Mục lục
Chương I 5
CÔNG NGHỆ MẠĐIỆN VÀ CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT . 5
I.1. Tìm hiểu chung về công nghệ mạ . 5
I.2. Các thành phần chính trong mạđiện phân 5
I.3.Mạ có đảo chiều dòng mạ. . 8
I.4.Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng lớp mạ . 9
Chương II: . 11
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN PHÙ HỢP CHO NGUỒN MẠ MỘT CHIỀU . 11
II.1. Tổng quan chung . 11
II.2. Chọn phương án 12
ChươngIII 14
THIẾT KẾ MẠCH LỰC . 14
III.1. Tính chọn van lực . 14
III.1.1. Đặc điểm chung . 14
III.1.2. Các thông số của Thyristor . 14
III.1.3. Chọn Thyristor 15
III.2. Tính toán máy biến áp (MBA) lực . 15
III.2.1. Tính toán sơ bộ mạch từ MBA 16
III.2.2. Tính toán dây quấn 17
III.2.3. Tiết diện cửa sổ MBA 18
III.2.4. Kết cấu dây quấn MBA . 19
III.2.5. Tính các thông số của MBA 21
III.3. Thiết kế cuộn kháng lọc . 23
III.3.1.Xác định góc mở cực tiểu và cực đại . 23
III.3.2.Xác định điện cảm cuộn kháng lọc 24
III.3.3.Thiết kế cuộn kháng lọc 25
III.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ . 27
III.4.1. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các Thyristor . 27
III.4.2.Bảo vệ quá dòng điện cho Thyristor 28
III.4.3. Bảo vệ quá điện áp cho Thyristor . 29
III.4.4. Bảo vệ chống tăng dòng di cho Thyristor . 30
dt
III.5. Phương pháp đảo chiều 30
III.5.1. Phương pháp điều khiển chung: . 30
III.5.2.Phương pháp điều khiển riêng: 31
Chương IV . 32
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 34
IV.1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển 34
IV.2. Cấu trúc của mạch điều khiển Thyristor 34
IV.3. Các khâu cơ bản của mạch điều khiển . 35
IV.3.1. Khâu đồng pha 35
IV.3.2. Khâu tạo điện áp răng cưa 38
IV.3.3. Khâu so sánh . 39
IV.3.4.Khâu dạng xung 41
IV.3.5. Khâu khuếch đại xung và biến áp xung 41
IV.3.6.Khối nguồn . 45
IV.3.7. Khâu phản hồi: 47
IV.3.8. Chọn các linh kiện bán dẫn . 48
57 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2116 | Lượt tải: 4
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng mạ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
a van hay dòng điện làm việc cực đại của van
trong sơ đồ đã chọn, điều kiện tản nhiệt.
• Loại van nào có sụt áp ΔU nhỏ hơn sẽ có tổn hao nhiệt ít hơn.
• Dòng điện rò của loại van nào nhỏ hơn thì chất lượng tốt hơn.
• Nhiệt độ cho phép của loại van nào cao hơn thì khả năng chịu nhiệt tốt
hơn.
• Điện áp và dòng điện điều khiển của loại van nào nhỏ hơn, công suất
điều khiển thấp hơn.
• Loại van nào có thời gian chuyển mạch bé hơn sẽ nhạy hơn. Tuy nhiên,
trong đa số các van bán dẫn thời gian chuyển mạch thường tỷ lệ nghịch với tổn
hao công suất.
III.1.2. Các thông số của Thyristor
-Điện áp ngược đặt lên van: Ung =knv .U2 = knv.
u
d
k
U = π.12= 37,67(V)
(knv, ku – là hệ số điện áp ngược và điện áp tải: knv = 22 ; ku = π
22 )
Chọn hệ số dự trữ điện áp: kdt =1,6
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 15
Điện áp ngược của van cần chọn: Unmax = kdt . Ung = 1,6 . 37,67 = 60,3(V)
-Dòng trung bình qua Thyristor: Itb = )A(502
100
2
Id ==
-Dòng làm việccủa Thyristor: Ilv = )A(71,70
2
100
2
Id ==
Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt và đầy đủ điện tích toả
nhiệt, không có quạt đối lưu không khí.
Khi đó chọn hệ số dự trữ dòng làm việc : kdtI = 1,8
Dòng điện làm việc cực đại của Thyristor: Ilvmax = 1,8.70,71=127,28(A)
III.1.3. Chọn Thyristor
Từ các thông số trên ta chọn Thyristor (theo dòng điện làm việc cực đại):
151RC có:
Điện áp ngược cực đại của van : Ungmax = 100(V)
Dòng điện định mức của van : Ilvmax= 150(A)
Dòng điện đỉnh cực đại : Ipic max = 4000(A)
Dòng điện của xung điều khiển : Ig max =150mA
Điện áp của xung điều khiển : Ug max = 2,5(V)
Dòng điện rò : Ir= 22mA
Sụt áp lớn nhất của Thyristor ở trạng thái dẫn: ΔU = 1,7(V)
Tốc độ biến thiên điện áp : )s/V(200
dt
du =
Tốc độ biến thiên dòng điện : sμ100A/
dt
di =
Thời gian chuyển mạch : tcm = 60μs
Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : tcp =1250C
III.2. Tính toán máy biến áp (MBA) lực
Chọn máy biến áp một pha thứ cấp có điểm trung tính, làm mát bằng
không khí tự nhiên.
+ Công suất biểu kiến của MBA: S =ks.Pd =1,48.1200=1776(VA)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 16
(ks là hệ số công suất MBA, với mạch chỉnh lưu hình tia 2 pha: ks =1,48)
Ta có phương trình cân bằng điện áp không tải:
Ud0.cost minα = Ud + badnv UUU Δ+Δ+Δ
Trong đó: minα =100 – là góc dự trữ khi có suy giảm điện áp
vUΔ =1,7 (V) - sụt áp trên Thyristor
)V(0Udn =Δ - là sụt áp trên dây nối
UxUU Rba Δ+Δ=Δ - sụt áp trên điện trở và điện kháng
baUΔ =(5 )10÷ % Ud
Chọn sơ bộ: baUΔ =5% Ud =5%.12 =0,6(V)
Suy ra Ud0 = )V(52,1410tcos
6,007,112
tcos
UUUU
min
badnvd =+++=α
Δ+Δ+Δ+
+ Điện áp sơ cấp MBA: U1 =220(V)
+ Điện áp thứ cấp MBA: U2 = )V(13,16.
22
52,14.
22
U 0d =π=π
+ Công suất MBA khi không tải: Pdo =Id.Ud0 = 100.16,13 = 1613(V)
+ Công suất biểu kiến của MBA khi không tải: S0 =ks.Pd0 =1,48.1613=2387(VA)
+ Dòng điện hiệu dụng thứ cấp MBA: I2 = )A(71,70
2
100
2
Id ==
+ Dòng điện sơ cấp MBA: I1 = )A(18,571,70.220
13,16I.
U
U
2
1
2 ==
III.2.1. Tính toán sơ bộ mạch từ MBA
Tiết diện trụ được tính theo công thức kinh nghiệm: QFe =kQ. )cm(f.m
S 2ba
Trong đó: kQ là hệ số phụ thược phương thức làm mát
kQ = 54 ÷ với MBA dầu
kQ = 65 ÷ với MBA khô, Chọn kQ =6
m- Số trụ của MBA, m=1
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 17
→QFe =6. )cm(46,4150.1
2387 2=
Do Sba =2387VA<10kVA nên ta chọn trụ hình chữ nhật với chiều rộng trụ
là a(cm) chiều dày trụ là b(cm)→QFe =a.b =41,46(cm2).
Chọn MBA hình chữ E được ghép từ những lá tôn Silic loại 310 có
Bề dày tôn : 0,35mm
Tổn hao là : 1,7 W/kg
Tỷ trọng : d = 7,8kg/dm3
Tiết diện của trụ: QFe=a.b(cm2)
Theo kinh nghiệm thì tỉ lệ b/a=(0,5 ÷1,5) là tối ưu nhất.
→Chọn a=6(cm)
→b= 91,6
6
46,41
a
QFe == (cm) →Chọn b=7(cm)
Từ cảm trong trụ: B=1,1T
III.2.2. Tính toán dây quấn
- Số vòng dây mỗi pha sơ cấp MBA:
3,217
1,1.10.46,41.50.44,4
220
B.Q.f.44,4
UW
4
Fe1
1
1 === − (vòng)
Chọn W1 = 217(vòng)
- Số vòng dây mỗi pha thứ cấp MBA: 16217.
220
13,16W.
U
UW 1
1
2
2 === (vòng)
Với các cuộn dây bằng đồng, MBA khô, chọn sơ bộ mật độ dòng điện trong
MBA : J1 = J2 = 2,75(A/mm2)
-Tiết diện dây dẫn sơ cấp MBA: )mm(88,1
75,2
18,5
J
IS 2
1
1
1 ===
-Đường kính dây dẫn: d= )mm(55,188,1.4S4 1 =π=π
Chọn dây dẫn tiết diện hình tròn, cách điện cấp B chuẩn hoá tiết diện theo tiêu
chuẩn: S1 = 1,9113(mm2 ).
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 18
-Kích thước dây có kể cách điện : Scđ1= 14,265,1.4
d.
4
22
cd =π=π (mm2).
Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn sơ cấp: )mm/A(71,2
9113,1
18,5
S
IJ 2
1
1
1 ===
-Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA: )mm(70,25
75,2
71,70
J
IS 2
2
2
2 ===
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật, cách điện cấp B . Chuẩn hoá tiết diện theo tiêu
chuẩn: S2 = 25,70(mm2).
-Kích thước dây có kể cách điện: S2 = a2 . b2 = 3,8.6,9=26,22(mm2).
Tính lại mật độ độ dòng điện cuộn thứ cấp: )mm/A(75,2
70,25
71,70
S
IJ 2
2
2
2 ===
III.2.3. Tiết diện cửa sổ MBA
-Diện tích cửa sổ MBA: Qcs = Qcs1 + Qcs2
Qcs1 = klđ.W1.Scđ1
Qcs2 = klđ.W2.Scđ2
Trong đó: Qcs là diện tích cửa sổ (mm2)
Qcs1, Qcs2 là diện tích do cuộn sơ và thứ cấp chiếm chỗ (mm2)
W1, W2 là số vòng dây cuộn sơ và thứ cấp MBA
klđ là hệ số lấp đầy, thường kld = 2÷3, chọn klđ =2
Qcs1 = 2.217.2,14=928,76(mm2)
Qcs2 = 2.16.26,22=839,04(mm2)
Qcs = 928,76+839,04=1767,8(mm2)
Ta lại có: Qcs =h.c
Trong đó: h: là chiều cao cửa sổ(mm)
c: là chiều rộng của cửa sổ(mm)
Chọn: h/a =2, c/a =0,5 → 4
5,0
2
c
h == →h=4.c
→ )mm(02,21
4
8,1767
4
Qc cs ===
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 19
Chọn: c=21(mm)
h= 4.21= 84(mm)
-Chiều rộng toàn mạch từ: C=2c+xa
-Chiều cao mạch từ: H=h+ za
Với MBA một pha thì x=2; z=1
⎩⎨
⎧
=+=
=+=→
)(1446084
)(16260.221.2
mmH
mmC
III.2.4. Kết cấu dây quấn MBA
Dây quấn được bố trí theo dọc trục. Cuộn thứ cấp (HA) quấn sát trụ, cuộn
sơ cấp (CA) quấn bên ngoài. Mỗi cuộn dây được quấn thành nhiều lớp dây, mỗi
lớp dây được quấn liên tục, các vòng dây sát nhau. Các lớp dây cách điện với
nhau bằng các bìa cách điện.
• Kết cấu dây quấn thứ cấp
-Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp: (k.
b
h.2h
w c
n
g
2l
−= vòng)
Trong đó: h- là chiều cao của sổ, h=84(mm)
hg – là khoảng cách cách điện với gông, chọn hg = 2(mm)
kc – là hệ số ép chặt, kc =0,95
01,1195,0.
9,6
2.284
2 =−=→ lW (vòng)
-Tính sơ bộ số lớp dây quấn trên cuộn thứ cấp : 45,1
01,11
16
2
2
2 ===
l
l w
wn (lớp)
→Chọn nl2 = 2 lớp.
Vậy cuộn thứ cấp có 16 vòng chia làm 2 lớp, mỗi lớp có 8 vòng.
-Chiều cao thực tế của cuộn thứ cấp : )mm(11,58
95,0
9,6.8
k
b.Wh
c
212
2 ===
-Đường kính trong của cuộn thứ cấp : Dt2 = b+ 2.a02 =7+ 2.1=9 (cm)
(a02=1(cm) - là khoảng cách từ trụ tới cuộn thứ cấp)
Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn thứ cấp cd22 = 0,1(mm)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 20
-Bề dầy cuộn thứ cấp : Bd2 = (a2 + cd22) .n12 = (0,38+0,01) .2 = 0,78(cm)
-Đường kính ngoài của cuộn thứ cấp:
Dn2 = Dt2 + 2 .Bd2 = 9 + 2 . 0,78 = 10,56(cm)
-Đường kính trung bình của cuộn thứ cấp :
Dtb2 = 2
DD 2n2t + =
2
56,109 + = 9,78(cm)
-Chiều dài dây quấn thứ cấp :
l2 = π . W2 . Dtb2 = π.16.9,78 = 491,6(cm)= 4,916(m)
Chọn l2 = 5(m)
• Kết cấu dây quấn sơ cấp :
-Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp : c
n
g
11 k.d
h.h
W
−= (vòng)
Trong đó : ke = 0,95 hệ số ép chặt
h : chiều cao cửa sổ, h=84(mm)
hg : khoảng cách cách điện của cuộn dây sơ cấp với gông
Chọn sơ bộ khoảng cách hg=2.dn =2.1,65=3,3(mm)
→ 46,4695,0.
65,1
3,384W1l =−= (vòng)
-Tính sơ bộ lớp dây ở cuộn sơ cấp: 67,4
46,46
217
w
wn
11
1
11 === (lớp)
Chọn lớp n11 = 5 lớp.
Như vậy cuộn sơ cấp có 217 vòng chia làm 5 lớp , chọn 4 lớp đầu 44 vòng , lớp
thứ 5 có 217 – 4.44 = 41 (vòng)→Wl1 =44(vòng)
-Chiều cao thực tế của cuộn sơ cấp :
)mm(42,76
95,0
65,1.44
k
d.wh
c
n11
1 === =7,642(cm)
Chọn khoảng cách từ cuộn thứ cấp tới cuộn sơ cấp a21= 1,0(cm)
-Đường kính trong của cuộn sơ cấp:
Dt = Dn2 + 2 . a21 = 10,56 + 2.1 = 12,56(cm)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 21
Chọn bề dầy cách điện giữa các lớp dây ở cuộn sơ cấp: cd11 = 0,1(mm)
-Bề dày cuộn sơ cấp:
Bd1 = (dn + cd11) . n11 = (1,65+0,1).5 = 8,75(mm) = 0,875(cm)
-Đường kính ngoài của cuộn sơ cấp:
Dn1 = Dt1 + 2 . Bd1 = 12,56 + 2.0,875 = 14,31(cm)
-Đường kính trung bình của cuộn sơ cấp:
Dtb1 = ( Dt1 + Dn1 ) / 2 = (12,56 + 14,31 )/2 = 13,435 (cm)
-Chiều dày dây cuộn sơ cấp:
l1 = π. W1. Dtb = π.217.13,435 = 9159(cm) = 91,59(m)
-Đường kính trung bình các cuộn dây:
D12 = ( Dt2 + Dn1 ) / 2 = (9 + 14,31 ) /2 = 11,655(cm)
→ r12 = D12/2 =5,8275 (cm)
III.2.5. Tính các thông số của MBA
-Điện trở trong cuộn sơ cấp máy biến áp ở 750 C :
)(913,0
14,2
59,91.02133,0
S
l.R
1
1
1 Ω==ρ= (với ρ = 0,02133 Ωmm2/m)
-Điện trở cuộn thứ cấp MBA ở 750 C:
R2 = )(00407,022,26
5.02133,0
S
l
2
2 Ω==ρ
-Điện trở MBA quy đổi về thứ cấp:
)(10.03,9)
217
16.(913,000407,0)
w
w.(RRR 322
1
2
12ba Ω=+=+= −
-Sụt áp trên điện trở máy biến áp : ΔUr = Rba . Id = 9,03.10-3 . 100 =0,903(V)
-Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp :
)(0077,010.14,3).
3
0078,000875,001,0.(
811,5
5,4.16..8X
10.).
3
BdBda.(
h
r.)w.(.8X
722
ba
721
21
2t2
2
2
ba
Ω=++π=
π++π=
−
−
Trong đó: rt2 là bán kính trong dây quấn thứ cấp (cm)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 22
h- là chiều cao cửa sổ lõi thép (cm)
a21 là bề dày cách điện giữa cuộn thứ cấp và cuộn sơ cấp (m)
Bd1, Bd2 là bề dày cuộn sơ cấp và thứ cấp (m)
-Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp:
)mH(0245,0)H(10.45,2
314
10.7,7
w
XL 5
3
ba
ba ==== −
−
-Sụt áp trên điện kháng MBA: )V(245,0100.0077,0.1I.X.1U dbax =π=π=Δ
-Sụt áp trên MBA: )V(936,0245,0903,0UUU 222x
2
rba =+=Δ+Δ=Δ
-Điện áp trên động cơ khi có góc mở αmin =100
U = Udo.cosαmin - ΔUv - ΔUba = 14,52.cos100 - 1,7 - 0,936=11,663(V)
-Tổng trở ngắn mạch quy đổi về thứ cấp :
)(012,00077,000903,0XRZ 222ba
2
baba Ω=+=+=
-Tổn hao ngắn mạch trong MBA:
%89,1100.
2387
15,45100.
S
P%P
)W(15,4571,70.00903,0I.RP
n
n
22
2ban
==Δ=Δ
===Δ
-Điện áp ngắn mạch tác dụng: %96,3100.
13,16
71,70.00903,0100.
U
I.RU
2
2ba
nr ===
-Điện áp ngắn mạch phần kháng: Unx =Xba %38,3100.
13,16
71,70.0077,0100.
U
I
2
2 ==
-Điện áp ngắn mạch phần trăm: %2,538,396,3UUU 222nx
2
nrn =+=+=
-Dòng điện ngắn mạch xác lập: )A(17,1344
012,0
13,16
Z
UI
ba
2
nm2 ===
-Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại: )e1.(I.2I ln
nn
U
U
.
m2max
π−+=
)A(4000I)A(1949)e1.(17,1344.2I ik
0338,0
0396,0.
max =<=+= ρ
π−
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 23
Kiểm tra MBA thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến trên của dòng
điện chuyển mạch .
Giả sử chuyển mạch từ T1 sang T2:
)s/A(100)
dt
di()s/A(862,1/
dt
di
)s/A(10.62,18
10.45,2
13,16.22
L
U.22)
dt
di(
)sin(.U.22u
dt
di.L
CPmax
c
5
5
ba
2
max
c
2c
c
ba
μ=<μ=
===
α+θ==
−
Vậy máy biến áp thiết kế sử dụng tốt.
-Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu: %68%100.
1776
100.12. ===
S
IU ddη
III.3. Thiết kế cuộn kháng lọc
Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu cũng làm cho dòng điện tải cũng đập
mạch theo, làm xấu đi chất lượng dòng điện một chiều. Với công nghệ mạ điện
thì nó làm cho chất lượng của lớp mạ không cao: lớp mạ không đều, không,
không đạt được các tiêu chuẩn đã đưa ra: bền – bóng- đẹp…
Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối tiếp với tải một cuộn kháng
lọc đủ lớn để Im ≤ 0,1.Iưdm. Ngoài tác dụng hạn chế thành phần sóng hài bậc cao,
cuộn kháng lọc còn có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián đoạn .
III.3.1.Xác định góc mở cực tiểu và cực đại
+ Chọn góc mở cực tiểu αmin=100. Với góc mở αmin là dữ trữ, ta có thể bù được
sự giảm điện áp lưới.
-Khi góc mở nhỏ nhất: α = αmin thì điện áp trên tải là lớn nhất:
Udmax=Udo.cosαmin =0,9.U2.cos10=0,9.24.cos10=21,27(V)
-Khi góc mở lớn nhất: α = αmax thì điện áp trên tải là nhỏ nhất:
Udmin=Udo.cosαmax
→ 0
2
mind
do
mind
max 87,7324.9,0
6arccos)
U.9,0
Uarccos(
U
Uarccos ====α
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 24
III.3.2.Xác định điện cảm cuộn kháng lọc
Thông thường khi đánh giá ảnh hưởng của đập mạch dòng điện theo trị
hiệu dụng của sóng hài cơ bản, bởi vì sóng cơ bản chiếm một tỷ lệ vào khoảng
(2%÷5%) dòng điện định mức tải.
Mặt khác trong sơ đồ chỉnh lưu thì thành phần sóng cơ bản (k=1) có biên
độ lớn nhất. Biên độ sóng hài bậc càng cao thì càng giảm. Tác dụng của cuộn
kháng lọc với các thành phần sóng hài bậc càng cao thì càng hiệu quả. Do vậy
khi tính điện cảm của cuộn kháng lọc chỉ cần tính theo thành phàn sóng cơ bản
là đủ.
+ Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc để lọc thành phần dòng điện đập mạch:
dm
*
1
maxbd
L I%.I..m.k.2
100.UL ω=
Trong đó: Ubdmax là biên độ thành phần sóng hài của điện áp chỉnh lưu (V).
k là bội số sóng hài, xét k=1.
m là số lần đập mạch trong một chu kỳ, m=2.
I1*% là trị số hiệu dụng của dòng điện sóng cơ bản (A)
Iđm là dòng điện định mức của chỉnh lưu(A)
I1*%<10%Iđm=10(A)
+ Khi tính Ubđmax thì thường tính cho trường hợp góc mở van lớn nhất αmax theo
công thức: α+−
α= 22222 max
0d
maxbd tg.m.k1
1m.k
cos.2
U
U
)V(2887,73tg.2.11
12.1
87,73cos.2.24.9,0U 222
22
0
maxbd =+−=
)mH(15,3)H(10.46,31
100.10.314.2.2.2
100.28L 4L ≈==→ −
Trị số điện cảm của cuộn kháng lọc LCKL cần mắc thêm để lọc thành phần dòng
điện đập mạch: LCKL = LL- Ld -Lba (Coi điện cảm tải Ld =0)
→LCKL = 3,15 - 0,0245 = 3,1255 (mH)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 25
III.3.3.Thiết kế cuộn kháng lọc
+ Các thông số ban đầu:
-Điện cảm yêu cầu của cuộn kháng lọc: LCKL = 3,1255 mH
-Dòng điện định mức chạy qua cuộn kháng : Iđm = 100A
-Biên độ dòng điện xoay chiều bậc1: I1m = 10%. Idm = 10A.
Do điện cảm cuộn kháng lớn và điện trở rất bé do đó ta có thể coi tổng trở
cuộn kháng xấp xỉ bằng điện kháng của cuộn kháng lọc :
Zk = XKL =2.π.f’ .LCKL =2π.2.50. 3,1255.10-3 = 1,964(Ω)
-Điện áp xoay chiều rơi trên cuộn kháng lọc:
13,89(V)
2
10.964,1
2
I.ZΔU 1mk ===
-Công suất của cuộn kháng lọc:
98,2(VA)
2
1013,89.
2
I
ΔU.S 1m ===
-Tiết diện từ cực chính của cuộn kháng lọc:
)5(cm9,4
2.50
98,25.
f
SkQ 2'Q === (kQ = 5)
Chọn trụ hình chữ nhật có tiết diện Q=5cm2 với chiều rộng trụ là a(cm), chiều
dày trụ là b(cm) sao cho 3,1
a
b = →b=1,3.a→1,3.a2 =5→ a= )cm(96,1
3,1
5 =
Chọn a=2(cm) →b= )cm(5,2
2
5 =
Chọn loại thép tồn tại 330 A tấm thép dày 0,35mm có chiều rộng a= 20mm và
chiều dài b= 25mm.
Chọn mật độ từ cảm trong trụ Bt = 0,8(T)
Khi có thành phần điện xoay chiều chạy qua cuộn kháng lọc thì trong điện
cuộn kháng lọc sẽ xuất hiện một sức điện động: Ek=4,44.w.f’.Bt.Q
Gần đúng coi Ek=ΔU = 13,89V.
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 26
87
0,8.5.104,44.2.50.
13,89
.Q4,44.f'.B
ΔUw 4
T
=== − (vòng)
-Dòng điện chạy qua cuộn kháng : ik = Id + I1m.cos(2.θ + ϕ1)
-Dòng điện hiệu dụng chạy qua cuộn kháng:
)A(25,100)
2
10(100)
2
I(II 222m12dk =+=+=
Chọn mật độ dòng điện qua cuộn kháng : J=2,75(A/mm2)
-Tiết diện dây cuốn cuộn kháng: )mm(45,36
75,2
25,100
J
IS 2k ===
Chọn dây dẫn tiết diện chữ nhật cách điện cấp B có tiết diện dây: Sk=36,7(mm2)
Với kích thứơc dây: ak = 4,7mm, bk =8mm.
-Tính lại mật độ dòng điện: )2,73(A/mm
36,7
100,25
S
IJ 2
k
k ===
Chọn hệ số lấp đầy : k=0,7
-Diện tích cửa sổ: )(cm89,04)(mm0894
0,7
78.36,7
k
w.SQ 22
td
k
cs ====
-Kích thứơc cửa sổ mạch từ: Qcs = c . h
Chọn m = h/a = 3 →h =3 .a = 3. 20 = 60(mm) = 6(cm)
→c = Qcs/h = 40,89/6 = 6,82 (cm)
-Chiều cao mạch từ: H = h + a = 6 +2 =8(cm)
-Chiều dài mạch từ: L =2c + 2a = 2.6 + 2.2 = 17,64(cm)
Chọn khoảng cách từ gông đến cuộn dây: hg = 2mm
-Tính số vòng dây trên một lớp: 7
8
2.260
b
2.hh
w
k
g
1 =−=−= (vòng)
-Tính số lớp dây quấn: 14,11
7
78
W
Wn
1
1 ===
Chọn số lớp: n1 = 11(lớp)
Chọn khoảng cách điện giữa dây quấn với trụ: a01=3mm
Cách điện giữa các lớp cd1= 0,1mm
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 27
-Bề dày cuộn dây: Bd= (a1+ cd1) .n1 = (4,7 + 0,1).11 = 52,8(mm)
-Tổng bề dày cuộn dây: Bd2= Bd + a01 = 52,8 + 3 = 55,8(mm)
-Chiều dài của vòng dây trong cùng
l =2(a+b)+2π. a01 = 2 .(20 +25) + 2.3,14.3 = 108,85(mm)
-Chiều dài của vòng dây ngoài cùng
l2 =2.(a+b) + 2π.(a01+Bd) = 2.(20 +25) + 2.π.(3+52,8) = 440,60(mm)
-Chiều dài trung bình của vòng dây:
)mm(73,274
2
6,44085,108
2
lll 21tb =+=+=
-Điện trở của dây quấn ở 750 C:
)Ω0,0125(
36,70
.78274,73.100,02133.
S
w.l.ρR
-3
k
tb
750
===
Ta thấy điện trở rất bé nên giả thiết ban đầu bỏ qua điện trở là đúng.
III.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ
III.4.1. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các Thyristor
Khi làm việc, do luôn có sụt áp trên van nên luôn có tổn hao công suất Δp.
Tổn hao này sẽ sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn.
Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép Tcp
nào đó nếu quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng.
Để cho van bán dẫn làm việc an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải
chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý cho van.
+Tính toán cách toả nhiệt:
Tổn thất công suất trên 1 Thyristor: Δp=ΔU.Ilv =1,7.70,71=120,207(W)
Diện tích bề mặt toả nhiệt: τ
Δ=
.k
PS
m
tn
Trong đó: Δp : tổn hao công suất (W)
km: Hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ, chọn km=8 (W/m2. 0C)
τ - Độ chênh nhiệt độ làm việc so với nhiệt độ môi trường (Tmt =
400C)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 28
Nhiệt độ cho phép làm việc của Thyristor: Tcp=1250C
Chọn nhiệt độ làm việc: Tlv=800C
τ→ =Tlv-Tmt =80 – 40 = 400C
→ )m(3756,0
40.8
207,120S 2tn == =3756(cm2)
Chọn loại cánh toả nhiệt có 20 cánh
Kích thước mỗi cánh: S= a.b=10.10(cm2)
Tổng diện tích toả nhiệt của cánh: Stn =20.2.10.10=4000(cm2)
III.4.2.Bảo vệ quá dòng điện cho Thyristor
Để bảo vệ quá dòng điện cho Thyristor thì thường sử dụng các thiết bị sau:
+Áptômát dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá tải và
ngắnmạch Thyristor, ngắn mạch đầu ra độ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp MBA
ngắn mạch ở chế độ nghịch lưu.
Dòng điện làm việc chạy qua Aptômát: )A(63,3
380.3
2387
380.3
SI balv ===
Aptômát cần chọn có:
-Dòng điện định mức: Idm = 1,1 Ilv = 1,1.3,63 =3,993(A)
-Điện áp định mức: Udm =380 V
-Có 3 tiếp điểm chính, có thể đóng cắt bằng tay hoặc bằng nam châm điện.
-Chỉnh định dòng ngắn mạch Inm =2,5 Ilv = 2,5.3,63=9,075 (A)
-Dòng quá tải Iqt =1,5. Ilv = 1,5.3,63=54,45(A)
Từ đó chọn Áptômát SA63B do hãng FuJi chế tạo, có: Iđm=60A, Uđm = 380 V.
Chọn cầu dao có dòng định mức Iqt = 1,1. Ilv = 1,1. 3,63=3,993 A
Cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn khi sửa chữa hệ thống truyền động và
dùng để đóng, cắt bộ nguồn chỉnh lưu khi khoảng cách từ nguồn cấp tới bộ
chỉnh
lưu đáng kể.
Dùng cầu chì dây chảy tác động nhanh để bảo vệ ngắn mạch các Thyristor,
ngắn mạch đầu ra của bộ chỉnh lưu.
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 29
Nhóm 1CC có dòng điện định mức dây chảy:
I1cc =1,1. I2 = 1,1 . 70,71= 77,78(A)
Chọn cầu chì nhóm 1CC là loại cầu chì ΠH – 2 – 100 do Liên Xô chế tạo với
các giá trị dòng điện định mức: I1cc =80(A) và điện áp định mức Udm =220V.
III.4.3. Bảo vệ quá điện áp cho Thyristor
Thyristor rất nhảy cảm với điện áp quá cao so với điện áp định mức, ta
gọi là quá điện áp.Nguyên nhân gây ra quá điện áp được chia làm hai loại :
+ Nguyên nhân nội tại: Trong quá trình chuyển mạchThyristor đang đóng
lại mở và ngược lại làm xuất hiện các xung điện áp trên mặt tiếp giáp p-n của
Thyristor với tốc độ biến thiên điện áp
dt
du rất lớn có thể đánh thủng Thyristor.
+ Nguyên nhân bên ngoài: Những nguyên nhân này thường xảy ra ngẫu
nhiên như khi có sét đánh, khi đóng cắt máy biến áp nguồn. Cắt máy biến áp
nguồn tức là cắt dòng điện từ hóa máy biến áp, bấy giờ năng lượng từ trường
tích luỹ trong lõi sắt từ chuyển thành năng lượng điện chứa trong các tụ kí sinh,
rất nhỏ giữ các dây cuốn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp. Điện áp này có thể lớn
gấp 5 lần điện áp làm việc và đánh thủng Thyristor.
Để bảo vệ Thyristor tránh hiên tượng quá điện áp thường dùng mạch R-C
mắc song song với Thyristor. Khi đó mạch R- C song song với Thyristor tạo
thành mạch vòng phóng điện tích quá độ. R hạn chế dòng điện của tụ C khi
phóng điện (Thyristor chưa mở).
Mạch R- C rất khó tính toán nên theo kinh nghiệm chọn:
R=(10÷100)Ω
C=(0,1÷ 2)μF, tụ xoay chiều
Khi dòng điện càng lớn, điện trở R càng giảm và tụ C càng tăng.
Do dòng làm việc lớn nhất của Thyristor là: Ilvmax =150(A) nên chọn:
R=80(Ω) và C=0,3μF
T
C
R
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 30
III.4.4. Bảo vệ chống tăng dòng
dt
di cho Thyristor
Khi đang khoá mà có xung điều khiển và điện áp dương đặt lên Thyristor
thì Thyristor mở ngay lập tức. Dòng qua Thyristor sẽ tăng lên với tốc độ lớn, có
thể phá hỏng Thyristor do đốt nóng cục bộ.
Để chống lại sự tăng dòng
dt
di cho Thyristor thì ta mắc cuộn cảm L nối tiếp
với Thyristor.
+Tính toán cuộn cảm L:
Cuộn cảm L cần có giá trị điện cảm thoả mãn:
maxngUdt
di.L < )H(1)H(10
10.100
100
dt
di
U
L 66
maxng μ===<→ −
Chọn L=1(μ H)
III.5. Phương pháp đảo chiều
Do yêu cầu công nghệ là mạ điện có đảo chiều nên mạch lực phải sử dụng
BBĐ có đảo chiều. BBĐ này sử dụng hai bộ chỉnh lưu tia 2 pha, mỗi bộ CL
cung cấp dòng một chiều ra tải được mắc như hình vẽ:
Có hai phương pháp đảo chiều:
III.5.1. Phương pháp điều khiển chung:
Phương pháp điều khiển chung là phương pháp cả hai bộ điều khiểu đều
được phát xung điều khiển cùng một lúc, cùng hoạt động song hoạt động ở hai
chế độ khác nhau- một bộ làm việc ở chế độ chỉnh lưu, một bộ làm việc ở chế độ
nghịch lưu. Do vậy trong quá trình làm việc không cần có mạch lôgic, thời gian
điều khiển nhanh, không có thời gian chết. Để tránh dòng xuyên giữa 2 BBĐ
L
T
C
R
CL(+)
Tải
CL(-)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 31
buộc phải đưa vào các cuộn kháng cân bằng. Các cuộn kháng này phải tồn tại ở
cả hai đầu của tải.
Như vậy trong phương pháp điều khiển chung thì làm tăng kích thước, giá
thành thiết bị nhưng cho phép đảo chiều nhanh, không có thời gian chết.
III.5.2.Phương pháp điều khiển riêng:
Phương pháp điều khiển riêng là phương pháp mà và mỗi chiều dòng điện
ra tải chỉ có một bộ được phát xung điều khiển để hoạt động còn bộ kia hoàn
toàn được nghỉ, không được phát xung điều khiển. Khi đảo chiều phải đảm bảo
bộ đang làm việc phải dừng làm việc hẳn thì mới phát xung để điều khiển mở
van của bộ còn lại tức phải đo dòng điện tải id để biết khi nào id =0(A). Khi phát
xung cho bộ còn lại làm việc thì lúc đầu phải làm việc ở chế độ nghịch lưu (đảm
bảo tiêu tán hết năng lượng trên Ld) rồi mới dần dần chuyển sang chế độ chỉnh
lưu, trong đó luôn khống chế không cho Id>Icp.
Trong phươmg pháp điểu khiển riêng cần có một mạch lôgic đảo chiều. Nó
làm cho bộ đảo chiều không nhanh, luôn có thời gian chết khi chuyển đổi hai
chiều.
Qua phân tích ở trên, để đảm bảo chất lượng mạ đảo chiều tốt nhất nên
chọn phương pháp điều khiển riêng. Vì với mạ đảo chiều thì để chất lượng mạ
tốt
nhất, nên cấp dòng theo hai chiều thuận và ngược với thời gian thuận, ngược
khác nhau.
Sơ đồ mạch lực có dạng như hình III.2:
Trong đó:
Mạch chỉnh lưu có T1 và T2 là chỉnh lưu làm việc với thời gian thuận.
Mạch chỉnh lưu có T3 và T4 là chỉnh lưu làm việc với thời gian nghịch.
220V
T1
T2 R
C
T3 T4
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 32
Hai bộ chỉnh lưu thuận và nghịch được điều khiển bởi bộ logic gồm hai Timer
định thì để điều chỉnh thời gian làm việc.
Sơ đồ nguyên lý của Timer có dạng như hình III.3:
Với thời gian làm việc của bộ Timer:
Thời gian làm việc của bộ thuận : tthuận =1,1.R.C
Thời gian làm việc của bộ nghịch : tnghịch =1,1.R2.C2
Thời gian nghỉ : tnghỉ = ln5.R1.C1
Theo điều kiện của đề tài thì : tthuận = 50÷200 (s)
tnghịch =5÷20 (s)
Từ đó ta có :
Hình III.3. Sơ đồ nguyên lý hai Timer điều khiển thời gian thuận và nghịch
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 33
1,1.R.C = 200
Chọn C=10μ F 190KΩΩ419.10
31,1.10.10
200R ==−=→
1,1.R2.C2 =20
Chọn C2 = 10μ F ΩΩ 19K19.1031,1.10.10
20
2R
3 ==−=→
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 34
Chương IV
THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
IV.1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển
+ Mạch điều khiển là khâu rất quan trọng trong bộ biến đổi (BBĐ)
Thyristor vì nó đóng vai trò chủ đạo trong việc quyết định chất lượng và độ tin
cậy của BBĐ.
+ Mạch điều khiển cho phép thay đổi góc điều khiển α trong phạm vi
đúng theo yêu cầu tải (α min ÷ α max ).
+ Mạch điều khiển phải phát xung với công suất đủ lớn để mở chắc chắn
Thyristor.
+ Mạch điều khiển phải đảm bảo độ đối xứng xung điều khiển (với mạch
nhiều Thyristor).
+ Mạch điều khiển phải có chức năng bảo vệ khi có sự cố.
+ Cần khử được nhiễu cảm ứng để tránh Thyristor mở nhầm.
+ Thiết bị thay thế dễ lắp ráp và điều chỉnh.
IV.2. Cấu trúc của mạch điều khiển Thyristor
Ngày nay mạch điều khiển thường dùng được thiết kế theo kiểu thẳng đứng
(dọc) (điều khiển đồng bộ). Sơ đồ cấu trúc chung có dạng sau:
+ ĐF là khâu đồng pha để tạo điện áp đồng pha, có tính chất cách ly nên
dùng biến áp đồng pha.
+ RC là khâu tạo điện áp răng cưa.
+ SS là khâu so sánh điện áp răng cưa với điện áp điều khiển (Uđk - là điện
áp một chiều).
DX KĐX
uD
X
ĐF RC SS
uĐ
B
uR
C
uSS
Tải R
Uđk
T
Up
h
Uđ
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 35
+ DX là khâu tạo dạng xung.
+ KĐX là khâu khuếch đại xung để đưa đến điều khiển đóng mở
Thyristor. KĐX có tính chất cách ly nên dùng biến áp xung.
+ R là bộ hiệu chỉnh để tạo ra điện áp điều khiển thoả mãn yêu cầu công
nghệ.
Góc điều khiển α thay đổi là do điện áp điều khiển (Uđk) thay đổi. Khi
Uđk =0÷URCmax thì α =0÷180
IV.3. Các khâu cơ bản của mạch điều khiển
IV.3.1. Khâu đồng pha
1. Sơ đồ nguyên lý của khâu đồng pha có dạng như hình IV.3.1a
2.Nguyên lý hoạt động
~220V
D1
D2
u21
u22
VR1 R3
R1
R2
(1)
(2)
+E
+E
-E
0A1
Hình IV.3.1a- Sơ đồ nguyên lý của khâu đồng pha
Hình IV.3.1b - Đồ thị điện áp của khâu đồng pha
u21 u22 u1
θ
Uđ
θ
u2
0
0
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 36
Trong khâu đồng pha có sử dụng máy biến áp đồng pha hạ áp, thứ cấp có
điểm trung tính với điện áp ra 12V- 0V- 12V.
Khi điện áp lưới xoay chiều 220V được đưa vào sơ cấp của biến áp đồng pha,
thì ở phía thứ cấp của biến áp ta thu được điện áp nhỏ hơn điện áp lưới. Điện áp
này được đưa vào bộ chỉnh lưu điốt một pha hai nửa chu kỳ mắc theo sơ đồ K-
chung.
+ Giả sử nửa chu kỳ đầu θ =0÷π , u21 dương hơn u22 nên D1 thông và D2
khoá, khi đó điện áp ra sau chỉnh lưu u1 =u21.
+ Nửa chu kỳ sau θ= π÷2π, u22 dương hơn u21, D2 thông và D1 khoá, khi
đó u1 = u22.
Vậy điện áp ra tại điểm (1) (u1) là điện áp một chiều gồm nhiều nửa hình sin
ghép lại với nhau, có tần số đập mạch bằng hai lần tần số lưới (hình IV.3.1b).
Điện áp u1 được đưa vào cửa không đảo của khâu so sánh OA1, cửa đảo của OA1
là điện áp một chiều phẳng Ud có giá trị: Ud = 3
31
R.
RVR
E
+ (với E=12V)
Khi u1<Ud thì điện áp ra sau OA1 là u2 = -E
u1>Ud thì điện áp ra sau OA1 là u2 = +E
u1=Ud thì u2 lật trạng thái.
Như vậy OA1 có nhiệm vụ so sánh điện áp nửa hình sin của u1 với Ud trên
cửa đảo và điện áp ra u2 là một chuỗi xung hình chữ nhật âm - dương kế tiếp
(hình IV.3.1b).
3. Tính toán khối đồng pha
a, Tính BAĐF
Biến áp đồng pha (BAĐF) có điện áp ra: 12V- 0V -12V.
BAĐF được ghép từ các lá thép kỹ thuật điện hình chữ E, dày cỡ 0,35mm. Lõi
thép có tiết diện QFe = 12(cm2)
Công suất biểu kiến của MBA: Sba = )VA(20050.1.)6
12(f.m.)
k
Q( 22
Q
Fe ==
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 37
Công suất của tải sau chỉnh lưu: Pdmax= )W(13548,1
200
k
S
s
ba ==
Số vòng dây của cuộn sơ cấp MBA:
W1 = 8261.10.12.50.44,4
220
B.Q.f.44,4
U
4
Fe
1 == − (vòng)
Số vòng dây của cuộn thứ cấp MBA:
W2 = 901.10.12.50.44,4
24
B.Q.f.44,4
U
4
Fe
2 == − (vòng)
Dòng điện chạy qua các cuộn dây sơ cấp:
I1 = )A(755,0220.1
135.23,1
U.m
P.k
U.m
S
1
maxd1s
1
ba1 ===
(ks1 là hệ số phía sơ cấp, ks1 = 1,23)
Dòng điện chạy qua các cuộn dây thứ cấp:
I2 = )A(79,924.1
135.74,1
U.m
P.k
U.m
S
2
maxd2s
2
ba2 ===
(ks2 là hệ số phía thứ cấp, ks2 = 1,74)
Chọn mật độ dòng điện qua các cuộn dây là J1=J2 =2,75(A/mm2)
→ Tiết diện dây dẫn sơ cấp: S1= )mm(275,075,2
755,0
J
I 2
1
1 ==
→ Đường kính dây dẫn sơ cấp: d1 = 592,0275,0.4S.4 1 =π=π (mm)
→ Tiết diện dây dẫn thứ cấp: S2= )mm(56,375,2
79,9
J
I 2
2
2 ==
→ Đường kính dây dẫn thứ cấp: d2 = 13,256,3.4S.4 2 =π=π (mm)
b, Tính toán các linh kiện khác
Chọn E = 12V.
Ta có: Ud = Uđmax.sinθ0 với Uđf max = 12V và góc dự trữ điện áp:θ = 100
→Ud = 12.sinθ0 = 12.sin100 = 2,08(V)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 38
I.R3 = 2,08V→ Chọn R3 = 1,5 (kΩ)
Mặt khác: Ud = 3
31
R.
RVR
E
+ → (V)08,2.RRVR
E
3
31
=+
→ 2,08.1,5
1,5VR
12
1
=+ →VR1=7,15 (kΩ)
Chọn VR1 = 10 (kΩ)
Thường chọn điện trở R1 và R2 sao cho dòng vào khuyếch thuật toán IV<1mA.
→R1 = R2 = U/I =9/10-3 = 9(kΩ) →Chọn R1 = R2 = 10kΩ.
IV.3.2. Khâu tạo điện áp răng cưa
1. Sơ đồ nguyên lý của khâu tạo điện áp răng cưa có dạng như hình IV.3.2a
2. Nguyên lý hoạt động:
Hình IV.3.2a- Sơ đồ nguyên lý của khâu tạo điện áp răng cưa
D3
Dz
VR2
R5
C1
R4 (2)
(3)
+E
+E
-E
OA2
Hình IV.3.2b- Đồ thị điện áp của khâu tạo điện áp răng cưa
u2
θ
θ
u3
0
0
θ 1 θ 2 θ 3
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 39
*Từ 0÷ 1θ thì u2 là điện áp âm nên D3 thông, tụ C1 được nạp điện theo đường từ
+E →R5→ VR2 →C1, và được nạp cho đến khi áp trên tụ bằng điện áp trên
điốt ổn áp Dz (uC1 =uDz).
*Từ 1θ ÷ 2θ thì u2 dương, D3 khoá, tụ C1 phóng điện cho tới khi uC1 =0V.
*Từ 2θ trở đi thì quá trình nạp và phóng liên tiếp của tụ được lặp đi lặp lại.
Cứ như vậy ta thu được điện áp ra của OA2 (u3) có dạng xung răng cưa
(hình IV.3.2b).
+Biến trở VR2 dùng để điều chỉnh độ rộng xung răng cưa.
+Điốt ổn áp Dz để hạn chế điện áp nạp trên tụ để răng cưa được tuyến tính.
3. Tính chọn khâu tạo điện áp răng cưa :
Để điện áp tựa có trong một nửa chu kỳ điện áp lưới là tuyến tính thì hằng
số thời gian nạp của tụ: Tn = (R5 +VR2) .C1 = 0,005 (s)
Chọn tụ C1 = 0,1μF thì (R5 +VR2 )= 6
1
n
10.1,0
005.0
C
T
−= =50.103 )k(50)( Ω=Ω
Chọn điốt ổn áp có điện áp ngưỡng : UngD z = 9V →UC1 = UD z =9V
Chọn nguồn nạp : ± 12V.
Giá trị của dòng nạp: (A)0,24.10
50.10
12
RVR
EI 33
52
n
−==+= =0,24(mA)
Chọn: R5 = 10kΩ, VR2 = 50kΩ, R4 = 10kΩ
IV.3.3. Khâu so sánh
1. Sơ đồ nguyên lý của khâu so sánh có dạng như hình IV.3.3a
2. Nguyên lý hoạt động
Uđk
R6
R7
(3)
(4)
+E
-E
0A3
HìnhV.23.3a- Sơ đồ nguyên lý của khâu so sánh
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 40
Điện áp răng cưa u3 được đưa vào cửa đảo của OA3 để so sánh với điện áp
điều khiển (Uđk) ở cửa không đảo của OA3.
- Khi URC>Uđk, điện áp ở đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật.
- Khi URC>Udk, u4 có dạng xung dương hình chữ nhật.
- Khi URC=Uđk thì u4 lật trạng thái.
Vậy điện áp ra của OA3 (u4) có chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên
tiếp (hình IV.3.3b).
Điện áp răng cưa u3 được đưa vào cửa đảo của OA3 để so sánh với điện áp
điều khiển (Uđk) ở cửa không đảo của OA3.
- Khi URC>Uđk, điện áp ở đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật.
- Khi URC>Udk, u4 có dạng xung dương hình chữ nhật.
- Khi URC=Uđk thì u4 lật trạng thái.
Vậy điện áp ra của OA3 (u4) có chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên
tiếp (hình IV.3.3b).
Phần tử chính của khâu so sánh là IC thuật toán OA3 .
3. Tính chọn khâu so sánh :
Dòng điện vào được hạn chế sao cho Ilv <1(mA).
Do vậy: R6 =R7 > )k(12)(10.1210
12
I
U 3
3
v
v Ω=Ω== − .
Chọn: R6 = R7 =15kΩ
Khi đó dòng làm việc: Ilv = )A(10.8,010.15
12 3
3
−= =0,8(mA)
θ
Hình IV.3.3b- Đồ thị điện áp của khâu so sánh
u4
θ
u3
0
0
Uđk
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 41
IV.3.4.Khâu dạng xung
1. Sơ đồ nguyên lý của khâu dạng xung có dạng như hình IV.3.4a:
2. Nguyên lý hoạt động
Mạch C2 – R8 là mạch vi phân do vậy khi điện áp vào u4 là hằng số không đổi
thì điện áp ra u5 = 0dt
du 4 = . Chỉ còn tại điểm chuyển trạng thái thì u4 chuyển từ
âm sang dương và ngược lại nên u5 = dt
du 4 là khác không. Như vậy điện áp ra sau
mạch vi phân u5 là một chuỗi xung kim dương âm liên tiếp như hình IV.3.4b.
3. Tính chọn khâu tạo dạng xung:
Độ rộng chân xung:3τ =3.R8.C2 = 20ms
Chọn C2=0,47μ F→ R8= 610.47,0.3
310.20
−
−
=14,2.103 (Ω )
Chọn R=15(kΩ )
IV.3.5. Khâu khuếch đại xung và biến áp xung
1. Sơ đồ nguyên lý có dạng như hình IV.3.5a.
C2
R8
(5)(4)Hình IV.3.4a- Sơ đồ nguyên lý của
khâu dạng xung
θ
Hình IV.3.4b- Đồ thị điện áp của khâu tạo dạng xung
u5
θ
u4
0
0
R11
R12
C3
R9
(5)
C4
D7
+E
D4
D6
T1
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 42
2. Nguyên lý hoạt động
Điện áp tại điểm (5) là chùm xung kim, qua R9 đưa vào bộ khuếch đại xung
gồm hai tranzistor T1- T2 mắc theo kiểu Darlinton.
Khi có xung dương đặt lên bazơ của tranzistor T1 làm T1 mở và đưa xung
dương đó đến bazơ của T2 để T2 mở, trên cuộn sơ cấp của biến áp xung được
dẫn dòng, trên cuộn thứ cấp của biến áp xung có xung kích mở Thyristor (tại các
cực G và K).
Khi không có xung dương đặt lên bazơ của tranzistor T1, T1 khoá nên T2
cũng khoá. Điện áp của biến áp xung giảm đột ngột, trên cuộn sơ cấp của biến
áp xung xuất hiện sức điện động cảm ứng nên cần D4 mắc song song với nó để
khép kín vòng, triệt tiêu sức điện động đó, bảo vệ các Tranzistor.
Xung trước khi vào bộ khuếch đại Darlinton được lọc bỏ phần xung âm
nhờ D5. Sau khi qua khâu khuếch đại thì được khuếch đại với hệ số 21.ββ=β .
Các điốt D6, D7 có nhiệm vụ đảm bảo cho dòng điều khiển chảy đúng theo
một chiều từ dương sang âm.
Điện trở R10 có nhiệm vụ để T2 khoá nhanh khi không có xung dương cấp
vào cực bazơ.
Các điện trở R11, R12 và tụ C3, C4 để chống nhiễu ảnh hưởng đến việc điều
khiển Thyristor.
• Biến áp xung (BAX)
a)Đặc điểm và ứng dụng của biến áp xung
+BAX dễ truyền tín hiệu điều khiển.
+Tạo ra được biên độ xung theo yêu cầu.
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 43
+Cách ly về điện giữa mạch lực và mạch điều khiển
+Dễ thay đổi cực tính xung ra
+Dễ phân bố các xung đi các kênh điều khiển
b )Tính toán máy biến áp xung
Việc tính toán BAX được tính suất phát từ yêu cầu về xung mở Thyristor
.Các thông số cơ bản trong mạch điều khiển :
+ Điện áp điều khiển Tiristor : Ug = 2,5 (V)
+ Dòng điện điều khiển Tiristor : Ig = 0,15 (A)
+ Thời gian mở Thyristor : tcm = 60 μs
+ Độ vòng xung điều khiển : tx = 167 μs
+ Tần số xung điều khiển : ƒx = 3 (kHz)
+ Độ mất đối xứng cho phép : Δα = 40
+ Điện áp nguồn nuôi mạch điều khiển : U = V12±
+ Mức sụt biên độ xung : Sx = 0,2
Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM, lõi có dạng hình xuyến , làm việc trên
một phần của đặc tính từ hoá có ΔB = 0,3T và ΔH = 30 (A/m) không có khẽ hở
không khí.
- Tỉ số biến áp xung : k = 2÷ 3, chọn k =3
- Điện áp thứ cấp máy biến áp xung : U2 = Ug =2,5 (V)
- Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp MBA : U1 = kU2 = 3.2,5 = 7,5 (V)
- Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung : I2 = Ig =0,15 (A)
- Dòng điện sơ cấp biến áp xung : I1 = m
I2 =
3
15,0 = 0,05 (A)
- Độ từ thẩm trung bình tương đối của lõi sắt:
μTB = 36
0
10.8
10.25,1
3,0
H
B ==Δμ
Δ
− (H/m)
Trong đó : μ0 = 4π .10-7 (H/m) là độ từ thẩm của không khí
-Thể tích của lõi thép cần có: 2
11xx0tb
B
I.U.S.t..l.QV Δ
μμ==
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 44
Thay số: V =
2
673
3,0
05,0.5,7.2,0.10.167.10..4.10.8 −−π = 1,4.10-6 (m3) = 1,4 (cm3)
Chọn mạch từ có thể tích V = 1,4 (cm3) . Với thể tích đó ta có các kích thước
mạch từ như sau : a = 4,5 mm = 0,45 cm
b = 6mm = 0,6 cm
Q = 0,27 cm2 = 27 mm2
d = 12mm, D = 21mm
l = 5,2 (cm) (Chiều dài trung bình mạch từ)
- Số vòng dây sơ cấp máy biến áp xung :
W1 = 15510.27.3,0
10.167.5,7
BQ
txU
6
6
1 ==Δ −
−
(vòng)
- Số vòng dây thứ cấp của BAX:
W2 = 523
155
m
W1 == (vòng)
-Tiết diện dây cuốn sơ cấp:
S1 = 0083,06
10.05,0
J
I 3
1
1 ==
−
(mm2)
(Chọn mật độ dòng điện dây quấn sơ cấp là J1 = 6 (A/mm2))
- Đường kính dây cuốn sơ cấp: d1 = 103,0
0083,0.4S4 1 =π=π (mm)
Chọn d =0,11 (mm)
- Tiết diện dây cuốn thứ cấp: S2 = 0375,04
15,0
J
I
2
2 == (mm2)
(Chọn mật độ dòng điện dây quấn thứ cấp là J2 = 4(A/mm2))
- Đường kính dây cuốn thứ cấp: d2 = 219,0
00375,0.4S4 2 =π=π (mm)
Chọn dây có đường kính d2 = 0,23 (mm)
Kiểm tra lại hệ số lấp đầy:
d D
a
b
Hình 1.37 .Hình chiếu lõi biến áp
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 45
Klđ = 032,012
52.23,0155.11,0
d
W.dW.d
)
4
d(
W.SW.S
2
22
2
2
2
21
2
1
2
2211 =+=+=
π
+
Như vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết .
• Tính toán khâu khuếch đại
Chọn nguồn nuôi cho mạch: E =12V.
Chọn Tranzito công suất loại 2SC9111 làm việc ở chế độ xung với các thông số
sau:
Tranzito loại n-p-n, vật liệu bán dẫn là Si.
Điện áp giữa colecto và bazơ khi hở mạch Emitơ : UCB0 =40 (V) .
Điện áp giữa Emito và bazơ khi hở mạch Colecto : UEB0 =4 (V) .
Dòng điện lớn nhất mà colecto có thể chịu đựng : Imax = 500 (mA) .
Công suất tiêu tán ở colecto : Pc = 1,7 (W)
Nhiệt độ lớn nhất của mặt tiếp giáp : T1 = 1750C
Hệ số khuếch đại : β = 50
Dòng điện làm việc của colecto : Ic = I1= 0,05 (A) =50(mA)
Dòng điện làm việc của bazơ : Ib = 150
50Ic ==β (mA)
Để đảm bảo chức năng chống nhiễu của các cặp điện trở và tụ điện:
(R11- C3) và (R12 – C4) thì chọn: C3=C4 =0,1μ F và R11= R12 =150Ω
IV.3.6.Khối nguồn
Trong mạch điều khiển, nguồn nuôi cho các linh kiện điện tử là Ucc =÷12V
nên ta sử dụng mạch tạo nguồn nuôi sau:
1.Sơ đồ nguyên lý của mạch tạo nguồn nuôi có dạng như hình IV.3.6
220V
220V
7812
+12V
C1 C2
CL1
7912 -12V
C3 C4
CL2
Hình IV 3 6 Sơ đồ nguyên lý của nguồn nuôi
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 46
Trong đó:
• Máy biến áp (MBA) được sử dụng có:
Điện áp sơ cấp MBA : U1 =220V
Điện áp thứ cấp MBA : U2 = 24V
Hiệu suất MBA là :η= 0.85.
Số vòng dây sơ cấp là W1, của cuộn thứ cấp là W21 và W22.
• Trong mạch có hai bộ chỉnh lưu cầu điốt để chỉnh lưu dòng điện xoay
chiều thứ cấp MBA thành dòng điện một chiều đưa vào hai IC ổn áp là IC7812
tạo điện áp ra là +12V, và IC 7912 tạo điện áp ra là -12V.
• Mạch sử dụng 4 tụ điện một chiều làm bộ lọc.
2.Tính toán MBA:
-Công suất toàn phần: S =
2
PP 21 +
-P2 là công suất bên thứ cấp: P2 = U2.I2 =24.2=48(W)
-P1 là công suất bên sơ cấp: P1 = 47,5685,0
482 ==η
P (W)
Từ đó có dòng điện qua cuộn sơ cấp: I1 = )(26,0220
47,56
1
1 A
U
P ==
52,24
2
56,4748S =+=→ (VA)
-Tiết diện cắt ngang của lõi thép: s=1,2 67,824,522,1 ==S (cm2)
-Số vòng/volt: W0 = 76,567,8
5050 ==
s
(vòng/volt)
26,126876,5.220.220. 01 01 ====→ WWUW (vòng)
12,6976,5.12.12. 0022221 =====→ WWUWW (vòng)
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 47
Tiết diện dây dẫn: S=
J
I (mm2)
Chọn mật độ dòng điện qua dây dẫn: J=2A/mm2
Tiết điện dây cuộn sơ cấp: S1= 13,02
26,01 ==
J
I (mm2)
Đường kính dây quấn sơ cấp: d1 = π
1S.4 = )(407,013,0.4 mm=π
Tiết điện dây cuộn thứ cấp: S21= S22 = 12
2
J
I2 == (mm2)
Đường kính dây quấn thứ cấp: d21=d22 = π
21S.4 = )mm(273,11.4 =π
3. Chọn tụ lọc: C1= C3 =2200 Fμ , C2= C4 =470 Fμ
IV.3.7. Khâu phản hồi:
Để đảm bảo độ chính xác, liên tục của quá trình điều khiển tự động thì
trong mỗi mạch điều khiển cần có khâu phản hồi về từ tải để phân tích sai lệch
giữa trong quá trình điều khiển.
Sự biến thiên của các tín hiệu, tác động của nhiễu ở môi trường ngoài sẽ
gây ra những sai lệch không thể tránh được trong quá trình quá độ cũng như
trong quá trình xác lập.
Với quá trình mạ điện thì thường sử dụng mạch phản hồi âm dòng điện từ
tải về mạch điều khiển.
1.Sơ đồ nguyên lý có dạng như hình IV.3.7a.
Trong đó: β là khâu chuyển dòng sang áp.
PI
Iđm
Uđk
Uph
Uđ
Hình IV.3.7a. Sơ đồ mạch khâu phản hồi
β
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 48
PI là khâu tích phân - tỷ lệ.
2. Nguyên lý hoạt động
Dòng điện tải được đưa phản hồi trở lại qua khâu chuyển dòng thành áp β .
Dòng điện được đưa qua Rs, điện áp rơi trên Rs được đưa qua bộ khuếch đại đảo
rồi đưa vào bộ tích phân tỷ lệ PI để được giá trị điện áp điều khiển Uđkh để đưa
vào bộ so sánh trong mạch điều khiển.
Nhờ có khâu phản hồi mà giữ cho dòng điện mạ được ổn định. Thật vậy:
Giả sử vì một lý do nào đó mà dòng điện của nguồn mạ bị giảm, khi đó
điện áp trên điện trở Sun cũng giảm theo tức Uph giảm, mà Uđk=Uđ-Uph nên Uđk
tăng làm góc mở α giảm làm điện áp trên nguồn mạ tăng nên khiến cho dòng
điện lại được tăng lên.
Ngược lại, khi dòng điện mạ tăng thì điện trở trên Sun tăng khiến cho Uph
tăng, dẫn đến Uđk giảm làm tăng góc mở α ,khiến cho điện áp của nguồn mạ
giảm xuống,dòng điện lại được giảm đi. Như vậy dòng điện luôn được giữ ở
mức ổn định.
IV.3.8. Chọn các linh kiện bán dẫn
1. Chọn điốt
Tất cả các điốt trong mạch điều khiển đều dùng loại 1N4009 có tham số .
Dòng điện định mức : Iđm = 10 (mA)
Điện áp ngược lớn nhất : Un = 25 (V)
Điện áp để cho điốt thông: Um = 1(V)
2. Chọn IC:
Hình IV.3.7b. Sơ đồ nguyên lý khâu phản hồi dòng điện
R14
R13
Rs
R15
R16
R18
VR3-E
C5
R19
R17
Uđk
Id
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 49
Mỗi kênh điều khiển phải dùng sáu khuếch đại thuật toán. Do đó ta chọn
hai IC loại TL084 do hãng Texas Instrument chế tạo . Mỗi IC này có 4 khuyếch
thuật toán .
Sơ đồ chân có dạng như hình vẽ IV.8.1
Thông số của TL084:
Điện áp nguồn nuôi : Vcc =± 18V chọn Vcc =± 12V
Hiệu điện thế giữa hai đầu vào: U= ± 30V.
Nhiệt độ làm việc : T = -25 ÷ 850C.
Công suất tiêu thụ : P = 0,68W.
Tổng trở đầu vào : Rin = 106M Ω.
Dòng điện đầu ra : Ira = 30pA.
Tốc độ biến thiên điện áp : )s13(V/μ
dt
du =
3. Chọn cổng AND
Toàn bộ mạch điều khiển phải dùng hai cổng AND nên ta chọn một
IC4081 họ CMOS . Mỗi IC4081 có bốn thông số .
Nguồn nuôi 1C : Vcc = 12 (V) .
Nhiệt độ làm việc : 40 ÷ 800C
Điện áp ứng với mức logic “1” : 2÷ 4,5 (V) .
Dòng điện nhỏ hơn : 1mA .
Công suất tiêu thụ : P = 2,5 (nW/1 cổng) .
9 8
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10
Hình IV.8.1. Sơ đồ chân của IC TL084
TL084
Ucc
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 50
IV.3.9.Toàn bộ mạch điều khiển
Từ các tính toán ở trên ta có sơ đồ toàn mạch điều khiển như hình IV.3.9a.
Khi điện áp lưới xoay chiều 220V được đưa vào sơ cấp của biến áp đồng
pha, thì ở phía thứ cấp của biến áp ta thu được điện áp nhỏ hơn điện áp lưới.
Điện áp này được đưa vào bộ chỉnh lưu điốt một pha hai nửa chu kỳ mắc theo sơ
đồ K- chung. Thu được điện áp ra tại điểm (1) (u1) là điện áp một chiều gồm
nhiều nửa hình sin ghép lại với nhau, có tần số đập mạch bằng hai lần tần số
lưới. Điện áp u1 được đưa vào cửa không đảo của khâu so sánh OA1 để so sánh
với điện áp một chiều phẳng Ud. Sau OA1 thu được điện áp ra u2 là một chuỗi
xung hình chữ nhật âm - dương kế tiếp. Điện áp u2 được đưa tới khâu tạo xung
răng cưa để thu được điện áp răng cưa u3 sau OA2.
+Biến trở VR2 dùng để điều chỉnh độ rộng xung răng cưa.
+Điốt ổn áp Dz để hạn chế điện áp nạp trên tụ để răng cưa được tuyến tính.
Điện áp răng cưa u3 được đưa vào cửa đảo của OA3 để so sánh với điện áp
điều khiển (Uđk) ở cửa không đảo của OA3.
- Khi URC>Uđk, điện áp ở đầu ra của OA3 (u4) có dạng xung âm hình chữ nhật.
- Khi URC>Udk, u4 có dạng xung dương hình chữ nhật.
- Khi URC=Uđk thì u4 lật trạng thái.
Vậy điện áp ra của OA3 (u4) có chuỗi xung hình chữ nhật âm dương liên
tiếp. Điện áp thu được u4 được đưa vào mạch vi phân C2 – R8 do vậy khi điện áp
vào u4 là hằng số không đổi thì điện áp ra u5 = 0dt
du 4 = . Chỉ còn tại điểm chuyển
trạng thái thì u4 chuyển từ âm sang dương và ngược lại nên u5 = dt
du 4 là khác
không. Vậy điện áp ra sau mạch vi phân u5 là một chuỗi xung kim dương âm
liên tiếp. Điện áp tại điểm (5) là chùm xung kim, qua R9 đưa vào bộ khuếch đại
xung gồm hai tranzistor T1- T2 mắc theo kiểu Darlinton.
Khi có xung dương đặt lên bazơ của tranzistor T1 làm T1 mở và đưa xung
dương đó đến bazơ của T2 để T2 mở, trên cuộn sơ cấp của biến áp xung được
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 51
dẫn dòng, trên cuộn thứ cấp của biến áp xung có xung kích mở Thyristor (tại các
cực G và K).
Khi không có xung dương đặt lên bazơ của tranzistor T1, T1 khoá nên T2
cũng khoá. Điện áp của biến áp xung giảm đột ngột, trên cuộn sơ cấp của biến
áp xung xuất hiện sức điện động cảm ứng nên cần D4 mắc song song với nó để
khép kín vòng, triệt tiêu sức điện động đó, bảo vệ các Tranzistor.
Xung trước khi vào bộ khuếch đại Darlinton được lọc bỏ phần xung âm
nhờ D5. Sau khi qua khâu khuếch đại thì được khuếch đại với hệ số 21.ββ=β .
Các điốt D6, D7 có nhiệm vụ đảm bảo cho dòng điều khiển chảy đúng theo
một chiều từ dương sang âm.
Điện trở R10 có nhiệm vụ để T2 khoá nhanh khi không có xung dương cấp
vào cực bazơ.
Các điện trở R11, R12 và tụ C3, C4 để chống nhiễu ảnh hưởng đến việc điều
khiển Thyristor.
Khi đó ta thu được đồ thị điện áp theo tính toán như hình IV.3.9b
u21 u22 u1
θ
Uđ
θ
u2
0
0
u2
θ
u4
θ
u3
0
0
Uđk
u5
θ0
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 52
IV.3.10. Mô phỏng trên máy tính
Từ tính toán trên ta có được sơ đồ mô phỏng trên máy tính bằng phần mềm
MICROSIM của mạch điều khiển có dạng như hình IV.3.10a
Tống
Dạng
Thị Hiếu -
điện áp th
TĐH2- K48
u được tại
các điểm
đo như sau
Đồ án môn
:
: Điện tử công suất
Tống
Mô p
Thị Hiếu -
hỏng bộ T
TĐH2- K48
imer
Đồ án môn: Điện tử công suất
Tống
1. Ng
Đi
2. Lê
Đi
3. Võ
Đi
4. Ph
Bà
Thị Hiếu -
uyễn Bính
ện tử công
Văn Doa
ện tử công
Minh Ch
ện tử công
ạm Quốc
i tập điện
TĐH2- K48
suất: NX
nh
suất – Lý
ính, Phạm
suất
Hải, Dươn
tử công su
TÀI L
B Khoa H
thuyết - T
Quốc Hải
g Văn Ng
ất
IỆU THA
ọc Kỹ Thu
hiết kế – Ứ
, Trần Trọ
hi
Đồ án môn
M KHẢO
ật - Hà Nộ
ng dụng
ng Minh
: Điện tử c
i 1996
ông suất
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 56
LỜI KẾT
Trong suốt kỳ học vừa qua bên cạnh được nghe lý thuyết các thầy giảng
trên lớp thì để củng cố lý thuyết trên lớp chúng em được các thầy giao đồ án
môn học - ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT với đề tài: “Thiết kế nguồn mạ một chiều có
đảo chiều dòng mạ” dưới sự hướng dẫn của thầy PHẠM QUỐC HẢI. Nhờ sự cố
gắng học hỏi với sự hướng dẫn tận tình của thầy em đã hoàn thành đồ án của
mình.
Do kiến thức môn học còn chưa thực sự vững cùng với thời gian làm đồ án
có hạn nên quyển đồ án của em không thể tránh khỏi sai sót. Mong các thầy góp
ý bổ xung để quyển đồ án của em được hoàn chỉnh hơn.
Tống Thị Hiếu - TĐH2- K48 Đồ án môn: Điện tử công suất
Thiết kế nguồn mạ một chiều có đảo chiều dòng điện mạ 57
Em xin chân thành cảm ơn.
Sinh viên : TỐNG THỊ HIẾU
Lớp : TĐH2- K48
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- thiet_ke_ma_ien__9853.pdf