Thiết kế nguồn mạ một chiều không đảo chiều dòng mạ (tt)

Báo cáo môn học đồ án Đề tài: Thiết kế nguồn mạ chiều không đảo chiều dòng mạ Thông số đề tài: [Type text] Điện áp (V) : 20-48 Dòng điện max (A) : 600 Page 1 Phụ lục Chương I: Công nghệ mạ điện yêu cầu công nghệ 1.1 Tìm hiểu chung công nghệ mạ 1.1.1 1.2 Yêu cầu kỹ thuật Chương II: Phương án tổng thể 2.1 Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế 2.2 Chọn sơ phương án 2.2.1 Đề xuất sơ đồ đấu van 2.2.2 Phân tích lựa chọn mạch van 2.2.3 Mạch điều khiển Chương III: Tính toán cho mạch lực mạch phát xung 11 3.1 Tính thông số cho mạch lực 11 3.1.1 Chọn van thyristor 12 3.1.2 Các tham số máy biến áp lực 12 3.1.3 Chọn mạch bảo vệ 13 3.2 Mạch phát xung 14 3.2.1 Khâu tạo xung đơn 15 3.2.2 Khâu tạo điện áp tựa 16 3.2.3 Các phần tử khác 18 3.3 Các thành phần mạ điện phân Tính khâu khuyếch đại xung dung biến áp 19 Chương IV: KẾT LUẬN 20 [Type text] Page Chương I: Cong nghệ mạ điện vạ cạc yệu cạu cong nghệ 1.1 Tìm hiểu chung công nghệ mạ Bằng phát triển công nghệ, công nghệ mạ ứng dụng vào nhiều lĩnh vực từ công nghiệp, điện tử đến sản xuất trang sức Về nguyên tắc, vật liệu kim loại, hợp kim, là chất liệu gốm, sứ hay composit Lớp mạ đa dạng, kim loại hợp kim, composit kim loại- chất dẻo, hay kim loại- gốm….Tuy nhiên, việc lựa chọn chất liệu mạ, chất lượng sản phẩm sau mạ vào yêu cẩu giá thành sản phẩm hoàn thiện Ngày này, mô hình tổng quát trình mạ điện xây dựng theo sơ đồ hình 1.1 Hình I.1: Sơ đồ nguyên lý trình mạ điện phân [Type text] Page 1.1.1 Các thành phần mạ điện phân Mạ điện phân gồm thành phần đây:  Bộ nguồn điện chiều: Nguồn điện sửa dụng cho trình mạ điện nguồn chiều DC Các nguồn chiều cung cấp cho trình ắc-quy, pin, máy phát điện chiều đầu biến đổi thành nguồn chiều Hiện nay, biến đổi sử dụng rộng rãi ưu điểm vượt trội tính gọn nhẹ, tiện lợi, tự động hóa dễ dàng điều khiển độ ổn định cao Điện áp đầu biến đổi thấp: 3V, 6V, 12V, 24V,… tùy yêu cầu sử dụng  Anot: Là điện cực nối với cực dương nguồn điện môt chiều Trong trình điện phân, anot tan dần vào dung dịch điện phân theo phản ứng oxi hóa bề mặt tiếp xúc điện cực: M – n*e = Mn+ Các cation kim loại hòa vào dung dịch điện phân đến phía bên catot( chi tiết cần mạ) phản ứng hóa học, ion kim loại mạ vào chi tiết  Catot (Chi tiết cần mạ): Là điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều Tại bề mặt catot, diễn trình khử thể qua phương trình hóa học: Mn+ + n*e = M Khi đó, nguyên tử kim loại bám chặt vào bề mặt chi tiết cần mạ [Type text] Page 1.2 Yêu cầu kỹ thuật Để đảm bảo chất lượng tốt lớp mạ, chi tiết cần mạ trước hết phải đạt số yêu cầu:  Độ bề mặt chi tiết cần mạ cao chất lượng lớp mạ bám  Độ nhẵn bề mặt chi tiết ảnh hưởng đến phân bố lớp mạ, khiến lớp mạ không giảm tính thẩm mĩ, giá thành sản phẩm Như vậy, catot cần gia công nhẵn bóng, laoị bỏ lớp gỉ, bụi bẩn,… trước đưa vào mạ để sản phẩm có chất lượng tốt Ngoài ra, catot đưa vào bình điện phân phải nhúng ngập không chạm đáy bể Tại điểm tiếp xúc điện cực với nguồn chiều cần đảm bảo tiếp xúc tốt, không gây tượng phóng điện trình điện phân  Dung dịch điện phân: Dung dịch mạ giữ vai trò việc định chất lượng, tốc độ mạ, độ dày vật liệu chi tiết cần mạ Dung dịch mạ thường hỗn hợp ion kim loại, chất điện ly chất phụ gia nhằm đảm bảo sản phẩm đạt yêu cầu mong muốn Một số chất phụ gia thường sử dụng:  Chất dẫn điện: Đóng vai trò tăng khả dẫn điện cho dung dịch  Chất bóng: Giúp chi tiết sau mạ có độ bóng mịn, tang tính thẩm mỹ  Chất san bằng: Các chất cho lớp mạ nhẵn phẳng  Chất thấm ướt: Trên catot thường có phản ứng phụ sinh bọt khí hidro, chất giúp bọt khí nhanh chóng thoát khỏi điện cực, thúc đẩy trình điện phân [Type text] Page  Yêu cầu kỹ thuật cho dung dịch mạ Dung dịch mạ cần có độ dẫn điện cao để tránh tổn thất điện áp trình mạ Cần đảm báo mật độ dòng điện trì dung dịch mạ mức ổn định để có lớp mạ mịn bám tốt Ngoài ra, cần lưu ý đến độ pH nhiệt độ dung dịch mạ trình thực Một sản phẩm mạ đánh giá cao đảm bảo độ bám bóng mịn lớp mạ Đồng thời, dáp ứng độ bền học, chống oxi hóa quan tâm đến sản phẩm có yêu cầu [Type text] Page Chương II: Phương ạn tong thệ 1.3 Xây dựng sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế Hầu hết thiết bị điện tử hoạt động điện áp chiều nên để lấy lượng từ lướt điện xoay chiều, cần thông qua biến đổi từ xoay chiều sang chiều gọi mạch chỉnh lưu Sơ đồ cấu trúc chỉnh lưu bao gồm khâu: Sơ đồ cấu trúc thiết kế chỉnh lưu Trong đó:  BAL: Biến áp lực có chức chuyên cấp điện áp số pha chuẩn lưới điện sang giá trị điện áp số pha thích hợp với mạch chỉnh lưu – tải Nếu điện áp số pha nguồn phù hợp với tải không cần dung biến áp lực sử dụng sơ đồ đấu van kiểu cầu; trường hợp dung sơ đồ đấu van hình tia bắt buộc phải có biến áp  MV: Mạch van, van bán dẫn đấu theo kiểu sơ đồ đó, trực tiếp thực trình biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều [Type text] Page  MDK: Mạch điều khiển Khi MV sử dụng van bán đẫn điều khiển được: thyristor,…sẽ có mạch để thực việc cho van dẫn dòng vào thời điểm cần thiết nhằm khống chế lượng đưa tải Khi dung van diode mạch  LSB: Mạch lọc san Khâu nhằm đảm bảo điện áp dòng điện phẳng theo mong muốn tải Nếu điện áp sau MV đạt yêu cầu, bỏ khâu LSB  KHT: Khối hỗ trợ, gồm mạch giúp theo dõi đảm bảo BCL hoạt động bình thường 1.4 Chọn sơ phương án Thông số yêu cầu nguồn cấp sau chỉnh lưu: Điện áp (V) : 20-48 Dòng điện max (A) : 600 Công suất mạ điện: Pd=Uddm*Iddm=36*600=21600(W)= 21.6(KW) Do Pd> 5(KW) nên sử dụng chỉnh lưu ba pha Đồng thời, sử dụng biến áp ba pha với đầu vào sơ cấp 380V, đầu thứ cấp có điện áp đáp ứng dải 30(V) =16 Chọn C2=22 (F) (nF) Ta chọn điện trở R10 có trị số lớn nhiều so với trị số R9 Khi đó, R10 có tác dụng khóa T4 1.6.2 Khâu tạo điện áp tựa Ta chọn E= (V) điện áp cưa Urcmax=10 (V) Khi đó,  Chọn diode ổn áp KC2210B: [Type text] Page 16 Tên Uổn áp (V) Pmax (mW) Rđ (Ôm) Imax (mA) KC210B 10 150 22 14  Tính chọn R5: Chọn tụ C1=0.33 (uF), ta tính trị số R3: E-0.7 T R5=U C = OA Chọn điện trở 27 0.02 =34.24 (Ôm) nối tiếp biến trở 20 (Ôm) (Ôm) để tinh chỉnh giá trị R3 Vậy: => C1=0.33 (uF), R5=34.24 (Ôm)  Tính chọn R4: Dựa theo nguyên tắc iR4>>iR3 chọn thời gian nạp in=1 (ms), ta được: R4= => = =1.69 (Ôm) (Ôm) Chọn R4=1 Kiểm tra dòng làm việc diode ổn áp: iDZ1=iR4-iR5 Khi diode ổn áp thông, điện áp rơi R4 UR4=E-Ucmax=12-10=2 (V), suy ra: UR4 IR4= R = = (A) Dòng điện qua R5: [Type text] Page 17 E-0.7 IR5= R = (A) =0.33 Vậy dòng làm việc diode ổn áp: iDZ1 = iR4 - iR5 = 2-0.33 = 1.37 (mA) (Thỏa mãn vùng làm việc) 1.6.3 Các phần tử khác  R3,R2 Dựa vào dòng T2 lớn nhất: E 12 = R4 1000 = 12 (mA) Với điện áp E= 12V Chọn T2 loại BC478(pnp) có tham số: Tên ICmax (A) PCmax (W) UCEOmax (V) BC478 0.15 0.36 -40 120 Ta có R3 => = 120.1000 = 60 (Ôm) (Ôm) Chọn R3=47 Lấy R2=0.3.R3=0.3*47=14.1 (Ôm) Chọn R2=12 (Ôm) Các transistor T1, T3 chọn loại BC108 [Type text] Page 18 Tên ICmax (A) PCmax (W) UCEOmax (V) BC108 0.1 0.3 20 110 1.7 Tính khâu khuyếch đại xung dùng biến áp Có tx=100(us) nên fxc=10(kHz) chu kỳ lặp lại 20ms Biết Thyristor đòi hỏi điện áp điều khiển 3.5V dòng điều khiển 200 mA Chọn biến áp xung có tỷ số k=2, tham số điện áp dòng điện cuộn sơ cấp là: U1=U*k=7 I1 = (V) ⁄ =0.1 (A) Nguồn công suất có trị số lớn U1 để bù sụt áp điện trở nên chọn ECS= 12V Chọn transistor T5: Ký hiệu Icmax(A) Pcmax(W) UCEOmax(V) UCBOmax(V) ZTX300 0.5 25 25 Ecs 12 R2> I =0.5 =24 cp Nên: => Chọn R2=30 Dòng qua transistor T4 nhỏ ⁄ 50 (Ôm) (Ôm) lần dòng qua T5, cụ thể nhỏ =0.002 (A) Chọn T4 dựa vào điện áp ECS dòng vào nhỏ so với T5 50 lần Transistor T4 nhỏ T5 nên chọn cho T4 giống T5 [Type text] Page 19 Chương IV: KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc tích cực, khẩn trương, tới em hoàn thành đồ án với đề tài “ Thiết kế nguồn mạ điện chiều không đảo” Đề tài cho thấy ý nghĩa quan trọng mang tính chiến lược ngành Tự động hoá Công nghiệp đời sống sinh hoạt, sản xuất công nghiệp tồn quốc gia Đề tài cho em thấy ý nghĩa quan trọng thông qua quán trình thiết kế giúp em tính toán đọc hiểu thêm tài liệu tham khảo Đồng thời, bước tập dượt quan trọng giúp em tính toán đọc hiệu thêm tài liệu tham khao để áp dụng tốt kiến thức nhà trường Tuy nhiên làm quen với cách tính toán thiết kế nguồn mạ điện chiều không đảo nên cách lựa chọn công thức cách thức tính toán làm cho kết có phần khác biệt nhỏ so với thiết kế có sẵn thực tế thiết kế chuẩn tài liệu khác Trong trình làm hoàn thành đồ án, em nhận giúp đỡ hướng dẫn thầy cô giáo môn, đặc biệt thầy giáo hướng dẫn: Nguyễn Mạnh Cường Mặc dù cố gắng em, tránh khỏi khiếm khuyết Em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô để đồ án hoàn chỉnh Em xin chân thành cảm ơn! [Type text] Page 20 Tại liệu thạm khạo Trần Trọng Minh Bài giảng điện tử công suất NXB Giáo dục Phạm Quốc Hải Hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất NXB Khoa học kỹ thuật Võ Minh Chinh, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Điện tử công suất NXB Khoa học kỹ thuật [Type text] Page 21 ... với cách tính toán thiết kế nguồn mạ điện chiều không đảo nên cách lựa chọn công thức cách thức tính toán làm cho kết có phần khác biệt nhỏ so với thiết kế có sẵn thực tế thiết kế chuẩn tài liệu... dựng sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế Hầu hết thiết bị điện tử hoạt động điện áp chiều nên để lấy lượng từ lướt điện xoay chiều, cần thông qua biến đổi từ xoay chiều sang chiều gọi mạch chỉnh lưu Sơ... T5 [Type text] Page 19 Chương IV: KẾT LUẬN Sau thời gian làm việc tích cực, khẩn trương, tới em hoàn thành đồ án với đề tài “ Thiết kế nguồn mạ điện chiều không đảo Đề tài cho thấy ý nghĩa quan