Luận văn Thiết kế nguồn mạ 1 chiều

Luận Văn ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ NGUỒN MẠ 1 CHIỀU §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 1 §Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã c¸c tham sè sau Ph­¬ng ¸n 2 + §iÖn ¸p ra : 6 – 12 (V) + Dßng t¶i max : 1500 (A) + §¶o chiÒu : kh«ng Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn kh«ng ®æi trong suèt qu¸ tr×nh m¹. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ ng¾n m¹ch. §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 2 Lêi nãi ®Çu M¹ kim lo¹i ra ®êi vµ ph¸t triÓn hµng tr¨m n¨m nay.Ngµy nay m¹ kim lo¹i ®· trë thµnh mét ngµnh kü thuËt ph¸t triÓn m¹nh mÏ ë hÇu hÕt c¸c n­íc trªn thÕ giíi, phôc vô mét c¸ch ®¾c lùc cho mäi ngµnh khoa häc kü thuËt s¶n xuÊt vµ ®êi sèng v¨n minh con ng­êi. Líp m¹ kim lo¹i trªn bÒ mÆt c¸c chi tiÕt m¸y,dông cô sinh ho¹t, ph­¬ng tiÖn s¶n xuÊt, giao th«ng vËn t¶i, khai th¸c má ®Þa chÊt,th«ng tin liªn l¹c, kü thuËt ®iÖn tö, c¬ khÝ chÝnh x¸c, thiÕt bÞ y tÕ, trang trÝ bao b× .. VËy m¹ ®iÖn lµ g× ? Mét c¸ch ®¬n gi¶n nhÊt cã thÓ hiÓu m¹ ®iÖn lµ qu¸ tr×nh kÕt tña kim lo¹i lªn bÒ mÆt nÒn mét líp phñ cã nh÷ng tÝnh chÊt c¬, lý, ho¸ ... ®¸p øng ®­îc c¸c yªu cÇu kü thuËt mong muèn. M¹ kim lo¹i kh«ng chØ lµm môc ®Ých b¶o vÖ khái bÞ ¨n mßn mµ cßn cã t¸c dông trang trÝ, lµm t¨ng vÎ ®Ñp, søc hÊp dÉn cho c¸c dômh cô m¸y mãc vµ ®å trang søc.. Ngµy nay kh«ng riªng g× ë n­íc ph¸t triÓn mµ ngay trong n­íc ta kü thuËt m¹ ®· cã nh­ng b­íc ph¸t triÓn nh¶y vät, tho¶ m·n yªu cÇu kü thuËt trong s¶n xuÊt cung nh­ trong kinh doanh Kü thuËt m¹ ®ßi hái ph¶i kh«ng ngõng ph¸t triÓn nghiªn cøu c¶i tiÕn kü thuËt ,m¸y mãc chuyªn dïng thiÕt bÞ d©y chuyÒn s¶n xuÊt ®ång bé tù ®éng ho¸ víi ®é tin cËy cao. §iÒu nµy sÏ gióp n©ng cao chÊt l­îng m¹ vµ h¹ gi¸ thµnh s¶n phÈm, chèng « nhiÔm m«I tr­êng. §Ó cã mét líp m¹ tèt ngoµI nh÷ng yÕu tè kh¸c th× nguån ®iÖn dïng ®Ó m¹ lµ rÊt quan träng. §èi víi sinh viªn tù ®éng hãa, m«n häc ®iÖn tö c«ng suÊt lµ mét m«n rÊt quan träng. Víi sù gi¶ng d¹y nhiÖt t×nh cña c¸c thÇy c« trong khoa em ®· t­ng b­íc tiÕp cËn m«n häc. §Ó cã thÓ l¾m v÷ng lý thuyÕt ®Î ¸p dông vµo thùc tÕ, ë häc kú nµy em ®­îc c¸c thÇy giao cho ®å ¸n m«n häc víi ®Ò tµi : ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu. §©y lµ mét ®Ò tµi cã quy m« vµ øng dông thùc tÕ. Víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n cïng víi sù chØ b¶o cña c¸c rhÇy c« gi¸o trong bé m«n vµ ®Æc biÖt lµ thÇy §ç Träng TÝn ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Do lÇn ®Çu lµm ®å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt kinh nghiÖm ch­a cã lªn em kh«ng tr¸nh khái nh÷ng sai sãt mong c¸c thÇy gióp ®ì. Cuèi cïng em xin ch©n thµnh c¶m ¬n ! Hµ néi, ngµy 3 th¸ng 2 n¨m 2004 Sinh viªn : §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 3 Ch­¬ng I : Giíi thiÖu chung vÒ c«ng nghÖ m¹ ®iÖn §Ò tµI thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu lµ mét ®Ò tµI cã gi¸ trÞ thùc tÕ lín, bëi v× trong c«ng nghÖ m¹ nguån ®iÖn mét chiÒu lµ mét yÕu tè quan träng. §Ó thÊy râ gi¸ trÞ cña ®Ò tµI, tr­íc hÕt ta cÇn ph¶i n¾m râ mét sè kh¸I niÖm còng nh­ c¸c thiÕt bÞ cã liªn quan ®Õn qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n. Ta dùa vµo s¬ ®å ®iÖn ph©n nh­ sau: S¬ ®å trªn lµ m« h×nh dïng trong ph¹m vi nhá nh­ phßng thÝ nghiÖm ®ång thêi còng dïng trong qui m« s¶n xuÊt lín. C¸c thµnh phÇn c¬ b¶n cña s¬ ®å ®iÖn ph©n : 1. Nguån ®iÖn mét chiÒu nh­ : pin, ¾c qui, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé biÕn ®æi. Ngµy nay ®­îc dïng phæ biÕn nhÊt lµ bé biÕn ®æi. Bé biÕn ®æi cho qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n cã ®iÖn ¸p ra thÊp : 3V, 6V, 12V, 24V Tuú theo yªu cÇu kü thuËt mµ chän ®iÖn ¸p ra cho phï hîp. Mét bé biÕn ®æi cã thÓ lÊy ra mét sè ®iÖn ¸p cÇn thiÕt cho mét sè qui tr×nh. §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 4 VD : M¹ niken th­êng dïng ®iÖn ¸p 6V hay 12V. §Ó m¹ Cr«m dïng 12V. §Ó ®¸nh bãng ®iÖn hãa nh«m th­êng dïng ®iÖn ¸p 12 – 24V. 2. Anèt :lµ ®iÖn cùc nèi v¬Ý cùc d­¬ng cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Tr­íc khi ®iÖn ph©n anèt cÇn ph¶i ®¸nh s¹ch dÇu mì, líp gØ Anèt dïng trong m¹ ®iÖn cã hai lo¹i : anèt hßa tan vµ anèt kh«ng hoµ tan. Anèt hoµ tan ®­îc dïng tronh c¸c tr­êng hîp m¹ niken, m¹ ®ång, m¹ kÏm, m¹ thiÕc Trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n anèt tan vµo dung dÞch m¹ theo ph¶n øng ë ®iÖn cùc :     2 2 2 2 CueCu NieNi C¸c cation kim lo¹i tan vµo dung dÞch ®iÖn ph©n vµ ®I ®Õn catèt. Ph¶n øng ®iÖn hãa ë anèt lµ ph¶n øng oxi hãa. Anèt kh«ng hßa tan dïng trong tr­êng hîp m¹ Cr«m. Khi ®iÖn ph©n ë bÒ mÆt anèt kh«ng hoµ tan còng diÔn ra qu¸ tr×nh oxi hãa  ClOHOH ,,2     22 2 244 22 OOHeOH CleCl KhÝ tho¸t ra ë anèt trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n th­êng chÝnh lµ 2O hay 2Cl . 3. Catèt : lµ ®iÖn cùc nèi víi cùc ©m cña nguån ®iÖn mét chiÒu. Trong m¹ ®iÖn catèt lµ vËt m¹. Trªn bÒ mÆt vËt m¹ lu«n diÔn ra ph¶n øng khö c¸c ion kim lo¹i m¹. VÝ dô nh­ : M¹ niken :  NieNi 22 M¹ kÏm  ZneZn 22 §ång thêi víi i«n kim lo¹i bÞ khö, OH 3 còng bÞ khö gi¶i phãng ra khÝ 2H theo ph¶n øng : OHHeoH 223 22   KhÝ 2H tho¸t ra trªn bÒ mÆt ca tèt cã kh¶ n¨ng thÊm s©u vµo m¹ng tinh thÓ kim lo¹i m¹ vµ c¸c kim lo¹i nÒn, lµm gi¶m ®é bÒn c¬ häc cña kim lo¹i (khÝ 2H khi gÆp nhiÖt ®é cao gi·n në m¹nh g©y ra sù r¹n nøt, gißn kim lo¹i) .Ng­êi ta gäi hiÖn t­îng nµy lµ hiÖn t­îng “ gißn kim lo¹i “. §Ó kim lo¹i m¹ b¸m chÆt vµo bÒ mÆt kim lo¹ nÒn ®ång thêi cho líp m¹ ®ång ®Òu, bãng s¸ng hÊp dÉn, tr­íc khi m¹ ta cÇn ph¶i gia c«ng cho bÒ mÆt chi tiÕt b»ng ph¼ng, bãng vµ s¹ch c¸c chÊt dÇu mì mµng oxÝt. Catè vËt m¹ cÇn ph¶i nhóng ngËp vµo dung dÞch, th­êng ngËp d­íi mÆt n­íc 8 – 15cm vµ c¸ch ®¸y bÓ khon¶g 15cm. C¸c chç nèi ph¶i ®¶m b¶o tiÕp xóc thËt tèt, kh«ng ®Ó g©y ra hiªn t­îng phãng ®iÖn trong chÊt ®iÖn ph©n. TuyÖt ®èi kh«ng ®Ó ch¹m trùc tiÕp gi÷a anèt vµ catèt khi ®· nèi m¹ch ®iÖn. 4. Dung dich chÊt ®iÖn ph©n : dung dÞch chÊt ®iÖn ph©n dïng ®Ó m¹ th­êng cã hai phÇn : _ Thµnh phÇn c¬ b¶n : gåm muèi vµ hîp chÊt chøa i«n cña kim lo¹i m¹ vµ mét sè ho¸ chÊt thiÕt yÕu kh¸c, nÕu thiÕu hãa chÊt nµy th× dung dich kh«ng thÓ dïng ®Ó m¹ ®­îc. _ Thµnh phÇn thø hai : bao gåm c¸c chÊt phô gia + ChÊt lµm bãng líp m¹ +ChÊt ®Öm gi÷ cho pH cña dung dÞch æn ®Þnh §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 5 +ChÊt gi¶m søc c¨ng néi t¹i ®¶m b¶o líp m¹ kh«ng bong nøt +ChÊt san b»ng ®¶m b¶o cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n +ChÊt lµm t¨ng ®é dÉn ®iÖn cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n +ChÊt chèng thô ®éng hãa anèt nh»m æn ®Þnh m¹ Mét sè ®Æc ®iÓm dung dÞch m¹ : _ Dung dÞch m¹ cÇn ph¶i cã ®é ®Én ®iÖn cao. §é ®Én ®iÖn cña dung dÞch kh«ng nh÷ng chØ gi¶m ®­îc tæn thÊt®iÖn trong qu¸ tr×nh m¹ mµ cßn lµm cho líp m¹ ®ång ®Òu h¬n. _ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt l­îng trong mét kho¶ng pH nhÊt ®Þnh. VÝ dô m¹ Niken pH=4,5 ®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch am«niclorua pH= 4,5 ®Õn 5,5. M¹ kÏm trong dung dÞch axÝt pH= 3,5 ®Õn 4,0 _ Mçi dung dÞch cho líp m¹ cã chÊt l­îng cao trong mét kho¶ng nhiÖt ®é nhÊt ®Þnh. VD m¹ Niken kho¶ng nhiÖt ®é lµ C.7055 , m¹ vµng C.7060 . Nh×n chung, khi ®iÖn ph©n nhiÖt ®é dung dÞch kh«ng v­ît qua nhiÖt ®é s«i cña dung dÞch. _ Mçi dung dÞch cã mét khoang mËt ®é dßng catèt thÝch hîp. _ Dung dÞch chøa muèi phøc cña kim lo¹i th­êng cho líp m¹ cã chÊt l­îng tèt h¬n líp m¹ tõ chÝnh kim lo¹i thu ®­îc tõ nuèi ®¬n. VD líp m¹ thu ®­îc tõ dung dÞch 24)(CNZn hoÆc 23)(CNZn tèt h¬n líp m¹ thu ®­îc tõ dung dÞch muèi 4CuSO . 5. BÓ ®iÖn ph©n : lµm tõ vËt liÖu c¸ch ®iÖn, bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Thµnh vµ mÆt trong cña bÓ th­êng ®­îc lãt b»ng chÊt dÎo cã ®é bÒn hãa häc, bÒn nhiÖt. Líp chÊt dÎo lãt ph¶i kÝn tuyÖt ®èi, n­íc kh«ng thÊm qua ®­îc. MÆt ngoµi s¬n nhiÒu líp chèng gØ. BÓ m¹ th­êng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt, ®iÒu nµy gióp cho líp m¹ ®­îc ph©n bè ®Òu h¬n bÓ cã h×nh d¹ng kh¸c. Cã nhiÒu bÓ m¹ nh­ bÓ m¹ tÜnh, thïng m¹ quay, Trªn d©y lµ toµn bé s¬ ®å tæng qu¸t cña qu¸ tr×nh m¹ b»ng ®iÖn ph©n. Trong c«ng nghÖ m¹ cßn cã mét sè yªu cÇu vÒ gia c«ng bÒ mÆt tr­íc khi m¹.Yªu cÇu bÒ mÆt tr­íc khi m¹ : - Tr­íc khi m¹ vËt cÇn m¹ ®­îc tiÕn hµnh gia c«ng c¬ khÝ ®Ó cã bÒ mÆt b»ng ph¼ng, ®ång thêi tÈy xãa c¸c lopø gØ, ®¸nh bãng bÒ mÆt theo yªu cÇu sö dông. - TÈy s¹ch dÇu mì c¸c hîp chÊt hãa häc kh¸c cã thÓ cã trªn bÒ mÆt vËt m¹. Tãm l¹i tr­íc lóc chi tiÕt vµo bÓ ®iÖn ph©n, bÒ mÆt cÇn ph¶i thËt b»ng ph»ng, s¾c nÐt bãng tuyÖt ®èi s¹ch dÇu mì, c¸c mµng oxit cã thÓ cã. Trong ®iÒu kiÖn nh­ vËy líp m¹ thu ®­îc míi cã ®é bãng tèt, kh«ng s­íc, kh«ng sÇn sïi, bãng ®Òu toµn líp m¹ ®ång nhÊt nh­ ý. Ph­¬ng ph¸p gia c«ng bÒ mÆt kim lo¹i tr­íc khi m¹ : - Ph­¬ng ph¸p gia c«ng c¬ khÝ bao gåm : mµi th«, mµi tinh, ®¸nh bãng quay bãng hay sãc bãng trong thïng quay. - Ph­¬ng ph¸p gia c«ng hãa häc hay ®iÖn hãa häcbao gåm : tÈy dÇu mì, tÈy gØ, tÈy l¹i lµm bãng bÒ mÆt, röa s¹ch. Sù lùa chän ph­¬ng ph¸p gia c«ng cho hiÖu qña tèt nhÊt l¹i cã gi¸ thµnh rÎ, ®ßi hái ng­êi kü thuËt viªn ph¶i cã hiÓu biÕt ®Çy ®ñ vµ nhÊt lµ ph¶i cã kinh nghiÖm s¶n xuÊt. BÊt kú thiÕu sãt nµo dï nhá hoÆc ®¸nh gi¸ kh«ng ®óng c«ng viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt ®Òu dÉn ®Õn gi¶m sót chÊt l­îng vµ h×nh thøc líp m¹. ChÊt §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 6 l­îng líp m¹ phô thuéc mét c¸ch c¬ b¶n vµo ph­¬ng ph¸p ®­îc lùa chän, kü thuËt vµ ®iÒu kiÖn tiÕn hµnh chuÈn bÞ bÒ mÆt líp m¹. Kh«ng bao giê chóng ta coi nhÑ viÖc chuÈn bÞ bÒ mÆt vËt m¹. Ch­¬ng II : Lùa chän ph­¬ng ¸n NhiÖm vô ®Æt ra ®èi víi ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu cã ®iÖn ¸p thÊp vµ dßng rÊt lín. Nguån m¹ lµm viÖc theo nguyªn t¾c gi÷ dßng ®iÖn m¹ trong qu¸ tr×nh n¹p. M¹ch cã kh©u b¶o vÖ chèng ch¹m ®iÖn cùc. Trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× nguån ®iÖn lµ mét yÕu tè hÕt søc quan träng, nã quyÕt ®Þnh nhiÒu ®Õn chÊt l­îng líp m¹ thu ®­îc. Nguån ®iÖn mét chiÒu cã thÓ lµ ¾c quy, m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu, bé biÕn ®æi Chóng ta ph©n tÝch tõng lo¹i nguån ®Ó quyÕt ®Þnh lùa chän ph­¬ng ¸n nµo : 1. ¾c quy : Tong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn ¾c quy chØ ®­îc sö dông trong phßng thÝ nghiÖm hay s¶n xuÊt ë quy m« nhá. Do h¹n chÕ vÒ l­îng ®iÖn tÝch lªn ¾c quy chØ dïng ®Ó m¹ c¸c chi tiÕt nhá, cßn víi c¸c chi tiÕt lín th× kh«ng dïng ¾c quy ®­îc. §Æc biÖt khi dßng ®iÖn m¹ ®ßi hái lín th× ¾c quy kh«ng thÓ ®¸p øng ®­îc. V× vËy mµ trong c«ng nghÖ m¹ ng­êi ta Ýt sö dông ¾c quy lµm nguån m¹. 2. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu : Trong c«ng nghÖ m¹ dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu kh¾c phôc ®­îc c¸c nh­îc ®iÓm cña ¾c quy. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu trong thùc tÕ cã thÓ ®­îc sö dông réng r·i trong quy m« s¶n xuÊt lín. Nh­ng gi¸ thµnh §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 7 ®Çu t­ cho m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu lín, c¬ cÊu ®iÒu khiÓn ho¹t ®éng kh¸ phøc t¹p .M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu víi nhiÒu nh­îc ®iÓm : cæ gãp mau háng; thiÕt bÞ cång kÒnh; lµm viÖc cã tiÕng ån lín. M¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu cÇn th­êng xuyªn b¶o tr× söa ch÷a. ChÝnh v× c¸c lý do trªn lªn trong c«ng nghiÖp ng­êi ta kh«ng dïng m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu. 3. Bé biÕn ®æi : HiÖn nay trong c«ng nghiÖp th× dßng ®iÖn xoay chiÒu ®­îc sö dông réng r·i. C«ng nghÖ chÕ t¹o c¸c thiÕt bÞ b¸n dÉn ngµy cµng hoµn thiÖn, c¸c thiÕt bÞ ho¹t ®éng víi ®é tin cËy cao. §Æc biÖt c«ng nghÖ s¶n xuÊt Tiristor ®· ®¹t ®­îc nhiÒu thµnh tùu. ChÝnh v× vËy c¸c bé biÕn ®æi dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh dßng mét chiÒu ngµy cµng ®­îc sö dông nhiÒu trong c¸c nghµnh c«ng nghiÖp. Ngµy nay trong c«ng nghÖ m¹ ®iÖn th× bé biÐn ®æi ®­îc dïng réng r·i nhÊt. C¸c bé biÕn ®æi dïng trong qu¸ tr×nh ®iÖn ph©n cã thÓ cho ra c¸c ®iÖn ¸p nh­ : 3V, 6V, 12V, 24V, 30V, 50v. Tuú theo yªu cÇu kü thuËt mµ chän ®iÖn thÕ cho phï hîp.Bé biÕn ®æi víi c¸c ­u ®iÓm : thiÕt bÞ gän nhÑ; t¸c ®éng nhanh; dÔ tù ®éng hãa; dÔ ®iÒu khiÓn vµ æn ®Þnh dßng. Chi phÝ ®Çu t­ cho bé biÕn ®æi còng rÎ, hiÖu qu¶ lµm viÖc cao vµ æn ®Þnh. So víi dïng nguån m¹ lµ ¾c quy hoÆc m¸y ph¸t ®iÖn mét chiÒu th× bé biÕn ®æi ®¸p øng ®­îc h¬n c¶ vÒ mÆt kinh tÕ còng nh­ c¸c tiªu chuÈn kü thuËt. VËy quyÕt ®Þnh ph­¬ng ¸n lµ dïng bé biÕn ®æi. Víi m¹ch chØnh l­u(kh«ng dïng m¹ch chØnh l­u ) cã rÊt nhiÒu : chØnh l­u mét pha, chØnh l­u ba pha, chØnh l­u kh«ng ®iÒu khiÓn, chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn Trong yªu cÇu cña ®å ¸n lµ thiÕt kÕ nguån m¹ ®iÖn ¸p thÊp vµ dßng kh¸ lín. Tr­íc hÕt ta xÐt tr­êng hîp chØnh l­u cã ®iÒu khiÓn, sau ®ã ta cã thÓ xÐt tr­êng hîp chØnh l­u ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn víi gãc ®iÒu khiÓn 0 . C¸c ph­¬ng ¸n kh¶ thi : + ChØnh l­u cÇu mét pha + ChØnh l­u cÇu ba pha + chØnh l­u s¸u pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng Ph­¬ng ¸n 1 : ChØnh l­u cÇu mét pha S¬ ®å nguyªn lý chØnh l­u cÇu mét pha §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 8 a.Khi t¶i thuÇn trë R : Víi sin2 22 Uu  _ Khi   : cho xung ®iÒu khiÓn më T1, T2 vµ 2UU d  , hai tiristor sÏ kho¸ khi 02 u _khi   , cho xung ®iÒu khiÓn më T3, T4 vµ 2UU d  Dßng qua t¶i lµ dßng gi¸n ®o¹n. Gi¸ tri trung b×nh cña ®iÖn ¸p t¶i : )cos1( 2 .sin2 1 2 2          U dUU d Gi¸ trÞ trung b×nh dßng t¶i : R U I dd  Gi¸ trÞ trung b×nh dßng qua tiristor : 22 .sin 2 2 1 2 dd T I R U d R U I        D¹ng sãng c¬ b¶n : b. T¶i R+L - Khi L ®ñ lín th× dßng ®iÖn di sÏ lµ dßng liªn tôc. §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 9 - Ph­¬ng tr×nh m¹ch t¶i :   d d XRidU did .sin2 2    dI dd di X di R dU      .sin2 1 2 cos 22 2   U U d D¹ng sãng c¬ b¶n : c. ¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : ¦u ®iÓm : ®iÖn ¸p ng­îc ®Æt lªn mçi van trong s¬ ®å nhá Nh­îc ®iÓm : kh«ng dïng ®­îc cho t¶i cã c«ng suÊt lín, nÕu dïng g©y ra hiÖn t­îng c«ng suÊt bij lÖch pha. S¬ ®å chØnh l­u cÇu mét pha dßng t¶i ch¶y quia hai van nèi tiÕp, v× vËy tæn thÊt diÖn p¸ vµ c«ng suÊt trªn van sÏ lín. S¬ ®å cÇu mét pha chØ øng dông víi yªu cÇu ®iÖn ¸p chØnh l­u cao vµ dßng t¶i nhá. Ph­¬ng ¸n 2 : ChØnh l­u cÇu ba pha ®èi xøng a)S¬ ®å nguyªn lý : §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 10 G F T5 T6T4 u2c u2a u2b R L T1 T2 T3 S¬ ®å cÇu ba pha ®èi xøng gåm 6 tiristor, chia lµm hai nhãm : - nhãm catèt chung T1, T3, T5 - nhßm anèt chung T2, T4, T6 §iÖn ¸p c¸c pha : sin2 2UU a  ) 3 2 sin(2 2   UU b ) 3 4 sin(2 2   UU c b)Ho¹t ®éng cña s¬ ®å : Gi¶ thiÕt T5, T6 ®ang cho dßng ch¶y qua bGcF VVVV  , + Khi   62 cho xung ®iÒu khiÓn m¬ T1. Tiristor nµy më v× 0aU . Sù më cña T1 lµm cho T5 bÞ kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× ca UU  . Lóc nµy T6 vµ T1 cho dßng ®i qua. §iÖn ¸p ra trªn t¶i : baabd UUUU  + Khi   6 3 2 cho xung ®iÒu khiÓn më T2. Tiristor nµy mëv× T6 dÉn dßng, nã ®Æt bU lªn catèt T2 mµ cb UU  . Sù më cña T2 lµm cho T6 kho¸ l¹i mét c¸ch tù nhiªn v× cb UU  . C¸c xung ®iÒu khiÓn lÖch nhau 3  ®­îc lÇn l­ît ®­a ®Õn c¸c cùc ®iÒu khiÓn cña c¸c thyristá theo thø tù 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,..Trong mçi nhãm, khi 1 tiristor më th× nã sÏ kho¸ ngay thyritor tr­íc nã, nh­ trong b¶ng sau : Thêi ®iÓm Më Kho¸ 1 = /6 +  2 = 3/6 +  3 = 5/6 +  4 = 7/6 +  5 = 9/6 +  6 = 11/6 +  T1 T2 T3 T4 T5 T6 T5 T6 T1 T2 T3 T4 §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 11 D¹ng sãng c¬ b¶n §­êng bao phÝa trªn biÎu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm F §­êng bao phÝa d­íi biÓu diÔn ®iÖn thÕ ®iÓm G §iÖn ¸p trªn m¹ch t¶i : GFd UUU  lµ kho¶ng c¸ch th¼ng ®øng gi÷a hai ®­êng bao    cos 63 .sin2 2 6 2 6 5 6 2          U dUU d Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p ng­îc lín nhÊt trªn mçi van : 22max 45,26 UUU ng  du 1T i  2T i 3T i 6T i 5T i 4T i di dI 0 0 0 0 0 0 0 0         §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 12 Dßng ®iÖn trung b×nh ch¹y qua van 3 d T I I  c)¦u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : + ­u ®iÓm : - sè xung ¸p chØnh l­u trong 1 chu kú lín, v× vËy ®é ®Ëp m¹ch cña ®iÖn ¸p chØnh l­u thÊp, chÊt l­îng ®iÖn ¸p cao. - kh«ng lµm lÖch pha l­íi ®iÖn. + Nh­îc ®iÓm - sö dung sè van lín, gi¸ thµnh thiÕt bÞ cao - s¬ ®å nµy chØ dung cho t¶i c«ng suÊt lín, dung t¶i nhá vµ ®iÖn ¸p chØnh l­u ®ßi hái ®é b»ng ph¼ng. Do dßng t¶i dïng trong m¹ ®iÖn cã tôi sè lín, nªn kh«ng ¸p dông ®­îc ph­¬ng ph¸p nµy, v× c¸c van kh«ng chÞu ®­îc dßng t¶i lín. Ph­¬ng ¸n 3 : ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng a.S¬ ®å nguyªn lý S¬ ®å chØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng, ®­îc biÓu diÔn nh­ trªn s¬ ®å, bao gåm m¸y biÕn ¸p ®éng lùc, cã cuén kh¸ng c©n b»ng cbC , 6 tiristor chia lµm hai nhãm T1,T3,T5 vµ T2,T4,T6 . M¸y biÕn ¸p cã hai hÖ thèng thø cÊp a,b,c vµ a’,b’,c’. C¸c cuén d©y trªn mçi pha a vµ a’; bvµ b’;c vµ c’ cã sè vßng nh­ nhau nh­ng cã cùc tÝnh ng­îc nhau. HÖ thèng d©y cuèn thø cÊp m¸y biÕn ¸p cã ®iÓm trung tÝnh riªng biÖt P vµ Q. P, Q ®­îc nèi víi nhau qua cuén kh¸ng c©n b»ng. §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 13 Cuén kh¸ng c©n b»ng cã cÊu t¹o nh­ m¸y biÕn ¸p tù ngÉu. §iÖn ¸p chØnh l­u trung b×nh trong s¬ ®å cã gi¸ trÞ nh­ trung b×nh céng cña ®iÖn ¸p ®Çu ra cña hai chØnh l­u tia 3 pha, nghÜa lµ : 22 17,12 63 U U U d   Do t¸c dông cña cuén kh¸ng c©n b»ng cã thÓ coi dßng t¶i lµ ph¼ng hoµn toµn. Nh­ vËy trÞ hiÖu dông cña dßng thø cÊp m¸y biÕn ¸p : d d I I I 29,0 32 2  Dßng trung b×nh qua van : 6 d v I I   D¹ng sãng c¬ b¶n : D¹ng ®iÖn ¸p chØnh l­u Ud vµ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng c©n b»ng c)­u nh­îc ®iÓm cña s¬ ®å : _ ­u ®iÓm : + Dßng ®iÖn ¸p ra cã ®é b»ng ph¼ng cao, cã ®é ®Ëp m¹ch lín + Dßng trung b×nh qua van nhá b»ng 1/6 dßng qua t¶i. _ Nh­îc ®iÓm : + Sè van sñ dông lín gi¸ thµnh cao + M¸y biÕn ¸p phøc t¹p cã sè cuén thø cÊp nhiÒu. ** Dßng ®iÖn m¹ kh¸ lín, c¨n cø vµo ­u nh­îc ®iÓm cña ph­¬ng ¸n nµy, ta thÊy dßng qua van nhá trung b×nh b»ng 1/6 dßng qua t¶i. V× vËy ta chän bé biÕn ®æi dïng lµm nguån m¹ lµ chØnh l­u 6 pha, cã cuén kh¸ng c©n b»ng. §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 14 Ch­¬ng III : TÝNH CHäN M¹CH LùC Qua ph©n tÝch ë trªn ta chän ph­¬ng ¸n chØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng ®Ó x©y dùng nguån m¹. Nh­ng ph­¬ng ¸n nµy cã nh­îc ®iÓm lµ khi dßng t¶i nhá th× c¸ch chän van khã vµ chØ øng dông cho ®iÖn ¸p thÊp, dßng t¶i lín vµ b¾t buéc ph¶i cã cuén kh¸ng c©n b»ng. ChØnh l­u 6 pha cã cuén kh¸ng c©n b»ng cã 2 c¸ch ®iÒu chØnh: + §iÒu chØnh s¬ cÊp + §iÒu chØnh thø cÊp Sau ®©y ta xÐt tõng ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh 1> §iÒu chØnh s¬ cÊp : S¬ ®å : §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 15 S¬ ®å gåm : - 3 tiristor - 6 ®ièt kh«ng ®iÒu khiÓn Khi cÇn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trªn t¶i, ta sÏ ®iÒu chØnh bé biÕn ®æi b»ng c¸ch thay ®æi gãc më cña c¸c tiristor T1, T2, T3. Khi qua c¸c van T1, T2, T3 ®iÖn ¸p s¬ cÊp bÞ gi¸n ®o¹n kh«ng cßn d¹ng sin n÷a. V× vËy khi c¶m øng sang thø cÊp ®iÖn ¸p cã d¹ng bËc thang. Nh­ vËy khi muèn ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p ra trªn t¶i ta ph¶i ®iÒu chØnh gi¸n tiÕp. §iÖn ¸p ra t¶i chÊt l­îng thÊp. MÆt kh¸c tuy chän van dÔ nh­ng l¹i tèn van. V× vËy ph­¬ng ¸n nµy kh«ng kh¶ thi. 2> §iÒu chØnh thø cÊp : S¬ ®å gåm 6 tiristor ®­îc bè trÝ nh­ h×nh vÏ §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån m¹ mét chiÒu Nhãm 4 Líp T§H1 K45 16  Khi muèn ®iÒu chØnh dßng t¶i chØ cÇn t¸c ®éng xung ®iÒu khiÓn vµo c¸c tiristor ë cuén thø cÊp. Khi gãc ®iÒu khiÓn  t¨ng lªn, biªn ®é ®iÖn ¸p c©n b»ng tang lªn ®¸ng kÓ. Gi¸ trÞ ®iÖn ¸p trªn cuén kh¸ng lín nhÊt khi 090 . Ph­¬ng ¸n nµy ®· kh¾c phôc ®­îc nh÷ng nh­îc ®iÓm cña ®iÒu chØnh s¬ cÊp. Cuèi cïng, chän ph­¬ng ¸n ®iÒu chØnh 6 pha cuén kh¸ng c©n b»ng ®iÒu chØnh thø cÊp. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch lùc nguån m¹ mét chiÒu nh­ sau : §å ¸n ®iÖn tö c«ng suÊt ThiÕt kÕ nguån