Tài liệu Thiết kế môn học điện tử công xuất docx

 THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế chỉnh lưu nạp ác qui tự động có thơng s sau: ắ in ỏp ngun ( VAC ): 3ì220 ( ±10% ) ¾ Tần số điện áp ( Hz ): 50 ắ Thụng s ỏc qui: 180 Ah, 4ì12 VDC Nội dung: ¾ Phân tích u cầu giới thiệu chung cơng nghệ ¾ Đề suất phương án tổng thể, phân tích ưu nhược điểm phương án để đến chọn lựa phương án thực thi thiết kế mạch lực mạch điều khiển ¾ Phân tích kỹ nguyên lý hoạt động phương án chọn Trên sở đó, tìm biểu thức có liên quan đến đại lượng biết đại lượng cần tìm ¾ Tính chọn, thiết kế phần tử mạch cơng suất ¾ Tính chọn mạch điều khiển ¾ Kết luận ¾ Tài liệu tham khảo Thuyết minh vẽ: ¾ Một thuyết minh đồ án theo yêu cầu phần trên, giáo viên hướng dẫn thơng qua ¾ Tồn sơ đồ nguyên lý, bao gồm mạch lực điều khiển vẽ trêb khổ giấy A1 Trình bày theo vẽ kỹ thuật [\ ]^  Môc lôc ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỤC LỤC MỞ ĐẦU PHẦN I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUI I GIỚI THIỆU CHUNG ẮC QUI Ứng dụng ắc qui: Cấu tạo đặc điểm loại ắc qui: Quá trình biến đổi lượng ắc qui: 3.1 Quá trình biến đổi lượng ắc qui axit: 3.2 Quá trình biến đổi lượng ắc qui kiềm: Các thông số ắc qui: 4.1 Sức điện động ắc qui: 4.2 dung lượng ắc qui: Đặc tính phóng nạp ắc qui: 5.1 Đặc tínhphóng ắc qui: 5.2 Đặc tính nạp ắc qui: Sự khác ắc qui kiềm ắc qui axit: 7.Các phương pháp nạp ắc qui tự động 7.1 Phương pháp nạp ắc qui với dòng điện không đổi 7.2 Phương pháp nạp với điện áp không đổi 7.3 Phương pháp nạp dòng áp PHẦN II PHÂN TÍCH TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN I CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG CẦU BA PHA Sơ đồ nguyên lý: Đường đặc tính biểu diễn: II CHỈNH LƯU CẦU PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN Sơ đồ nguyên lý: Đường đặc tính biểu diễn: III CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN CẦU MỘT PHA KHÔNG ĐỐI XỨNG [\ ]^  Sơ đồ nguyên lý: Đường đặc tính biểu diễn: PHẦN IIITÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC I.TÍNH CHỌN VAN MẠCH LỰC Số liệu cho trước: 2.Tính tốn với sơ đồ chọn: Mạch bảo vệ Tiristor: II TÍNH TỐN MÁY BIẾN ÁP LỰC III.TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ LỌC: PHẦN IVTHIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN MẠCH ĐIỀU KHIỂN I U CẦU VÀ NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN Mục đích yêu cầu: Nguyên tắc điều khiển: 2.1 Nguyên tắc điều chỉnh thẳng đứng tuyến tính: 2.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ARCCOS II SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG: III MẠCH ĐIỀU KHIỂN Nguyên tắc ổn áp ổn dòng: 1.1 Nguyên tắc ổn dòng: a) ổn dòng theo sườn trước: b) Theo sườn sau: Nguyên tắc ổn áp: a) ổn áp theo sườn trước: b) Theo sườn sau: Tính tốn mạch điều khiển: a) Khối đồng pha b) Khối tạo xung chùm: Khâu so sánh: Khâu khuyếch đại xung: KẾT LUẬN [\ ]^ TI LIU THAM KHO Mở đầu Trong nghiệp công nghiệp hoá, đại háo đất n-ớc, nói tiêu để đánh gia phát triển kinh tế quốc gia mức độ tự động hoá trình sản xuất mà tr-ớc hết [\ ]^ suất sản xuất chất l-ợng sản phẩm làm Sự phát triển nhanh chóng máy tính điện tử, công nghệ thông tin thành tựu lý thuyết điều khiển tự động làm sở cho phát triển hỗ trợ t-ơng xứng lĩnh vực tự động hoá n-ớc ta n-ớc chậm phát triển, nh-ng năm gần với đòi hỏi sản suất nh- héi nhËp nỊn kinh tÕ thÕ giíi th× viƯc ¸p dơng c¸c tiÕn bé khoa häc kü tht mµ đặc biệt tự động hoá trình sản xuất đà có b-ớc phát triển tạo sản phẩm có hàm l-ợng chất xám cao tiến tới hình thành mét nỊn kinh tÕ trÝ thøc Do ®ã tù ®éng hoá điều khiển trình sản xuất đà sâu vào ngõ ngách, vào tất trình tạo sản phẩm Ngày hầu nh- tất máy móc thiết bị công nghiệp nh- đời sống phải sử dụng điện năng, dùng hoàn toàn nguồn l-ợng điện phần l-ợng điện kết hợp với l-ợng khác Trên thực tế có lúc cần l-ợng điện mà ta lấy l-ợng điện từ l-ới điện đ-ợc Do ta phải lấy nguồn điện dự trữ nh- ác qui Nh- để sử dụng đ-ợc nguồn ác qui ta phải nạp điện cho ác qui Bộ chỉnh l-u nạp ác qui tự động đ-ợc sử dụng rộng rÃi nhiều tr-ờng hợp cụ thể rÊt quan träng, nÕu thiÕu nã sÏ kh«ng cã nguån điện vận hành, dự trữ cho máy móc thiết bị mà không đáp ứng đ-ợc tiêu kinh tế kỹ thuật Cho nên yêu cầu môn học điện tử công suất thiết kế đ-ợc nạp ác qui tự động với thông số đầu vào cho tr-ớc Nội dung đồ án thiết kế mạch chỉnh l-u Qua thời gian thực đồ án với giúp đỡ tận thày giáo em đà hoàn thành đồ án Tuy nhiên lĩnh vực t-ơng đối khó em nên chắn báo cáo không tránh khỏi thiếu sót, em mong tiếp tục nhận đ-ợc đóng góp thầy giáo để đồ án hoàn thiện Hà nội ngày 20 tháng năm 2002 PHN I [\ ]^  GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ẮC QUI I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ẮC QUI Ứng dụng ác qui: Ắc qui nguồn điện trữ lượng điện dạng hoá Ắc qui nguồn điện chiều cung cấp điện cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hàng ngày: động điện, bóng đèn điện, nguồn ni linh kiện điện tử Ắc qui nguồn cung cấp điện cho động khởi động Trong thực tế có nhiều loại ắc qui phổ biến hai loại ắc qui chì ắc qui axit Cấu tao đặc điểm loại ắc qui: Cấu trúc ắc qui đơn giản gồm có phân khối cực dương, phân khối cực âm, ngăn Phân khối cực cực tên ghép lại với Cấu tạo cực ắc qui gồm có phần khung xương chất tác dụng trát lên Khung xương cực âm cực dương có cấu tạo giống nhau, chúng đúc từ chì chúng đúc từ chì có pha thờm ữ % Vấu cực ăngtimoan ( Sb ) tạo hình ChÊt t¸c dông mắt lưới Phụ gia Sb thêm vào Cèt b¶n cùc chì làm tăng độ dẫn điện cải thiện tính đúc Trong thành phần chất tác dụng cịn có thêm khoảng % chất nở ( muối hưu ) để tăng độ xốp, độ bền lớp chất tác dụng Nhờ tăng độ xốp mà cải thiện độ thấm sâu chất dung dịch điện phân vào lòng cực, đồng thời diện tích thực tế tham gia phản ứng hố học cực tăng thêm Phần đầu cực có vấu, cực dương ắc qui đơn hàn với tạo thành khối cực dương, cực âm hàn với thành khối cực âm Số lượng cực ắc qui thường từ đến 8, bề dầy cực dương ắc qui thường từ 1,3 đến 1,5 mm , cực âm thường [\ ]^  mỏng 0,2 đến 0,3 mm Số cực âm ắc qui thường nhiều số cực âm nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng cực Tấm ngăn bố trí cực âm dương có tác dụng ngăn cách tránh va đập cực Tấm ngăn làm vật liệu poly-vinyl-clo bề dầy 0,8 đến 1,2 mm có dạng lượn sóng , bề mặt ngăn có lỗ cho phéo dung dịch điện phân thơng qua Q trình biến đổi lượng ắc qui Ắc qui nguồn lượng có tính chất thuận nghịch : tích trữ lượng dạng hố giải phóng lượng dạng điện Quá trình ắc qui cấp điện cho mạch ngồi gọi q trình phóng điện, trình ắc qui dự trữ lượng gọi trình nạp điện 3.1 Quá trình biến đổi lượng ắc qui axit: Trong ắc qui axit có cực dương đơixit chì ( PbO2 ), âm chì ( Pb ), dung dich điện phân axit sunfuaric ( H2SO4 ) nồng độ d = 1,1 ÷ 1,3 % (- ) Pb ⏐ H2SO4 d = 1,1 ÷ 1,3 ⏐ PbO2 ( + ) Phương trình hố học biểu diễn q trình phóng nạp ắc qui axit : phóng PbO2 + 2H2SO4 + Pb 2PbSO4 + 2H2O nạp Thế điện động e = 2,1 V 3.2 Quá trình biến đổi lượng ắc qui kiềm: Trong ắc qui kiềm có cực dương Ni(OH)3 , cực âm Fe, dung dịch điện phân là: KOH nồng độ d = 20 % ( - ) Fe ⏐ KOH d = 20% ⏐ Ni(OH)3 ( + ) Phương trình hố học biểu diễn q trình phóng nạp ắc qui kiềm : phóng Fe + 2Ni(OH)3 Fe(OH)3 + 2Ni(OH)2 nạp Thế điện động e = 1,4 V Nhận xét: Từ điễu trình bầy ta nhận thấy q trình phóng nạp nồng độ dung dịch điện phân thay đổi Khi ắc qui phóng điện nồng độ dung dịch điện phân giảm dần Khi ắc qui nạp điện nồng độ dung dịch điện phân tăng dần Do ta vào nồng độ dung dịch điện phân để đánh giá trạng thái tích điện ắc qui Các thơng số ắc qui: [\ ]^  4.1 Sức điện động ắc qui: Sức điện động ắc qui kiềm ắc qui axit phụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện phân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm Eo = 0,85 + ρ (V) đó: Eo - sức điện động tĩnh ắc qui ( V ) ρ - nồng độ dung dịch điện phân 15 °C ( g/cm3 ) ¾Trong q trình phóng điện sức điện động Ep ắc qui tính theo cơng thức: Ep = Up + Ip.rb : Ep - sức điện động ắc qui phóng điện ( V ) Ip - dịng điện phóng ( A ) Up - điện áp đo cực ắc qui phóng điện (V) rb - điện trở ắc qui phóng điện ( Ω ) ¾Trong q trình nạp điện sức điện động En ắc qui tính theo cơng thức: En = Un - In.rb : En - sức điện động ắc qui nạp điện ( V ) In - dòng điện nạp ( A ) Un - điện áp đo cực ắc qui nạp điện ( V ) rb - điện trở ắc qui nạp điện ( Ω ) 4.2 dung lượng ắc qui: _Dung lượng phóng ắc qui đại lượng đánh giá khả cung cấp lượng điện ắc qui cho phụ tải, tính theo cơng thức : Cp = Ip.tp : Cp - dung dịch thu q trình phóng ( Ah ) Ip - dịng điện phóng ổn định thời gian phóng điện ( A ) - thời gian phóng điện ( h ) _Dung lượng nạp ắc qui đại lượng đánh giá khả tích trữ lượng ắc qui tính theo cơng thức : Cn = In.tn : Cn - dung dịch thu trình nạp ( Ah ) In - dòng điện nạp ổn định thời gian nạp tn ( A ) tn - thời gian nạp điện ( h ) Đặc tính phóng nạp ắc qui: [\ ]^  5.1 Đặc tính phóng ắc qui I (A) E,U (V) Kho¶ng nghØ 2,11 1,95 E U 10 P 1,75 Vïng phãng ®iÖn cho phÐp CP = IP.tP t 10 Đặc tính phóng ắc qui đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc sức điện động, điện áp ắc qui nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian phóng dịng điện phóng khơng thay đổi Từ đặc tính phóng ắc qui hình vẽ ta có nhận xét sau: ¾Trong khoảng thời gian phóng từ = đến = tgh, sức điện động điện áp, nồng độ dung dịch điện phân giảm dần, nhiên khoảng thời gian độ dốc đồ thị khơng lớn, ta gọi giai đoạn phóng ổn định hay thời gian phóng điện cho phép tương ứng với chế độ phóng điện ắc qui ( dịng điện phóng ) ¾Từ thời gian tgh trở độ dốc đồ thị thay đổi đột ngột Nếu ta tiếp tục cho ắc qui phóng điện sau tgh sức điện động ,điện áp ắc qui giảm nhanh Mặt khác tinh thể sun phát chì (PbSO4) tạo thành phản ứng có dạng thơ rắn khó hồ tan ( biến đổi hố học) q trình nạp điện trở lại cho ắc qui sau Thời điểm tgh gọi giới hạn phóng điện cho phép ắc qui, giá trị Ep, Up, ρ tgh gọi giá trị giới hạn phóng điện ắc qui ắc qui khơng phóng điện dung lượng cịn khoảng 80% ¾Sau ngắt mạch phóng khoảng thời gian nào, giá trị sức điện động, điện áp ắc qui, nồng độ dung dịch điện phân lại tăng lên, ta gọi thời gian hồi phục hay khoảng nghỉ ắc qui Thời gian hồi phục [\ ]^  phụ thuộc vào chế độ phóng điện ắc qui (dịng điện phóng thời gian phóng ) 5.2 Đặc tính nạp ắc qui: I (A) U,E (V) 2,7 Kho¶ng nghØ U 2,4 T E 1,95 Vïng n¹p n Vïng n¹p chÝnh 10 10%C 10 Cn = In.tn t ts 10 12 Đặc tính nạp ắc qui đồ thị biểu diễn quan hệ phụ thuộc sức điện động , điện áp nồng độ dung dịch điện phân theo thời gian nạp trị số dịng điện nạp khơng thay đổi Từ đồ thị đặc tính nạp ta có nhận xét sau : ¾Trong khoảng thời gian từ tn = đến tn = tgh sức điện động, điện áp, nồng độ dung dịch điện phân tăng dần ¾Tới thời điểm ts bề mặt cực âm xuất bọt khí (cịn gọi tượng" sôi " ) lúc hiệu điện cực ắc qui đơn tăng đến 2,4 V Nếu tiếp tục nạp giá trị nhanh chóng tăng tới 2,7 V giữ nguyên Thời gian gọi thời gian nạp no, có tác dụng cho phần chất tác dụng sâu lịng cực biến đổi tuần hồn, nhờ làm tăng thêm dung lượng phóng điện ắc qui ¾Trong sử dụng thời gian nạp no cho ắc qui kéo dài từ ÷ h suốt thời gian hiệu điện cực ắc qui nồng độ dung dịch điện phân không thay đổi Như dung lượng thu ắc qui phóng điện ln nhỏ dung lượng cần thiết để nạp no ắc qui [\ 10 ]^ ... Ắc qui nguồn điện trữ lượng điện dạng hoá Ắc qui nguồn điện chiều cung cấp điện cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hàng ngày: động điện, bóng đèn điện, nguồn nuôi linh kiện điện tử Ắc qui... träng, nÕu thiÕu nã sÏ nguồn điện vận hành, dự trữ cho máy móc thiết bị mà không đáp ứng đ-ợc tiêu kinh tế kỹ thuật Cho nên yêu cầu môn học điện tử công suất thiết kế đ-ợc nạp ác qui tự động với... máy móc thiết bị công nghiệp nh- đời sống phải sử dụng điện năng, dùng hoàn toàn nguồn l-ợng điện phần l-ợng điện kết hợp với l-ợng khác Trên thực tế có lúc cần l-ợng điện mà ta lấy l-ợng điện từ