Nghiên cứu thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện

Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. Ngày nay . mạ kim loại đã trở thành một nghành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới . phục vụ một cách đắc lực cho các nghành khoa học kỹ thuật . sản xuất và đời sống văn minh con người. Chúng ta có thể dễ dàng bắt gặp các các ứng dụng của mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết may . kỹ thuật điện tử . cơ khí chính xác . công nghiệp đóng tàu cho đến các dụng cụ sinh hoạt . trang trí bao bì Có được điều đó là do mạ kim loại ngoài mục đích bảo vệ chống ăn mòn còn có nhiều tác dụng như là : tăng độ cứng . phản quang . trang trí góp phần nâng cao chất lượng và tính thẩm mỹ của vật mạ. So với các nước trên thế giới thì công nghệ mạ điện ở nước ta còn nhiều hạn chế do vậy để đáp ứng được nhu cầu thực tế chúng ta phải không ngừng nâng cao trình độ khoa học và công nghệ . cần thiết phải hình thành các trung tâm nghiên cứu mạ để qua đó nâng cao chất lượng lớp mạ . hạ giá thành sản phẩm và chống ô nhiễm môi trường. Với ý nghĩa đó em được giao đề tài tốt nghiệp : Nghiên Cứu Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện . đây là một đề tài có qui mô và ứng dụng thực tế nhưng trong khuôn khổ của một đề tài thiết kế tốt nghiệp em chỉ đề cập đến những vấn đề cơ bản . cốt lõi nhất được trình bày trong 5 chương của đồ án :CHƯƠNG I : Tổng quan của công nghệ mạ điện CHƯƠNG II : Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu CHƯƠNG III : Tính toán và thiết kế mạch động lựcCHƯƠNG IV : Tính toán và thiết kế mạch điều khiển CHƯƠNG V : Xây dựng hệ thống ổn định điện áp và bảo vệ ngắn mạchĐể hoàn thành bản thiết kế . bên cạnh sự nỗ lực của bản thân . không

lời nói đầu M kim loi i v phỏt triển hàng trăm năm Ngày mạ kim loại trở thành nghành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ hầu giới phục vụ cách đắc lực cho nghành khoa học kỹ thuật sản xuất đời sống văn minh người Chúng ta dễ dàng bắt gặp các ứng dụng mạ kim loại bề mặt chi tiết may kỹ thuật điện tử khí xác cơng nghiệp đóng tàu dụng cụ sinh hoạt trang trí bao bì Có điều mạ kim loại ngồi mục đích bảo vệ chống ăn mịn cịn có nhiều tác dụng : tăng độ cứng phản quang trang trí góp phần nâng cao chất lượng tính thẩm mỹ vật mạ So với nước giới cơng nghệ mạ điện nước ta nhiều hạn chế để đáp ứng nhu cầu thực tế phải khơng ngừng nâng cao trình độ khoa học cơng nghệ cần thiết phải hình thành trung tâm nghiên cứu mạ để qua nâng cao chất lượng lớp mạ hạ giá thành sản phẩm chống ô nhiễm môi trường Với ý nghĩa em giao đề tài tốt nghiệp : Nghiên Cứu Thiết kế nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện đề tài có qui mô ứng dụng thực tế khuôn khổ đề tài thiết kế tốt nghiệp em đề cập đến vấn đề cốt lõi trình bày chương đồ án : CHƯƠNG I : Tổng quan công nghệ mạ điện CHƯƠNG II : Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu CHƯƠNG III : Tính tốn thiết kế mạch động lực CHƯƠNG IV : Tính tốn thiết kế mạch điều khiển CHƯƠNG V : Xây dựng hệ thống ổn định điện áp bảo vệ ngắn mạch Để hoàn thành thiết kế bên cạnh nỗ lực thân không nhắc đến giúp đỡ bảo tận tình thầy cô môn Thiết bị điện - Điện tử đặc biệt Tuy nhiên trình thiết kế kiến thức thực tế hạn chế nên đồ án nhiều thiếu sót Vì em mong nhận góp ý giúp đỡ thầy cô bạn để thiết kế em hoàn thiện hơn! CHNG I tổNG QUAN Về CÔNG NGHệ Mạ ĐIệN 1.1 Sự hình thành lớp mạ điện 1.1.1 Khái niệm : Mạ điện công nghệ điện phân trình kết tủa kim loại lên bề mặt lớp phủ có tính chất lý hoá đáp ứng yêu cầu kỹ thuật mong muốn 1.1.2 Sơ đồ điện phân : Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật công nghệ vật liệu ccơng nghệ mạ điện có bước tiến dài Đối với vật liệu nguyên tắc kim loại ngày phi kim đơi cịn chất dẻo gốm sứ composit Lớp mạ kim loại cịn phi kim kim loại - gốm Tuy nhiên việc chọn vật liệu mạ cịn tuỳ thuộc vào trình độ cơng nghệ vào tính chất cần có lớp mạ giá thành Chỉ có cơng nghệ ổn định thời gian dài ứng dụng vào sản xuất nhìn chung cơng nghệ sử dụng sơ đồ điện phân sau : ng n ®iƯn c hiỊu _ + ANOT CATOT ĐK dung dịc h mạ Hỡnh 1.1 : S đồ tổng quát dùng mạ điện a) Nguồn điện chiều : Có vai trị quan trọng cung cấp lượng cho q trình mạ đồng thời chất lượng nguồn chiều ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạ b) Anot : Là điện cực nối với cực dương nguồn điện chiều anot dùng mạ điện có hai loại : anot hồ tan anot khơng hồ tan › Anot hồ tan : Trong trình điện phân bề mặt anốt xảy phản ứng oxi hố nhờ mà anot hoà tan vào dung dịch mạ tạo thành cation kim loại cation đến catot kết tủa bề mặt catot hình thành nên lớp mạ Anot hoà tan dùng trường hợp mạ Ni Cu Zn Sn › Anot khơng hồ tan : Trên bề mặt anot xảy q trình oxi hố H2O gốc OH - Cl- Anot khơng hồ tan dùng trường hợp mạ : Cr c) Catot : Là điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều mạ điện catot vật mạ Trên bề mặt catot diễn phản ứng khử ion kim loại mạ ion H 3O + Catot cần phải nhúng ngập vào dung dịch thường ngập mặt nước từ ÷ 15 cm cách đáy bể khoảng 15 cm chỗ nối phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt không để gây phóng điện chất điện phân Tuyệt đối khơng để chạm trực tiếp anot catot nối mạch điện d) Dung dịch chất điện phân : Dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường có hai phần : › Thành phần : gồm muối hợp chất chứa ion kim loại mạ số hoá chất thiết yếu khác thiếu hố chất dung dịch khơng thể dùng để mạ › Thành phần chất phụ gia bao gồm : • Chất làm bóng lớp mạ • Chất đệm để giữ cho pH dung dịch ổn định • Chất giảm sức căng nội đảm bảo lớp mạ khơng bong nứt • Chất san đảm bảo lớp mạ đồng • Chất làm tăng độ dẫn điện cho dung dịch • Chất chống thụ động hoá anot nhằm ổn định mạ e) Bể điện phân : Làm từ vật liệu cách điện bền hoá học bền nhiệt Thành mặt bể thường lót chất dẻo lớp chất dẻo phải kín tuyệt đối nước khơng thấm qua Mặt sơn nhiều lớp chống gỉ Bể mạ thường có hình chữ nhật điều giúp cho lớp mạ phân bố bể có hình dạng khác Trong thực tế ta gặp nhiều loại bể mạ : bể mạ tĩnh thùng mạ quay 1.1.3 Điều kiện để tạo thành lớp mạ : Vì mạ điện trình điện phân nên q trình điện hố xảy điện cực tông quát sau : a) Trên anot xảy q trình hồ tan kim loại anot : M − ne → M n + (1) Trong số trường hợp phải dùng anot khơng tan dung dich đóng vai trị chất nhường điện tử ion kim loại định kỳ bổ xung dạng muối vào dung dịch lúc phản ứng anot q trình oxi hoá OH - ,Cl − : 2Cl − − 2e → Cl2 ↑ 4OH − − 4e → H 2O + O2 ↑ b) Trên catot cation kim loại giải phóng điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ : + M n + ne → M (2) Nếu ta khống chế điều kiện điện phân hiệu suất hai phản ứng (1) (2) nồng độ ion M n dung + dịch luôn không thay đổi điều ảnh hưởng lớn đến chất lượng lớp mạ 1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ 1.2.1 Vật liệu thoát hiđro : a) Trạng thái bề mặt kim loại : Trong kỹ thuật mạ quan tâm đến hai trạng thái bề mặt độ độ nhẵn : › Độ : Bề mặt làm tuyệt đối đảm bảo cho nguyên tử kim loại mạ liên kết trực tiếp vào mạng tinh thể kim loại đạt độ gắn bám cao Nếu thông số mạng chúng khác khơng nhiều (từ ÷ 12 5%) bề mặt làm hồn tồn kim loại mạ tiếp tục phát triển lặp lại kiểu mạng cấu trúc ( tượng lai ghép mạng tinh thể ) độ gắn bám lớp mạ đạt đến độ bền kim loại Do trước mạ bề mặt phải gia công xử lý phương pháp khác cho khơng cịn gỉ khơng cịn màng oxit mỏng hình thành q trình gia cơng bề mặt xưởn khơng cịn dính dầu mỡ mồ tay chất bẩn khác › Độ nhẵn : Độ nhẵn ảnh hưởng lớn đến độ nhẵn bóng vẻ đẹp lớp mạ Bề mặt nhám xước làm cho phân bố điện mật độ dòng điện khơng : • Chỗ lõm rãnh sâu điện mật độ dòng điện cục bé tốc độ mạ chậm chí khơng mạ • Chỗ lồi cao đỉnh nhọn điện mật độ dòng điện cao nên tốc độ mạ lớn sinh gai cháy kết độ nhám khuyếch đại lên sau mạ Do người ta thường dùng chất san để làm cho bề mặt không nhám b) Bản chất kim loại : › Nếu kim loại dương kim loại mạ lớp mạ đóng vai trị anot pin bị ăn mịn hồ tan cịn kim loại bảo vệ kớp mạ tan hết.Vì tác dụng khả bảo vệ lớp mạ phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày độ kín quan trọng chủ yếu Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ anot tương đối đơn giản Ví dụ : Mạ Zn lên Fe thép từ dung dịch sunfat › Nếu kim loại âm kim loại mạ tác dụng khả bảo vệ lớp mạ phụ thuộc vào độ kín cịn độ dày thứ yếu Vì có lỗ thủng vi pin ăn mịn xuất kim loại đóng vai trị anot bị hoà tan Lớp mạ sáng đẹp dày dễ bong mảng lớn bị gỉ lớp mạ Công nghệ điện kết tủa loại lớp mạ catot phức tạp Ví dụ : Mạ Cu từ dung dịch sunfat lên Fe thép Zn c) Sự hiđrơ : Mạ điện thường thực môi trường nước nên phản ứng phụ catot hay gặp ion H + phóng điện tạo thành hiđrơ Ngun nhân có hiđrơ đồng thời với kim loại mạ điện phóng điện chúng xấp xỉ Các kim loại có q điện hiđrơ lớn : Zn Pb Sn dù kết tủa mơi trường axit hiđrơ khơng thể hiệu suất dòng điện cao (xấp xỉ 100%) cịn kim loại có q điện hiđrô bé : Fe Ni Co Pt hiđrơ dễ Việc hiđrơ bề mặt catot trình mạ gây nhiều tác hại : › Giảm hiệu suất dòng điện : Vì phải tiêu phí điện vào việc giải phóng hiđrơ vơ ích tốc độ mạ lại giảm › Thay đổi pH dung dịch : Do phản ứng phụ catot H + + 2e → H ↑ mà nồng độ H+ giảm ( giảm trước tiên lớp sát catot) pH tăng đến giá trị đủ để tạo hiđrôxit muối kiềm tan nguyên nhân sinh gai cấu tạo lớp mạ bị xô lệch làm tăng ứng suất nội Để khắc phục tượng ta phải điện phân nhiệt độ cao khuấy mạnh dung dịch tăng nồng độ ion kim loại ion H+ › Gây hiên tượng giịn hiđrơ : Hiđrơ vừa thoát dạng nguyên tử dễ bị hấp thụ kim loại mạ tạo thành hợp chất hiđrua hay hoà tan kim loại thành dung dịch rắn chui vào mạng tinh thể làm xô lệch tổ chức kim loại gây nên cứng giịn hiđrơ lớp mạ có ứng suất lớn dễ bong phồng rộp › Gây tượng rỗ : Hiđrơ cịn đóng lại thành bọt bám mặt catot lớn dần tách Trong suốt trời gian bám catot bọt che chắn khơng cho q trình mạ xảy chân bám tạo nên vết rỗ lỗ thủng 1.2.2 Ảnh hưởng thành phần dung dịch mạ a) Muối hợp chất chứa ion kim loại mạ : Đây thành phần thiết yếu dung dịch mạ tạo môi trường để diễn q trình điện hố catot anot Thành phần cation hợp chất giúp giữ cho pH dung dịch mạ xác định ổn định Thành phần anion ảnh hưởng mạnh tới khả hấp thụ lên catot b) Chất dẫn điện : Các chất khơng tham gia vào q trình catot anot mà đóng vai trị chuyển điện dung dịch làm giảm điện bể mạ giảm nhiệt Jun nâng cao hiệu suất dịng điện Ví dụ : Dùng H2SO4 bể mạ CuSO4 ZnSO4 Dùng Na2SO4 MgSO4 bể mạ Ni c) Chất đệm : Nhiều dung dịch mạ làm việc khoảng pH nhât định mà phải dùng chất đệm thích hợp để khống chế Chất đệm thường dùng axít yếu : bôric axêtic xitric muối axêtat Al 2(SO4)3 phèn nhôm d) Chất hoạt động bề mặt chất keo : Một số chất hữu hoạt động bề mặt chất keo lẫn vào bể mạ ta chủ động đưa vào nồng độ bé có ảnh hưởng lớn đến cấu trúc kết tủa catot Nếu chọn chất hoạt động bề mặt thích hợp cho ta hiệu ứng tốt làm cho kết tủa catot nhỏ mịn sít chặt ngược lại làm kết tủa giòn dễ bong sần sùi e) Chất bóng : Là loại chất hoạt động bề mặt có tính chất đặc biệt cho phép thu lớp mạ bóng trực tiếp từ bể mạ khơng cần đánh bóng tẩy bóng thêm f) Chất thấm ướt : Có tác dụng thúc đẩy bọt (khí hiđrô ) mau tách khỏi bề mặt mạ tránh rỗ châm kim Các chất thấm ướt thường dùng : Ankylsunfat rượu êtylíc g) Chất chống thụ động anot : Đa số trình mạ dùng anot hoà tan để giữ cho nồng độ ion kim loại dung dịch không bị nghèo chúng giải phóng catot Trên thực tế phần toàn bề mặt anot bị phủ lớp muối hiđrơxit lớp oxit khó tan làm cho diện tích hoạt động anot bị thu hẹp phân cực anot tăng lên dẫn đến khí O anot anot bị thụ động trầm trọng Để khắc phục tượng người ta phải đưa vào dung dịch mạ chất chống thụ động anot : Ion Cl − mạ Ni ; ion CN − , CNS − mạ đồng xianua với mục đích ngăn cản việc hình thành chất khó tan bề mặt catot h) Tạp chất : Đây thành phần không mong muốn khó tránh khỏi thành phần dung dịch kỹ thuật Chúng chất vơ hữu tan hay khơng tan phóng điện hay hấp phụ catot lẫn vào lớp mạ gây nên bong rộp giòn gai Vì làm dung dịch mạ thường xuyên triệt để yêu cầu bắt buộc bể mạ bóng mạ tốc độ cao mạ có khuấy dung dịch Ta loại bỏ chất hữu chất oxihoá (H 2O2 oxi thoát từ anot ) cách hấp phụ than hoạt tính Loại bỏ cation dương ion kim loại mạ cách điện phân mật độ dòng điện bé pH thích hợp phản ứng đẩy chất bột kim loại mạ Loại bỏ cation âm ion kim loại mạ có gây hại cách tăng pH để kết tủa chúng dạng hiđrôxit (nếu được) Loại bỏ chất không tan cách lọc dung dịch tốt lọc liên tục bao anot túi vải để giữ mùn cặn lại 1.2.3 Mật độ dòng điện : Là đại lượng gây phân cực điện cực Mật độ dòng điện cao thu lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn sít chặt đồng lúc mầm tinh thể sinh ạt không Vậy công suất cuộn dây đồng pha : Pdf = ∗ Udf ∗ Idf = ∗ 10 ∗ 001 = 06 (W) Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi : PN = PIC + Px + Pdf PN = 78 + + 06 = 44 ( W) Cơng suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất máy : S = 05 ∗ PN = 05 ∗ 44 = 86 ( VA) Dòng điện sơ cấp máy biến áp : S 8,86 I1 = ∗U = ∗ 220 = 0, 013 (A) Tiết diện trụ máy biến áp tính theo cơng thức : QT = kQ ∗ S = 5∗ m∗ f 8,86 = 1, 22 ( cm2) ∗ 50 Trong : kQ = : hệ số phụ thuộc phương thức làm mát m = : số trụ biến áp f = 50 : tần số điện áp lưới ta chuẩn hoá tiết diện trụ theo bảng 5-5 TL4 ta chọn lõi thép từ dạng chữ E loại dày 35 mm có kích thước sau : a = 16 mm b = 10 mm h = 20 mm Q = 31 cm2 a a a h H c a L Hình 4.12 : Kích thước mạch từ máy biến áp 10 Chọn mật độ từ cảm trụ B = T ta có số vịng dây sơ cấp W1 = 104 ∗ U1 220 = 104 ∗ = 5043 (vòng) 4, 44 ∗ f ∗ B ∗ QT 4, 44 ∗ 50 ∗1,5 ∗1,31 11 Chọn mật độ dòng điện cuộn dây sơ cấp : J1= J2 = 75 (A/mm2) 12 Tiết dây quấn sơ cấp : S1 = 0, 013 I1 = 2, 75 = 0, 0047 (mm2) J1 13 Đường kính dây quấn sơ cấp : d1= ∗ S1 = π ∗ 0, 0047 = 0, 077 (mm) 3,14 Để đảmbảo độ bề ta chọn d = 12 (mm) Khi tra theo phụ lục VI.1 TL sách TKMĐ đường kính kể cách điện : d1cd = 142 (mm) 14 Số vòng dây cuộn dây thứ cấp W21 : W21 = W1 ∗ U 21 = 5043 ∗ = 206 (vòng) U1 220 15 Số vòng dây cuộn dây thứ cấp W22 : W22 = W1 ∗ U 22 = 5043 ∗ = 138 (vòng) U1 220 16 Số vòng dây cuộn dây thứ cấp W23 : W23 = W24 = W1 ∗ U 23 10 = 5043 ∗ = 229 (vòng) U1 220 17 Tiết diện dây quấn thứ cấp W21 : 1, 05 ∗ P 1, 05 ∗ 4, 78 IC S21 = ∗U ∗ J = ∗ ∗ 2, 75 = 0, 068 (mm2) 21 18 Đường kính dây quấn thứ cấp W21 d 21 = ∗ S 21 ∗ 0, 068 = = 0, 294 (mm) π π Để đảm bảo độ bề ta chọn d21 = 31 (mm) Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cách điện d21cd = 345 (mm) 19 Tiết diện dây quấn thứ cấp W22 : 1, 05 ∗ P 1, 05 ∗ 3, X S22 = ∗U ∗ J = ∗ ∗ 2, 75 = 0, 076 (mm2) 22 20 Đường kính dây quấn thứ cấp W22 : d 22 = ∗ S22 ∗ 0, 076 = = 0,311 π π (mm) Để đảm bảo độ bền ta chọn d22 = 33 (mm) Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cách điện d22cd = 365 (mm) 21 Tiết diện dây quấn thứ cấp W23 W24 : 1, 05 ∗ P 1, 05 ∗ 0, 06 X S23 = S24 = ∗U ∗ J = ∗10 ∗ 2, 75 = 0, 0004 (mm2) 22 22 Đường kính dây quấn thứ cấp W23 W24 : d 23 = d 24 = ∗ S 23 ∗ 0, 0004 = = 0, 022 (mm) π π Để đảm bảo độ bền ta chọn d23 = d24 = (mm) Tra theo phụ lục VI.1 sách TKMĐ đường kính kể cách điện d23cd = d24cd = 122 (mm) 23 Chọn hệ số lấp đầy : kld = Với : kld = π ∗ (d1cd ∗ W1 + d 21cd ∗ W21 + d 22 cd ∗ W22 + ∗ d 23cd ∗ W23 ) ∗ c∗h 24 Vậy chiều rộng sổ : π 2 2 c = ∗ (0,142 ∗ 5043 + 0,345 ∗ 206 + 0,365 ∗138 + ∗ 0,122 ∗ 229) ∗ 0, ∗ 20 = 8, 49 (mm) Chọn c = (mm) 25 Chiều dài mạch từ : L = ∗ c + ∗ a = ∗ + ∗16 = 64 (mm) 26 Chiều cao mạch từ H = h + ∗ a = 20 + ∗16 = 52 (mm) 4.4.9 Tính chọn Diod cho chỉnh lưu nguồn ngồi : Dịng điện hiệu dụng qua Diod : ID.HD = I∑ IC = 4, 78 ∗ = 15 (A) 2∗9 Điện áp ngược cực đại mà Diod phải chịu : UNmax = ∗ U21 = ∗ = 22 04 (V) Chọn Diod có dịng định mức : Idm ≥ Ki ∗ ID.HD = 10 ∗ 15 =1 (A) Chọn Diod có điện áp ngược lớn : Un = ku ∗ UNmax= ∗ 22 04 = 44 08 (V) Với thông số ta chọn Diod loại KII 208A có thơng số : › Dòng điện định mức : Idm = A › Điện áp ngược cực đại Diod : UN = 100 V chơng xây dựng hệ thống ổn định điện áp bảo vệ ngắn m¹ch Để ổn định điện áp tải mạ ta cần điều khiển góc mở tiristo cách liên tục điều thực nhờ mạch hồi tiếp lấy tín hiệu sau chỉnh lưu Uphu đưa vào khâu so sánh tín hiệu Khâu so sánh thực chất dùng điện áp đặt để so sánh với tín hiệu nhận từ mạch phản hồi qua sai lệch thu ta đưa vào U đk để thay đổi góc mở tiristo qua thay đổi điện áp tải mạ phù hợp với điện áp mà ta mong muốn Udk Uñ CL UCL Km Id Uphu Kpu Hình 5.1 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp Ngồi q trình làm việc lý mà dịng điện tải lớn dịng điện ngưỡng Khi ta cần lấy tín hiệu phản hồi dòng tải Uphi dêm so sánh với tín hiệu điện áp ngưỡng U ng Khi Uphi > Ung có tín hiệu phản hồi Uping tác động vào Uđk để khố tiristo Udk UCL CL Km Id Uping Upi Kpi Ung Hình 5.2 : Sơ đồ khâu bảo vệ ngắn mạch 5.1 : Xây dựng đặc tính hệ thống ổn định điện áp bảo vệ ngắn mạch 5.1.1 : Phương trình hệ hở : U d = E − I d ∗ RΣ = kCL ∗ Uđk − I d ∗ RΣ (1) Trong : RΣ = Rba + 3 ∗ X ba = 0,97 ∗10−3 + ∗ 2,54 ∗10 −3 = 3, ∗10 −3 π π Đặc tính hệ hở qua điểm định mức ( Iđm (Ω ) Uđm) điểm không tải (0 Udohmax) Vậy : U dohmax = E = U dm + RΣ ∗ I dm = 16 + 3, ∗10−3 ∗1200 = 20, 08 (V) 5.1.2 : Phương trình hệ kín : Từ sơ đồ cấu trúc ta có : U Uđk = Uđ - Uphu Uphu = kphu ∗ Ud (2) (3) Thay (2) (3) vào (1) ta có : Ud = (Uđ – kphu ∗ Ud ) ∗ kCL – Id ∗ RΣ ⇒ Ud = Trong : kCL RΣ ∗ Uđ ∗ Id + kCL ∗ k phu + kCL ∗ k phu kCL = Udohmax / Uđkmax = 20 08 / 10 = 008 Lấy Uphu = (V) ⇒ k phu = Uphu / Ud = / 16 = 6125 Như ứng với giá trị Uđ khác cho ta đường đặc tính hệ kín khác Xét trường hợp : Uđ = Uđmax =10 (V) Khi điện áp khơng tải lớn : kCL Udokmax = + k ∗ k ∗ Uđmax CL phu = 2, 008 ∗10 = 9, 005 < 16 (V) + 2, 008 ∗ 0, 6125 Điều chứng tỏ ta cần phải thêm khâu khuyếch đại trung gian ktg đặt trước Uđk : Uñ U - Udk Ktg UCL CL Km Id Uphu Kpu H ình 5.3 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp có thêm khâu khuyếch đại trung gian Hệ số khuyếch đại chọn sau : ktg = Uđkmax / ( Uđmax – Uphu ) Khi phương trình đặc tính hệ kín : k ∗k R tg CL Σ Ud = + k ∗ k ∗ k ∗ Uđ - + k ∗ k ∗ k ∗ I d tg u CL tg phu CL Vẽ đường đặc tuyến hệ kín ứng với giá trị Uđ khác : 10 (V) (V) (V) 3(V) 1(V) : ud 20.08 hƯ hë 16.07 U® =10V 12.79 U® =8V 8.04 U® =5V 4.82 U® =3V 1.61 U® =1V id 1.5 I ®m i ®m Hình 5.4 : Các đường đặc tính hệ kín - hệ hở hệ thống 5.2 : Tính chọn khâu phản hồi điện áp khuyếch đại trung gian 5.2.1 : Mạch phản hồi điện áp R10 R15 R12 Ud E R11 Uphu R13 - A5 + R14 Hình 5.5 : Sơ đồ mạch phản hồi điện áp U ®k k phu = R11 = 0, 6125 ⇒ R11 = 1, ∗ R10 R10 + R11 Chọn : R10 = 100 ( Ω ) ( W ) ; R11 = 160 ( Ω ) ( W ) 5.2.2 : Khâu khuyếch đại trung gian R14 ∗ ( R12 + R15 ) R 15 Uđk = R ∗ ( R + R ) ∗ Uđ - R ∗U phu 12 13 14 12 Chọn : R12 R13 R14 R15 cho : R 15 R14 ∗ ( R12 + R15 ) = R 12 R12 ∗ ( R13 + R14 ) R R ∗ (R + R ) R 15 15 14 12 15 Uđk = R ∗ ( Uđ - Uphu ) ⇒ R = R ∗ ( R + R ) = ktg = 50 12 12 12 13 14 Khi : R 15 R14 = = 50 R12 R13 ⇒ Chọn : R12 = R13 = 10 ( Ω ) ; R14 = R15 = 500 ( Ω ) 5.2.3 : Tính chọn khâu bảo vệ ngắn mạch R17 Id Rs Us + - A6 R16 A7 + E R18 - A8 + S R19 M E R R20 r 21 Hình 5.6 : Sơ đồ khâu bảo vệ ngắn mạch Chọn sun loại 1200A / 75mV Chọn hệ số khuyếch đại KĐTT A7 100 Vây : R17 / R16 = 100 Đồng thời chọn R16 cho dòng vào KĐTT A7 nhỏ 1mA : uping R16 > 75mV / 1mA = 75 ( Ω ) Chọn R16 = 100 ( Ω ) ; R17 = 10 ( Ω ) Để hạn chế dòng điện vào KĐTT A8 nhỏ 1mA ta chọn : R18 = R19 > 5V / 1mA = (k Ω ) Chọn ; R18 = R19 = 15 (k Ω ) Trong R19 gồm điện trở 12 k Ω biến trở có phạm vi điều chỉnh kΩ kÕt luËn Tuy thời gian làm đồ án khơng nhiều chưa có điều kiện sâu vào thực tế với bảo thầy cô môn đặc biệt TS.NGUYỄN TRUNG SƠN nhiệt tình tận tâm hướng dẫn em hồn thành đồ án để qua em tích luỹ cho vốn hiểu biết nho nhỏ công nghệ mạ điện nguồn chỉnh lưu quan trọng thầy giúp em có nhìn tổng quan biết cách đặt vấn đề biết phân tích so sánh để tìm phương án phù hợp Đây điều bổ ích cần thiết cho người kỹ sư sau này! Sau ba tháng thiết kế đồ án tốt nghiệp thân nỗ lực nhiều song em biết cịn điều chưa thơng thạo hiểu biết thấu đáo có điều kiện em mong thầy dạy nhiều Một lần em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn đặc biệt thầy NGUYỄN TRUNG SƠN động viên tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đồ án tốt nghip ny! tài liệu tham khảo Tỏc gi : Trần Minh Hoàng TL1 : Mạ điện Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật ; Hà Nội 2001 Tác giả : Trần Văn Thịnh TL2 : Hướng dẫn thiết kế tính tốn thiết bị điều khiển Nhà xuất giáo dục Tác giả : Lê Văn Doanh _ Nguyễn Thế Công _ Trần Văn Thịnh TL3 : Điện tử công suất lý thuyết - Thiết kế - ứng dụng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Tác giả : Nguyễn Bính TL4 : Điện tử công suất lớn ứng dụng Thyristo Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp ; Hà Nội 1985 Tác giả : Bùi Đình Tiếu TL5 : Giáo trình truyền động điện Nhà xuất giáo dục Tác giả : Vũ Gia Hanh _Trần Khánh Hà _ Phan Tử Thụ _Nguyễn Văn Sáu TL6 : Máy điện Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tác giả : Phạm Văn Bình _ Lê Văn Doanh TL7 : Máy biến áp : lý thuyết vận hành bảo dưỡng thử nghiệm Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tác giả : Nguyễn Hồng Quang TL8 : Sổ tay lựa chọn tra cứu thiết bị thừ đến 500 KV Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2007 MỤC LỤC CHƯƠNG I : Tổng quan mạ điện giới thiệu nguồn chiều 1.1 Khái niệm mạ điện Trang 1.2 Giới thiệu nguồn chiều Trang 12 CHƯƠNG II Tổng quan chỉnh lưu Tiristo ba pha 2.1 Chỉnh lưu tia ba pha Trang14 2.2 Chỉnh lưu cầu ba pha Trang 17 2.3 Chỉnh lưu tia sáu pha Trang 11 CHƯƠNG III Tính chọn mạch động lực 3.1 Tính chọn van động lực Trang 26 3.2 Tính chọn máy biến áp cho mạch động lực Trang 29 3.3 Tính chọn thiết bị bảo vệ mạch động lực .Trang 52 CHƯƠNG IV Tính chọn mạch điều khiển 4.1 Nguyên lý thiết kế mạch điều khiển .Trang 57 4.2 Sơ đồ khối mạch điều khiển Trang 58 4.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý Trang 59 4.4 Tính tốn thơng số mạch điều khiển Trang 66 CHƯƠNG 5.1 Thiết kế hệ kín ổn định ện áp cho bể mạ Trang 76 5.2 T ính v thi ết kh âu b ảo vệ ng ắn m ạch Trang 78 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI KHOA ĐIỆN BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CHỈNH LƯU ĐIỀU KHIỂN DÙNG CHO TẢI MẠ ĐIỆN NGƯỜI HƯỚNG DẪN : TS.NGUYỄN TRUNG SƠN SINH VIÊN THƯC HIỆN : NGUYỄN TÙNG LÂM LỚP : THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ – K48 ... Máy biến áp chỉnh lưu : Dùng để biến đổi điện áp lưới thành điện áp thích hợp cấp cho chỉnh lưu › Bộ chỉnh lưu : Biến đổi điện áp xoay chiều từ thứ cấp máy biến áp chỉnh lưu thành điện áp chiều... dịng điện trung bình chu kỳ CHƯƠNG LùA CHọN SƠ Đồ CHỉNH LƯU Do yờu cu nhim vụ thiết kế tốt nghiệp thiết kế nguồn chỉnh lưu với điện áp đưa vào chỉnh lưu xoay chiều pha nên em đề cập đến sơ đồ chỉnh. .. Theo kinh nghiệm ta chon : R2= 5,1 ( Ω ) C2= 0, 25( F ) cHƯƠNG tíNH TOáN Và THIếT Kế MạCH ĐIềU KHIểN 4.1 Nguyờn lý thit k mạch điều khiển Tiristo mở cho dòng điện chạy qua có điện áp dương đặt