Thiết kế nguồn mạ một chiều

MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I: Giới thiệu công nghệ mạ điện Cấu tạo, nguyên lý hoạt động phân loại Các thành phần cấu thành , đặc tính mạ điện Các phương án lựa chọn Chương II: Tính toán mạch động lực Cấu tạo diode 13 Cấu tạo Thyristor 15 Chỉnh lưu không điều khiển 17 Chỉnh lưu có điều khiển 31 Tính toán mạch động lực 43 Chương III: Tính toán mạch điều khiển Sơ đồ khối mạch điều khiển 52 Khâu đồng pha tạo điện áp tựa 52 Khâu so sánh 56 Khối khuếch đại 60 Mạch điều khiển xung tiêu biểu 62 Tính toán mạch điều khiển .62 Mạch điều khiển chỉnh lưu .69 Tài liệu tham khảo 70 KẾT LUẬN 71 LỜI NÓI ĐẦU Mạ kim loại đời phát triển hàng trăm năm nay.Ngày mạ kim loại trở thành ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ hầu giới, phục vụ cách đắc lực cho ngành khoa học kỹ thuật sản xuất đời sống văn minh người Lớp mạ kim loại bề mặt chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phương tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện tử, khí xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì Vậy mạ điện ? Một cách đơn giản hiểu mạ điện trình kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất cơ, lý, hoá đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mong muốn Mạ kim loại không làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà có tác dụn trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho dụmh cụ máy móc đồ trang sức Ngày không riêng nước phát triển mà nước ta kỹ thuật mạ có bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sản xuất cung kinh doanh Kỹ thuật mạ đòi hỏi phải không ngừng phát triển nghiên cứu cảI tiến kỹ thuật, máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyền sản xuất đồng tự động hoá với độ tin cậy cao Điều giúp nâng cao chất lượng mạ hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiễm môi trường Để có lớp mạ tốt yếu tố khác nguồn điện dùng để mạ quan trọng Đối với sinh viên tự động hóa, môn học điện tử công suất môn quan trọng Với giảng dạy nhiệt tình thầy cô khoa em tưng bước tiếp cận môn học Để vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tế, học kỳ em thầy giao cho đồ án môn học với đề tài : Thiết kế nguồn mạ chiều Đây đề tài có quy mô ứng dụng thực tế Với cố gắng thân với bảo rhầy cô giáo môn đặc biệt thầy Nguyễn Đoàn Phong giúp em hoàn thành đồ án Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm chưa có lên em không tránh khỏi sai sót mong thầy giúp đỡ Cuối em xin chân thành cảm ơn ! Hải phòng, ngày tháng năm 2016 Chương 1: Giới Thiệu Chung Cấu tạo, nguyên lý hoạt động phân loại I.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Mạ điện đơn giản trình kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất lý hóa…đáp ứng yêu cầu kỹ thuật Tuy nhiên công nghệ ổn định,bền thời gian dài sử dụng sản xuất Mạ điện thực chất trình điện phân(phản ứng phân tích hóa học xảy tác dụng dòng điện chiều) trình điện phân tổng quát diode xảy trình hòa tan kim loại điện cực dilde Trên catot,các cation nhận điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ Trong mạ điện bao gồm nhiều giai đoạn bước nối tiếp Cation di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catot Cation vỏ Hyđrat mH O tiếp xúc trực tiếp với bề mặt Điện tử từ catot điền vào vách điện tử hóa trị cation biến thành nguyên tử kin loại trung hòa dạng hấp thu Các nguyên tử kim loại tạo thành mầm tinh thể từ tinh thể kết hợp thành lớp mạ I 1- Bình ổn nhiệt 2-Bình điện phân 3-Catôt 4-Anot 5-Dụng cụ đo điện lượng 6Ampe kế 7-Nguồn điện chiều • Dung dịch mạ gồm có muối dẫn điện, ion kim loại kết tủa thành líp mạ, chất đệm, chất phụ gia • Catot dẫn điện, vật cần mạ • Anot dẫn điện, tan không tan • Bể chứa thép lót caosu, polypropylen, polyvinyclorua, vật liệu chịu dung dịch mạ • Nguồn điện chiều, thường dùng để chỉnh lưu I.2 -     Phân loại Gồm loại : Lớp mạ bảo vệ Lớp mạ trang trí Lớp mạ trang trí bảo vệ Lớp mạ kỹ thuật a Lớp mạ bảo vệ • Dùng để bảo vệ khỏi ăn mòn kim loại môi trường sử dụng bảo vệ kim loại có hai lớp mạ bảo vệ: • Lớp mạ ca tốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện dương điện kim loại • Lớp mạ Anốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện âm điện kim loại b Lớp mạ trang trí • Lớp mạ có độ bang sáng màu hấp dãn giữ lâu ví dụ :mạ vàng mạ bạc…Thường dùng mạ ca tốt • Người ta tạo lớp mạ trang trí cách tạo lớp mỏng kim loại bề mặt vật cần mạ, độ bóng tạo cách đánh bóng khí hoá học điện hoá c Lớp mạ trang trí bảo vệ • Là loại lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ kim loại • Ví dụ:dùng lớp mạ ca tốt niken-crôm,đồng -crôm….do niken có độ bền cao nên đóng vai trò lớp bảo vệ d Lớp mạ kỹ thuật Chúng ta sử dụng rộng rãi có ứng dụng thực tế như:  Mạ làm tăng độ bền chống ma sát ổ trục  Mạ phục hồi chi tiết máy  Mạ tăng độ dẫn điện  Mạ làm tăng độ chống mài mòn 1.2CÁC THÀNH PHẦN CẤU THÀNH , CÁC ĐẶC TÍNH CỦA MẠ ĐIỆN 1.2.1 Nguồn điện chiều như: pin, ắc qui, máy phát điện chiều, biến đổi Ngày đợc dùng phổ biến biến đổi Bộ biến đổi cho trình điện phân có điện áp thấp : 3V, 6V, 12V, 24V… Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện áp cho phù hợp Một biến đổi lấy số điện áp cần thiết cho số qui trình 1.2.2 ĐIỆN CỰC ANỐT Là điện cực nối với cực dương nguồn điện chiều Trước điện phân anốt cần phải đánh dầu mỡ, lớp gỉ… Anốt dùng mạ điện có hai loại : Là điện cực nối với cực dương nguồn điện chiều Trước điện phân anốt cần phải đánh dầu mỡ, lớp gỉ… Anốt dùng mạ điện có hai loại : Anốt Hòa tan Anốt Không hòa tan ● ● Trong mạ điện thường dùng điện cực anốt tan kim loại làm lớp mạ.Trong trình anốt bị tan để cung cấp ion kim loại cho dung dịch,đảm bảo nồng độ ion dung dịch không đổi.Phản ứng anốt lúc là: M - ne Trong trường hợp dùng anốt trơ nhơ :Platin,cacbon…thì trình anốt là: 4OH - 4e => 2HO + O (môi trường kiềm) 2HO - 4e => 4H +O Để giữ cho nồng độ ion kim loại không đổi phảI bổ sung thêm hó chất thích hợp ĐIỆN CỰC CATỐT Catốt : điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều Trong mạ điện catot vật mạ Trên bề mặt vật mạ diễn phản ứng khử ion kim loại mạ 1.2.3 Thực trình xảy theo nhiều bước liên tiếp: ● ● Cation hyđrat hoá M.mHO di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catốt Catốt vỏ hyđrat hoá (mHO) vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catốt Điện tử (e) từ catốt điền vào vàn điện tử hoá trị cation biến thành phân tử trung hoà Các nguyên tử kim loại tham gia vào thành mầm tinh thể tham gia nuôI lớn mầm tinh thể sinh trước Mầm phát triển thành.Tinh thể kết thành lớp mạ 1.2.4 DUNG DỊCH MẠ Dung dịch mạ giữ vai trò định lực mạ (tốc độ mạ ,chiều dày tối đa ,mặt hàng mạ…)và chất lượng mạ Dung dịch mạ thường hỗn hợp phức tạp gồm ion kim loại mạ ,chất điện ly (dẫn điện) chất phụ gia nhằm đảm bảo thu lớp mạ có chất lượng tính chất mong muốn - Dung dịch muối đơn:Còn gọi dung dịch axit , cấu tử muối axit vô hoà tan nhiều nước phân ly hoàn toàn thành ion tù Dung dịch đơn thường dùng để mạ với tốc độ mạ cao cho vật có hình thù đơn giản - Dung dịch muối phức: Ion phức tạo thành pha chế dung dịch Ion kim loại mạ ion trung tâm nội cầu phức.Dung dịch phức thường dùng trường hợpcần có khả phân bố cao để mạ cho vật có hình dáng phức tạp 1.2.5 CHẤT PHỤ GIA • • • • Chất dẫn điện Chất bóng: Chất san Chất thấm ướt Các phương án lựa chọn Các phương án khả thi : + Chỉnh lưu cầu pha + Chỉnh lưu cầu ba pha + chỉnh lưu sáu pha có cuộn kháng cân Phương án 1:Chỉnh lưu cầu pha Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu pha - Hoạt động sơ đồ: Giả thiết T5 T6 thông ta có : - UC thông qua T5 đặt lên K - Ub thông qua T6 đặt lên A Ud = UKA = UCB + Đến thời điểm θ = O1 + α = π/6 + α , Phát xung điều khiển mở T Khi : Anot T1 mang Ua Catot T1 mang Uc Do Ua > Uc nên T1 mở thông T1 mở làm cho Catot lúc mang Ua, T đóng lại chịu phân cực ngược Uac Dòng điện khép mạch qua T1 T6, Điện áp tải : Ud = Uab = Ua – Ub + Khi θ = 3π /6 + α : Phát xung điều khiển mở T Khi đó: Anot T2 mang Ub Katot T2 mang Uc Do Ub > Uc nên T2 mở thông Sự mở T2 làm cho T6 khóa lại cách tự nhiên giống trường hợp trên… Cứ xung điều khiển lệch π/3 đưa đến cực điều khiển cua Thyristor theo thứ tự T1,T2,T3,T4,T5,T6,T1… Trong nhóm đấu chung K (hoặc A), van mở khóa van trước theo thứ tự bảng sau HÌNH 1.2 : Dạng sóng ● Ưu điểm: Số xung áp chỉnh lưu chu kỳ lớn,vì độ đập mạch điện áp chỉnh lưu thấp ,chất lượng điện áp cao Không làm lệch pha lưới điện ● Nhược điểm: Sử dụng số van lớn, giá thành thiết bị cao Sơ đồ dùng cho tải công suất lớn, dùng tải nhỏ,chỉnh lưu đòi hỏi độ phẳng Phương án : Chỉnh lưu điều khiển pha có cuộn kháng cân a, Sơ đồ Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển pha có cuộn kháng cân bao gồm: + Máy biến áp động lực có cuộn kháng cân C cb + Thyristor chia làm nhóm T1,T3,T5 T2,T4,T6 Máy biến áp có hệ thống thứ cấp (a,b,c) (a’,b’,c’) Các cuộn dây pha (a & a’);(b &b’);(c & c’) có số vòng dây có cực tính ngược Hệ thống dây máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt O 1, O2 nói với qua cuộn kháng cân Cuộn kháng cân có cấu tạo máy biến áp tự ngẫu Hình 1.3 Dạng sóng b) Ưu nhược điểm sơ đồ: - Dòng điện - điện áp có độ phẳng cao, độ đập mạch 5,7% - Dòng trung bình qua van nhỏ 1/6 dòng tải - Do tính đối xứng (ngay α thay đổi) nên lọc thiết kế đơn giản, trọng lượng kích thước nhỏ - Tuy nhiên, nhược điểm lớn chỉnh lưu loại giá thành cao sử dụng nhiều van công suất, thiết kế máy biến áp cuộn kháng cân phức tạp Đây nhược điểm hạn chế khả ứng dụng sơ đồ quy mô sản xuất vừa nhỏ Phương án : Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển cầu ba pha đối xứng : u2a T1 A T3 T5 R u2b u2c B C L T4 T6 T2 Sơ đồ cầu chỉnh lưu ba pha gồm Tiristor chia làm hai nhóm: Nhóm Catốt chung gồm ba Tiristor T1,T3, T5 tạo thành chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp dương Nhóm Anốt chung gồm ba Tiristor T2,T4, T6 tạo thành chỉnh lưu tia ba pha cho điện áp âm - Góc dẫn dòng tiristor là: = 2/3 - Giá trị cực đại ud1 ud2 lệch góc /3 - Như sơ đồ cầu ba pha coi hai sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha mắc ngược Điện áp pha : U 2a = 2U sinθ U 2b = 2U 2sin(θ − U 2c = 2U2sin(θ − 2Π 4Π /3) /3) Điện áp pha thứ cấp máy biến áp ua, ub, uc; góc mở được tính từ lúc giao điểm nửa hình sin Hoạt động sơ đồ : Theo nguyên tắc hoạt động sơ đồ chỉnh lưu cầu; Tại thời điểm cần phải mở van bán dẫn cho dòng chạy qua tải, phải cấp hai xung điều khiển đồng thời (một xung nhóm Anốt, xung nhóm Catốt) Cần ý thứ tự cấp xung điều khiển cần tuân thủ theo thứ tự pha U Giả thiết T5, T6 cho dòng chảy qua F = U 2c ,U G = U 2b + Khi θ = θ = Π/6 + α cho xung điều khiển mơ T1 Tiristor mở U 2a > Sự mở T1 làm cho T5 bị khoá lại cách tự nhiên U2a > U 2c Lúc T6 T1 cho dòng qua Điện áp tải : Ud = Uab = U 2a −U 2b 10 -Trong sơ đồ sơ ta thấy điện áp điều khiển U đk giảm góc mở α nhỏ tức điện áp tải lớn Quan hệ điện áp điều khiển điện áp tải quan hệ ngược, không phù hợp với quy luật điều khiển thuận chiều Do người ta thường dùng thêm điện áp dương Udc để dịch điện áp cưa U rc phía trục hoành, ta có giản đồ điện áp sau: t Uđk Urc Hình 3.13 Sơ đồ so sánh hai tín hiệu khác dấu cótđiện áp Udc dùng Ura khuếch đại thuật toán Udc R3 Urc Uđk +E -E + R1 -Khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại vô lớn Chỉ cần thay đổi nhỏ tín hiệu vào (cỡ µV) đầu có điện áp thay đổi lớn Nên việc chọn khuếch đại thuật toán làm khâu so sánh hợp lý Kết luận: Sơ đồ so sánh dùng khuếch đại thuật toán có ưu điểm dùng Tranzito: có độ nhạy cao, cho điện áp nhảy cấp thẳng đứng, độ xác cao, ổn định nhiệt, tín hiệu không bị méo Nên sơ đồ mạch điều khiển ta chọn so sánh dùng khuếch đại thuật toán 3.4 Khối khuếch đại Nhiệm vụ khâu khuếch đại tạo xung tạo xung có độ rộng vừa phải, khuếch đại cho xung có đủ biên độ cần thiết để mở Tiristor Đầu vào khâu lấy từ khâu so sánh có dạng xung vuông, có độ rộng xung lớn Nó làm phát nóng tầng khuếch đại, tầng khuếch đại thực Tranzito Như xuất điểm trôi điểm 0, làm cho khâu khuếch đại ổn định, làm bão hoà máy biến áp xung Như trước đưa tín hiệu vào tầng khuếch đại phải đưa tín hiệu vào khâu tạo xung 3.4.1 Khối khuếch đại dùng transistor a) Sơ đồ mạch E D2 D1 Tr R Sơ đồ mạch khuếch đai dùng transistor b Hoạt động sơ đồ: -Khi có điện áp từ khâu so sánh đưa sang, Tranzitor mở thông (Tranzitor phân cực thuận) có dòng chạy qua cuộn sơ cấp máy biến áp xung, cảm ứng sang cuộn thứ cấp sức điện động điện áp nguồn +E, sinh dòng điện mở Tiristor Lúc dòng điện có giá trị: ic = E/R - Dòng ic tăng dần 0, dòng ic cảm ứng sang thứ cấp dạng xung điều khiển Với loại sơ đồ dòng điều khiển không lớn - Diốt D1 bảo vệ Tranzitor cuộn sơ cấp máy biến áp xung Tranzitor khoá đột ngột Máy biến áp xung dùng để tạo xung có dạng kim gửi tới Tiristor c Ưu nhược điểm + Ưu điểm: Mạch đơn giản + Nhược điểm: Hệ số khuếch đại không đủ lớn để khuếch đại tín hiệu từ khâu so sánh đưa sang nên sơ đồ không sử dụng rộng rãi Tầng khuếch đại tạo xung sơ đồ Darlingtơn E Tr2 D1 R b Hoạt động sơ đồ Tranzito Tr1 làm việc chế độ khuếch đại, Tranzito Tr làm việc chế độ tạo xung Khi có xung nhọn đặt vào cực Bazơ Tranzito Tr 2, xung điện áp dương làm Tranzito Tr2 bão hoà Cuộn sơ cấp biến áp xung cho dòng qua làm cảm ứng sang cuộn thứ cấp, Biến áp xung tạo xung có sườn trước dốc thẳng đứng, trình tạo đỉnh xung nguồn điện chiều +E cấp cho cuộn sơ cấp biến áp xung làm từ thông Φ biến áp xung bão hoà Khi có xung âm từ khâu so sánh đặt vào cực Bazơ Tranzito Tr1, Tr1 bị khoá làm cho Tranzito Tr2 khoá theo, kết thúc trình phát xung cho Tiristor Trong tầng khuếch đại cuối có mắc biến áp xung với mục đích: - Dễ dàng tạo biên độ xung phù hợp với yêu cầu - Cách ly điện mạch điều khiển mạch động lực - Dễ dàng thay đổi cực tính xung - Dễ tạo lập mạch phản hồi - Dễ phân bổ xung tới kênh điều khiển Trong thực tế xung điều khiển cần có độ rộng bé khoảng 10 ÷ 200µs, mà thời gian mở thông Tranzito công suất dài (tối đa nửa chu kỳ 0,01µs), làm cho công suất toả nhiệt dư Tranzito lớn kích thước dây quấn sơ cấp biến áp xung dư lớn Để giảm nhỏ công suất toả nhịêt Tranzito kích thước dây quấn sơ cấp máy biến áp xung mắc thêm tụ C để lối tầng Sơ đồ Tranzito cho dòng chạy qua thời gian tụ C nạp, dòng hiệu dụng bé, Diốt D có tác dụng lọc bớt phần âm 3.5 Mạch điều khiển xung tiêu biểu 50 Hz V2 -220/220V V11 15V +V D5 T3 1N4007 10TO1a F R12 100k V13 12V +V Q6 PZTA96 C4 0.1uF V17 -12V +V V18 -220/220V A T4 10TO1 B U3C TL084 D8 R13 1N4007 100k C R14 100k + R11 90k V14 12V +VU3B TL084 R10 100k + SCR1 SCR D6 1N4007 U3A TL084 C3 R9 0.01uF 100k E V12 +V-12V Q5 PZTA42 D7 1N4007 D R2 1k Q4 PZTA42 + 50 Hz V15 V1 +V -12V 12V +V V16 +V12V R1 100k 60% Sơ đồ mạch điều khiển xung tiêu biểu 0.000ms A: v18_1 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms 60.00ms 70.00ms 80.00ms 90.00ms 100.0ms 250.0 V B: t4_3 -250.0 V 25.00 V C: u3c_8 -25.00 V 12.50 V D: q6_2 -12.50 V 7.500 V E: u3a_1 -12.50 V 12.50 V F: t3_3 -12.50 V 225.0 V -25.00 V Đường cong điện áp mạch điều khiển 3.6 Tính toán mạch điều khiển - Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở tiristo Các thông số để tính mạch điều khiển: -Điện áp điều khiển tiristo: Uđk = 4V -Dòng điện điều khiển tiristo: Iđk = 400mA -Thời gian mở tiristo: tm =20μs -Độ rộng xung điều khiển: tx = 167µs, tương đương 33ͦ điện -Tần số xung điều khiển: fx = 3kHz -Độ đối xứng cho phép: Δα = 43ͦ -Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: U = ±15V -Mức sụt biên độ xung: sx = 0,15 3.6.1 Tính tầng khuếch đại cuối - Chọn tranzito công suất Tr3 loại C828 làm việc chế độ xung, có thông số sau: - Tranzitor loại NPN, vật liệu dẫn Si -Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ : UCBO= 30V - Điện áp emitơ bazơ hở mạch colectơ : UEBO= 7V -Dòng điện lớn colectơ chịu đựng : ICmax= 50mA - Công suất tiêu tán colectơ : PC= 400mW -Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : T1= 150°C - Hệ số khuếch đại : β= 130 - Dòng điện làm việc cho colectơ IC3= I1= 33,3 mA - Dòng điện làm việc bazơ: IB3= = 0,26 mA Ta thấy loại tiristo chón có công suất điều khiển bé: U đk= 4V; Iđk= 400mA; nên dòng colectơ-bazơcủa tranzito Tr3 bé, trường hợip ta bỏ Tr mà đủ công suất điều khiển tranzito Chọn cấp nguồn cho diode ghép quang: E=5V Với nguồn E=5V ta phải mắc thêm điện trở R7 nối tiếp với cực emitơ Tr3, R1: R7= = 150 Ω Tất diode mạch điều khiển dung loại 1N4007, có tham số: Dòng điện định mức: Iđm= 10 mA Điện áp ngược lớn nhất: UN= 25V Điện áp diode mở thông: Um= 1V 3.6.2 Chọn tụ C3 R9 Điện trở R9 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào bazơ tranzito Tr 3, chọn R9 thỏa man điều kiện: R96,757kΩ Chọn R9=6,8 kΩ Chọn C3 R9= tx= 167 µs Suy C3= tx/R9 0,024µF chọn C3= ,022 µF 3.6.3 Tính chọn tạo xung chùm Mỗi kênh điều khiển phải sử dụng khuếch đại thuật toán, ta chọn 3IC loại TL084, IC có khuếch đại thuật toán Thông số TL084 : Điện áp nguồn nuôi : Vcc = ±18V, chọn Vcc= ±15V Hiệu điện 2đầu vào : ±30V Nhiệt độ làm việc : T= -25 ÷ 853ͦC Công suất tiêu thụ : P= 680mW = 0,68W Tổng trở đầu vào : Rin= 106 MΩ Dòng điện đầu vào Iin= 30 pA Tốc độ biến thiên điện áp cho phép : Sơ đồ chân IC TL084 sau : Mạch tạo chùm xung có tần số hay chu kỳ xung chùm : T=1/f =334µs Ta có : T= 2R8.C2.ln (1+ ) Chọn R6= R7= 33kΩ T= 2,2 R8.C2= 334µs Vậy R8.C2= 151,8µs Chọn tụ C2= 0,1µs có điẹn áp U= 16V -> R8= 1,518Ω Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp mạch, ta chọn R8 biến trở 2kΩ 3.6.4 Tính chọn tầng so sánh Khuếch đại thuật toán chọn TL084 Chọn R4= R5 > = 12kΩ Trong nguồn nuôi Vcc= ±15V điện áp vào A3 Uv ᵙ15V Dòng điện vào hạn chế để Ilv < 1mA Do ta chọn R4= R5= 15kΩ, dòng vào A3 : Ivmax= 3.6.5 Tính chọn khâu đồng pha Điện áp tựa hình thành nạp tụ C Mặt khác để bảo đảm điện áp tựa có nửa chu kỳ điện áp lưới tuyến tính số thời gian tụ nạp T r= R3.C1 = 0,005s Chọn tụ C1= 0,1 µF điện trở R3 = Vậy R3= 50.103 Ω = 50kΩ Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch, R thường chọn biến trở lớn 50kΩ chọn tranzitor Tr1 loại C828 có tác thông số sau : Tranzitor loại NPN, vật liệu dẫn Si Điện áp colectơ bazơ hở mạch emitơ : UCBO= 30V Điện áp giữaemitơ bazơ hở mạch colectơ : UEBO= 7V Dòng điện lớn colectơ chịu đựng : ICmax= 50mA Công suất tiêu tán colectơ : PC= 400mW Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp : T1= 150°C Hệ số khuếch đại : β= 130 Dòng điện làm việc cho colectơ IC3= I1= 33,3 mA Dòng điện làm việc bazơ: IB3= = 0,26 mA Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ tranzito Tr1 chọn sau: Chọn R2 cho R2 ≥ 96 kΩ Chọn R2 = 100 kΩ Chọn điện áp xoay chiều đồng pha: UA = 15V Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khuếch đại thuật toán A 1, thường chọn R1 cho dòng vào khuếch đại thuật toán Iv < 1mA Do R1 ≥ 3kΩ Chọn R1 = 3kΩ 3.6.6 Tạo nguồn nuôi: Ta cần tạo nguồn điện áp 15 V để cấp cho máy biến áp xung nuôi IC, điều chỉnh dòng điện, tốc độ điện áp đặt tốc độ Ta chọn mạch chỉnh lưu cầu ba pha dùng diode, điện áp thứ cấp máy biến áp nguồn nuôi: , ta chọn U2 = V Để ổn định diện áp nguồn nuôi, ta dùng hai vi mạch ổn áp 7815 7915, thông số chung vi mạch sau: Điện áp đầu vào: Uv = 35 V Điện áo đầu ra: Ura = 15 V với IC 7815; Ura = 15 V với IC 7915 Dòng điện đầu : Ira = A Tụ điện C4, C5 dùng để lọc thành phần sóng hài bậc cao Chọn C = C5 = C6 = C7 = 470 F; U = 35 V 3.6.7 Tính toán máy biến áp nguồn nuôi đông pha: Ta thiết kế máy biến áp dùng cho việc tạo điện áp đồng pha tạo nguồn nuôi Chọn kiểu máy biến áo ba pha ba trụ, tren trụ có ba cuộn dây, cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp Điện áp lấy thứ cấp máy biến áp làm điện áp đồng pha lấy thứ cấp làm nguồn nuôi: U2 = U2đph = UN = V Dòng điện thứ cấp máy biến áp đồng pha: I2đph = mA Công suất nguồn nuôi cấp cho biến áp xung: Pđph = 6.U2đph.I2đph = 6.9.1.10-3 = 0,054 W Công suất tiêu thụ IC TL084 sử dụng làm khuếch thuật toán, ta chọn IC TL084 để tạo cổng AND: P4IC = 4.PIC = 4.0,68 = 2,72 W Công suất BAX cấp cho cực điều khiển tiristo: PX = 3.Uđk.Iđk = 3.3.0,3 = 2,7 W Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi: PN = Pđph + P4IC + PX = 0,056 + 2,72 + 2,7 = 5,476 W Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy: S = 1,05.(Pđph + PN) = 1,05.(0,054 + 5,476) = 5,8065 VA Dòng điện thứ cấp máy biến áp: 10 Dòng điện sơ cấp máy biến áp: 11 Tiết diện trụ máy biến áp tính theo công thức kinh nghiệm: Trong đó: kQ = hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m = số trụ biến áp f = 50 Hz tần số điện áp lưới Chuẩn hóa tiết diện trụ theo bảng tài liệu [7] Kích thước mạch từ théo dây = 0,5 mm Số lượng thép: 51 lá; a = 12 mm; b = 12 mm; h = 30 mm Hệ số ếp chặt kc = 0,85 12 Chọn mật độ từ cảm B = T trụ, ta có số vòng dây sơ cấp: 13 Chọn mật độ dòng điện J1 = J2 = 2,75 A/mm2 Tiết diện dây quấn sơ cấp: Đường kính dây quấn sơ cấp: Chọn d1 = 0,1 mm để đảm bảo độ bền Đường kính có kể cách điện: d1cđ = 0,12 mm 14 Số vòng dây quấn thứ cấp: 15 Tiết diện dây quấn thứ cấp: 16 Đường kính dây quấn thứ cấp: Chuẩn hóa đường kính: d2 = 0,23 mm Đường kính có kể đến cách điệnL d2cđ = 0,28 mm 17 Chọn hệ số lấp đầy: klđ = 0,7 18 Chiều rộgn cửa sổ: Chọn c = 12 mm 19 Chiều dài mạch từ: L = 2.c + 3.a = 2.12 + 3.12 = 60 mm 20 Chiều cao mạch từ: H = h + 2.a = 30 + 2.12 = 54 mm 3.6.8 Tính chọn diode cho chỉnh lưu nguồn nuôi: Dòng điện hiệu dụng qua diode: Điện áp ngược lớn mà diode phải chịu: Chọn diode có dòng đijnh mức: Chọn diode có điện áp ngược lớn nhất: Chọn diode loại 1N4007 có thông số sau: Dòng điện định mức: Iđm = 10mA Điện áp ngược cực đại diode: UN = 25V 3.7 Mạch điều khiển chỉnh lưu V11 15V +V D5 T3 1N4007 10TO1a R12 100k V13 12V +V Q6 PZTA96 C4 0.1uF V17 -12V +V V18 -220/220V T4 10TO1 U3C TL084 D8 R13 1N4007 100k R14 100k + R11 90k V14 12V +V U3B TL084 + D6 1N4007 U3A TL084 C3 R9 0.01uF 100k Q5 PZTA42 R10 100k V12 +V-12V + 50 Hz V15 +V -12V V1 12V +V V16 +V12V V19 15V +V R1 5k 60% R6 100k C2 0.1uF U3D TL084 D1 R5 1N4007 100k R4 100k + R7 90k V8 12V +V U1A TL084 + D3 1N4007 U1B TL084 C5 R15 0.01uF 100k D2 1N4007 V7 +V -12V V3 12V +V V6 +V12V SCR9 SCR Q3 PZTA42 V28 15V +V R3 5k 60% R19 100k C6 0.1uF T5 10TO1 U1C TL084 D9 R18 1N4007 100k R17 100k + V25 12V +VU1D TL084 T14 10TO1CT D12 T6 1N4007 10TO1a V26 12V +V Q7 PZTA96 V22 -12V +V 50 Hz V52 -220/220V 50 Hz SCR7 SCR Q2 PZTA42 R8 100k V10 +V-12V SCR11 SCR + 50 Hz V21 -220/220V T13 10TO1CT D4 T2 1N4007 10TO1a V9 12V +V Q1 PZTA96 V5 -12V +V T1 10TO1 V4 -220/220V Q4 PZTA42 D7 1N4007 R20 90k + A U2A TL084 C7 R22 0.01uF 100k V53 -220/220V 50 Hz Q8 PZTA42 R21 100k V27 +V -12V D10 1N4007 Q9 PZTA42 + V23 +V12V R23 0.1k D11 1N4007 V24 +V -12V V20 12V +V D13 DIODE D14 DIODE R16 5k 60% D15 DIODE T15 10TO1CT V2 -220/220V 50 Hz Mạch điều khiển chỉnh lưu cầu pha không đối xứng TÀI LIỆU THAM KHẢO Các tài liệu tham khảo [1] “Truyền động điện DC & AC Ths.Trần Công Bình” [2] Trần Văn Thịnh – Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất (Nhà xuất giáo dục) [3] Kho tài liệu Việt Nam (tailieu.vn) KẾT LUẬN Chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đoàn Phong người trực tiếp hướng dẫn,giúp đỡ bảo chúng em Đồ án môn học Truyền Động Điện Thầy giúp chúng em giải vấn đề nảy sinh trình làm đồ án hoàn thành đề tài thời gian định hướng ban đầu Đặc biệt học hỏi kinh nghiệm thầy Chúng em xin gửi lời cám ơn đến thầy cô khoa Điện - Điện công nghiệp trường ĐHDL Hải Phòng, tận tình giảng dạy truyền đạt cho chúng em kiến thức chuyên ngành nói chung môn TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN Em xin chân thành cảm ơn [...]... 90.00ms 100.0ms Kết luận: Điện áp ud của các mạch chỉnh lưu có dạng gợn sóng, không phẳng, gọi là độ đập mạch Số lần đập mạch (ký hiệu mđm) trong một chu kỳ của nguồn xoay chiều 2π phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu Số đập mạch m đm càng cao thì dạng ud càng phẳng, tức là hệ số đập mạch kđm nhỏ hơn Tham số chính của các mạch chỉnh lưu cơ bản Tham số Udo Itbv Ungmax I2 I1 Sba ∆Uγ mđm kđm Một pha một nửa chu... yêu cầu của đề tài thiết kế: Nguồn áp : 110 V Dòng tải: 500A Cùng với những phân tích ở trên, em đi đến lựa chọn phương án: Sử dụng bộ chỉnh lưu cầu 6 pha có cuộn kháng cân bằng 12 Chương 2: Tính Toán Mạch Động Lực 2.1 Cấu tạo Diode 2.1.1 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp... của điện áp pha cuộn thứ cấp biến áp nguồn; Itbv - trị số trung bình của dòng điện qua van; Ungmax – điện áp ngược lớn nhất van phải chịu khi làm việc; I2, I1 - trị số hiệu dụng dòng điện cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp biến áp nguồn; Id - trị số trung bình dòng điện ra tải; kba - hệ số máy biến áp nguồn; Sba – công suất tính toán máy biến áp nguồn; Pd – công suất một chiều trên tải; Pd=Udo.Id; ∆Uγ - sụt... 0.000ms 10.00ms 20.00ms 30.00ms 40.00ms 50.00ms Kết luận: - Với tải R+L dòng điện tải chậm sau điện áp u2 một góc ϕ - Khi không có diode D điện áp chỉnh lưu có một phần mang giá trị âm đó là thời điểm cuộn cảm trả năng lượng về nguồn - Khi có D điện áp chỉnh lưu sẽ không còn phần mang giá trị âm nữa, năng lượng trên cuộn cảm tiêu tán trên điện trở tải - Trong một chu kỳ điện áp cuộn cảm tích luỹ bao nhiêu... hai que đo vào hai đầu Diode, nếu : Đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều đo kim không lên là => Diode tốt Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt Ở phép đo trên thì Diode D1 tốt , Diode D2 bị chập và D3 bị đứt Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò 2.2 Cấu tạo Thyristor... thành hai Transistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên ) Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn Thí nghiệm... vì vậy độ đập mạch của điện áp chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao - không làm lệch pha lưới điện + Nhược điểm sử dung số van lớn, giá thành thiết bị cao - sơ đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dung tải nhỏ và điện áp chỉnh lưu đòi hỏi độ bằng phẳng - Do dòng tải dùng trong mạ điện có trị số lớn, nên không áp dụng được phương pháp này, vì các van không chịu được dòng tải lớn ● Kết luận: Như... 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V 2.1.3 - Phân cực ngược cho Diode Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn... Tham số chính của các mạch chỉnh lưu cơ bản Tham số Udo Itbv Ungmax I2 I1 Sba ∆Uγ mđm kđm Một pha một nửa chu kỳ 0,45U2 Id 1,14U2 1,57Id 1,21Idkba 3,09Pd - 1 1,57 Một pha có điểm giữa 0,9U2 Id/2 2,83U2 0,58Id 1,11Idkba 1,48Pd 1 X aId π 2 0,67 Một pha sơ đồ cầu 0,9U2 Id/2 1,41U2 1,11Id 1,11Idkba 1,23Pd 2 X aId π 2 0,67 Ba pha hình tia 1,17U2 Id/3 2,45U2 0,58Id 0,47Idkba 1,35Pd 3 X aId 2π 3 0,25 Loại sơ... miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V ) 13 Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc ghim ở mức 0,6V Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode * Kết luận : Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận