Tải bản đầy đủ

Nguyên lý hoạt động và kết cấu của các loại nguồn một chiều

Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
I MỤC LUC
Chương I .Giới thiệu khái quát về công nghệ mạ xoa
I Giới thiệu chung.
II Qúa trình hình thành lớp mạ xoa .
1 .Khái niệm cơ bản về mạ xoa .
2 Điều kiện tạo thành lớp mạ xoa.
3 Đặc điểm của lớp kim loai mạ.
III Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ
1 Điện thế và dòng điện.
IV Đặc điểm của dung dịch mạ xoa.
V Gia công bề mặt trước khi mạ.
1 Gia công cơ học.
2 Làm sạch bề mặt.
Chương II : Nguyên lý hoạt động và kết cấu của các loại nguồn
một chiều
I Các loại nguồn một chiều dùng cho mạ xoa .
1. Máy phát một chiều.
2. Chỉnh lưu dùng các thiết bị điện tử công suất.
II Các phương pháp điều kiển điện áp chỉnh lưu .
1. Điều chỉnh điện áp bằng biiến áp tự ngẫu .

2.Điều chỉnh điện áp bằng thiềt bị bán dẫn .
3. Điều chỉnh điện áp dùng cho bộ chỉnh lưu
III. các sơ đồ chỉnh lưu có điều khiển
A. các sơ đồ chỉnh lưu một pha có điều khiển
1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ có điều khiển
2. Chỉnh lưu một pha hai nửa chu kỳ có điều khiển
SV:Nguyễn Văn Định – Lớp : CTM3 - K44
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
3. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển
4. Chỉnh lưu cầu một pha không đối xứng
B. Các sơ đồ chỉnh lưu ba pha có điều khiển .
1. Chỉnh lưu ba pha có điều khiển .
2 2.Chỉnh lưu tia sáu pha có điều khiển .
3.Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển đối xứng.
3 4.Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng.
Chương III Thiết kế mạch động lực
I Tính và chọn van trong mạch động .
1.Tính các thông số của van .
2.Chọn van .
II Tính toán máy biến áp động lực .
1 Tính toán các đại lượng điện cơ bản .
2. Tính toán các kích thước của máy biến áp .
3.Tính toán các tham số ngắn mạch
4.Tính toán cuối cùng của mạch từ .
5.Tính toán tổn hao không tải .
ChươngIV :Thiết kế mạch điều khiển.
I .Nguyên tắc điều khiển Tiristor trong mạch xoay chiều .
1. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính .
2. Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng Cosin .
II Tính các khâu trong mạch điều khiển .
1 .Sơ đồ của mạch điều khiển
2 .Chọn khâu đồng pha .
3. Chọn khâu so sánh .
2
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
2
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
3 .Chọn khâu khuếch đại tạo xung .
4 .Sơ đồ mạch điều khiển một kênh .
III . Tính chọn các linh kiện của mạch điều khiển .
1 Tính biến áp xung .
2 Chọn IC khuếch đại thuật toán .
3 Chọn khâu khuếch đại toạ xung.
4 Tính chọn khâu so sánh .
5 Tính chọn khâu đồng pha .
IV Sơ đồ bộ nguồn một chiều cấp điện cho mạch điều khiển .
Chương V. Các vấn đề bảo vệ và ổn định các thông số đầu ra của
nguồn mạ xoa .
I Tính chọn các thiết bị bảo vệ .
1.Bảo vệ quá điện áp .
2.Bảo vệ nắn mạch điện .
3.Bảo vệ quá nhiệt cho van .
V .Vấn đè ổn định thông số đầu ra của nguồn mạ xoa .
Kết luận
Tài liệu tham khảo

3
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
3
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
CHƯƠNG I
I TỔNG QUAN VỀ MẠ XOA
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 thêm khắc nhiệt .Ngoài ra ,nhu
cầu sử dụng thiết bị ngày càng nhiều ,trong khi giá thanh chế tạo cao vì vậy việc
phục hồi các chi tiết sau một thời gian làm việc đã 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 đã được sử lý bằng những công ngệ phủ hoá lý
khác nhau .Vật liệu phủ có thể là kim loại nguyên chất ,hợp kim nhiều thanh
phần polyme gốm silíc ,vật liệu quang ,từ ,vớ 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 , đã được coi là
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 đã bị hư hỏng do sử dụng hoặc
gia công sai . Hiện nay các chi tiết như vậy đã 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 ưng dụng rất rộng rãi trong các
ngành công nghiệp và quân sự
4
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
4
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Mạ xoa là một công nghệ bề mặt tiên tiến . Nó cho phép vừa phục hồi
kích thứơc vừa tạo được chất lượng bề mặt cao về độ cứng , khả năng chịu mài
mòn ,độ bền. Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành kinh tế như đầu
máy toa xe, hàng không ,tầu thuyền , cơ giới công trình ,thiết bị điện tử.
II QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH LỚP MẠ :
1 KHÁI NIỆM VỀ MẠ XOA
Mạ xoa là phương pháp mạ điện khi sử dụng bút xoa .Cơ cấu của thiết bị bao
gồm : M ột bộ nguồn điều khiển vô cấp , cấp điện âm (-) cho chi tiết mạ và điện
áp dương (+) cho bút xoa. Khi thực hiện quá trình mạ xoa , phải có sự chuyển
động tương đối giữa bút xoa và chi tiết mạ trong khi dung dịch mạ được cung
cấp liên tục bằng máy bơm dung dịch . Quá trình mạ chỉ diễn ra ở những nơi bút
xoa chi tiết tiếp xúc với chi tiết gia công. Sơ đồ nguyên lý của chung của hệ
thống thiết bị mạ xoa được thể hiện ở hình 1
Trong dung dich mạ xoa , chỉ phóng điện hoàn nguyên kết tinh tại nơi tiếp xúc
giữa bút mạ xoa và chi tiết . Sự dịch chuyển của bút mạ hạn chế sự lớn lên và sát
nhập của các hạt tinh thể , do đó trong lớp mạ tồn tại rất nhiều các hạt tinh thể
nhỏ mịn và lệch vị , dẫn tới nâng cao củng cố độ cứng của lớp mạ .
Dung dịch mạ xoa thông qua bút xoa được cung cấp kịp thời lên bề mặt làm
việc , rút ngắn quá trình khuếch tán ion kim loại ,khiến cho không nảy sinh hiện
tượng thiếu ion . Do hàm lượng ion trong kim loại rất cao cho phép sửa dụng
dòng điện cao hơn bể mạ rất nhiều , do đó hình thành lớp mạ cao .
Nguyên lý của kỹ thuật mạ xoa có thể biểu thị bằng công thức sau :
M
n+
+ne ⇒ M
Trong đó M
n+
:ion kim loại
n:Hoá trị của kim loại
e :Điện tử
m :nguyên tử kim loại
5
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
5
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
-
1
+
2
6
3
4
5
1Nguồn điện mạ 2 Chi tiết mạ 3 Bút xoa
4 Lớp b3ọc anode 5 Bơm dung dịch 6 Khay đựng dung dịch
Hình1.Sơ đồ nguyên lý của hệ thống thiết bị mạ xoạ
2 ĐIỀU KIỆN TẠO THÀNH LỚP MẠ
Muốn hoà tan kim loại vào lớp mạ vào trong dung dịch hay làm kết tủa
ion kim loại đó lên bề mặt lớp nền thì cần phải tiêu tốn một điện thế để tạo sự
cân bằng giữa kim loại điện cực và ion của nó trong dung dịch và điện thế này
gọi là điện thế cực . Mặt khác , nồng độ ion M
+
ở vùng katốt và bên trong dung
dịch có sự sai lệch nên sinh ra một hiệu điện phân cực nồng độ .Việc xuất hiện
các nguyên tố xung quanh điện cực mà chủ yếu là Hiđrô ở katôt và ion ở anốt đã
tạo ra một hiệu điện thể gọi là phân cực hoá học . Ngoài ra cũng cần một năng
lượng để giải phóng các nguyên tố đã phóng điện ở trên cực được gọi là quá
thế .Vì thế để tạo 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 công lại nhưng
phải ngược dấu với chúng .
3 ĐẶC ĐIỂM CỦA LỚP KIM LOẠI MẠ :
-Lớp mạ mịn không có tạp chất , chịu mài mòn tốt .
-Độ dầy của lớp mạ phục hồi thường là 0,001-2 mm .Khi khôi phục rãnh , độ
dày của lớp mạ có thể đạt được 3 mm.
6
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
6
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
-Độ cứng của lớp mạ phụ thuộc vào vật liệu mạ song thường ở trong khoảng
như sau :
+ Cu:15-20 HRC
+Ni:48-52 HRC
+Cr:58-65 HRC
III CÁC THÔNG SỐ CÔNG NGHÊ CƠ BẢN CỦA KỸ THUẬT MẠ XOA.
Điện thế và dòng điện mạ :ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng lớp mạ. Nếu
điện thế cao,dòng điện mạ xoa lớn ,tốc dòng mạ xoa tăng nhanh , để hình thành
lớp mạ thô xốp . Dòng điện lớn làm phát sinh nhiệt nhiều ,tăng nhiệt độ dung
dịch mạ xoa, tốc độ mạ xoa càng nhanh ,bế mặt lớp mạ càng khô nhanh,làm tốn
nhiều dung dịch mạ , dương cực dễ bị cháy khiến cho lớp mạ bị đen và thô
rám ,thậm chí bong ra do quá nhiệt . Nếu điện thế quá thấp hơn yêu cầu , tốc độ
hình thành lớp mạ quá chậm , đồng thời lớp mạ cũng thấp. Muốn cho chất lượng
lớp mạ đảm bảo hiệu suất sản suất , cần xác định phạm vi sử dụng của hiệu điện
thế tuỳ theo dung dịch mạ ,
IV ĐẶC ĐIỂM DUNG DỊCH MẠ XOA :
-Dung dịch mạ xoa phần lớn là dung dịch của các hợp chất hữu cơ của kim
loại hoà tan trong nước và có tính ổn định cao.
-Dung dịch mạ xoa có hàm lượng ion trong dung dịch cao hơn dung dịch mạ
điện thông thường một vài lần cho nên năng xuất rất cao .Tốc độ mạ gấp3 đến 5
lần dung dịch bình thường
-Nhìn chung phần lớn các loại dung dịch mạ xoa không cháy , không độc vì
phần lớn dung dịch mạ là trung tính , do đó có thể đảm bảo thao tác thủ công an
toàn .
-Tính ổn định của dung dịch mạ xoa cho phép có thể sử dụng tuần hoàn trong
một thời gian dài ,trong một phạm vi nhiệt độ , mật độ dòng tương đối rộng
trong quá trình sử dụng mà không cần thiết phải điều chỉnh nồng độ cuả ion kim
loại .
7
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
7
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
-Hiện nay đã chế tạo thành công ở thể rắn thành phần của dung dịch mạ xoa
khiến cho việc vận chuyên và bảo quản rất thuận tiện.
V GIA CÔNG BỀ MẶT KIM LOẠI TRƯỚC KHI MẠ
Đây là công đoạn quan trọng nhất trước khi tiến hành phương pháp mạ
bởi vì nó có tính quyết định đến chất lượng sản phẩm mạ. Nhiệm vụ của công
đoạn này 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 đễ
dàng gắn bám trên bề mặt chi tiết tạo lớp mạ bền và mịn. Quá trình gia công bề
mặt kim loại gồm 2 bước:
1. GIA CÔNG CƠ HỌC
Trước tiên chi tiết được mài và đánh bóng, công đoạn này nhằm làm sạch
hết rỉ, các màng ôxit, tạp chất…để bề mặt chi tiết được đồng đều và nhẵn hơn.
sau đó tiến hành đánh bóng dùng cát mịn và chất đánh bóng để bề mặt chi tiết
được nhẵn thêm và bóng sáng hơn. Gia công cơ học gồm có:
Đối với những vật bé, nhỏ người ta dùng phương pháp quay để làm sạch
bề mặt cho vật đó khỏi các tạp chất và màng ôxit đồng thời tạo độ bóng cho vật
đó.
- Đối với các vật có nhiều khe kẽ răng rãnh v.v… có thể sử dụng bàn chải
quay bằng dây thép dây đồng thau hoặc bằng rễ cây và thường chải ướt bằng
dung dịch xà phòng.
- Đối với các vật mạ có thước to và khó di chuyển thì dùng tia cát hoặc tia
nước có áp suất cao phun lên bề mặt gia công làm bong hết chất bẩn dầu mỡ
và màng ôxit
2. LÀM SẠCH BỀ MẶT VẬT MẠ
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, quá trình
gồm hai bước sau
8
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
8
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
* Tẩy bằng dung môi hữu cơ.
Làm sạch các loại dầu, mỡ khoáng, thuốc đánh bóng , dầu mỡ bảo quản…
sau khi tẩy trong dung môi hữu cơ trên bề mặt vật thể vẫn còn một lớp dầu mỡ
mỏng nhưng vẫn đủ làm giảm độ gắn bám của lớp mạ đối với kim loại nền. Để
loại bỏ hoàn toàn lớp mỏng dầu mỡ này ta phải tẩy tiếp bằng phương pháp hoá
học và điện hoá.
2 Dầu mỡ bám trên bề mặt vật nền có hai loại: Là loại có nguồn gốc thực
vật như este phức tạp của glixerin và những axit béo bậc cao như stear
palmitic… và loại có nguồn gốc khoáng vật là các hỗn hợp của
hydrocácbon như paraphin dầu máy mỡ kỹ thuật. Nhiệm vụ của dầu máy
mỡ kỹ thuật là làm sạch cả hai loại này khỏi bề mặt vật nền. Loại nguồn
gốc thực vật có thể tác dụng với xút thành xà phòng nên tan trong nước.
Loại có nguồn gốc khoáng không có khả năng xà phòng hoá nên có thể
tẩy chúng bằng chất tẩy rửa đặc biệt. Khi tẩy dầu mỡ hoá học thì cả hai
quá trình trên đều xảy ra. Vì vậy dung dịch tẩy dầu mỡ hoá học có chất
lượng cao phải thấm ướt tốt bề mặt cần tẩy và ngấm sâu vào chất bẩn
cần tẩy hoà tan, xà phòng hoá được dầu mỡ động thực vật và dễ rửa sạch
sau khi tẩy. Trong công nghiệp dung dịch tẩy có các thành phần như xút,
phốt phat thuỷ tinh lỏng, xà phòng, chất tẩy rửa tổng hợp. Ngoài ra còn
dùng thêm chất hoạt động bề mặt để làm tăng hiệu quả tẩy rửa, thường
là các chất tạo bọt hoặc các sản phẩm khác dùng trong tẩy rửa.
3 Tẩy dầu mỡ điện hoá
Được thực hiện với một thời gian ngắn trong khâu làm sạch lần cuối để
lấy đi màng dầu mỡ còn sót lại sau lần tẩy trước. Dung dịch tẩy điện hoá có
thành phần giống như dung dịch tẩy dầu mỡ hoá học nhưng nồng độ loãng hơn.
Có thể dùng dòng điện xoay chiều hoặc một chiều cho tẩy điện hoá. Khi dùng
dòng điện một chiều thì vật tẩy có thể là katôt hoặc anôt.
Cơ chế của tẩy dầu mỡ điện hoá là tách dầu mỡ trên bề mặt thành nhũ
tương trong dung dịch bằng các bọt Hydro trên katôt hoặc bọt ôxi trên anôt: Khi
9
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
9
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
nhúng kim loại dính dầu mỡ vào dung dịch kiềm, do tác dụng của sức căng bề
mặt nên màng dầu mỡ bị nứt vỡ và co lại thành giọt. Dưới tác dụng của phân
cực, độ bám của màng dầu mỡ trên kim loại bị yếu đi, các giọt dầu mỡ co lại
mạnh hơn đồng thời tính thấm nước của kim loại tăng lên. Các bọt khi nhỏ tách
khỏi bề mặt kim loại sẽ bám lên các giọt dầu cạnh đó. Dần dần bọt khí lớn lên
ôm lấy giọt dầu và cung tách khỏi bề mặt kim loại. Nhược điểm của tẩy dầu mỡ
điện hoá là khó tẩy sạch các khe, chỗ khuất, lỗ và cho các vật có hình thù phân
tán thì khả năng phân bố của dung dịch thấp.
Bảng 1.Sơ đồ công nghệ của kỹ thuật mạ xoa được tiến hành theo các bước sau:
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 ngược cực
3 Hoạt hoá bề mặt
Dùng điện phân tiếp xúc bề
mặt khử cặn các bon
Nói ngược cực
4 Hoạt hoá bề mặt
Dùng điện phân tiêp xúc bề
mặt khử cặn các bon
Nối ngược cực
10
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
10
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
5 Mạ lớp lót
Mạ tốt lớp lót , nâng cao độ
bám dính bề mặt
Nối thuận cực
6 Mạ lớp kích thước
Phục hồi nhanh kích thước
của chi tiết
Nối thuận cực
7 Lớp mạ làm việc
Đạt độ chính xác về kích
thước , 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 nhu
cầu

CHƯƠNG II
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CỦA CÁC LOẠI
NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU
Hiện nay có nhiều loại nguồn điện khác nhau có thể sử dụng làm nguồn
mạ xoa ,nguồn xoay chiều đối xứng , nguồn xoay chiều không đối xứng , nguồn
đổi cực , áp dụng siêu âm … Nhưng phổ biến nhất và đơn giải nhất vẫn là nguồi
một chiều .Trong thực tế nguồn một chiều thường sử dụng cho mạ xoa là máy
phát một chiều và chỉnh lưu ra dòng điện một chiều . Chất lượng lớp mạ phụ
thuộc vào dòng điện một chiều do các bộ nguồn một chiều tạo ra ,vì vậy dòng
điện cung cấp cho thiết bị mạ xoa phải cho chất lượng tốt , độ bằng phẳng cao
và có thể điều chỉnh vô cấp một cách dễ dàng trong quá trình mạ.
Sơ đồ cung cấp nguồn điện cho các bể mạ cần đơn giản và thuận tiện để
điều chỉnh cường độ dòng điện và điện thế .
I CÁC LOẠI NGUỒN ĐIỆN MỘT CHIỀU THƯỜNG DÙNG CHO MẠ
XOA
1 MÁY PHÁT MỘT CHIỀU :
Thông thường tổ hợp Động cơ - Máy phát một chiều thường gồm một động
cơ cấp sử dụng nguồn điện xoay chiều được nối cứng với trục máy phát một
11
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
11
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
chiều . Cơ năng từ động cơ sơ cấp được truyền qua khớp trục kéo máy phát nhờ
bộ phận khởi động nên máy phát quay tạo thành điện áp một chiều ở đầu ra .
Hệ thống Động cơ- Máy phát có ưu điểm là tạo ra nguồn một chiều có chất
lượng điện áp tốt , điện áp đầu ra bằng phẳng và liên tục nhưng có một nhược
điểm là hệ thống này quá cồng kềnh , hay bị rung và ồn trong quá trình hoạt
động , kết cấu máy phát gồm có hệ thống tiếp xúc chổi than và cổ góp để lấy
điện ra hay bị hỏng , mặt khác hệ thống này dùng các thanh dài và có tiết diện
khá lớn nên gây tổn thất một điện áp khá lớn , làm cho hiệu xuất của toàn hệ
thống thấp vào khoảng (η =60
0
) . Hiện nay máy phát một chiều không được
dùng trong thực tế .
2 CHỈNH LƯU DÙNG CÀC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Chỉnh lưu cho phép điều chỉnh điện áp ra liên tục trong một dải điều
chỉnh rộng ,thuật lợi khi sử dụng và thay thế các linh kiện ,kích thước gọn
nhẹ ,tác động nhanh ,dễ tự đông hoá ,dễ điều khiển ,có khả năng định dòng
và áp phù hợp với yêu cầu của dòng điện mạ xoa . Ngày nay chỉnh lưu được
sử dụng ngày càng phổ biến để tạo ra nguồn một chiều cho thiết bị mạ xoa
vậy để tạo ra nguồn một chiều cho thiết bị mạ xoa ta dùng bộ nguồn chỉnh
lưu .
CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐẦU RA CỦA BỘ
CHỈNH LƯU.
Muốn thay đổi điện áp ở đầu ra của bộ chỉnh lưu người ta có nhiều phương
pháp ,sau đây ta xét ba phương pháp thông dụng nhất .

1 ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP ĐẦU RA BẰNG BIẾN ÁP TỰ NGẪU.
12
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
u
mb atn mbacl
cl
_
+
12
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Hình 1
Nguyên lý hoat động của sơ đồ : Cấp nguồn xoay chiều ba pha vào
máy biến áp tự ngẫu , nhờ hệ thống chổi than trượt trên dây quấn thứ cấp để thay
đổi điện áp đầu ra . Đầu ra của máy biiến áp tự ngẫu nối với cuộn sơ cấp của
máy biến áp chỉnh lưu . Máy biến áp này có nhiệm vụ hạ áp xuống theo tỷ số
biến áp K cố định để cung cấp cho bộ chỉnh lưu diôt . Bộ chỉnh lưu này có
nhiệm vụ biến đổi điện áp ba pha xoay chiều thành điện áp một chiều cho thiết
bị mạ xoa .
Sơ đồ trên có ưu điểm là không phải điều khiển việc đóng mở các van . Mặt
khác trên thị trường các van điốt có công xuất lơn hơn các van có điều khiển , do
đó có thể đáp ứng các yêu cầu về dòng và áp của công nghệ mạ xoa mà các loại
van khác không thể đáp ứng được . Nhưng sơ đồ này có nhược điểm là việc chế
tạo dây quấn của máy biến áp tự ngẫu có dòng điện lớn là rất khó.Vì vậy ở đây
ta không sử dụng sơ đồ này .
2.ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP XOAY CHIỀU BẰNG THIẾT BỊ BÁN DẪN

13
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
cl
13
MBACL CL
u
+
-
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 2
Sơ đồ trên gồm có bộ điều chỉnh điện áp bằng van bán dẫn có điều
khiển,một máy biến áp chỉnh lưu hạ thế , bộ chỉnh lưu ba pha tạo nguồn một
chiều .Trong đó các bán dẫn Tirstor có thể sử dụng máy biến áp xung có hai
cuộn dây thứ cấp để mở hai van cùng một lúc . Để có dòng điện chạy qua máy
biến áp chỉnh lưu thì Tiristor ở hai hoặc ba pha phải ở trạng thái mở . Khi Tiritor
ở hai pha cho dòng điện chạy qua thì điện áp tức thời trên pha tải liên quan bằng
nửa điện áp của hai pha đang xét. Còn khi Tiristor ở ba pha cùng mở cho dòng
chảy qua thì nó bằng điện áp pha tương ứng. Hình dáng và giá trị hiệu dụng của
điện áp của mỗi pha phụ thuộc vào góc mở α . Do đó để điều chỉnh được điện áp
đầu ra của bộ chỉnh lưu điốt ta chỉ việc điều chỉnh góc mở của các van bán dẫn
Tiristor ở đầu vào.
Phương pháp này có ưu điểm là có thể điều chỉnh được với bất kỳ dạng
tải nào, quán tính điều khiển nhanh và có thể đáp ứng được mọi yêu cầu của
công nghệ. Nhưng phương pháp này có đặc điểm là việc điều khiển mở các van
rất phức tạp, gây không ít khó khăn cho việc vận hành và sửa chữa.
3. ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN ÁP ĐẦU RA DÙNG CÁC BỘ CHỈNH LƯU CÓ
ĐIỀU KHIỂN:
14
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
14
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 3
Hình 6: Sơ đồ điều chỉnh điện áp dùng bộ chỉnh lưu điều khiển.
Nguyên lý hoạt động của sơ đồ: Khi cấp nguồn điện xoay chiều ba pha
máy biến áp chỉnh lưu, nhờ máy biến áp hạ điện áp xuống điện áp không tải cấp
cho bộ chỉnh lưu điều khiển Tiristor. Tại thời điểm điện áp anốt của Tiristor
dương, cấp xung điều mở các van. Khi van mở thông, dòng điện từ thứ biến áp
qua van đến tải. Góc mở các Tiristor phụ thuộc vào giá trị của điện áp đầu ra.
Sơ đồ này có ưu điểm là gọn nhẹ, các Tiristor chỉ phải chịu điện áp ngược
nhỏ, việc điều khiển mở các van dễ dàng, đải điều chỉnh điện áp lớn và có liên
tục trong suốt dải điều chỉnh đó.
Nhận xét : Qua các sơ đồ đã xét ở trên ta thấy sơ đồ điều khiển điện áp ra
dùng bộ chỉnh lưu có điều khiển và đơn giản nhất và có ưu điểm hơn các sơ đồ
khác về mặt điều khiển, vận hành và sửa chữa. Trong thực tế với loại tải mạ xoa
người ta thường dùng sơ đồ điều khiển điện áp đầu rabằng các bộ chỉnh lưu điều
khiển.
CHƯƠNG III
THIẾT KẾ MẠCH ĐỘNG LỰC
Từ các sơ đồ ở phần trên ta chọn sơ đô điều chỉnh lưu ba pha có điều khiển . Sau
đây ta xét một số sơ đồ chỉnh lưu để chọn ra sơ đồ chỉnh lưu phù hợp với tải
15
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
15
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
I.Các sơ đồ cnỉnh lưu 1 pha có điều khiển
1. Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ có điều khiển dùng Tiristor
s=3,09.pd
u2
u1
d1
ud
c«ng suÊt m¸y biÕn ¸p
c«ng thóc tÝnh to¸n
ud=0,45.u2
id=ud/r
rt
o
ud
ud
id
s¬ ®å ®iÖn ¸p
H
Hình 4
Sơ đồ cnỉnh lưu một nửa chu kỳ sóng điện áp ra một chiều sẽ bị gián đoạn trong
một nửa chu kỳ khi điên áp anod của van bán dẫn âm.do vậy khi sử dụng chỉnh
lưu một nửa chu kỳ chúng ta có chất lượng điện ap xấu,trị số điện áp tải trung
bình lớn nhât được tính
Udo= 0,45.U
2
S
ba
=3,09.Ud.Id
Đây là loại chỉnh lưu cơ bản sơ đồ nguyên lý mạch đơn giản .chấy lượng điện áp
không được tốt.
16
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
16
ỏn tt nghip Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni
2. S cnnh lu 1 pha hai na chu k dựng tiristor cú iu khin

io
ut2
o
sơ đồ chỉnh luu 1 pha hai nủa chu kỳ dùng tiristor khi tải
r,l
ud
t1
rt
u1
u22
t2
u21
ut1
l
id
o
ud
ud
sơ đồ điện áp
Hỡnh 5
S ny cn hai cun dõy bin ỏp th cp vi cỏc thụng s giụng ht nhau.
mi na chu k cú mt van bỏn dn cho dũng chy qua.
S ny bin ỏp phi cú hai cun dõy th cp vi thụng s ging nhau
in ỏp trung bỡnh trờn ti U
do
= U
do.
. (1+cús

)/2 =0.9U
2
khi ti
U
d
=U
do
.cos

khi ti in cm in ỏp ngc ca van ln nht U
nv
=2
2
U
2
dũng
in m van bỏn dn phai chiu ti a bng 1/2 dũng in ti I
hd
=0.71I
d
17
SV : Nguyn Vn nh Lp : CTM 3 K44
17
ỏn tt nghip Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni
3.Chnh lu cu mt pha i xng dựng tiristor cú iu khin khin
sơ đồ chỉnh luu cầu 1 pha dùng tiristor đx
ud=2
cos
u22
u2u1
ud
t4
t3
l
t1
t2
rt
o
id1,3
id
i2
id
o
id2,4
o
id
id
o
id
o
ud
ud
sơ đồ điện áp
o
ud
ud
Hỡnh 6
nhúm ca tt chung T1,T3,T5
nhúm anot chung T2,T4,T6
18
SV : Nguyn Vn nh Lp : CTM 3 K44
18
ỏn tt nghip Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni
i
o
i
d
u
d
sơ đồ chỉnh luu 1 pha hai nủa chu kỳ dùng tiristor khi tải
r,l
u
t1
u
d
=2
công thúc tính toán
u
22
u
t2
t2
u
1
u
d
rt
u
21
l
t1
o
o
u
d
sơ đồ điện áp
chnh lu
ny cú cht lng in ỏp ra ging nh chnh lu cú bin ỏp chung tớnh
4.Chnh lu cõu khụng i xng
19
SV : Nguyn Vn nh Lp : CTM 3 K44
19
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
o
2
ud=2
cos
u2
c«ng thóc tÝnh to¸n
d4
u1
u2
t1
rt
d3
l
ud
t2
o
i2
id
o
it2
o
id2
id
id
it1
o
o
id
id
s¬ ®å chØnh luu cÇu 1 pha k®x
s¬ ®å ®iÖn ¸p
ud
ud
o
2
ud=2
cos
u2
c«ng thóc tÝnh to¸n
d4
u1
u2
t1
rt
d3
l
ud
t2
o
i2
id
o
it2
o
id2
id
id
it1
o
o
id
id
s¬ ®å chØnh luu cÇu 1 pha k®x
s¬ ®å ®iÖn ¸p
ud
ud
20
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
20
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 7
Khi điện áp anod T1dương va catod D1 âm có dòng điện tải chạy quaT1 D1 đến
khi điện áp đỏi dấu T1 sẽ bị khoá khi có xung mở T2 các van bán dẫn được mở
thông tromg một nửa chu kỳ các diod dẫn từ đầu đến cuối bán kỳ điện áp âm
catod,còn các tristor được dẫn thông tại thời có xung mở tiistor ở nửa chu kỳ kế
tiếp.
Dòng điện trung bình qua van I
tb
=1/2.I
d
dòng điện hiệu dụng I
hd
=0.71.I
d
ở sơ đồ sử dụng một nửa số van điều khiển do đó giá thành thiết bị giảm vì diot
rẻ hơn nhiều so với tiristor vì vậy sơ đồ điều khiển cũng đơn giản
II.Sơ đồ chỉnh lưu ba pha có điều khiển
1. Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển dùng Tiristor
2
1
3
d
21
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
21
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình 8
Từ sơ đồ chỉnh lưu trên ta thấy các Tiristor sẽ nhận xung điều khiển để
dẫn điện trong các bán kỳ dương của điện ap pha tương ứng. Các xung điều
khiển này đồng bộ với điện áp của các van tương ứng và góc lệch pha giữa
chúng là 120
0
để góc mở của các van là giao điểm của van là trùng nhau. Với sơ
đồ chỉnh lưu tia ba pha thì góc thông tự nhiên của van là giao điểm của hai điện
áp pha ở phần dương tức là dịch pha 30
0
so với điện áp pha đó. Khi đó góc mở
nhỏ nhất α =30
0
thì điện áp chỉnh lưu đạt giá trị cực đại. Ta có nguyên lý hoạt
động của sơ đồ như sau: Tại thời điểm mở van T
1
, pha A có điện áp dương hơn
nên van T
1
cho dòng tải I
d
chạy qua tải và về trung tính của máy biến áp. Khi
điện áp của pha dương hơn nhưng nếu T
2
chưa có xung điều khiển mà pha A vẫn
dương hơn trung tính thì T
1
vẫn dẫn dòng cho đến khi van T
1
có xung điều
khiển mở mới thôi. Tương tự như vậy khi pha C dương hơn.
Sơ đồ dạng sóng điên áp chỉnh lưu với góc mở ỏ =30
0
và . ỏ >30
0
được biểu diễn như sau:
Hình 9: dạng sóng điên áp khi ỏ =30
0
22
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
22
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Hình10: dạng sóng điên áp chỉnh lưu khi ỏ >30
0
Điện áp chỉnh lưu khi ỏ >30
0
được tính theo công thức sau :
U
d
=
U2
2
3
6
5
6

+
Π+
+
Π
Π
α
α
2t
sinθ dθ =1.17U
2t
2
6
cos1






+
Π
+
α
Với sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha và các dạng sóng điện áp chỉnh lưu khi
góc mở điện áp thay đổi ta thấy chất lương điện áp chỉnh lưu khá tốt biên độ
dao động điên áp khoảng 50% .Khi góc mở α <30
0
thì dòng liên tục với bất kỳ
loại tải nào , nhưng khi góc mở α >30
0
thì điện áp chỉnh lưu bắt đầu bi gián
đoạn .
2 CHỈNH LƯU TIA 6 PHA :
Sơ đồ chỉnh lưu tia ba pha xét ở trên chất lượng điện áp chưa thật tốt lắm
nên khi cần chất lương điện áp tốt hơn ta sửa dụng sơ đồ nhiều pha hơn .Một
trong những sơ đồ đó là chỉnh lưu tia sáu pha . Sơ đồ mạch động lực đươc mô
tả như hình vẽ.


23
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
,
,
a
b
1
3
*
5
*
c
*
a
b
a
,
1
d
,
3
*
0
b
,
,
*
5
c
*
A
B
C
23
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội

Hình 11
Sơ đồ này gồm 6 Tiristor chia làm hai nhóm . Nhóm thứ nhất gồm ba van
T
1
,T
3
,T
5
tạo ra điện áp . Nhóm thứ hai gồm ba van T
2
,T
4
,T
6
tạo ra điện áp U
d2
.Điện áp thứ cấp U
a1
và U
a2
, U
b1
và U
b2
,U
c1
và U
c2
và U
c2
ngược pha nhau từng
đôi một . Cuộn kháng cân bằng làm cho hai nhóm chỉnh lưu làm việc song song
và độc lập với nhau .
Từ sơ đồ hình H.14 ta thấy biến áp ba pha có ba cuộn dây đặt trên
mỗi trụ một cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp các cuộn dây thứ cấp tạo ra hai hệ
thống điện áp ba pha lệch nhau 180
0
điện . Điện áp các pha dịch nhau một góc là
60
0
như mô tả hình vẽ 11:


Hình 12
Việc phát xung điều khiển mở các van cần phải thưc hiện theo thứ
tự sau;
T
1
-T
5
,
-T
3
-T
1
,
-T
5
-T
3
,
.Ta thấy tại bất kỳ thời điểm nào cũng có hai Tiritor dẫn
dòng trong đó một van thuộc nhóm thư nhất và một van thuộc nhóm thứ hai .

24
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
1
d
d
2
24
Đồ án tốt nghiệp Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Khi đó điện áp đăt trên tải U
d
=
2
2
2
1 UdUd
+
. Do hiệu số điện áp
U
d
=U
d1
#U
d2
, nên để loại trừ dòng cân bằng do U
d
sinh ra người ta mắc thêm
cuộn kháng cân bằng . Cuộn kháng này gồm hai cuộn dây đặt trên cùng một
lõi sắt như hình vẽ.
Giá trị điện áp của chỉnh lưu được theo công thức :
U
d
=
U

Π
Π
Π
3
2
3
2
3
2t
sinθ dθ =1,35U
2t
cosθ
Giá trị trung bình của dòng điện chảy qua mỗi van ; I
tb
=
6
Id
.
Giá trị hiệu dụng của dòng chảy qua mỗi van : I
hd
=
6
Id
.
Từ sơ đồ dạng sóng điện áp H.15 ta thấy điện áp tải là phần dương hơn
của các điện áp pha đập mạch bậc sáu .Với dạng sóng điện áp như trên thì chất
lương điện áp một chiều là tốt nhất . So với các sơ đồ khác thì sơ đồ chỉnh lưu
sáu pha dùng cuộn kháng cân bằng có dòng điện chạy qua van bán dẫn bé nhất
do đó sơ đồ chỉnh lưu tia sáu pha có ý nghĩa khi cần dòng tải lớn . Nhược điểm
của sơ đồ là chế tạo máy biến áp phức tạp hơn các sơ đồ khác .
3. CHỈNH LƯU CẦU BA PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG


25
SV : Nguyễn Văn Định Lớp : CTM 3 – K44
2
5
C
B
6
4
A
1
3
d
25

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×