Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. Ngày nay mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sản xuất và đời sống văn minh con người. Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụng cụ máy móc và đồ trang sức… Ngày nay không riêng gì ở những nước phát triển mà ngay trong nước ta kỹ thuật msj đã có những bước phát triển nhảy vọt, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất cũng như trong kinh doanh. Để có một lớp mạ tốt ngoài những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để mạ là rất quan trọng.
Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện LỜI MỞ ĐẦU Mạ kim loại đời phát triển hàng trăm năm 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 Mạ kim loại khơng làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mịn mà cịn có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho dụng cụ máy móc đồ trang sức… Ngày khơng riêng nước phát triển mà nước ta kỹ thuật msj có bước phát triển nhảy vọt, thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật sản xuất kinh doanh Để có lớp mạ tốt ngồi yếu tố khác nguồn điện dùng để mạ quan trọng Trên sơ đồ án có nhiệm vụ: ‘‘ thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện ” Trong q trình hồn thành đồ án này, hạn chế kiến thức kinh nghiệm nên khơng thể tránh khỏi nhiều thiếu sót Em mong thầy cô giúp đỡ Em xin chân thành cảm ơn thầy Thân Văn Thông thầy cô nhiệt tình giúp đỡ động viên em hồn thành đồ án Quy Nhơn, ngày 10 tháng 07 năm 2009 Sinh viên Nguyễn văn Hội SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện MỤC LỤC Lời mở đầu………………………………………………………… ………………… Chương I: Tổng quan mạ điện……………………………………………………….4 1.1 Yêu cầu mạ điện………………………………………………………… 1.2 Thành phần dung dịch chế độ mạ………………………………………………….6 1.2.1 Thành phần dung dịch mạ……………………………………………… 1.2.2 Chế độ mạ………………………………………………………………………10 Chương II: Khái quát nguồn chỉnh lưu…………………………… 15 2.1 Nguồn điện cung cấp……………………………………………………… .15 2.2 Thiết bị chỉnh lưu…………………………………………………………… 15 2.2.1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ…………………………………………………… 15 2.2.2 Chỉnh lưu chu kỳ với biến áp có trung tính………………………… 17 2.2.3 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển đối xứng………………………………… 19 SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện 2.2.4 Chỉnh lưu cầu pha điều khiển không đối xứng……………………………20 2.2.5 Chỉnh lưu tia ba pha……………………………………………………………24 2.2.6 Chỉnh lưu cầu ba pha………………………………………………………… 26 2.2.7 Chỉnh lưu tia sáu pha………………………………………………… .31 2.3.Lựa chọ sơ đồ thiết kế……………………………………………………… 33 Chương III: Thiết kế mạch động lực………………………………………………….35 3.1 Tính chọn van động lực…………………………………………………………… 35 3.2 Tính tốn máy biến áp……………………………………………………………… 37 3.3 Tính tốn thiết kế cuộn kháng……………………………………………… 47 3.3.1 Xác định góc mở cực tiểu, cực đại…………………………………………… 47 3.3.2 Tính cuộn kháng lọc dịng điện đập mạch…………………………………… 48 3.3.3 Tính tốn cuộn kháng hạn chế dòng điện gián đoạn………………………… 49 3.3.4 Thiết kế kết cấu cuộn kháng lọc……………………………………… 50 3.4 Tính chọn thiết bị bảo vệ cho mạch động lực……………………………… 55 SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện 3.4.1 Bảo vệ nhiệt độ cho van bán dẫn………………………………………55 3.4.2 Bảo vệ dòng cho van………………………………………………………58 3.4.3 Bảo vệ tải điện áp cho van…………………………………………………59 Chương IV: Thiết kế mạch điều khiển……………………………………… 61 4.1 Chức mạch điều khiển………………………………………………………….61 4.2 Nguyên tắc điều khiển……………………………………………………………….61 4.2.1 Phương pháp điều khiển thẳng đứng tuyến tính……………………… 61 4.2.2 Điều khiển phương pháp thẳng đứng cosin…………………………… 62 4.3 Cấu trúc mạch điều khiển……………………………………………………………63 4.4 Thiết kế khâu mạch điều khiển……………………………………………63 4.4.1 Khâu đồng pha………………………………………………………………….63 4.4.2 Khâu so sánh………………………………………………………………… 69 4.4.3 khâu tạo xung………………………………………………………………… 72 4.5 Tính chọn mạch điều khiển……………………………………………………….75 SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện 4.5.1 Chọn mạch điều khiển………………………………………………………….75 4.6 Tính tốn thơng số mạch điều khiển……………………………………… 78 4.6.1 Tính biến áp xung………………………………………………………………79 4.6.2 Tính tầng khuếch đại cuối cùng……………………………………………… 81 4.6.3 Tính chọn mạch tạo xung………………………………………………………82 4.6.4 Tính chọn tầng so sánh…………………………………………………………83 4.6.5 Tính chọn khâu đồng pha………………………………………………………84 4.7 Sơ đồ hệ thống………………………………………………………………… 85 CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠ ĐIỆN Dưới khắc nghiệt mơi trường, mơi trường nóng ẩm nước ta, mơi trường có hóa chất độc hại… kim loại chi tiết máy thường bị phá hủy Tốc độ phá hủy phụ thuộc vào mơi trường kim loại chi tiết máy gọi ăn mòn kim loại SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Trước để chống lại ăn mòn kim loại người ta kết hợp tính chất vật lý, hóa học kim loại với nhau, tạo hợp kim loại bền với điều kiện môi trường khắc nghiệt, phương pháp gặp phải khó khăn trình độ luyện kim phải cao, để đảm bảo luyện tỷ lệ kim loại hợp kim mà không bị lẫn quặng xỉ phải luyện lị điện phức tạp tốn kém, giá thành chi tiết hợp kim cao Để chống lại ăn mòn kim loại, người ta có phương pháp mạ kim loại để mạ kim loại có tính chất vật lý hóa học tốt chịu môi trường độc hại, ẩm ướt, nước biển, nhiệt độ cao…phủ lên bề mặt chi tiết cần bảo vệ mà cơng nghệ mạ điện cịn có giá trị kinh tế cao, bền rẻ Mạ điện dùng để tạo màng kim loại có đặc tính độ cứng cao, dẫn điện tốt… đáp ứng yêu cầu phức tạp ngành công nghiệp đại ngành kỹ thuật tiên tiến Mạ điện phương pháp dùng nguồn chiều cực dương nối vào Anốt, cực âm nối vào Katốt bể mạ điện phân F Hình 1.1:kết cấu bể mạ Nguồn chiều Cực dương Anốt (điện cực tan) Cực âm Katốt (kim loại mạ) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Lớp kim loại bán vào bề mặt chi tiết cần mạ Bể mạ Dung dịch muối kim loại cần mạ Khi đặt điện áp chiều vào hai cực bể mạ, tác dụng dòng điện, kim loại mạ Anốt thoát electron để tạo thành Ion dương kim loại tan dung dịch muối M – ne = Mn+ (n số electron ra) Lực điện trường F có chiều hướng từ Anốt tới Katốt làm cho Ion dương tạo thành dòng chảy tới bám vào bề mặt kim loại mạ cịn electron chảy dương nguồn Sau thời gian, độ dày lớp kim loại cần mạ đạt yêu cầu 1.1Yêu cầu mạ điện -Điều kiện xuất hình thành tinh thể tổ chức tinh thể: Lớp mạ điện có cấu trúc tinh thể điển hình, trình khử Katốt kim loại gọi mạ điện, lớp mạ có cấu trúc tinh thể nhỏ mịn, chặt sít chất lượng cao Cũng trình kết tinh, từ dung dịch q bão hịa, từ chất nóng chảy… động học q trình điện kết tinh bị chi phối hai yếu tố chính: tốc độ tạo mầm tinh thể (hay trung tâm kết tinh) tốc độ phát triển mầm Tốc độ mầm lớn cho tinh thể nhỏ mịn, chặt sít Tốc độ phát tiển mầm nhỏ cho tinh thể thô, to, xốp - Hình thành tinh thể: Khơng phải cho mầm tinh thể sinh phát triển thành tinh thể Chỉ mầm có kích thước lớn ngưỡng có khả phát triển thành tinh thể Để sinh mầm đạt vượt ngưỡng địi hỏi có q thể bổ xung (tức cần cần thêm lượng), thực bề mặt điện cực bị thụ động nhẹ Khi tinh thể lớn lên (triển mầm) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện đòi hỏi q thể bình thường (khơng cần q thể bổ xung nữa) bề mặt tinh thể trạng thái hoạt động Các tinh thể thường nuôi lớn đến cỡ 10-5 ÷ 10-3 Hình thù chúng khơng giống hệt nhau, lúc triển mầm chúng tự chèn ép lẫn mà biến dạng - Tổ chức tinh thể: Lớp mạ tinh thể hợp lại mà thành, kích thước tinh thể cách xếp chúng định tính chất chất lượng mạ - Việc chọn điện áp chiều phẳng tốt Nếu điện áp khơng phẳng điện trường Anốt Katốt khơng tạo dịng chảy Ion dương khơng làm cho lớp kim loại mạ bị xốp chất lượng mạ khơng cao - Cần có dịng điện mạ lớn để giảm thời gian mạ, tăng suất khối lượng kim loại bám vào bề mặt Katốt tỷ lệ thuận với dòng điện mạ thời gian mạ, khơng lớn q dịng giới hạn cho phép ảnh hưởng không tốt đến chất lượng mạ Theo định luật Faraday M = k I t (g) n Trong đó: K: số I: dịng điện mạ (A) t: thời gian mạ (s) n: số electron thoát Anốt 1.2Thành phần dung dịch chế độ mạ 1.2.1 Thành phần dung dịch mạ: Dung dịch mạ giữ vai trò quan trọng định tới suất mạ, hỗn hợp phức tạp gồm Ion kim loại mạ, chất điện ly, chất đệm, chất hoạt động bề mặt chất kéo, chất bóng, chất thấm SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện ướt… nhằm đảm bảo thu lớp mạ có tính chất chất lượng mong muốn Vai trò thành phần sau: - Ion kim loại mạ: Trong dung dịch chúng tồn dạng Ion đơn hay hydrat hóa Ion phức, có nồng độ lớn từ ÷ mol/l để giá trị mật độ dòng điện giới hạn tạo điều kiện mở rộng dải mật độ dịng điện Katốt cho thích hợp cho lớp mạ tốt Dung dịch đơn dùng để mạ tốc độ cao cho vật có hình thù đơn giản, dung dịch phức tạp cho trường hợp cần có khả phân bố cao, vật mạ cho hình thù phức tạp - Chất điện ly: Để tăng tốc độ dẫn điện cho chất điện ly thường pha thêm vào chất dẫn điện Các chất không tham gia vào q trình Katốt Anốt, mà đóng vai trị chuyển điện dung dịch, làm giảm điện bể mạ, giảm nhiệt lượng có khả dùng dòng điện cao Đối với dung dịch axit dùng chất dẫn điện axit có anion với muối kim loại kết tủa dùng H 2SO4 bể mạ đồng sunfat hay thiếc sunfat… cịn dung dịch axit yếu trung tính kiềm yếu dùng muối kim loại kiềm, kiềm thổ, để tránh làm thay đổi độ pH dung dịch, ví dụ: Na 2SO4, MgSO4 bể mạ Ni Cũng dùng muối cho hai loại dung dịch Các muối dẫn điện đơi cịn có tác dụng phụ Na 2CO3 thêm vào dung dịch xyanua Cu, Ag, Au… tác dụng tăng độ dẫn điện cịn làm tăng tính đệm, tăng phân cực Katốt giảm phân cực Anốt… dùng nồng độ lớn - Chất đệm: SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Nhiều dung dịch mạ cần việc khoảng pH định mà thôi, phải dùng chất đệm thích hợp để khống chế Các chất đệm thường dùng axit yếu boric, axêtic, xitric… muối axêtat, Al2(SO4)3, phèn nhôm… chất đệm có tác dụng ổn định pH khoảng định Đệm tốt tránh dung dịch bị đục sinh hydrôxit pH lên cao, nhiều khí H Katốt pH xuống q thấp, hydrơxit khí H sinh lẫn vào lớp mạ làm giảm chất lượng - Chất hoạt động bề mặt chất keo: Một số chất hưu thuộc loại chất hoạt động bề mặt chất keo lẫn vào bể mạ ta tác động cho vào, nồng độ bé có ảnh hưởng tốt chúng Ví dụ: cho phenol crezol vào bể mạ chì thiếc lớp mạ nhẵn, không bị cây, gai Các chất phụ gia hoạt động bề mặt thường bị hấp thụ lên bề mặt Katốt Qúa trình hấp thụ phụ thuộc nhiều yếu tố trước tiên nồng độ chất hấp thụ, đến diện tích bề mặt Katốt, nhiệt độ dung dịch chất lạ bám bề mặt Katốt Mỗi phụ gia hoạt động bề mặt có tác dụng riêng tác dụng dung dịch mạ riêng có chất cho kết tủa Katốt nhỏ mịn, sít chặt… ngược lại có chất làm cho kết tủa giịn dễ bong, sần sùi… - Chất bóng: Có số chất hoạt động bề mặt đặc biệt lại cho phép thu lớp mạ bóng trực tiếp từ bể mạ, khơng cần phải đánh bóng hay tẩy bóng thêm Những chất gọi chung chất bóng sử dụng ngày rộng rãi, lớp mạ kiềm, đồng, kẽm… mạ bóng trực tiếp có nhiều ưu điểm mặt kinh tế, công nghệ kỹ thuật - Chất san bằng: SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 10 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện - Trong thực tế xung điều khiển cần có độ rộng bé (cỡ khoảng (10 ÷ 200) μs), mà thời gian để mở Tranzitor công suất dài (tối đa tới nửa chu kỳ - 0,01s), làm cho công suất toả nhiệt dư Tr lớn kích thước dây quấn sơ cấp biến áp xung dư lớn Để giảm nhỏ công suất toả nhiệt Tr kích thước dây sơ cấp BAX thêm tụ nối tầng (như hình 4.17c) Theo sơ đồ này, Tr mở cho dòng điện chạy qua khoảng thời gian nạp tụ, nên dòng hiệu dụng chúng bé nhiều lần 4.5 Tính chọn mạch điều khiển 4.5.1 Chọn mạch điều khiển * Chọn mạch đồng pha Từ phân tích trên, ta chọn sơ đồ đồng pha dùng khuếch đại thuật toán sơ đồ có ưu điểm điện áp cưa đẹp đảm bảo độ đồng pha với điện áp nguồn, tạo điều kiện để mở Tiristor cách xác * Khâu so sánh Ở khâu ta chọn khuếch đại thuật tốn làm việc có độ xác cao, tác động nhanh ổn định nhiệt tốt Một đầu vào tín hiệu khâu so sánh đầu vào từ phát xung hai Tranzitor nối tầng máy BAX (hình 4.17b) sơ đồ mạch điều khiển ba pha đủ vẽ (hình 4.18) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 85 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 86 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Hình 4.18: Sơ đồ kênh điều khiển SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 87 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện UA t UB t t Udk Urc t IL t X dk t Ud t1 t2 t3 t4 t5 t Hình 4.19: Giản đồ đường cong mạch điều khiển SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 88 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện * Hoạt động sơ đồ: - Điện áp vào thời điểm A (U A) có dạng hình sin, trùng với điện áp Anốt Tiristor T qua khuếch đại thuật toán (KĐTT A 1) cho ta chuỗi xung chữ nhật đối xứng UB Phần điện áp dương chuỗi xung chữ nhật UB qua Diod D1 tới A2 tích phân thành điện áp tựa Urc Điện áp âm điện áp UB làm mở thông Tranzitor Tr 1, kết A2 bị ngắn mạch (với Urc = 0) vùng UB âm Trên đầu A có chuỗi điện áp cưa Urc giãn đoạn Điện áp Urc so sánh với điện áp điều khiển Uđk đầu vào A3 Tổng đại số Urc + Uđk định dấu điện áp đầu KĐTT A Trong khoảng ÷ t1 điện áp Uđk > Urc điện áp UD có điện áp âm Trong khoảng t1 ÷ t2 điện áp Uđk Urc đổi ngược lại, làm cho UD lật lên dương Trong khoảng t2 ÷ t3 ÷ t4, với Uđk > Urc điện áp UD có điện áp âm Trong khoảng t4 ÷ t5 với Uđk < Urc điện áp UD có điện áp dương Trong khoảng khác q trình xảy tương tự Tại thời điểm điện áp UD có điện áp âm nên khơng có dịng điên chạy qua Tr2 Tr3 Trong khoảng điện áp UD có điện áp dương có dịng chạy qua Tr2 Tr3, lúc có dịng iL chạy qua sơ cấp máy BAX Dịng iL khơng tăng đột ngột mà biến thiên theo quy luật hàm mũ Sau khoảng thời gian, dòng iL đạt đến giá trị E/R7 Tại thời điểm t2 t5 điện áp âm UD làm cho tr2 tr3 khoá Lúc lượng cuộn dây máy biến áp xung xả qua Diod D iL giảm từ từ 0, biến thiên iL làm xuất xung điều khiển bên phía thứ cấp máy biến áp xung (tại thời điểm t 1, t2, t3, t4, t5) Điện áp Ud xuất tải từ thời điểm có xung điều khiển dương t 1, t4 chu kỳ điện áp nguồn cấp cuối bán kỳ điện áp dương Anốt 4.6 Tính tốn thơng số mạch điều khiển SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 89 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Việc tính tốn mạch điều khiển thường tiến hành từ tầng khuếch đại ngược trở lên Mạch điều khiển tính xuất phát từ yêu cầu xung mở Tiristor Các thơng số để tính mạch điều khiển cần có: - Điện áp điều khiển Tiristor: Uđk = 3,5 (V) - Dòng điện diều khiển Tiristor: Iđk = 150 (mA) - Độ rộng xung điều khiển Tiristor: tx = 600 (μs) - Mức sụt biên độ xung: Sx = 30% - Tần số xung: fx = - Độ đối xứng cho phép: Δα = ÷ 40 - Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển: U = ±12(V) 1 = tx 600.10 −6 4.6.1 Tính biến áp xung Chọn vật liệu làm lõi sắt từ thép ∋ 330 kiểu sắt từ dạng hình chữ ∃ để máy biến áp xung làm việc tốt chế độ bão hoà, ta chọn mật độ tự cảm lõi thép ΔB = 0,7, cường độ từ trường ΔH = 50 A/m (theo tài liệu điện tử công suất Nguyễn Bính) - Tỷ số biến áp xung thường m = ÷ 3, chọn m = - Điện áp cuộn thứ cấp máy biến áp xung: U = 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 = Iđk = 0,15 (A) - Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2/m = 0,15/3 = 0,05 (A) - Độ từ thẩm bình thường tương đối lõi sắt: μtb = ∆B µ ∆H SVTH : Nguyễn Văn Hội = 0,7 = 3,5.103 (H/m) −6 4.10 50 Trang 90 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Trong đó: μ0 = 4.10-6 (H/m) - Thể tích lõi thép cần có: V = Q.L V= µ tr µ t x S x U I ∆B 3,5.10 3.4.10 −6.600.10 −6.0,3.10,5.0,05 0,7 V = 2,7.10-6 (m3) = 2,7 (cm3) Chọn mạch từ tích V = 9,22 (cm 3) với thể tích ta có kích thước mạch từ sau: (Tra bảng B II.2 trang 246 sách điện tử công suất Nguyễn bính) Chọn Q = 0,92 (cm2) kích thước lõi sắt từ sau: L = 10,03 (cm); a = 1,2 (cm); h = (cm); c = 1,2 (cm) C = 4,8 (cm); H = 4,2 (cm); b = (cm) a/2 H a h a/2 b c C Hình 4.20: Sơ đồ kết cấu lõi thép máy biến áp xung + Số vòng dây cuộn sơ cấp máy biến áp xung: W1 = U t x ∆B.Q.k SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 91 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Trong đó: U1: điện áp sơ cấp máy biến áp tx: độ rộng xung điều khiển Q: tiết diện lõi k: hệ số lấp đầy, chọn k = 0,7 W1 = 10,5.6.10 −4 = 139,75 (vòng) => chọn W = 139 0,7.0,92.10 − 4.0,7 (vòng) + Số vòng dây cuộn thứ cấp máy biến áp xung: W2 = U x W1 3,5.139 = = 46,33 (vòng) U1 10,5 => chọn W2 = 46 (vòng) + Tiết diện dây cuộn sơ cấp máy biến áp xung: 0, 05 I1 = = 0,02 (mm2) 2,5 2,5 S1 = Chọn dây có tiết diện chuẩn 0,02011 (mm 2) có đường kính dây 0,16 mm 4.6.2 Tính tầng khuếch đại cuối R7 điện trở hạn chế dòng điện lõi máy biến áp xung bão hồ, lúc u cầu dòng chạy qua cuộn sơ cấp W I1max phải nhỏ dòng colectơ Tr3 cho phép - Khi biến áp xung bão hoà: E = Imax.R7 - Khi làm việc bình thường: E = U1 + I1.R7 - Imax = E.I 12.0, 05 = = 0,4 (A) E − U1 12 − 10,5 Giá trị điện trở hạn chế: R7 = E I max SVTH : Nguyễn Văn Hội = 12 = 30 (Ω) 0, Trang 92 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện - Chọn Tranzitor theo dòng điện IC3 Tranzitor Tr3 coi dòng qua cuộn sơ cấp máy biến áp xung: I C3 = I1 = 0,05 (A) Chọn Tranzitor công suất Tr3 loại 2SC730 nhật Bản sản xuất làm việc chế độ xung có thơng số: + Tranzitor loại npn, vật liệu bán dẫn Si + Điện áp colector bazơ hở mạch Emitơ: UCBO = 40 (V) + Điện áp Emitơ bazơ hở mạch colector: UEBO = (V) + Dòng điện lớn colector chịu được: Imax = 400 (mA) + Công suất tiêu tốn colector: PC = 1,03 (W) + Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: Tj = 175 (0C) + Dòng điện làm việc colector: IC3 = I3 = 0,05 (A) = 50 (mA) + Hệ số khuếch đại: β = 50 + Dòng điện làm việc bazơ: IB3 = I C max 400 = = (mA) β 50 Dòng bazơ Tr3 làm việc bình thường dịng qua colector Tr2 Chọn Tranzitor Tr3 loại 2SC47 Nhật Bản sản xuất có thơng số sau: + Điện áp colector bazơ hở mạch Emitơ: UCBO = 40 (V) + Điện áp Emitơ bazơ hở mạch colector: UEBO = (V) + Dịng điện lớn colector chịu được: ICmax = 300 (mA) + Công suất tiêu tốn colector: PC = 600 (mW) + Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: Tj = 150 (0C) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 93 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện + Dòng điện làm việc colector: IC2 = IB3 = (mA) + Hệ số khuếch đại: β = 50 + Dòng điện làm việc bazơ Tr2: IB2 = IC2 = = 0,16 (mA) β 50 + Tất Diod mạch điều khiển dùng loại 1N4007 4.6.3 Tính chọn mạch tạo xung Điện trở R6 dùng để hạn chế dòng điện đưa vào bazơ Tr 3, chọn R6 thoả mãn điều kiện: R6 ≥ Ur = = 4,5 (KΩ), chọn R6 = 10 Ir (KΩ) Chọn Iv = (mA) dòng sau KĐTT A3 4.6.4 Tính chọn tầng so sánh Mỗi kênh điều khiển phải dùng khuếch đại thuật tốn Do ta chọn IC loại TL084, IC có khuếch đại thuật tốn Thơng số TL084: + Điện áp nguồn nuôi: UCC = ± 12 (V), chọn UCC = ± (V) + Hiệu điện hai đầu vào: U = ± 30 (V) + Công suất tiêu thụ: P = 680 (mW) = 0,68 (W) + Dòng điện đầu ra: Ira = 30 (pA) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 94 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện + Tốc độ biến thiên điện áp cho phép: du = 13 (V/μs) dt * Sơ đồ chân IC TL084 13 + - - + + 10 + 12 11 - 14 - U cc Hình 4.21: Sơ đồ chân IC TL084 Chọn R4 = R5 > Ur = = (KΩ) Ir 1.10−3 Trong nguồn ni cung cấp UCC = ± (V) điện áp đầu vào A3 Uv = (V) Dòng điện đầu vào hạn chế: Ilv < (mA) Do ta chọn R4 = R5 = 12 (KΩ) Khi dịng vào A3: Imax = = 0,75.10-4 (A) = 0,75 (mA) 12.103 4.6.5 Tính chọn khâu đồng pha SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 95 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Chọn tụ C1 = 0,1 (μF) điện trở R3 = Tr 0,005 = = 50.103 (Ω) C1 0,1.10 −6 Để thuận tiện cho việc điều chỉnh lắp ráp mạch R thường chọn biến trở lớn 50 (KΩ), chọn R3 = 80 (KΩ) Chọn Tranzitor loại pnp, làm Si Chọn Tranzitor Tr loại 2SA530 có thông số: + Điện áp colector bazơ hở mạch Emitơ: UCBO = 50 (V) + Điện áp Emitơ bazơ hở mạch colector: UEBO = (V) + Dịng điện lớn colector chịu được: ICmax = 100 (mA) + Nhiệt độ lớn mặt tiếp giáp: Tj = 175 (0C) + Dòng điện làm việc bazơ: IB1= IC 100 = = (mA) β 50 + Hệ số khuếch đại: β = 50 + Điện trở R2 để hạn chế dòng điện vào bazơ Tranzitor Tr chọn sau: chọn R2 cho: R2 ≥ U N max = = 4,5 (KΩ) I B1 2.10−3 chọn R2 = 10 (KΩ) Chọn điện áp xoay chiều đồng pha UA = (V) Điện trở R1 để hạn chế dòng điện vào khuếch đại thuật tốn A Thường chọn R1 cho dịng khuếch đại thuật toán Iv ≤ mA SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 96 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Do đó: R1 ≥ UA = = (KΩ) => chọn R1 = 10 (KΩ) Ir 1.10 −3 4.7 Sơ đồ hệ thống (Hình 4.22) SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 97 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Hình 4.22: Sơ đồ hệ thống TÀI LIỆU THAM KHẢO Điện tử cơng suất – Nguyễn Bính Nhà xuất khoa học kỹ thuật Giáo trình điện tử công suất – Trần Trọng Minh Nhà xuất giáo dục Mạ điện – Nguyễn Khương Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử công suất – Trần Văn Thịnh Nhà xuất giáo dục SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 98 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Bài giảng điện tử công suất thầy Thân Văn Thông SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 99 ... Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện A B C D1 1CC 1CC T1 1CC 1CC T2 D3 1CC 1CC T3 D2 2CC 2CC Rd Hình 2 .10 : Sơ đồ mạch động lực SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 40 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện. .. 32 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện A B C T2 T1 T4 T3 T6 T5 Zd Hình 2.7a SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 33 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Uf A B C t t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 Ud t I T1 t I T3... tâm đến tải trở 2.2 .1 Chỉnh lưu nửa chu kỳ * Sơ đồ động lực: A U1 U2 T E Ud Zd F SVTH : Nguyễn Văn Hội Trang 19 Thiết kế nguồn chiều cho tải mạ điện Hình 2.1a ud t t1 id t t1 Hình 2.1b: Giản