Đề tài Thiết kế nguồn mạ một chiều

ƒ2———*»s$§

?

‹
Đồ án

Thiêt kê ngn mạ
một chiêu

b.

-Ä


Cao Chién Thang
chiêu

À

sau

k1.

Thiết kế nguồn mạ một

ws

4

ˆ

A

oA

z

r

Đề tài: 7hiết kế nguồn mạ một chiêu có các tham so

A

Phuong an 3
+ Điện áp ra :24 V
+ Dong tai Imax : 6000 (A)
+ Đảo chiều : không
Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dịng điện khơng đổi trong suốt q

trình mạ. Mạch có khâu bảo vệ ngắn mạch.

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-1-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Lời nói đầu
Mạ kim loại ra đời và phát triển hàng trăm năm nay.Ngày nay mạ kim loại đã
trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ ở hầu hết các nước trên thế giới,
phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa học kỹ thuật sản xuất và đời sống
văn minh con người.
Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chỉ tiết má: „dụng cụ sinh hoạt, phương tiện
sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chât,thông tin liên lạc, kỹ thuật điện
tử, cơ khí chính xác, thiết bị y tế, trang trí bao bì.. Vậy mạ điện là gì ?

Một cách đơn giản nhất có thể hiểu mạ điện là quá trình kết tủa kim loại lên bề

mặt nền một lớp phủ có những tính chất cơ, lý, hoá ... đáp ứng được các yêu cầu
kỹ thuật mong muốn.

Mạ kim loại khơng chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mịn mà cịn có tác

dun trang tri, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc và đồ trang
SỨC...
Ngày nay khơng riêng gì ở nước phát triển mà ngay trong nước ta kỹ thuật
mạ đã có nhưng bước phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản
xuất cung như trong kinh doanh
Kỹ thuật mạ địi hỏi phải khơng ngừng phát triển nghiên cứu cal tiến kỹ
thuật ,máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyển sản xuất đồng bộ tự động hoá
với độ tin cậy cao. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lượng mạ và hạ giá thành sản
phẩm, chốngô nhiễm mơi trường.
Để có một lớp mạ tốt ngồi những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để mạ
là rất quan trọng.

Đối với sinh viên tự động hóa, mơn học điện tử công suất là một môn rất

quan trọng. Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cơ trong khoa em đã tưng
bước tiếp cận mơn học. Để có thẻ lắm vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực tố, ở
học kỳ này em được các thầy giao cho đồ án môn học với đề tai: Thiết kế nguồn
mạ một chiều. Đây là một đề tài có quy mơ và ứng dụng thực tế.
Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các rhầy cô giáo trong
bộ môn và đặc biệt là thầy Đỗ Trọng Tín đã giúp em hồn thành đồ án này.

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-iÖ:~


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Do lần đầu làm đồ án điện tử cơng suất kinh nghiệm chưa có lên em khơng
tránh khỏi những sai sót mong các thây giúp đỡ. Cuôi cùng em xin chân thành
cam on !
Hà nội, ngày 20 tháng 6 năm 2004

„

Sinh viên : Cao Chiến

Thang

MUC LUC
CHUONGI

điện

:

Giới thiệu chung về công nghệ ma

CHƯƠNG H :
Chương II

CHƯƠNG IV:

:

Lựa chọn phương án
Tinh Chọn Mạch Lực

Thiết kế mạch điều khiến

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-3-


Cao Chién Thang
chiêu

CHƯơNGI:
điện

Thiết kế nguồn mạ một

Giới thiệu chung về công nghệ mạ

Từ nhiều năm nay công nghệ mạ điện đã ra đời và phát triển mạnh mẽ. ngày nay

hầu hết các nước trên thế giới công nghệ mạ điện đã phát triển một cách vượt bậc

có ứng dụng rộng rãi trong thực tế ,đời sống phục vụ đắc lực cho các nghành

khoa học kỹ thuật như mạ trên các vật liệu các chỉ tiết máy, các ứng dụng đời

thường,các vật trang trí...
Cho đến nay kỹ thuật mạ dã có những bước tiến nhảy vọt và thoả mãn được các

yêu cầu kỹ thuật như tạo lớp mạ dày, có cấu trúc tốt độ cứng cao chịu ma sát
tốt,chịu áp lực ngay ỏ nhiệt độ cao như pít tơng ,xi lanh...

Mặc dù mạ đã có những bước phát triển đáng kế xong trên thé giới các nhà khoa
học đã và đang khơng ngừng nghiên cứu tìm tịi và sag tạo ra các phương pháp
mạ tốt nhất .họ tập trung tìm tịi các chất phụ gia mới ,phương pháp điện phân
mới đe tạo ra các lớp mạ tốt có cấu trúc tinh thể mịn, dẻo,đọ cứng cao không
bong xứơc ở điều kiện thay đổi nhiệt độ va chạm mạnh..

Đối với đất nước chúng ta do điều kiện phát triển trình độ mạ còn thấp do vậy
để đáp ứng nhu cầu thực tế chúng ta phải khơng ngừng nâng cao trình độ và có
nhữmg bước đi vững chắc cần hình thành các trung tâm nghiên cứu kỹ thuật mạ
để tạo ra được lớp mạ có chất lượng cao và giá thành rẻ.

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-4-

Cao Chién Thang
chiêu
1.

Thiét ké nguon ma mét

MỤC ĐÍCH SỬ DỤNG LỚP MẠ ĐIỆN

Lớp mạ điện có rất nhiều ứng dụng trong thực tế và kỹ thuật nó có thê bảo vệ tốt

cho kim loại khỏi bị ăn mịn hố học hay điên hố trong mơi trường sử dụng. Xuất

phát từ khả năng của nó gười ta đã ứng dụng để tạo ra các lớp mạ cần thiết bảo vệ
bề mặt cho các loại náy móc trong cơng nghiệp và các nghành khoa học ...
s* lớp mạ kim loại trên bề mặt các chỉ tiết máy, dụng cụ sinh hoạt ...đã giúp
bảo vệ các dụng cụ và các chỉ tiết đó khỏi các tác động của mơi trường

ngồi.
s* lớp mạ có tác dụng trang trí bên ngồi sản phẩm làm tăng vẻ đẹp sản
phẩm và sức thu hút của mọi dụng cụ máy móc , đồ dùng cá nhân ,trang
sức...
*

có một số chỉ tiết máy do nhu cầu thực tế là giá thành hạ và không cần

dùng kim loại hay hợp kim đắt tiền để chế tạo người ta sử dụng các kim
loại hay hợp kim rẻ tiền rồi mạ các lớp mạ lên nó tạo điều kiện cho việc

tiêu thụ sản phẩm tốt...

% Ngồi các lớp mạ thơng thường cịn có lớp mạ kỹ thuật đó là lớp mạ có
các tính chất lý hố đặc biệt mà các lớp kim loại nền khơng có...
Y lớp mạ chống ma sát ,mài mịn

+ lớp mạ làm thay đổi kích thước chỉ tiết máy
“ lớp mạ làm tăng độ dẫn điện
lớp mạ cho độ bám cao khơng bong tróc..

H,PHÂN LOẠI LỚP MẠ

Gồm 4 loại :
>

Lớp mạ bảo vệ

> Lop ma trang tri
> Lớp mạ trang trí bảo vệ
> Lớp mạ kỹ thuật
1. Lớp mạ bảo vệ

Dùng để bảo vệ khỏi sự ăn mòn kim loại trong môi trường sử dụng và bảo vệ
kim loại nền có hai lớp mạ bảo vệ:
Lớp mạ ca tot: lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế dương hơn
điện thế kim loại nền
Lớp mạ Anốt: lớp mạ mà kim loại mạ có điện thế âm hơn điện
thế kim loại nền

2. Lớp mạ trang trí
Lớp mạ này có độ bang sáng mau hap dan giữ được lâu ví dụ như :mạ vàng
mạ bạc... Thường dùng mạ ca tốt

Người ta tạo lớp mạ trang trí bằng cách tạo một lớp mỏng kim loại trên bề

mặt vật cần mạ, độ bóng tạo ra bằng cách đánh bóng cơ khí hố học điện hoá

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-5-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

3. Lớp mạ trang trí bảo vệ

Là loại lớp mạ vừa trang trí vừa bảo vệ kim loại nền
Ví dụ:dùng lớp mạ ca tốt như niken-crơm,đồng -crơm....do niken có độ bền

cao nên đóng vai trò là lớp bảo vệ

4. Lớp mạ kỹ thuật
.
Chúng ta sử dụng rộng rãi và có ứng dụng trong thực tê như:
e

©

©

Mạ làm tăng độ bền chống ma sát ổ trục

Ma phục hồi các chỉ tiết máy
Mạ tăng độ dẫn điện
Ma lam tăng độ chống mài mòn

IILSO DO DIEN PHAN
Đề tài thiết kế
trong công nghệ
Để thấy rõ giá
như các thiết bị

nguồn mạ một chiều là một đề tài có
mạ nguồn điện một chiều là một yếu tố
trị của đề tài, trước hết ta cần phải năm
có liên quan đến quá trình mạ bằng điện

Ta dựa vào sơ đồ điện phân như sau:

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-6-

giá trị thực tế lớn, bởi vì
quan trọng.
rõ một sơ khái niệm cũng
phân.


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

nguồn một chiế!

nốt

wee

_—

dung

dịch mạ

catố\(chỉ lết cần mạ).

Sơ đồ trên là mơ hình dùng trong phạm vi nhỏ như phịng thí nghiệm đồng

thời cũng dùng trong qui mô sản xuất lớn. Các thành phần cơ bản của sơ đồ điện

phân :

1. Nguồn điện một chiều như : pin, ắc qui, máy phát điện một chiều, bộ
biến đổi. . Ngày nay được dùng phổ biến nhất là bộ biến đổi. Bộ biến đổi cho quá
trình điện phân có điện áp ra thấp: 3V, 6V, 12V, 24V.. - Tuỳ theo yêu cầu kỹ
thuật mà chọn điện áp ra cho phù hợp. Một bộ biến đổi có thể lấy ra một số điện
áp cần thiết cho một số qui trình.
VD : Mạ niken thường dùng điện áp 6V hay 12V. Để mạ Crơm dùng 12V.
Để đánh bóng điện hóa nhơm thường dùng điện áp 12 ~ 24V.

2. Anốt : Là điện cực nối vơi cực dương của nguồn điện một chiều. Trước

khi điện phân anót cần phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gi...

Anốt dùng trong mạ điện có hai loại : anốt hịa tan và anốt khơng hồ tan.

Anốt hoà tan được dùng tronh các trường hợp mạ niken, mạ đồng, mạ kẽm, mạ

thiếc... Trong quá trình điện phân anốt tan vào dung dịch mạ theo phản ứng ở
điện cực :

Ni-2e = Ni*
Cụ — 2e = Cụ?”

Các cation kim loại tan vào dung dịch điện phân và đi đến catốt. Phản ứng điện

hóa ở anốt là phản ứng oxi hóa. Anốt khơng hịa tan dùng trong trường hợp mạ
Crém. .

Đại học Bách Khoa Hà Nội
--


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Khi điện phân ở bề mặt anốt khơng hồ tan cũng diễn ra q trình oxi hóa

H,O,OH",Cl...

2CI” ~2e = Cl,
40H” -4e=2H,O+O, †

Khí thốt ra ở anót trong q trình điện phân thường chính là Ø, hay C,.
3. Catốt : là điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều. Trong mạ
điện catốt là vật mạ. Trên bề mặt vật mạ luôn diễn ra phản ứng khử các ion kim
loại mạ. Ví dụ như :

Mạniken
Mạ kẽm

:

N'+2e=Mi}
Zn?'+2e=Zn Ì

Đồng thời với iơn kim loại bị khử, 77,Ø* cũng bị khử giải phóng ra khí ,

theo phản ứng : 2/;ø” +2e= H, † +H,O

Khí z, thốt ra trên bề mặt ca tốt có khả năng thấm sâu vào mạng tỉnh thể
kim loại mạ và các kim loại nền, làm giảm độ bền cơ học của kim loại (khí „, khi
gặp nhiệt độ cao giãn nở mạnh gây ra sự rạn nứt, giòn kim loại) .Người ta gọi
hiện tượng này là hiện tượng “ giòn kim loại “.

Để kim loại mạ bám chặt vào bề mặt kim loạ nền đồng thời cho lớp mạ đồng
đều, bóng sáng hấp dẫn, trước khi mạ ta cần phải gia công cho bề mặt chỉ tiết
bằng phẳng, bóng và sạch các chất dầu mỡ màng oxít.

Catốt vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thường ngập dưới mặt
nước 8 — 15cm và cách day bể khonảg 15cm. Các chỗ nói phải đảm bảo tiếp xúc
thật tốt, không để gây ra hiên tượng phóng điện trong chất điện phân. Tuyệt đối
khơng để chạm trựctiếp giữa anót và catốt khi đã nối mạch điện.
4. Dung dich chất điện phân: dung dịch chất điện phân dùng để mạ thường
có hai phần:
Thành phần cơ bản : gom muối và hợp chất chứa iôn của kim loại mạ và
một số hoá chất thiết yêu khác, nếu thiếu hóa chất này thì dung dich khơng
thể dùng để mạ được.

_ Thành phần thứ hai : bao gồm các chất phụ gia
+ Chất làm bóng lớp mạ

+Chất đệm giữ cho pH của dung dịch ổn định

+Chat giảm sức căng nội tại đảm bảo lớp mạ không bong nứt
+Chat san bằng đảm bảo cho lớp mạ đồng đều hơn
+Chat lam tang độ dẫn điện cho lớp mạ đồng đều hơn

+Chất chống thụ động hóa anốt nhằm ổn định mạ

Một số đặc điểm dung dịch mạ :

_ Dung dịch mạ cần phải có độ đẫn điện cao. Độ đẫn điện của dung dịch

không những chỉ giảm được tôn thấtđiện trong q trình mạ mà cịn làm cho lớp
mạ đơng đêu hơn.

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-8-

Cao Chién Thang

chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng trong một khoảng pH nhất định.

Vi du ma Niken pH=4,5 dén 5,5. Ma kém trong dung dịch amôniclorua

đên 5,5. Mạ kẽm trong dung dịch axít pH= 3,5 đên 4,0...

pH= 4,5

_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lượng cao trong một khoảng nhiệt độ nhất

định. VD mạ Niken khoảng nhiệt độ là 55->70C, mạ vàng
60->70€C. Nhìn
chung, khi điện phân nhiệt độ dung dịch không vượt qua nhiệt độ sôi của dung

dịch.

_ Mỗi dung dịch có một khoang mật độ dịng catốt thích hợp.
_ Dung dịch chứa muối phức của kim loại thường cho lớp mạ có chất lượng
tốt hơn lớp mạ từ chính kim loại thu được từ nuối đơn. VD lớp mạ thu được từ
dung dịch Z»(CAN)? hoặc Zz(CN)7 tốt hơn lớp mạ thu được từ dung dịch muối

CuSO,.

5. Bể điện phân :

Làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt. Thành và mặt trong của
bể thường được lót bằng chất dẻo có độ bền hóa học, bền nhiệt. Lớp chất dẻo lót
phải kín tuyệt đối, nước khơng thắm qua được. Mặt ngoài sơn nhiều lớp chống gi.
Bé ma thường có dạng hình chữ nhật, điều này giúp cho lớp mạ được phân bố
đều hơn bể có hình dạng khác. Có nhiều bể mạ như bể mạ tĩnh, thùng mạ quay,
Trên dây là toàn bộ sơ đồ tổng quát của q trình mạ bằng điện phân.
Trong cơng nghệ mạ cịn có một sơ u cầu về gia cơng bề mặt trước khi mạ.Yêu

cầu bề mặt trước khi mạ :
- Trước khi mạ vật cần mạ được tiến hành gia công cơ khí để có bề mặt

bằng phẳng, đồng thời tẩy xóa các lopứ gỉ, đánh bóng bề mặt theo yêu cầu sử
dụng.
mạ.

- Tay sạch dầu mỡ các hợp chất hóa học khác có thể có trên bề mặt vật

Tóm lại trước lúc chỉ tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật bằng phẳng, sắc

nét bóng tuyệt đối sạch dầu mỡ, các màng oxit có thể có. Trong điều kiện như

vậy lớp mạ thu được mới có độ bóng tốt, khơng sước, khơng san sùi, bóng đều

tồn lớp mạ đồng nhất như ý.
Phương pháp gia công bề mặt kim loại trước
- Phương pháp gia cơng cơ khí bao
quay bóng hay sóc bóng trong thùng quay.
- Phương pháp gia cơng hóa học hay

tây gỉ, tẩy lại làm bóng bề mặt, rửa sạch.
Sự lựa chọn phương pháp gia công cho

khi mạ :
gồm : mài thơ, mài tỉnh, đánh bóng
điện hóa họcbao gồm: tẩy dầu mỡ,
hiệu qủa tốt nhất lại có giá thành rẻ,

địi hỏi người kỹ thuật viên phải có hiểu biết đầy đủ và nhất là phải có kinh
nghiệm sản xuất. Bất kỳ thiếu sót nào dù nhỏ
việc chuẩn bị bề mặt đều dẫn đến giảm sút chất
lượng lớp mạ phụ thuộc một cách cơ bản vào
thuật và điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp
nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ.

hoặc đánh giá không đúng công
lượng và hình thức lớp mạ. Chất
phương pháp được lựa chọn, kỹ
mạ. Không bao giờ chúng ta coi

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-9-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

CHƯƠNGHn : Lựa chọn phương an

Nhiệm vụ đặt ra đối với đồ án là thiết kế nguồn mạ một chiều có điện áp

thấp và dòng rất lớn. Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dịng điện mạ trong
q trình nạp. Mạch có khâu bảo vệ chống chạm điện cực.
Trong công nghệ mạ điện thì nguồn điện là một yếu tố hết sức quan trọng,
nó quyết định nhiều đến chất lượng lớp mạ thu được. Nguồn điện một chiều có
thể là ắc
ắ quy, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi... Chúng ta phân tích từng
loạinguồn dé quyết định lựa chọn phươngá án nào:
1. Ac quy: Tong công nghệ mạ điệnă ắc quy chỉ được sử dụng trong phịng
thí nghiệm hay sản xuất ở quy mơ nhỏ. Do hạn chế về lượng điện tích lên ắc quy
chỉ dùng để mạ các chỉ tiết nhỏ, cịn với các chỉ tiết lớn thì khơng dùng ắc quy
được. Đặc biệt khi dòng điện mạ đòi hỏi lớn thì ắc quy khơng thể đáp ứng được.
Vì vậy mà trong cơng nghệ mạ người ta ít sử dụng ắc quy làm nguồn mạ.
2. Máy phát điện một chiều : “Trong công nghệ mạ dùng máy phát điện một
chiều khắc phục được các nhược điểm của ắc quy. Máy phát điện một chiều trong
thực tế có thể được sử dụng rộng rãi trong quy mô sản xuất lớn. Nhưng giá thành
đầu tư cho máy phát điện một chiều lớn, cơ cấu điều khiển hoạt động khá phức
tạp .Máy phát điện một chiều. với nhiều nhược điểm: cổ góp mau hỏng; thiết bị
cơng kềnh; làm việc có tiếng ồn lớn. Máy phát điện một chiều cần thường xuyên
bảo trì sửa chữa. Chính vì các lý do trên lên trong cơng nghiệp người ta không
dùng máy phát điện một chiều.
3. Bộ biến đổi:
Hiện nay trong cơng nghiệp thì dịng điện xoay chiều được sử dụng rộng
rãi. Công nghệ chế tạo các thiết bị bán dẫn ngày càng hoàn thiện, các thiết bị hoạt
động với độ tin cậy cao. Đặc biệt công nghệ sản xuất Thyristor đã đạt được nhiều

thành tựu. Chính vì vậy các bộ biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng một
chiều ngày càng được sử dụng nhiều trong các nghành cơng nghiệp. Ngày nay
trong cơng nghệ mạ điện thì bộ bién đổi được dùng rộng rãi nhất. Các bộ biến đổi

dùng trong q trình điện phân có thể cho ra các điện áp như: 3V, 6V, 12V, 24V,
30V, 50v. Tuỳ theo yêu câu kỹ thuật mà chọn điện thê cho phù hợp.Bộ biến đổi
với các ưu điểm : thiết bị gọn nhẹ; tác động nhanh; dễ tự động hóa; dễ điều khiển

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-10-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiét ké nguon ma mét

và ồn định dòng. Chi phi đầu tư cho bộ biến đổi cũng rẻ, hiệu quả làm việc cao và
ổn định. So với dùng nguồn mạ dà ắc quy hoặc máy phát điện một chiều thì bộ
biến đổi đáp ứng được hơn cả về mặt kinh tế cũng như các tiêu chuẩn kỹ thuật.
Vậy quyết định phương án là dùng bộ biến đồi.
V6i mach chỉnh lưu có rất nhiều : chỉnh lưu một pha, chỉnh lưu ba pha, chỉnh

lưu không điều khiển, chỉnh lưu có điều khiển... Trong yêu cầu của đồ án là thiết
kế ngn mạ điện áp thấp và dịng khá lớn. Trước hết ta xét trường hợp chỉnh lưu
có điều khiển, sau đó ta có thể xét trường hợp chỉnh lưu điốt khơng điều khiển
VỚI góC điều khiển
ø
=0.

Các phương
+ Chỉnh
+ Chỉnh
+ chỉnh

án khả thi :
lưu cầu một pha
lưu cầu ba pha
lưu sáu pha có cuộn kháng cân bằng

Phương án 1 : Chỉnh lưu cầu một pha
So đồ nguyên lý chỉnh lưu cầu một pha

T1

T3

L

T4

T2

[] Rr

US

. Tải R+L

-

Khi L đủ lớn thì dịng điện ¡„ sẽ là dịng liên tục.

-_

Phương trình mạch tải :

d,

= Ri, ly +X do—*
42 2U, „simsin0.d0


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

ni:

sinØ.4Ø = ay, 40+ aif

a

2V2U,
I

cosa

Dang song co ban :

* Uu nhuoc diém ctia sơ đồ :
Y Uudiém:
So dé nay phù hợp với mach có dịng điện nhỏ

ơn định và điêu chỉnh cơng st phía một chiêu

đo có hai diot nên giá thành rẻ
.
điện áp ngược đặt lên mỗi van trong sơ đồ nhỏ

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-12-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

v' Nhược điểm :

Dòng tải vẫn cịn nhấp nhơ,khơng thích hợp với tải có dịng lớn
Trong q trình thay đổi góc điều khiển œ thì dịng và áp thay đổi nhưng khơng
giữ tính đối xứng nên q trình tính tốn phức tạp.Khơng dùng được cho tải có
cơng suất lớn, nếu dùng gây ra hiện tượng: công suất bị lệch pha. Sơ đồ chỉnh lưu
cầu một pha dòng tải chảy qua hai van noi tiếp, vì vậy tốn thất điện áp và cơng
suất trên van sẽ lớn. Sơ đồ cầu một pha chỉ ứng dụng với yêu cầu điện áp chỉnh
lưu cao và dòng tải nhỏ.

Phương án 2 : Chỉnh lưu cầu ba pha đối xứng
Sơ đồ nguyên lý :

xếp

eT]

u2c
Tư

T6

T2

$

Sơ đồ cầu ba pha đối xứng gồm 6 thyristor, chia làm hai nhóm :

-_
-

nhóm catốt chung TI, T3, T5

nhom anot chung T2, T4, Tó

Điện áp các pha :

U, = VU, sind

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-13-


Cao Chién Thang

chiêu

Thiết kế nguồn mạ một
U, =4J2U; sin(Ø

a)

U, =42U; sin(Ø =
a.Hoạt động của sơ đô :

Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chay qua V, =V,,V, =V,

+ Khi ø=ø, _.

cho xung điều khiển mơ T1. Thyristor này mở vì U, >0

. Sự mở của T1 làm cho TS bị khố lại một cách tự nhiên vì U, >U,. Lúc này T6
va T1 cho dong di qua. Dién ap ra trén tai: U, =U,, =U, -U,

+ Khi ø=ø, _=.

cho xung điều khiển mở T2. Thyristor này mỏvì T6

dẫn dịng, nó đặt U, lên catốt

T2 mà U, >U,. Sự mở của T2 làm cho Tó khố lại

một cách tự nhiên vì U, >U,.
Các xung điều khiển lệch nhau ` được lần lượt đưa đến các cực điều khiển
của các thyristỏ theo thứ tự 1, 2, 3,4, 5, 6, 1,.....

Trong mỗi nhóm, khi | thyristor mé thì nó sẽ khố ngay thyritor trước nó,
như trong bảng sau :

Thời điểm

Mở

Khố

T3
14

TỊ
T2

Ơi =7/6+ằœ
0 =3n/6 +0

Tl
T2

6; = 9n/6 + œ

15

03 = 5/6 + œ
6¿= 7/6 + œ

6= 11/6 +œ

T6

TS
T6

”

T4

Dang song co ban

Ud

bua

up

Ud

iT Ti

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-14-

ò


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Đường bao phía trên biểu diễn điện thế điểm F
Đường bao phía dưới biểu diễn điện thế điểm G
Điện áp trên mạch tải : U,=U„—U„ là khoảng cách thẳng đứng giữa hai
đường bao

6
[J2U.saoao~
21 Thư
r

ta.

6

5U e OS
TI

Giá trị điện áp ngược lớn nhất trên mỗi van : Ung max = V6U, = 2,45U,

Dong dién trung binh chay qua van
b.Uu nhược điểm của sơ đề :
+ ru điểm :
- số xung áp chỉnh lưu trong 1 chu kỳ lớn, vì vậy độ đập mạch của

chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao.

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-15-

điện áp


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

-_ không làm lệch pha lưới điện.

+ Nhược điểm

-_
-

sử dung số van lớn, giá thành thiết bị cao
so đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dung tải nhỏ và điện áp chỉnh

lưu đòi hỏi độ bằng phẳng.

Do dòng tải dùng trong mạ điện có trị số lớn, nên khơng áp dụng được

phương pháp này, vì các van khơng chịu được dịng tải lớn.

Phương án 3 : Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng
a.Sơ đồ nguyên lý

Đại học Bách Khoa Hà Nội

-16-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

` Sơ đồ chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng, được biểu diễn như trên sơ
đô, bao gôm máy biên áp động lực, có cuộn kháng cân bằng C,,, 6 thyristor chia
lam hai nhom T1,T3,T5 va T2,T4,T6 .
May bién áp có hai hệ thống thứ cấp a,b,c va a’,b’,c’. Cac cudn day trén mỗi

pha a và a`; bvà b';c và c” có số vịng như nhau nhưng có cực tính ngược nhau.
Hệ thống dây cuốn thứ cắp máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt P và Q. P, Q
được nối với nhau qua cuộn kháng cân bằng.
Cuộn kháng cân bằng có cấu tạo như máy biến áp tự ngẫu. Điện
áp chỉnh lưu
trung bình trong sơ đơ có giá trị như trung bình cộng của điện áp đâu ra của hai
chỉnh lưu tia 3 pha, nghĩa là :
a=

3/6U,
2m

2 =1,17U,

Do tác dụng của cuộn kháng cân bằng có thể coi dong tal 1a phẳng hồn
tồn. Như vậy trị hiệu dụng của dịng thứ cấp máy biến áp : 7, =
Dịng trung bình qua van : 7, = N1

©

Dang song co ban :

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-17-

= 0,291,


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Le

SAA
ome Tt BRE INI BI

Dạng điện áp chỉnh lưu Ud và điện áp trên cuộn kháng cân bằng
* wu nhược điểm của sơ đồ :

_ wu điềm :
Do chỉnh lưu 6 pha nên dòng qua van nhỏ,tiện lợi cho việc bảo vệ van

Hầu như khơng có sóng hài vì Ua gồm 6 chỏm hình sin,dễ điều khiển
Phạm vi điều khiển œ từ 30° trở đi(phạm vi rộng chất lượng Ua tốt)
Chiu được ia lớn và Uạ nhỏ

`
,

+ Dịng điện áp ra có độ băng phăng cao, có độ đập mạch lớn
+ Dịng trung bình qua van nhỏ bằng 1/6 dòng qua tải.
_ Nhược điểm :

+ Số van sử dụng lớn giá thành cao

+ Máy biến áp phức tạp có số cuộn thứ cấp nhiều.
** Kết Luận: Qua phân tíchvà đánh giá đầy đủ cả ba phương án ta thấy Dòng
điện mạ lớn, dòng qua van nhỏ trung bình bằng 1/6 dịng qua tải,đẻ đảm bảo yêu
cầu đề bài ta chọn bộ biến đổi dùng làm nguồn mạ là chỉnh lưu 6 pha, có cuộn

kháng cân bằng.

Đại học Bách Khoa Hà Nội
-18-


Cao Chién Thang
chiêu

Thiết kế nguồn mạ một

Chương: Tính Chọn Mạch Lực
Qua phân tích ở trên ta chọn phương án chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng
cân bang dé xây dựng nguồn mạ.
Chỉnh lưu 6 pha có cuộn kháng cân bằng có 2 cách điều chỉnh:
+Điều chỉnh sơ cấp

+ Điêu chỉnh thứ câp
Sau đây ta xét từng phương án điều chỉnh
1> Điều chính sơ cấp :

Sơ đồ :

Sơ đồ gồm : - 6 thyristor

.

- 6 điết khơng điều khiển

hình dáng và giá trị hiệu dụng của điện áp trên tải ở trên mỗi pha phụ thuộc
Vào góc mở œ

tại mỗi thời điểm ở sơ cấp ln có 2 Tiristor dẫn dịng
Nhân xét:

+. wu điểm : do dong bén socấp nhỏ nên việc chọn các van thuận lợi

Đại học Bách Khoa Hà Nội
7” 8u