Thiết kế nguồn mạ một chiều hiệu điện thế 6 – 12 V, Dòng tải Max 10000A và không Đảo chiều

Ngày nay mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các n¬ớc trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sản xuất và đời sống văn minh con ng¬ời

Đề tài : Thiết kế nguồn mạ một chiều có các tham số sau

+Hiệu điện thế :6 – 12 V

+Dòng tải Max :10000A

+ Đảo chiều : không

Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dòng điện không đổi trongsuốt quá trình mạ Mạch có khâu bảo vệ ngắn mạch

Thiết kế nguồn mạ một chiều hiệu điện thế 6 – 12 V, Dòng tải Max

10000A và không Đảo chiều

Lời nói đầu

Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay.Ngày nay mạ kimloại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nớctrên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sảnxuất và đời sống văn minh con ngời

Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phơngtiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất,thông tin liên lạc, kỹthuật 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 loạilên bề mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá đáp ứng đợccác yêu cầu kỹ thuật mong muốn

Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn cótác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc

và đồ trang sức

Ngày nay không riêng gì ở nớc phát triển mà ngay trong nớc ta kỹthuật mạ đã có nhng bớc phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuậttrong sản xuất cung nh trong 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 bộ tựđộng hoá với độ tin cậy cao Điều này sẽ giúp nâng cao chất lợng mạ và hạgiá thành sản phẩm, chống ô nhiễm môI trờng

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 mônrất quan trọng Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa em đãtừng bước tiếp cận môn học Để có thể lắm vững lý thuyết để áp dụng vàothực tế, ở học kỳ này em đợc các thầy giao cho đồ án môn học với đề tài :

Thiết kế nguồn mạ một chiều Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụngthực tế.

Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô giáotrong bộ môn và đặc biệt là thầy đã giúp em hoàn thành đồ án này

Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm cha có lên emkhông tránh khỏi những sai sót mong các thầy giúp đỡ Cuối cùng em xinchân thành cảm ơn !

Hà nội, ngày 3 tháng 2 năm 2004

Sinh viên :

Lê Văn Hải

Chương I : Giới thiệu chung về công nghệ mạ điện

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 nắm rõ một số kháiniệm cũng nh các thiết bị có liên quan đến quá trình mạ bằng điện phân

Ta dựa vào sơ đồ điện phân nh sau:

Sơ đồ trên là mô hình dùng trong phạm vi nhỏ trong phòng thínghiệm đồng thời cũng dùng trong qui mô sản xuất lớn Các thành phần cơbản của sơ đồ điện phân :

1 Nguồn điện một chiều như: pin, ắc qui, máy phát điện một chiều,

bộ biến đổi Ngày nay đợc dùng phổ biến nhất là bộ biến đổi Bộ biến đổicho quá trình điện phân có điện áp ra thấp : 3V, 6V, 12V, 24V… Tuỳ theoyêu 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 dùng12V Để đánh bóng điện hóa nhôm thờng dùng điện áp 12 – 24V

2 Anốt :là điện cực nối vơí cực dơng của nguồn điện một chiều Trướckhi điện phân anốt cần phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gỉ…

Anốt dùng trong mạ điện có hai loại : anốt hòa tan và anốt không hoàtan Anốt hoà tan đợc dùng tronh các trờng hợp mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm,

mạ thiếc… Trong quá trình điện phân anốt tan vào dung dịch mạ theo phảnứng ở điện cực :

2

2

Cu e Cu

Ni e Ni

Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân và đI đến catốt Phảnứng điện hóa ở anốt là phản ứng oxi hóa

Anốt không hòa tan dùng trong trờng hợp mạ Crôm Khi điện phân ở

2

2 4 4

2 2

O O H e OH

Cl e Cl

Khí thoát ra ở anốt trong quá trình điện phân thờng chính là O2 hay Cl2

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 cácion kim loại mạ Ví dụ nh :

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

Catố vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thờng ngập dới mặt

n-ớc 8 – 15cm và cách đáy bể khonảg 15cm Các chỗ nối phải đảm bảo tiếpxúc thật tốt, không để gây ra hiên tợng phóng điện trong chất điện phân.Tuyệt đối không để chạm trực tiếp giữa anốt và catốt khi đã nối mạch điện

4 Dung dich chất điện phân : dung dịch chất điện phân dùng để mạ ờng có hai phần :

th-_ Thành phần cơ bản : gồm muối và hợp chất chứa iôn của kim loại mạ

và một số hoá chất thiết yếu khác, nếu thiếu hóa chất này thì dung dichkhông thể dùng để mạ đợc

_ Thành phần thứ hai : bao gồm các chất phụ gia

+ Chất làm bóng lớp mạ

+Chất đệm giữ cho pH của dung dịch ổn định

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

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

+Chất làm tăng 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 dungdịch không những chỉ giảm đợc tổn thấtđiện trong quá trình mạ mà còn làmcho lớp mạ đồng đều hơn

_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng trong một khoảng pH nhấtđịnh Ví dụ mạ Niken pH=4,5 đến 5,5 Mạ kẽm trong dung dịch amônicloruapH= 4,5 đến 5,5 Mạ kẽm trong dung dịch axít pH= 3,5 đến 4,0…

_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng cao trong một khoảng nhiệt

độ nhất định VD mạ Niken khoảng nhiệt độ là 55  70 C, mạ vàng

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

_ Dung dịch chứa muối phức của kim loại thờng cho lớp mạ có chất ợng tốt hơn lớp mạ từ chính kim loại thu đợc từ nuối đơn VD lớp mạ thu đ-

l-ợc từ dung dịch 2 

4

)

(CN Zn

3

)

(CN

Zn tốt hơn lớp mạ thu đợc từ dung dịch muối CuSO4

5 Bể điện phân : làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt.Thành và mặt trong của bể thờng đợc lót bằng chất dẻo có độ bền hóa học,bền nhiệt Lớp chất dẻo lót phải kín tuyệt đối, nớc không thấm qua đợc Mặtngoài sơn nhiều lớp chống gỉ Bể mạ thờng có dạng hình chữ nhật, điều nàygiúp cho lớp mạ đợc phân bố đều hơn bể có hình dạng khác Có nhiều bể mạ

nh 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 số yêu cầu về gia công bề mặt trớc khimạ.Yêu cầu bề mặt trớc khi mạ :

- Trước khi mạ vật cần mạ đợc tiến hành gia công cơ khí để có bềmặt bằng phẳng, đồng thời tẩy xóa các lopứ gỉ, đánh bóng bề mặt theo yêucầu sử dụng

- Tẩy sạch dầu mỡ các hợp chất hóa học khác có thể có trên bề mặtvật mạ

Tóm lại trớc lúc chi tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật bằngphằng, sắc nét bóng tuyệt đối sạch dầu mỡ, các màng oxit có thể có Trongđiều kiện nh vậy lớp mạ thu đợc mới có độ bóng tốt, không sớc, không sầnsùi, bóng đều toàn lớp mạ đồng nhất nh ý

Phơng pháp gia công bề mặt kim loại trớc khi mạ :

- Phơng pháp gia công cơ khí bao gồm : mài thô, mài tinh, đánhbóng quay bóng hay sóc bóng trong 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 sạch

Sự lựa chọn phơng pháp gia công cho hiệu qủa tốt nhất lại có giá thành

rẻ, đòi hỏi ngời kỹ thuật viên phải có hiểu biết đầy đủ và nhất là phải có kinhnghiệm sản xuất Bất kỳ thiếu sót nào dù nhỏ hoặc đánh giá không đúngcông việc chuẩn bị bề mặt đều dẫn đến giảm sút chất lợng và hình thức lớp

mạ Chất lợng lớp mạ phụ thuộc một cách cơ bản vào phơng pháp đợc lựachọn, kỹ thuật và điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp mạ Không baogiờ chúng ta coi nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ

Chuơng II : Lựa chọn phương án

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 quantrọng, nó quyết định nhiều đến chất lượng lớp mạ thu được Nguồn điện mộtchiều có thể là ắc quy, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi… Chúng taphân tích từng loại nguồn để quyết định lựa chọn phơng án nào :

1 ắc quy : Trong công nghệ mạ điện ắc quy chỉ đợc sử dụng trongphòng thí nghiệm hay sản xuất ở quy mô nhỏ Do hạn chế về lợng điện tíchlên ắc quy chỉ dùng để mạ các chi tiết nhỏ, còn với các chi tiết lớn thì khôngdùng ắc quy đợc Đặc biệt khi dòng điện mạ đòi hỏi lớn thì ắc quy không thểđáp ứng đợc Vì vậy mà trong công nghệ mạ ngời ta ít sử dụng ắc quy làmnguồn mạ

2 Máy phát điện một chiều : Trong công nghệ mạ dùng máy phát điệnmột chiều khắc phục đợc các nhược điểm của ắc quy Máy phát điện mộtchiều trong thực tế có thể đợc sử dụng rộng rãi trong quy mô sản xuất lớn.Nhng giá thành đầu t cho máy phát điện một chiều lớn, cơ cấu điều khiểnhoạt động khá phức tạp Máy phát điện một chiều với nhiều nhợc điểm : cổgóp mau hỏng; thiết bị cồng kềnh; làm việc có tiếng ồn lớn Máy phát điệnmột chiều cần thờng xuyên bảo trì sửa chữa Chính vì các lý do trên lêntrong công nghiệp ngời ta không dùng máy phát điện một chiều

3 Bộ biến đổi :

Hiện nay trong công nghiệp thì dòng điện xoay chiều đợc sử dụngrộng rãi Công nghệ chế tạo các thiết bị bán dẫn ngày càng hoàn thiện, cácthiết bị hoạt động với độ tin cậy cao Đặc biệt công nghệ sản xuất Tiristor đãđạt đợc nhiều thành tựu Chính vì vậy các bộ biến đổi dòng điện xoay chiều

thành dòng một chiều ngày càng đợc sử dụng nhiều trong các nghành côngnghiệp Ngày nay trong công nghệ mạ điện thì bộ bién đổi đợc dùng rộng rãinhất Các bộ biến đổi dùng trong quá trình điện phân có thể cho ra các điện

áp nh : 3V, 6V, 12V, 24V, 30V, 50v Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọnđiện thế cho phù hợp.Bộ biến đổi với các u điểm : thiết bị gọn nhẹ; tác độngnhanh; dễ tự động hóa; dễ điều khiển và ổn định dòng Chi phí đầu t cho bộbiến đổi cũng rẻ, hiệu quả làm việc cao và ổn định So với dùng nguồn mạ là

ắc quy hoặc máy phát điện một chiều thì bộ biến đổi đáp ứng đợc hơn cả vềmặt kinh tế cũng nh các tiêu chuẩn kỹ thuật Vậy quyết định phơng án làdùng bộ biến đổi

Với mạch chỉnh lưu ( không dùng mạc chỉnh lưu ) có rất nhiều : chỉnhlưu một pha, chỉnh lưu ba pha, chỉnh lưu không điều khiển, chỉnh lưu cóđiều khiển… Trong yêu cầu của đồ án là thiết kế nguồn mạ điện áp thấp vàdòng khá lớn Trước hết ta xét trờng hợp chỉnh lưu có điều khiển, sau đó ta

có thể xét trờng hợp chỉnh lu điốt không điều khiển với góc điều khiển  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

Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha

a.Khi tải thuần trở R

Với u 2 2U2sin 

_ Khi    : cho xung điều khiển mở T1, T2 và U d  U2, haitiristor sẽ khoá khi u2  0

_khi     , cho xung điều khiển mở T3, T4 và U d U2

Dòng qua tải là dòng gián đoạn

Giá tri trung bình của điện áp tải :

) cos 1 (

2

sin 2

U d R

d 

 sin

d d X di i

R d U

C Ưu nhược điểm của sơ đồ

Ưu điểm : điện áp ngợc đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ

Nhợc điểm : không dùng đợc cho tải có công suất lớn, nếu dùnggây ra hiện tợng công suất bij lệch pha Sơ đồ chỉnh lưu cầu một phadòng tải chảy quia hai van nối tiếp, vì vậy tổn thất diện pá và công suấttrên van sẽ lớn Sơ đồ cầu một pha chỉ ứng dụng với yêu cầu điện ápchỉnh lưu cao và dòng tải nhỏ

Phương án 2:Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng

a.Sơ đồ nguyên lý

G

F T5

T6 T4 u2c

u2a

L T1

T2 T3

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

2 2  

b Hoạt động của sơ đồ

Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua V F V c,V G V b

Các xung điều khiển lệch nhau 3 đợc lần lợt đa đến các cực điềukhiển của các thyristỏ theo thứ tự 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,… Trong mỗi nhóm, khi

1 tiristor mở thì nó sẽ khoá ngay thyritor trớc nó, nh trong bảng sau :

T6T1 T2T3T4

0 0 0 0 0

Đờng bao phía trên biẻu diễn điện thế điểm F

Đờng bao phía dới biểu diễn điện thế điểm G

Điện áp trên mạch tải : U d U F  U G là khoảng cách thẳng đứng giữahai đờng bao





cos 6

3

sin 2 2

U

Giá trị điện áp ngợc lớn nhất trên mỗi van : U ngmax  6U2  2 , 45U2

Dòng điện trung bình chạy qua van

3

d T

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

- sơ đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dung tải nhỏ vàđiện áp chỉnh lưu đòi hỏi độ bằng phẳng

Do dòng tải dùng trong mạ điện có tụi số lớn, nên không áp dụng đợcphơng pháp này, vì các van không chịu đợc dòng tải lớn

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

a Sơ đồ nguyên lí

Sơ đồ chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng, đợc biểu diễn nh trên

sơ đồ, bao gồm máy biến áp động lực, có cuộn kháng cân bằng C cb, 6tiristor chia làm hai nhóm T1,T3,T5 và T2,T4,T6

Máy biến áp có hai hệ thống thứ cấp a,b,c và a’,b’,c’ Các cuộn dây trênmỗi pha a và a’; bvà b’;c và c’ có số vòng nh nhau nhng có cực tính ngợcnhau Hệ thống dây cuốn thứ cấp máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt P

và Q P, Q đợc nối với nhau qua cuộn kháng cân bằng

Cuộn kháng cân bằng có cấu tạo nh máy biến áp tự ngẫu Điện áp chỉnhlưu trung bình trong sơ đồ có giá trị nh trung bình cộng của điện áp đầu racủa hai chỉnh lưu tia 3 pha, nghĩa là :

2 1 , 17 2

2

6 3

 Dạng sóng cơ bản :

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

b Ưu nhược điểm của sơ đồ

_ u điểm :

+ Dòng điện áp ra có độ bằng phẳng cao, có độ đập mạch lớn

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

_ Nhợc điểm :

+ Số van sủ dụng lớn giá thành cao

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

** Dòng điện mạ quá lớn, căn cứ vào u nhợc điểm của phơng án này, ta thấy

dòng qua van nhỏ trung binh bằng 1/6 dòng qua tải Vì vậy ta chọn bộ biến

đổi dùng làm nguồn mạ là chỉnh lưu 6 pha, có cuộn kháng cân bằn

CHƯƠNG III: TÍNH CHỌN MẠCH LỰC

Qua phân tích ở trên ta chọn phơng án chỉnh lưu 6 pha có cuộn khángcân bằng để xây dựng nguồn mạ Nhng phơng án này có nhợc điểm là khidòng tải nhỏ thì cách chọn van khó và chỉ ứng dung cho điện áp thấp ,dòngtải lớn và bắt buộc phải có cuộn kháng cân bằng

CHỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng có 2 cách điều chỉnh:

Sơ đồ gồm : - 3 tiristor

- 6 điốt không điều khiển

Khi cần điều chỉnh điện áp ra trên tải, ta sẽ điều chỉnh bộ biến đổi bằngcách thay đổi góc mở của các tiristor T1, T2, T3 Khi qua các van T1, T2,T3 điện áp sơ cấp bị gián đoạn không còn dạng sin nữa Vì vậy khi cảmứng sang thứ cấp điện áp có dạng bậc thang Nh vậy khi muốn điều chỉnhđiện áp ra trên tải ta phải điều chỉnh gián tiếp Điện áp ra tải chất lợngthấp Mặt khác tuy chọn van dễ nhng lại tốn van

Vì vậy phơng án này không khả thi

2> Điều chỉnh thứ cấp :

Sơ đồ gồm 6 tiristor đợc bố trí nh hình vẽ

 Khi muốn điều chỉnh dòng tải chỉ cần tác động xung điều khiển vàocác tiristor ở cuộn thứ cấp Khi góc điều khiển  tăng lên, biên độ điện ápcân bằng tang lên đáng kể Giá trị điện áp trên cuộn kháng lớn nhất khi

I>Tính toán máy biến áp lực

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

1 Các thông số cơ bản của MBA

Công suất một chiều trên tải : P d U do.I d

Vậy chọn máy biến áp có công suất 28 (KVA).

Từ công thức chỉnh lu 6 pha có cuộn kháng cân bằng ta có :

15 2 cos

6 3

2

* Giá trị hiệu dụng dòng chảy qua cuộn sơ cấp máy biến áp :

0 , 29 0 , 29 1500 435 ( )

3 2

1500 4 , 0 4 , 0

28000

Giả sử a: là chiều rộng của trụ

b: là bề dày của trụ

Để đảm bảo mỹ thuật ta chọn a/b =1,25

b a

b a Q

Q là tiết diện trụ

B là mật độ từ cảm trong trụ

*Số vòng dây sơ cấp 211

5 , 1

Chọn dây rẹt tiết diện thực (2x5) bọc sợi thủy tinh hai lớp

*Tiết diện dây dẫn thứ cấp máy biến áp :

160 ( )

5 , 2

II> Tính chọn van và bảo vệ van :

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

độ Nhiệt độ của van tăng lên do công suất tổn hao trên van gây ra Khi nhiệt

độ của van cao hơn nhiệt độ môI trờng xung quanh nhiệt lợng đợc truyềnvào môI trờng Nếu nhiệt độ của van vợt quá giới hạn cho phép sẽ phá hủyvan, vì vậy làm mát cho van là một vấn đề rất quan trọng Thông thờng vanđợc gắn lên một cánh tản nhiệt với thông số phù hợp Có các biện pháp làmmát thờng gặp :

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

+ Làm mát bằng gió cỡng bức : tạo luồng không khí với tốc độ lớnqua van để đẩy nhanh qúa trình truyền nhiệt của van vào không khí, hiệusuất làm việc của van là 35%

+ Làm mát bằng nớc : van đợc gắn thêm tấm đồng rỗng cho nớc chảyqua Đây là biện pháp làm mát rất hiệu quả hiệu suất làm việc của van đạtđến 90%, nhng hệ thống làm mát phức tạp chỉ phù hợp với yêu cầu côngsuất lớn và có nguồn nớc tại vị trí lắp đặt thiết bị

Qua phân tích trên ta chọn làm mát bằng thông gió có quạt cỡng bứcvới hiệu suất làm việc của van là 35%

Dòng trung bình qua van là : 250 ( )

di

s V dt

du



 / 50

/ 100

Nguyên nhân gây ra quá điện áp đợc chia làm hai loại :

+ Nguyên nhân nội tại : Khi khoá tiristor bằng điện áp ngợc các điệntích đổi ngợc hành trình tạo ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian rấtngắn Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện gây ra một suất điện động

cảm ứng trong các điện cảm luôn luôn có của đờng dây nguồn dẫn đến cáctiristor Vì vậy giữa anốt và katốt xuất hiện quá điện áp.

+ Nguyên nhân bên ngoàI : Những nguyên nhân này thờng xảy rangẫu nhiên nh khi có sét đánh, khi đóng cắt máy biến áp nguồn Cắt máybiến áp nguồn tức là cắt dòng điện từ hóa máy biến áp, bấy giờ năg lợng từtrờng tích luỹ trong lõi sắt từ chuyển thành năng lợng điện chứa trong các tụ

kí sinh, rất nhỏ giữ các dây cuốn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp Điện pá này

có thể lớn gấp 5 lần điện áp làm việc

Để bảo vệ quá áp ngời ta thờng dùng mạch RC xem hình sau :

Tính RC bảo vệ quá áp do tụ tích điện gây nên, hình trên

imp dmp U

U , là giá trị cực đại cho phép của điện áp thuận và ngợc đặttrên tiristor một cách chu kỳ, cho trong sổ tay tra cứu

np im np

U b

U k

* min k R k R k C

+ Tính dt di max khi chuyển mạch

+ Xác định lợng tích tụ Q=f(di/dt), sử dụng các đờng cong trong sổtay tra cứu

+ Tính các thông số trung gian

im

U

Q C

* max

25 , 0

L

U i

.

19 ,

i

U L

.

19 ,

%

i ocb  cb  

) ( 16

16 19 , 0

19 ,

H i

U L

ocb

dm cb

m  ; n  a c ; l  b a

Với h : là chiều cao cửa sổ h=m.a=2,2.6,9=15,2cm

c : là chiều rộng cửa sổ c=n.a=6,9.0,6=4,14cm

b : là chiều dày lõi b= a/l = 6,9/1,2=5,75cm

Tiết diện trụ là Q=a.b=6,9.5,75= 40 (cm2)

Chiều dàI lõi L’= a+(c+a/2).2 =6,9+(4,14+6,9/2).2 = 22,08cm

Độ rộng khe hở không khí d

Số vòng dây cuộn kháng

40 52 26 , 1

10 15 , 2

26 , 1

'

Chơng IV : Thiết kế mạch điều khiển

Xây dựng mạch điều khiển để đảm bảo cho mạch lực hoạt động tốt trongmọi trờng hợp

I Các yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điều khiển :

1 Đảm bảo phát xung với đầy đủ các yêu cầu để mở van :

+ Đủ độ rộng tx

+ Đủ biên độ Ux

+ Sờn xung ngắn t s  0  , 5 1 s

2 Đảm bảo tính đối xứng của các kênh

3 Đảm bảo cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển, Ví dụ đối vớiMBAX thờng đợc sử dụng nh một khâu truyền xung cuối cùng ở tầngkhuyếch đại xung

4 Đảm bảo đúng quy luật về pha điều khiển Đây là yêu cầu về đảm bảophạm vi điều chỉnh góc 

5 Có thể hạn chế phạm vi góc điều khiển không sự thay đổi của điện áp ới

6 Không gây nhiễu đối với các hệ thống điều khiển điện tử khác ở xungquanh

7 Có khả năng bảo vệ quá áp, quá dòng và báo hiệu khi có sự cố

II Sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển

Udk

T