Tổng quan về mạ xoa
Chất lợng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính nh khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, tính trơ hoá học, chống rỉ có ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ , độ tin cậy của chúng Xu thế nâng cao năng suất và tác động nhanh của thiết bị làm cho điều kiện làm việc của chúng càng thêm khắc nhiệt Ngoài ra nhu cầu sử dụng thiết bị ngày càng nhiều , trong khi đó giá thành chế tạo cao vì vậy việc phục hồi các chi tiết sau một thời gian làm việc đã h hỏng mất giá trị sử dụng (nh không đủ kích thớc, không đủ độ bền, không đảm bảo liên kết lắp ghép ) có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn. Tới thế kỷ 20 bề mặt vật liệu đã đợc xử lý bằng những công nghệ phủ hoá lý khác nhau.Vật liệu phủ có thể là vật liệu nguyên chất, hợp kim nhiều thành phần polyme gốm silíc, vật liệu quang, từ, với các phơng pháp phủ nh : phủ điện hoá, hoá học, phun tĩnh điện, phun hồ quang, phun lasma, phun siêu âm, PCD,CDV cấy các ion và đặc biệt là kỹ thuật mạ xoa.
Kỹ thuật mạ xoa là sự phát triển mới của kỹ thuật mạ điện, là một nội dung quan trọng của công nghệ bề mặt, ở một số nớc trên thế giới, đã đợc coi hạng mục kinh tế mới cấp quốc gia và là trọng điểm để nghiên cứu và phổ cập ứng dụng
Mạ xoa cũng giống nh các phơng pháp mạ điện khác, đợc chấp nhận và rất hữu ích trong việc tái chế lại các chi tiết máy đã bị h hỏng do sử dụng hoặc gia công sai Hiện nay các
6 chi tiết nh vậy đã đợc thu hồi và tái sử dụng nhờ công nghệ mạ xoa đặc biệt này, và có khả năng trở về trạng thái mới. Trong nhiều trờng hợp các chi tiết này lại có tính chống mòn với tuổi thọ cao hơn chi tiết mới Do vậy, công nghệ mạ xoa này đợc ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành công nghiệp và qu©n sù.
Mạ xoa là một công nghệ bề mặt tiến Nó cho phép vừa phục hồi kích thớc cừa tạo đợc chất lợng bề mặt cao về độ cứng, khả năng chịu mài mòn, độ bền Do đó nó đợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế nh đầu máy toa xe, hàng không, tầu thuyền, cơ giới công trình, thiết bị điện tử.
Quá trình hình thành lớp mạ xoa
Khái niệm về mạ xoa 5 II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ 6 III.Các thông số công nghệ cơ bản của kỹ thuật mạ xoa
Mạ xoa là phơng pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa Cơ cấu thiết bị bao gồm: một bộ nguồn điều khiển vô cấp, cấp điện âm(-) cho tiết mạ và điện áp dơng (+) cho bút xoa Khi thực hiện quá trình mạ xoa, phải có sự chuyển động tơng đối giữa bút xoa và chi tiết mạ trong khi dung dịch mạ đợc cung cấp liên tục bằng máy bơm dung dịch Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút xoa chi tiết tiếp xúc với chi tiết gia công Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thiết bị mạ xoa đợc thể hiện ở h×nh 1.
Trong dung dịch mạ xoa, chỉ phóng điện hoàn nguyên kết tinh tại nơi tiếp xúc giữa bút mạ xoa và chi tiết Sự dịch chuyển của bút mạ hạn chế sự lớn lên và sát nhập của các hạt tinh thể, do đó trong lớp mạ tồn tại rất nhiều các hạt tinh thể
4 nhỏ mịn và lệch vị trí, dẫn tới nâng cao củng cố độ cứng của lớp mạ.
Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa đợc cung cấp kịp thời lên bề mặt làm việc, rút ngắn quá trình khuếch tán ion kim loại, khiến cho không nảy sinh hiện tợng thiếu ion Do đó hàm lợng ion trong kim loại rất cao cho phép sử dụng dòng điện cao hơn để mạ rất nhiều, do đó hình thành lớp mạ cao.
Nguyên lý của kỹthuật mạ xoa có thể biểu thị bằng công thức sau:
Trong đó M n+ : ion kim loại. n : Hoá trị của kim loại. e : Điện tử. m : nguyên tử kim loại.
Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thiết bị mạ xoa.
1 - Nguồn điện mạ 2 – Chi tiết mạ 3- Bút xoa 4- Lớp bọc anode.
5 – Bơm dung dịch 6 – Khay đựng dung dịch.
II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ.
Muốn hoà ta kim loại vào lớp mạ vào trong dung dịch hay làm kết tủa ion kim loại đó trên bề mặt lớp nền thì cần phải tiêu tốn một điện thế để tạo sự cân bằng giữa kim loại điện cực và ion của nó trong dung dịch và điện thế này gọi là điện thế cực Mặt khác, nồng độ ion M + ở vùng catốt và bên trong dung dịch có sự sai lệch nên sinh ra một hiệu điện phân cực nồng độ Việc xuất hiện các nguyên tố xung quanh điện cực mà chủ yếu là hiđrô ở catốt và ion ở anốt đã tạo ra một hiệu điện thế gọi là phân cực hoá học Ngoài ra cũng cần một năng lợng để giải phóng các nguyên tố đã phóng điện ở trên điện cực đợc gọi là quá thế Vì thế để tạo thành lớp mạ điện thì điện thế đặt lên anốt và catốt phải lớn hơn hoặc bằng điện thế điện cực, các thế phân cực và quá thế cộng lại nhng phải ngợc dấu với chúng
II.3 Đặc điểm của lớp mạ kim loại :
- Lớp mạ mịn không có tạp chất, chịu mài mòn tốt.
- Độ dày của lớp mạ phục hồi thờng là 0,001-2 mm Khi phục hồi rãnh, độ dày của lớp mạ có thể đạt đợc 3mm.
- Độ cứng của lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thờng ở trong khoảng nh sau :
III.Các thông số công nghệ cơ bản của kỹ thuật mạ xoa Điện thế và dòng điện mạ ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng lớp mạ Nếu điện thế cao, dòng điện mạ xoa lớn, tốc độ dòng mạ xoa tăng nhanh, dễ hình thành lớp mạ thô xốp Dòng điện lớn làm phát sinh nhiều nhiệt, tăng nhiệt độ dung dịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa càng nhanh , bề mặt lớp mạ càng khô nhanh, làm tốn nhiều dung dịch mạ, dơng cực dễ bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen và thô rám, thậm chí bong ra do quá nhiệt Nếu điện thế quá thấp hơn yêu cầu , tốc độ hình thành lớp mạ quá chậm, đồng thời lớp mạ cũng thấp Muốn cho lớp mạ đảm bảo hiệu sản xuất, cần xác định phạm vi sử dụng của hiện điện thế tuỳ theo dung dịch mạ.
Đặc điểm dung dịch mạ xoa
- Dung dịch mạ xoa phần lớn là dung dịch của các hợp chất hữu cơ của kim loại hoà tan trong nớc và có tính ổn định cao.
- Dung dịch mạ xoa có hàm lợng ion trong dung dịch cao hơn dung dịch mạ điện thông thờng một vài lần cho nên năng suất rất cao Tốc độ mạ gấp 3 đến 5 lần dung dịch bình thêng.
- Nhìn chung phần lớn các dung dịch mạ xoa không cháy, không độc vì phần lớn dung dịch mạ là trung tính, do đó có thể đảm bảo thao tác thủ công an toàn.
- Tính ổn địng của dung dịch mạ xoa cho phép có thể sử dụng tuần hoàn trong một thời gian dài, trong một phạm vi nhiệt độ , mật độ dòng tơng đối rộng trong quá trình sử dụng mà không cần thiết phải điều chỉnh nồng độ của ion kim loại.
- Hiện nay đã chế tạo thành công ở thể rắn thành phần của dung dịch mạ xoa khiến cho việc vận chuyển và bảo quản rất thuận tiện.
Gia công bề mặt kim loại trớc khi mạ
Đây là công đoạn quan trọng nhất trớc khi tiến hành phơng pháp mạ bởi vì nó có tính chất quyết định đến chất lợng sản phẩm mạ Nhiệm vụ của công đoạn này là làm sạch hết các lớp rỉ, các màng ôxit, màng dầu mỡ, tạp chất và làm sạch bề mặt chi tiết kim loại mạ, giúp cho các nguyên tử kim loại mạ dễ dàng gắn trên bề mặt chi tiết kim loại mạ tạo lớp mạ bền và mịn. Quá trình gia công bề mặt kim loại mạ gồm hai bớc :
Trớc tiên chi tiết đợc mài và đánh bóng, công đoạn này nhằm làm sạch hết rỉ, các màng oxit, tạp chất để bề mặt chi tiết đợc đồng đều và nhẵn hơn Sau đó tiến hành đánh bóng dùng cát mịn và chất đánh bóng để bề mặt chi tiết đợc nhẵn thêm và bóng sáng hơn
Gia công cơ học gồm có :
- Đối với những vật bé, nhỏ ngời ta dùng phơng pháp quay để làm sạch bề mặt cho vật đó khỏi các tạp chất và màng ôxit đồng thời tạo độ bóng cho vật đó.
- Đối với các vật có nhiều khe kẽ răng rãng có thể sử dụng bàn chải quay bằng dây thép đồng thau hoặc bằng rễ cây và thờng chải ớt bằng dung dịch xà phòng.
- Đối với các vật mạ có kích thớc to và khó di chuyển thì dùng tia cát hoặc tia nớc có áp suất cao phun lên bề mặt gia công làm bong hết chất bẩn dầu mỡ và màng ôxit.
2 Làm sạch bề mặt vật mạ.
Sau quá trình gia công cơ học trên bề mặt vật thể còn bám lại các chất dầu mỡ và chất đánh bóng.Do đó phải tẩy sạch vật thể rồi mới đem đi mạ , quá trình gồm các bớc sau.
Tẩy bằng dung môi hữu cơ
Làm sạch các loại dầu , mỡ khoáng, thuốc đánh bóng, dầu mỡ bảo quản sau khi tẩy trong dung môi hữu cở trên bề mặt vật thể vẫn còn một lớp dầu mỡ mỏng nhng vẫn đủ làm giảm độ gắn bám của lớp mạ đối với kim loại nền Để loại bỏ hoàn toàn lớp mỏng dầu mỡ này ta phải tẩy tiếp bằng phơng pháp hoá học và điện hoá.
- Dầu mỡ bám trên bề mặt vật nền có hai loại : Là loại có nguồn gốc thực vật nh este phức tạp của glixerin và những axit béo bậc cao nh stear palmitic và các loại có nguồn gốc khoáng vật là các hỗn hợp của hydrocácbon nh paraphin dầu máy mỡ kỹ thuật Nhiệm vụ của dầu máy mỡ kỹ thuật là làm sạch cả hai loại này khỏi bề mặt vật nền Loại nguồn gốc thực vật có thể tác dụng với xút tạo thành xà phòng nên tan trong nớc Loại có nguồn gốc khoáng không có khả năng xà phòng hoá nên ta có thể tẩy chúng bằng chất tẩy rửa đặc biệt Khi tẩy dầu mỡ hoá học thí cả hai quá trình trên
12 đều xảy ra Vì vậy dung dịch tẩy dầu mỡ hoá học có chất lợng cao phải thấm ớt tốt bề mặt cần tẩy và ngấm sâu vào chất bẩn cần tẩy hoà tan,xà phòng hoá đợc dầu mỡ động thực vật và dễ rửa sạch sau khi tẩy Trong công nghiệp dung dịch tẩy có các thành phần nh xút, phốt phát thuỷ tinh lỏng, xà phòng, chất tẩy rửa tổng hợp Ngoài ra còn dùng thêm chất hoạt đông bề mặt để làm tăng hiệu quả tẩy rửa, thờng lừ các chất tạo bọt hoặc các sản phẩm khác dùng trong tẩy rửa.
3 Tẩy dầu mỡ điện hoá. Đợc thực hiện với một thời gian ngắn trong khâu làm sạch lần cuối để lấy đi màng dầu mỡ còn sót lại sau lần tẩy trớc Dung dịch tẩy điện hoá có thành phần giống nh dung dịch bằng các bọt hyđro trên catốt hoặc bọt ôxi trên anốt : Khi nhúng kim loại dính dầu mỡ vào dung dịch kiềm, do tác dụng của sức căng bề mặt nên màng dầu mỡ bị nứt vỡ và co lại thành giọt. Dới tác dụng của phân cực, độ bám của màng dầu mỡ trên kim loại yếu đi, các giọt dầu co lại mạnh hơn đồng thời tính thấm nớc của kim loại tăng lên Các bọt khí nhỏ tách khỏi bề mặt kim loại sẽ bám lên các giọt dầu cạnh đó Dần dần bọt khí lớn lên ôm lấy giọt dầu và cùng tách khỏi bề mặt kim loại Nhợc điểm của tẩy dầu mỡ điện hoá là khó tẩy sạch các khe, chỗ khuất, lỗ và cho các vật có hình thù phân tán thì khả năng phân bố của dung dịch thấp.
TT Tên nguyên công Mục đích nội dung sử dông Chó thÝch
1 Chuẩn bị bề mặt Khử dầu, mài sửa bề mặt che chắn, bề mặt không mạ
2 Làm sạch bằng điện hoá Khử dầu bằng điện hoá Nối ngợc cực
3 Hoạt hoá bề mặt Dùng điện phân tiếp xúc bề mặt khử cặn cácbon
4 Hoạt hoá bề mặt Dùng điện phân tiếp xúc bề mặt khử cặn cácbon
5 Mạ lớp lót Mạ tốt lớp lót, nâng cao độ bám dính bề mặt
6 Mạ lớp kích thớc Phục hồi nhanh kích thớc của chi tiết Nối thuận cực
7 Lớp mạ làm việc Đạt độ chính xác về kích thớc, đáp ứng yêu cầu về tính năng của bề mặt
8 Xử lý sau khi mạ Thổi khô, sấy khô, bôi dầu ram thấp, mài, đánh bóng
Lựa chọn theo nhu cÇu
Tổng quan về các sơ đồ chỉnh lu thyristor và nghịch lu I.Các nguồn điện một chiều dùng cho mạ điện
Máy phát điện một chiều
I.1.1Cấu tạo máy phát điện một chiều.
Những phần chính của máy phát điện một chiều gồm stato với cực từ,rôto với dây quấn và cổ góp với chổi điện.
Stato: Stato còn gọi là phần cảm,gồm lõi thép bằng thép đúc vừa là mạch từ vừa là vỏ máy,các cực từ chính có dây quấn kÝch tõ.
Roto: Roto của máy điện một chiều đợc gọi là phần ứng gồm:lõi thép và dây quấn phần ứng.Lõi thép hình trụ,làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày 0,5mm,phủ sơn các điện ghép lại.Các lá thép đực dập có lỗ thông gió và rãnh để đặt dây quấn phần ứng.
Cổ góp và chổi điện: Cổ góp gồm các phiếm góp bằng đồng đợc ghép cách điện,có dạng hình trụ gắn ở đầu cực roto.Chổi điện làm bằng than graphít, các chổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá đỡ chổi điện gắn trên nắp máy.
I.1.2Nguyên lý làm việc và phơng trình điện áp máy phát điện một chiều.
Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng,các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từ trờng của cực từ,cảm ứng sức điện động.Chiều sức điện động xác định theo quy tắc bàn tay phải.Từ trờng hớng tù cực N đến chiều quay phần ứng ngợc chiều kim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sức điện động có chiều từ b sang a,ở thanh dẫn phía dới chiều sức điện động từ d sang c.Sức điện động của phần ứng bằng hai lần sức điện động của thanh dẫn,nếu nối hai chổi điện A và B với tải trên tải sẽ có dòng điện chiều từ A sang B Điện áp của máy phát điện có cực dơng ở chổi A và âm ở chổi B.
Khi phần ứng quay đợc nửa vòng vị trí của phần tử thay đổi thanh ab ở cực S ,thanh dc ở cực N.Sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều.Nhờ có chổi điện đứng yên, chổi điện A vẫn nối với phiếm góp phía trên, chổi điện B
Nối với phiếm góp ở phía dới, nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi Ta có máy phát điện một chiều với cực (+) ở chổi A,cực (-) ở chổi B
Hình 1-2: Nguyên lý cấu tạo máy phát điện một chiều ở chế độ máy phát,dòng điện phần ứng I cùng chiều với sức điện động phần ứng E,
Phơng trình điện áp là:
Trong đó R.I là điện áp rơi trong dây quấn, R là điện trở của day quấn phần ứng, U là điện áp đầu cực máy,E là sức điện động phần ứng Nh ợc điểm của máy điện một chiều:
Khi máy điện một chiều làm việc quá trình đổi chiều th- ờng gây ra tia lửa giữa chổi điện và cổ góp Tia lửa lớn có cồng kềnh, làm việc có tiếng ồn lớn, đắt tiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trờng dễ nổ.có thể gây lên vành lửa xung quanh cổ góp phá hỏng chổi điện và cổ góp ,gây tổn hao năng lợng ảnh hởng xấu đến môi trờng và gây nhiễu đến sự làm việc của các thiết bị điện tử Sự phát sinh tia lửa trên cổ góp do các nguyên nhân cơ khí và điện tử làm cho cổ gãp mau háng Ưu điểm: Công suất của máy điện một chiều có thể lớn, làm nguồn điện một chiều kích thích từ trong máy điện đồng bộ, đợc dùng làm nguồn điện cho các động cơ điện một chiều.
Máy phát điện một chiều có nhiều nhợc điểm nh vậy, do vậy mà hiện nay hầu nh không đợc dùng trong thực tế Để khắc phục những nhợc điểm thì chỉnh lu với các u điểm:Thiết bị gọn nhẹ,tác động nhanh, dễ tự động hoá, dễ điều khiển cà ổn định dòng…vì vậy chỉnh lu đợc dùng nhiều để làm nguồn cấp cho tải mạ điện.
Các sơ đồ chỉnh lu
Ngời ta chia các phần tử chỉnh lu ra làm 3 loại : chỉnh lu không điều khiển dùng toàn điốt, chỉnh lu có điều khiển dùng toà tiristor và chỉnh lu bán điều khiển dùng cả điốt và tiristor.
I.2.1 Chỉnh lu nửa chu kì.
Nguyên lý hoạt động: ở nửa chu kỳ đầu điện áp ở A dơng Tiristor phân cực thuận, nếu có xung điều khiển thì T sẽ dẫn cho đến khi điện áp ở A đổi dấu.Nửa chu kỳ tiếp theo điện áp ở A âm ( UAB 0) và đồng thời có xung điều khiÓn nã. Đồ thị điện áp tải và dòng điện tải:
18 Đánh giá chung về loại chỉnh lu này: Chúng ta có thể nhận thấy đây là loại chỉnh lu cơ bản, sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản.Tuy vậy các chất lợng kỹ thuật nh: chất lợng điện áp,dòng điện một chiều ,hiệu suất sử dụng biến áp xấu…Do đó thờng không đợc sử dụng.
I.2.2 Chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp trung tính.
Với chỉnh lu cả chu kỳ thì biến áp có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau, ở mỗi nửa chu kỳ có một van dẫn cho dòng điện chạy qua,do đó mà ở cả hai hai nửa chu kì sóng điện áp tải trùng với điện áp ở cuộn dây có van dẫn Trong tr- ờng hợp này điện áp tải đập mạch trong cả hai nửa chu kỳ với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều.
Trong sơ đồ chỉnh lu thì loại sơ đồ này có điện áp ngợc của van phải chịu là lớn nhất:
Trị số hiệu dụng dòng điện chạy qua van:
Ihd = 0,71.Id Đồ thị điện áp tải và dòng điện tải: ¦u ®iÓm:
So với chỉnh lu nửa chu kỳ thì loại chỉnh lu này có chất lợng điện áp tốt hơn Dòng điện chạy qua van không quá lớn, tổng điện áp rơi trên van nhỏ, với việc điều khiển tơng đối đơn giản.
Việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấo giống nhau, mà mỗi cuộn dây chỉ làm việc có nửa chu kỳ làm cho việc chế tạo biến áp phức tạp hơn và hiệu suất sử dụng biến áp xấu
H×nh1-9 hơn,mặt khác điện áp của các van bán dẫn phải chịu có trị số lín nhÊt.
I.2.3.1 Chỉnh lu cầu một pha điều khiển đối xứng.
Sơ đồ : Đồ thị điện áp, dòng điện tải với L=0 :
Nguyên lý hoạt động sơ đồ:
Trong nửa chu kỳ điện áp anốt của T1 dơng catốt của T2 âm nếu có dòng điều khiển cho cả hai van T1 và T2 đồng thời thì
1 2 3 i Id cả hai van này đợc mở thông có dòng điện trên tải.Hai tiristor tự khoá khi điện áp trên van đảo dấu Đến nửa chu kỳ sau, điện áp anốt đổi dấu, anốt của T3 dơng catốt của T4 âm, nếu có xung điều khiển đồng thời cả hai T này thì các van sẽ đợc mở thông có dòng trên tải Hình dạng của dòng điện và diện áp nh trên hình 1-9.
Hoạt động của sơ đồ cũng tơng tự nh trên khi điện áp anốt của T1 dơng catốt của T2 âm nếu có dòng điều khiển cho cả hai van T1 và T2 đồng thời thì cả hai van này đợc mở thông có dòng điện trên tải Khi điện áp đổi dấu năng lợng cuộn dây xả năng lợng về lới do đó hai tiristor vẫn tiếp tục dẫn cho đến khi mở hai tiristor tiếp theo (với điện cảm lớn).Dòng điện ở đây là một đờng thẳng.Đờng cong dòng điện và điện áp nh hình vẽ 1-10 :
Hình 1-10.Dạng đờng cong điện áp và dòng điện
-Chỉnh lu cầu một pha có chất lợng điện áp giống nh chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp có trung tính.
-Điện áp ngợc của van phải chịu nhỏ hơn điện áp ngợc của van ở chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp có trung tính.
Nhợc điểm: Điều khiển đồng thời mở hai van bán dẫn là rất khó khăn, nhất là khi công suất xung không đủ lớn.
I.2.3.2.Chỉnh lu cầu một pha điều khiển không đối xứng
- Sơ đồ cùng cực tính:
Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ:
Khi điện áp anốt T1 dơng và catốt D1 âm nếu có xung điều khiển T1 thì có dòng điện chạy qua T1,D1 khi điện áp đổi dấu thì anốt T1 âm nên T1 sẽ khoá, khi đó điện áp anốt T2
Ud Id dơng và catốt của D2 âm nếu có xung điều khiển T2 thì sẽ có dòng chạy qua T2,D2.
Ta có đồ thị điện áp tải, dòng điện tải:
- Trờng hợp mắc không cùng cực tính
Sơ đồ: Đồ thị điện áp,dòng điện tải:
Trong nửa chu kỳ đầu điện áp anốt T1 dơng và điện áp catốt của D1 âm nếu có xung điều khiển T1 thì có dòng điện chạy qua T1,D1 Đến nửa chu kỳ tiếp theo điện áp đổi dấu làm
T1 khoá đồng thời anốt của D2 (+) và catốt của T2 (-) nếu có xung điều khiển T2 thì có dòng điện chạy qua D2,T2. Ưu điểm chỉnh lu cầu một pha có điều khiển:
- Với hai sơ đồ trên thì trong mỗi nửa chu kỳ chỉ cần điều khiển một van làm cho việc điều khiển đọc dễ dàng hơn.
- Điện áp trên tải tốt hơn điện áp trên tải ở chỉnh lu nửa chu kú cã ®iÒu khiÓn.
Nhợc điểm chỉnh lu cầu một pha có điều khiển:
- Dòng điện, điện áp tải gián đoạn tức là chất lợng cha cao.
- Biên độ đập mạch điện áp quá lớn, thành phần sóng hài bậc cao lín.
I.2.4 - Sơ đồ 3 pha hình tia
Hình 1-15 Sơ đồ ba pha hình tia
Khi biến áp có 3 pha đấu Y, trên mỗi pha A, B, C ta nối một van Ba catod đấu chung cho điện áp dơng của tải, còn trung tính biến áp là điện áp âm Ba pha A, B, C có điện áp dịch pha nhau một góc 120 0 Theo các đờng cong điện áp pha, điện áp của một pha dơng hơn điện áp hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu kỳ ( 120 0 ) Vậy tại mỗi thời điểm chỉ có điện áp một pha dơng hơn hai pha kia
Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van là khi anod của van nào dơng hơn, van đó mới đợc kích mở Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau đợc coi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Các tiristor chỉ đợc mở thông với góc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên ( = 0 0 sẽ dịch pha so với điện áp pha một góc 30 0 ).
Nguyên lý hoạt động: Tại lúc mở van T1, pha A có điện áp d- ơng hơn nên van T1 cho dòng tải Id chạy qua tải, về trung tính máy biến áp Khi điện áp pha B dơng hơn nhng có xung điều khiển T2, pha Avẫn dơng hơn trung tính thì T1 vẫn dẫn dòng cho đến khi T2 có xung điều khiển mở mới thôi Tơng tự khi pha C dơng hơn
Hình 1-16 Dạng sóng điện áp khi = 30 0
I.2.5 - Chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng
Hình 1-17 Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng
Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng có thể coi nh hai sơ đồ chỉnh lu tia 3 pha mắc ngợc chiều nhau, ba tiristor T1, T3 , T5 tạo thành một chỉnh lu tia 3 pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn T2 , T4 , T6 tạo thành chỉnh lu tia ba pha cho ta điện áp (-) tạo thành nhóm catod, hai chỉnh lu này tạo thành cầu 3 pha.
Nguyên lý hoạt động: Dòng điện chạy qua tải là dòng chạy từ pha này về pha kia Tại mỗi thời điểm cần mở tiristor, cần cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung ở nhóm anod, một xung ở nhóm catod) Thứ tự cấp xung điều khiển
Các sơ đồ nghịch lu
Để có điện áp với tần số theo yêu cầu ta dùng các bộ biến đổi tần số.Biến đổi tần số là phép biến đổi điện năng một chiều hoặc xoay chiều có tần số cố định thành những dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển đợc nhờ các khoá điện tử. d e a u2 u1 d u1 i2
Nếu tần số đợc tạo ra bằng cách đòng cắt từng đoạn thích hợp một dòng điện xoay chiều có tần số cao hơn , ta có bộ biến tần trực tiếp Còn trờng hợp dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển đợc nhờ đóng cắt nguồn một chiều, ta có bộ nghịch lu
Với yêu cầu của đề tài là tạo đợc nguồn điện có tần số
1000Hz nên ở đây ta không thể dùng bộ biến tần trực tiếp đ- ợc, vì với tần số lới điện của chúng ta là 50 Hz, không thể tạo ra nguồn có tần số lớn hơn Vì vậy ở đây ta dùng nguồn một chiều đợc chỉnh lu từ lới điện ở đây ta giới thiệu một số sơ đồ nghịch lu một pha
II.1.Bộ nghịch lu một pha có điểm giữa.
Sơ đồ gồm 1 máy biến áp có điểm giữa, hai tiristor có anốt nối vào cực dơng của nguồn nuôi E thông qua 2 nữa cuộn dây sơ cấp của máy biến áp Tụ C đảm bảo chuyển mạch cho tiristor Ngời ta nối thêm điện cảm Ld để ngăn chặn tụ C phóng điện vào nguồn khi chuyển mạch tiristor, và cũng để hạn chế đỉnh điểm của dòng điện IC khi khởi động.
Hình1-22.Dạng đ ờng cong điện áp
Hoạt động của sơ đồ :
Khi cho xung điều khiển mở T1, điểm a đợc T1 nối với O Ta có ve- vc=E Do hiệu ứng máy biến áp tự ngẫu ta có ve- vc=u=E.
Tụ C đợc náp đến điện áp Bây giờ nếu ta cho xung điều khiển mở T2 ,tiristor này sẽ đặt điện thế điểm e vào catốt của T1, khiến T1 bị khoá lại và tụ C sẽ đợc nạp ngợc lại để sẵn sàng khoá T2 khi ta cho xung điều khiển mở T1 lần sau.Bên phía thứ cấp máy biến áp ta nhận điện áp xoay chiều hình dạng chữ nhật , mà tần số phụ thuộc vào nhịp phát xung điều khiển mở T1,T2.
Hình1-24.Dạng đ ờng cong dòng điện và điện áp.
II.2 Sơ đồ cầu một pha.
II.2.1 Sơ đồ nguyên lý:
Xét với tải điện cảm.
2 Đồ thị điện áp trên tải và dòng điện chảy trong mạch:
Hình1-23.Sơ đồ nghịc lu cÇu
Hình1-25.Sơ đồ nghịch l u có biến áp trung tính.
Với sơ đò này không trình bày các phần tử chuyển mạch
.ở đay ta thừa nhận khi cho xung mở T1 thì T4 khoá và ngợc lại.
Khi cho xung cho xung mở T2 thì T3 khoá.Các điốt D1 ,D2 ,D3 ,D4 đấu song song ngợc với các tiristor tơng ứng, khi tải mang tính cảm Từ nguồn một chiều E sơ đồ cho phép tạo ra trên tải một diện áp có dạng chữ nhật mà tần số tuỳ thuộc vào nhịp phat xugn mở cho các tiristor.
Hoạt động của sơ đồ :
Giả thiết T2và T4 đang mở cho dòng chảy qua (từ a đến b) Khi t=0 cho xung mở T1và T3 thì T2, T4 khoá lại (do thiết bị chuyển mạch thực hiện) Dòng tải i=-Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tục chảy theo chiều cũ nhng theo mạch :
D1- E - D3- tải – D1 và suy giảm dần D1và D3 dẫn dòng khiến T1và T3 vừa kịp mở bị khoá lại.Điện áp tải là U=E Khi t=t1, i=o ,D1 và D3 bị khoá lại T1và
T3 mở lại nếu còn xung điều khiển và dòng tải tăng trởng chạy theo chiều từ a đến b.Để mở T1và T3 ngời ta phát xung chùm từ t=0 đến t2 Nữa chu kỳ còn lại mạch hoạt đong tơng tự.
Với các sơ đồ nghịch lu dùng tranzitor ta cũng có dạng sóng đầu ra tơng tự là dạng chữ nhật
Ta có các sơ đồ :
- Sơ đồ máy biến áp có điểm giữa :
Hình1-26.Sơ đồ cầu một pha.
Hoạt động của hai sơ đồ dùng tranzitor tơng tự nh hai sơ đồ dùng tiristor đã giới thiệu ở trên.Điện áp ra có dạng giống nh ở sơ đồ dung tiristor ở đây các van tranzitor dẫn khi cấp xung diều khiển vào các cực bazơ và các tranzitor khoá khi ngắt xung điều khiển cấp vào cực bazơ.
Lựa chọn sơ đồ và tính toán các phần tử của sơ đồ I Lựa chọn các sơ đồ động lực
Lựa chọn khâu chỉnh lu
I.1.1.Lựa chọn khâu chỉnh lu có điều khiển
Nh trong phần giới thiệu ta có các sơ đồ chỉnh lu từ nguồn cấp 1 pha là :
- Chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp trung tính
Với sơ đồ chỉnh lu cả chu kỳ với biến trung tính thì điện áp ngợc đặt lên van lớn nhất là Un=2√ 2Ud còn với sơ đồ cầu thì
Un=√ 2Ud Do đó với sơ đồ cầu điện áp ngợc đặt lên van nhỏ hơn , mà với sơ đồ chỉnh lu cả chu kỳ với biến trung tính thì việc thiết kế hai cuộn dây sơ cấp giống nhau là khó khăn Do đó ta chọn sơ đồ cầu là hợp lý.
Với sơ đồ chỉnh lu cầu ta có các sơ đồ chỉnh lu cầu điều khiển đối xứng,và chỉnh lu cầu bán điều khiển.
Với sơ đồ chỉnh lu cầu điều khiển đối xứng thì việc phải cấp đồng thời hai xung điều khiển cùng một lúc là khó khăn , do đó ta không chọn sơ đồ này.Để đơn giản trong việc điều khiển ở đây ta chọn sơ đồ chỉnh lu cầu bán điều khiển cùng cùc tÝnh.
I.1.2.Lựa chọn khâu chỉnh lu không điều khiển.
Tơng tự nh phân tích trên ta chọn sơ đồ chỉnh lu cầu thay vì chọn sơ đồ chỉnh lu có máy biến áp trung tính.
Lựa chọn sơ đồ nghịch lu
Ta thấy với các sơ đồ nghịch lu dùng các tirisor có u điểm là có điện áp làm việc và dòng điện lớn Nhng hạn chế là hệ thống trợ giúp để khoá các tiristor khi chuyển mạch là khó khăn với điều kiện làm việc ở tần số cao.
Với các sơ đồ dùng tranztor khắc phục đợc nhợc điểm của sơ đồ trên , khả năng chuyển mạch của tranzitor là nhanh hơn Do công suất của tải là không lớn do đó ta dùng sơ đồ nghịch lu bằng tranzitor là tiện lợi hơn cả.
Nh đã nêu ở trên ta có hai sơ đồ nghịch lu là sơ đồ nghịch lu với biến áp trung tính và sơ đồ nghịch lu cầu Nghịch lu với biến áp trung tính thì chúng ta phải chế tạo máy biến áp với sơ cấp có hai cuộn dây giống nhau.Do đó việc chế tạo phức tạp
Với sơ đồ có biến áp trung tính thì điện áp ngợc trên van
Un=2Ud (Ud là điện áp một chiều) Vơi sơ đồ cầu thì
Un=Ud Do đó điện áp ngợc trên van trong sơ đồ cầu nhỏ hơn Nhng với sơ đồ cầu thì việc phải cấp hai xung điều khiển cùng một lúc là khó khăn hơn.
Từ những phân tích trên ta chọn sơ đồ cầu là hợp lý
Tính toán các thông số của sơ đồ mạch động lực
Sơ đồ mạch động lực của hệ thống :
II.1 Tính chọn Diod cho khâu chỉnh lu không điều khiÓn.
II.1.1- Tính các thông số của van.
Tính và chọn Điốt dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiện toả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van đợc tính nh sau:
1- Điện áp ngợc lớn nhất mà điốt phải chịu với sơ đồ cầu:
Hình 3-2.Sơ đồ mạch động lực.
Ud : Điện áp trên tải.
Un = √ 2 2 √ U 2 d / π == π 2 259 , 28 ( V ) 40(V) Điện áp ngợc của van cần chọn:
Trong đó: KdtU là hệ số dự trữ điện áp, chọn KdtU = 2
2- Dòng điện làm việc của van đợc tính theo dòng trung b×nh:
Do trong sơ đồ chỉnh lu cầu một pha, hệ số dòng điện trung b×nh: ktb = 1/2.
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ diện tích toả nhiệt, có quạt đối lu không khí, với điều kiện đó dòng điện định mức của van cần chọn:
Trong đó: ki là hệ số dự trữ dòng điện, chọn ki = 4,5
Từ các thông số Unv = 80(V); Iđmv = 450 (A) ta chọn :
Bốn Diod loại SH04C500 có các thông số sau:
-Dòng điện chỉnh lu cực đại : Imax = 500(A)-Điện áp ngợc của Diod : Un = 400 (V)-Đỉnh xung dòng điện :Ipik = 5500(A)
-Tổn hao điện áp ở trạng thái mở của Diod : ΔU = 1,5(V) -Dòng điện thử cực đại : Ith = 1600(A) -Dòng điện dò ở 25 0 C : Ir = 50(mA) -Nhiệt độ cho phép : Tcp 180( 0 C)
II.1.2.Tính toán máy biến áp chỉnh lu: Điện áp lới sau khi qua bộ chỉnh lu cầu có điều khiển cấp điện một chiều cho bộ nghich lu ,giá trị điện áp ra khỏi bộ chỉnh lu là:
Sau khâu chỉnh lu ta dùng tụ lọc để cho điện áp ra bằng phẳng hơn.Và giá trị điện áp ra lớn nhất sau khi lọc là U= √ 2
220 10 (V) với giá trị tụ C là lớn. ở đây ta chọn điện áp vào cuộn sơ cấp máy biến áp là :
1-Tính các thông số cơ bản của máy biến áp: a) Điện áp chỉnh lu không tải:
Udo = Ud + 2 Δ Uv + Δ Udn + Δ Uba
Trong đó: Δ Uv = 1,5(V) sụt áp trên Diod. Δ Udn: sụt áp trên dây nối
min= 10 0 góc dữ trự có suy giảm điện lới:
: Điện trở suất của đồng ở 75 0 C 75= 0,02133 .mm 2 m
Sdn: Tiết điện của dây nối, chọn mật độ dòng điện là j 2,75 A/mm 2 ΔU dn =ρ l
⇒ ΔU =0 , 02133 4.2 72 , 7 200=0 , 47( V ) Δ Uba = Δ Ur + Δ Ux – sụt áp trên điện trở và điện kháng máy biến áp.
Với máy biến áp làm việc ở tần số cao, do đó tổn hao trong máy biến áp có lớn hơn so với máy biến áp làm việc ở tần sè 50Hz.
Ta chọn sơ bộ Δ Uba = 15%Ud Δ Uba = 0,15.25=3,75(V)
⇒ Udo = 25 +2.1,5 + 3,75 + 0,47 = 32,42(V) b) Công suất tối đa của tải:
P®max = Udo.Id = 32,42.200 = 6480(W) c) Công suất biến áp nguồn:
Ks : hệ số công suất theo sơ đồ mạch. d) Điện áp của các cuộn dây:
- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
2√ 2 / π 6( V ) e) Dòng điện của các cuộn dây:
- Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:
K2=1 với sơ đồ chỉnh lu cầu.
- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp:
220 200) , 47 ( A ) Trong đó k1, k2 là các hệ số tra trong bảng 2(TKTB§TCS)
2-Tính toán sơ bộ mạch từ. a) Tiết diện trụ:
QFe của lõi thép biến áp:
Chọn trụ hình chữ nhật.
Trong đó: kq – Hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát, lấy kq = 6 m – số trụ của máy biến áp, m = 1 f – tần số nguồn xoay chiều, f = 1000 Hz
Thay sè: QFe = 6√ 7970 1.1000 , 4 , 94 ( cm 2 ) b) Chọn thép ∋ 330 các lá thép có độ dày 0,3 mm.
Chọn sơ bộ mật độ từ cảm trong trụ BT =0,7 (T)
- Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp:
- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp:
- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:
Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô chọn j1= j2 =2,75 A/mm 2
- Tiết diện dây dẫn sơ cấp máy biến áp:
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B.
Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn S1= 11,1 mm 2
Kích thớc dây có kể cách điện S1cđ = a1.b1 =1,45.8 (mm.mm)
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp: j 1 =
- Tiết diện dây thứ cấp máy biến áp:
Tra bảng VI.2( TKMĐ_Trần Khánh Hà- Nguyễn Hồng Thanh) tiết diện dây chuẩn của dây dẫn thứ cấp máy biến áp: S2 73,06 mm 2
Tiết diện kể cả cách điện: S2cđ = a2.b2 = 4,4.16,8 (mmm.mm)
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp: j 2 =
4) Tính kích thớc mạch từ. chọn mạch từ có dạng nh hình vẽ: a) Chọn trụ hình chữ nhật với các kích thớc QFe = a.b, trong đó: a là bề rộng trụ; b là bề dày trụ.
⇒b = 1,2a = 1,5.3,67 = 4,5(mm). b) Chọn kích thớc cửa sổ:
Gọi c là chiều rộng cửa sổ; h là chiều cao cửa sổ.
Theo kinh nghiệm ta có m = h/a = 2,3; n = c/a = 1,5 là các hệ số phụ.
Từ đó ta có: h = m.a = 2,3.3,67 = 8,56(cm) c = n.a = 1,5.3,67 = 5,64(mm) c) Chiều rộng toàn bộ mạch từ:
C = 2.c + 2.a = 2.5,64 + 2.3,67 = 18,8(cm) e) Chiều cao mạch từ:
Dây quấn đợc bố trí theo dọc trụ với mỗi cuộn dây đợc quấn thành nhiều lớp, mỗi lớp dây đợc quấn liên tục các vòng dây sát nhau Các lớp dây cách điện với nhau bằng các bìa cách điện. ở đây ta chọn bìa cách điện giữa các lớp dây dày 0,1(mm); giữa các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp là 1(mm); lớp cách điện trong cùng và ngoài cùng là 1(mm). a)Kết cấu dây quấn sơ cấp
Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ.
- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp:
=5vòng Trong đó: kc: hệ số ép chặt kc= 0,95 h: ChiÒu cao trô hg:Khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp, chọn sơ bộ khoảng cách cách điện gông hg= 1 cm
- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn sơ cấp: n 11 =
(líp) Chọn số lớp n11= 9 lớp Nh vậy có 42 vòng có 5 lớp, chọn 4lớp đầu có 9 vòng, lớp thứ 5 có: 42 – 4.9 = 6 vòng.
Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp: h 1 =
0, 95 =5, 26(cm ) b)Kết cấu dây thứ cấp:
- Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp: h1= h2= 5,26 (cm)
- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp:
- Tính sơ bộ số lớp dây ở cuộn thứ cấp: n 12 =
(líp) Chọn số lớp n11= 3 lớp Nh vậy có 2 lớp đầu quấn 3 vòng ,lớp cong lại quấn 1 vòng.
- Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp: h 1 =
0 , 95 =5,3 (cm ) c) Bề dày mỗi cuộn dây:
Trong đó: Bd – bề dày cuộn dây cần tính cd – bề dày cách điện giữa các lớp. a - đờng kính dây
6) Khối lợng sắt và đồng sử dụng:
Vg= 2.QT.h +2.Qg.h 2.16,94.5,26+2.3,67.4,5.3,67)9,43(cm 3 ) = 0,299 (dm 3 )
Trong đó: VCu: thể tích cuộn dây đồng mCu: khối lợng riêng của đồng; mCu = 8,9(kg/dm 3 )
Với: l: là chiều dài của các cuộn dây
SCu: là tiết diện dây dẫn
Chiều dài dây quấn đợc tính bằng cách lấy chiều dài mỗi vòng dây nhân với số vòng dây trong cuộn Các vong dây trong cuộn có chu vi khác nhau nên chúng ta lấy chu vi trung bình để tính.
Coi cuộn đây là khối hộp chữ nhật thì chu vi trung bình vòng dây hình chữ nhật bằng: 2.(atb + btb) Nh vậy chiều dài dây đồng đợc tính theo công thức: l = W.2.(atb + btb)
Trong đó: W- số vòng dây của mỗi cuộn atb;btb – chiều dài trung bình mỗi cạnh của vòng dây h×nh ch÷ nhËt.
Chúng ta đi tính atb và btb của cuộn sơ cấp và thứ cấp: atb1 (a + 2 cd t )+( a+2.cd t +2 Bd 1 )
2 =5 , 54( cm) btb1 ( b+2 cd t )+( b+2 cd t +2 Bd 1 )
2 =6 ,28( cm) atb2 ( a+ 2 cd t +2 Bd 1 )+( a+2 cd t +2 Bd 1 +2 cd 12 +2 Bd 2 )
2 =7,3 ( cm) btb2 ( b +2 cd t +2 Bd 1 )+(b +2 cd t +2 Bd 1 +2 cd 12 +2 Bd 2 )
- Chiều dài cuộn dây sơ cấp: l1 = W1.2.(atb1 + btb1) = 42.2.(5,54 + 6,28) = 992,88(cm) = 9,93(m)
- Chiều dài cuộn dây thứ cấp: l2 = W2.2.(atb2 + btb2) = 7.2.(7,3+ 8,12) = 215,88(cm) = 2,16(m)
7)Tính các thông số của máy biến áp.
- Điện trở trong của cuộn sơ cấp máy biến áp ở 75 0 C
75= 0,02133 mm 2 /m : Điện trở suất cảu đồng ở 75 0 C.
- Điện trở cuộn thứ cấp của máy biến áp ở 75 0 C:
- Điện trở máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
- Điện trở máy biến áp quy đổi về sơ cấp :
- Sụt áp trên điện trở máy biến áp: ΔU r = R ba I d =1 , 16.10 −3 200=0 , 13(V )
- Điện áp rơi trên điện kháng: ΔUX = mf.Xba.Id/ π
Trong đó: mf: số pha máy biến áp
Xba: điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cÊp :
W2: số vòng dây thứ cấp máy biến áp
Rbk: bán kính trong cuộn dây thứ cấp(m)
Chu vi trong = 2(atb2 - Bd2 + btb2 - Bd2)
Từ đó suy ra Rbk = 4 , 07(cm ) h: chiều cao cửa sổ mạch từ(m) cd: bề dày các lớp cách điện giữa các cuộn dây víi nhau(m)
Bd1, Bd2: bề dày cuộn dây sơ cấp và thứ cấp (m)
- Điện kháng máy biến áp quy đổi về sơ cấp :
- Điện cảm máy biến áp quuy đổi về thứ cấp:
- Sụt áp trên điện kháng của máy biến áp:
- Sụt áp trên máy biến áp: ΔU ba =√ ΔU r 2 + ΔU 2 x = √ 0 , 23 2 + 4,1 2 =4 ,12( V )
- Điện áp trên tải mạ điện khi có góc mở min= 10 0
U=Udo.cosmin -UVD- UVT- Uba- Udn
- Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp:
- Tổn hao ngắn mạch trong máy biến áp:
50 f ) 1,3 p.B 2 Trong đó p là suất tổn hao ứng với B=0,7 tra bảng (Thiết kế máy biến áp) với thép ký hiệu 3404 dày 0,3mm ta có p=0,24 (W/kg).
- Điện áp ngắn mạch tác dụng:
Hình 3-3.Sơ đồ nghịch l u cầu
- Điện áp ngắn mạch phản kháng:
II.3.Tính chọn tranzitor và điốt cho khâu nghịch lu.
Hoạt động của sơ đồ :
Giả thiết Tr2và Tr4 đang mở cho dòng chảy qua (từ a đến b). Khi t=0 cắt xung điều khiển mở Tr2và Tr4 bằng cách cắt xung điều khiển cấp vào cực bazơ của Tr2và Tr4,,và sau đó cấp xung mở điều khiển vào cực bazơ của Tr1và Tr3 , Tr1và Tr3 dẫn, thì khi đó dòng tải i=-Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tục chảy theo chiều cũ nhng theo mạch :
D1- E - D3- tải – D1 và suy giảm dần D1và D3 dẫn dòng khiến Tr1và Tr3 vừa kịp mở bị khoá lại.Điện áp tải là U=E Khi t=t1, i=0 ,D1 và D3 bị khoá lại.
Tr1và Tr3 mở lại nếu còn xung điều khiển và dòng tải tăng tr- ởng chạy theo chiều từ a đến b. Đến nửa chu kỳ tiếp theo Khi cắt xung điều khiển mở
Tr1và Tr3 thì Tr1và Tr3 khoá và sau đó cấp xung mở điều khiển vào cực bazơ của Tr2và Tr4 , Tr2và Tr4 dẫn, thì khi đó dòng tải i=Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tục chảy theo chiều cũ nhng theo mạch :
Ta có dạng sóng điện áp và dòng điện nh trên hình vẽ.
1- Biểu thức của dòng tải :
Khi cho xung mở Tr1và Tr3 ta có phơng trình :
L di dt + Ri= E di dt +ai= a E R
Dới dạng toán tử laplace ta có : pI(p) – i(0) + aI(p)/Rp trong đó sơ kiện i(0)=-Im ,a=R/L.
Tơng tự khi cho xung mở Tr2và Tr4 ta có phơng trình :
Ta quy ớc :iS >0 khi nguồn cung cấp năng lợng cho tải tức khi Tranzitor dẫn dòng, iS < 0 khi tải trả năng lợng về nguồn tức khi Diốt dẫn dòng.
3- Tính dòng qua điốt và tranzitor : ở đây Zt tổng trở tơng đơng đã đợc qui đổi :
Víi Zt=Rt+XL trong đó : Rt=Rba+Rt’
Rba : điện trở máy biến áp qui đổi về sơ cấp.
Rt’: điện trở của tải đợc qui đổi về thứ cấp của máy biến áp(với tải mạ điện thì ta coi tính chất của tải là tải điện trở)
XL=Xba : Trở kháng của máy biến áp quy đổi về sơ cấp.
Rba=0,042() do Rba nhỏ nên ta có thể coi Rt’Rt.
Từ đờng cong dòng điện : khi t=t1 th× i=0.
E: là điện áp một chiều do khâu chỉnh lu cấp. qua khâu nghịch lu thì ta có điện áp xoay chiều U1 với biểu thức tính theo sơ đồ nghịch lu cầu (ở đây ta tính cho thành phần sóng cơ bản) : u1 4 E π sin ωt giá trị hiệu dụng U1 4E π √ 2 E= √ 2 U 4 1 π = √ 2.220 4 π $4 , 4( V ) tõ (1) e −at 1 = E
t1=0,02(ms) là thời gian mỗi điốt cho dòng chảy qua trong mét chu kú.
- Trị trung bình của dòng qua điốt :
- Trị trung bình của dòng qua tranzitor :
Vậy ta có dòng trung bình qua Tranzitor và qua điốt là :
Ta có thể tính đợc dòng nguồn is theo biểu thức :
I S = π 1 ∫ 0 π id θ i là dòng điện tải có phơng trình : i=Imsin(-) Với góc lệch pha của dòng điện và điện áp : =arctg(Xba/R)=arctg(1,152/7,3) 9 0 =/20 iA,67sin(-
20 )dθ& ,23 ( A ) Dựa vào các giá trị dòng điện tính ở trên để chọn tranzitor và ®ièt
Với dòng làm việc của tranzitor ITr,5(A)
5Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực
II.5.1.Tính cho mạch chỉnh lu có điều khiển (I).
Sơ đồ mạch động lực có các thiết bị bảo vệ
Hình 3-5 Mạch động lực có các thiết bị bảo vệ
1-Bảo vệ quá dòng điện:
Khi ngắn mạch xảy ra, dòng điện ngắn mạch rất lớn có thể chọc thủng van bán dẫn Ngắn mạch có hai dạng:
+ Ngắn mạch ngoài là các sự cố xảy ra bên ngoài thiết bị biến đổi nh ngắn mạch đầu ra của thiết bị biến đổi, ngắn mạch giữa các pha của nguồn điện xoay chiều hoặc ngắn mạch phụ tải Để bảo vệ sự cố ngắn mạch ngoài ta sử dụng các aptomat
+ Ngắn mạch trong chính là van bị ngắn mạch do quá áp hoặc quá nhiệt Khi van bị ngắn mạch, có thể aptomat có thời gian tác động chậm nên để đảm bảo an toàn cho van thì ta mắc thêm dây chảy tác động nhanh Mỗi van mắc nối tiếp với một dây chảy.
Chọn aptomat: Nguyên tắc chọn các thiết bị này là dòng định mức
Ta chọn AP có 1 iếp điểm chính đóng cắt bằng tay hoặc bằng nam châm điện.
Chỉnh định dòng ngắn mạch :
Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Tiristor, ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lu
Nhãm 1cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 1 cc
Nhãm 2 cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 2cc
Nhãm 3 cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 3cc
I3cc =1,2 I1= 1,2 29,47= 35,36A) vậy chọn cầu chảy nhóm: 1cc loại 40A
2 - Bảo vệ quá điện áp
Giống nh hầu hết các thiết bị bán dẫn, thysistor rất nhạy với điện áp cao với sự quá điện áp trong thời gian rất ngắn củng có thể làm hỏng van Những yếu tố điện áp ảnh hởng lớn nhất tới van cần bảo vệ là:
- Điện áp đặt vào lớn quá thông số của van.
- Xung điện áp do chuyển mạch van.
- Xung điện áp từ phía lới xoay chiều, nguyên nhân thờng gặp là do cắt tải có điện cảm lớn trên đ- êng d©y.
+ Để bảo vệ van khi làm việc dài hạn mà không bị quá điện áp chúng ta phải chọn các van theo điện áp ngợc đựt lên van.
+ Để bảo vệ xung điện áp do quá trình đóng cắt các van ta dùng mạch R-C mắc song song với các van bán dẫn Khi có sự chuyển mạch van suất hiện xung điện áp ở bề mặt lớp tiếp giáp của van do có mạch R-C tạo thành mạch vòng phóng các xung điện áp quá độ đó bảo vệ đợc van an toàn
Các thông số của mạch R-C có thể tính chính xác tuy nhiên việc tính chính xác mất rất nhiều thời gian và phụ thuộc thông số của van và phụ tải Thông thờng, ngời ta thờng chọn các thông số gần đúng theo kinh nghiệm Chọn R và C nh sau:
+ Để bảo vệ xung điện áp từ lới điện ta mắc song song với tải ở đầu vào một mạch R-C nhằm lọc các xung điện áp cao Khi suất hiện xung điện áp trên đờng dây nhờ có mạch lọc này mà đỉnh xung gần nh lằm lại hoàn toàn trên điện trở đờng dây Trị số của R,C cũng đợc tính theo kinh nghiệm nh sau:
3- Bảo vệ quá nhiệt cho van
Khi van làm việc, dòng điện chạy qua van sinh ra tổn thất công suất
P làm phát nóng van Để nhiệt độ của van không vợt quá nhiệt độ cho phép
( Tcp = 125 0 C ) thì phải gắn vào vỏ van bộ tản nhiệt Bộ tản nhiệt gồm các tấm tản nhiệt, có thể chứa cả quạt Tốc độ nhiệt ra ngoài phụ thuộc rất nhiều vào diện tích toả nhiệt Vì vậy tấm tản nhiệt thờng đợc làm bằng nhôm, chế tạo theo
Lấy tín hiệu dòng qua điện trở Sun
IS Xung ®iÒu khiÓn tranzitor
Hình 3-6.Mạch bảo vệ quá dòng cho tranzitor hình gấp khúc Hiện nay với mỗi loại van Tiristor, tranzitor đều đợc chế tạo có kèm bộ tản nhiệt theo tiêu chuẩn Do đó ta chọn bộ tản nhiệt của van đã đợc chế tạo sẵn
4-Bảo vệ quá dong điện cho tranzitor. Để bảo vệ quá dòng cho tranzitor ta dùng sun ( Rs)để lấy tín hiệu từ nguồn một chiều qua khâu nghịch lu cấp cho nghịch lu nh trên hình vẽ.Vì tín hiệu phản hồi từ sun nhỏ nên đợc khuyếch đại qua khuyếch đại thuật toán OA1.Tín hiệu qua khâu khuếch đại đợc đa vào khâu so sánhvà đợc đa vào cổng AND trong khâu điều khiển tranzitor.
Khi dòng điện vợt quá mức cho phép ,điện áp qua sun tăng lên quá mức so với điện áp đặt Udd và bộ so sánh có giá trị âm ở đầu ra khi đó ở đầu ra của cong AND không có tín hiệu, cắt xung diều khiển mở tranzitor
Trên mạch lực ta dùng sun loại 50 A -75 mV để lấy tín hiệu phản hồi
Ta chọn ngỡng bảo vệ dòng Ibv = 1,2.29,47 = 35,5 (A) ,khi đó điện áp trên điện trở Shunt đạt Ushunt = 24 mV.
Chọn hệ số khuếch đại là k5 khi đó điện áp đa vào cổng so sánh
II.5.2Tính cho mạch chỉnh lu không điều khiển (II)
Hình 3-7.Sơ đồ mạch động lực có bảo vệ
1- Bảo vệ quá dòng điện cho van:
Dùng dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Diode, ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lu
Nhãm 1cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 1 cc
Nhãm 2 cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 2cc
Nhãm 3 cc: dòng điện định mức dây chảy nhóm 3cc
Thiết kế mạch điều khiển hệ hở và hệ kín I Thiết kế mạch điều khiển cho khâu nghịch lu
Thiết kế mạch điều khiển cho thyiristor
Nh ta đã biết, thysistor chỉ mở cho dòng chạy điện qua khi có điện áp dơng đặt trên Anod-Catot (UAK>0) và có xung điện áp dơng đặt vào cực điều khiển sau khi thysistor đã mở thì xung điều khiển không còn có tác dụng gì nữa khi đó dòng điện chảy qua thysistor do thông số của mạch động lực quyết định do vậy, cần phải xây dựng một mạch điều khiển để cho phép thysistor hoạt động theo những qui luật nhất định Chức năng của mạch điều khiển nh sau:
- Điều chỉnh thời điểm cấp xung điều khiển mở thysistor trong phạm vi nửa chu kỳ dơng của điện áp đặt trên Anod- Catot của thysistor.
- Tạo ra các xung đủ điều kiện điều khiển mở thysistor (xung điều khiển thờng có biên độ từ 2 đến 10 V, độ rộng xung Tx = 20 100s đối với các thiết bị thông thờng, Tx< 10 s đối với các thiết bị biến đổi tần số cao)
Sơ đồ khối của mạch điều khiển đợc trình bày ở hình dới:
+ Khâu đồng pha có nhiệm vụ tạo điện áp tựa (Ut) trùng pha với điện áp UAK hoặc biến thiên theo qui luật phù hợp
Thờng điện áp tựa biến thiên theo quy luật tuyến tính hay arccos.
+ Khâu so sánh có nhiệm vụ so sánh giữa điện áp tựa với điện áp điều khiển(Uđk) Tại thời điểm hai điện áp này bằng nhau (Uđk = Ut) thì thông báo gửi sang khâu khuếch đại.
+ Khâu khuếch đại tạo xung có nhiệm vụ tạo xung phù hợp để mở thysistor Xung mở thysitor cần có yêu cầu sau:
- Sờn trớc dốc thẳng đứng, để đảm bảo yêu cầu thysistor mở tức thời thờng dùng xung nhọn hoặc xung ch÷ nhËt
- Đủ công suất( đủ điện áp và dòng điện ).
- cách ly giữa mạch điều khiển và mạch động lực.
- Đủ độ rộng xung ( độ rộng xung lớn hơn thời gian mở thysistor).
Trog thực tế hiện nay, ngời ta hay dùng hai nguyên tắc điều khiển đó là nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính và nguyên tắc thẳng đứng arccos để thực hiện việc điều chỉnh góc mở của thysistor cho phù hợp với mục đích yêu cầu.
II.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính Để thực hiện nguyên tắc này ngời ta dùng hai điện áp
Điện áp tựa Ur có dạng hình răng của đồng pha với điện áp đặt trên anod, catod của tiristor
Điện áp điều khiển Uđk là điện áp một chiều có thể chỉnh đợc biên độ t t
Hình 4-6.Dạng điện áp theo nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính t
Tổng đại số của Ur + Uđk đợc đa đến đầu vào của một khâu so sánh Khi Ur + Uđk = 0 ta nhận đợc một xung đầu ra của khâu so sánh Bằng cách biến đổi Uđk , ta có thể điều chỉnh đợc thời điểm xuất hiện xung, tức là điều chỉnh góc .
Quan hệ giữa và Uđk : α =Π
Ngêi ta lÊy U®kmax = Urmax
II.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ''arccos''
Hình 4-7 nguyên tắc điền khiển arccos
Nguyên tắc này cũng dùng hai điện áp
- Điện áp đồng bộ Ur vợt trớc điện áp anốt - katốt tiristor một góc bằng /2 (Nếu UAK = A sincot thì Ur = B coscot).
- Điện áp điều khiển đợc Udk là điện áp một chiều có thể điều chỉnh đợc biên độ theo hai hớng (dơng và âm).
Trên hình vẽ đờng nét đứt là điện áp anốt - katốt tiristor, từ điện áp này ngời ta tạo ra Ur Tổng đại số Ur + Udk đợc đa đến đầu vào của khâu so sánh Khi Ur + Udk = 0 ta nhận đợc một xung ở đầu ra của khâu so sánh.
Khi Udk = Udk max th× =
Khi Udk = - Udk max th× = 0
Nh vậy khi cho Udk biến thiên từ -Udk max đến +Udk max thì biến thiên từ 0 đến .
Nguyên tắc này đợc sử dụng trong các thiết bị chỉnh lu đòi hỏi chất lợng cao.
II.3.Một số sơ đồ điển hình các khâu trong mạch điều khiÓn
Hiện nay, mạch điều chỉnh chỉnh lu hay điều chỉnh xoay chiều thờng đợc thiết kế theo nguyên tắc điều khiển
U1 D thẳng đứng tuyến tính Dới đây là một số khâu đồng pha ®iÓn h×nh:
+ Hoạt động của các sơ đồ
- Hình 4.8: -Khi điện áp tại A dơng dòng qua R1 và D1 khi đó nếu bỏ qua sụt áp trên diod thì VB= V0 nên UBC> 0 làm D2 thông hay là Vc=0.do đó điện áp ra URC=0.
-Khi điện áp tại A âm, diod D1 và D2 làm hở mạch ,tụ đợc nạp qua R2 với hằng số thời gian nạp tụ =R2.C Khi
Hình4-10 Sơ đồ khối đồng pha dùng ghép quang
Hình4-9 Sơ đồ khối đồng pha dùng tranzitor
Hình4-11 Sơ đồ khối đồng pha dùng KĐTT Hình4-8 Sơ đồ khối đồng pha dùng điốt và tụ
B âm hơn C tụ C vẫn đợc nạp Tới một lúc nào đó UB tăng và C âm hơn B D2 dẫn tụ xả qua thứ cấp biến áp -R1 - D2
* Nhợc điểm của sơ đồ này là điện áp tựa ( điện áp nạp tụ) không phủ hết nửa chu kỳ của điện áp đồng pha,góc mở van bị giới hạn do vậy sơ đồ này ít đợc sử dụng
- Hình 4.9: - khi điện thế điểm A dơng, Transintor khoá tụ đ- ợc nạp qua một điện trở R2 với hằng số thời gian =R2C
Khi điện thế điểm A âm TR dẫn tụ xả qua TR Điện áp tựa là điện áp trên tụ phần tụ nạp
Sơ đồ này có điện áp tựa biến thiên tuyến tính phủ hết nửa chu kỳ của điện áp đồng pha UAK cho phép điều chỉnh đợc vị chí xung điều khiển từ 0 đến 180 0
Với sự ra đời của linh kiện ghép quang, ngời ta có thể dùng nó để tạo điện áp tựa.
+ Khi UA âm D1 dẫn Dq khoá làm cho TRq khoá tụ nạp qua R2 với hằng số thời gian =R2C
+ Khi UA dơngD1 khoá Dq dẫn mở thông TRq tụ xả qua TRq xuống điểm mass của mạch Điện áp tựa là phần tụ nạp.
Trong nửa chu kỳ dơng của điện áp UA, do UA đợc đa vào đầu đảo của OA1 nên VB=-VSAT ( điện áp bão hoà của OA=0,8Ecc ) Khi UA đổi dấu, VB lật trạng thái VB=VSAT Khi B âm, diod D1 dẫn, TR1 khoá ta có mạch tích phân đảo Điện áp đầu ra của của OA2 có dạng tam giác đối với xung dơng B, D1 khoá TR1 mở thông Điện áp tựa sẽ bằng đầu vào đảo U- mà ta có U-=U+ =0 nên Urc =0.
* Việc sử dụng khuếch thuật toán có nhiều u điểm nh: mạch gọn nhẹ với hệ số khuếch đại của khuếch thuật toán rất lớn (A 4 10 5 ) nên chỉ cần một sai lệch rất nhỏ của hiệu Ud U+ - U- thì đầu ra đã lật trạng thái điều đó cho phép điều chỉnh chính xác ở vùng điện áp lân cận 0.
Với sơ đồ này cho phép so sánh hai điện áp trái dấu. Điện áp tại điểm B là UB= Urc + U đk Khi giá trị này dơng thì transistor mở thông điện áp ra bằng không Tại thời điểm
Urc= Uđk , tiếp giáp BE của Tr bắt đầu phân cực ngợc làm cho Tr khoá => Ura=+E Sự thay đổi trạng thái đầu ra cho ta đánh dấu đợc thời điểm cần mở thysistor Với việc sử dụng Tr có nhợc điểm là Tr làm việc ở chế độ khuếch đại với điện áp
UB cỡ mV chứ không phải chế độ đóng cắt nh ta mong muốn Điều đó làm thời điểm mở thysistor bị lệch khá xa so với thời điểm xcần mở chính xác tại Urc= Uđk.
+ Sơ đồ dùng khuếch đại thuật toán
Hình4-12Sơ đồ so sánh dùng tranzitor
Nh đã nói ở phần trớc, khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại rất lớn, chỉ cần một giá trị rất nhỏ của Ud = U+ -U- là đầu ra đã chuyển trạng thái Vì vậy, ứng dụng khuếch thuật toán làm khâu so sánh cho kết quả rất tốt Hình trên vẽ sơ đồ hai khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán
Sơ đồ này áp dụng cho việc so sánh hai điện áp trái dấu
- Điện thế tại cổng đảo :
Hình4-13Sơ đồ so sánh một cổng dùng K§TT
Hình4-14.Sơ đồ so sánh hai cổng dùngK§TT
- Khi Udk< Urc th× Ura = -Vsat.
- Khi Udk> Urc th× Ura= Vsat
Hình 4-14: Sơ đồ so sánh hai cổng cho phép so sánh hai điện áp cùng dấu:
- Khi Ud > 0 (U®k > Urc) th× Ura = Vsat
- Khi Ud < 0 (U®k > Urc) th× Ura =-Vsat
4 - Tính chọn các linh kiện của mạch điều khiển
Việc tính toán mạch điều khiển thờng đựơc tiến hành từ tầng khuếch đại ngợc trở lên.
Mạch điều khiển đợc tính xuất phát từ yêu cầu về xung mở Tiristor.
Các thông số cơ bản để tính mạch điều khiển.
+ Điện áp điều khiển Tiristor Ug = 3V. + Dòng điện điều khiển Tiristor Ig = 0,15 A
+ §é réng xung ®iÒu khiÓn tx = 200
+ TÇn sè xung ®iÒu khiÓn fx = 3 Kkz + Độ mất đối xứng cho phép = 4 0 + Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển U = 12 V + Mức sụt biên độ xung: Sx = 0,15
1 – Tính máy biến áp xung.
Chọn vật liệu làm lõi là hợp kim niken-mangan50NM có từ cảm bão hoà Bs =0,7T, lõi có dạng hình xuyến, làm việc trên một phần của đặc tính từ hoá có:
H = 50 (A/m) không có khe hở không khí.
Tỉ số biến áp xung m = 2 3 chọn m = 3.
Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U 2 =U dk =3V
Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung:
Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I 2 =I g =0 ,15 ( A ).
Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I 2 =
Độ từ thẩm trung bình tơng đối của lõi sắt: μ tb = ΔB μ o ΔH = 0,4
o = 1,25.10 -6 H/m : độ từ thẩm của không khí.
Thể tích của lõi thép cần có là:
Chọn thép có ký hiệu 020/25-5 có kích thớc mạch từ : a = 3,5 mm b = 5 mm d = 20 mm
Hình 4.25: Hình chiếu lõi biến áp xung
Số vòng dây quấn sơ cấp biến áp xung Theo định luật cảm ứng điện từ :
Số vòng dây quấn thứ cấp: w 2 = w 1 m = 360
Tiết diện dây quấn thứ cấp:
Chọn d1 = 0,11 mm Scu1 = 0,0095 mm2 đờng kính dây có cách điện dcđ1 = 0,13 mm S1 0,013 mm2
Tiết diện dây quấn thứ cấp là:
10 2 đờng kính dây có cách điện dcđ2 = 0,24 mm S2 = 0,045 mm2
Kiểm tra hệ số lấp đầy:
Nh vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết.
2 – Tính tầng khuếch đại cuối cùng.
Chọn transistor công suất Tr2 loại 2SC 517 – PA – SiN.
Làm việc ở chế độ xung có các thông số:
Transistor loại n-p-n, vật liệu bán dẫn là Si
Điện áp giữa Colecto và Bazơ khi hở mạch Emitơ là
Điện áp giữa Emitơ và Bazơ khi hở mạch colecto là:
Dòng điện lớn nhất ở Colecto có thể chịu đựng :
Công suất tiêu tán ở Colecto
Nhiệt độ lớn nhất ở mặt tiếp giáp
Dòng làm việc của Colecto : IC3 = I1 = 50 mA
Dòng làm việc của Bazơ : IB2 I C 2 β = 50
Chọn nguồn cấp cho biến áp xung E = 12 V Ta phải mắc thêm điện trở nối tiếp với cực Emitơ của Tr2
Do công suất cần điều khiển cho thysistor nhỏ ( Uđk =3 V, Iđk
= 0,15 A) thì việc sử dụng một transistor ở tầng khuếch đại là đủ công suất.
Các điod trong mạch điều khiển dùng loại 1N4009 có tham sè:
Dòng điện định mức : Iđm = 10 mA
Điện áp ngợc lớn nhất Un = 25V
Điện áp để cho điod mở thông : Um = 1V
3- Chọn R 11 , cổng AND a - Chọn cổng AND:
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng 1 cổng AND, ta chọn
1 IC4081 họ CMOS Mỗi IC4081 có 4 cổng AND có thông số:
Điện áp ứng với mức logic “1” : 2 4,5 V
Dòng điện nhỏ hơn 1mA
Công suất tiêu thụ P = 2,5 (nW/ cổng )
Hình 4.26 : Sơ đồ chân IC - 4081 b- Chọn R 9 Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đa vào Bazơ của Transistor Tr3, chọn R9 thoả mãn điều kiện:
4- Tính chọn bộ tạo xung chùm
Mạch điều khiển phải dùng 5 khuếch đại thuật toán, do đó ta chọn 2 IC loại TL084 do hãng Texas Instruments chế tạo. Mỗi IC này có 4 khuếch đại thuật toán.
+Điện áp nguồn nuôi: Vcc = 12 V
+Hiệu điện thế giữa hai đầu vào 30V
+Công suất tiêu thụ: P = 680 mW = 0,68 W
+Tổng trở đầu vào: Rin = 10 6
+Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: dudt V/μs
Hình 4-27: Sơ đồ chân IC TL084
Mạch tạo xung chùm có tần số: f = 1
Theo sơ đồ bộ tạo xung chùm ta có:
Chọn C2 = 0,1 F điện áp danh định Ut = 16 V
R13 18 Để thuận tiện cho việc điều chỉnh khi lắp mạch, ta chọn
5-Tính chọn khâu đồng pha
Chọn điện áp thứ cấp biến áp đồng pha U2đf =9 V Điện trở R1
,R2 dùng để hạn chế dòng điện đi vào khuếch đại thuật toán
Iv
