Giới thiệu chung về công nghệ điện phân

MỤC LỤC Chương Giới thiệu chung công nghệ điện phân Chương Phân tích – lựa chọn phương án Chương Tính toán thiết kế mạch lực Chương Tính toán mạch điều khiển Chương Lập bảng trị số phần tử linh kiện Chuương Chạy mô máy tính PC Chương Kết luận Chương Tài liệu tham khảo Các số liệu cho trước : Điện áp tải : Ud = 400 V Dòng điện tải : Id = 10000 A Thời gian tăng áp: ( từ 20% điện áp định mức tới điện áp định mức ) 1 12 17 33 34 35 44 Chương Giới thiệu chung công nghệ điện phân Vai trò ngành điện phân Trong ngành luyện kim nói chung, luyện kim phương pháp điện phân chiếm vai trò quan trọng Tuyệt đại đa số kim loại luyện hoăc tinh luyện cần thiết dùng phương pháp điện phân Luyện kim loại kiềm kiềm thổ phải dùng phương pháp điện phân, kim loại có hoạt tính lớn nên khó hoàn nguyên đường hỏa luyện Trong thiên nhiên chúng tồn dạng muối NaCl, KCl,… qua sơ chế thành NaOH, KOH…, chúng chất điện ly nên điện phân trực tiếp Luyện kim phương pháp điện phân có ưu điểm chính: + Có thể luyện kim loại mà phương pháp hỏa luyện luyện + Có thể luyện quặng nghèo, quặng Õit… đem lại hiệu kinh tế cao phương pháp khác + Dễ dàng thu hồi kim loại quý lẫn quặng + Cho sản phẩm kim loại có độ nguyên chất cao 2.Lý thuyết trình điện phân a) Hệ thống điện hóa : b)Dung dịch điện ly Dung dịch điện ly gồm: + Thành phần bản: gồm muối hợp chất chứa ion kim loại số hóa chất khác + Thành phần phụ gia: chất đệm chống thụ động Anôt Chức chất đệm giữ cho thành phần dung dịch ổn định điện phân, tốc độ kim loại Catot nhỏ thoát phải ổn định Đồng thời chất đệm chống thụ động Anot Phân loại dung dịch điện ly: có loại là: + Dung dịch nước + Dung dịch muối nóng chảy Dựa vào có công nghệ điện phân khác như: + Điện phân dung dịch nước: luyện kẽm, tinh luyện Cu,Ni,Pb… + Điện phân muối nóng chảy: Sản xuất Nhôm, Magie, kim loại đắt, hiếm… c Một số đặc điểm dung dịch điện phân: - Có độ dẫn điện cao giúp giảm tổn thất làm cho trình diễn đồng - Độ pH phù thuộc chất điện phân - Nhiệt độ dung dịch không vượt nhiệt độ sôi Các trình điện cực Quá trình Anot: Anot điện cực nối với cực dương nguồn điện chiều.Khi điện phân, anot xảy trình điện hóa (oxi hóa) gọi trình Anot chia làm loại: +Quá trình Anot tan +Quá trình Anot không tan Bản chất trình xảy Anot trình Oxi hóa a Trường hợp Anot tan Kim loại làm Anot bị Oxi hóa chuyển thành ion dương tan vào dung dịch điện phân Ví dụ: Cu – 2e  Cu2+ Các Cation kim loại sau phía Catot thực hoàn nguyên bề mặt catot Cơ chế trình Anot tan gồm giai đoạn chính: - Tách ion khỏi mạng tinh thể chuyển điện tử vào mạng điện - Hidrat hóa Cation - Khuếch tán Cation vào dung dịch b Trường hợp Anot không tan Trên bề mặt Anot xảy trình Oxi hóa Anion dung dịch: 4OH – – 4e  2H2O + O2 2Cl – – 2e  Cl2 Quá trình Catot: Catot điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều, nơi đặt vật mạ thu kim loại tinh chế, trình hoàn nguyên kim loại diễn bề mặt catot Bản chất trình catot khử Cation thành kim loại: MZ+ + z.e  M Hoặc hoàn nguyên Hydro: 2H + + 2e H2 Sự kết tinh điện hóa Quá trình kết tủa kim loại yếu tố ảnh hưởng Trong công nghệ kết tủa kim loại Catot, cấu trúc tinh thể hình dạng bên kết tủa Catot có ý nghĩa lớn Việc lấy kết tủa đặc, chắc, nhẵn theo yêu cầu phụ thuộc vào trình kết tinh điện hóa Catot Quá trình kết tinh điện hóa kim loại xác định trình tạo mầm trình phát triển tinh thể Kết tủa mịn hay thô, từ tạo mặt Catot nhẵn hay gồ ghề phụ thuộc vào tốc độ tạo mầm tốc độ phát triển tinh thể Để lấy kết tủa chất lượng cao cần điều khiển tốc độ cách khống chế nhân tố ảnh hưởng sau: - Mật độ dòng điện phân cực - Thành phần nhiệt độ dung dịch - Chất hoạt tính bề mặt - Chủng loại Catot mẫu - Sự tuần hoàn dung dịch a) Xem xét ảnh hưởng nhiệt độ dung dịch: Đây yếu tố ảnh hưởng phức tạp có ảnh hưởng nhiều tới tính chất dung dịch Tăng nhiệt độ cho phép dùng dung dịch có nồng độ cao hơn, tăng độ dẫn điễn dung dịch, giảm nguy thụ động Anot Các yếu tố làm tăng mật độ dòng điện giới hạn nên cho phép điện phân với mật độ dòng cao b) Xem xét ảnh hưởng tuần hoàn dung dịch Trong trình điện phân, nồng độ ion kim loại sát Catot bị nghèo đi, gây phân cực nồng độ lớn nhiều bất lợi xảy như: không dùng mật độ dòng cao, chất lượng điện phân thấp, gây cháy lớp mạ … c) Sự ảnh hưởng mật độ dòng điện: Mật độ dòng điện cao thu lớp mạ có tinh thể nhỏ, mịn, sít đồng đều, tăng mật độ dòng điện làm tăng khả tạo mầm,ngược lại, mật độ dòng thấp cho kết tủa to, thô Tuy nhiên, mật độ dòng cao lại không tốt lớp kim loại dễ bị gai, bị cháy Khi diện phân mật độ dòng giới hạn tạo thành bột kim loại, đó, muốn nâng cao mật độ dòng điện cần nâng cao mật độ dòng giới hạn cách tăng nhiệt độ, tăng nồng độ đối lưu dung dịch Nguồn điện phân Khi tìm hiểu yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng điện phân trên, ta thấy mật độ dòng yếu tố định Để có độ mịn, độ gắn bám tốt nguồn chiều cấp cho bể điện phân phải có chất lượng thật tốt, cho dòng phẳng điều chỉnh liên tục giới hạn rộng, cấp mật độ dòng đủ lớn Tính chất tải điện phân: Tải bể điện phân thuộc loại tải R-C-E, nhiên điện trở bể mạ nhỏ, đó, số thời gian phóng, nạp tụ nhỏ coi ảnh hưởng tụ không đáng kể Sức điện động E bể mạ thường nhỏ nên bỏ qua Từ coi tải điện phân gần trở, nên muốn có mật độ dòng lớn, có độ phẳng cao theo yêu cầu điện áp nguồn chiều phải thật phẳng Đây yêu cầu thiết kế nguồn điện phân Chương Phân tích-lựa chọn phương án Nguồn chiều cấp cho bể điện phân yêu cầu có điện áp cao dòng lớn, tới hàng chục ngàn Ampe Sự ổn định, chất lượng dòng điện cấp cho bể yếu tố quan trọng nhất, định tới chất lượng sản phẩm điện phân Nguồn điện chiều nói chung cung cấp từ Ắcquy Máy phát điện chiều hay biến đổi… Phân tích phương án chỉnh lưu có điều khiển 3.4.1 Chỉnh lưu điều khiển đối xứng cầu pha a) Sơ đồ nguyên lý : b) Nguyên lý hoạt động Hình vẽ mô tả hoạt động sơ đồ ứng với thời điểm phát xung ứng với góc α = 300, góc chuyển mạch =00 Tại thời điểm có van thông, van ứng với nhóm Anot chung, van ứng với nhóm Catot chung Đường đậm UKO, đường đậm UAO, đường đậm Ud Hình vẽ đồ thị dòng điện qua van T1, T4 Dưới dạng dòng điện thứ cấp máy biến áp ia 3.4.2 Chỉnh lưu điều khiển không đối xứng cầu pha a) Sơ đồ nguyên lý: b) Nguyên lí làm việc sơ đồ Các hình vẽ mô tả hoạt động sơ đồ ứng với thời điểm phát xung ứng với góc α = 900, góc chuyển mạch =00 Với diode góc mở =00 Đường đậm UKO, đường đậm UAO, đường đậm Ud Hình vẽ đồ thị dòng điện qua van T1, D1 Dưới dạng dòng điện thứ cấp máy biến áp ia Qua đồ thị ia ( hàm không sin, không đối xứng) theo phân tích Furie ta tìm ia góc lệch pha ua ia φba=α/2 3.4.3 Chỉnh lưu điều khiển pha có cuộn kháng cân a) Sơ đồ nguyên lý b) Nguyên lý hoạt động sơ đồ Với góc mở chậm α = 600, góc chuyển mạch =00 10 Ucc Rx1 VCC out RESET OUT CONT THRES TRIG DISC GND Rx2 NE555 C2 Đồ thị thời gian UC(t) Ura(t) T 20.00 Out 0.00 20.00 Uc 0.00 0.00 2.50m 5.00m Time (s) Tụ C nạp phóng điện mức ngưỡng 7.50m UCC UCC 3 số thời gian nạp τ n = (Rx1+Rx2).C2 số thời gian phóng τ p = Rx2.C Chọn Rx1 = Rx2 ta có τ n = 2τ p Ta có τ n = tx = μs ⇒ Chu kì dao động xung : T = tn + = μs Tần số dao động xung : = 111,111 kHz T 1, 443 × -6 + 2R x2 ) C ⇒ (Rx1 + 2Rx2).C2 = 13 10 f= Mà f = ( R x1 Chọn Rx1 = Rx2 = 47 Ω ta có C2 = 100 pF 22 10.00m Khâu trộn xung : Sử dụng IC SN74HC08 gồm cổng AND đầu vào thuộc họ CMOS tốc độ cao để trộn tín hiệu Ux điện áp Timer 555 Uss R13 AND D3 Ux Udd Diod D3 chọn loại 1N4150, có tác dụng cắt xung âm vào cổng AND Chọn R13 = 10 kΩ Tính toán biến áp xung : Biến áp xung loại biến áp đặc biệt,trong điện áp đặt lên phía sơ cấp có dạng xung chữ nhật mà điện áp hình sin.Điều dẫn đến chế độ làm việc phương pháp tính toán BAX khác so với biến áp thường _ Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến, làm việc phần đặc tính từ hoá có: ∆B = 0,3 T, ∆H = 30 A/m, khe hở không khí + Tỷ số biến áp xung: chọn m = + Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U2 = Uđk =3,5 V + Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp máy biến áp xung: U1 = m U2 = 3.3,5 = 10,5 V + Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = Idk =500 mA + Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2 /m =0,5/3=0,167 A + Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: µtb =∆B/µ0.∆H = 7,162.103 Trong đó: µ0=4π.10-7 (H/ m) độ từ thẩm không khí + Thể tích lõi thép cần có: V= Q.L = (µtb µ0 tx sx Ul Il )/ ∆B2 Thay số 23 V= 7,162 ×103 ×4π ×10−7 ×6 ×10 −6 ×0,1 ×10,5 ×0,167 0,32 = 0,1052 ×10-6 m3 = 0,1052 cm3 Chọn mạch từ OA – 14/1703 tích V = Q × l = 0,045 ×4,86 = 0,2187 cm3 Ta có kích thước mạch từ sau : a d D b Hình chiếu lõi biến áp xung a = 1,5 mm; b = mm; Q = 0,045 cm2 = 16,2 mm2; Qcs = 1,54 cm2 d = 14 mm; D = 17 mm Chiều dài trung bình mạch từ: l = 4,86 cm + Số vòng quấn dây sơ cấp biến áp xung: Theo định luật cảm ứng điện từ: U1 =w1 Q dB/dt = w1 Q ∆B/tx w1 = U1 tx / ∆B.Q = 47 vòng + Số vòng dây thứ cấp: W2 = w1 / m = 47/3 = 16 (vòng ) + Tiết diện dây quấn thứ cấp: S1 = I1 /J1 = 0,167 /6 = 0,028 Chọn mật độ dòng điện j1 = ( A/mm2 ) + Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = 4S1 = 0,189 mm π Chọn d1 = 0,2 mm ⇒ S1 = 0,0314 mm2 + Tiết diện dây quấn thứ cấp: S2 = I2 / J2 = 0,5/4 = 0,125 mm2 Chọn mật độ dòng điện J2 = A/ mm2 24 mm2 + Đường kính dây quấn thứ cấp: d2 = 4S2 = 0,398 mm π Chọn dây có đường kính d2 =0,4 mm ⇒ S2 = 0,1257 mm2 + Kiểm tra hệ số lấp đầy: Klđ = S1 ×w1 + S ×w 0, 0314 ×47 + 0,1257 ×16 = = 0,0226 Qcs 154 Như vậy, cửa sổ đủ diện tích cần thiết Khâu khuếch đại xung : Vcc D6 R11 D4 A BAX N1 N2 D7 DCR5980A18 G K Ux T1 T2 D5 R _ Nhiệm vụ : khuếch đại xung điều khiển Ux để đủ công suất (dòng,áp) mở van thyristor.Ngoài biến áp xung có tác dụng để cách ly hoàn toàn mạch điều khiển mạch lực,đảm bảo an toàn cho linh kiện mạch điều khiển người sử dụng _ Nguyên lí : Xung điều khiển Ux đưa vào cực Bazơ transistor T1 T2 ghép Darlington để khuếch đại Khi có xung chùm đặt vào cực bazơ T1 T1 mở cho dòng chảy từ nguồn nuôi chảy qua BAX , qua T1 đến mở bão hoà T2 để T2 dẫn dòng chảy qua BAX xuống đất Như điện áp cuộn sơ cấp BAX & dòng điện chảy qua có dạng xung Dòng điện cảm ứng sang cuộn thứ cấp , cuộn thứ cấp xuất dòng xung chảy vào cực điều khiển Thysistor 25 Trong mạch Đ4 có tác dụng trả lượng tích luỹ cuộn cảm lại nguồn mà cuộn sơ cấp dẫn dòng T1,T2 khoá lại -> bảo vệ Transistor T1 T2 không bị dòng Ic cho phép Diod D5 có tác dụng chống điện áp ngược đặt lên cực B-E transistor.điện trở R dùng để giải phóng điện tích tích tụ cực E T2 T2 chuyển sang chế độ khóa R11 : Hạn chế dòng từ hóa biến áp xung.R11 tính để đảm bảo dòng qua Trasistor không vượt dòng Collector lớn cho phép D6 : cắt xung âm vào cực điều khiển G thyristor D7 : làm giảm điện áp ngược đặt lên Catôt cực điều khiển Thyristor,đảm bảo an toàn cho lớp tiếp giáp G-K Thyristor chế độ khóa * Tính chọn thông số : VCC chọn 18V Ta chọn loại van bán dẫn BCX38A chế tạo sẵn theo sơ đồ Darlington có thông số sau : Ic max = 800 mA UCE max = 60V UEB max = 10V Sụt áp UCE = 1,5V Điện trở R11 chọn theo khả dẫn dòng tối đa cho phép BCX38A : 18 R11 > 0,8 = 22,5 Ω Ngoài ra,R11 chọn để đảm bảo điện áp cuộn sơ cấp BAX lớn 10,5 V ⇒ R11 < 18 − 10,5 − 1,5 = 36 Ω 0,167 Chọn R11 = 33 Ω Các diod D4,D5,D6,D7 chọn loại 1N4150 V Tính toán nguồn cung cấp cho mạch điều khiển : Nguồn cung cấp cho mạch điều khiển nguồn điện áp chiều, trị số điện áp độ ổn định tuỳ thuộc khâu mạch Chọn nguồn cung cấp cho op-amp ± 15V,được lấy từ chân vi mạch ổn áp 7815 7915.Sơ đồ sau : 26 7815 : +18V C1 VIN VOUT 7815 +15V C2 7915 : -18V C1 VIN VOUT 7915 -15V C2 Dòng điện tải cho phép IC 1,8 A (phải có tản nhiệt) nên đảm bảo cung cấp đủ công suất cho mạch điều khiển hoạt động Nguồn 12V lấy từ 7812 : +18V C1 VIN VOUT 7812 +12V C2 Lưu ý : Để IC ổn áp hoạt động bình thường phải tính chọn cho trình hoạt động điện áp đầu vào không cao trị số cho phép ( tính chế độ lưới điện cao mạch ổn áp không tải ) không thấp mức tối thiểu cần thiết ( tương ứng điện áp lưới điện thấp mang tải lớn ) * Xác định công suất biến áp nguồn điều khiển Biến áp nguồn điều khiển có nhiều cuộn dây thứ cấp mà cuộn dây lại cấp điện cho khu vực : cuộn thứ cấp tạo điện áp đồng pha cuộn thứ cấp cấp nguồn cho khu vực tạo điện áp ổn áp cho mạch điều khiển Cuộn thứ cấp cấp nguồn cho tầng KĐCS Cuộn thứ cấp cấp nguồn cho khu vực tín hiệu hoá … Tuy nhiên cuộn dây cấp cho đồng thời cho nhiều khu vực không gây ảnh hưởng đến hoạt động mạch nói chung.Ở sử dụng cuộn dây sơ cấp cuộn tạo điện áp đồng pha 27 cuộn để lấy điện áp đưa vào khu vực tạo nguồn áp chiều cấp cho mạch điều khiển.Do có nhiều cuộn dây thứ cấp nên công suất phía thứ cấp thường lớn sơ cấp , thường dựa vào công suất để tính toán máy biến áp Điện áp chiều lấy từ chỉnh lưu cung cấp trực tiếp cho nguồn công suất phần KĐCS & cung cấp đầu vào cho IC ổn áp * Tính toán phần đồng pha Dòng điện chảy cuộn thứ cấp cuộn dây đồng pha : Idp= U df 10 = 0,001 A = 10.10 10.103 Công suất cho sáu cuộn dây đồng pha : Pđp = 6.10.0,001= 0,06VA Đây công suất cuộn thứ cấp có tải xoay chiều ⇒ P2 = 0,06VA * Tính công suất cho phần chỉnh lưu tạo điện áp chiều ± 18V : + Điện áp : U = 18V + Dòng điện : Dòng điện tải chỉnh lưu I d bao gồm dòng điện thành phần sau : - Dòng cung cấp cho IC ổn áp 7815, 7915 cỡ khoảng 1,8A - Dòng cung cấp cho IC ổn áp 7812 khoảng 1,5A - Dòng cung cấp cho nguồn công suất Mạch điều khiển gồm biến áp xung,dòng điện chảy cuộn sơ cấp BAX 0,167 A.Tại thời điểm có van bán dẫn công suất làm việc nên I1 = 0,167 × = 0,334 A ⇒ Id = 1,5 + 1,2 + 0,334 = 3,034 A Công suất tải chỉnh lưu : Pd = Ud.Id = 18.3,034 = 54,612 VA ⇒ ∑ksđ.Pd = 1,05.54,612 = 57,3426 VA Vấn đề tính toán thời gian tăng áp Giá trị điện áp định mức : Uđm = 400 V Giá trị điện áp khởi động : Ukđ = 20% × 400 = 80 V Góc α điều chỉnh cho điện áp nguồn điện phân tăng từ Ukđ đến Uđm Áp dụng công thức : Udα = Udocosα Với Udo = 6 U2 = 183,4= 429 V π π + góc α ứng với điện áp khởi động : Ukđ = 429 cosαkđ = 80 ⇒ cos αkđ = 0,1865 ⇒ α kđ = 79,25o 28 + góc α ứng với điện áp định mức : Uđm = 429cosαđm = 400 ⇒ cosαđm = 0,9324 ⇒ αđm = 21,19o Quá trình thay đổi góc điều khiển α điều chỉnh điện áp điều khiển Khi Uđk tăng α giảm ⇒ điện áp tăng lên ngược lại ⇒ trình điều khiển thuận Ta tính điện áp điều khiển ứng với góc điều khiển Đồ thị điện áp cưa : 20.00 T 1.Udf -20.00 20.00 Urc Udk 0.00 0.00 20.00m 40.00m Time (s) Giá trị điện áp điều khiển lúc khởi động : Uđkkđ = ( 180 - 79,25 ) × 12 = 6,7 V 180 Giá trị điện áp khởi động ứng với tải định mức : 12 Ukđ đm = ( 180 - 21,19 ) × = 10,6 V 180 Như ta phải điều chỉnh Uđk tăng từ 6,7V đến 10,6V • Thiết kế mạch tăng áp tự động Sử dụng khâu tích phân bậc 4,gồm tích phân nối tiếp : 29 60.00m C C C C Uv R - R ++ - OP6 + R + - OP7 ++ R OP8 + U + OP9 Chọn Uv = 12V Giá trị R,C chọn để Ura tăng từ 0V lên 10,6-6,7 = 3,9V Ta có : Ura op6 = − RC t ∫ Uv dt = − RC t U v t U U op6 dt = v ∫ RC R C U ⇒ Ura op8 = 3v t 6R C Uv t4 ⇒Ura = 24R C4 ⇒ Ura op7 = − t ∫ t dt = Uv t 2R C Để Ura = 3,9V sau t=7200s (RC)4 = 43084 ⇒ chọn C = 6800μF R = 634 kΩ Điện áp Ura đưa vào mạch cộng không đảo với điện áp chuẩn 6,7V để Utăng áp = 10,6 V sau Ura 6,7V R8 R9 + + OP4 - R10 R12 R8,R9,R10,R12 chọn 10 kΩ 30 U tang ap Kết chạy mô sau : T 20.00 U tang ap 15.00 10.00 5.00 0.00 0.00 2.00k 4.00k Time (s) 6.00k 8.00k Tính toán khâu hồi tiếp điện áp Để giữ giá trị điện áp tải giá trị yêu cầu ta phải thiết kế khâu hồi tiếp điện áp khâu điều khiển để tự động điều chỉnh điện áp điều khiển tăng giảm điện áp tải thay đổi Sơ đồ nguyên lý khâu hồi tiếp điện áp sau : Mạch lực Tải Điều khiển Hồi tiếp áp Khi điện áp tải tăng lên khâu hồi tiếp điện áp làm giảm điện áp điều khiển,tức làm giảm góc α ngược lại Khâu hồi tiếp điện áp mạch trừ,có sơ đồ sau : 31 Urc 12V R13 R8 RES1 R9 Udk + + R14 OP4 Uss ++ OP5 Uht - RES2 R15 Biến trở RES1 R13 mắc thành phân áp cho điện áp vào cửa dương op-amp 10,6 V.Có thể chọn R13=1kΩ RES1 = 10k Điện áp mạch trừ đưa vào cửa điều khiển so sánh Chọn R15 = R14 = R13 ta có : Ura = U – Uhồi tiếp Giả sử ta cần giữ ổn định điện áp tải 400V Điện áp hồi tiếp lấy Ud nhờ phân áp Uht = r + r r2 = kUd (r1 , r2 điện trở phân áp ) , k hệ số hồi tiếp Khi Ud = 400V , điện áp hồi tiếp Uht = 400k Điện áp Ura = U – 400k = 10,6 Khi điện áp Ud tăng lượng ∆Ud điện áp Ura = U – (400 + ∆Ud)k = 10,6 – ∆Udk Điện áp điều khiển bị giảm lượng ∆Ud làm cho điện áp tải Ud bị giảm Trường hợp điện áp bị giảm lượng ∆Ud điện áp điều khiển : Udk = Ura = U – (400 - ∆Ud)k = 10,6 + ∆Udk , tức điện áp điều khiển điều chỉnh tăng lên Trường hợp điện áp tải Ud = 400V điện áp hồi tiếp Uht = 400k nên Udk = U- 400k = 10,6 V giữ nguyên giá trị điện áp điều khiển Ta phải chọn phân áp hợp lý cho luôn có điều kiện sau: Uht < U điện áp điều khiển không âm Mặt khác U- U ht ≤ Udkđm điện áp tải không vượt giá trị định mức 32 CHƯƠNG BẢNG TRỊ SỐ TÍNH CÁC PHẦN TỬ VÀ LINH KIỆN TÊN PHẦN TỬ R1 R3 R4,5,6,7 Rx1,x2 R8,9,10 R11 R12,13 R14,15 R16,17,1 C1 C2 C3,C4,C5,C6 R TRỊ SỐ 10kΩ 10kΩ 10kΩ 47Ω 10kΩ 33Ω 10kΩ 1kΩ 10 kΩ 1µF 100pF 6800µF 470 kΩ LINH KIỆN Đ1 Đ2 Đ3 Đ4 Đ5 Đ6 Đ7 OP1,2,3,4,5,6,7,8,9 Thyristor MOSFET Tr1,Tr2 33 TÊN 1N4150 1N4150 1N4150 1N4150 1N4150 1N4150 1N4150 LM339 DCR5980A18 IRF9540 BCX38A Chương CHẠY MÔ PHỎNG BẰNG MÁY TÍNH PC Kết chạy mô phần mềm TINA 7.0 20.00 T 1.Udf -20.00 20.00 2.Uop1 -20.00 20.00 3.Urc 0.00 20.00 4.Uss -20.00 5.00 5.Ux 0.00 4.00 6.Udk -1.00 600.00m 7.I dk -100.00m 0.00 20.00m 40.00m Time (s) 34 60.00m Chương KẾT LUẬN Đồ án môn học môn thiếu với sinh viên học kỹ thuật nói chung sinh viên học kỹ thuật điện nói riêng Bởi nhờ trình làm đồ án, sinh viên hiểu biết môn học mà có điều kiện tìm hiểu trình sản xuất thực tế, biết liên kết môn khoa học với quan trọng giúp sinh viên quen với công việc sau phải làm Qua việc chạy mô mạch điều khiển phần mềm chuyên dụng TINA 7.0 ta có sốkết luận sau : + Mạch thiết kế chạy theo yêu cầu thiêt kế tạo xung chùm + Tất khâu phối chạy yêu cầu kỹ thuật Như việc thiết kế nguồn điện phân hoàn tất có khả ứng dụng vào sản xuất công nghiệp với độ tin cậy cao Trong trình làm đồ án môn học em xin chân thành cảm ơn thầy giáo TẠ DUY HÀ thầy giáo môn ĐTCS giúp đỡ em hoàn thành đồ án Sinh viên Lê Thành Trung 35 Chương TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử công suất - Nguyễn Bính Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh Kĩ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ Điện tử tương tự - Nguyễn Trinh Đường (chủ biên) Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà Điện tủ công suất – Võ Minh Chính ( chủ biên ) Bài tập điện tử công suất - Phạm Quốc Hải Phần mềm vẽ mô mạch điện TINA 7.0 36 [...]... phức tạp 6 thyristor Dòng Bằng 1/3 dòng điện Bằng 1/3 dòng điện Bằng 1/6 dòng điện điện qua tải tải tải van Vì đồ án là thực hiện bộ chỉnh lưu cho nguồn điện phân nên chất lượng điện áp đóng vai trò quyết định tới chất lượng sản phẩm Do đó yếu tố về chất lượng điện áp được đặt lên hàng đầu Mà trong số các sơ đồ chỉnh lưu thì CLDK đối xứng cầu 3 pha cho ta chất lượng điện áp tốt nhất, do đó ta chọn phương... A ⇒ Chọn thyristor công suất DCR5980A18 do hãng Dynex Semiconductor chế tạo với các thông số do nhà sản xuất đưa ra như sau : 12 +) Điện áp ngược cực đại +) Dòng điện làm việc cực đại +) Dòng điện đỉnh cực đại +) Dòng điện xung điều khiển +) Điện áp xung điều khiển +) Dòng điện rò +) Sụt áp trên thyristor ở trạng thái bán dẫn +) Tốc độ biến thiên điện áp +) Tốc độ biến thiên dòng điện +) Nhiệt độ làm... pha Dòng điện chảy trong cuộn thứ cấp của cuộn dây đồng pha : Idp= U df 10 = 0,001 A 3 = 10.10 10.103 Công suất cho sáu cuộn dây đồng pha : Pđp = 6.10.0,001= 0,06VA Đây chính là công suất cuộn thứ cấp có tải xoay chiều ⇒ P2 = 0,06VA * Tính công suất cho phần chỉnh lưu tạo điện áp một chiều ± 18V : + Điện áp ra : U = 18V + Dòng điện ra : Dòng điện ra tải của bộ chỉnh lưu I d sẽ bao gồm các dòng điện thành... cầu ta phải thiết kế khâu hồi tiếp điện áp về khâu điều khiển để tự động điều chỉnh điện áp điều khiển tăng hoặc giảm khi điện áp tải thay đổi Sơ đồ nguyên lý của khâu hồi tiếp điện áp như sau : Mạch lực Tải Điều khiển Hồi tiếp áp Khi điện áp ra tải tăng lên thì khâu hồi tiếp điện áp sẽ làm giảm điện áp điều khiển,tức là làm giảm góc α và ngược lại Khâu hồi tiếp điện áp là 1 mạch trừ,có sơ đồ như sau... R13 được mắc thành bộ phân áp sao cho điện áp vào cửa dương của op-amp đúng bằng 10,6 V.Có thể chọn R13=1kΩ và RES1 = 10k Điện áp ra của mạch trừ được đưa vào cửa điều khiển của bộ so sánh Chọn R15 = R14 = R13 ta có : Ura = U – Uhồi tiếp Giả sử ta cần giữ ổn định điện áp ra tải là 400V Điện áp hồi tiếp lấy về Ud nhờ bộ phân áp Uht = r + r r2 = kUd (r1 , r2 là các điện trở bộ phân áp ) , k là hệ 1... số hồi tiếp Khi Ud = 400V , điện áp hồi tiếp là Uht = 400k Điện áp ra Ura = U – 400k = 10,6 Khi điện áp Ud tăng một lượng ∆Ud thì điện áp ra Ura = U – (400 + ∆Ud)k = 10,6 – ∆Udk Điện áp điều khiển bị giảm 1 lượng ∆Ud sẽ làm cho điện áp tải Ud bị giảm đi Trường hợp điện áp ra bị giảm một lượng ∆Ud thì điện áp điều khiển : Udk = Ura = U – (400 - ∆Ud)k = 10,6 + ∆Udk , tức là điện áp điều khiển được điều... 8 Điện tử công suất - Nguyễn Bính Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh Kĩ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ Điện tử tương tự - Nguyễn Trinh Đường (chủ biên) Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà Điện tủ công suất – Võ Minh Chính ( chủ biên ) Bài tập điện tử công suất - Phạm Quốc Hải Phần mềm vẽ và mô phỏng mạch điện TINA 7.0 36 ... mạch nói chung. Ở đây chúng ta sử dụng 9 cuộn dây sơ cấp trong đó 6 cuộn tạo điện áp đồng pha và 3 27 cuộn để lấy điện áp đưa vào khu vực tạo nguồn áp 1 chiều cấp cho mạch điều khiển.Do có nhiều cuộn dây thứ cấp nên công suất phía thứ cấp thường lớn hơn sơ cấp , vì vậy thường dựa vào công suất này để tính toán máy biến áp Điện áp một chiều lấy từ bộ chỉnh lưu sẽ cung cấp trực tiếp cho nguồn công suất... án CLDK đối xứng cầu 3 pha cho việc thực hiện bộ nguồn chỉnh lưu cho nguồn điện phân 11 Chương 3 Tính toán thiết kế mạch lực Yêu cầu thiết kế : Điện áp tải Dòng điện tải : Ud = 400 V : Id = 10000A I Tính chọn van bán dẫn công suất Chọn chế độ làm việc định mức của van là chế độ công suất cực đại ( ứng với góc mở chậm α = 0 ) + Điện áp ngược cực đại đặt lên van : Ung max = 6 U2 Mà 3 6 3 6 U 2 Cosα ⇒ Ud... trị điện áp định mức : Uđm = 400 V Giá trị điện áp khởi động : Ukđ = 20% × 400 = 80 V Góc α được điều chỉnh sao cho điện áp nguồn điện phân tăng từ Ukđ đến Uđm trong 2 giờ Áp dụng công thức : Udα = Udocosα Với Udo = 3 6 3 6 U2 = 183,4= 429 V π π + góc α ứng với điện áp khởi động : Ukđ = 429 cosαkđ = 80 ⇒ cos αkđ = 0,1865 ⇒ α kđ = 79,25o 28 + góc α ứng với điện áp định mức : Uđm = 429cosαđm = 400 ⇒ ... Quá trình Anot: Anot điện cực nối với cực dương nguồn điện chiều.Khi điện phân, anot xảy trình điện hóa (oxi hóa) gọi trình Anot chia làm loại: +Quá trình Anot tan +Quá trình Anot không tan Bản... áp ,do có tổn hao công suất ∆P sinh nhiệt đốt nóng van Để van hoạt động tốt, với dòng điện qua van lớn tới 5,56KA, ta cần phải làm mát cho van hệ thống nước khử ion Bảo vệ xung điện áp cho van... trình Anot tan gồm giai đoạn chính: - Tách ion khỏi mạng tinh thể chuyển điện tử vào mạng điện - Hidrat hóa Cation - Khuếch tán Cation vào dung dịch b Trường hợp Anot không tan Trên bề mặt Anot