Thiết kế mạch điều khiển hệ hở và hệ kín

Chất lượng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính như khả năng chịu mài mòn, chịu nhiệt, tính trơ hoá học, chống rỉ...có ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ , độ tin cậy của chúng. Xu thế nâng cao năng suất và tác động nhanh của thiết bị làm cho điều kiện làm việc của chúng càng thêm khắc nhiệt. Ngoài ra nhu cầu sử dụng thiết bị ngày càng nhiều , trong khi đó giá thành chế tạo cao vì vậy việc phục hồi các chi tiết sau một thời gian làm việc đ• hư hỏng mất giá trị sử dụng (như không đủ kích thước, không đủ độ bền, không đảm bảo liên kết lắp ghép...) có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn. Tới thế kỷ 20 bề mặt vật liệu đ• được xử lý bằng những công nghệ phủ hoá lý khác nhau.Vật liệu phủ có thể là vật liệu nguyên chất, hợp kim nhiều thành phần polyme gốm silíc, vật liệu quang, từ, với các phương pháp phủ như : phủ điện hoá, hoá học, phun tĩnh điện, phun hồ quang, phun lasma, phun siêu âm, PCD,CDV cấy các ion và đặc biệt là kỹ thuật mạ xoa. Kỹ thuật mạ xoa là sự phát triển mới của kỹ thuật mạ điện, là một nội dung quan trọng của công nghệ bề mặt, ở một số nước trên thế giới, đ• được coi hạng mục kinh tế mới cấp quốc gia và là trọng điểm để nghiên cứu và phổ cập ứng dụng . Mạ xoa cũng giống như các phương pháp mạ điện khác, được chấp nhận và rất hữu ích trong việc tái chế lại các chi tiết máy đ• bị hư hỏng do sử dụng hoặc gia công sai. Hiện nay các chi tiết như vậy đ• được thu hồi và tái sử dụng nhờ công nghệ mạ xoa đặc biệt này, và có khả năng trở về trạng thái mới. Trong nhiều trường hợp các chi tiết này lại có tính chống mòn với tuổi thọ cao hơn chi tiết mới. Do vậy, công nghệ mạ xoa này được ứng dụng rất rộng r•i trong các ngành công nghiệp và quân sự. Mạ xoa là một công nghệ bề mặt tiến. Nó cho phép vừa phục hồi kích thước cừa tạo được chất lượng bề mặt cao về độ cứng, khả năng chịu mài mòn, độ bền. Do đó nó được sử dụng rộng r•i trong nhiều ngành kinh tế như đầu máy toa xe, hàng không, tầu thuyền, cơ giới công trình, thiết bị điện tử.

Mục lục

chơng I

khái quát về công nghệ mạ xoa

I.Tổng quan về mạ xoa 4

II.Quá trình hình thành lớp mạ xoa 5

II.1.Khái niệm về mạ xoa 5 II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ 6 III.Các thông số công nghệ cơ bản của kỹ thuật mạ xoa 7

IV Đặc điểm dung dịch mạ xoa 7

V Gia công bề mặt kim loại trớc khi mạ 8

Chơng II Tổng quan về các sơ đồ chỉnh lu thyristor và nghịch lu I.Các nguồn điện một chiều dùng cho mạ điện 11

I.1.Máy phát điện một chiều 11

I.2 Các sơ đồ chỉnh lu 14

I.2.1 Chỉnh lu nửa chu kì 14

I.2.2 Chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp trung tính 15

I.2.3 Chỉnh lu cầu 1 pha 16

I.2.3.1 Chỉnh lu cầu một pha điều khiển đối xứng 16

I.2.3.2.Chỉnh lu cầu một pha điều khiển không đối xứng 19

II.Các sơ đồ nghịch lu 24

II.1.Bộ nghịch lu một pha có điểm giữa 25

II.2 Sơ đồ cầu một pha 26

Chơng III Lựa chọn sơ đồ và tính toán các phần tử của sơ đồ I Lựa chọn các sơ đồ động lực 29

I.1 Lựa chọn khâu chỉnh lu 29

I.1.1.Lựa chọn khâu chỉnh lu có điều khiển 29

I.1.2.Lựa chọn khâu chỉnh lu không điều khiển 30

I.2.Lựa chọn sơ đồ nghịch lu 31

II Tính toán các thông số của sơ đồ mạch động lực 31

II.1 Tính chọn Diod cho khâu chỉnh lu không điều khiển 32

II.3.Tính chọn tranzitor và điốt cho khâu nghịch lu 44

II.3.Chọn tụ lọc sau khâu chỉnh lu có điều khiển: 51

II.4.Chọn tiristor và điốt cho mạch chỉnh lu có điều khiển 51

II.5Tính chọn các thiết bị bảo vệ mạch động lực 53

II.5.1.Tính cho mạch chỉnh lu có điều khiển (I) 53

Chơng IV Thiết kế mạch điều khiển hệ hở và hệ kín I Thiết kế mạch điều khiển cho khâu nghịch lu 60

II Thiết kế mạch điều khiển cho thyiristor 72

II.1 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính 73

II.2 Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng ''arccos'' 74

II.3.Một số sơ đồ điển hình các khâu trong mạch điều khiển 75

1

II.3.1 Khâu đồng pha 75

II.3.2 Khâu so sánh 77

II.3.3 Khâu khuếch đại tạo xung 80

II.3.4 Mạch tạo xung chùm 82

II.4 - Tính chọn các linh kiện của mạch điều khiển 86

III Vấn đề ổn định điện áp 98

Tài liệu tham khảo 106

Lời nói đầu

Nhiệm vụ của một sinh viên trớc khi ra trờng là phải thực hiện và bảo vệ thành công đồ án tốt nghiệp của mình Đây là bớc cuối cùng để một ngời sinh viên trở thành một kỹ s, kết thúc một chặng đờng học tập và rèn luyện dới mái trờng đại học

Giờ đây, trải qua năm năm tu dỡng và trau đồi kiến thức dới mái Trờng

Đại Học Bách Khoa Hà Nội, em đã nhận đợc nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp của mình Dới sự hớng dẫn của thầy giáo Cao Văn Thành và các thầy cô trong bộ môn, đề tài của em đã đợc hoàn thành Do thời gian có hạn và trình độ còn hạn chế nên đề tài của em chắc còn nhiều thiếu xót Rất mong các thầy cô chỉ bảo trong buổi bảo vệ để em rút ra đợc những kinh nghiệm cho công việc sau này

Qua đây, em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Bách Khoa đã dìu dắt em trong năm năm học vừa qua Em xin trân thành cảm ơn các thầy cô trong

2

bộ môn Thiết bị điện - Điện tử đã trực tiếp dạy dỗ và trang bị cho em nhữngkiến thức kỹ năng chuyên nghành bổ ích Em vô cùng biết ơn thầy Cao VănThành là ngời đã trực tiếp và tận tình hớng dẫn em hoàn thành đồ án tốt nghiệpnày.

Sẽ trở thành một cán bộ kỹ thuật, em luôn tự nhủ phải không ngừng họctập trau dồi kiến thức và kỹ năng, áp dụng sáng tạo những hiểu biết của mình đãhọc vào những công việc thực tế, để xứng đáng với danh hiệu kỹ s tốt nghiệp từTrờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội

3

CHƯƠNG I KháI quát về công nghệ mạ xoa

I.Tổng quan về mạ xoa

Chất lợng bề mặt của chi tiết máy với các đặc tính nh khả năng chịu màimòn, chịu nhiệt, tính trơ hoá học, chống rỉ có ý nghĩa quyết định đến tuổi thọ ,

độ tin cậy của chúng Xu thế nâng cao năng suất và tác động nhanh của thiết bịlàm cho điều kiện làm việc của chúng càng thêm khắc nhiệt Ngoài ra nhu cầu

sử dụng thiết bị ngày càng nhiều , trong khi đó giá thành chế tạo cao vì vậy việcphục hồi các chi tiết sau một thời gian làm việc đã h hỏng mất giá trị sử dụng(nh không đủ kích thớc, không đủ độ bền, không đảm bảo liên kết lắp ghép )

có ý nghĩa kinh tế vô cùng lớn

Tới thế kỷ 20 bề mặt vật liệu đã đợc xử lý bằng những công nghệ phủ hoá lýkhác nhau.Vật liệu phủ có thể là vật liệu nguyên chất, hợp kim nhiều thànhphần polyme gốm silíc, vật liệu quang, từ, với các phơng pháp phủ nh : phủ

điện hoá, hoá học, phun tĩnh điện, phun hồ quang, phun lasma, phun siêu âm,PCD,CDV cấy các ion và đặc biệt là kỹ thuật mạ xoa

Kỹ thuật mạ xoa là sự phát triển mới của kỹ thuật mạ điện, là một nội dungquan trọng của công nghệ bề mặt, ở một số nớc trên thế giới, đã đợc coi hạngmục kinh tế mới cấp quốc gia và là trọng điểm để nghiên cứu và phổ cập ứngdụng

Mạ xoa cũng giống nh các phơng pháp mạ điện khác, đợc chấp nhận và rấthữu ích trong việc tái chế lại các chi tiết máy đã bị h hỏng do sử dụng hoặc giacông sai Hiện nay các chi tiết nh vậy đã đợc thu hồi và tái sử dụng nhờ côngnghệ mạ xoa đặc biệt này, và có khả năng trở về trạng thái mới Trong nhiều tr-ờng hợp các chi tiết này lại có tính chống mòn với tuổi thọ cao hơn chi tiết mới

Do vậy, công nghệ mạ xoa này đợc ứng dụng rất rộng rãi trong các ngành côngnghiệp và quân sự

Mạ xoa là một công nghệ bề mặt tiến Nó cho phép vừa phục hồi kích thớccừa tạo đợc chất lợng bề mặt cao về độ cứng, khả năng chịu mài mòn, độ bền

Do đó nó đợc sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế nh đầu máy toa xe,hàng không, tầu thuyền, cơ giới công trình, thiết bị điện tử

4

II.Quá trình hình thành lớp mạ xoa

II.1.Khái niệm về mạ xoa

Mạ xoa là phơng pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa Cơ cấu thiết bị bao gồm:một bộ nguồn điều khiển vô cấp, cấp điện âm(-) cho tiết mạ và điện áp dơng (+)cho bút xoa Khi thực hiện quá trình mạ xoa, phải có sự chuyển động tơng đốigiữa bút xoa và chi tiết mạ trong khi dung dịch mạ đợc cung cấp liên tục bằngmáy bơm dung dịch Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút xoa chi tiết tiếpxúc với chi tiết gia công Sơ đồ nguyên lý chung của hệ thống thiết bị mạ xoa đ-

ợc thể hiện ở hình 1

Trong dung dịch mạ xoa, chỉ phóng điện hoàn nguyên kết tinh tại nơi tiếp xúcgiữa bút mạ xoa và chi tiết Sự dịch chuyển của bút mạ hạn chế sự lớn lên và sátnhập của các hạt tinh thể, do đó trong lớp mạ tồn tại rất nhiều các hạt tinh thểnhỏ mịn và lệch vị trí, dẫn tới nâng cao củng cố độ cứng của lớp mạ

Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa đợc cung cấp kịp thời lên bề mặt làmviệc, rút ngắn quá trình khuếch tán ion kim loại, khiến cho không nảy sinh hiệntợng thiếu ion Do đó hàm lợng ion trong kim loại rất cao cho phép sử dụng dòng

điện cao hơn để mạ rất nhiều, do đó hình thành lớp mạ cao

Nguyên lý của kỹthuật mạ xoa có thể biểu thị bằng công thức sau:

Mn++neM

Trong đó Mn+ : ion kim loại

n : Hoá trị của kim loại

4

1 - Nguồn điện mạ 2 – Chi tiết mạ 3- Bút xoa 4- Lớp bọc anode.

5 – Bơm dung dịch 6 – Khay đựng dung dịch

II.2 Điều kiện tạo thành lớp mạ.

Muốn hoà ta kim loại vào lớp mạ vào trong dung dịch hay làm kết tủa ion kimloại đó trên bề mặt lớp nền thì cần phải tiêu tốn một điện thế để tạo sự cân bằnggiữa kim loại điện cực và ion của nó trong dung dịch và điện thế này gọi là điệnthế cực Mặt khác, nồng độ ion M+ ở vùng catốt và bên trong dung dịch có sự sailệch nên sinh ra một hiệu điện phân cực nồng độ Việc xuất hiện các nguyên tốxung quanh điện cực mà chủ yếu là hiđrô ở catốt và ion ở anốt đã tạo ra một hiệu

điện thế gọi là phân cực hoá học Ngoài ra cũng cần một năng lợng để giảiphóng các nguyên tố đã phóng điện ở trên điện cực đợc gọi là quá thế Vì thế đểtạo thành lớp mạ điện thì điện thế đặt lên anốt và catốt phải lớn hơn hoặc bằng

điện thế điện cực, các thế phân cực và quá thế cộng lại nhng phải ngợc dấu với

chúng

II.3 Đặc điểm của lớp mạ kim loại :

- Lớp mạ mịn không có tạp chất, chịu mài mòn tốt

- Độ dày của lớp mạ phục hồi thờng là 0,001-2 mm Khi phục hồi rãnh, độdày của lớp mạ có thể đạt đợc 3mm

- Độ cứng của lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thờng ở trong khoảng

nh sau :

+ Cu: 1520 HRC

+ Ni: 4852 HRC

+ Cr: 5865 HRC

III.Các thông số công nghệ cơ bản của kỹ thuật mạ xoa.

Điện thế và dòng điện mạ ảnh hởng trực tiếp đến chất lợng lớp mạ Nếu điệnthế cao, dòng điện mạ xoa lớn, tốc độ dòng mạ xoa tăng nhanh, dễ hình thànhlớp mạ thô xốp Dòng điện lớn làm phát sinh nhiều nhiệt, tăng nhiệt độ dungdịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa càng nhanh , bề mặt lớp mạ càng khô nhanh, làmtốn nhiều dung dịch mạ, dơng cực dễ bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen và thôrám, thậm chí bong ra do quá nhiệt Nếu điện thế quá thấp hơn yêu cầu , tốc độhình thành lớp mạ quá chậm, đồng thời lớp mạ cũng thấp Muốn cho lớp mạ đảm

6

bảo hiệu sản xuất, cần xác định phạm vi sử dụng của hiện điện thế tuỳ theo dungdịch mạ.

IV Đặc điểm dung dịch mạ xoa

- Dung dịch mạ xoa phần lớn là dung dịch của các hợp chất hữu cơ của kimloại hoà tan trong nớc và có tính ổn định cao

- Dung dịch mạ xoa có hàm lợng ion trong dung dịch cao hơn dung dịch mạ

điện thông thờng một vài lần cho nên năng suất rất cao Tốc độ mạ gấp 3

đến 5 lần dung dịch bình thờng

- Nhìn chung phần lớn các dung dịch mạ xoa không cháy, không độc vì phầnlớn dung dịch mạ là trung tính, do đó có thể đảm bảo thao tác thủ công antoàn

- Tính ổn địng của dung dịch mạ xoa cho phép có thể sử dụng tuần hoàntrong một thời gian dài, trong một phạm vi nhiệt độ , mật độ dòng tơng đốirộng trong quá trình sử dụng mà không cần thiết phải điều chỉnh nồng độcủa ion kim loại

- Hiện nay đã chế tạo thành công ở thể rắn thành phần của dung dịch mạ xoakhiến cho việc vận chuyển và bảo quản rất thuận tiện

V Gia công bề mặt kim loại trớc khi mạ.

Đây là công đoạn quan trọng nhất trớc khi tiến hành phơng pháp mạ bởi vì nó

có tính chất quyết định đến chất lợng sản phẩm mạ Nhiệm vụ của công đoạnnày là làm sạch hết các lớp rỉ, các màng ôxit, màng dầu mỡ, tạp chất và làm sạch

bề mặt chi tiết kim loại mạ, giúp cho các nguyên tử kim loại mạ dễ dàng gắn trên

bề mặt chi tiết kim loại mạ tạo lớp mạ bền và mịn Quá trình gia công bề mặtkim loại mạ gồm hai bớc :

1 Gia công cơ học

Trớc tiên chi tiết đợc mài và đánh bóng, công đoạn này nhằm làm sạch hết

rỉ, các màng oxit, tạp chất để bề mặt chi tiết đợc đồng đều và nhẵn hơn.Sau đó tiến hành đánh bóng dùng cát mịn và chất đánh bóng để bề mặt chitiết đợc nhẵn thêm và bóng sáng hơn

- Đối với các vật có nhiều khe kẽ răng rãng có thể sử dụng bàn chải quaybằng dây thép đồng thau hoặc bằng rễ cây và thờng chải ớt bằng dung dịch

Sau quá trình gia công cơ học trên bề mặt vật thể còn bám lại các chất dầu

mỡ và chất đánh bóng.Do đó phải tẩy sạch vật thể rồi mới đem đi mạ , quátrình gồm các bớc sau

 Tẩy bằng dung môi hữu cơ

Làm sạch các loại dầu , mỡ khoáng, thuốc đánh bóng, dầu mỡ bảoquản sau khi tẩy trong dung môi hữu cở trên bề mặt vật thể vẫn cònmột lớp dầu mỡ mỏng nhng vẫn đủ làm giảm độ gắn bám của lớp mạ đốivới kim loại nền Để loại bỏ hoàn toàn lớp mỏng dầu mỡ này ta phải tẩytiếp bằng phơng pháp hoá học và điện hoá

- Dầu mỡ bám trên bề mặt vật nền có hai loại : Là loại có nguồn gốc thực vật

nh este phức tạp của glixerin và những axit béo bậc cao nh stear palmitic

và các loại có nguồn gốc khoáng vật là các hỗn hợp của hydrocácbon nhparaphin dầu máy mỡ kỹ thuật Nhiệm vụ của dầu máy mỡ kỹ thuật là làmsạch cả hai loại này khỏi bề mặt vật nền Loại nguồn gốc thực vật có thể tácdụng với xút tạo thành xà phòng nên tan trong nớc Loại có nguồn gốckhoáng không có khả năng xà phòng hoá nên ta có thể tẩy chúng bằng chấttẩy rửa đặc biệt Khi tẩy dầu mỡ hoá học thí cả hai quá trình trên đều xảy ra.Vì vậy dung dịch tẩy dầu mỡ hoá học có chất lợng cao phải thấm ớt tốt bềmặt cần tẩy và ngấm sâu vào chất bẩn cần tẩy hoà tan,xà phòng hoá đợc dầu

mỡ động thực vật và dễ rửa sạch sau khi tẩy Trong công nghiệp dung dịchtẩy có các thành phần nh xút, phốt phát thuỷ tinh lỏng, xà phòng, chất tẩyrửa tổng hợp Ngoài ra còn dùng thêm chất hoạt đông bề mặt để làm tănghiệu quả tẩy rửa, thờng lừ các chất tạo bọt hoặc các sản phẩm khác dùngtrong tẩy rửa

3 Tẩy dầu mỡ điện hoá

Đợc thực hiện với một thời gian ngắn trong khâu làm sạch lần cuối để lấy đimàng dầu mỡ còn sót lại sau lần tẩy trớc Dung dịch tẩy điện hoá có thành phần

8

giống nh dung dịch bằng các bọt hyđro trên catốt hoặc bọt ôxi trên anốt : Khinhúng kim loại dính dầu mỡ vào dung dịch kiềm, do tác dụng của sức căng bềmặt nên màng dầu mỡ bị nứt vỡ và co lại thành giọt Dới tác dụng của phâncực, độ bám của màng dầu mỡ trên kim loại yếu đi, các giọt dầu co lại mạnhhơn đồng thời tính thấm nớc của kim loại tăng lên Các bọt khí nhỏ tách khỏi

bề mặt kim loại sẽ bám lên các giọt dầu cạnh đó Dần dần bọt khí lớn lên ômlấy giọt dầu và cùng tách khỏi bề mặt kim loại Nhợc điểm của tẩy dầu mỡ điệnhoá là khó tẩy sạch các khe, chỗ khuất, lỗ và cho các vật có hình thù phân tánthì khả năng phân bố của dung dịch thấp

TT Tên nguyên công Mục đích nội dung sử dụng Chú thích

1 Chuẩn bị bề mặt Khử dầu, mài sửa bề mặt

che chắn, bề mặt không mạ

2 Làm sạch bằng điện hoá Khử dầu bằng điện hoá Nối ngợc cực

3 Hoạt hoá bề mặt Dùng điện phân tiếp xúc bề

6 Mạ lớp kích thớc Phục hồi nhanh kích thớc

7 Lớp mạ làm việc Đạt độ chính xác về kích

th-ớc, đáp ứng yêu cầu về tính năng của bề mặt

Nối thuận cực

8 Xử lý sau khi mạ Thổi khô, sấy khô, bôi dầu

ram thấp, mài, đánh bóng Lựa chọn theo nhucầu

Chơng II Tổng quan về các sơ đồ chỉnh lu thyristor

và nghịch lu

Trong nền kinh tế quốc dân nhiều nghành sản suất nh mạ điện, luyện kim, hoáchất,giao thông vận tải…đòi hỏi phải dùng nguồn một chiều,và ngày nay vẫnđòi hỏi phải dùng nguồn một chiều,và ngày nay vẫnkhông thể thay thế đợc dòng điện một chiều,mặc dù việc dùng dòng điện xoaychiều là phổ biến

Với mạ điện là một khâu rất quan trọng để tạo ra sản phẩm có chất lợng, thẩm

mỹ cao.Để tạo đợc lớp mạ tốt cần có những công nghệ hiện đại,trong đó nguồnmột chiều cung cấp cho tải mạ điện là một khâu rất quan trọng để tạo đợc lớp mạtốt Lựa chọn nguồn cung cấp cho tải mạ điện không phải là đơn giản,để lựachọn nguồn cung cấp cho tải mạ điện đợc tối u thì ta cần phải xem xét các nguồnmột chiều,để từ đó lựa chọn đợc sơ đồ phù hợp Ta xét các nguồn một chiều

9

I.Các nguồn điện một chiều dùng cho mạ điện

I.1.Máy phát điện một chiều.

I.1.1Cấu tạo máy phát điện một chiều.

Những phần chính của máy phát điện một chiều gồm stato với cực từ,rôto vớidây quấn và cổ góp với chổi điện

Stato: Stato còn gọi là phần cảm,gồm lõi thép bằng thép đúc vừa là mạch từvừa là vỏ máy,các cực từ chính có dây quấn kích từ

Roto: Roto của máy điện một chiều đợc gọi là phần ứng gồm:lõi thép và dâyquấn phần ứng.Lõi thép hình trụ,làm bằng các lá thép kỹ thuật điện dày0,5mm,phủ sơn các điện ghép lại.Các lá thép đực dập có lỗ thông gió và rãnh để

đặt dây quấn phần ứng

Cổ góp và chổi điện: Cổ góp gồm các phiếm góp bằng đồng đợc ghép cách

điện,có dạng hình trụ gắn ở đầu cực roto.Chổi điện làm bằng than graphít, cácchổi tỳ chặt lên cổ góp nhờ lò xo và giá đỡ chổi điện gắn trên nắp máy

I.1.2Nguyên lý làm việc và phơng trình điện áp máy phát điện một chiều.

Khi động cơ sơ cấp quay phần ứng,các thanh dẫn của dây quấn phần ứng cắt từtrờng của cực từ,cảm ứng sức điện động.Chiều sức điện động xác định theo quytắc bàn tay phải.Từ trờng hớng tù cực N đến chiều quay phần ứng ngợc chiềukim đồng hồ, ở thanh dẫn phía trên sức điện động có chiều từ b sang a,ở thanhdẫn phía dới chiều sức điện động từ d sang c.Sức điện động của phần ứng bằnghai lần sức điện động của thanh dẫn,nếu nối hai chổi điện A và B với tải trên tải

sẽ có dòng điện chiều từ A sang B Điện áp của máy phát điện có cực dơng ởchổi A và âm ở chổi B

Khi phần ứng quay đợc nửa vòng vị trí của phần tử thay đổi thanh ab ở cực

S ,thanh dc ở cực N.Sức điện động trong thanh dẫn đổi chiều.Nhờ có chổi điện

đứng yên, chổi điện A vẫn nối với phiếm góp phía trên, chổi điện B

Nối với phiếm góp ở phía dới, nên chiều dòng điện ở mạch ngoài không đổi Ta

có máy phát điện một chiều với cực (+) ở chổi A,cực (-) ở chổi B

10

S

A

B I

-b

ca

d+

H×nh 1-2: Nguyªn lý cÊu t¹o m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu

11

Khi máy điện một chiều làm việc quá trình đổi chiều thờng gây ra tia lửagiữa chổi điện và cổ góp Tia lửa lớn có cồng kềnh, làm việc có tiếng ồn lớn, đắttiền và kém tin cậy, nguy hiểm trong môi trờng dễ nổ.có thể gây lên vành lửaxung quanh cổ góp phá hỏng chổi điện và cổ góp ,gây tổn hao năng lợng ảnh h-ởng xấu đến môi trờng và gây nhiễu đến sự làm việc của các thiết bị điện tử Sựphát sinh tia lửa trên cổ góp do các nguyên nhân cơ khí và điện tử làm cho cổgóp mau hỏng

Ưu điểm: Công suất của máy điện một chiều có thể lớn, làm nguồn điện mộtchiều kích thích từ trong máy điện đồng bộ, đợc dùng làm nguồn điện cho các

động cơ điện một chiều

Máy phát điện một chiều có nhiều nhợc điểm nh vậy, do vậy mà hiện nay hầu

nh không đợc dùng trong thực tế Để khắc phục những nhợc điểm thì chỉnh luvới các u điểm: Thiết bị gọn nhẹ,tác động nhanh, dễ tự động hoá, dễ điều khiển

cà ổn định dòng…đòi hỏi phải dùng nguồn một chiều,và ngày nay vẫnvì vậy chỉnh lu đợc dùng nhiều để làm nguồn cấp cho tải mạ

điện

I.2 Các sơ đồ chỉnh lu.

Ngời ta chia các phần tử chỉnh lu ra làm 3 loại : chỉnh lu không điều khiểndùng toàn điốt, chỉnh lu có điều khiển dùng toà tiristor và chỉnh lu bán điềukhiển dùng cả điốt và tiristor

I.2.1 Chỉnh lu nửa chu kì.

Sơ đồ:

Nguyên lý hoạt động: ở nửa chu kỳ đầu

có xung điều khiển thì T sẽ dẫn cho đến khi điện

áp ở A đổi dấu.Nửa chu kỳ tiếp theo điện áp ở A âm ( UAB <0) thì

T phân cực ngợc do đó T sẽ khoá cho đến khi điện áp ở A đổi dấu (UAB>0) và

đồng thời có xung điều khiển nó

Đồ thị điện áp tải và dòng điện tải:

Đánh giá chung về loại chỉnh lu này: Chúng ta có thể nhận thấy đây là loạichỉnh lu cơ bản, sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản.Tuy vậy các chất lợng kỹ thuậtnh: chất lợng điện áp,dòng điện một chiều ,hiệu suất sử dụng biến áp xấu…đòi hỏi phải dùng nguồn một chiều,và ngày nay vẫnDo

Trong sơ đồ chỉnh lu thì loại sơ đồ này có điện áp ngợc của van phải chịu làlớn nhất:

I.2.3 Chỉnh lu cầu 1 pha.

I.2.3.1 Chỉnh lu cầu một pha điều khiển đối xứng.

- Với tải có L0 :

Hoạt động của sơ đồ cũng tơng tự nh trên khi điện áp anốt của T1 dơng catốtcủa T2 âm nếu có dòng điều khiển cho cả hai van T1 và T2 đồng thời thì cả haivan này đợc mở thông có dòng điện trên tải Khi điện áp đổi dấu năng lợngcuộn dây xả năng lợng về lới do đó hai tiristor vẫn tiếp tục dẫn cho đến khi mởhai tiristor tiếp theo (với điện cảm lớn).Dòng điện ở đây là một đờng thẳng.Đ-ờng cong dòng điện và điện áp nh hình vẽ 1-10 :

Ưu điểm:

-Chỉnh lu cầu một pha có chất lợng điện áp giống nh chỉnh lu cả chu kỳ với biến

áp có trung tính

-Điện áp ngợc của van phải chịu nhỏ hơn điện áp ngợc của van ở chỉnh lu cả chu

kỳ với biến áp có trung tính

Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ:

Khi điện áp anốt T1 dơng và catốt D1 âm nếu có xung điều khiển T1 thì códòng điện chạy qua T1,D1 khi điện áp đổi dấu thì anốt T1 âm nên T1 sẽ khoá, khi

đó điện áp anốt T2 dơng và catốt của D2 âm nếu có xung điều khiển T2 thì sẽ códòng chạy qua T2,D2

Ta có đồ thị điện áp tải, dòng điện tải:

16Hình1-120

u,i

Ud

tId

Trong nửa chu kỳ đầu điện áp anốt T1 dơng và điện áp catốt của D1 âm nếu

có xung điều khiển T1 thì có dòng điện chạy qua T1,D1 Đến nửa chu kỳ tiếp theo

điện áp đổi dấu làm T1 khoá đồng thời anốt của D2 (+) và catốt của T2 (-) nếu cóxung điều khiển T2 thì có dòng điện chạy qua D2,T2

Ưu điểm chỉnh lu cầu một pha có điều khiển:

- Với hai sơ đồ trên thì trong mỗi nửa chu kỳ chỉ cần điều khiển một van làmcho việc điều khiển đọc dễ dàng hơn

- Điện áp trên tải tốt hơn điện áp trên tải ở chỉnh lu nửa chu kỳ có điều khiển Nhợc điểm chỉnh lu cầu một pha có điều khiển:

-Dòng điện, điện áp tải gián đoạn tức là chất lợng cha cao

-Biên độ đập mạch điện áp quá lớn, thành phần sóng hài bậc cao lớn

I.2.4 - Sơ đồ 3 pha hình tia

Hình 1-15 Sơ đồ ba pha hình tia

Khi biến áp có 3 pha đấu Y, trên mỗi pha A, B, C ta nối một van Ba catod

đấu chung cho điện áp dơng của tải, còn trung tính biến áp là điện áp âm Ba pha

A, B, C có điện áp dịch pha nhau một góc 1200 Theo các đờng cong điện áp pha,

điện áp của một pha dơng hơn điện áp hai pha kia trong khoảng thời gian 1/3 chu

kỳ ( 1200 ) Vậy tại mỗi thời điểm chỉ có điện áp một pha dơng hơn hai pha kia Nguyên tắc mở thông và điều khiển các van là khi anod của van nào dơnghơn, van đó mới đợc kích mở Thời điểm hai điện áp của hai pha giao nhau đợccoi là góc thông tự nhiên của các van bán dẫn Các tiristor chỉ đợc mở thông vớigóc mở nhỏ nhất tại thời điểm góc thông tự nhiên (  = 00 sẽ dịch pha so với điện

áp pha một góc 300 )

Nguyên lý hoạt động: Tại lúc mở van T1, pha A có điện áp dơng hơn nên van

T1 cho dòng tải Id chạy qua tải, về trung tính máy biến áp Khi điện áp pha B

d-ơng hơn nhng có xung điều khiển T2, pha Avẫn dơng hơn trung tính thì T1 vẫndẫn dòng cho đến khi T2 có xung điều khiển mở mới thôi Tơng tự khi pha C d-

Hình 1-16 Dạng sóng điện áp khi  = 300

Ud = 1,17 U2f cos

I.2.5 - Chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng

Hình 1-17 Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

Sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng có thể coi nh hai sơ đồ chỉnh lutia 3 pha mắc ngợc chiều nhau, ba tiristor T1, T3 , T5 tạo thành một chỉnh lu tia 3pha cho điện áp (+) tạo thành nhóm anod, còn T2 , T4 , T6 tạo thành chỉnh lu tia

ba pha cho ta điện áp (-) tạo thành nhóm catod, hai chỉnh lu này tạo thành cầu 3pha

Nguyên lý hoạt động: Dòng điện chạy qua tải là dòng chạy từ pha này vềpha kia Tại mỗi thời điểm cần mở tiristor, cần cấp hai xung điều khiển đồng thời(một xung ở nhóm anod, một xung ở nhóm catod) Thứ tự cấp xung điều khiểntuân theo đúng thứ tự pha Giả sử T4 , T5 đang dẫn dòng điện, tại thời điểm  =







6 phát xung điều khiển mở T1 , T1 mở làm T5 bị khoá vì điện thế pha A

d-ơng hơn điện thế pha C Tại 2 phát xung mở T6 khi đó T4 khoá tự nhiên T1 , T6

dẫn dòng tại 3 phát xung mở T3 , T3 dẫn làm T1 đóng lại Dòng tải chảy qua T3 ,

T6 trong khoảng 3 4 , đến 4 tiếp tục cho xung điều khiển mở van T2 và quátrình tiếp tục hoạt động tơng tự

19

C B

nh của các điện áp pha đập mạch bậc 6 Với dạng sống điện áp nh trên ta thấychất lợng điện áp một chiều đợc coi là tốt nhất.Mỗi van dẫn thông trong khoảng1/6 chu kỳ.

Để có điện áp với tần số theo yêu cầu ta dùng các bộ biến đổi tần số.Biến đổitần số là phép biến đổi điện năng một chiều hoặc xoay chiều có tần số cố địnhthành những dòng điện xoay chiều có tần số điều khiển đợc nhờ các khoá điện tử Nếu tần số đợc tạo ra bằng cách đòng cắt từng đoạn thích hợp một dòng điệnxoay chiều có tần số cao hơn , ta có bộ biến tần trực tiếp Còn trờng hợp dòng

điện xoay chiều có tần số điều khiển đợc nhờ đóng cắt nguồn một chiều, ta có bộnghịch lu

Với yêu cầu của đề tài là tạo đợc nguồn điện có tần số 1000Hz nên ở đây takhông thể dùng bộ biến tần trực tiếp đợc, vì với tần số lới điện của chúng ta là 50

Hz, không thể tạo ra nguồn có tần số lớn hơn Vì vậy ở đây ta dùng nguồn mộtchiều đợc chỉnh lu từ lới điện ở đây ta giới thiệu một số sơ đồ nghịch lu mộtpha

II.1.Bộ nghịch lu một pha có điểm giữa.

Sơ đồ gồm 1 máy biến áp có điểm giữa, hai tiristor có anốt nối vào cực dơngcủa nguồn nuôi E thông qua 2 nữa cuộn dây sơ cấp của máy biến áp Tụ C đảmbảo chuyển mạch cho tiristor Ngời ta nối thêm điện cảm Ld để ngăn chặn tụ Cphóng điện vào nguồn khi chuyển mạch tiristor, và cũng để hạn chế đỉnh điểmcủa dòng điện IC khi khởi động

Hoạt động của sơ đồ :

Khi cho xung điều khiển mở T1, điểm a đợc T1 nối với O Ta có ve- vc=E Dohiệu ứng máy biến áp tự ngẫu ta có ve- vc=u=E Tụ C đợc náp đến điện áp

=2E.Bây giờ nếu ta cho xung điều khiển mở T2 ,tiristor này sẽ đặt điện thế điểm

e vào catốt của T1, khiến T1 bị khoá lại và tụ C sẽ đợc nạp ngợc lại để sẵn sàng

21

O

ed

khoá T2 khi ta cho xung điều khiển mở T1 lần sau.Bên phía thứ cấp máy biến áp

ta nhận điện áp xoay chiều hình dạng chữ nhật , mà tần số phụ thuộc vào nhịpphát xung điều khiển mở T1,T2

II.2 Sơ đồ cầu một pha.

II.2.1 Sơ đồ nguyên lý:

Xét với tải điện cảm

2 Đồ thị điện áp trên tải và dòng điện chảy trong mạch:

Với sơ đò này không trình bày các phần tử chuyển mạch ở đay ta thừa

nhận khi cho xung mở T1 thì T4 khoá và ngợc lại Khi cho xung cho xung mở T2

thì T3 khoá.Các điốt D1 ,D2 ,D3 ,D4 đấu song song ngợc với các tiristor tơng ứng,khi tải mang tính cảm Từ nguồn một chiều E sơ đồ cho phép tạo ra trên tải mộtdiện áp có dạng chữ nhật mà tần số tuỳ thuộc vào nhịp phat xugn mở cho cáctiristor

Hoạt động của sơ đồ :

Giả thiết T2và T4 đang mở cho dòng chảy qua (từ a đến b) Khi t=0 choxung mở T1và T3 thì T2, T4 khoá lại (do thiết bị chuyển mạch thực hiện) Dòng tảii=-Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tục chảy theo chiều cũ nhngtheo mạch :

D1- E - D3- tải – D1

và suy giảm dần D1và D3 dẫn dòng khiến T1và T3 vừa kịp mở bị khoá lại.Điện áp tải

là U=E Khi t=t1, i=o ,D1 và D3 bị khoá lại T1và T3 mở lại nếu còn xung điều khiển

và dòng tải tăng trởng chạy theo chiều từ a đến b.Để mở T1và T3 ngời ta phát xungchùm từ t=0 đến t2 Nữa chu kỳ còn lại mạch hoạt đong tơng tự

Với các sơ đồ nghịch lu dùng tranzitor ta cũng có dạng sóng đầu ra tơng tự làdạng chữ nhật

Hoạt động của hai sơ đồ dùng tranzitor tơng tự nh hai sơ đồ dùng tiristor đã giớithiệu ở trên.Điện áp ra có dạng giống nh ở sơ đồ dung tiristor ở đây các vantranzitor dẫn khi cấp xung diều khiển vào các cực bazơ và các tranzitor khoá khingắt xung điều khiển cấp vào cực bazơ

Chơng III Lựa chọn sơ đồ và tính toán các phần tử của sơ đồ

I Lựa chọn các sơ đồ động lực

Để cấp nguồn một chiều cho tải mạ ở đây chúng ta thông qua các khâu :

- Lấy nguồn điện một chiềuđợc chỉnh lu từ lới , từ khâu chỉnh lu I cấp cho bộnghịch lu, qua bộ nghịch lu ta có điện áp ra là điện áp xoay chiều với tần sốmong muốn, điện áp ra ở bộ nghịch lu đợc hạ áp xuống điện áp thấp để cấpnguồn cấp nguồn cho tải mạ thông qua khâu chỉnh lu II

Do công suất của tải không lớn ,để cho thông dụng ta dùng nguồn cấp một pha

ở đây có hai khâu chỉnh lu một là khâu chỉnh trực tiếp từ lới cấp nguôn mộtchiều cho bộ nghịch lu , một là khâu chỉnh lu điện áp ra ở máy biến áp để cấpnguồn cho tải Để điều chỉnh điện áp trên tải chúng ta có thể điều chỉnh trênkhâu chỉnh lu I hoặc II đều đợc Vì khâu chỉnh lu dùng để cấp nguồn cho tải làkhâu chỉnh lu từ nguồn điện xoay chiều có tần số cao nên để thuận tiện trongviệc điều chỉnh ta chọn khâu chỉnh lu I là khâu chỉnh lu có điều khiển còn khâuchỉnh lu II là khâu chỉnh lu không điều khiển

I.1 Lựa chọn khâu chỉnh lu

I.1.1.Lựa chọn khâu chỉnh lu có điều khiển

Nh trong phần giới thiệu ta có các sơ đồ chỉnh lu từ nguồn cấp 1 pha là :

- Chỉnh lu cả chu kỳ với biến áp trung tính

Với sơ đồ chỉnh lu cầu ta có các sơ đồ chỉnh lu cầu điều khiển đối xứng,và chỉnh

lu cầu bán điều khiển

Với sơ đồ chỉnh lu cầu điều khiển đối xứng thì việc phải cấp đồng thời hai xung

điều khiển cùng một lúc là khó khăn , do đó ta không chọn sơ đồ này.Để đơngiản trong việc điều khiển ở đây ta chọn sơ đồ chỉnh lu cầu bán điều khiển cùngcực tính

25

I.1.2.Lựa chọn khâu chỉnh lu không điều khiển.

Nh đã nêu ở trên ta có hai sơ đồ nghịch lu là sơ đồ nghịch lu với biến áptrung tính và sơ đồ nghịch lu cầu

Nghịch lu với biến áp trung tính thì chúng ta phải chế tạo máy biến áp vớisơ cấp có hai cuộn dây giống nhau.Do đó việc chế tạo phức tạp

Với sơ đồ có biến áp trung tính thì điện áp ngợc trên van Un=2Ud (Ud là

điện áp một chiều) Vơi sơ đồ cầu thì Un=Ud Do đó điện áp ngợc trên vantrong sơ đồ cầu nhỏ hơn Nhng với sơ đồ cầu thì việc phải cấp hai xung điềukhiển cùng một lúc là khó khăn hơn

D2 D1

Tr3

Tr2

Tr4 T4

II.1 Tính chọn Diod cho khâu chỉnh lu không điều khiển.

II.1.1- Tính các thông số của van.

Tính và chọn Điốt dựa vào các yếu tố cơ bản dòng tải, sơ đồ đã chọn, điều kiệntoả nhiệt, điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van đợc tính nh sau:

1- Điện áp ngợc lớn nhất mà điốt phải chịu với sơ đồ cầu:

Unmax = Knv.U2ba = Knv

u

d

K U

Trong đó: Knv = 2; Ku =



2 2

Ud : Điện áp trên tải

Un = 25 39 , 28 ( )

2 /

2 2

Iđm = ki Ilv = 4,5.100 = 450(A)

Trong đó: ki là hệ số dự trữ dòng điện, chọn ki = 4,5

Từ các thông số Unv = 80(V); Iđmv = 450 (A) ta chọn :

Bốn Diod loại SH04C500 có các thông số sau:

-Dòng điện chỉnh lu cực đại : Imax = 500(A)

-Điện áp ngợc của Diod : Un = 400 (V)

27Hình 3-2.Sơ đồ mạch động lực

-Đỉnh xung dòng điện : Ipik = 5500(A)

-Tổn hao điện áp ở trạng thái mở của Diod : ΔU = 1,5(V)

-Dòng điện thử cực đại : Ith = 1600(A)

-Dòng điện dò ở 250C : Ir = 50(mA)

-Nhiệt độ cho phép :Tcp = 180(0C)

II.1.2.Tính toán máy biến áp chỉnh lu:

Điện áp lới sau khi qua bộ chỉnh lu cầu có điều khiển cấp điện một chiều cho bộnghich lu ,giá trị điện áp ra khỏi bộ chỉnh lu là:

UCL=0,9.ULuới=0,9.220 =198 (V)

Sau khâu chỉnh lu ta dùng tụ lọc để cho điện áp ra bằng phẳng hơn.Và giá trị

điện áp ra lớn nhất sau khi lọc là U= 2220 =310 (V) với giá trị tụ C là lớn

ở đây ta chọn điện áp vào cuộn sơ cấp máy biến áp là :

U1=220 (V)

1-Tính các thông số cơ bản của máy biến áp:

a) Điện áp chỉnh lu không tải:

Udo = Ud + 2.Uv +Udn + Uba

Trong đó: Uv = 1,5(V) sụt áp trên Diod

Udn: sụt áp trên dây nối

min= 100 góc dữ trự có suy giảm điện lới:

: Điện trở suất của đồng ở 750C 75= 0,02133 .mm2m

Sdn: Tiết điện của dây nối, chọn mật độ dòng điện là j = 2,75 A/mm2

72 , 7 2

75 , 2

200

mm j

2 4 02133 ,

b) Công suất tối đa của tải:

Pđmax = Udo.Id = 32,42.200 = 6480(W)

c) Công suất biến áp nguồn:

Sba = Ks.Pđmax = 1,23.6480 = 7970,4(VA)

Ks : hệ số công suất theo sơ đồ mạch

d) Điện áp của các cuộn dây:

- Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:

2 2

42 , 32

V





e) Dòng điện của các cuộn dây:

- Dòng điện hiệu dụng thứ cấp máy biến áp:

42 , 32

A



Trong đó k1, k2 là các hệ số tra trong bảng 2(TKTBĐTCS)

2-Tính toán sơ bộ mạch từ.

a) Tiết diện trụ:

QFe của lõi thép biến áp:

Chọn trụ hình chữ nhật

QFe = kq

f m

S ba

.

Trong đó: kq – Hệ số phụ thuộc phơng thức làm mát, lấy kq = 6

m – số trụ của máy biến áp, m = 1

f – tần số nguồn xoay chiều, f = 1000 Hz

Thay số: QFe = 6 16 , 94 ( )

1000 1

4 ,

78 , 41 10 7 , 0 94 , 16 1000 44 , 4

220

.

42 , 32 1

- Chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong máy biến áp:

Với dây dẫn bằng đồng, máy biến áp khô chọn j1= j2 =2,75 A/mm2

47 , 29

mm j

I

Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B

Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu chuẩn S1= 11,1 mm2

47 , 29

mm

A S

I j

220

mm j

I

Tra bảng VI.2( TKMĐ_Trần Khánh Hà- Nguyễn Hồng Thanh) tiết diện dâychuẩn của dây dẫn thứ cấp máy biến áp: S2 = 73,06 mm2

Tiết diện kể cả cách điện: S2cđ = a2.b2 = 4,4.16,8 (mmm.mm)

Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp:

200

mm

A S

a

a) Chọn trụ hình chữ nhật với các kích thớc QFe = a.b, trong đó: a là bề rộng trụ;

94 ,



 b = 1,2a = 1,5.3,67 = 4,5(mm)

b) Chọn kích thớc cửa sổ:

Gọi c là chiều rộng cửa sổ; h là chiều cao cửa sổ

Theo kinh nghiệm ta có m = h/a = 2,3; n = c/a = 1,5 là các hệ số phụ

5) Kết cấu dây quấn.

Dây quấn đợc bố trí theo dọc trụ với mỗi cuộn dây đợc quấn thành nhiềulớp, mỗi lớp dây đợc quấn liên tục các vòng dây sát nhau Các lớp dây cách điệnvới nhau bằng các bìa cách điện

ở đây ta chọn bìa cách điện giữa các lớp dây dày 0,1(mm); giữa các cuộndây sơ cấp và thứ cấp là 1(mm); lớp cách điện trong cùng và ngoài cùng là1(mm)

a)Kết cấu dây quấn sơ cấp

Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trụ

- Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp:

) ( 8 , 5 95 , 0 1

1 2 65 , 8

h: Chiều cao trụ

hg:Khoảng cách từ gông đến cuộn dây sơ cấp, chọn sơ bộ

Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp:

5 , 26 ( )

95 , 0

1 5 1

11

k

b W h

26 , 5

68 , 1 3 2

12

k

b W h

Trong đó: Bd – bề dày cuộn dây cần tính

cd – bề dày cách điện giữa các lớp

Trong đó: VCu: thể tích cuộn dây đồng

mCu: khối lợng riêng của đồng; mCu = 8,9(kg/dm3)

33

VCu = SCu l

Với: l: là chiều dài của các cuộn dây

SCu: là tiết diện dây dẫn

Chiều dài dây quấn đợc tính bằng cách lấy chiều dài mỗi vòng dây nhân với sốvòng dây trong cuộn Các vong dây trong cuộn có chu vi khác nhau nên chúng talấy chu vi trung bình để tính

Coi cuộn đây là khối hộp chữ nhật thì chu vi trung bình vòng dây hình chữ nhậtbằng: 2.(atb + btb) Nh vậy chiều dài dây đồng đợc tính theo công thức: l = W.2.(atb + btb)

Trong đó: W- số vòng dây của mỗi cuộn

atb;btb – chiều dài trung bình mỗi cạnh của vòng dây hình chữ nhật

Chúng ta đi tính atb và btb của cuộn sơ cấp và thứ cấp:

) ( 54 , 5 2

775 , 0 2 5 , 0 2 03 , 4 5 , 0 2 67 , 3 2

) 2 2 (

cd a cd

775 , 0 2 5 , 0 2 5 , 4 5 , 0 2 5 , 4 2

) 2 2 (

cd b cd

2

2 2 ( ) 2 2 (a cd t  Bd1  a cd t  Bd1 cd12  Bd2

2

) 32 , 1 2 5 , 0 2 775 , 0 2 5 , 0 2 67 , 3 ( ) 775 , 0 2 5 , 0 2 67 , 3 (

2

2 2 ( ) 2 2 (b cd t  Bd1  b cd t  Bd1 cd12  Bd2

34

= 8 , 12 ( )

2

) 323 , 1 2 5 , 0 2 775 , 0 2 5 , 0 2 5 , 4 ( ) 775 , 0 2 5 , 0 2 5 , 4 (

- ChiÒu dµi cuén d©y thø cÊp:

l2 = W2.2.(atb2 + btb2) = 7.2.(7,3+ 8,12) = 215,88(cm) = 2,16(m)

93 , 9 02133 , 0

16 , 2 02133 , 0

2 3

2

1

2 1

2 3 2

2

1 2

Trong đó: mf: số pha máy biến áp

Xba: điện kháng máy biến áp quy đổi về thứ cấp :

2

3

.

R

W2: số vòng dây thứ cấp máy biến áp

Rbk: bán kính trong cuộn dây thứ cấp(m)

23 , 13 75 , 7 01 , 0 0526 , 0

0407 , 0 7

0407 , 0 42

032 ,

mH X

-Sụt áp trên máy biến áp:

U ba  U r2  U x2  0 , 23 2  4 , 1 2  4 , 12 (V)

-Điện áp trên tải mạ điện khi có góc mở min= 100

U=Udo.cosmin -UVD- UVT- Uba- Udn

Thay số ta đợc:

U = 32,42.cos100- 2.1,5- 3,75- 0,47 = 24,7 (V)

36

4 , 46 100

-§iÖn ¸p ng¾n m¹ch t¸c dông:

42 , 32

200 00116 , 0 100

200 032 , 0 100

nx

- §iÖn ¸p ng¾n m¹ch %:

% 71 , 19 7 , 19 7 , 0

Hoạt động của sơ đồ :

Giả thiết Tr2và Tr4 đang mở cho dòng chảy qua (từ a đến b) Khi t=0 cắt xung

điều khiển mở Tr2và Tr4 bằng cách cắt xung điều khiển cấp vào cực bazơ của

Tr2và Tr4,,và sau đó cấp xung mở điều khiển vào cực bazơ của Tr1và Tr3 , Tr1và

Tr3 dẫn, thì khi đó dòng tải i=-Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tụcchảy theo chiều cũ nhng theo mạch :

và suy giảm dần D1và D3 dẫn dòng khiến Tr1và Tr3 vừa kịp mở bị khoá lại.Điện

áp tải là U=E Khi t=t1, i=0 ,D1 và D3 bị khoá lại Tr1và Tr3 mở lại nếu còn xung

điều khiển và dòng tải tăng trởng chạy theo chiều từ a đến b

Đến nửa chu kỳ tiếp theo Khi cắt xung điều khiển mở Tr1và Tr3 thì Tr1và

Tr3 khoá và sau đó cấp xung mở điều khiển vào cực bazơ của Tr2và Tr4 , Tr2và

Tr4 dẫn, thì khi đó dòng tải i=Im không đảo chiều một cách đột ngột nó tiếp tụcchảy theo chiều cũ nhng theo mạch :

D2- E – D4- tải – D2

Ta có dạng sóng điện áp và dòng điện nh trên hình vẽ

1- Biểu thức của dòng tải :

Khi cho xung mở Tr1và Tr3 ta có phơng trình :

di





Dới dạng toán tử laplace ta có :

pI(p) – i(0) + aI(p)=aE/Rp

trong đó sơ kiện i(0)=-Im ,a=R/L

at m

e R

2 (

) 1

(

T t a m

T t a

e I e

3- Tính dòng qua điốt và tranzitor :

ở đây Zt tổng trở tơng đơng đã đợc qui đổi :

Với Zt=Rt+XL

trong đó : Rt=Rba+Rt’

Rba : điện trở máy biến áp qui đổi về sơ cấp

Rt’: điện trở của tải đợc qui đổi về thứ cấp của máy biến áp(với tải mạ điện thì tacoi tính chất của tải là tải điện trở)

39

XL=Xba : Trở kháng của máy biến áp quy đổi về sơ cấp.

E: là điện áp một chiều do khâu chỉnh lu cấp

qua khâu nghịch lu thì ta có điện áp xoay chiều U1 với biểu thức tính theo sơ

đồ nghịch lu cầu (ở đây ta tính cho thành phần sóng cơ bản) :