,33 (mm2) = J2 3 S2 = Dây dẫn thứ cấp có tiết diện rất lớn do đó ta phải chập hai dây dẫn có tiết diện hình chữ nhật lại với nhau , kết cấu dây quấn thứ cấp theo kiểu đồng tâm kiểu xoắn. Ta chọn hai dây dẫn có cùng tiết diện là 58,5 (mm2) Vậy tổng tiết diện của hai dây dẫn là: 2  58,5 117 (mm2). 17. Kích thước của một dây dẫn có kể cách điện : a2 = 5,3 (mm) ; b2 = 11,2 (mm) 18. Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp : I 346 2 J2= S 117 2,96 (A/mm2) 2 Với dây quấn sơ cấp ta chọn kết cấu dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục. 19. Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp : W11  h  2  hg b1  kc (vòng) Trong đó :  kc : là hệ số ép chặt , chọn kc = 0,92  h : là chiều cao trụ .  hg : là khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp. Chọn sơ bộ hg= 1,5 (cm) Vậy : W11  30  2 1,5  0,92 49, 68 (vòng) 0,5 Chọn W11 = 49 (vòng/lớp). 20. Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -33- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu W 113 n1  1  2,31 (lớp) W11 49 Chọn số lớp n1 = 3 (lớp) Như vậy có 113 vòng chia thành 3 lớp, 2 lớp có 49 vòng và 1 lớp có 15 vòng 21. Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp : h1 = W11  b 49  0,5  26, 63 (cm) kc 0,92 22. Chọn ống quấn dây làm bằng vật liệu cách điện có bề dầy: S01= 0,1 (cm). 23. Chọn khoảng cách từ trụ tới cuộn dây sơ cấp : a01= 0,75 (cm) . 24. Đường kính trong của ống cách điện : Dt= dFe + 2 * a01- 2 * S01 = 12,5 + 2 *0,75 – 2 * 0,1 = 13,8 (cm) 25. Đường kính trong của cuộn sơ cấp : Dt1= Dt + 2 * S01 = 13,8 + 2 * 0,1 = 14 (cm) Chọn bề dầy giữa hai lớp dây ở cuộn sơ cấp : cd11= 0,1 (mm) 26. Bề dầy cuộn sơ cấp : Bd1= (a1+ cd1) * n1 = (1,06 + 0,1) * 3 = 3,48 (mm) = 0,35 (cm) 27. Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp : Dn1= Dt1+2 * Bd1 = 14 + 2 * 0,35 = 14,7 (cm) 28. Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp : Dtb1= Dt1Dn1 14  14, 7 14,35 (cm) = 2 2 29. Chiều dài dây quấn sơ cấp . l1 =  * W1*Dtb=  * 113 * 14,35 * 10-2 = 50,94 (m) Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -34- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu h1= h2 = 19,57 (cm) 30. Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp : h 26, 63 2 W12 = b  kc = 1,12  0,92 21,87 2 (vòng) Chọn W12= 22 (vòng) 31. Tính sơ bộ số lớp dây quấn thứ cấp : W 5 n2  12  0, 23 (lớp) W12 22 Vậy cuộn thứ cấp chỉ có một lớp dây quấn gồm 5 vòng dây 32. Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp : W 5 12 h2 = k  b = 0,92 1,12 6, 09 (cm) c 33.Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp : a12 = 1,0 (cm) 34. Đường kính trong của cuộn thứ cấp: Dt2 = Dn1+ 2 * a12 = 14,7 + 2 * 1,0 = 16,7 (cm) 35.Bề dầy cuộn sơ cấp : Bd2 = 2 * (a2 + cd2 )= 2 * (5,3 + 0) = 10,6 (mm) = 1,06 (cm) cd2 : bề dầy cách điện giữa hai cuộn dây thứ cấp. Ở đây cd 2 = 0 vì cuộn dây thứ cấp chỉ có một lớp dây 36. Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp : Dn2= Dt2+ 2 * Bd2= 16,7 + 2 * 1,06 = 18,82 (cm) 37. Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp : Dtb2= Dt2  Dn2 16, 7  18,82 17, 76 (cm) = 2 2 38. Chiều dài dây quấn thứ cấp : l2 =   W2  Dtb2 =  * 5 * 16,67 * 10-2 = 2,63 (m) 39. Đường kính trung bình các cuộn dây : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -35- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu D12= Dt1  Dn2 14  18,82 16, 41 (cm) = 2 2 40. Chọn khoảng cách giữa hai cuộn thứ cấp : a22 = 2 (cm) Với đường kính trụ d = 12,5 cm, ta có số bậc là 6 trong nửa tiết diện trụ, chiều dày và kích thước mỗi trụ tra từ phụ lục XVII.1 sách TKMĐ ta có: Chiều dày mỗi bậc (mm) Chiều rộng mỗi bậc (mm) Số lá thép trên mỗ bậc Bậc 1 18 120 51 6 5 4 Bậc 2 16 105 46 Bd2 Bậc 3 6 95 17 Bậc 4 6 85 17 a01 a12 Bd1 Bậc 5 7 65 20 Bậc 6 6 40 17 hg 3 2 1 W2 W1 d 41. Toàn bộ tiết diện bậc thang của trụ : Qbt = 2 *(18 * 120 + 16 * 105+ 6 * 95 + 6 * 85 + 7 * 65 + 6 * 40) = 11420 (mm2) = 114,2 (cm2) 42. Tiết diện hiệu quả của trụ : QT = khq * Qbt = 0,92 * 114,2 = 105,6 (cm2) SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -36- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 43. Tổng chiều dày các bậc thang của trụ . dt = 2 * (1,8 + 1,6 + 0,6 + 0,6 + 0,7 + 0,6 ) = 11,8 (cm) Để đơn giản trong việc chế tạo gông từ, ta chọn gông có tiết diện hình chữ nhật có các kích thước sau : 44. Chiều dày của gông bằng chiều dày của trụ : b = dt =11,8 (cm) 45. Chiều cao của gông bằng chiều rộng tập lá thép thứ nhất của trụ : a = 12 (cm) 46. Tiết diện gông : (cm2) Qbg= a x b = 11,8 * 12 = 141,6 47. Tiết diện hiệu quả của gông : Qg= khq  Qbg = 0,92 * 141,6 = 130,27 (cm2) 48. Số lá thép dùng trong một gông : hg  b 118  337 (lá) 0,5 0,35 49. Tính chính xác mật độ từ cảm trong trụ : U1 380 104 BT 10   1, 44 (T) 4, 44  f W1  QT 4, 44  50 113 105, 06 4 50. Mật độ từ cảm trong gông : Bg = BT* QT 105, 06 = 1,44 * 130, 27 1,16 Qg (T) 51. Chiều rộng cửa sổ mạch từ : c = 2 * (a01 + Bd1 + a12 + Bd2) + a22 = 2 * (0,75 + 0,35 + 1,5 + 1,06) + 2 = 9,32 (cm) 52. Tính khoảng cách giữa hai tâm trục : c’ = c + d = 9,32 + 12,5 = 21,82 (cm) 53. Chiều rộng mạch từ : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -37- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu L= 2 *c +3 * d = 2 * 9,32 + 3 *12,5 = 56,14 (cm) 54. Chiều cao mạch từ : H = h + 2 * a = 30 + 2 * 12 = 54 (cm) 55. Thể tích của trụ : (cm3) VT = 3 * QT * h = 3 * 114,2 *30 = 10278 56. Thể tích của gông : Vg = 2 * Qg * L = 2 * 141,6 * 56,14 = 15899 (cm3) 57. Khối lượng của trụ : MT = VT * mFe = 10278 *10-3 * 7,85 = 80,68 (Kg) 58. Khối lượng của gông : Mg = Vg* mFe = 155899 *10-3 *7,85 = 124,81 (Kg) 59. Khối lượng của sắt : MFe = MT + Mg = 80,68 + 124,81 = 206 (Kg) 60. Thể tích đồng : VCu = 3 * (S1 * l1 + S2 * l2) = 3 * (5,085 *10- 6 * 59,94 + 117 * 10 -6 * 2,63) = 1700 * 10-6 (m3) = 1700 * 10-3 (dm3) 61. Khối lượng của đồng : MCu = VCu * mCu = 1700 * 10-3 * 8,9 = 15,13 (Kg) 62. Điện trở của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C : R1 75  l1 50,94 0, 0231 0, 23 S1 5, 085 () 75 : điện trở suất của đồng ở 75 oC  75 = o * (1 +  * ) = 0,0175 * (1 + 0,0043* 75) = 0,0231 (mm2/m). o = 0,0175 (.mm2/m) : là điện trở suất của đồng ở 0oC  = 0,0043 (oC -1) : là hệ số nhiệt điện trở 63. Điện trở cuộn thứ cấp máy biến áp ở 750C : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -38- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu R2 75  l2 2, 63 0, 0231  0,52 10 3 ) S2 11, 7 64. Điện trở của máy biến áp qui đổi về thứ cấp : 2 RBA 2 W   5  3 R2  R1   2  0,52 10 3  0, 23    0,97 10 () W 113    1 65. Sụt áp trên điện trở máy biến áp : Ur = RBA  Id = 1,16 *10-3  1200 = 1,16 (V) 66. Điện kháng máy biến áp qui đổi về thứ cấp : Bd  Bd 2   Rt 2   -7   a12  1  *  *10  3   h   XBA= 8 * 2* (W2)2 *  0,35  1, 06   16, 7   2 -6    1, 0   10 * 314 * 10 3  2  30    = 8 * 2 * 52 *  = 2,54*10-3 () 67. Điện cảm máy biến áp qui đổi về thứ cấp : XBA 2,54 10 3 8, 0110 6 ( H ) 8, 01 (H) LBA = = 314  68. Sụt áp trên điện kháng máy biến áp : Ux = 3 3 * XBA* Id = * 2,54 * 10-3 * 1200 = 2,91 (V)   69. Sụt áp trên máy biến áp : U BA  U r 2  U x 2  1,162  2,912 3,13 (V) 70. Điện áp giữa hai cực của bể mạ khi góc mở min= 100 : U= Ud0*Cosmin - UV - UBA –  Uck = 22,85 * cos100 – 1,7 – 3,13 – 1,6 = 16,07 (V) 71. Tổng trở ngắn mạch qui đổi về thứ cấp : Z BA  RBA 2  X BA 2  3 2 3 2  0,97 10    2,54 10  2, 72 10  3 () 72. Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp : Pn = 3 * RBA* I22 = 3 *0,97 *10-3 *3462 = 348 (W) SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -39- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu P% = Pn 348 *100 = * 100 = 1,3 ( % ) 35 103 S 73. Tổn hao có tải có kể đến 15% tổn hao phụ : P0 = 1,3 * nf * (MT* BT2 + Mg* Bg2) = 1,3 * 1,15 * (80,68 *1,442 + 124,81 *1,162) = 501 (W) P % = Po 501 100 1, 43 ( % ) * 100 = 35 103 S 74. Điện áp ngắn mạch tác dụng : Unr = RBA  I 2 0,97 10 3  346 100 = 100 1,98 U2 16,92 (%) 75. Điện áp ngắn mạch phản kháng : Unx = X BA  I 2 2,54 10 3  346 100 = 100 5,19 ( % ) U2 16,92 76. Điện áp ngắn mạch phần trăm : U n  U nr 2  U nx 2  1,982  5,192 5, 77 % 77. Dòng điện ngắn mạch xác lập : I 2 nm  U2 16,92  6221 (A) Z BA 2, 72 10 3 78. Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại : I max  .unr    2.I 2 nm  1  e unx    1,98       2  6221  1  e 5,19  14805 (A)     79. Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng chuyển mạch : Giả sử chuyển từ mạch T1 sang T3 ta có phương trình . 2.LBA * dic = U2b – U2a = 6 U 2  Sin(   ) dt SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -40- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn dic 6 U 2 max= 2  LBA dt ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu = 6 16,92  2,6 * 10 6 (A/s) 2  8, 01 10 6 dic dic max = 2,6 (A/s) < cp = 400 (A/s) dt dt Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -41- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 3.4 Tính cuộn kháng cân bằng Trong quá trình làm việc do luôn tồn tại một dòng cân bằng i cb chảy qua hai nhóm van vì vậy ta cần phải tính toán giá trị điện kháng L cb để đảm bảo Icbcf 10 % Idm Đi từ công thức : I cb  k sd U 2 m cb  L ta có : L Lcb  2  Lba   Lcb min  k sd U 2 m m cb  I cbcf k sd U 2 m  2  Lba m  cb  I cbcf Trong đó :  k sd : là hệ số phụ thuộc sơ đồ chỉnh lưư  Với sơ đồ chỉnh lưu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng lấy : k sd = 0,7  U 2m : Giá trị biên độ của điện áp thứ cấp máy biến áp  m : Số pha cuộn kháng cân bằng   cb : Tần số cuộn kháng cân bằng cb 2    f ck 2    3  50 942 (rad/s)  I cb : là giá trị trung bình của dòng điện cân bằng icb  I cbcf : là giá trị dòng điện cho phép đi qua cuộn kháng cân bằng Lấy Icbcf 10 % * Idm= 10 % * 1200=120 (A)  Lba : giá trị điện cảm máy biến áp  Lcb min : là giá trị điện cảm nhỏ nhất phải chọn đối với cuộn kháng cân bằng SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -42- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn Vậy : ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Lcb min  0, 7  2 16,92  2  8, 01 10 0,13 1  942 120 6 (mH) 3.5 Tính toán bảo vệ mạch động lực 3.5.1 Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn Khi tải làm việc thì có dòng điện chạy qua van, trên van có sụt áp, do đó có tổn hao công suất P, tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn. Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcf nào đó , nếu quá nhiệt độ này thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Do đó để van bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý như đã nói ở trên ta tính toán cánh tản nhiệt cho mỗi van bán dẫn 1. Công suất tổn thất trên mỗi tiristo : P = U * Ilv = 1,7 * 490 = 833 (W) 2. Tổng diện tích bề mặt toả nhiệt được tính theo công thức: Sm  P k m  Trong đó:  P : là tổn hao công suất (W).  km : là hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ. Với phương thức làm mát như đã chọn . Ta lấy : km = 10 (W/m2.0C)   : độ chênh lệch nhiệt độ của cánh tản nhiệt so với môi trường. 3. Chọn nhiệt độ môi trường: Tmt = 400 C. 4. Nhiệt độ làm việc cho phép của tiristo : Tcf = 1250 C. 5. Chọn nhiệt độ trên cánh toả nhiệt: Tlv = 900 C.   = Tlv - Tmt = 900C - 400 C = 500C SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -43- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Vậy : 833 Sm  1, 67 (m2) 10  50 3.5.2 Bảo vệ quá dòng điện cho van Để bảo vệ quá dòng cho van ta có thể sử dụng Aptomat tác động nhanh. a) Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động ngắt mạch điện khi xảy ra sự cố quá tải và ngắn mạch các van bán dẫn, ngắn mạch đầu ra độ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp 1. Dòng điện định mức cần thiết của Aptomat : Iđm = 1,1 * Ilv = 1,1 Sba 32 103 1,1  53,5 ( A ) 3  U1 3  380 Chọn dòng điện định mức của Aptomat là Iđm = 60 (A). 2. Điện áp định mức của Aptomat: Điện áp dây trên cuộn sơ cấp của máy biến áp động lực là 380 (V). Do đó ta chọn Aptomat có điện áp định mức: Uđm = 600 (V). Aptomat có 3 tiếp điểm chính, có thể đóng cắt bằng tay hoặc bằng nam châm điện. 3. Chỉnh định dòng ngắn mạch và dòng quá tải cho Aptomat: +) Dòng điện ngắn mạch: Inm = 2,5* Ilv = 2,5  Sba 32 103 2,5  122 (A) 3  U1 3  380 +) Dòng quá tải: Sba 32 103 1,5  80 ( A ) Iqt = 1,5* Ilv = 1,5  3  U1 3  380 Vậy ta chọn Aptomat của hãng LG loại ABE 103A với các thông số như sau Iđm = 60A Uđm = 600V 3 cực SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -44- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Ngoài ra đẻ đóng cắt thừơng xuyên mạch điện tải ta mắc thêm một công tắc tơ K Dòng định mức của công tắc tơ K : Iđm = 1,3 * Ilv = 1,3  Sba 32 103 1,3  63 (A) 3  U1 3  380 Ta chọn công tắc tơ xoay chiều do Liên Xô chế tạo ký hiệu KTB 223 có các thông số định mức : › Dòng điện định mức : Iđm = 150 (A) › Điện áp định mức : Uđm = 380 ( V) › Dòng điện ngắt giới hạn : Ing = 1100 (A) ›Tần số đóng cắt : 150 (lần / 1giờ) 3.5.3 Bảo vệ quá điện áp cho van a) Bảo vệ quá điện áp do nguồn xoay chiều gây ra : Mắc mạch R1C1 đấu giữa các pha thứ cấp của máy biến áp, điều này là cần thiết bởi vì trong quá trình làm việc thường xuất hiện những nguyên nhân ngẫu nhiên như là : đóng cắt máy biến áp nguồn, đóng cắt các phụ tải chung nguồn với chỉnh lưu, có sét đánh … a * c b C1 * R1 C1 C1 * R1 R1 Theo kinh nghiệm ta chọn : R1= 12,5 (  ) C1= 4(  F ) b) Bảo vệ quá điện áp trong quá trình đóng cắt tiristo : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -45- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Được thực hiện bằng cách mắc mạch R 2C2 song song với tiristo. Điều đó được giải thích như sau : khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngược tạo ra một sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm gây nên quá áp giữa anot va catot của tiristo R2 C2 T Theo kinh nghiệm ta chon: R2= 5,1 (  ) C2= 0, 25(  F ) SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -46- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu cH¦¥NG 4 tÝNH TO¸N Vµ THIÕT KÕ M¹CH §IÒU KHIÓN 4.1 Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển Tiristo chỉ mở cho dòng điện chạy qua khi có điện áp dương đặt lên Anot và xung áp dương đặt vào cực điều khiển. Sau khi Tiristor mở thì xung điều khiển không còn tác dụng, dòng chảy qua Tiristor do thông số của mạch động lực quyết định. Điều khiển Tiristor trong sơ đồ chỉnh lưu hiện nay có nhiều phương pháp khác nhau, thường gặp là điều khiển theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính. Giản đồ nguyên lý điều khiển chỉnh lưu: U®f t Urc U®k t X®k t Ud t t1 t2 t3 t4 t5 Hình 4.1.Nguyên lý điều khiển chỉnh lưu SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -47- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu - Nguyên lý điều khiển: Khi điện áp xoay chiều hình sin ( U đf ) đặt vào anot của Tiristo. Để có thể điều khiển được góc mở  của Tiristor trong vùng điện áp dương Anot, cần tạo một điện áp tựa dạng tam giác ( thường gọi điện áp tựa là điện áp răng cưa Urc ). Dùng điện áp một chiều Uđk so sánh với điện áp tựa. Tại thời điểm (t1 , t4) điện áp tựa bằng điện áp điều khiển( Urc = Uđk ) trong vùng điện áp dương anot thì phát xung điều khiển (X đk). Tiristo được mở từ thời điểm có xung điều khiển (t1,t4 ) cho tới cuối bán kì ( hoặc tới khi dòng điện bằng 0). Trên hình vẽ t 1  t2 , t4  t5 là khoảng thời gian tiristo dẫn. 4.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển Qua phân tích nguyên lý điều khiển ở trên ta có thể xây dựng sơ đồ khối của mạch điều khiển gồm 3 khâu cơ bản như sau : Udk Khâu đồng pha Khâu so sánh Kh âu t ạo xung Hình 4.2. Sơ đồ khối mạch điều khiển 4.2.1 Khâu đồng pha Có nhiệm vụ tạo điện áp tựa Urc (thường gặp là điện áp tựa dạng răng cưa tuyến tính) trùng pha với điện áp Anot cuả Tiristo. 4.2.2 Khâu so sánh Nhận tín hiệu điện áp răng cưa và điện áp điều khiển, có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển, để tìm ra thời điểm hai điện áp này bằng nhau ( Urc=Uđk ). Tại thời điểm đó thì phát xung ở đầu ra để gửi sang tầng khuyếch đại. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -48- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 4.2.3 Khâu tạo xung Có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristo. Xung để mở Tirsto có yêu cầu: › Sườn trước dốc thẳng đứng để đảm bảo yêu cầu tiristo mở tức thời khi có xung điều khiển (thường gặp loại xung này là xung kim hoặc xung chữ nhật). › Đủ độ rộng(với độ rộng xung lớn hơn thời gian mở của Tiristo) › Đủ công suất. › Cách li giữa mạch điều khiển với mạch động lực(nếu điện áp động lực quá lớn). Xđk Xđk t t tx tx Hình 4.3 : Hình dạng xung điều khiển tiristo 4.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 4.3.1 Khâu đồng pha: Để có thể tạo ra điện áp răng cưa trong khâu đồng pha có thể dùng : a) Dùng diot và tụ điện : A D1 R1 u ua U1 U2 D2 D2 urc urc t Hình 4.4 : Sơ đồ mạch điện và tín hiệu ra của khâu đồng pha dùng diot SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -49- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Nguyên lý hoạt động của sơ đồ : Khi điện áp UA > 0, diot D1 , D2 dẫn làm ngắn mạch tụ C nên Urc = 0 Khi điện áp UA < 0, diot D1, D2 khoá tụ C được nạp với hằng số thời gian R2C, tụ được nạp cho đến khi | Urc | < | UA | Từ thời điểm | Urc | > | UA | tụ bắt đầu xả cho đến khi Urc = 0 Sơ đồ này có ưu điểm là đơn giản, dễ thực hiện sử dụng ít linh kiện nhưng góc mở van lớn nhất bị giới hạn tức là điện áp tải không điều khiển được từ 0 tới cực đại mà từ một trị số nào đó tới cực đại Để khắc phục nhược điểm này người ta sử dụng sơ đồ dùng tranzito cho khâu đồng pha b) Dùng Tranzito: +E -E R1 GHEP QUANG R2 R2 D Tr A U1 U2 R1 C Uv C Urc Urc b. D U UA t a. Urc c. Hình4.5 : Sơ đồ mạch điện và tín hiệu ra của khâu đồng pha dùng tranzito a) Dùng tranzito pnp b) Dùng bộ ghép quang SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -50- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu › Nguyên lý làm việc: Khi điện áp UA  0, tranzito (Tr) khóa, tụ C nạp Khi UA  0, tranzito dẫn, tụ C xả tạo thành điện áp răng cưa như hình vẽ. Với sơ đồ này điện áp tựa có phần biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kì điện áp. Do vậy, khi cần điều khiển điện áp từ 0 đến cực đại là hoàn toàn có thể thực hiện được. Nhưng sơ đồ có nhược điểm là việc mở và khóa các tranzito trong vùng điện áp lân cận 0 là thiếu chính xác làm cho việc nạp và xả tụ trong vùng điện áp đồng pha lân cận 0 không được như ý muốn. Vì vậy cùng với xu thế phát triển, ngày nay các vi mạch được chế tạo ngày càng nhiều, chất lượng ngày càng cao, kích thước gọn hơn.Việc ứng dụng các vi mạch vào thiết kế mạch đồng pha cho chất lượng điện áp tựa tốt hơn. c) Dùng khuyếch đại thuật toán (KĐTT) : R2 A R1 U1 D1 A - 1 B Tr C1 R3 A2 C UA t UB t Urc a. Urc t b. Hình 4.6 : Sơ đồ mạch điện và tín hiệu ra của khâu đồng pha dùng KĐTT › Nguyên lý làm việc: SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -51- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Khi điện áp UA > 0 thì điện áp đầu ra của KĐTT A 1 là UB bão hoà dương làm cho diot D1 dẫn đồng thời khoá tanzito T1 khi đó tụ điện C1 được nạp Khi điện áp UA < 0 thì điện áp đầu ra của KĐTT A 1 là UB bão hoà âm làm cho diot D1 khoá đồng thời mở thông tranzito T 1 khi đó tụ điện C1 bị ngắn mạch nên UC = 0 4.3.2 Khâu so sánh Thực hiện so sánh hai tín hiệu điện áp U đk và Urc để tìm được thời điểm Uđk = Urc , việc so sánh đó có thể thưc hiện bằng : › Khâu so sánh sử dụng tranzito › Khâu so sánh sử dụng KĐTT Ở đây ta chọn KĐTT vì KĐTT có hệ số khuyếch đại vô cùng lớn, chỉ cần một tín hiệu rất nhỏ (cỡ V ) ở đầu vào thì đầu ra đã có điện áp xấp xỉ bằng điện áp nguồn nuôi chính điều đó đã làm cho sơ đồ sử dụng KĐTT có ưu điểm hơn hẳn sơ đồ dung tranzito đó có thể phát xung điều khiển chính xác tại thời điểm Uđk = Urc › Sơ đồ mạch điện -E Urc Uđk R3 Urc Uđk R1 Tr Ura R2 a. Urc Uđk R1 R2 A3 + Ura b. R1 A + R2 2 Ura c. Hình 4.7 : Sơ đồ các khâu so sánh thường gặp a- Dùng tranzito; b,c- Dùng KĐTT › Nguyên lý hoạt động của sơ đồ SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -52- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Khi Urc > Udk thì điện áp đầu ra UD bão hoà âm Khi Urc < Udk thì điện áp đầu ra UD bão hoà dương Để thuận tiện cho việc điêu khiển sau này thì giữa khâu đồng pha và khâu so sánh ta đặt một bộ cộng điện áp 4.3.3 Khâu khuyếch đại Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở Tiristo, tầng khuyếch đại cuối cùng thường được thiết kế bằng Tranzito công suất giống như hình 4.8a Để xung có dạng kim gửi tới Tiristo, ta dùng biến áp xung (BAX) để có thể khuyếch đại công suất, Diot D bảo vệ Tranzito và cuộn dây sơ cấp biến áp xung khi Tranzito khóa đột ngột. +E BAX BAX D0 D R Tr1 Tr Tr2 Uv Uv D b. a. Hình 4.8 : Các sơ đồ của khâu khuyếch đại a-Bằng tranzito công suất; b- Bằng sơ đồ darlington; › Ưu điểm của sơ đồ này: đơn giản. › Nhược điểm: Hệ số khuyếch đại của Tranzito loại này nhiều khi không đủ lớn để khuyếch đại được tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang. Để có thể tăng hệ số khuyếch đại lên nhằm đáp ứng nhu cầu về khuyếch đại công suất ta có thể sử dụng sơ đồ khuyếch đại hình 4.8b Với sơ đồ này, hệ số khuyếch đại được nhân lên theo thông số của các Tranzito. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -53- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu BAX a1 U1 A ba ®f R1 - + b D1 R2 R3 Tr 1 - + C1 A2 c E+ R4 R5 - R6 + A3 U c' U ®k R8 R7 - d + A4 t õ m¹ c h b¶o v Ö ®Õn Ue R9 D2 tr2 E+ D3 f t1 4.4 Sơ đồ mạch điều khiển SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -54- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 4.5 Giản đồ đường cong các khâu điều khiển UA t U B t U c t U c' Udk t UD t U E t U F t U d t1 t2 t3 t4 t SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -55- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu *Hoạt động của sơ đồ: Điện áp vào tại điểm A (UA) có dạng hình sin, trùng pha với điện áp Anot của Tiristo T1, qua khuyếch đại thuật toán ( KĐTT ) A 1 cho chuỗi xung chữ nhật đối xứng UB. Phần dương của điện áp chữ nhật UB đi qua Diot D1 tới KĐTT A2 tích phân thành điện áp tựa U C ( Urc ). Phần âm của điện áp UB làm mở Tranzito Tr1. Kết quả là A2 bị ngắn mạch (với Urc=0) trong vùng UB âm. Trên đầu ra của A2 chúng ta có chuỗi điện áp răng cưa U rc gián đoạn. Để thuận tiện cho việc điều khiển sau này điện áp UC sau đó được đưa qua bộ cộng A3, điện áp đầu ra bộ cộng là UC, được so sánh với điện áp điều khiển Udk tại đầu vào của KĐTT A4 : Trong khoảng thời gian từ 0 t1 : Uđk < UC, thì điện áp đầu ra KĐTT A4 UD bão hoà âm Trong khoảng thời gian từ t1 t2 điện áp Uđk > UC, làm cho UD lật lên dương Trong các khoảng thời gian tiếp theo ta giải thích tương tự, điện áp U D có dạng xung chữ nhật không đối xứng, phần xung dương của điện áp U D được đưa vào một đầu cổng AND (đầu còn lại là tín hiệu lấy từ mạch bảo vệ ngắn mạch), sau khi qua cổng AND ta nhận được một xung dương U E gián đoạn. Mỗi một xung này qua cực bazơ của tranzito Tr 2 làm Tr2 mở nên có dòng chạy từ E+ qua cuộn sơ cấp máy biến áp xung qua Tr 2 xuống đất, đồng thời biến áp xung sẽ sinh ra một từ thông ở cuộn thứ cấp tạo ra bên thứ cấp các xung UF, các xung này sẽ được đưa tới các cực để mở tiristo. Khi xung tắt Tr2 bị khoá, điện áp trên biến áp xung giảm đột ngột, cuộn dây biến áp xung xuất hiện sức điện động cảm ứng ngược dấu lúc đó các điôt D 2, D3 thông và dập tắt sức điện động để bảo vệ tranzito và cuộn dây máy biến áp xung. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -56- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Điện áp Uđk được lấy từ điện áp phản hồi của nguồn mạ thông qua một mạch phân áp sau đó được so sánh với một điện áp U đ, tín hiệu đầu ra của khâu này chính là điện áp Uđk. Tín hiệu điện áp của khâu bảo vệ ngắn mạch có được nhờ một điện trở sun đặt nối tiếp với tải mạ điện, vì điện áp này nhỏ nên ta cho qua một mạch lặp sau đó đưa qua mạch khuyếch đại trước khi đưa vào mạch so sánh với một điện áp Uđ, trong trường hợp làm việc bình thường tức là điện áp của khâu bảo vệ ngắn mạch nhỏ hơn thì đầu ra của KĐTT A 8 bão hoà dương có tín hiệu logic 1 đi vào strigơ SR kết quả đầu ra của strigơ cũng có mức logic 1 đi vào một đầu của cổng AND, trường hợp ngắn mạch trên tải khi đó điện áp khâu bảo vệ ngắn mạch lớn hơn điện áp U đ ta giải thích ngược lại. Sau khi khắc phục được sự cố ngắn mạch ta ấn nút R khi đó trên đầu ra của strigơ có tín hiệu logic 1 đi vào cổng AND qua mạch khuyếch đại phát xung mở tiristo đưa hệ thống trở lại làm việc như bình thường. Điện áp Ud sẽ xuất hiện trên tải từ thời điểm có xung điều khiển đầu tiên ( tại các thời điểm t2,t4 trong chuỗi xung điều khiển, ở mỗi chu kỳ điện áp nguồn cấp) cho tới cuối nửa chu kỳ điện áp dương Anot. 4.6 Tính toán các thông số của mạch điều khiển Mạch điều khiển được tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristo như là : yêu cầu về công suất , yêu cầu về mức độ tác động … Việc tính toán mạch điều khiển thường được tiến hành từ tầng khuyếch đại ngược trở lên * Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển : › Điện áp điều khiển Tiristo : Ug = Uđk = 3,0 (V) › Dòng điện điều khiển : Ig = Iđk = 200 (mA) › Thời gian chuyển mạch Tiristo : tcm = 30 (s) › Độ rộng xung lấy bằng 4 lần thời gian chuyển mạch : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -57- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu tx = 4 * 30 = 120 (s) 1 › Tần số xung điều khiển : fx = 2  t = 4 (KHz) x › Độ mất đối xứng cho phép :  = 40 › Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển : 12 (V) › Mức sụt biên độ xung : sx = 0,15 4.6.1 Tính chọn biến áp xung (BAX) . 1. Chọn vật liệu làm lõi là sắt Ferit HM . Lõi có dạng hình xuyến , làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá có : B = 0,3 (T) , H = 30 ( A/m ) và không có khe hở không khí. 2. Tỷ số biến áp lấy m = 4 3. Điện áp thứ cấp BAX : U2 = Udk = 3 V 4. Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp BAX : U1 = m  U2 = 4  3 = 12 (V) 5. Dòng điện thứ cấp BAX : I2 = Iđk = 0,20 (A) 6. Dòng điện sơ cấp BAX : I1 = I3 / m = 0,2/ 4 = 0,05 (A) 7. Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt :  tb = B 0,3 8000 (H/m) = 0  H 1, 25 10 6  30 0 : độ từ thẩm của không khí 0 =1,25.10-6 8. Thể tích của lõi thép cần có: V = QL = 0  tb  t x  s x U1  I1 B 2 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -58- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu = 1, 25 10 6  8000 120 10  6  0,15 12  0, 05 0,32 = 1, 2 10 6 (m3) = 1,2 (cm3) trong đó: Q: là tiết diện lõi sắt l : là chiều dài của đường sức từ Chọn mạch từ : OA-22/ 30-5 Có thể tích lõi thép : V= Q  l = 0,2  8,2 = 1,64 (cm3 ). D d Với thể tích mạch từ đó ta có kích thước mạch từ sau : a Hình 4.9 : Hình chiếu lõi biến áp xung a = 4 mm Q = 0,2 cm2 = 20 mm2 b = 5 mm QCS = 3,82 cm2 = 382 mm2 d = 22 mm D = 30 mm l = 8,2 cm 9. Số vòng dây quấn sơ cấp của BAX: Theo định luật cảm ứng điện từ U1 = w1  Q  B/tx  W1  W1  Q  dB W1  Q  B  dt tx U1  t x 12 120  240 (vòng) Q  B 20  0,3 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -59- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 10. Số vòng dây quấn thứ cấp của BAX: W2 = W1 240  60 (vòng) m 4 11. Tiết diện dây sơ cấp : I1 50 10 3 0, 0083 (mm2 ) S1 =  J1 6 chọn J1 = 6 (A/mm2) 12. Đường kính dây quấn sơ cấp: 4  S1 =  d1 = 4  0, 0083 0,102 (mm) 3,14 Chọn dây có đường kính: d1 =0,11 mm .Tra bảng VI.1 tài liệu : đường kính kể cả cách điện d1cđ = 0,132 mm 13. Tiết diện dây thứ cấp : I 0, 2 1 S2 = J  4 0, 05 (mm2 ) 1 chọn J2=4 (A/mm2) 14. Đường kính dây quấn thứ cấp d2 = 4  0, 05 4 S2 = = 0,26 (mm) 3,14  Chọn dây có đường kính : d2 =0,31 mm . Tra bảng VI.1 tài liệu : đường kính kể cả cách điện d2cđ = 0,345 mm 15. Kiểm tra hệ số lấp đầy rãnh hình xuyến    (d12cd W1  d 22cd W2 )  (0,1322  240  0,3452  60) Klđ = 4 4 0, 023 Qcs 382 Vậy hệ số Klđ tương đối thấp cần thiết cho quá trình tỏa nhiệt và quấn dây. 4.6.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng mạch điều khiển : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -60- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Chọn Tranzito công suất Tr3 loại BC846ALT1 làm việc ở chế độ xung, có các thông số : › Tranzito loại npn, vật liệu bán dẫn là Si › Điện áp giữa Colecto và Bazo khi hở mạch Emito : UCBO = 65 (V) › Điện áp giữa Emito và Bazo khi hở mạch Colecto : UEBO =4 (V) › Dòng điện lớn nhất ở Colecto có thể chịu đựng : Icmax = 500 (mA) › Công suất tiêu tán ở Colecto: Pc = 2,5 (W) › Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp: T1 = 175 (0C) › Hệ số khuyếch đại: β = 200 › Dòng làm việc của Colecto : Ic3 = I1= 83 (mA) › Dòng làm việc của Bazo: IB3 = Ic3 / = 83/200 = 0,415 (A) 4.6.3 Chọn các Diod Để bảo vệ các thiết bị đóng cắt không tiếp điểm cho dòng xung nhọn chạy qua và ngăn cản xung âm… Trong sơ đồ ta dùng tất cả cùng loại Diod 1N4009 với các thông số sau: Dòng định mức Iđm = 10 A Điện áp ngược max Ung = 25V Điện áp để cho mở thông Um= 1V 4.6.4 Tính chọn cổng AND 14 13 1211 1 10 9 & & & & 2 3 8 4 5 6 7 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -61- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Hình 4.10 : Sơ đồ chân IC 4081 Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 6 cổng AND nên ta chon 2 IC 4081 họ CMOS. Mỗi IC 4081 có 4 cổng AND với các thông số : › Nguồn nuôi IC : Vcc = 3 18 V. Ta chọn Vcc = 12 V › Dải nhiệt độ làm việc : -40oC  80oC › Dòng điện vào nhỏ hơn 1mA › Công suất tiêu thụ trên mỗi cổng : P = 2,5 mW/ 1cổng 4.6.5 Chọn điện trở R9 : Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào Bazo của Tranzito Tr 2 , chọn R9 thoả mãn điều kiện: R9  U/Ib3 = 10/(0,415  10-3 ) = 24,1 (k) ; Chọn R9 = 25 ((k) 4.6.6 Tính chọn khâu so sánh: › Khuyếch đại thật toán đã chọn loại : TL084 Trong đó nếu nguồn nuôi Vcc = ± 12 V, thì điện áp vào A4 là Uv = 10 V › Dòng điện vào được hạn chế ở mức : Iv< 1 (mA) Vì vậy ta có : R7 = R8 > Uv / Iv = 10/ 10-3 = 10 (k) Ta chọn R7 =R8 = 12 (k) Do đó dòng điện vào A4 là : Iv4 = 10/ (12  103) = 0,83 (mA) 14 13 1 12 11 10 9 - - + + - - + + 2 3 4 SV: NguyÔn Tïng L©m 5 6 8 7 Líp TB§ - §T4 K48 -62- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Hình 4.10 : Sơ đồ chân IC TL 084 4.6.7 Tính chọn mạch cộng : UD  Ta có : 1 UC U d (  ) R6 R4 R5 Chọn R4 = R5 = R6 . Vậy : Uđ = UD – UC = 10 (V) Dòng điện vào A3 được hạn chế để : Iv < 1mV Do đó cần chọn : I 10 C R4 > I 10 3 10 (K  ) v Ta chọn : R4 = R5 = R6 = 12 (K  ) Khi đó dòng điện vào A3 : Iv3 = 10 0,83(mA) 12 103 4.6.8 Tính chọn khâu đồng pha: a) Điện áp tựa được hình thành do nạp tụ C trong một nửa chu kỳ do đó : 1 0,01 UC = R  C 0 U B dt 3 1 UB = UC = 10 (V) . Do vậy : 10   10  t / 0,01  R3  C1 = 10-2 0 R3  C1 Chọn C1 = 0,1 (  F ) . Vậy : R3  10 2 100 (K  ) 0,110 6 Để truận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp ráp, ta chọn R3 có giá trị 120 K  gồm một điện trở 90 K  và một biến trở có phạm vi điều chỉnh 30 K  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -63- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu b) Chọn Tranzito Tr1 loại PNP làm bằng silic mã hiệu A564 có các thống số sau : › Điện áp giữa Colectơ và Bazơ khi hở mạch: UCBO = 25 (V). › Điện áp giữa Emitơ và Bazơ khi hở mạch Colectơ: UBEO = 7 (V) › Dòng lớn nhất mà Colectơ có thể chịu đựng được: ICmax = 100 (mA). › Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp: Tcp = 150oC › Hệ số khuyếch đại :  = 250. › Dòng cực đại của Bazơ: I B3  IC   100 0,4 mA 250 c) Tính chọn điển trở R2 để hạn chế dòng điện đi vào Bazơ Tranzitor Tr1 được chọn như sau : U 10 B R2 > I  0, 4 10 3 25 (K  ) B 1 Ta chọn R2 = 30 (k). d) Điện trở R1 để hạn chế dòng điện đi vào KĐTT A1 , thường chon R1 sao cho dòng vào KĐTT : Iv < 1mA. Do đó : R1  UA 10  10 (K  )  R1 = 12 (K  ) I v 1 10 3 Ở đây điện áp chọn UA = 10 (V) 4.6.9 Tính toán máy biến áp dùng cho việc tạo nguồn nuôi và làm khâu đồng pha : Thiết kế máy biến áp dùng cho cả việc tạo điện áp đồng pha và tạo nguồn nuôi , chọn kiểu máy biến áp 3 pha 3 trụ , trên mỗi trụ có 5 cuộn dây,một cuộn sơ cấp và 4 cuộn thứ cấp . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -64- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu * a3 * b3 c3 * * a4 * b4 * c4 7812 A B C a1 +12V C1 C3 C2 C4 b1 c1 7912 0V - 12V a2 b2 c2 C5 7812 +12V BAX Hình 4.11: Sơ đồ nguyên lý tạo nguồn nuôi mạch điều khiển a) Cuộn thứ cấp thứ nhất a1,b1,c1: Cần tạo ra nguồn điện áp ±12 V (có ổn áp) để cấp cho nuôi IC, điện áp đặt trong phản hồi dòng điện và điện áp, bộ tạo xung răng cưa , điện áp lấy ra để làm điện áp so sánh. Nguồn này được cấp bởi ba cuộn dây thứ cấp a1,b1,c1. Chỉnh lưu cầu ba pha để tạo điện áp nguồn nuôi đối xứng cho IC. Điện áp đầu ra của của ổn áp chọn 12 V. Điện áp đầu vào của IC ổn áp chọn 20 V. Điện áp thứ cấp các cuộn dây a1,b1,c1 là: U21 = 20/ 2,34 = 8,55 (V) Chọn U21= 9 (V) SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -65- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Để ổn định đầu ra của nguồn nuôi ta dùng 2 vi mạch ổn áp 7812 và 7912 các thông số chung của vi mạch này. › Điện áp đầu vào : UV = 7÷35 (V) › Điện áp đầu ra: IC 7812 có Ura =12 (V) IC 7912 có Ura = -12 (V) › Dòng điện đầu ra : Ira = 0 ÷ 1 A Tụ điện C1 , C2 , C3 , C4 dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao. Chọn C1= C2 =C3 =C4 = 470 (F) ; U= 35 V b) Cuộn thứ cấp thứ hai a2,,b2,c2 : Tạo nguồn nuôi cho biến áp xung , cấp xung điều khiển cho các Tiristor (+12 V) . Mỗi khi phát xung điều khiển công suất xung đáng kể , nên cần chế tạo cuộn dây này riêng rẽ với cuộn dây cấp nguồn IC , để tránh gây sụt áp nguồn nuôi IC. c) Cuộn thứ cấp thứ ba và thứ tư (a3, b3 ,c3 ,a4, b4 ,c4): Là các cuộn dây đồng pha. Các cuộn dây này cho phép lấy điên áp hình sin của lưới điện cấp cho khâu đồng pha › Điện áp lấy ra ở thứ cấp cuộn dây nguồn nuôi IC : U21= 9 (V) 1.Công suất tiêu thụ ở 7 IC TL084 và 2 IC 4081 : PIC = 7  0,68 + 6  2,5  10-3 = 4,78 (W) 2. Công suất BAX cấp cho cực điều khiển Tiristo : Px = 6  Udk  Idk = 6  3  0,2 = 3,6 (W) 3. Điện áp pha thứ cấp cuộn dây nguồn nuôi biến áp xung a2,b2,c2 12 U22 = 2,34 5,13 (V)  Chọn U22 = 6 (V) 4. Điện áp lấy ra ở thứ cấp cuộn dây đồng pha (a3,b3,c3 ; a4,b4 ,c4) U23 = U24 = 10 (V) 5. Dòng điện chạy qua cuộn dây đồng pha chọn 1 mA . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -66- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Vậy công suất các cuộn dây đồng pha : Pdf = 6  Udf  Idf = 6  10  0,001 = 0,06 (W) 6. Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi: PN = PIC + Px + Pdf PN = 4,78 + 3,6 + 0,06 = 8,44 ( W) 7. Công suất của máy biến áp có kể đến 5% tổn thất trong máy: S = 1,05  PN = 1,05  8,44 = 8,86 ( VA). 8. Dòng điện sơ cấp máy biến áp: S 8,86 I1 = 3 U 3  220 0, 013 (A) 1 9. Tiết diện trụ của máy biến áp được tính theo công thức: QT = kQ  S = 5 m f 8,86 1, 22 ( cm2) 3  50 Trong đó : kQ = 5 : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát. m = 3 : số trụ của biến áp. f = 50 : tần số điện áp lưới. ta chuẩn hoá tiết diện trụ theo bảng 5-5 TL4 ta chọn lõi thép từ dạng chữ E loại dày 0,35 mm có kích thước như sau : a = 16 mm , b = 10 mm , h = 20 mm , Q = 1,31 cm2 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -67- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu a a a H h c a L Hình 4.12: Kích thước mạch từ máy biến áp 10. Chọn mật độ từ cảm ở trong trụ B = 1,5 T , ta có số vòng dây sơ cấp W1 104  U1 220 104  5043 (vòng) 4, 44  f  B  QT 4, 44  50 1,5 1,31 11. Chọn mật độ dòng điện trong cuộn dây sơ cấp: J1= J2 = 2,75 (A/mm2) 12. Tiết dây quấn sơ cấp: S1 = 0, 013 I1 J1 = 2, 75 0, 0047 (mm2) 13. Đường kính dây quấn sơ cấp: d1= 4  S1 =  4  0, 0047 0, 077 (mm) 3,14 Để đảmbảo độ bề cơ ta chọn d = 0,12 (mm) . Khi đó tra theo phụ lục VI.1 TL sách TKMĐ đường kính kể cả cách điện : d1cd = 0,142 (mm) 14. Số vòng dây của cuộn dây thứ cấp W21: W21 W1  U 21 9 5043  206 (vòng) U1 220 15. Số vòng dây của cuộn dây thứ cấp W22: W22 W1  U 22 6 5043  138 (vòng) U1 220 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -68- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu 16. Số vòng dây của cuộn dây thứ cấp W23: W23 W24 W1  U 23 10 5043  229 (vòng) U1 220 17. Tiết diện của dây quấn thứ cấp W21 : 1, 05  P 1, 05  4, 78 IC S21 = 3 U  J 3  9  2, 75 0, 068 (mm2) 21 2 18. Đường kính dây quấn thứ cấp W21 d 21  4  S21 4  0, 068  0, 294 (mm)   Để đảm bảo độ bề cơ ta chọn d21 = 0,31 (mm) . Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cả cách điện d21cd = 0,345 (mm) 19. Tiết diện dây quấn thứ cấp W22 : 1, 05  P 1, 05  3,6 X S22 = 3 U  J 3  6  2, 75 0, 076 (mm2) 22 2 20. Đường kính dây quấn thứ cấp W22 : d 22  4  S 22 4  0, 076  0,311   (mm) Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn d22 = 0,33 (mm) . Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cả cách điện d22cd = 0,365 (mm) 21. Tiết diện dây quấn thứ cấp W23 , W24 : 1,05  P 1, 05  0, 06 X S23 = S24 = 6 U  J  6 10  2, 75 0, 0004 (mm2) 22 2 22. Đường kính dây quấn thứ cấp W23 , W24 : d 23 d 24  4  S23 4  0, 0004  0, 022 (mm)   Để đảm bảo độ bền cơ ta chọn d23 = d24 = 0,1 (mm) . Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cả cách điện d23cd = d24cd = 0,122 (mm) 23. Chọn hệ số lấp đầy : kld = 0,7 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -69- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu  1 2 2 2 2 Với: kld   (d1cd  W1  d 21cd  W21  d 22cd  W22  2  d 23cd  W23 )  4 ch 24. Vậy chiều rộng của sổ: 1  2 2 2 2 c = 4  (0,142  5043  0,345  206  0,365 138  2  0,122  229)  0, 7  20 = 8, 49 (mm) Chọn c = 8 (mm). 25. Chiều dài mạch từ: L = 2  c  3  a 2  8  2 16 64 (mm) 26. Chiều cao mạch từ H = h  2  a 20  2 16 52 (mm) 4.4.9 Tính chọn Diod cho bộ chỉnh lưu nguồn ngoài : 1. Dòng điện hiệu dụng qua Diod: ID.HD = I IC 3 = 1 4, 78  0,15 3 29 (A) 2. Điện áp ngược cực đại mà Diod phải chịu: UNmax = 6  U21 = 6  9 = 22,04 (V) 3. Chọn Diod có dòng định mức: Idm  Ki  ID.HD = 10  0,15 =1,5 (A) 4. Chọn Diod có điện áp ngược lớn nhất: Un = ku  UNmax= 2  22,04 = 44,08 (V) Với thông số trên ta chọn Diod loại KII 208A có các thông số: › Dòng điện định mức: Idm = 1,5 A › Điện áp ngược cực đại của Diod: UN = 100 V SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -70- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu ch¬ng 5 x©y dùng hÖ thèng æn ®Þnh ®iÖn ¸p vµ b¶o vÖ ng¾n m¹ch Để ổn định điện áp trên tải mạ ta cần điều khiển góc mở tiristo một cách liên tục, điều này được thực hiện nhờ một mạch hồi tiếp lấy tín hiệu sau chỉnh lưu Uphu rồi đưa vào khâu so sánh tín hiệu. Khâu so sánh thực chất là dùng một điện áp đặt để so sánh với tín hiệu nhận được từ mạch phản hồi qua sai lệch thu được ta đưa vào U đk để thay đổi góc mở tiristo qua đó thay đổi điện áp trên tải mạ phù hợp với điện áp mà ta mong muốn Udk Uñ CL UCL Km Id Uphu Kpu Hình 5.1 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp Ngoài ra trong quá trình làm việc vì một lý do nào đó mà dòng điện trên tải lớn hơn dòng điện ngưỡng. Khi đó ta cần lấy tín hiệu phản hồi dòng trên tải Uphi dêm so sánh với tín hiệu điện áp ngưỡng U ng. Khi Uphi > Ung thì có tín hiệu phản hồi Uping tác động vào Uđk để khoá tiristo . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -71- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Udk Uñ UCL CL Km Id Uping Upi Kpi Ung Hình 5.2 : Sơ đồ khâu bảo vệ ngắn mạch 5.1 : Xây dựng đặc tính của hệ thống ổn định điện áp và bảo vệ ngắn mạch . 5.1.1 : Phương trình của hệ hở : U d E  I d  R kCL  Uđk  I d  R (1) Trong đó : R Rba  3 3  X ba 0,97 10 3   2,54 10 3 3, 4  10 3   ( ) Đặc tính của hệ hở đi qua điểm định mức ( Iđm , Uđm) và điểm không tải (0 , Udohmax) . Vậy : U dohmax E U dm  R  I dm 16  3, 4 10 3 1200 20, 08 (V) 5.1.2 : Phương trình của hệ kín : Từ sơ đồ cấu trúc ta có : U Uđk = Uđ - Uphu Uphu = kphu  Ud (2) (3) Thay (2) , (3) vào (1) ta có : Ud = (Uđ – kphu  Ud )  kCL – Id  RΣ kCL R  Uđ  Id  Ud  1  kCL  k phu 1  kCL  k phu Trong đó : kCL Udohmax / Uđkmax = 20,08 / 10 = 2,008 Lấy Uphu = 9,8 (V)  k phu  Uphu / Ud = 9,8 / 16 = 0,6125 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -72- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Như vậy ứng với các giá trị Uđ khác nhau sẽ cho ta các đường đặc tính của hệ kín khác nhau . Xét trường hợp : Uđ = Uđmax =10 (V) Khi đó điện áp không tải lớn nhất : kCL Udokmax = 1  k  k  Uđmax CL phu 2, 008  10 9, 005  16 (V) 1  2, 008  0, 6125 Điều này chứng tỏ ta cần phải thêm một khâu khuyếch đại trung gian ktg đặt trước Uđk : Uñ U - Udk Ktg UCL CL Km Id Uphu Kpu H ình 5.3 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp khi có thêm khâu khuyếch đại trung gian Hệ số khuyếch đại được chọn như sau : ktg = Uđkmax / ( Uđmax – Uphu ) Khi đó phương trình đặc tính của hệ kín : k k R tg CL  Ud = 1  k  k  k  Uđ - 1  k  k  k  I d tg u CL tg phu CL Vẽ 3 đường đặc tuyến của hệ kín ứng với các giá trị Uđ khác nhau : 10 (V) , 8 (V) , 5 (V) , 3(V) , 1(V) : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -73- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu ud 20.08 hÖ hë 16.07 U® =10V 12.79 U® =8V 8.04 U® =5V 4.82 U® =3V 1.61 U® =1V id 1.5 I ®m i ®m Hình 5.4 : Các đường đặc tính hệ kín - hệ hở của hệ thống 5.2: Tính chọn các khâu trong phản hồi điện áp và khuyếch đại trung gian 5.2.1 : Mạch phản hồi điện áp R10 R15 R12 Ud E R11 Uphu R13 SV: NguyÔn Tïng L©m - A5 + U ®k R14 Líp TB§ - §T4 K48 -74- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu Hình 5.5 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp k phu  R11 0, 6125  R11 1, 6  R10 R10  R11 Chọn : R10 = 100 (  ), 2 ( W ) ; R11 = 160 (  ), 2 ( W ) 5.2.2 : Khâu khuyếch đại trung gian R14  ( R12  R15 ) R 15 Uđk  R  ( R  R )  Uđ - R U phu 12 13 14 12 Chọn : R12 , R13 , R14 , R15 sao cho : R 15 R14  ( R12  R15 )  R12 R12  ( R13  R14 ) R R R  (R  R ) 15 15 14 12 15 Uđk  R  ( Uđ - Uphu )  R  R  ( R  R ) ktg 50 12 12 12 13 14 Khi đó : R 15 R14  50 R12 R13  Chọn : R12 = R13 = 10 (  ) ; R14 = R15 = 500 (  ) 5.2.3 : Tính chọn khâu bảo vệ ngắn mạch R17 Id Rs Us + - A6 R16 A7 + E R18 - A8 + S uping R19 M E R R20 r 21 Hình 5.6 : Sơ đồ khâu bảo vệ ngắn mạch Chọn sun là loại 1200A / 75mV Chọn hệ số khuyếch đại của KĐTT A7 là 100 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -75- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn Vây : ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu R17 / R16 = 100 Đồng thời chọn R16 sao cho dòng đi vào KĐTT A7 nhỏ hơn 1mA : R16 > 75mV / 1mA = 75 (  ) Chọn R16 = 100 (  ) ; R17 = 10 (  ) Để hạn chế dòng điện đi vào KĐTT A8 nhỏ hơn 1mA ta chọn : R18 = R19 > 7,5V / 1mA = 7,5 (k  ) Chọn ; R18 = R19 = 15 (k  ) Trong đó R19 gồm một điện trở 12 k  và một biến trở có phạm vi điều chỉnh 3 k SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -76- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu kÕt luËn Tuy thời gian làm đồ án không nhiều và chưa có điều kiện đi sâu vào thực tế nhưng với sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là TS.NGUYỄN TRUNG SƠN đã rất nhiệt tình, tận tâm hướng dẫn em hoàn thành đồ án, để qua đó em có thể tích luỹ cho mình một vốn hiểu biết nho nhỏ về công nghệ mạ điện, về bộ nguồn chỉnh lưu nhưng quan trọng nhất là thầy đã giúp em có một cái nhìn tổng quan, biết cách đặt vấn đề, biết phân tích so sánh để tìm ra phương án phù hợp. Đây là điều rất bổ ích, cần thiết cho một người kỹ sư sau này! Sau hơn ba tháng thiết kế đồ án tốt nghiệp bản thân cũng đã nỗ lực nhiều song em biết mình vẫn còn những điều chưa thông thạo và hiểu biết thấu đáo, cho nên nếu có điều kiện em mong các thầy cô chỉ dạy nhiều hơn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn đặc biệt là thầy NGUYỄN TRUNG SƠN đã động viên, tạo điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đồ án tốt nghiệp này! SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -77- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu tµi liÖu tham kh¶o 1. Tác giả : Trần Minh Hoàng TL1 : “ Mạ điện ” Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật ; Hà Nội 2001 2. Tác giả : Trần Văn Thịnh TL2 : “ Hướng dẫn thiết kế tính toán thiết bị điều khiển ” Nhà xuất bản giáo dục 3. Tác giả : Lê Văn Doanh _ Nguyễn Thế Công _ Trần Văn Thịnh TL3 : “ Điện tử công suất lý thuyết - Thiết kế - ứng dụng ” Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 4. Tác giả : Nguyễn Bính TL4 : “ Điện tử công suất lớn và ứng dụng Thyristo ” Nhà xuất bản đại học và trung học chuyên nghiệp ; Hà Nội 1985 5. Tác giả : Bùi Đình Tiếu TL5 : “ Giáo trình truyền động điện ” Nhà xuất bản giáo dục 6. Tác giả : Vũ Gia Hanh _Trần Khánh Hà _ Phan Tử Thụ _Nguyễn Văn Sáu TL6 : “ Máy điện 2 ” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 7. Tác giả : Phạm Văn Bình _ Lê Văn Doanh TL7 : “ Máy biến áp : lý thuyết, vận hành, bảo dưỡng, thử nghiệm” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 8. Tác giả : Nguyễn Hồng Quang TL8 : “ Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị thừ 0,4 đến 500 KV ” Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 2007 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -78- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu MỤC LỤC SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -79- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu CHƯƠNG I: Tổng quan về mạ điện và giới thiệu các bộ nguồn một chiều 1.1 Khái niệm cơ bản về mạ điện..................................................................Trang 3 1.2 Giới thiệu các bộ nguồn một chiều........................................................Trang 12 CHƯƠNG II Tổng quan về các bộ chỉnh lưu Tiristo ba pha 2.1 Chỉnh lưu tia ba pha................................................................................Trang14 2.2 Chỉnh lưu cầu ba pha.............................................................................Trang 17 2.3 Chỉnh lưu tia sáu pha.............................................................................Trang 11 CHƯƠNG III Tính chọn mạch động lực 3.1 Tính chọn van động lực.........................................................................Trang 26 3.2 Tính chọn máy biến áp cho mạch động lực...........................................Trang 29 3.3 Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực........................................Trang 52 CHƯƠNG IV Tính chọn mạch điều khiển 4.1 Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển.......................................................Trang 57 4.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển...................................................................Trang 58 4.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý........................................................................Trang 59 4.4 Tính toán các thông số mạch điều khiển...............................Trang 66 CHƯƠNG 5 5.1 Thiết kế hệ kín ổn định đi ện áp cho bể mạ ............................Trang 76 5.2 T ính v à thi ết kh âu b ảo vệ ng ắn m ạch .........................Trang 78 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -80- §å ¸n tèt nghiÖp khiÓn cho m¹ ®iÖn ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN DÙNG CHO TẢI MẠ ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.NGUYỄN TRUNG SƠN SINH VIÊN THƯC HIỆN : NGUYỄN TÙNG LÂM LỚP : THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ 4 – K48 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -81-