» Luận Văn - Báo Cáo

» Điện-Điện tử-Viễn thông

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

Báo xấu

227
lượt xem 56
download

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:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

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

§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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-
§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

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

798 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2009-2019 TaiLieu.VN. All rights reserved.