Thiet ke ma 1 chieu dao dong pps

Đề tài : Thiết kế bộ nguồn mạ một chiều có đảo dòng
Giảng viên hướng dẫn : PGS Võ Minh Chính
Sinh viên thực hiện : Nguyễn Quang Thuận
Lớp : TĐH2 – K53
Năm thực hiện : 2011
Phương án 3 :
Các tham số
Điện áp một chiều định mức :
d
U = 12 V
Dòng một chiều định mức :
d
I = 300 A
Thời gian thuận : 10 s
Thời gian nghịch : 0,1s
Nguồn nuôi : 3.380V , 50Hz
1
Mục lục
Lời nói đầu……………………………………………………………………………… 1
Chương 1. Tìm hiểu công nghệ mà một chiều có đảo dòng………………………………2
1.1. Tìm hiểu công nghệ mạ …………………………………………………………….2
1.2. Điều kiện tạo thành lớp mạ………………………………………………………… 2
1.3. Các giai đoạn của quy trình công nghệ mạ………………………………………… 3
1.4. Mạ có đảo chiều dòng mạ…………………………………………………………….3
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạ……………………………………………4
Chương 2. Lựa chọn phương án tổng thể……………………………………………… 5
2.1. Lựa chọn phương án chỉnh lưu đảo chiều……………………………………………5
2.2. Lựa chọn phương án mạch lực……………………………………………………….6
Chương 3. Thiết kế mạch lực…………………………………………………………… 8
3.1. Tính chọn van lực ……………………………………………………………………8
3.2. Tính toán MBA lực………………………………………………………………… 8

3.3. Thiết kế cuộn kháng lọc …………………………………………………………….13
3.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ ……………………………………………………….15
Chương 4. Thiết kế mạch điều khiển…………………………………………………….17
4.1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển……………………………………………………17
4.2. Cấu trúc mạch điều khiển………………………………………………………… 17
4.3. Tính toán các khâu cơ bản………………………………………………………… 18
2
Lời nói đầu
Thế kỷ XX đã đánh dấu nhiều phát minh quan trọng. Một trong những phát minh đó
đã cho ra đời ngành công nghiệp điện tử, sử dụng các thiết bị bán dẫn có công suất lớn
như: Diode, Triac, Tranzitor, chịu được điện áp cao và dòng điện lớn kể cả trong thiết bị
bán dẫn cực nhỏ như : vi mạch, vi mạch đa chức năng …Ngày nay không riêng gì ở các
nước phát triển, ngay ở nước ta thiết bị bán dẫn đã xâm nhập vào các ngành công nghiệp,
các xí nghiệp nhà máy như xi măng, thủy điện, dệt, đóng tàu…. Công nghệ mạ đang sử
dụng ngày càng nhiều những thành tựu của điện tử. Đó là những minh chứng cho sự phát
triển của ngành công nghiệp. Đặc biệt là ngành công nghiệp mạ điện nó ứng dụng điện tử
công suất tạo ra nguồn điện một chiều ổn định phù hợp với mạ điện tham gia vào điều
khiển trong suốt quá trình mạ. Nhờ mạ điện ta tạo ra các sản phẩm có độ bền cao, nâng
cao tính thẩm mỹ để phục vụ cho y tế và các ngành công nghiệp cũng như ứng dụng thực
tế trong cuộc sống hàng ngày.Trong quá trình làm và hoàn thành đồ án em đã nhận được
sự giúp đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Võ Minh Chính. Mặc dù em đã cố gắng nhưng do
trình độ và thời gian có hạn chắc không tránh khỏi hết khiếm khuyết.
Em rất mong được sự chỉ bảo của thầy cô và đóng góp ý kiến của các bạn để bản đồ án
của em được hoàn chỉnh.
Hà nội , tháng 5 năm 2011
Sinh viên :
3
4
Chương 1 :
Tìm hiểu công nghệ mạ 1 chiều có đảo dòng

1.1. Tìm hiểu về công nghệ mạ
Mạ điện được dùng nhiều trong các nghành công nghiệp khác nhau để chống ăn mòn,
phục hồi kích thước,làm đồ tranh sức,chống ăn mòn,tăng đj cứng,dẫn điện,dẫn nhiệt,phản
quang,dễ hàn…Về nguyên tắc,vật liệu nền có thể là kim loại,hợp kim,đôi khi còn là chất
dẻo gốm sứ hoặc composit.Lớp mạ cũng vậy,ngoài kim loại và hợp kim ra nó còn có thể
là composit của kim loại -chất dẻo hoặc kim loại –gốm…Tuy nhiên việc chọn vật liệu
nền và mạ còn tuỳ thuộc vào trình độ và năng lực công nghệ,vào tính chất cần có ở lớp
mạ và vào giá thành.Xu hướng chung là dùng vật liệu nền rẻ,sẵn có còn vật liệu mạ
đắt,quí hiếm hơn nhưng chỉ là lơp mỏng bên ngoài.
Kết luận : mạ điện là một quá trình điện kết tủa kim loại lên bề mặt nền một lớp phủ có
những tính chất cơ,lý,hoá đáp ứng được nhu cầu mong muốn.
1.2. Điều kiện tạo thành lớp mạ
Hình 1.1 : Sơ đồ bể mạ
1.2.1 Điện cực :Mạ điện là quá trình điện phân.Quá trình điện phân xảy ra trên hai cực
như sau:
- Trên anốt xảy ra quá trình hoà tan kim loại.
M - ne
→
M
+n
(1)
- Trên katôt cation nhận điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ.
M
+n
+ ne
→
M (2)
Với cac điều kiện điện phân thích hợp thì quá trình (1) và quá trình (2) sẽ cân bằng
nhau.Do đó nồng độ ion M
+n

trong dung dịch sẽ luôn không đổi,điều này có ảnh hưởng
lớn đến chất lượng lớp mạ.Trong một số trường hợp người ta dùng điện cực trơ khi đó
dung dịch sẽ đóng vai trò chất nhường điện tử,vì vậy phải liên tục bổ sung vào dung dịch
dưới dạng muối.Lúc đó phản ứng chính trên anốt chỉ là quá trình giải phóng ôxi.
1.2.2.Dung dịch mạ.
Dung dịch mạ giữ vai trò quyết định về năng lực mạ (tốc độ mạ,chiều dày tối đa,mặt
hàng mạ…)và chất lượng mạ.Dung dịch mạ thường là một hỗn hợp khá phức tạp gồm ion
5
kim loại mạ,chất điện ly (dẫn điện) và các chất phụ gia nhằm đảm bảo thu được lớp mạ
có chất lượng và tính chất mong muốn.
1.2.3.Chất phụ gia.
Bao gồm các chất : Chất dẫn điện, chất bóng, chất san bằng, chất thấm ướt, tạp chất.
1.2.4.Nguồn điện một chiều.
Có thể là các nguồn khác nhau như:pin,ăc quy,máy phátđiện một chiều,có thể dùng
nguồn điện hoá học…để cung cấp dòng điện một chiều cho bể mạ,bể điện phân…Các
nguồn điện trên có công suất nhỏ,khó tạo ra,lại không kinh tế.Do đó chỉnh lưu được sử
dụng rộng rãi trong các xưởng mạ bởi vì nó đạt công suất lớn,dễ sản suất
1.3. Các giai đoạn của quy trình công nghệ mạ
Quy trình công nghệ mạ bao gồm rất nhiều bước nhưng có thể chia thành ba giai đoạn
sau:
1.3.1.Giai đoạn chuẩn bị.
Xét đến bản chất vật liệu hàng mạ (nền),mức độ nhiễm bẩn và độ nhám bề mặt Độ nhấp
nhô H của bề mặt mạ bảo vệ khụng được vượt quỏ 40µm, mạ trang sức bảo vệ (H <
2,5µm), mạ tăng độ cứng và mạ cách điện H < 1,25µm. Chọn dung dịch mạ căn cứ vào
đặc tính vật cần mạ.
1.3.2.Giai đoạn mạ.
Được tiến hành trong thời gian đã xác định trước.Giai đoạn này cần giữ cho dòng mạ
không đổi.
1.3.3.Giai đoạn hoàn thiện.
Là giai đoạn gia công,làm đẹp,làm hoàn thiện sản phẩm.Thường là các bước trung

hoà,tẩy sáng,lấp đầy lỗ…
Khối lượng kim loại kết tủa lên diện tích S có thể dựa váo định luật Faraday:
m=S.
D°
.t.H.C
Trong đó:
-S : diện tích mạ (dm
2
)
-
D°
: mật độ dòng điện catôt (A/ dm
2
)
-t : thời gian mạ (h)
-H : hiệu suất dòng điện
-C : đương lượng điện hoá của kim loại mạ (g/∆h)
1.4. Mạ có đảo chiều dòng mạ
Do yêu cầu công nghệ mạ mà bắt buộc phải có bộ nguồn một chiều. Thông thường để
thực hiện mạ ta dùng dòng điện không đảo chiều cấp vào anôt và catôt.Nhưng trong một
số trường hợp mạ đặc biệt,mạ đồ trang sức bằng các kim loại quí như:vàng,bạch kim…
hay các sản phẩm yêu cầu chất lượng cao,nền mạ khó bám…thì người ta dùng dòng mạ
có đảo chiều.
Nguyên tắc mạ đảo chiều như sau:
6
Hình 1.2. Đồ thị thời gian thuận – nghịch
Trong thời gian t
c
vật mạ chịu phân cực catôt nên được mạ vào với cường độ dòng thuận
I

c
, sau đó dòng điện đổi chiều và trong thời gian t
a
vật mạ chịu phân cực anôt nên sẽ tan
ra một phần.Sau đó lại bắt đầu một chu kì mới.Thời gian mỗi chu kỳ bằng T= t
c +
t
a.
Nếu
I
c.
t
c
> I
a.
t
a
thì vật vẫn được mạ. Khi lớp mạ bị hòa tan bởi điện lượng I
a
. t
a
, thì chính những
đỉnh nhọn, gai, khuyết tật là những chỗ hoạt động anôt nhất nên tan mạnh nhất, kết quả
là thu được lớp mạ nhẵn, hoàn hảo hơn. Tuỳ từng dung dịch mà chọn tỷ lệ t
c
: t
a
và T
thường 5 − 10s.Với yêu cầu cụ thể ở đây thì tỉ số t
c

: t
a
luôn không đổi là 10 : 0.1.
Phương pháp này có thể dùng được mật độ dòng điện lớn hơn khi dùng dòng điện một
chiều thông thường.Mạ đảo chiều làm tăng cường quá trình mạ mà vẫn thu được lớp mạ
tốt.
1.5 Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng mạ.
Chất lượng mạ một chiều được qui định bởi các yếu tố sau: độ bóng lớp mạ,độ dày lớp
mạ,độ bám chặt Chế độ dòng điện cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng mạ.
Ảnh hưởng của các yếu tố điện: Mật độ dòng điện là đại lượng gây ra sự phân cực điện
cực.Lúc đang mạ, mật độ dòng điện là yếu tố quan trọng nhất có ảnh hưởng đến chất
lượng sản phẩm mạ.
Yêu cầu kỹ thuật của nguồn mạ là phải giữ dòng mạ không đổi trong suốt quá trình mạ.
7
Chương 2 :
Lựa chọn phương án tổng thể
Để lựa chọn được một phương án thích hợp với yêu cầu “ Cấp điện cho bể mạ có đảo
chiều dòng điện’’ ta cần phải lựa chọn 1 phương án điều chỉnh và sơ đồ mạch lực phù
hợp
2.1. Lựa chọn phương án chỉnh lưu đảo chiều
Để thay đổi và đảo chiều dòng điện để cấp vào bể mạ chúng ta buộc phải thiết kế các bộ
chỉnh lưu đảo chiều với sơ đồ nguyên lý như sau.
Hình 2.1 : Sơ đồ chỉnh lưu đảo chiều
Gồm hai bộ chỉnh lưu, mỗi bộ cấp một chiều dòng điện ra tải. Vấn đề cơ bản nhất là quá
trình đảo chiều.
2.1.1. Phương pháp điều khiển riêng
Là phương pháp mà mỗi một chiều dòng điện ra tải,chỉ có một bộ phát xung ra tải, còn
bộ kia được nghỉ không có xung điều khiển Phương pháp này phải đảm bảo bộ chỉnh lưu
I nghỉ rồi mới phát xung chỉnh lưu II, nếu không sẽ gây ngắn mạch nguồn.Để đảm bảo
nghỉ, dòng qua van về đến “0” có một khoảng thời gian khoá chắc chắn.Sau khi bộ chỉnh

lưu I nghỉ, phải phát bộ kia ở chế độ nghịch lưu rồi mới chuyển dần về chế độ chỉnh lưu,
trong đó luôn khống chế
d
I
không vượt quá giá trị cho phép
Trong phương pháp điều khiển riêng cần có một mạch logic đảo chiều, điều này làm cho
bộ đảo chiều làm việc không nhanh vì nó có thời gian chết khi đảo chiều.
Hình 2.2 : Phương pháp điều khiển riêng
2.1.2. Phương pháp điều khiển chung
Là phương pháp mà cả hai bộ đều phát xung điều khiển cùng hoạt động,xong hoạt động
ở chế độ trái nhau,một bộ ở chế độ chỉnh lưu,một bộ ở chế độ nghịch lưu, lúc đó bộ đảo
chiều không cần bộ logic do đó cho phép đảo chiều nhanh .
8
Để tránh dòng điện xuyên giữa hai bộ chỉnh lưu, buộc phải đưa vào các cuộn kháng cân
bằng, và cuộn kháng này phải tồn tại cả hai đầu cực của tải.
Như vậy phương pháp này sẽ đòi hỏi tăng kích thước và giá thành thiết bị lên gấp 2-4
lần so với phương pháp điều khiển riêng, nhưng bù lại cho phép đảo chiều nhanh, không
có thời gian chết.
Hình 2.3 : Phương pháp điều khiển chung
Nhận xét : Theo yêu cầu của công nghệ, công suất ra tải nhỏ, thời gian đảo chiều không
quá nhanh nên ta lựa chọn phương pháp điều khiển riêng để cải thiện chất lượng dòng mạ
và hạ chi phí giá thành.
2.2. Lựa chọn phương án mạch lực: Ta đưa ra một số phương án sau
2.2.1 Chỉnh lưu một pha một nửa chu kỳ
- Là loại có nguyên lý đơn giản ít van .
- Điện áp ra tải xấu
2
Ud=0,45.U
,độ đập mạch lớn
dm

k =1,57
,dùng cho tải nhỏ (dưới 100
mA) nếu lọc bằng tụ điện .
- Với tải thuần trở khi điều chỉnh điện áp ra dòng tải luôn bị gián đoạn
2.2.2. Chỉnh lưu hình tia hai pha
- Sử dụng ở dải công suất nhỏ ,điện áp cấp dưới 100V và dòng tải chỉ lên đến hàng chục
Ampe .
- Độ đập mạch tương đối lớn
dm
k =0,67
,công suất MBA lớn gấp 1,5 lần công suất 1
chiều cần thiết cho tải
2.2.3. Chỉnh lưu cầu một pha
- Sử dụng rộng rãi trong thực tế ,dùng cho cấp điện áp từ 10V trở lên .Dòng tải lên đến
100 Ampe .
- Không nhất thiết phải có MBA nguồn có thể mắc trực tiếp mạch chỉnh lưu vào lưới điện
- Sụt áp trên van tăng gấp đôi, độ đập mạch tương đối lớn
dm
k =0,67
2.2.4. Chỉnh lưu ba pha hình tia
- Cần có MBA nguồn ,công suất MBA gấp 1,35 lần công suất 1 chiều.
- Cho phép nâng công suất tải lên rất nhiều đến vài trăm Ampe
- Thích hợp với điện áp thấp
10 ÷ 30 V
- Độ đập mạch tương đối nhỏ
dm
k =0,25
nên cuộn kháng lọc tương đối nhỏ
- Độ sụt áp trên van nhỏ so với chỉnh lưu hình cầu .
2.2.5. Chỉnh lưu cầu ba pha

- Cho phép đấu thẳng vào lưới điện 3 pha
- Độ đập mạch rất nhỏ
dm
k =0,057
- Công suất MBA xấp xỉ công suất tải gây méo lưới điện ít hơn
9
- Sụt áp trên van lớn , không thích hợp với điện áp ra tải nhỏ ( dưới 10V )
2.2.6 Chỉnh lưu sáu pha có cuộn kháng cân bằng
- Dùng cho trường hợp cần dòng tải lớn ( hàng nghìn hàng vạn Ampe )
- Có độ đập mạch tương đối nhỏ ,độ sụt áp thấp hơn sơ đồ cầu .
- Phức tạp vì phải mắc thêm cuộn kháng cân bằng và buộc phải dùng MBA khi công suất
của 2 thiết bị này đều lớn .
Nhận xét : Theo yêu cầu công nghệ mạ điện với
d
I =300 (A)
;
d
U =12 (V)
ta chọn mạch
chỉnh lưu sơ đồ hình tia 3 pha vì nó thích hợp với dòng tải hàng trăm Ampe và điện áp ra
tải nhỏ . Các sơ đồ chỉnh lưu cầu 3 pha hoặc chỉnh lưu 6 pha cuộn kháng cân bằng tuy có
một số ưu điểm hơn nhưng nó phức tap so với yêu cầu của công nghệ vì có quá nhiều van
khi ta sử dụng phương pháp điều khiển riêng chỉnh lưu đảo chiều ,dòng tải không quá
lớn.
10
Chương 3 :
Thiết kế mạch lực
3.1. Tính chọn van lực
3.1.1. Đặc điểm chung
Tính chọn van lực dựa thông số :

lv d tb lv lvmax
U , I , I , I , I
điều kiện tản nhiệt .Một số tiêu
chí :
-
ΔU
nhỏ tổn hao ít nhiệt hơn
-
r
I
nhỏ chất lượng tốt
-
cp
t
cao khả năng chịu nhiệt tốt
-
dk dk
I , U
nhỏ công suất điều khiển tốt
-
cm
t
nhỏ sẽ nhạy hơn
3.1.2. Các thông số Thyristor
- Điện áp ngược đặt lên van :
d
ng nv 2 nv
u
U
12

U = k .U = k . = 2,45. = 25,13 (V)
k 1,17
Chọn
dt dt
k = 2 ( k = 1,7÷2,2 )
( )
ngmax
U = 2.25,13= 50,26 V⇒
-Dòng trung bình qua Thyristor :
d
tb
I
300
I = = = 100 (A)
3 3
-Dòng làm việc của Thyristor :
d
lv
I
300
I = = = 173(A)
3 3
-Chọn điều kiện làm việc van có cánh tỏa nhiệt và đầy đủ diện tích tỏa nhiệt , có quạt đối
lưu cưỡng bức
lv lvmax
(ΔP> 100W I < 70%I )⇒
Chọn
dtI lvmax
k =1,43 I = 1,43.173= 247,39 (A)⇒
3.1.3. Chọn Thyristor : Loại 250PA10

- Điện áp ngược cực đại của van :
ngmax
U = 100 (V)
- Dòng điện đinh mức của van :
lvmax
I = 250 (A)
- Dòng điện đỉnh cực đại :
pikmax
I = 4200 (A)
- Dòng điện xung điều khiển :
gmax
I = 150 (A)
- Điện áp xung điều khiển :
gmax
U = 2,5 (V)
- Dòng điện rò :
r
I = 20 (mA)
- Sụt áp lớn nhất ở trạng thái dẫn :
ΔU= 2,3 (V)
- Tốc độ biến thiên điện áp :
du
= 250 (V/s)
dt
- Thời gian chuyển mạch :
cm
t = 60 (μs)
- Nhiệt độ làm việc cho phép :
cp
t = 125 (°C)

3.2. Tính toán MBA lực
Chọn MBA 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây Y/Y làm mát bằng không khí tự nhiên.
11
- CS biểu kiến MBA:
s d
S=k .P =1,35.12.300=4860
- Phương trình tính điện áp không tải là:
d v dn ba
d0
min
U +ΔU +ΔU +ΔU
U =
cosα
min
α =10
- dự trữ góc suy giảm điện áp.
v
ΔU =2,3
(V) – sụt áp trên Thyristor.
dn
ΔU 0≈
(V) – sụt áp trên dây nối.
ba r x
ΔU =ΔU +ΔU
- sụt áp trên điện trở vào điện kháng.
ba d
ΔU =(5÷10)%U
- chọn 6%.
ba d
ΔU =6%U =6%.12=0,72

(V)
Thay số:
do
o
12+2,3+0+0,72
U = =15,25
cos10
(V)
- Điện áp sơ cấp MBA: U
1
=220 (V).
- Điện áp thứ cấp MBA:
do
2
u
U
15,25 15,25
U = = = =13,03
k 1,17
3 6
2π
(V)
- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp MBA:
2
1 2
1
U 13,03
I = .I = .173,21=10,26
U 220
(A)

- Dòng điện hiệu dung thứ cấp MBA:
2 2 d
1
I =k .I = .300=173,21
3
(A)
3.2.1. Tính sơ bộ mạch từ
- Tụ điện sơ bộ trụ:
ba
Fe Q
S
Q =k .
mf
m - Số trụ.
k
Q
- Hệ số phụ thuộc phương thức làm mát
f - tần số xc
Thay số:
4860
6. 34,15
3.50
Fe
Q = =
(cm
2
) < MBA khô k
Q
=6>
Vì S

ba
=4860 <10kW chọn dây quấn hình chữ nhật với chiều rộng trụ là a(cm), chiều dài
trụ là b (cm).
Theo kinh nghiệm b/a=(0,5÷1,5); Q
Fe
=a.b .Chọn a=6 (cm), b=5,7 (cm)
- Chọn MBA loại
310∃
lá tôn silic có: bề dày tôn: 0,35 mm; tỷ trọng: d=7,8 kg/dm
3
; tổn
hao: 1,7 W/kg; từ cảm trong trụ: B=1,1T .
3.2.2. Tính toán dây quấn
- Số mỗi pha sơ cấp MBA:
1
1
-4
Fe T
U 200
W = = =263,8
4,44.F.Q .B 4,44.50.34,15.10 .1,1
(vòng)
Chọn W
1
=264 (vòng)
- Số vòng mỗi pha thứ cấp MBA:
2
2 1
1
U 13,03

W = .W = .264=15,64
U 220
(vòng)
Chọn W
2
=16 (vòng), với các cuộn dây bằng đồng, MBA khô chọn mật độ dòng điện
trong MBA: J
1
=J
2
=2,75 (A/mm
2
)
12
- Tiết diện dây dẫn sơ cấp:
1
1
1
I 10,26
S = = =3,73
J 2,75
(mm
2
)
- Đường kinh dây dẫn:
1
4S 4.3,73
d= = =2,18
π π
(mm

2
)
Chọn dây hình tròn, cách điện cấp B, chuẩn hóa S
1
=4,012 (mm
2
)
- Kích thước dây có kể cả cách điện:
2
cd1
π
S = .d
4
ng
2 2
cd1
π
S = .2,39 = 4,49 (mm )
4
Tính lại
2
1
1
1
I 10,26
J = = = 2,56 (A/mm ) < 2,75
S 4,012

- Tiết diện dây dẫn thứ cấp MBA:
2

2
2
2
I 173,21
S = = = 62,99 (mm )
J 2,75
Chọn dây hình chữ nhật cách điện cấp B, chuẩn hóa S
2
=63,9 (mm
2
)
- Kích thước dây có kể cả cách điện: S
cd2
=a
2
.b
2
=6.10,8=64,8 (mm
2
)
Tính lại mật độ dòng điện:
2
2
2
I 173,21
J = = =2,71
S 63,9
(A/mm
2
) <2,75.

3.2.3. Tính sơ qua tiết diện cửa sổ MBA
+) Q
cs
= Q
cs1
+ Q
cs2
(k
lđ
= 2÷3) Chọn k
lđ
= 2
Q
cs1
= k
lđ
. W
1
. S
cđ1
= 2 . 264 . 4,49 = 2370,72 (mm
2
)
Q
cs2
= k
lđ
. W
2
. S

cđ2
= 2 .16 . 64,8 = 2073,6 (mm
2
)
⇒
Q
cs
= 2370,72 + 2073,6 = 4444,32 (mm
2
)
+)
cs
Q =h.a

- Chiều cao cửa sổ h (mm) Chiều rộng cửa sổ c(mm)
Chọn theo kinh nghiệm :
2
cs
h c h
=2,5; =0,5 =5 Q =5c
a a c
⇒ ⇒
cs
Q
4444,32
c= = = 29,81 (mm)
5 5
- Chọn c=30 (mm)
a=60 (mm) h=150 (mm)⇒ ⇒
(SC quấn bên ngoài,TS quấn bên trong)

3.2.4. Kết cấu dây quấn MBA
Cuộn thứ cấp (HA) sát trụ, sơ cấp (CA) quấn bên ngoài. Mỗi dây quấn thành nhều lớp,
mỗi lớp quấn liên tục các vòng dây khác nhau. Các lớp dây cách điện với nhau bằng bìa
cách điện
+) Kết cấu dây thứ cấp: <tiết diện hình chữ nhật>
- Số vòng dây trên một lớp:
g
2l 2
2
h-h
W = .h
b
k
e
- hệ số ép chặt ( k
e
=0,95)
h
g
- khoảng cách cách điện dây quấn tiết diện hình chữ nhật (2 ÷ 10) mm
chọn h
g
=6
2l
150-6
W = .0,95= 12,67
10,8
⇒
(vòng)
- Số lớp trên cuộn thứ cấp:

2
2
2l
W 16
n = = = 1,26
W 12,67
(lớp)
⇒
Có 2 lớp . Cuộn thứ cấp 16 vòng chia làm 2 lớp mỗi lớp 8 vòng
2 2l
n =2; W =8⇒
13
- Chiều cao thực tế cuộn thứ cấp:
2l
2
e
W .2 8.10,8
h = = = 90,95
k 0,95
(mm)
- Đường kính trong cuộn thứ cấp:
t2 02
D = b+2a = 5,7+2.1= 7,79 (cm)
(a
02
=1cm – khoảng cách từ trụ tới cuộn thứ cấp).
- Bề dày cuộn thứ cấp: chọn cách điện giữa các lớp dây cuộn thứ cấp cd
2
=0,3 (mm).
2 2 2 2

Bd = (a +cd ).n = (0,6+0,03).2= 1,26 (cm)
- Đường kính ngoài cuộn thứ cấp:
n2 t2 2
D = D +2Bd = 7,7+2.1,26= 10,22(cm)
- Đường kính trung bình cuộn thứ cấp:
t2 n2
tb2
D +D
7,7+10,22
D = = = 8,965 (cm)
2 2
- Chiều dài dây quấn cuộn thứ cấp:
2 tb2 2
l = π.D .W = π.8,965.16= 4,5063 (m)
Chọn l
2
=4,6 (m)
+) Kết cấu dây quận sơ cấp: <tiết diện hình tròn>
- Số vòng dây trên một lớp:
g
1l e
ng
h-h
W = .k
d
g ng 1
150 4,78
h = 2.d = 2.2,39= 4,78 (mm) W .0,95 57,72
2,39
l

−
⇒ = =
(vòng)
- Số lớp trên

cuộn sơ cấp:
1
1
1l
W 264
n = = = 4,57
W 57,72
(lớp)
⇒
Có 5 lớp, 264 vòng: Lớp 1
→
4 có 53 vòng. Lớp 5 có 52 vòng. (n
1
=5,
1l
W =53
)
- Chiều cao thực tế cuộn sơ cấp:
1l ng
1
e
W .d
53.2,39
h = = = 13,334 (cm)
k 0,95

- Chọn khoảng cách từ cuộn thứ cấp
⇒
sơ cấp a
21
=1 cm
Đường kính trong cuộn sơ cấp.
t1 n2 21
D = D +2a = 10,22+2.1= 12,22(cm)
- Chọn bề dày lớp cách điện giữa các lớp dây cuộn sơ cấp: cd
1
=0,1 (mm). Bề dày cuộn sơ
cấp:
1 ng 1 1
Bd =(d +cd ).n =(2,39+0,1).5=12,45(mm)=1,245(cm)
- Đường kính ngoài cuộn sơ cấp:
n1 t1 1
D = D +2Bd = 12,22+2.1,245= 14,71(cm)
- Đường kính trung bình cuộn sơ cấp:
1 n1
tb1
D +D 12,22+14,71
D = = = 13,465(cm)
2 2
- Chiều dài dây cuộn sơ cấp:
1 tb1 1
l = π.D .W = π.13,465.264= 11167,61(cm) 111,68(m)≈
- Đường kính trung bình cuộn dây:
t1 n1
12
D +D

7,7+14,71
D = = = 11,205(cm)
2 2
⇒

12
12
D 11,205
r = = = 5,6025(cm)
2 2
Kiểm tra:
1 2
h = 13,334 (cm) < h=15(cm); h = 9,095 (cm) < h=15 (cm)
Thỏa mãn
02 2 1 21
2(a +Bd +Bd +a ) = 9,04 > c = 3 (cm)
Gọi khoảng cách hai cuộn sơ cấp là:
11
a = 2 (cm) c = 9,04+2 = 11,04 (cm) 11(cm)⇒ ≈
C = 2c+3a = 40 (cm); H = h+2a = 27 (cm)
(MBA 3 pha kiểu trụ bọc)
14
3.2.5. Tính thông số MBA
- Điện trở trong cuộn sơ cấp MBA ở 75
o
C:
1
1
cd1
l 111,68

R = ρ. = 0,02133. = 0,531(Ω)
S 4,49
- Điện trở tron cuộn thứ cấp MBA ở 75
o
C:
2
2
cd2
l 4,6
R = ρ. = 0,02133. = 0,00151(Ω)
S 64,8
- Điện trở MBA quy đổi về thứ cấp:
2
2
2
BA 2 1
1
W 16
R =R +R =0,00151+0,531 0,0035 (Ω)
W 264
 
 
=
 ÷
 ÷
 
 
- Sụt áp trên điện trở MBA:
r BA d
ΔU = R .I = 0,0035.300= 1,05 (V)

- Điện kháng MBA quy đổi về thứ cấp:
( )
2
2 -7
t2
1 2
BA 2 21
2
R
Bd +Bd
X =8π . W . . a + .ω.10
h 3
 
 
 ÷
 ÷
 
 
( )
2 2 -7
3,85 0,01245+0,0126
= 8π 16 . . 0,01+ .3,14.10 = 0,00493 (Ω)
9,095 3
 
 
 ÷
 ÷
 
 
- Điện kháng quy đổi về thứ cấp:

BA
X 0,00493
L = = = 1,57 (mH)
ω 3,14
BA
- Sụt áp trên điện kháng MBA:
x d
3 3
ΔU = .X .I = .0,00493.300= 1,41 (V)
π π
BA
- Sụt áp trên MBA:
2 2 2 2
r x
ΔU = ΔU +ΔU = 1,05 +1,41 = 1,76 (Ω)
BA
- Điện áp trên động cơ khi có góc mở
min
α =10°
d0 min v BA
U= U .cosα -ΔU -ΔU = 15,25.cos10°-2,3-1,76= 10,96(V)
- Tổn hao ngắn mach MBA:
n n
n
n s d d0
ΔP ΔP 315,02
%ΔP = .100%= .100%= .100%= 5,1(%)
S k .I .U 1,35.300.15,25
- Điện áp ngắn mạch tác dụng:
BA 2

nr
2
R .I 0,0035.173,21
ΔU = .100%= .100%= 4,65(%)
U 13,03
- Điện áp ngắn mạch phần kháng:
2
nx BA
2
I 173,21
U = X . .100%= 0,0043. .100%= 6,55%
U 13,03
- Điện áp ngắn mạch phần trăm:
2 2 2 2
n nx nr
U = U +U = 6,55 +4,65 = 8,033 %
- Dòng điện ngắn mạch xác lập:
2
2nm
2 2 2 2
BA
BA BA
U 13,03 13,03 13,03
I = = = = = 2171,67 (A)
Z 0,006
R +X 0,0035 +0,00493
- Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại:
nr
nx
U

4,65
-π.
-π.
U
6,55
max 2nm pik
I = 2.I 1+e = 2.2171,67. 1+e = 3401,35(A) < I 4200 (A)
 
 
=
 ÷
 ÷
 ÷
 ÷
 
 
- Hiệu suất thiết bị chỉnh lưu:
d d
s
U .I
1 1
η= .100%= .100%= .100%= 74%
S k 1,35
15
3.3. Thiết kế cuộn kháng lọc
Sự đập mạch điện áp chỉnh lưu làm dòng điện tải đập mạch theo xấu đi chất lượng
dòng một chiều, làm lượng lớp mạ không cao: lớp mạ không đều bóng đẹp bền …
Để hạn chế ta mắc nối tiếp với tải cuộn kháng lọc đủ lớn và hạn chế dòng gián đoạn
3.3.1. Tham số bộ lọc và đặc điểm
Chọn bộ lọc điện cảm

+) Ta có
dmr
sb
dmv
k
k =
k
.Hai hệ số tính theo biểu thức
1m
dm
dα
U (α)
k (α)=
U
-
dmv
k
:hệ số đập mạch đầu vào chỉnh lưu điều khiển phụ thuộc góc điều kiện α, phạm vi
điều chỉnh điện áp ra
-
dmr
k
: hệ số đập mạch ra.
3.3.2. Xác định góc mở cực tiểu, cực đại
+) Chọn góc mở cực tiểu α
min
=10
o
(Góc dự trữ bù được sự sụt điện áp lưới)
Khi đó:

dmax d0 min
U = U .cosα = 15,25.cos10°= 15,02 (V)
+) Khi góc mở lớn nhất:
max
α
dmin d0 min
U = U .cosα = 12(V)
dmin
max
d0
U
12
cosα = = = 0,79
U 15,25
⇒
max
α 38°⇒ ≈
3.3.3. Tính giá trị điện cảm lọc L
+) Vì
dm
m =3
, lấy
max
cosα= cosα = 0,79
* *
dm dm dm
1
k =0,51 k (α)=k .
cosα
→ →

α→
tăng
dm
k (α)→
tăng
→
hệ số
dmv
k
lớn nhất
Chọn
dmv dm
1
k = k (38°)= 0,51. = 0,65
0,79
+) Theo yêu cầu k
đmr
< 0,2 thì lớp mạ mới đạt yêu cầu (đặc biệt lớp mạ crom chịu ảnh
hưởng của độ đập mạch). Chọn k
đmr
=0,1.
- Điện trở tải (tính sơ bộ)
d
d
d
U
12
R = = = 0,04(W)
I 300
- Hệ số san bằng:

dmv
sb
dmr
k
0,65
k = = =6,5
k 0,1
( > 5 )
d
sb
dm 1
R
0,04
L= .k = .6,5= 0,28 (mH)
m .ω 3.314
⇒

→
bộ lọc nhỏ
3.3.4. Thiết kế cuộn kháng lọc
1 – L= 0,28 (mH)
2 – I
d
= 300 (A)
3 – Sụt áp một chiều tối đa trên cuộn kháng khoảng
d
ΔU= (5÷10)%UΔU= 0,1.12= 1,2(V)⇒
4 – Sụt áp xoay chiều tối đa cho phép trên cuộn kháng
~
ΔU

.
Vì
-3
k L k dm
Z X Z = 2π.f .L= 2π.150.0,28.10 = 0,264 (Ω)≈ →

1m d
I = 0,1.I = 0,1.300= 30(A)
5 – f
đm
= 150 (Hz)
16
6 – T
mt
= 40
o
C
7 - T
max
= 50
o
C (Nhiệt độ tối đa cho phép giữa nhiệt độ cuộn dây điện cảm và nhiệt độ môi
trường)
+) Kích thước lõi thép: Lõi E
2 -3 2
4
4
d
a= 2,6. L.I = 2,6. 0,28.10 .300 = 5,83 (cm)
Chọn

a= 7 (cm)
c= 0,8a= 0,8.7= 5,6 (cm) ( c = (0,6÷0,8)a )
h= 3a= 3.7= 21 (cm) ( h= (2÷3)a )
- Tiết diện lõi thép:
2
th
S = a.b= 7.10,5= 73,5 (cm )
- Diện tích cửa sổ:
2
cs
S = h.c= 21.5,6= 117,6 (cm )
- Độ dài trung bình đường sức:
th
l = 2(a+h+c)= 2.(7+21+5,6)= 67,2 (cm)
- Độ dài trinh bình dây quấn:
3
dq
l = 2ab(a+h+c)= 2.7.10,5.(7+21+5,6)= 4939,2 (cm )
- Thể tích lõi thép:
3
th
V = 2ab(a+h+c)= 2.7.10,5.(7+21+5,6)= 4939,2 (cm )
+) Tính điện trở dây quấn ở t = 20
o
C đảm bảo độ sụt áp cho phép :
-3
= d
20
-3 -3
mt

ΔU /I
1,2/300
r = = = 3,08.10 (Ω)
1+4,26.10 (T +ΔT-20) 1+4,26.10 (40+50-20)
   
   
+) Số vòng dây cuộn cảm:
-3
20 cs
dq
r .S
3,08.10 .117,6
W= 414. = 414. = 34,36
l 52,59
(vòng)
Chọn W= 35 (vòng)
+) Mật độ từ trường:
d
th
100.W.I
100.35.300
H= = = 15625 (A/m)
l 67,2
+) Cường độ từ cảm:
4
4
~
dm th
ΔU .10 3,6.10
B= = = 0,0327(T)

4,44.W.f .S 4,44.35.150.73,5
+) Hệ số
μ ( B > 0,005T )
-0,75 -0,75
-6 -6
H 15625
μ 542. .10 = 542. .10 = 68,96 (μH/m)
1000 1000
   
≡
 ÷  ÷
   
+) Trị số điện cảm nhận được:
2
-6 2
th
tt
th
μ.W .S
68,96.10 .35 .73,5
L = = = 0,924 (mH)
100.l 100.67,2
tt
L >1,05L→
(lớn hơn 5% giá trị yêu cầu )
+) Tiết diện dây quấn:
dq cs
2
-3
20

l .S
52,59.117,6
s = 0,072. = 0,072. = 102,03 (mm )
r 3,08.10
Chọn dây tiết diện chữ nhật 107,1 (mm
2
)
Kể cả cách điện có kích cỡ:
2
n n
a .b = 6.18= 108 (mm )
+) Khe hở tối ưu:
-3 -3
kk d
l = 1,6.10 .W.I = 1,6.10 .35.300= 16,8 (mm)
Vậy miếng đệm có độ dày:
dem kk
l = 0,5.l = 0,5.16,8= 8,4 (mm)
+) Kích thước cuộn dây:
Chọn lõi cuốn dây độ dày
c= 10 (mm)∆
sd
h =h-2.Δc=21-2.1=19(cm)→
b= 1,5a= 1,5.7= 10,5 (cm) ( b= (1÷1,5)a )
17
Số vòng dây trong 1 lớp: b
n
độ dày dây hình chữ nhật
sd
l

n
h
19
W = = = 10,56
b 1,8
(vòng) Chọn
l
W =10
(vòng)
Số lớp dây:
l
W 35
n = = = 3,5
W 10
(lớp) Chọn n= 4 lớp
3 lớp trong 9 vòng, 1 lớp ngoài cùng 8 vòng.
Chọn bề dày cách điện mỗi lớp là:
Δcd= 7 (mm)
n
Bd= n.(a +Δcd)= 4.(0,6+0,7)= 5,2 (cm)→
(bề dày cuộn dây)
Vì B
d
< c nên cuộn dây lọt trong cửa sổ.
+) Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ tối đa:
Tổn thất dây quấn đồng
= d
Cu
-3 -3
mt

1,02.ΔU .I
1,02.1,2.300
P = = = 338,37(W)
1+4,26.10 .(T -20) 1+4,26.10 .(40-20)
Diện tích bề mặt cuộn dây:
Cu sd
2
S = 2.h (a+b+π.Bd)+1,4.Bd(π.Bd+2.a)
= 2.19.(7+10,5+π.5,2)+1,4.5,2.(π.5,2+2.7)= 1510,43 (cm )
Hệ số phát nhiệt
-3 -3 -4
6
6
2
sd
5 5 W
α= 1,03.10 . = 1,03.10 . = 8,25.10
h 19 °C.cm
 
 ÷
 
Độ chênh lệch nhiệt độ:
Cu
-4
Cu
P
338,37
ΔT= = = 271,5 (°C)
α.S 8,25.10 .1510,43
max

ΔT>ΔT =50°C → ⇒
ta phải làm mát cuộn dây
Ta phải làm mát cuộn dây điện cảm bằng nước dây quấn dạng ống tuýp bằng đồng, nước
làm mát bên trong chảy qua.
3.4. Tính chọn các thiết bị bảo vệ
3.4.1. Bảo vệ quá nhiệt cho các van bán dẫn
Khi làm việc với dòng điện chạy qua trên van có sụt áp, do đó có tốn hao công suất
∆p,tốn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn.
Mặt khác van bán dẫn chỉ được phép làm việc dưới nhiệt độ cho phép T
cp
nào đó nếu
quá nhiệt độ cho phép thì các van bán dẫn sẽ bị phá hỏng. Để cho van bán dẫn làm việc
an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải chọn và thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý.
+) Tính toán cánh tản nhiệt :
- Tổn thất công suất trên một tiristor:
∆
P =
∆
U.I
1v
= 2,3.173 = 397,9 (W).
Vì
ΔP > 100W
ta phải sử dụng cánh tản nhiệt kết hợp với đối lưu cưỡng bức dùng khí đã
đi qua dàn lạnh trước khi thổi vào van
-
d
I = 300 (A)
ta làm 18 cánh tản nhiệt với tổng diện tích
2

40 dm
3.4.2. Vệ quá dòng của van
Sử dụng một Aptomat để đóng cắt mạch lực, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn mạch
Thyristo, ngắn mạch đầu ra bộ biến đổi, ngắn mạch thứ cấp máy biến áp, ngắn mạch ở
chế độ nghịch lưu.
- Dòng làm việc của Aptomat
BA
lvATM
S
I = = 7,38 (A)
3.380
18
- Chọn một Aptomat có:
dm lvATM
I = 1,1.I = 1,1.7,38= 8,118 (A)
- Điện áp định mức : U
dm
= 220 V
Có thể đóng cắt bằng tay hoặc nam châm điện.
Chỉnh định dòng ngắn mạch :
nm lvATM
I = 2,5.I = 2,5.7,38= 18,45 (A)
Dòng quá tải :
qt lvATM
I = 1,5.I = 1,5.7,38= 15,67 (A)

Vậy ta chọn 1 áptômát có :
Loại U
đm
(V) I

đm
( A) I
nm
(A) I
qt
(A)
LK 220 12 30 20
3.4.3. Bảo vệ quá áp cho van
Bảo vệ quá điện áp : do quá trình đónh cắt các Thyristor được thực hiện bằng cách mắc
R-C song song với Thyristor.Khi có sự chuyển mạch các điện tích tích tụ trong các lớp
bán dẫn phóng ra ngoài tạo ra dòng điện ngược trong khoảng thời gian ngắn,sự biến thiên
nhanh chóng của dòng điện ngược gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện
cảm làm cho quá điện áp giữa anode và cathode của Thyristor.
Khi có mạch R-C mắc song song với Tiristor tạo ra mạch vòng phóng điện tích trong
quá trình chuyển mạch nên Thyristor không bị quá điện áp.
Theo kinh nghiệm R = ( 20
→
100 ) Ω
C = ( 0,1
→
2) µF
Bảo vệ xung điện áp từ lưới điện. ta mắc mạch R-C như mạch lọc này mà đỉnh xung gần
như nằm lại hoàn toàn trên điện trở đường dây.
Chọn R= 50 (Ω)và C= 0,47µF
Hình 3.1: Sơ đồ mạch lực
19
Chương 4 :
Thiết kế mạch điều khiển
4.1. Yêu cầu đối với mạch điều khiển
- Phát xung điều khiển (xung mở van) đến các van lực theo đúng pha và góc điều khiển

α
cần thiết
- Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc điều khiển
min max
α÷ α
tương ứng với phạm vi thay đổi
điện áp ra tải của mạch lực.
- Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn van ( đủ công
suất
g g
(U ,I )
; sườn xung dốc đứng để mở van chính xác phải vào thời điểm quy định
du di
( =10 (V/μs); =0,1 (A/μs))
dt dt
;độ rộng xung điều khiển đủ cho các van vượt trị số dòng
duy trì
dt
I
để khi ngắt vẫn giữ được trạng thái dẫn phù hợp sơ đồ chỉnh lưu và tính chất
tải ).
- Khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt ,độ đối xứng điều khiển tốt không vượt quá
1° ÷ 3°
điện, độ tác động nhanh
< 1 ms
.
4.2. Cấu trúc mạch điều khiển Các nguyên tắc điều khiển trong hệ đồng bộ
4.2.1. Nguyên tắc điều khiển ngang
Ở khâu đồng bộ thường tạo ra điện áp hình sin có góc lệch pha cố định so với điện áp
lực.Khâu dịch pha DF có nhiệm vụ thay đổi góc pha của điện áp ra theo tác động của

điện áp điều khiển U
đk
.Xung điều khiển được tạo thành ở khâu tạo xung TX vào thời
điểm khi điện áp dịch pha U
DF
qua điểm 0.Xung này nhờ khâu khuếch đại xung KĐX
được tăng đủ công suất được gửi tới cực điều khiển của van.Như vậy góc điều khiển
α

hay thời điểm phát xung mở van thay đổi được nhờ sự tác động của U
đk
làm điện áp U
DF

di chuyển theo chiều ngang của trục thời gian.
4.2.2. Nguyên tắc điều khiển dọc
Ở đây khâu U
T
tạo ra điện áp tựa có dạng cố định (thường dạng răng cưa,hoặc hình sin)
theo chu kỳ do nhịp đồng bộ của U
đb
.Khâu so sánh SS xác định điểm cân bằng của hai
điện áp U
T
và U
đk
để phát động khâu tạo xung TX.Như vậy trong nguyên tắc này thời
điểm phát xung mở van hay góc điều khiển thay đổi do sự thay đổi trị số của U
đk
,trên đồ

thị đó là sự di chuyển theo chiều dọc của trục biên độ.Đa số mạch điều khiển thực tế sử
dụng nguyên tắc này.
4.2.3. Mạch điều khiển một kênh và nhiều kênh.
Các mạch chỉnh lưu công suất thường có số van lớn hơn 1,vì vậy người ta chia mạch
điều khiển thành hai loại :
+)Mạch điều khiển nhiều kênh.
Trong loại này có nhiều kênh điều khiển giống nhau về sơ đồ cấu trúc và nguyên lý làm
việc,mỗi một kênh này phụ trách phát xung mở cho một van hoặc hai van cùng pha của
mạch lực.Loại này rất thông dụng vì độ tác động nhanh,nhưng có độ đối xứng góc điều
khiển thấp ;cùng một giá trị U
đk
góc
α
ở các kênh khác nhau,độ sai lệch lên tới vài độ
điện.
+)Mạch điều khiển một kênh.
Mạch này chỉ có một khối xác định góc
α
cho các van,góc điều khiển chỉ được xác định
một hay hai lần trong một chu kỳ điện áp lực.Một bộ phân phối PPX đảm nhận phát xung
lần lượt đến các van bằng cách dịch xung đi một góc cần thiết.
Ta lựa chọn theo nguyên tắc điều khiển dọc .
4.3. Tính toán các khâu cơ bản
4.3.1. Khâu đồng bộ
Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý khâu đồng bộ
Hoạt động :
- Đồng pha : Dùng MBA
- Đồng bộ : dùng mạch tạo xung đồng bộ dương chính xác theo điểm qua không của điện
áp qua nguồn .
Tính toán :

+) Máy biến áp đồng pha : Điện áp ra 12V, loại 3 pha 3 trụ hình chữ E cỡ
0,35 mm
.Lõi
thép
2
Fe
Q =12 (cm )
- Công suất MBA :
2 2
Fe
BA
Q
Q
12
S = ( ) .m.f = ( ) .3.50 = 600(VA)
k 6
- Công suất sau chỉnh lưu :
BA
dmax
s
S 600
P = = = 444,44(W)
k 1,35
- Từ cảm trong trụ :
B = 1(T)
- Số vòng dây trong cuộn sơ cấp :
1
1
-4
Fe

U 220
W = = = 826
4,44.f.Q .B 4,44.50.12.10 .1
(vòng)
- Số vòng dây cuộn thứ cấp MBA:
2
2
-4
Fe
U 12
W = = = 45
4,44.f.Q .B 4,44.50.12.10 .1
(vòng)
- Dòng điện qua cuộn sơ cấp :
s1 dmax
1BA
1
1 1
k .P
S 1,2.826
I = = = = 1,502 (A)
m.U m.U 3.220

- Dòng điện qua cuộn thứ cấp :
s2 dmax
2BA
2
2 2
k .P
S 1,48.826

I = = = = 33,958 (A)
m.U m.U 3.12
- Chọn mật độ dây dẫn :
2
1 2
J = J = 2,75 (A/mm )
⇒
Tiết diện dây dẫn sơ cấp :
2
1
1
1
I 1,502
S = = = 0,542(mm )
J 2,75
Chọn dây tiết diện tròn
2
1 ng1
S = 0,5809 (mm ) , d = 0,95(mm)
⇒
Tiết diện dây dẫn thứ cấp :
2
2
2
2
I 33,985
S = = = 12,348 (mm )
J 2,75
Chọn dây tiết diện tròn
2

2 2
S = 13,2 (mm ) , d = 4,43 (mm)
ng
+) Tính toán linh kiện trong mạch đồng bộ
-Chọn
min xungdb
5.10
α = 5° t = = 0,278 (ms)
180
⇒
-Lấy
2 3 4 5 2 4 2 5
R = R =1 kΩ ; R = R =10 (kΩ) (R <<R ;R <<R )
-Nguồn giá trị 12 V nên
bh
U = 12-1,5 =10,5 (V)
-1
xungdb
bh
4
1
2 4 2 4
-1
-3 3
3 3
t
2U +E/2
R
C = ln .
(R +R ) R +R E

0,278.10 10.10 2.10,5+6
= ln . =35 (nF)
(1+10).10 (1+10).10 12
 
 
 
 ÷
 
 
 
 
 
 ÷
 
 
Kiểm tra điều kiện tụ nạp xác lập
3 -9
2 4 1
τ =(R +R ).C =11.10 .35.10 =0,385 (ms)
Mà
xungdb
0,5.T-t = 0,5.20-0,278 = 9,722 (ms)
xungdb
4τ < (0,5.T- t )⇒

⇒
thỏa mãn .
-
ngmax dp
U = 2.U = 2.12 =16,97 (V)

Chọn
1 2 3 4
D , D , D , D
loại
tb ngmax
1N4002: I =1(A); U =100(V)
;
1 2
OA , OA
loại
TL081
4.3.2.Khâu tạo điện áp tựa
Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý khâu điện áp tựa
Hoạt động : Tạo răng cưa tuyến tính đi lên bằng Tranzitor n-p-n
Tính toán linh kiện :
n xungdb p
t = 10-t = 10-t = 10-0,278= 9,722 (ms)
- Chọn
-3
bh
rcmax 6 n
-9
2 rc
U
10,5.9,722.10
U = 10V R = .t = = 46,4(kΩ)
C .U 220.10 .10
⇒
Chọn
6

R =47 (kΩ)
( Chọn tụ
2 bh
C =220 (nF) ; E=±12(V) U =10,5 (V)⇒
)
- Điện trở
7
R
đảm bảo mở bão hòa bóng trong thời gian ngắn cho tụ
2
C
xả hết năng
lượng.
p
t = 0,278 (ms)
. Chọn
7 6
R R =47 (kΩ)≈
- Chọn Tranzitor loại BC107 ,
3
OA
loại TL081
4.3.3 Khâu so sánh
Hình 4.3: Sơ đồ nguyên lý khâu so sánh
Hoạt động : So sánh kiểu 2 cửa dùng OA với điện áp điều khiển đưa vào cửa (-) , điện áp
răng cưa đưa vào cửa (+)
Tính toán linh kiện :
- Dòng điện hạn chế sao cho
lv
I <1 (mA)

vì
v
8 9
-3
v
U
12
R = R > = = 12 (kΩ)
I 10
Chọn
8 9 10
R = R =15 (kΩ); R =1 (kΩ)
- Chọn
4
OA
loại TL081 ;
1
Dz
loại BZX79A10
4.3.4. Khâu tạo xung
Hình 4.4: Sơ đồ nguyên lý khâu tạo xung
Hoạt động : tạo dao động dùng OA
Tính toán linh kiện : Chọn tần số dao động
f= 8kHz
3
1 1
T = = = 0,125(μs)
f 8.10
⇒
-Chọn tụ

3 12 11
C = 10(nF); R = 5,1(kΩ); R = 10(kΩ)
-Ta có
13 3 12 11 12 3
T= 2R C ln(1+2R /R ) 1,4R C≈

-6
13
-9
3
T 125.10
R = = = 8,9 (kΩ)
1,4.C 1,4.10.10
⇒
-Chọn
13
R = 9,1 (kΩ)
;
5
OA
loại TL081 ;
2
Dz
loại BZX79A10
4.3.5. Khâu tách xung
Hình 4.5: Sơ đồ nguyên lý khâu tách xung
Hoạt động : Dùng diot Zener để bảo vệ quá áp và điện trở chống quá dòng
Tính toán : Chọn
14
R = 14 (kΩ)

;
3
Dz
loại BZX79A10
4.3.6 Khâu khuyếch đại xung
Hình 4.6: Sơ đồ nguyên lý khâu khuyếch đại xung
Hoạt động : Khuyếch đại xung bằng biến áp
Tính toán :
+) Tính toán biến áp xung :
g g
U = 2,5(V);I = 0,15(A)
Do chế độ BAX là từ hóa 1 phần nên theo đồ thị chọn
ΔB= 0,2(T); ΔH= 30(A/m)
Chọn
BA x
k = 2; ΔU = 0,1÷0,2
(độ sụt xung)
⇒

x
ΔU = 0,2
;
2 g 2 g
I 0,5I = 0,075(A); U =U =2,5(V)≈
-6
3
BA 2. 2 x x
k .U .I .t .ΔU
2.2,5.0,075.62,5.10 .0,2
V= = =0,78(cm )

ΔB.ΔH 0,2.30
⇒
Chọn BAX lõi trụ tròn ký hiệu 1811
2
BA
S = 0,443 (cm )⇒
(
BA
S
là diện tích lõi từ )
Số vòng dây cuộn sơ cấp
-6
1 x
1
-4
BA
U .t 15.62,5.10
W = = = 105,8
ΔB.S 0,2.0,443.10
(vòng )
Chọn
1
W 106=
(vòng)
Số vòng dây cuộn thứ cấp
1
2
BA
W 106
W = = =53

k 2
(vòng)
+) Tính linh kiện : Dòng collector qua bóng
3
T
là
3
c 1 g 1 BA g
0,15
I = I = I = = 0,075 (A); U = k .U = 2.2,5= 5(V)
2
-Chọn
cs
E = 15 (V)
;
3
T
chọn loại BFY51 có
cmax ceomax min
I = 1 (A); U = 30 (V); β = 40
-Vì
3 3 2
cβ c
I = β.I = β.I

3 2
c c
I > I⇒
-Chọn
2

T
loại BC549 có
cmax ceomax min
I = 0,1 (A); U = 30 (V); β = 110
-Ta có
1 2 cs
15
g
β .β .E
R
s.I
≤
( s là hệ số bão hòa khuyếch đại Tranzitor
1,2÷1,7
)
Chọn
s=1,2
;
gmax
I
có thể lấy gấp dòng điều khiển tra cứu
gmax g
I = 3.I = 3.0,15= 0,45(A)
Mặt khác
vmax
15 vmax vmax
vmax
U
R ( U =5(V); I = 1 (mA) )
I

≥

⇒

15
R 5 (kΩ)≥
Chọn
15 17
R =15 (kΩ); R = 15(kΩ)
-Ta có
3
cs
16
c
E
15
R > = = 15 (Ω)
I 1
Chọn
16
R = 20 (Ω)
-Vì
-6
n
4
16
t 62,5.10
C < = = 1,04 (μF)
3.R 3.20
Chọn

4
C = 1 (μF)
Chọn
5 6
,D D
loại 1N4002 ;
4
Dz
chọn BZX79A10;
18
R = 150 (Ω)
;
5
C = 1 (μF)
4.3.7. Khâu tạo xung thuận nghịch
Ta chọn bộ phát xung tuần hoàn theo chu kỳ 10,12s với độ rộng xung mức cao là
10s,mức thấp 0.1s . Kết hợp với bộ trễ pha là 0.01(s)
- Cổng NOT ta chọn loại 4069 CMOS với thời gian trễ
L H;H L→ →
là 70ns
- Cổng AND ta chọn loại 4081 CMOS với thời gian trễ
L H;H L→ →
là 210ns
Như vậy với thời gian trễ rất nhỏ của cổng NOT AND đảm bảo thời gian nghỉ
nghi off
T =10 ms > T
của các thyristor tránh được tình trạng ngắn mạch .
Hình 4.7: Sơ đồ nguyên lý khâu tạo xung thuận nghịch