Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu có điều khiển cho tải mạ điện

Bộ môn Thiết Bị Điện Thiết kế nguồn chỉnh lu có điều khiển cho tải mạ điện Lời nói đầu Học đôi với hành Trong toàn trình học tập rèn luyện sinh viên giảng đờng đại học việc đợc nhận làm đồ án thiết kế tốt nghiệp hội tốt để trực tiếp làm việc, áp dụng kiến thức đà học vào thực tế Giai đoạn thực tập làm đồ án thiết kế tốt nghiệp sinh viên nghành điện lại quan trọng hơn, giai đoạn đà cho chúng em đựoc có dịp thử sức đợc áp dụng kiến thức đà học vào thực tế công việc Đề tài em đợc giao Thiết kế nguồn chỉnh lu có điều khiển cho tải mạ điện Với đề tài nguồn chỉnh lu sử dụng van bán dẫn (thiết bị điện tử công suất) để thiết kế Thiết bị điện tử công suất sáng chế nhóm kỹ s hÃng Bell Telephon vào năm 1956 Nó có tính chất đặc điểm tốt, đáp ứng đợc yêu cầu tự động hoá điều khiển tải nên đợc sử dụng rộng dÃi công nghiệp, có sử dụng làm nguồn cấp cho tải mạ điện Tải mạ điện loại tải trở R, đòi hỏi chất lợng dòng điện điện áp cao, ổn định, phải tự động hoá sản xuất Vì việc sử dụng van bán dẫn làm nguồn chỉnh lu cho tải mạ điện hợp lý Thiết kế tính chọn thiết bị nguồn van bán dẫn nh trên, thiết kế em gồm chơng: Chơng I Giới thiệu công nghệ mạ điện Chơng II Các sơ đồ chỉnh lu có điều khiển Chơng III Lựa chọn sơ đồ mạch động lực Tính toán thiết bị mạch động lực Chơng IV Thiết kế sơ đồ mạch điều khiển Với nội dung trình bày nh chơng em đà tìm hiểu công nghệ mạ điện, yêu cầu tải mạ, phân tích, lựa chọn tính toán sơ đồ chỉnh lu, sơ đồ điều khiển thờng gặp để đa phơng án tối u phù hợp cho tải mạ điện Dựa vào kiến thức đà học, báo cáo môn học, tài liệu tham khảo bè bạn bảo tận tình thầy Nguyễn Vũ Thanh đà giúp em hoàn thành cách tốt đồ án thiết kế Bản ®å ¸n thiÕt kÕ ®· cho em mét sè kinh nghiệm việc thiết kế, tính chọn vận hành thiết bị điện thực tế, hội tiếp xúc tốt với công việc, với nghành nghề mà đà đợc học có ích cho công việc học tập làm việc em sau Em xin bày tỏ lòng biết ơn thầy giáo, cô giáo môn Thiết Bị Điện Khoa Điện Trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt thầy Nguyễn Vũ Thanh (giảng viên nhóm Thiết Bị Điện Tử Công Suất) đà trực tiếp hớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi cho em thực đồ án Bản đồ ¸n thiÕt kÕ ®Ị cËp tíi nhiỊu vÊn ®Ị cđa nghành Thiết Bị Điện, ngành Điện Hoá thời gian làm có hạn nên không tránh khỏi sai sót định thực hiện, mong thầy cô giáo xem xét giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên Bộ môn Thiết Bị §iƯn ThiÕt kÕ bé ngn chØnh lu cã ®iỊu khiĨn cho tải mạ điện CHƯƠNG I - GiớI THIệU CÔNG NGHệ Mạ ĐIệN I-Khái quát chung mạ điện: Mạ điện đợc dùng nhiều nhiều nghành công nghệ khác để chống ăn mòn, phục hồi kích thớc, trang sức, chống mòn, tăng cứng, phản quang nhiệt, dẫn điện, thấm dầu, dễ hàn, dẫn nhiệt Về nguyên tắc vật liệu kim loại hợp kim, chất dẻo gốm sứ Composit Lớp mạ vậy, kim loại hợp kim composit kim loại chất dẻo kim loại - gốm Tuy nhiên, chọn vật liệu mạ tuỳ thuộc vào trình độ lực công nghệ, vào tính chất cần có lớp mạ giá thành Xu hớng chung dùng vật liệu rẻ, sẵn vật liệu mạ đắt quý hơn, nhng lớp mỏng bên A-Định nghĩa mạ điện: Mạ điện trình điện phân anod xảy trình oxy hoá (hoà tan kim loại hay giải phóng khí oxy) catod xảy trình khử (khử ion kim loại từ dung dịch thành lớp kim loại bám vật mạ hay trình khử giải phóng khí hydro ) có dòng điện chiều qua chất điện) có dòng điện chiều qua chất điện phân (dung dịch mạ) Quá trình trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất đáp ứng đợc nhu cầu mong muốn Sinh viên Bộ môn Thiết Bị Điện Thiết kế nguồn chỉnh lu có điều khiển cho tải mạ điện B- Nguyên lý mạ điện: 1- Cấu trúc bể mạ điện: + ne ne 3Anod ion Catod ion Lop Ma H×nh I-1 BĨ mạ điện 1- Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại kết tủa thành lớp mạ chất đệm, phụ gia 2- Catod dẫn điện, vật cần đợc mạ 3- Anod dẫn điện tan không tan 4- Bể chøa b»ng thÐp , thÐp lãt cao su, polypropylen, polyvynylclorua chịu đợc dung dịch mạ 5- Nguồn điện chiều (thờng dùng chỉnh lu) 2-Nguyên lý chuyển dịch ion bể mạ dới tác dụng dòng điện chiều: Khi có dòng điện chiều đặt vào đầu hai cực Anod Catod có tợng ion kim loại Mn+ dung dịch chuyển động đến bề mặt catod (vật mạ) thực phản ứng tổng quát sau để thành kim loại bám bề mặt vật mạ → M Mn+ +ne (1) Mn+ cã thĨ ë d¹ng ion đơn hay hydrat hoá, ví dụ: Ni 2+.nH2O dạng ion phức, ví dụ: Au(CN)2 Anod thờng kim loại loại với lớp mạ, phản ứng anod hoà tan thành ion Mn+ vào dung dịch : M ne Mn+ (2) Nếu khống chế điều kiện điện phân nh hiệu suất dòng điện hai phản ứng (1) (2) nồmg độ ion M n+ dung dịch không đổi Một số trờng hợp phải dùng Anod trơ (không tan nh Sinh viên Bộ môn Thiết Bị Điện Thiết kế nguồn chỉnh lu có điều khiển cho tải mạ điện Pt ) nên ion kim loại đợc định kỳ bổ xung dạng muối vào dung dịch, lúc phản ứng Anod giải phóng oxy 3- Một số công thức mạ điện: A- Khối lợng kim loại m kết tủa bề mặt có diện tích S: Theo định luật Faraday ta cã : m= S ic t H C (g) (3) Trong đó: S- diện tích mạ (dm ) ic- mật độ dòng điện catod (A/dm2) t- thêi gian m¹ (h) H- hiƯu st dòng điện (0/0) C- đơng lợng hoá học ion kim lo¹i m¹ (g/Ah) Mét sè kim lo¹i cho nhiỊu ion hoá trị khác nên có giá trị C tơng ứng khác Ví dụ đồng từ dung dịch axit tồn dạng muối đơn, ion đồng có hoá trị nên C tơng ứng 1.168 g/Ah; đồng từ dung dịch xianua kiềm tồn dạng muối phức ion đồng có hoá trị +1 nên C tơng ứng lại 2,372 g/Ah Vì vậy, lợng điện lợng đợc dùng cho phản ứng kết tủa ion kim loại có trạng thái oxy hoá thấp mạ nhanh Hiệu suất dòng điện H phụ thuộc nhiêù vào loại dung dịch mạ Đa số dung dịch mạ có 0,9