Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều

Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều

Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dòng điện không đổi trong suốt quá

trình mạ Mạch có khâu bảo vệ ngắn mạch

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

Lời nói đầu

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

Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chỉ tiết má: „dụng cụ sinh hoạt, phương tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chât,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện

tử, cơ khí chính xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì Vậy mạ điện là gì ?

Một cách đơn giản nhất có thể hiểu mạ điện là quá trình kết tủa kim loại lên bề

mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá đáp ứng được các yêu cầu

kỹ thuật mong muốn

Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn có tác

dun trang tri, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc và đồ trang SỨC

Ngày nay không riêng gì ở nước phát triển mà ngay trong nước ta kỹ thuật

mạ đã có nhưng bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản xuất cung như trong kinh doanh

Kỹ thuật mạ đòi hỏi phải không ngừng phát triển nghiên cứu cal tiến kỹ thuật ,máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyển sản xuất đồng bộ tự động hoá với độ tin cậy cao Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng mạ và hạ giá thành sản phẩm, chống ô nhiễm môi trường

Để có một lớp mạ tốt ngoài những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để mạ

là rất quan trọng

Đối với sinh viên tự động hóa, môn học điện tử công suất là một môn rất

quan trọng Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa em đã tưng bước tiếp cận môn học Để có thẻ lắm vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tố, ở học kỳ này em được các thầy giao cho đồ án môn học với đề tai: Thiết kế nguồn

mạ một chiều Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế

Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các rhầy cô giáo trong

bộ môn và đặc biệt là thầy Đỗ Trọng Tín đã giúp em hoàn thành đồ án này

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-iÖ:~

tránh khỏi những sai sót mong các thây giúp đỡ Cuôi cùng em xin chân thành cam on !

Hà nội, ngày 20 tháng 6 năm 2004

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

điện

Từ nhiều năm nay công nghệ mạ điện đã ra đời và phát triển mạnh mẽ ngày nay

hầu hết các nước trên thế giới công nghệ mạ điện đã phát triển một cách vượt bậc

có ứng dụng rộng rãi trong thực tế ,đời sống phục vụ đắc lực cho các nghành

khoa học kỹ thuật như mạ trên các vật liệu các chỉ tiết máy, các ứng dụng đời

thường,các vật trang trí

Cho đến nay kỹ thuật mạ dã có những bước tiến nhảy vọt và thoả mãn được các

yêu cầu kỹ thuật như tạo lớp mạ dày, có cấu trúc tốt độ cứng cao chịu ma sát tốt,chịu áp lực ngay ỏ nhiệt độ cao như pít tông ,xi lanh

Mặc dù mạ đã có những bước phát triển đáng kế xong trên thé giới các nhà khoa học đã và đang không ngừng nghiên cứu tìm tòi và sag tạo ra các phương pháp

mạ tốt nhất họ tập trung tìm tòi các chất phụ gia mới ,phương pháp điện phân

mới đe tạo ra các lớp mạ tốt có cấu trúc tinh thể mịn, dẻo,đọ cứng cao không bong xứơc ở điều kiện thay đổi nhiệt độ va chạm mạnh

Đối với đất nước chúng ta do điều kiện phát triển trình độ mạ còn thấp do vậy

để đáp ứng nhu cầu thực tế chúng ta phải không ngừng nâng cao trình độ và có nhữmg bước đi vững chắc cần hình thành các trung tâm nghiên cứu kỹ thuật mạ

để tạo ra được lớp mạ có chất lượng cao và giá thành rẻ

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-4-Lớp mạ điện có rất nhiều ứng dụng trong thực tế và kỹ thuật nó có thê bảo vệ tốt

cho kim loại khỏi bị ăn mòn hoá học hay điên hoá trong môi trường sử dụng Xuất

phát từ khả năng của nó gười ta đã ứng dụng để tạo ra các lớp mạ cần thiết bảo vệ

bề mặt cho các loại náy móc trong công nghiệp và các nghành khoa học

s* lớp mạ kim loại trên bề mặt các chỉ tiết máy, dụng cụ sinh hoạt .đã giúp bảo vệ các dụng cụ và các chỉ tiết đó khỏi các tác động của môi trường

ngoài

s* lớp mạ có tác dụng trang trí bên ngoài sản phẩm làm tăng vẻ đẹp sản phẩm và sức thu hút của mọi dụng cụ máy móc , đồ dùng cá nhân ,trang sức

* có một số chỉ tiết máy do nhu cầu thực tế là giá thành hạ và không cần

dùng kim loại hay hợp kim đắt tiền để chế tạo người ta sử dụng các kim

loại hay hợp kim rẻ tiền rồi mạ các lớp mạ lên nó tạo điều kiện cho việc

Người ta tạo lớp mạ trang trí bằng cách tạo một lớp mỏng kim loại trên bề

mặt vật cần mạ, độ bóng tạo ra bằng cách đánh bóng cơ khí hoá học điện hoá

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

3 Lớp mạ trang trí bảo vệ

Là loại lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ kim loại nền

Ví dụ:dùng lớp mạ ca tốt như niken-crôm,đồng -crôm do niken có độ bền

cao nên đóng vai trò là lớp bảo vệ

© Ma lam tăng độ chống mài mòn

IILSO DO DIEN PHAN

Đề tài thiết kế nguồn mạ một chiều là một đề tài có giá trị thực tế lớn, bởi vì trong công nghệ mạ nguồn điện một chiều là một yếu tố quan trọng

Để thấy rõ giá trị của đề tài, trước hết ta cần phải năm rõ một sô khái niệm cũng như các thiết bị có liên quan đến quá trình mạ bằng điện phân

Ta dựa vào sơ đồ điện phân như sau:

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Sơ đồ trên là mô hình dùng trong phạm vi nhỏ như phòng thí nghiệm đồng

thời cũng dùng trong qui mô sản xuất lớn Các thành phần cơ bản của sơ đồ điện

phân :

1 Nguồn điện một chiều như : pin, ắc qui, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi Ngày nay được dùng phổ biến nhất là bộ biến đổi Bộ biến đổi cho quá trình điện phân có điện áp ra thấp : 3V, 6V, 12V, 24V - Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện áp ra cho phù hợp Một bộ biến đổi có thể lấy ra một số điện

áp cần thiết cho một số qui trình

VD : Mạ niken thường dùng điện áp 6V hay 12V Để mạ Crôm dùng 12V

Để đánh bóng điện hóa nhôm thường dùng điện áp 12 ~ 24V

2 Anốt : Là điện cực nối vơi cực dương của nguồn điện một chiều Trước

khi điện phân anót cần phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gi

Anốt dùng trong mạ điện có hai loại : anốt hòa tan và anốt không hoà tan

Anốt hoà tan được dùng tronh các trường hợp mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, mạ

thiếc Trong quá trình điện phân anốt tan vào dung dịch mạ theo phản ứng ở

điện cực :

Ni-2e = Ni*

Cụ — 2e = Cụ?”

Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân và đi đến catốt Phản ứng điện

hóa ở anốt là phản ứng oxi hóa Anốt không hòa tan dùng trong trường hợp mạ Crém

Đại học Bách Khoa Hà Nội

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

Khi điện phân ở bề mặt anốt không hoà tan cũng diễn ra quá trình oxi hóa

H,O,OH",Cl

2CI” ~2e = Cl,

40H” -4e=2H,O+O, † Khí thoát ra ở anót trong quá trình điện phân thường chính là Ø, hay C,

3 Catốt : là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều Trong mạ điện catốt là vật mạ Trên bề mặt vật mạ luôn diễn ra phản ứng khử các ion kim loại mạ Ví dụ như :

Mạniken : N'+2e=Mi}

Mạ kẽm Zn?'+2e=Zn Ì Đồng thời với iôn kim loại bị khử, 77,Ø* cũng bị khử giải phóng ra khí ,

theo phản ứng : 2/;ø” +2e= H, † +H,O

Khí z, thoát ra trên bề mặt ca tốt có khả năng thấm sâu vào mạng tỉnh thể

kim loại mạ và các kim loại nền, làm giảm độ bền cơ học của kim loại (khí „, khi gặp nhiệt độ cao giãn nở mạnh gây ra sự rạn nứt, giòn kim loại) Người ta gọi hiện tượng này là hiện tượng “ giòn kim loại “

Để kim loại mạ bám chặt vào bề mặt kim loạ nền đồng thời cho lớp mạ đồng đều, bóng sáng hấp dẫn, trước khi mạ ta cần phải gia công cho bề mặt chỉ tiết bằng phẳng, bóng và sạch các chất dầu mỡ màng oxít

Catốt vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thường ngập dưới mặt nước 8 — 15cm và cách day bể khonảg 15cm Các chỗ nói phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt, không để gây ra hiên tượng phóng điện trong chất điện phân Tuyệt đối không để chạm trực tiếp giữa anót và catốt khi đã nối mạch điện

4 Dung dich chất điện phân : dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường

+Chất đệm giữ cho pH của dung dịch ổn định

+Chat giảm sức căng nội tại đảm bảo lớp mạ không bong nứt

+Chat san bằng đảm bảo cho lớp mạ đồng đều hơn

+Chat lam tang độ dẫn điện cho lớp mạ đồng đều hơn

+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 của dung dịch

không những chỉ giảm được tôn thấtđiện trong quá trình mạ mà còn làm cho lớp

mạ đông đêu hơn

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-8-Vi du ma Niken pH=4,5 dén 5,5 Ma kém trong dung dịch amôniclorua pH= 4,5

đên 5,5 Mạ kẽm trong dung dịch axít pH= 3,5 đên 4,0

_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng cao trong một khoảng nhiệt độ nhất

định VD mạ Niken khoảng nhiệt độ là 55->70C, mạ vàng 60->70€C Nhìn chung, khi điện phân nhiệt độ dung dịch không vượt qua nhiệt độ sôi của dung

dịch

_ Mỗi dung dịch có một khoang mật độ dòng catốt thích hợp

_ Dung dịch chứa muối phức của kim loại thường cho lớp mạ có chất lượng tốt hơn lớp mạ từ chính kim loại thu được từ nuối đơn VD lớp mạ thu được từ dung dịch Z»(CAN)? hoặc Zz(CN)7 tốt hơn lớp mạ thu được từ dung dịch muối

CuSO,

5 Bể điện phân :

Làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt Thành và mặt trong của

bể thường được lót bằng chất dẻo có độ bền hóa học, bền nhiệt Lớp chất dẻo lót phải kín tuyệt đối, nước không thắm qua được Mặt ngoài sơn nhiều lớp chống gi

Bé ma thường có dạng hình chữ nhật, điều này giúp cho lớp mạ được phân bố đều hơn bể có hình dạng khác Có nhiều bể mạ như bể mạ tĩnh, thùng mạ quay, Trên dây là toàn bộ sơ đồ tổng quát của quá trình mạ bằng điện phân

Trong công nghệ mạ còn có một sô yêu cầu về gia công bề mặt trước khi mạ.Yêu

cầu bề mặt trước khi mạ :

- Trước khi mạ vật cần mạ được tiến hành gia công cơ khí để có bề mặt

bằng phẳng, đồng thời tẩy xóa các lopứ gỉ, đánh bóng bề mặt theo yêu cầu sử dụng

- Tay sạch dầu mỡ các hợp chất hóa học khác có thể có trên bề mặt vật

mạ

Tóm lại trước lúc chỉ tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật bằng phẳng, sắc

nét bóng tuyệt đối sạch dầu mỡ, các màng oxit có thể có Trong điều kiện như

vậy lớp mạ thu được mới có độ bóng tốt, không sước, không san sùi, bóng đều

toàn lớp mạ đồng nhất như ý

Phương pháp gia công bề mặt kim loại trước khi mạ :

- Phương pháp gia công cơ khí bao gồm : mài thô, mài tỉnh, đánh bóng quay bóng hay sóc bóng trong thùng quay

- Phương pháp gia công hóa học hay điện hóa họcbao gồm : tẩy dầu mỡ, tây gỉ, tẩy lại làm bóng bề mặt, rửa sạch

Sự lựa chọn phương pháp gia công cho hiệu qủa tốt nhất lại có giá thành rẻ,

đòi hỏi người kỹ thuật viên phải có hiểu biết đầy đủ và nhất là phải có kinh

nghiệm sản xuất Bất kỳ thiếu sót nào dù nhỏ hoặc đánh giá không đúng công việc chuẩn bị bề mặt đều dẫn đến giảm sút chất lượng và hình thức lớp mạ Chất lượng lớp mạ phụ thuộc một cách cơ bản vào phương pháp được lựa chọn, kỹ thuật và điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp mạ Không bao giờ chúng ta coi

nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-9-

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

Nhiệm vụ đặt ra đối với đồ án là thiết kế nguồn mạ một chiều có điện áp

thấp và dòng rất lớn Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dòng điện mạ trong quá trình nạp Mạch có khâu bảo vệ chống chạm điện cực

Trong công nghệ mạ điện thì nguồn điện là một yếu tố hết sức quan trọng,

nó quyết định nhiều đến chất lượng lớp mạ thu được Nguồn điện một chiều có thể là ắ ắc quy, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi Chúng ta phân tích từng loại nguồn dé quyết định lựa chọn phương á án nào :

1 Ac quy : Tong công nghệ mạ điện ă ắc quy chỉ được sử dụng trong phòng thí nghiệm hay sản xuất ở quy mô nhỏ Do hạn chế về lượng điện tích lên ắc quy chỉ dùng để mạ các chỉ tiết nhỏ, còn với các chỉ tiết lớn thì không dùng ắc quy được Đặc biệt khi dòng điện mạ đòi hỏi lớn thì ắc quy không thể đáp ứng được

Vì vậy mà trong công nghệ mạ người ta ít sử dụng ắc quy làm nguồn mạ

2 Máy phát điện một chiều : “Trong công nghệ mạ dùng máy phát điện một chiều khắc phục được các nhược điểm của ắc quy Máy phát điện một chiều trong thực tế có thể được sử dụng rộng rãi trong quy mô sản xuất lớn Nhưng giá thành đầu tư cho máy phát điện một chiều lớn, cơ cấu điều khiển hoạt động khá phức tạp Máy phát điện một chiều với nhiều nhược điểm : cổ góp mau hỏng; thiết bị công kềnh; làm việc có tiếng ồn lớn Máy phát điện một chiều cần thường xuyên bảo trì sửa chữa Chính vì các lý do trên lên trong công nghiệp người ta không dùng máy phát điện một chiều

3 Bộ biến đổi :

Hiện nay trong công nghiệp thì dòng điện xoay chiều được sử dụng rộng rãi Công nghệ chế tạo các thiết bị bán dẫn ngày càng hoàn thiện, các thiết bị hoạt

động với độ tin cậy cao Đặc biệt công nghệ sản xuất Thyristor đã đạt được nhiều

thành tựu Chính vì vậy các bộ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một chiều ngày càng được sử dụng nhiều trong các nghành công nghiệp Ngày nay trong công nghệ mạ điện thì bộ bién đổi được dùng rộng rãi nhất Các bộ biến đổi dùng trong quá trình điện phân có thể cho ra các điện áp như : 3V, 6V, 12V, 24V, 30V, 50v Tuỳ theo yêu câu kỹ thuật mà chọn điện thê cho phù hợp.Bộ biến đổi với các ưu điểm : thiết bị gọn nhẹ; tác động nhanh; dễ tự động hóa; dễ điều khiển

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-10-ổn định So với dùng nguồn mạ dà ắc quy hoặc máy phát điện một chiều thì bộ biến đổi đáp ứng được hơn cả về mặt kinh tế cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật Vậy quyết định phương án là dùng bộ biến đồi

V6i mach chỉnh lưu có rất nhiều : chỉnh lưu một pha, chỉnh lưu ba pha, chỉnh

lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển Trong yêu cầu của đồ án là thiết

kế nguôn mạ điện áp thấp và dòng khá lớn Trước hết ta xét trường hợp chỉnh lưu

có điều khiển, sau đó ta có thể xét trường hợp chỉnh lưu điốt không điều khiển

VỚI góC điều khiển ø =0

Các phương án khả thi : + Chỉnh lưu cầu một pha + Chỉnh lưu cầu ba pha + chỉnh lưu sáu pha có cuộn kháng cân bằng

Phương án 1 : Chỉnh lưu cầu một pha

So đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

ni: sinØ.4Ø = ay, 40+ aif

So dé nay phù hợp với mach có dòng điện nhỏ

ôn định và điêu chỉnh công suât phía một chiêu

đo có hai diot nên giá thành rẻ

điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-12-v' Nhược điểm :

Dòng tải vẫn còn nhấp nhô,không thích hợp với tải có dòng lớn

Trong quá trình thay đổi góc điều khiển œ thì dòng và áp thay đổi nhưng không giữ tính đối xứng nên quá trình tính toán phức tạp.Không dùng được cho tải có công suất lớn, nếu dùng gây ra hiện tượng: công suất bị lệch pha Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha dòng tải chảy qua hai van noi tiếp, vì vậy tốn thất điện áp và công suất trên van sẽ lớn Sơ đồ cầu một pha chỉ ứng dụng với yêu cầu điện áp chỉnh lưu cao và dòng tải nhỏ

Phương án 2 : Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng

Sơ đồ nguyên lý :

Sơ đồ cầu ba pha đối xứng gồm 6 thyristor, chia làm hai nhóm :

-_ nhóm catốt chung TI, T3, T5

- nhom anot chung T2, T4, Tó

Điện áp các pha :

U, = VU, sind

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

U, =4J2U; sin(Ø a)

U, =42U; sin(Ø =

a.Hoạt động của sơ đô :

Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chay qua V, =V,,V, =V,

+ Khi ø=ø, _ cho xung điều khiển mơ T1 Thyristor này mở vì U, >0

Sự mở của T1 làm cho TS bị khoá lại một cách tự nhiên vì U, >U, Lúc này T6

va T1 cho dong di qua Dién ap ra trén tai: U, =U,, =U, -U,

+ Khi ø=ø, _= cho xung điều khiển mở T2 Thyristor này mỏvì T6

dẫn dòng, nó đặt U, lên catốt T2 mà U, >U, Sự mở của T2 làm cho Tó khoá lại một cách tự nhiên vì U, >U,

Các xung điều khiển lệch nhau ` được lần lượt đưa đến các cực điều khiển của các thyristỏ theo thứ tự 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,

Trong mỗi nhóm, khi | thyristor mé thì nó sẽ khoá ngay thyritor trước nó, như trong bảng sau :

Thời điểm Mở Khoá

-14-Đường bao phía trên biểu diễn điện thế điểm F

Đường bao phía dưới biểu diễn điện thế điểm G

Điện áp trên mạch tải : U,=U„—U„ là khoảng cách thẳng đứng giữa hai đường bao

6

ta [J2U.saoao~ 5U e 21 r Thư TI OS

6

Giá trị điện áp ngược lớn nhất trên mỗi van : Ung max = V6U, = 2,45U,

Dong dién trung binh chay qua van

b.Uu nhược điểm của sơ đề :

+ ru điểm :

- số xung áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ lớn, vì vậy độ đập mạch của điện áp

chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

-_ không làm lệch pha lưới điện

+ Nhược điểm

- sử dung số van lớn, giá thành thiết bị cao

- so đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dung tải nhỏ và điện áp chỉnh

lưu đòi hỏi độ bằng phẳng

Do dòng tải dùng trong mạ điện có trị số lớn, nên không áp dụng được

phương pháp này, vì các van không chịu được dòng tải lớn

Phương án 3 : Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng

a.Sơ đồ nguyên lý

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-16-` Sơ đồ chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng, được biểu diễn như trên sơ

đô, bao gôm máy biên áp động lực, có cuộn kháng cân bằng C,,, 6 thyristor chia lam hai nhom T1,T3,T5 va T2,T4,T6

May bién áp có hai hệ thống thứ cấp a,b,c va a’,b’,c’ Cac cudn day trén mỗi

pha a và a`; bvà b';c và c” có số vòng như nhau nhưng có cực tính ngược nhau

Hệ thống dây cuốn thứ cắp máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt P và Q P, Q được nối với nhau qua cuộn kháng cân bằng

Cuộn kháng cân bằng có cấu tạo như máy biến áp tự ngẫu Điện áp chỉnh lưu trung bình trong sơ đô có giá trị như trung bình cộng của điện áp đâu ra của hai chỉnh lưu tia 3 pha, nghĩa là :

Dòng trung bình qua van : 7, = N

© Dang song co ban :

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

Le

SAA

ome Tt BRE INI BI

Dạng điện áp chỉnh lưu Ud và điện áp trên cuộn kháng cân bằng

* wu nhược điểm của sơ đồ :

_ wu điềm :

Do chỉnh lưu 6 pha nên dòng qua van nhỏ,tiện lợi cho việc bảo vệ van

Hầu như không có sóng hài vì Ua gồm 6 chỏm hình sin,dễ điều khiển

Phạm vi điều khiển œ từ 30° trở đi(phạm vi rộng chất lượng Ua tốt)

Chiu được ia lớn và Uạ nhỏ ` ,

+ Dòng điện áp ra có độ băng phăng cao, có độ đập mạch lớn

+ Dòng trung bình qua van nhỏ bằng 1/6 dòng qua tải

_ Nhược điểm :

+ Số van sử dụng lớn giá thành cao

+ Máy biến áp phức tạp có số cuộn thứ cấp nhiều

- 6 điết không điều khiển

hình dáng và giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải ở trên mỗi pha phụ thuộc

Cao Chién Thang Thiệt kê nguôn mạ một chiêu

+.nhược điểm: điều khiển sơ cấp là điều khiển gián tiếp vì lúc đó dòng phải

qua cảm ứng từ sang thứ cấp rồi mới cấp cho tải.Do đó U„của tải sẽ bị hụt đi nên độ chính xác không cao

Dùng 6 đi ốt ở thứ cấp nên lãng phí

2> Điều chỉnh thứ cấp :

Sơ đồ gồm 6 thyristor được bó trí như hình vẽ

e Khi muốn điều chỉnh dòng tải chỉ cần tác động xung điều khiển vào các thyristor ở cuộn thứ cấp Khi góc điều khiển ø tăng lên, biên độ điện áp cân bằng tang lên đáng kể Giá trị điện áp trên cuộn kháng lớn nhất khi ø = 90°

-20-Sơ đồ nguyên lý mạch lực nguồn mạ một chiều như sau :

I>Tinh toán máy biến áp lực -

Từ sơ đồ mạch lực với các thông số ta tính toán máy biên áp lực :

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

1,Các thông số cơ bản của MBA

1=6000A ;U amax=24V Công suât một chiêu trên tải : P„ = U„,.1,

V6i U,,=U,+ YAU,

DAV, =AU,, +AU +AU

Máy biền áp có công suất vài chục kVA thuộc loại máy biến áp nhỏ nên :

MU ing =2V

AU 4=2 (V) AU,„ =2V

Điện áp rơi trên mỗi van là I V

Vậy: 3 AU,=2+2+2=6V

Suy ra : Ư„ =U„+ )AU, =24+6=30V

Công suất tiêu thụ của máy biến áp :

suyra U,=- đƯ2 THỦ _uựn

326.cosz 3AÍ6 cos35

f : tần số nguồn điện xoay chiều (f= 50Hz)

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-22-Giả sử a: là chiều rộng của trụ

Cao Chién Thang Thiết kế nguồn mạ một chiêu

9, = 4 = 2 =200m`)

Chon day det bọc soi thủy tinh hai lớp tiết diện (10x2) mm

*Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp :

Chiêu dày toàn bộ lớp thứ cập ké ca cach dién la: 10+7x(2+1)=31 mm

Số vòng của 1 lớp dây sơ cấp: 325/10 =32(vòng)

sốlớp dây sơ cấp :83/32 =3(lớp)

Chiều dày toàn bộ lớp sơ cấp :10+3x(2+1) =19 mm

Chiều dày cuộn dây biến áp:3l+19 =50 mm

Lấy khoảng cách giữa hai cuộn là 5 mm

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-24-Cửa sô rộng là: 50x2 +8x2+5 =121 mm

II Tinh chon van va bảo vệ van :

Chế độ làm việc của các van rất khắc nghiệt, rat nhạy cảm với nhiệt độ

Nhiệt độ của van tăng lên do công suất tồn hao trên van gây ra Khi nhiệt độ của van cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh nhiệt lượng được truyền vào môi trường Nếu nhiệt độ của van vượt quá giới hạn cho phép sẽ phá hủy van, vì vậy làm mát cho van là một vấn đề rất quan trọng Thông thường van được gắn lên một cánh tản nhiệt với thông số phù hợp Có các biện pháp làm mát thường gặp :

+ Làm mát tự nhiên : chỉ dựa vào sự đối lưu không khí xung quanh van, hiệu suất làm việc của van thấp chỉ khoảng 25%

+ Làm mát bằng gió cưỡng bức : tạo luồng không khí với tốc độ lớn qua van dé đẩy nhanh qúa trình truyền nhiệt của van vào không khí, hiệu suất làm

việc của van là 35%

+ Làm mát bằng nước : van được gắn thêm tắm đồng rỗng cho nước chảy

qua Day là biện pháp làm mát rất hiệu quả hiệu suât làm việc của van đạt đên 90%, nhưng hệ thống làm mát phức tạp chỉ phù hợp với yêu cầu công suất lớn và

có nguồn nước tại vị trí lắp đặt thiết bị

Qua phân tích trên ta chọn làm mát bằng thông gió có quạt cưỡng bức với

hiệu suất làm việc của van là 35%

Dòng trung bình qua van là : 7, =i = “ = 1000(A)

Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van : U,, = V6U;.1,4= x/6.32.14= 110) Với: hệ số dự trữ điện áp làk„ = 1,4

Dòng điện van cần có là :Tyan= Kj Iv.100/35