ỏn in t cụng sut: Giỏo viờn hng dn:Dng Vn Nghi Sinh viờn : ti : Thit k b ngun chnh lu cho b m hoc b in phõn Phng ỏn in ỏp chiu nh mc 120 V Dũng in chiu nh mc 15000 A Ngun nuụi 3x380V,50Hz 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 hết nớc giới, phục vụ cách đắc lực cho ngành khoa học kỹ thuật sản xuất đời sống văn minh ngời Lớp mạ kim loại bề mặt chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phơng 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 đợc yêu cầu kỹ thuật mong muốn Mạ kim loại không làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà có tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho dụmh cụ máy móc đồ trang sức Ngày không riêng nớc phát triển mà nớc ta kỹ thuật mạ có nhng bớc phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật sản xuất cung nh 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 lợng mạ hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiễm môI trờng Để có lớp mạ tốt ngoàI 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 tng bớc tiếp cận môn học Để vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tế, học kỳ em đợc 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 Dng Vn Nghi giúp em hoàn thành đồ án Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm cha có lên em không tránh khỏi sai sót mong thầy giúp đỡ Cuối em xin chân thành cảm ơn ! Chơng I : Giới thiệu chung công nghệ mạ điện Đề tàI thiết kế nguồn mạ chiều đề tàI có giá trị thực tế lớn, công nghệ mạ nguồn điện chiều yếu tố quan trọng Để thấy rõ giá trị đề tàI, trớc hết ta cần phải nắm rõ số kháI niệm nh thiết bị có liên quan đến trình mạ điện phân Ta dựa vào sơ đồ điện phân nh sau: Sơ đồ mô hình dùng phạm vi nhỏ nh phòng thí nghiệm đồng thời dùng qui mô sản xuất lớn Các thành phần sơ đồ điện phân : Nguồn điện chiều nh : 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 VD : Mạ niken thờng dùng điện áp 6V hay 12V Để mạ Crôm dùng 12V Để đánh bóng điện hóa nhôm thờng dùng điện áp 12 24V Anốt :là điện cực nối vơí cực dơng nguồn điện chiều Trớc điện phân anốt cần phải đánh dầu mỡ, lớp gỉ Anốt dùng mạ điện có hai loại : anốt hòa tan anốt không hoà tan Anốt hoà tan đợc dùng tronh trờng hợp mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, mạ thiếc Trong trình điện phân anốt tan vào dung dịch mạ theo phản ứng điện cực : Ni 2e = Ni + Cu 2e = Cu 2+ Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân đI đến catốt Phản ứng điện hóa anốt phản ứng oxi hóa Anốt không hòa tan dùng trờng hợp mạ Crôm Khi điện phân bề mặt anốt không hoà tan diễn trình oxi hóa H O, OH , Cl 2Cl 2e = Cl 4OH 4e = H O + O2 Khí thoát anốt trình điện phân thờng O2 hay Cl Catốt : điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều Trong mạ điện catốt vật mạ Trên bề mặt vật mạ diễn phản ứng khử ion kim loại mạ Ví dụ nh : Mạ niken : Ni 2+ + 2e = Ni Mạ kẽm Zn 2+ + 2e = Zn Đồng thời với iôn kim loại bị khử, H 3O + bị khử giải phóng khí H theo phản ứng : H o + + 2e = H + H O Khí H thoát bề mặt ca tốt có khả thấm sâu vào mạng tinh thể kim loại mạ kim loại nền, làm giảm độ bền học kim loại (khí H gặp nhiệt độ cao giãn nở mạnh gây rạn nứt, giòn kim loại) Ngời ta gọi tợng tợng giòn kim loại Để kim loại mạ bám chặt vào bề mặt kim loại đồng thời cho lớp mạ đồng đều, bóng sáng hấp dẫn, trớc mạ ta cần phải gia công cho bề mặt chi tiết phẳng, bóng chất dầu mỡ màng oxít Catố vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thờng ngập dới mặt nớc 15cm cách đáy bể khonảg 15cm Các chỗ nối phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt, không để gây hiên tợng phóng điện chất điện phân Tuyệt đối không để chạm trực tiếp anốt catốt nối mạch điện Dung dich chất điện phân : dung dịch chất điện phân dùng để mạ thờng có hai phần : _ Thành phần : gồm muối hợp chất chứa iôn kim loại mạ số hoá chất thiết yếu khác, thiếu hóa chất dung dich dùng để mạ đợc _ Thành phần thứ hai : bao gồm chất phụ gia + Chất làm bóng lớp mạ +Chất đệm giữ cho pH dung dịch ổn định +Chất giảm sức căng nội đảm bảo lớp mạ không bong nứt +Chất san đảm bảo cho lớp mạ đồng +Chất làm tăng độ dẫn điện cho lớp mạ đồng +Chất chống thụ động hóa anốt nhằm ổn định mạ Một số đặc điểm dung dịch mạ : _ Dung dịch mạ cần phải có độ đẫn điện cao Độ đẫn điện dung dịch giảm đợc tổn thấtđiện trình mạ mà làm cho lớp mạ đồng _ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng khoảng pH định Ví dụ mạ Niken pH=4,5 đến 5,5 Mạ kẽm dung dịch amôniclorua pH= 4,5 đến 5,5 Mạ kẽm dung dịch axít pH= 3,5 đến 4,0 _ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng cao khoảng nhiệt độ định VD mạ Niken khoảng nhiệt độ 55 70 C , mạ vàng 60 70 C Nhìn chung, điện phân nhiệt độ dung dịch không vợt qua nhiệt độ sôi dung dịch _ Mỗi dung dịch có khoang mật độ dòng catốt thích hợp _ Dung dịch chứa muối phức kim loại thờng cho lớp mạ có chất lợng tốt lớp mạ từ kim loại thu đợc từ nuối đơn VD lớp mạ thu đợc từ dung dịch Zn(CN ) 24 Zn(CN ) 32 tốt lớp mạ thu đợc từ dung dịch muối CuSO4 Bể điện phân : làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt Thành mặt bể thờng đợc lót chất dẻo có độ bền hóa học, bền nhiệt Lớp chất dẻo lót phải kín tuyệt đối, nớc không thấm qua đợc Mặt sơn nhiều lớp chống gỉ Bể mạ thờng có dạng hình chữ nhật, điều giúp cho lớp mạ đợc phân bố bể có hình dạng khác Có nhiều bể mạ nh bể mạ tĩnh, thùng mạ quay, Trên dây toàn sơ đồ tổng quát trình mạ điện phân Trong công nghệ mạ có số yêu cầu gia công bề mặt trớc mạ.Yêu cầu bề mặt trớc mạ : - Trớc mạ vật cần mạ đợc tiến hành gia công khí để có bề mặt phẳng, đồng thời tẩy xóa lopứ gỉ, đánh bóng bề mặt theo yêu cầu sử dụng - Tẩy dầu mỡ hợp chất hóa học khác có bề mặt vật mạ Tóm lại trớc lúc chi tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật phằng, sắc nét bóng tuyệt đối dầu mỡ, màng oxit có Trong điều kiện nh lớp mạ thu đợc có độ bóng tốt, không sớc, không sần sùi, bóng toàn lớp mạ đồng nh ý Phơng pháp gia công bề mặt kim loại trớc mạ : - Phơng pháp gia công khí bao gồm : mài thô, mài tinh, đánh bóng quay bóng hay sóc bóng thùng quay - Phơng pháp gia công hóa học hay điện hóa họcbao gồm : tẩy dầu mỡ, tẩy gỉ, tẩy lại làm bóng bề mặt, rửa Sự lựa chọn phơng pháp gia công cho hiệu qủa tốt lại có giá thành rẻ, đòi hỏi ngời kỹ thuật viên phải có hiểu biết đầy đủ phải có kinh nghiệm sản xuất Bất kỳ thiếu sót dù nhỏ đánh giá không công việc chuẩn bị bề mặt dẫn đến giảm sút chất lợng hình thức lớp mạ Chất lợng lớp mạ phụ thuộc cách vào phơng pháp đợc lựa chọn, kỹ thuật điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp mạ Không coi nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ 1.Cỏc ngun in mt chiu dựng cho m in Trong cụng ngh m in thỡ ngun in l mt yu t ht sc quan trng,nú quyt nh nhiu n cht lng lp m thu c.Ngun in mt chiu cú th l c quy,mỏy phỏt in mt chiu ,b bin i.Chỳng ta phõn tớch quyt nh la chn phng ỏn: c quy : Trong cụng ngh m in c quy ch c s dng phũng thớ nghim hay sn xut qui mụ nh.Do hn ch v lng in tớch nờn c quy ch dựng m cỏc chi tit nh,cũn vi cỏc chi tit lnthỡ khụng dựng c quy c c bit dũng in m ũi hi ln thỡ c quy khụng th ỏp ng c Vỡ vy m cụng ngh m ngi ta ớt s dng c quy lm ngun m Mỏy phỏt in mt chiu : Trong cụng ngh m in ,dựng mỏy phỏt in mt chiu khc phc c nhc im ca c quy Mỏy phỏt in mt chiu thc t cú th c s dng rng rói qui mụ sn xut ln Nhng giỏ thnh u t cho mỏy phỏt in mt chiu ln ,c cu iu khin hot ng khỏ phc Mỏy phỏt in mt chiu vi nhiu nhc im :c gúp mau hng ,thit b cng knh ,lm vic cú ting n ln Mỏy phỏt in mt chiu cn thng xuyờn bo trỡ sa cha Chớnh vỡ vy m cụng nghip ngi ta khụng thng dựng mỏy phỏt in mt chiu B bin i : Hin cụng nghip thỡ dũng in xoay chiu c s dng rng rói Cụng ngh ch to cỏc thit b bỏn dn ngy cng hon thin ,cỏc thit b hot ng vi tin cy cao c bit cụng ngh sn xut Thyritor ó t nhiu thnh tu Chớnh vỡ vy cỏc b bin i dũng in xoay chiu thnh dũng in mt chiu ngy cng c s dng nhiu cỏc ngnh cụng nghip Ngy cụng ngh m in thỡ b bin i c s dng rng rói nht Cỏc b bin i dựng quỏ trỡnh m in , in phõn cú th cho cỏc in ỏp nh:3V,6V.12V,24V,30V,50V.Tu theo yờu cu k thut m chn in th cho phự hp B bin i vi cỏc u im : thit b gn nh ,tỏc ng nhanh ,d t ng hoỏ ,d iu khin v n nh dũng Chi phớ u t cho b bin i r ,hiu qu lm vic cao v n nh.So vi dựng ngun m l c quy hoc mỏy phỏt in mt chiu thỡ b bin i ỏp ng c c yờu cu v mt kinh t v cỏc tiờu chun k thut Võy chỳng ta chn phng ỏn l dựng b bin i Cỏc phng ỏn chnh lu Mch chnh lu cú rt nhiu :chnh lu pha ,chng lu pha ,chnh lu cú iu khin ,chnh lu khong iu khin.Trong yờu cu ca ỏn l thit k ngun m cú in ỏp khụng cao v dũng in ln Do ngun nuụi l li in xoay chiu pha nờn ta xột cỏc phng ỏn cú kh nng thc hin nh sau: - Chnh lu cu mt pha - Chnh luhỡnh tia ba pha - chnh lu cu ba pha - Chnh lu sỏu pha cú cun khỏng cõn bng Phng ỏn 1: Chnh lu cu mt pha S nguyờn lý chnh lu cu pha Vi u = 2U sin vi = t a.Khi ti thun tr R: Khi = :cho xung iu khờn m T1,T2 v Ud=U2,hai Thyristor s khoỏ u2=0 Khi =+ :cho xung iu khin m T3,T4 v Ud=-U2 Dũng qua ti l dũng giỏn on hai Thyristor s khoỏ Gin ng cong in ỏp, dũng in ti,dũng cỏc van voi = 30 ,ti thun tr U 2U sin d = 2 (1 + cos ) Giỏ tr trung bỡnh ca in ỏp ti:Ud = Ud R Giỏ tr trung bỡnh dũng qua thyristor: I T = I d / Giỏ tr trung bỡnh dũng ti l: Id = Do mi cp thyristor ch dn na chu ky ca ngun b.Khi ti R+ L Khi L ln thỡ dũng diờn id s l dũng liờn tc Phng trỡnh mch ti l : U m sin t = R.d id + Ld hay U d = 2 2U sin = Rd i d + X d did d vi did dt = t U2 cos = U d cos , U d = 0,9U Chnh lu ny cú dng tng t nh chnh l hỡnh tia hai pha vi ti Ld Dng súng c bn l: c.u v nhc im ca s ny l: u im : + in ỏp ngc t lờn mi van s nh UngVmax= 2U + cú hai thyristor tham gia dn dũng cựng lỳc nờn cú st ỏp thyristor dú gõy ,chớnh lý ny lm cho mch cu khụng thớch hp vi chnh lu in ỏp di thp dúi 10V hoc dũng ti ln lm tn hao cụng sut ln S ny ch ng dng vi yờu cu in ỏp chnh lu cao v dũng ti nh Phng ỏn Chnh lu hỡnh tia ba pha a.S nguyờn lý : S nh hỡnh v ,ba pha in ỏp dch pha 1200 T ú thy rng ,ti mi thi im ch cú in ỏp ca mt pha dng hn hai pha U a = 2U sin U b = 2U sin( 120 ) U b = 2U sin( 240 ) Chnh lu tia ba pha 10 E R12 > I , ú C li c tớnh theo kh nng bự st ỏp cp R12 mc ni tip cun s cp BAX C c tớnh t biu thc : tn C3 < 3R , tn l thi gian ngh gia xung chựm 12 Loi Thysistor T800 m ta s dng yờu cu in ỏp iu khin Udk = 7V , dũng iu khin Idk = 400 mA + Tn s xung chựm bng tn s ca b to dao ng fxc = 10kHz v chu k lp l 20ms - mt chựm xung mt chu k li in ( tn s li in l 50Hz ) + Ta phi thit k mch K xung chựm tho mó c nhng yờu cu trờn Chn bin ỏp xung cú t s cỏc cun dõy bng , cỏc tham s dũng in v in ỏp l : U1 = Udk.k = 7.2 =14 ( k l h s BAX) Tuy nhiờn i vi dũng in I1 cú s khỏc bit vỡ bin ỏp xung ca chỳng ta cú nhiu cun th cp , c th l õy bin ỏp xung cú cun th cp m van mc song song vi Dũng I1 c tớnh I1 = 6.Idk/k = 6.0,4/2 = 1,2A Ngun cụng sut phi cú tr s ln hn giỏ tr U1 bự st ỏp trờn in tr vỡ vy chn ngun cụng sut Ecs = 18V T õy hai giỏ tr Ecs v I1 chn búng Q2 l BUP30 cú tham s Uce= 30V ; Icmax = 20A ; = 70 Theo trờn ta cú : R12 > 18 = 0,9 20 Chn R12 = 2,2 Cụng sut in tr ny thng khong (2ữ4) W dũng qua nú ln v khỏ thng xuyờn , nht l gúc iu khin nh nht Kim tra st ỏp búng dn dũng : U12 =I1 R12 = 1,2.2,2 = 2,64V , suy in ỏp trờn BAX phi l U1 = 18- 2,64 = 15,36V v t yờu cu Tuy nhiờn tng mnh xung kớch cho van cú th dựng thờm t tng cng ỏp , C c tớnh nh sau : - Tn s xung 10kHz tng ng mt chu k xung l : 1 Txc = f = = 100às , 10 xc cho rng xung i xng thỡ khong ngh bng khong cú xung , cú ngha khong cỏch gia xung chựm l tn = 0,5.Txc = 50às 50.10 T ú C3 < = 7,58 àF , chn C3= 4,7àF 3.2,2 Chn Q1 l búng ZTX6898 cú Uce = 20V ; Icmax = 2A ; = 400 48 + in tr R11 chn tiờu tỏn nng lng Q1,Q2 phi lm vic vi tn s cao b ngt t ngt thỡ dũng chy qua in tr ny xung t Cú th chn R11 = 2k * iụt tr nng lng ngun tớch lu cun s cp BAX * iụt dựng ct xung õm ti u vo Q1 C hai it ny cú th dựng 1N4007 6- Tớnh toỏn BAX Tớnh toỏn kớch thc tng ca BAX c tớnh V =6 kU I t x U x m3 (do cun th cp) B.H Chn B= 0,2T ; H=30A/m Mt khỏc tn= tx nờn tr s dũng hiu dngcun th cp bng mt na dũng iu khin I2 = 0,5Ig Thay s vo ta tớnh c : 2.6.0,5.0,4.50.10 6.0,1 V= = 6.2.10-9m3 = 12cm3 0,2.30 Tra bng cho trng hp t hoỏ mt phn chn loi lừi hỡnh tr ký hiu 4229 (ng kớnh ngoi 42mm , ng kớnh 29mm ) cú tit din lừi tng ng bng 2,66cm2 Vy s vũng dõy cun s cp : U t x 15,36.50.10 w1 = B.S = = 15 vũng 0,2.2,66.10 ba Ly w1 = 16 vũng , suy w2 = 16/2 = vũng 7- Tớnh toỏn ngun cung cp cho mch iu khin a s mch iu khin ũi hi ngun cung cp l in ỏp mt chiu, tr s in ỏp v n nh tu thuc tng khõu mch Nng lng cp cho cỏc ngun ny thụng thng ly t li in nh bin ỏp iu khin Cú th chia lm loi chớnh : a) Ngun khụng ũi hi n nh cao Loi ny cp cho khu vc rle iu khin (12V hoc 24V ) v khõu KCS (tr s xp x 20V) dao ng in ỏp cho phộp n 10% hoc hn na , song cú c im l chu dũng tiờu th ln , cú th lờn n vi A Vỡ vy õy hay dựng mch chnh lu lc bng t in v khụng cn n ỏp , ú in ỏp ny s thay i theo dao ng ca li in thụng qua bin ỏp iu khin b) Ngun mt chiu n ỏp cú giỏ tr theo cp Loi ny cp cho cỏc mch bỏn dn , vi mch ( OA , IC logic ) ũi hi n nh in ỏp khụng quỏ 2% vi mi nh hng ( ngun li , bin ng ti ) Vỡ vy ngun ny thc 49 cht l mch n ỏp Tr s in ỏp ph thuc vo linh kin c dựng v tuõn theo quy chun chung , thụng dng nht l cỏc cp 5V , 12V , 15V c) Ngun in ỏp chun Loi ny ch cung cp cho mt khõu cn n nh in ỏp rt cao ( 0,1% ) gi l ngun chun Tuy vy tr s in ỏp khụng thuc loi quy chun m tu thuc yờu cu k thut v thit k , nhiờn thng khụng quỏ 10V i) Ngun mt chiu n ỏp theo cp chun Mch n ỏp yờu cu in ỏp vo phi l ngun mt chiu ó c lc s b , tc l ngun loi a) Vỡ vy cú th dựng ngun cho KX cp chung cho mch n ỏp cụng sut iu khin khụng ln Tu thuc cỏc tham s ti n ỏp Phn ln ngun n ỏp cho mch iu khin dựng IC n ỏp ch to sn , ú seri 78xx v 79xx l thụng dng nht hin Chỳng cú s nh sau : Vi mch h 78xx Uva o VIN VOUT C1 Ura C2 78XX/SIP Vi mch h 79xx Uva o VIN VOUT Ura 79XX/SIP Seri ny c C1 C2 ch to cụng nghip vi cỏc cp in ỏp v th hin bng s cui cựng ( thớ d 7812 cú in ỏp bng 12V ) Dũng ti cho phộp ca loi ny l 1,5A ( phi cú tn nhit ) nờn núi chung cụng sut tho hu ht cỏc mch iu khin thụng dng Lu ý chung : cỏc IC n ỏp hot ng bỡnh thng phi tớnh chn cho quỏ trỡnh hot ng in ỏp u v khụng cao quỏ tr s cho phộp ca tng loi ( tớnh ch li in cao nht v mch n ỏp khụng ti ) v cng khụng thp hn mc ti thiu cn thit ( tng ng in ỏp li in thp nht v mang ti ln nht ) , mc ti thiu khong 2,5Vữ3V ii) Xỏc nh cụng sut bin ỏp ngun iu khin Bin ỏp ngun iu khin thng cú nhiu cun dõy th cp m mi cun dõy cp in cho mt khu vc no ú nh : 50 * Cun th cp cho in ỏp ng pha * Cun cp ngun cho khu vc to in ỏp n ỏp cho mch iu khin * Cun cp ngun cho tng KCS * Cun cp in ỏp cho cỏc rle iu khin * Cun cp ngun cho khu vc tớn hiu hoỏ Cng cú th mt cun dõy cp cho ng thi cho nhiu khu vc nu nú khụng gõy nh hng n s hot ng ca mch núi chung bit c cụng sut mỏy bin ỏp phi nm c cỏc tớnh cht ti ( ti xoay chiu hay mt chiu thụng qua chnh lu ) cú cỏc tr s v in ỏp & dũng in tiờu th tng cun dõy th cp Do cú nhiu cun dõy th cp nờn cụng sut phớa th cp thng ln hn s cp , vỡ vy thng da vo cụng sut ny tớnh toỏn mỏy bin ỏp : Sba = ks.Pd + P2 + Pd + PCu +Pth + ks.Pd - tng cụng sut cỏc cun th cp cú ti l mch chnh lu , h s ks chớnh l quan h gia cụng sut bin ỏp v cụng sut ti tng mch chnh lu + P2 - tng cụng sut cỏc cun th cp cỏc cun th cp cú ti xoay chiu ( khụng cn chnh lu nh ng pha , tỏch pha, ốn hiu) + Pd - tn tht cỏc van chnh lu vi nhng cun dõy cú ti l mch chnh lu + PCu , Pth l tn tht ng v thộp , thng lỳc u cha bit , s xỏc nh quỏ trỡnh thit k i vi mch iu khin m ta ó thit k trờn cú cỏc thụng s cn thit k nh sau : Trc ht ta cn xem xột li khu vc bin ỏp iu khin nú cú cu trỳc nh sau : +18V VIN VOUT +12V 7812 C1 C2 51 -18V VIN VOUT - 12V 7912 C1 C2 in ỏp mt chiu ly t b chnh lu s cung cp trc tip cho ngun cụng sut phn KCS & cung cp u vo cho cỏc IC n ỏp ** Tớnh toỏn phn ng pha in ỏp ng pha Udp = 10V in tr R1 = 15k , suy dũng in chy cun th cp ca cun dõy ng pha : Idp= 10 = 0,000666 ; ta ly Idp = 0,001A 15.10 Cụng sut cho sỏu cun dõy ng pha : Pdp = 6.10.0,001= 0,06VA õy chớnh l cụng sut cun th cp cú ti xoay chiu P2 = 0,06VA ** Tớnh cụng sut cho phn chnh lu to in ỏp mt chiu 24V + in ỏp : Ud = 24V + Dũng in : Dũng in ti ca b chnh lu Id s bao gm cỏc dũng in thnh phn sau : - Dũng cung cp cho IC n ỏp 7812, 7912 c khong 1,5A - Dũng cung cp cho ngun cụng sut : Mi bin ỏp xung s gm sỏu cun th cp dũng chy mi cun th cp lỳc lm vic l 0,4 Do cú cun th cp nờn dũng chy cun dõy ny l I1 = 6.0,4/2 = 1,2A Nh vy Id = 1,5+1,2= 2,7A Cụng sut ti ca b chnh lu : Pd = Ud.Id = 18.2,7 = 48,6 VA ks.Pd = 1,05.48,6 = 51,03W ** Tn tht trờn van : Dũng chy qua cỏc iụt ca b chnh lu Itbvan =Id/3 = 2,7/3 = 0,9A Tng st ỏp trờn van chnh lu : Pd = 2.0,7.0,9 = 1,26 W ** Tn hao thộp : Pth = pth.Gth= 1,5VA ** Tn hao ng :PCu = 2VA T cỏc tớnh toỏn trờn ta tớnh tng cụng sut ca MBA Sba = 0,06 + 51,03+1,26+1,5+2=55,85VA *Tớnh toỏn cỏc thụng s ca MBA a) C lừi thộp da vo cụng sut MBA Sth.Scs = S ba 10 , ú 2,22.f B m .k th k cs 52 Bm = 1,3.0,9=1,17T ; f=50Hz ; kcs = 0,26 ; kth = 0,9 ; = 3.0,95=2,85 Thay cỏc s ny vo biu thc tớnh toỏn ta c Sth.Sba = 55,85.10 = 64,48cm4 2,22.50.1,17.2,85.0,9.0,26 Chn loi thộp E55 cú Scs = 2,8cm2 64,48 suy kớch thc lừi thộp Sth= 2,8 = 23cm2 b) Tớnh s vũng cỏc cun dõy Biu thc chung l E.10 w= = 4,44.f B m S th +S vũng dõy cun s cp : E1 = U1(1- 0,01U1%) = 220(1- 0,01.13.90%)= 194,26V 194,26.10 suy w1 = 4,44.50.1,17.23 = 325 vũng + S vũng th cp ng pha : E2 = U1(1+0,01.U2%) = 10(1+0,01.18.0,9) = 12 12 w2dp = 194,26 325 = 20 vũng + S vũng cho chnh lu : 20 E2cl = 2,34 (1+0,01.18.0,9) = 10V 10 w2cl = 194,26 325 = 17 vũng + Tit din dõy qun : Sdq = = 1/2,09 = 0,478mm2 + ng kớnh dõy qun : Ddq = S dq = 1,13 0,478 = 0,78mm 8- Vn tớnh toỏn thi gian tng ỏp Yờu cu ca bi toỏn Thit k ngun in phõn l thi gian tng ỏp gi iu ny cú ngha l thi gian t khi ng vi 20% in ỏp nh mc ti giỏ tr in ỏp nh mc nh mc Giỏ tr in ỏp nh mc Udm = 400V Giỏ tr in ỏp ng bng 20% giỏ tr in ỏp nh mc, tc l Uk = 20%.400 = 80V Gúc c iu chnh cho in ỏp tho c iu ny p dng cụng thc Ud = Udocos 53 õy Udo = 2,34U2 = 2,34.269,517= 630,66978 + Gúc ng vi in ỏp ng : Uk = 630,66978cos = 80 T õy ta gii tỡm gúc k = 82,71o + Gúc ng vi in ỏp nh mc : Udm = 630,66978cos = 400 T õy ta gii tỡm gúc dm = 50,63o Nh vy gii iu chnh gúc tho bi toỏn v thi gian tng ỏp l : = 82,71o 50,63o Quỏ trỡnh thay i ca gúc iu khin s c iu chnh bi in ỏp iu khin Khi in ỏp iu khin tng thỡ lm cho gúc gim dn ti in ỏp tng Quỏ trỡnh iu khin nh vy l quỏ trỡnh iu khin thun, vỡ in ỏp iu khin tng thỡ in ỏp tng Ta s tớnh in ỏp iu khin ng vi cỏc gúc iu khin ny : + Trc ht ta xem xột s to rng ca Udp Urc 9,2V 50,63o 82,71o Nhỡn t s trờn ta cú th tớnh c giỏ tr in ỏp iu khin Gúc c tớnh : tg = 9,2 180 Giỏ tr in ỏp ti gúc iu khin 82,71o l : Uk = (180o 82,71o)tg = 4,97V Giỏ tr in ỏp ti gúc iu khin 50,63o l: Udm = (180o 50,63o )tg = 6,61V Kt qu : tho c iu kin tng ỏp thi gian 2h , thỡ in ỏp iu khin c iu khin tng dn t giỏ tr 4,97V 6,61V Thit k mch tng ỏp t ng 54 cho h thng cú th iu chnh tng ỏp mt cỏch t ng ta s thit k mch tng ỏp t ng cho in ỏp iu khin Nguyờn lý hot ng nh sau : Mch ny ti thi im u s a in ỏp cú giỏ tr bng giỏ tr in ỏp ng tc l Uo = 4,97V Sau thi gian ỳng 2h hay 7200s nú s t c in ỏp cú giỏ tr bng in ỏp nh mc iu khin Nh vy theo nguyờn lý ny thỡ ta cú th dựng mt mch vi phõn RC v in ỏp ly bng in ỏp np cho t S nguyờn lý ca mch : E R Ura C Theo s trờn ta ó bit in ỏp ca mch chớnh l in ỏp c np trờn t C t ngun mt chiu E Biu thc ca in ỏp ny nh sau : Ura (t) = E + Aexp(-t/T) , õy T= RC l hng s thi gian ca mch in ỏp Ura phi c tớnh toỏn tho iu kin sau : - Ura(0) = 4,97V - Ura(7200) = 6,61V - Giỏ tr in ỏp Ura khụng c ln hn 6,61V T cỏc iu kin trờn ta s chn cỏc thụng s cho mch nh sau : + Ngun mt chiu E = 6,61V , v m h thng hot ng t yờu cu nhng trng hp li in b bin ng (phi tng Udk mi t c in ỏp 400V) ta thit k ngun E cú th iu chnh tinh c ( dựng bin tr kt hp vi mch phõn ỏp ) + Giỏ tr in ỏp ban u bng 4,97V tc l : Ura(0) = E + A = 4,97 ; suy A= 4,97-E = 4,97- 6,61 = -1,84 + Giỏ tr in ỏp ti thi im t=7200s l 6,61V tc l bng ngun E Thc t i vi mch RC thỡ ch sau thi gian t=3T quỏ trỡnh ó cú th coi l xỏc 55 lp vỡ lỳc ú giỏ tr in ỏp trờn t C xp x bng giỏ tr in ỏp ngun E , t lp lun ny ta tớnh c RC nh sau : Coi rng t= 3T = 7200 T = RC = 7200/3 = 2400 Chn t C = 6800àF/100V thỡ R= 2400 = 353k 6800.10 LP BNG TR S TNH CC PHN T V LINH KIN TấN PHN T R1 R2 R3 R4 VR5 R6 R7 R8 R9 R10 R11 R12 C1 C2 C3 TR S 15k 2k 60k 1k 1k 257 5k 15k 2k 2k 2k 2,2 0,31àF 100nF 4,7àF LINH KIN OA1 OA2 OA3 OA4 T1 T2 Thysistor TấN 1N4007 1N4007 1N4007 BZ-092 LF351 LF351 LF351 LF351 BUP30 ZTX6898 T800 1N4007 1N4007 56 CHY Mễ PHNG BNG MY TNH PC 1- Chy mụ phng khõu to in ỏp rng ca D4 R1 C1 OA1 Urc OA2 R3 0 7 R2 4 D2 + D1 D3 + - DF - E in ỏp rng ca chy mụ phng cú dng nh sau : 57 2- Chy mụ phng khõu so sỏnh Khõu so sỏnh cú s mụ phng nh sau: 3- Chy mụ phng khõu to dao ng 58 4- Chy mụ phng khõu trn xung : 5- Chy mụ phng khõu khuych i xung 59 6- Chy mụ phng khõu to xung sau khõu ghộp bin ỏp xung(xung tht) 60 KT LUN ỏn mụn hc l mt mụn khụng th thiu c vi sinh viờn hc k thut núi chung v i vi sinh viờn hc k thut in núi riờng Bi vỡ nh quỏ trỡnh lm ỏn sinh viờn khụng nhng hiu bit v mụn hc ú m cũn cú iu kin tỡm hiu v cỏc quỏ trỡnh sn xut thc t , bit liờn kt nhng mụn khoa hc vi v quan trng nht l giỳp sinh viờn quen vi cụng vic thit k chớnh l cụng vic sau ny s phi lm Qua vic chy mụ phng mch iu khin bng phn mm chuyờn dng PSpice ta cú mt skt lun sau : + Mch thit k chy theo ỳng yờu cu thiờt k to xung chựm + Tt c cỏc khõu u phi chy rt ỳng yờu cu k thut Nh vy l vic thit k ngun m iờn ó hon tt v cú kh nng c ng dng vo sn xut cụng nghip vi tin cy cao Trong mch s dng nhng linh kin hu ht l thụng dng thc t , vỡ vy sn phm thit k ny hon ton cú kh nng sn xut hng lot vi giỏ thnh r , iu ny khỏ quan trng cho sn phm vỡ vi giỏ thnh sn xut r sn phm cú kh nng cnh tranh trờn th trng Trong quỏ trỡnh lm ỏn mụn hc Thit k ngun in phõn em xin chõn thnh cm n thy Dng Vn Nghi cựng cỏc thy giỏo b mụn TCS ó giỳp em hon thnh c ỏn ca mỡnh 61 TI LIU THAM KHO ỏn mụn hc TCS c hon thnh vi s tr giỳp ca cỏc ti liu & cỏc phn mm chuyờn dng sau : 1- in t cụng sut - Nguyn Bớnh 2- Bi in t cụng sut - Phm Quc Hi 3- Hng dn thit k mch in t cụng sut - Phm Quc Hi 4- Thit k MBA - Phm Vn Bỡnh 5- K thut in hoỏ 6- K thut mch in t - Phm Minh H 7- C s lý thuyt mch - Nguyn Bỡnh Thnh 8- K thut in t - Xuõn Th - Nguyn Vit Nguyờn - V v thit k mch in vi Orcad 9.0 10- Mụ phng mch in vi Orcad 9.0 11- S dng Autocad 14 - Nguyn Hu Lc 12- Phn mm v v mụ phng mch in bng Orcad 9.2 62 [...]... 13824(cm2) 1,38m2 Hình chiếu cánh tản nhiệt 29 II Thiết kế cuộ kháng lọc 1 Tính toán điện cảm lọc Sự đập mạch của điệ áp chỉnh lu làm cho dòng điện tải cũng đập mạch theo, làm xấu đi chất lợng dòng điện một chiều.Vì vậy ta phải thiết kế bộ lọc điện cảm: dùng một điện cảm nối tiếp với tải, điện kháng cảu điện cảm L càng lớn so với điện trở tải càng tốt Trị số điện cảm lọc tính theo công thức: L= Rd 2 Rd... từ lới điện đa tới: do sét đánh vào đờng dây lới điện, do đóng ngắt các phụ tải chung nguồn với bộ chỉnh lu Quá pá loại này có thể gấp 4-5 lần điện áp hoạt động - Quá áp do đóng gắt các khối choc năng của bản thân bộ chỉnh lu: +Đóng biến áp lực chỉnh lu +Đóng mạch chỉnh lu sau khi đóng biến áp lựu gây ra tốc đọ tăng áp du/dt tới 1000V/às +Ngắt biến áp nguồn khi không tải gây quá áp đến 5 lần điện áp... từ bộ chỉnh lu đến tải) + Sụt áp trên điện trở dây cuốn bộ lọc một chiều Urloc f> U là sụt áp do hiện tợng chuyển mạch gây ra điện kháng phía xoay chiều là đáng kể Biểu thức tính sụt áp này có dạng U= k.Xa.Id với k phụ thuộc vào sơ đồ mạch van, thờng có quan hệ k=2/mdm trong đó Xa là tổng toàn bộ điện cảm phía xoay chiều, gồm: + Điện cảm lới điện Xal = m.U 12 S nm với m là số pha lới điện, U1 là điện. .. là tổng tất cả điện trở tải.Có thể tính một các gần đúng Rd= Ud 24 = = 0,03() Id 800 - mdm là số lần đập mạch của điện áp chỉnh lu - 1 là tần số góc của điện áp xoay chiều - ksb là hệ số san bằng với k sb= k dm , kdm=0,057 là hệ số đập k dmr mạchcủa chỉnh lu 6 pha cuộn kháng cân bằng.kdmr là hệ số đập mạch riêng của mạch chỉnh lu Chọn kdmr=0,0015 Ta có: ksb= 0,057 = 38 0,0015 Vậy trị số điện cảm lọc... xung điện áp rất mạnh +Khi van chuyển từ dẫn sang khoá, do hiện tợng di tản điện tích khỏi van rất nhanh, dòng qua van giảm với tốc độ lớn gây đột biến áp khi trong mạch có điện cảm 27 Mức độ quá áp loại này lên đến 5-10 lần điện áp lới tới1000V/às *Bảo vệ quá áp bằng mạch RC và du/dt cũng Udmp , Uimp là các giá trị cực đại cho phép của điện áp thuận và ngợc đặt trên Thyristor một cách chu kỳ, cho trong... R*min Trong đó L là điện cảm của mạch RLC Cuối cùng ta chọn mạch bảo vệ RC với các thông số : R=85 C=0,25àF c> Bảo vệ quá dòng *Bảo vệ tốc đọ tăng dòng di/dt cho Thyristor Khi Thyristor bắt đầu dẫn, không cho phép dòng tăng giới hạn cho phép để bảo vệ phải có điện cảm phái xoay chiều nhằm hạn chế tốc đọ tăng dòng Tuy nhiên bản thân điện cảm tản của các cuộn biến áp đã giữ vai trò điện cảm bảo vệ, ta... quá áp đến 5 lần điện áp làm việc +Ngắt tải khỏi mạch chỉnh lu gây quá áp do ảnh hởng của các điện cảm trong mạch điện Hai loại quá áp ở trên mang tính ngẫu nhiên -Quá áp do hiện tợng chuyển mạch giữa các van khi làm việc Loại này mang tính chất chu kỳ, thờng xuyên xảy ra và gắn liền với sự hoạt động của mạch chỉnh lu +Khi van chuyển từ khoá sang dẫn, điện áp trên van đột ngột giảm từ giá trị xác định... thể chọn sơ bộ Uvan=2V c> Uluoi là sụt áp nguồn xoay chiều dới trị số định mức vì lới điện không ổn định.Số liệu này tuỳ thuộc vào trạng thái cụ thể của nơi đặt bộ chỉnh lu nhng không vợt quá 20% điện áp định mức d> Uck là sụt áp trên cuộn kháng cân bằng e> UR là tổng sụt áp do thành phần một chiều dòng tải gây ra trên các điện trở gồm có: + Sụt áp do điện trở pha dây quấn MBA gây ra Urba Điện trở này... 425.8V Điện áp Ud khi điện áp nguồn bằng định mức là:Ud(dm)= Ud 425.8 = =448.3(V) 1 U l 1 0,05 Điện áp thứ cấp định mức: U2(dm)= Hệ số MBA: kba= U d ( dm ) ku = 448.3 = 383.17(V ) 1,17 U1 380 = = 0.99 U 2 383.17 Công suất MBA: Sba = kp.Pd = kp.Ud.Id = 1,26.86,84.6000 = 656510,4(VA) = 656,5104 kVA Dòng điện cuộn thứ cấp: I2 = ki.Id = 0,29.6000 = 1740(A) Dòng điện cuộn sơ cấp: I1 = 2 Tính sơ bộ mạch... dòng điện dạng xung Khi mạch có sự cố, dòng qua van tăng nhanh và thờng kéo dài cỡ 10ms Vì vậy cần có các phần tử hạn chế sự tăng trởng dòng sự cố xuống đến mức cho phép Có các biện pháp sau: -Tác động vào mạch điều khiển: ngắt xung điều khiển_phơng pháp này sẽ đợc trình bày khi tính toán mạch điều khiển -Tác động vào mạch lực: +Dùng cầu chì tác đọng nhanh đặt trục tiếp cho tong van hay đặt ở đầu vào mạch