intTypePromotion=4
Array
(
    [0] => Array
        (
            [banner_id] => 142
            [banner_name] => KM3 - Tặng đến 150%
            [banner_picture] => 412_1568183214.jpg
            [banner_picture2] => 986_1568183214.jpg
            [banner_picture3] => 458_1568183214.jpg
            [banner_picture4] => 436_1568779919.jpg
            [banner_picture5] => 
            [banner_type] => 9
            [banner_link] => https://tailieu.vn/nang-cap-tai-khoan-vip.html
            [banner_status] => 1
            [banner_priority] => 0
            [banner_lastmodify] => 2019-09-18 11:12:29
            [banner_startdate] => 2019-09-12 00:00:00
            [banner_enddate] => 2019-09-12 23:59:59
            [banner_isauto_active] => 0
            [banner_timeautoactive] => 
            [user_username] => minhduy
        )

)

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện

Chia sẻ: | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:89

0
142
lượt xem
47
download

Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tổng quan của công nghệ mạ điện, lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu, tính toán và thiết kế mạch động lực, tính toán và thiết kế mạch điều khiển, xây dựng hệ thống ổn định điện áp và bảo vệ ngắn mạch là những nội dung chính của 5 chương thuộc đồ án tốt nghiệp "Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện". Mời các bạn cùng tham khảo để có thêm tài liệu học tập và nghiên cứu.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế bộ nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ điện

  1. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn lêi nãi ®Çu      Mạ  kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay. Ngày nay, mạ  kim loại đã trở thành một nghành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết   các nước trên thế  giới, phục vụ  một cách đắc lực cho các nghành khoa  học kỹ thuật, sản xuất và đời sống văn minh con người. Chúng ta có thể  dễ  dàng bắt gặp các các  ứng dụng của mạ  kim loại trên bề  mặt các chi  tiết may, kỹ thuật điện tử, cơ khí chính xác, công nghiệp đóng tàu … cho   đến các dụng cụ  sinh hoạt, trang trí bao bì ... Có được điều đó là do mạ  kim loại ngoài mục đích bảo vệ chống ăn mòn  còn có nhiều tác dụng như  là : tăng độ  cứng, phản quang, trang trí góp phần nâng cao chất lượng và  tính thẩm mỹ của vật mạ.           So với các nước trên thế giới thì công nghệ mạ điện ở nước ta còn   nhiều hạn chế  do vậy để  đáp  ứng được nhu cầu thực tế  chúng ta phải   không ngừng nâng cao trình độ khoa học và công nghệ, cần thiết phải hình   thành các trung tâm nghiên cứu mạ để qua đó nâng cao chất lượng lớp mạ,   hạ giá thành sản phẩm và chống ô nhiễm môi trường.                     Với ý nghĩa đó em được giao đề  tài tốt nghiệp: “ Thiết kế  bộ   nguồn chỉnh lưu điều khiển dùng cho mạ  điện”, đây là một đề  tài có  qui mô và  ứng dụng thực tế nhưng trong khuôn khổ  của một đề  tài thiết   kế tốt nghiệp em chỉ đề cập đến những vấn đề cơ bản, cốt lõi nhất được   trình bày trong 5 chương của đồ án : CHƯƠNG I   :  Tổng quan của công nghệ mạ điện  CHƯƠNG II  :  Lựa chọn sơ đồ chỉnh lưu  CHƯƠNG III : Tính toán và thiết kế mạch động lực CHƯƠNG IV : Tính toán và thiết kế mạch điều khiển  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -1-
  2. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn CHƯƠNG V : Xây dựng hệ thống ổn định điện áp và bảo vệ ngắn mạch Để  hoàn thành bản thiết kế, bên cạnh sự  nỗ  lực  của bản thân,  không thể không nhắc đến sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô  trong bộ môn Thiết bị điện ­ Điện tử, đặc biệt là TS. NGUYỄN TRUNG  SƠN. Tuy nhiên, trong quá trình thiết kế, do kiến thức thực tế còn hạn chế  nên  bản đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót. Vì vậy em mong nhận được sự góp ý,  giúp đỡ  của thầy cô và các bạn để  bản thiết kế của em được hoàn thiện   hơn! Cuối cùng em xin gửi lời cảm  ơn chân thành đến TS. NGUYỄN   TRUNG SƠN ­ thầy đã trực tiếp hướng đẫn em hoàn thành đồ  án tốt  nghiệp này !                                                                       Hà Nội tháng 5 năm 2008                                                                                     Sinh viên       Nguyễn Tùng Lâm                                                   SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -2-
  3. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn CHƯƠNG I tæNG QUAN VÒ C¤NG NGHÖ M¹ §IÖN 1.1  Sự hình thành lớp mạ điện  1.1.1  Khái niệm :  Mạ  điện là một công nghệ  điện phân, là quá trình kết tủa kim loại  lên bề mặt nền một lớp phủ có tính chất cơ , lý , hoá … đáp ứng được yêu  cầu kỹ thuật mong muốn . 1.1.2  Sơ đồ điện phân : Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật và công nghệ vật liệu  thì ccông nghệ  mạ  điện cũng có những bước tiến dài. Đối với vật liệu  nền về nguyên tắc là kim loại nhưng ngày nay nó có thể là phi kim đôi khi  còn là chất dẻo, gốm sứ hoặc composit. Lớp mạ cũng vậy ngoài kim loại  ra còn có thể là phi kim hoặc kim loại ­ gốm . Tuy nhiên việc chọn vật liệu nền và mạ còn tuỳ thuộc vào trình độ  công nghệ, vào tính chất cần có của lớp mạ  và giá thành. Chỉ  có những  công nghệ  nào  ổn định trong một thời gian dài mới được  ứng dụng vào  trong sản xuất nhưng nhìn chung các công nghệ  đó đều sử  dụng sơ  đồ  điện phân như  sau: SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -3-
  4. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn _ n g u å n ®i Ön 1 c h i Òu + ANOT CATOT §K d u n g d Þc h m¹   Hình 1.1 : Sơ đồ tổng quát dùng trong mạ điện a) Nguồn điện một chiều :  Có một vai trò rất quan trọng bởi vì nó cung cấp năng lượng cho quá  trình mạ, đồng thời chất lượng của nguồn một chiều sẽ  ảnh hưởng trực   tiếp đến chất lượng mạ . b) Anot : Là điện cực nối với cực dương của nguồn điện một chiều, anot  dùng trong mạ điện có hai loại : anot hoà tan và anot không hoà tan . › Anot hoà tan :  Trong quá trình điện phân trên bề mặt anốt xảy ra phản ứng oxi hoá  nhờ  vậy mà anot có thể  hoà tan vào trong dung dịch mạ  tạo thành các   cation kim loại , các cation này sẽ  đến catot và kết tủa trên bề  mặt catot   hình thành nên lớp mạ. Anot hoà tan được dùng trong các trường hợp mạ  Ni , Cu , Zn , Sn …  › Anot không hoà tan : Trên bề mặt anot chỉ xảy ra quá trình oxi hoá H2O hoặc các gốc  OH ­   ,  Cl­ … Anot không hoà tan dùng trong trường hợp mạ : Cr . SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -4-
  5. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn c) Catot : Là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều, trong mạ  điện catot là vật mạ. Trên bề mặt catot luôn diễn ra các phản ứng khử ion   kim   loại   mạ   và   ion   H 3O + .   Catot   cần   phải   nhúng   ngập   vào   dung   dịch,  thường ngập dưới mặt nước từ 8   15 cm và cách đáy bể khoảng 15 cm,  các chỗ  nối phải đảm bảo tiếp xúc thật tốt không để  gây ra phóng điện   trong chất điện phân. Tuyệt đối không để  chạm trực tiếp giữa anot và  catot khi đã nối mạch điện .  d) Dung dịch chất điện phân : Dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường có hai phần : ›  Thành phần cơ bản : gồm muối và hợp chất chứa ion của kim loại mạ  và một số  hoá chất thiết yếu khác nếu thiếu hoá chất này thì dung dịch   không thể dùng để mạ được  ›  Thành phần các chất phụ gia bao gồm : Chất làm bóng lớp mạ  Chất đệm để giữ cho pH của dung dịch ổn định  Chất giảm sức căng nội tại đảm bảo lớp mạ không bong nứt  Chất san bằng đảm bảo lớp mạ đồng đều hơn  Chất làm tăng độ dẫn điện cho dung dịch  Chất chống thụ động hoá anot nhằm ổn định mạ  e) Bể điện phân : Làm từ  vật liệu cách điện, bền hoá học, bền nhiệt. Thành và mặt  trong của bể  thường được lót bằng chất dẻo, lớp chất dẻo này phải kín   tuyệt đối, nước không thấm qua được. Mặt ngoài sơn nhiều lớp chống gỉ  Bể mạ thường có hình chữ nhật điều này giúp cho lớp mạ được phân bố  đều hơn bể có hình dạng khác.  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -5-
  6. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn Trong thực tế  ta có thể  gặp nhiều loại bể mạ như là : bể  mạ  tĩnh,  thùng mạ quay. 1.1.3  Điều kiện để tạo thành lớp mạ : Vì mạ điện là một quá trình điện phân nên quá trình điện hoá xảy ra   trên các điện cực tông quát như sau : a) Trên anot xảy ra quá trình hoà tan kim loại anot :                                         M − ne M n       (1) + Trong một số trường hợp phải dùng anot không tan khi đó dung dich  sẽ  đóng vai trò chất nhường điện tử  vì vậy ion kim loại sẽ được định kỳ  bổ  xung dưới dạng muối vào dung dịch, lúc đó phản  ứng chính trên anot   chỉ là quá trình oxi hoá  OH ­ ,Cl −  :                                      2Cl − − 2e Cl2                                      4OH − − 4e 2 H 2O + O2 b) Trên catot, các cation kim loại giải phóng điện tử  tạo thành nguyên tử  kim loại mạ :                                                                           M n + ne M        (2) + Nếu ta khống chế  các điều kiện điện phân như  thế  nào đó để  cho   hiệu suất của hai phản ứng (1) và (2) bằng nhau thì nồng độ ion  M n  trong  + dung dịch sẽ  luôn luôn không thay đổi điều này  ảnh hưởng lớn đến chất  lượng lớp mạ . 1.2   Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng lớp mạ  1.2.1 Vật liệu nền và sự thoát hiđro : a) Trạng thái bề mặt kim loại nền : Trong kỹ thuật mạ chỉ quan tâm đến hai trạng thái bề mặt nền là độ  sạch và độ nhẵn : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -6-
  7. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn  › Độ sạch :  Bề mặt nền được làm sạch tuyệt đối sẽ đảm bảo cho các nguyên tử  kim loại mạ liên kết trực tiếp vào mạng tinh thể, kim loại nền đạt độ gắn  bám cao nhất. Nếu thông số  mạng của chúng khác nhau không nhiều (từ  2,5   12,5%) và bề  mặt được làm sạch hoàn toàn thì kim loại mạ  có thể  tiếp tục phát triển và lặp lại kiểu mạng của cấu trúc nền ( hiện tượng lai   ghép mạng tinh thể ), khi đó độ gắn bám của lớp mạ đạt đến độ bền của   kim loại. Do vậy trước khi mạ bề mặt phải được gia công, xử lý bằng các  phương pháp khác nhau sao cho không còn gỉ, không còn màng oxit mỏng  mới hình thành ngay trong quá trình gia công bề mặt tại xưởn, không còn  dính dầu mỡ, mồ hôi tay hoặc các chất bẩn khác.  › Độ nhẵn :  Độ nhẵn của nền ảnh hưởng rất lớn đến độ nhẵn bóng và vẻ đẹp của   lớp mạ. Bề  mặt nền nhám, xước làm cho phân bố  điện thế  và mật độ  dòng điện không đều :  Chỗ  lõm, rãnh sâu … điện thế và mật độ  dòng điện cục bộ  bé, tốc   độ mạ chậm thậm chí không mạ được  Chỗ  lồi cao, đỉnh nhọn điện thế  và mật độ  dòng điện sẽ  cao hơn   nên tốc độ mạ ở đó rất lớn có thể sinh ra gai, cháy … kết quả là độ  nhám của nền được khuyếch đại lên sau khi mạ. Do vậy người ta   thường   dùng   chất   san   bằng   để   làm   cho   bề   mặt   nền   không   quá  nhám. b) Bản chất kim loại nền : › Nếu kim loại nền dương hơn kim loại mạ thì lớp mạ  đóng vai trò anot  trong pin, bị ăn mòn và hoà tan còn kim loại nền được bảo vệ cho đến khi  nào kớp mạ tan hết.Vì vậy tác dụng và khả năng bảo vệ của lớp mạ này   SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -7-
  8. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn phụ thuộc chủ yếu vào chiều dày của nó, độ kín tuy rất quan trọng nhưng  không phải là chủ  yếu. Công nghệ  điện kết tủa loại lớp mạ  anot này   tương đối đơn giản. Ví dụ : Mạ Zn lên Fe, thép từ dung dịch sunfat. › Nếu kim loại nền âm hơn kim loại mạ  thì tác dụng và khả năng bảo vệ  của lớp mạ phụ thuộc vào độ kín của nó còn độ dày chỉ là thứ yếu. Vì nếu  có lỗ thủng vi pin ăn mòn sẽ  xuất hiện trong kim loại nền đóng vai trò là  anot và bị hoà tan. Lớp mạ  tuy vẫn sáng đẹp, dày nhưng dễ  bong ra từng  mảng lớn do nền đã bị gỉ ở dưới lớp mạ. Công nghệ điện kết tủa loại lớp  mạ catot này khá phức tạp  Ví dụ : Mạ Cu từ dung dịch sunfat lên Fe, thép, Zn … c) Sự thoát hiđrô : Mạ  điện thường được thực hiện trong môi trường nước nên phản  ứng phụ catot hay gặp nhất là ion  H +  phóng điện tạo thành hiđrô. Nguyên  nhân có hiđrô thoát ra đồng thời với kim loại mạ là do điện thế phóng điện  của chúng xấp xỉ nhau . Các kim loại có quá điện thế  hiđrô lớn như  : Zn, Pb, Sn … dù kết   tủa trong môi trường axit hiđrô vẫn không thể  thoát ra được và hiệu suất  dòng điện vẫn rất cao (xấp xỉ  100%) còn các kim loại có quá điện thế  hiđrô bé như: Fe, Ni, Co, Pt … thì hiđrô thoát ra rất dễ. Việc thoát hiđrô  trên bề mặt catot trong quá trình mạ gây nhiều tác hại : › Giảm hiệu suất dòng điện : Vì phải tiêu phí điện năng vào việc giải  phóng hiđrô vô ích, tốc độ mạ lại giảm đi  › Thay đổi pH của dung dịch : Do phản ứng phụ catot                                                    2 H + + 2e H2 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -8-
  9. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn mà nồng độ  H+   giảm đi ( giảm trước tiên trong lớp sát catot) pH sẽ  tăng   đến giá trị đủ để tạo hiđrôxit hoặc muối kiềm khi tan là nguyên nhân sinh   gai, cây … cấu tạo lớp mạ  bị  xô lệch làm tăng  ứng suất nội. Để  khắc   phục hiện tượng này ta phải điện phân ở  nhiệt độ  cao hơn, khuấy mạnh   dung dịch, tăng nồng độ ion kim loại và ion H+ .   › Gây ra hiên tượng “ giòn hiđrô” : Hiđrô vừa thoát ra ở dạng nguyên tử rất dễ bị hấp thụ bởi kim loại   nền, mạ tạo thành hợp chất hiđrua hay hoà tan trong kim loại thành dung   dịch rắn hoặc chui vào mạng tinh thể  làm xô lệch tổ  chức kim loại gây  nên cứng và giòn hiđrô, lớp mạ có ứng suất lớn dễ bong hoặc phồng rộp .   › Gây ra hiện tượng rỗ : Hiđrô thoát ra còn có thể  đóng lại thành bọt bám trên mặt catot lớn  dần rồi tách ra. Trong suốt trời gian bám trên catot, bọt đã che chắn không  cho quá trình mạ xảy ra tại chân bám của nó tạo nên các vết rỗ, lỗ thủng. 1.2.2  Ảnh hưởng của thành phần dung dịch mạ  a) Muối và các hợp chất chứa ion của kim loại mạ : Đây là thành phần thiết yếu của dung dịch mạ, tạo môi trường để  diễn ra các quá trình điện hoá ở catot, anot.  Thành phần cation trong hợp chất này giúp giữ cho pH của dung dịch mạ  xác định ổn định. Thành phần anion ảnh hưởng khá mạnh tới khả năng hấp thụ lên catot . b) Chất dẫn điện : Các chất này không tham gia vào quá trình catot, anot mà chỉ  đóng  vai trò chuyển điện trong dung dịch làm giảm điện thế bể mạ, giảm nhiệt  Jun thoát ra, nâng cao hiệu suất dòng điện . Ví dụ : Dùng H2SO4 trong bể mạ CuSO4 hoặc ZnSO4  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -9-
  10. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn             Dùng Na2SO4 , MgSO4 trong bể mạ Ni  c) Chất đệm : Nhiều dung dịch mạ chỉ làm việc trong một khoảng pH nhât định mà   thôi cho nên phải  dùng chất  đệm thích hợp  để  khống chế. Chất  đệm  thường dùng là các axít yếu như  : bôric, axêtic, xitric … hoặc các muối  như  axêtat, Al 2(SO4)3 , phèn nhôm . d) Chất hoạt động bề mặt và chất keo : Một số  chất hữu cơ  hoạt động bề  mặt hoặc chất keo lẫn vào bể  mạ hoặc do ta chủ động đưa vào tuy nồng độ rất bé nhưng có ảnh hưởng   rất lớn đến cấu trúc kết tủa catot. Nếu chọn được chất hoạt động bề mặt   thích hợp cho ta hiệu  ứng tốt, làm cho kết tủa catot nhỏ  mịn, sít chặt …   ngược lại có thể làm kết tủa rất giòn, dễ bong, sần sùi. e) Chất bóng : Là một loại của chất hoạt động bề  mặt có tính chất đặc biệt cho  phép thu được lớp mạ bóng trực tiếp ngay từ bể mạ không cần đánh bóng   hoặc tẩy bóng thêm  f) Chất thấm ướt : Có tác dụng thúc đẩy bọt (khí hiđrô ) mau tách khỏi bề  mặt mạ  tránh được rỗ, châm kim. Các chất thấm  ướt thường dùng : Ankylsunfat,  rượu êtylíc … g) Chất chống thụ động anot : Đa số  các quá trình mạ  đều dùng anot hoà tan để  giữ  cho nồng độ  ion kim loại trong dung dịch không bị  nghèo đi do chúng đã giải phóng ra   trên catot. Trên thực tế  một phần hoặc toàn bộ  bề  mặt anot bị  phủ  một   lớp muối, hiđrôxit hoặc lớp oxit khó tan làm cho diện tích hoạt động của  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -10-
  11. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn anot bị thu hẹp phân cực anot tăng lên, dẫn đến thoát khí O2 trên anot, anot  bị thụ động trầm trọng hơn .  Để khắc phục hiện tượng này người ta phải đưa vào dung dịch mạ  chất chống thụ động anot như : Ion  Cl −  trong mạ Ni ; ion  CN − , CNS −  trong  mạ  đồng xianua với mục đích ngăn cản việc hình thành các chất khó tan  trên bề mặt catot . h) Tạp chất : Đây là thành phần không mong muốn nhưng khó tránh khỏi trong  các thành phần dung dịch kỹ  thuật. Chúng có thể  là các chất vô cơ  hoặc   hữu cơ, tan hay không tan, có thể phóng điện hay hấp phụ trên catot và lẫn   vào lớp mạ  gây nên bong, rộp, giòn, gai. Vì vậy làm sạch dung dịch mạ  thường xuyên và triệt để là một yêu cầu bắt buộc nhất là đối với các bể  mạ bóng, mạ tốc độ cao, mạ có khuấy dung dịch. Ta có thể loại bỏ chất hữu cơ bằng các chất oxihoá (H2O2 , oxi thoát ra từ  anot …) hoặc bằng cách hấp phụ trên than hoạt tính.  Loại bỏ các cation dương hơn ion kim loại mạ bằng cách điện phân  ở  mật độ  dòng điện bé và pH thích hợp hoặc bằng phản  ứng đẩy bởi  chính chất bột kim loại mạ.                              Loại bỏ  cation âm hơn ion kim loại mạ có gây hại bằng cách tăng  pH để kết tủa chúng dưới dạng hiđrôxit (nếu được) . Loại bỏ các chất không tan bằng cách lọc dung dịch tốt nhất là lọc   liên tục, bao anot trong túi vải để giữ mùn cặn lại. 1.2.3 Mật độ dòng điện : Là đại lượng gây ra sự phân cực điện cực. Mật độ  dòng điện cao sẽ  thu được lớp mạ  có tinh thể  nhỏ  mịn, sít  chặt và đồng đều, bởi vì lúc đó mầm tinh thể được sinh ra ồ ạt không chỉ  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -11-
  12. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn tại những điểm lồi (có lợi thế) mà cả trên các mặt phẳng (ít lợi thế hơn )   của tinh thể. Mặt khác mật độ dòng điện cao sẽ làm cho ion kim loại mạ  bị  nghèo nhanh trong lớp dung dịch sát catot. Do đó phân cực sẽ  tăng lên  tạo điều kiện sinh ra lớp mạ có tinh thể nhỏ mịn. Nhưng nếu mật độ dòng  điện quá cao (gần đến dòng giới hạn) cũng không được bởi vì lúc đố  lớp  mạ sẽ bị gai, cây hoặc cháy. Khi mạ tại dòng giới hạn thì chỉ thu được bột   kim loại ngoài ra còn làm anot dễ  bị thụ động hiđrô dễ  thoát hơn và biến  động mạnh pH ở lớp dung dịch sát catot. Như vậy để tăng mật độ dòng điện mà chất lượng mạ vẫn tốt ta cần tăng  mật độ dòng điện giới hạn igh lên trước đã như là tăng nhiệt độ, tăng nồng  độ ion chính hoặc tăng sự đối lưu trong dung dịch :      Dc/Dgh H+ + e =1/2H2 Bột mịn lẫn oxit và hiđroxit  1.0 Bột , sần , gai ,xốp  Mn+ + ne = M      Lớp mạ đa tinh  Xoắn , lớp , khối (cấu trúc tinh thể hoàn  chỉnh nhất ) 0 E Hình 1.2 : Thay đổi dạng kết tủa theo mật độ dòng điện 1.2.4 : Nguồn điện một chiều Có một vai trò rất quan trọng, là yếu tố quyết định đến chất lượng   lớp mạ  thu được. Vì vậy nếu chỉ  quan tâm đến việc nâng cao, thay đổi  chất lượng của vật liệu nền, vật liệu mạ thì chưa hẳn đã thu được sản   phẩm mạ  với chất lượng mong muốn một khi chất lượng nguồn một   SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -12-
  13. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn chiều không được đảm bảo. Do đó trong công nghệ mạ điện luôn đòi hỏi   nguồn một chiều phải có chất lượng tốt, không gián đoạn, hiệu suất cao,  ổn định, làm việc lâu dài, dễ dàng sửa chữa và thay thế .  Trong một số  trường hợp đặc biệt do yêu cầu về  công nghệ  cũng  như  của sản phẩm mạ  mà ta có thể  thực hiện các phương pháp như  là :   Dùng dòng xung từ vài ba giây đến 30 giây  đầu tiên với mật độ dòng điện  cao gấp từ 2 ÷ 3 lần bình thường hoặc là dòng đổi chiều không đối xứng,  dòng không liên tục. Tuy nhiên thông thường nhất người ta vẫn quan tâm  đến việc làm sao để  có thể  tạo ra nguồn một chiều với chất lượng tốt   nhất : a) Sử dụng máy phát điện một chiều › Sơ đồ:  380v + ®c - R Ut MF - 1C b Ó m¹ b Ó m¹ Hình 1.3 : Mô hình sử dụng máy phát điện một chiều Để điều chỉnh được điện áp ra U ta cần thay đổi dòng điện kich từ It  bằng cách mắc thêm một biến trở vào mạch kích thích. › Nhận xét :  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -13-
  14. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn Nhìn chung máy phát điện một chiều cho dải điều chỉnh điện áp   rộng, đáp  ứng được yêu cầu về  công suất cho tải mạ. Song bên cạnh đó   máy phát điện một chiều vẫn còn tồn tại nhiều khuyết điểm như  là :  Thiết bị  cồng kềnh, làm việc có tiếng  ồn lớn, khó khăn trong việc bảo   dưỡng và sửa chữa, chi phí ban đầu cao do máy phát điện một chiều cần   phải đặt trong một phòng kín riêng biệt, dòng điện đưa tới các bể mạ qua  hai thanh cái lớn nên tốn đồng. Chính vì vậy mà ngày nay trong công nghệ  mạ điện máy phát điện một chiều không được sử dụng  b) Sử dụng bộ biến đổi   Hiện nay, trong công nghiệp thì dòng điện xoay chiều được sử dụng   rộng rãi, thêm vào đó công nghệ  chế  tạo các thiết bị  bán dẫn ngày càng  được hoàn thiện đặc biệt là công nghệ sản xuất tiristo đã đạt được nhiều  thành tựu. Chính vì vậy các bộ  biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một  chiều được dùng phổ biến trong các nghành công nghiệp. › Bộ biến đổi sử dụng biến áp tự ngẫu Sơ đồ: + v 380 U1 U1 U2 b Ó m¹ U2 - Hình 1.4 : Sơ đồ sử dụng biến áp tự ngẫu Nhận xét :  Với sơ đồ sử dụng máy biến áp tự ngẫu thì tổn hao sẽ lớn hơn khi   ta dùng bộ biến đổi mặt khác ta gặp khó khăn trong quá trình tự động hoá   bởi lẽ muốn thay đổi liên tục điện áp trên tải ta cần thay đổi số vòng dây  thứ cấp của biến áp tự ngẫu bằng cách dùng chổi than tiếp xúc trượt với   SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -14-
  15. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn dây dẫn. Chính điều này làm phát sinh tia lửa điện trong quá trình làm  việc, làm hư hỏng phần dây dẫn tiếp xúc với chổi than.  › Bộ biến  đổi sử dụng điều áp xoay chiều Sơ đồ: + v b Ó m¹ 380 U1 U2 - Hình 1.5 : Sơ đồ sử dụng điều áp xoay chiều Nhận xét :  Với   sơ   đồ   sử   dụng   điều   áp   xoay   chiều   ta   nhận   thấy   có   nhược  điểm : Nếu góc mở  giữa hai van liên tiếp trong một chu kỳ  không bằng   nhau thì sẽ xuất hiện một điện áp trung bình một chiều, chính điện áp này  sẽ gây ra quá dòng trong máy biến áp, có thể phá hỏng cách điện của máy  biến áp cả về nhiệt lẫn cơ.  › Bộ biến đổi sử dụng chỉnh lưu có điều khiển Sơ đồ : + v 380 U1 U2 b Óm¹ - Hình 1.6 : Sơ đồ sử dụng điều áp xoay chiều Nhận xét :  Sơ đồ này nếu đem so sánh với sơ đồ sử dụng biến áp t+ự ngẫu thì ta  thấy có những ưu điểm nổi bật : Thiết bị gọn nhẹ, tác động nhanh, d ­ ễ tự  động hoá, dễ điều khiển và ổn định dòng áp đồng thời đã khắc phục được   nhược điểm mà điều áp xoay chiều mắc phải như đã nêu ở trên vì điện áp  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -15-
  16. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn đưa vào biến chỉnh lưu là hình sin nên dòng điện trung bình trong một chu   kỳ luôn bằng 0. SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -16-
  17. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn CHƯƠNG 2  LùA CHäN S¥ §å CHØNH L¦U   Do yêu cầu trong nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp là thiết kế bộ nguồn   chỉnh lưu với điện áp đưa vào chỉnh lưu là xoay chiều 3 pha nên dưới đây   em chỉ đề cập đến các sơ đồ chỉnh lưu 3 pha . 2.1 : Chỉnh lưu tia 3 pha a) Sơ đồ nguyên lý: A v 380 B C a b c U2f R Ud Id T1 T2 T3 Hình 2.1 : Sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha b) GIải thích hoạt động của sơ đồ : Chỉnh lưu tia 3 pha có cấu tạo từ một biến áp 3 pha với thứ cấp đấu  sao có trung tính. Ba tiristo nối cùng cực tính để nối với tải, ba đầu còn lại  SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -17-
  18. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn của van bán dẫn nối tới các pha thứ cấp biến áp. Tải được nối giữa đầu   nối chung của van bán dẫn với trung tính. Tại thời điểm hai điện áp pha giao nhau được coi là góc thông tự  nhiên  của cá van bán dẫn. Các tiristo chỉ  được mở  thông với góc mở  nhỏ  nhất   tại thời điểm góc thông tự nhiên như vậy chỉnh lưu tia 3 pha góc mở nhỏ  nhất là  α = 0o dịch pha so với điện áp một góc 30o . Do ba van đấu chung catot nên tại một thời điểm chỉ có một van dẫn   đó là van đấu với pha có điện áp dương hơn hai pha còn lại và thời điểm  cấp xung cho van trước đó thì điện áp pha tương  ứng phải dương hơn so   với trung tính. Vì vậy tuỳ thuộc vào giá trị  góc mở   α  mà điện trên tải Ud  có thể liên tục hoặc gián đoạn : Khi  α    30o thì điện áp Ud liên tục  Khi  α  > 30o thì điện áp Ud gián đoạn Xét trường hợp  α  = 30o : Tại thời điểm  α =  α 1 = 30o cấp xung điều  khiển cho tiristo T1 , vì  lúc này ua là dương nhất nên T1 dẫn bỏ qua điện  áp rơi trên tiristo thì điện áp trên tải bằng điện áp nguồn, đến thời điểm  α   =  α 2 = 1500 cấp xung điều khiển cho tiristo T2 lúc này ub > ua nên T2 dẫn  thông cho đến khi mở tiristo T3 tại thời điểm  α 3 đồng  thời T1 bị khoá một  cách tự nhiên. Khi T2 dẫn, điện áp ngược đặt lên tiristo T1 là điện áp dây  giữa pha a và pha b có trị số là  6 U2f. Xét tương tự cho thời điểm tiristo T3  dẫn. c) Các thông số của sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha : › Điện áp tải U d  :  π                              U d = 1,17 ∗U 2 f ∗ cosα                                       khi  α 6 1 π                              U d = 1,17 ∗ 1 + sin ( π / 3 − α ) � ∗U 2 f ∗ � � �             khi  α > 3 6 SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -18-
  19. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn › Dòng điện trung bình trên mỗi van  I v  : 1                                                              I v = ∗ I d 3 › Điện áp ngược mà mỗi van phải chịu đựng  U nv  :                                                               U nv = 6 ∗U 2f › Công suất của máy biến áp UBA :                                                              UBA  = 1,35 ∗  Pdmax d) Giản đồ các đường cong trong trường hợp  α = 300 , tải điện trở : SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -19-
  20. §å ¸n tèt nghiÖp ThiÕt kÕ bé nguån chØnh lu ®iÒu khiÓn cho m¹ ®iÖn U ua ub uc l 1 2 3 4 t U d t Id I T1 t I T2 t I T3 t U T1 t SV: NguyÔn Tïng L©m Líp TB§ - §T4 K48 -20-

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

YOMEDIA
Đồng bộ tài khoản