THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CHO TẢI ĐIỆN PHÂN P=U*I, U=220v, I=500AP=U*I, U=220v,I=500A

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN :ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

ĐỀ TÀI:THIẾT KẾ BỘ NGUỒN CHO TẢI ĐIỆN PHÂN
P=U*I,U=220v,I=500A
Giáo viên hướng dẫn :Th.S Nguyễn Đoàn Phong
Sinhviên
:Nguyễn Huy Hoàng
Lớp
: ĐC 701


Nội dung chính :
Ch­¬ng­I :­Giíi­­thiÖu­kh¸i­qu¸t­vÒ­®iÖn­ph©n
­Ch­¬ng­II­:­TÝnh­to¸n­thiÕt­kÕ­m¹ch­®éng­lùc
­Ch­¬ng­III­:TÝnh­to¸n­thiÕt­kÕ­m¹ch­®iÒu­khiÓn
­Ch­¬ng­IV­:Tæng­kÕt


Chương I:Giới thiệu khái quát về tải
I-1 Khái niệm:
Điện phân là quá trình oxi hóa khử xảy ra trên bề mặt các điện
cực khi cho dòng điện một chiều đi qua dung dịch chất điện li hoặc
chất điện li nóng chảy.
NaCl khi nóng chảy phân li thành các ion
NaCl
Na + ClLúc đó các ion chuyển động hỗn loạn .Nhưng nếu ta đặt một điện
trường nghĩa là nối 2 điện cực với nguồn điện một chiều thì các ion

không còn chuyển động tự do nữa mà chuyển động theo hướng :
cation Na+ đi về phía catot (cực -) và anion Cl- hướng về phía (cực +),


I-2 : ĐIỆN PHÂN
Sau khi chế tạo các tạp chất nước muối được đưa sang công đoạn điện
phân

2-a. Cơ sở lý thuyết của quá trình điện phân
Anot graphit (1)
Catot sắt có dạng lưới (2)
Chia thùng điện phân thành 2 phần
Nước muối đưa vào không gian anốt qua màng ngăn cách và Catốt , vào
không gian Catốt rồi ra ngoài .
Khi cho dòng điện một chiều qua thùng phân các anion OH -,Clvề anot , còn cation H+,Na+ về catot để phóng điện .

2-b) Ðiều kiện điện phân:
Duy trì mức độ phân hủy muối ăn khoảng 45 - 55% .Muối không bị


1-3 ) Sự dẫn điện của các chất điện phân
Dung dịch điện ly cũng có đặc tính dẫn điện như kim loại :
Sự dẫn điện của kim loại là do sự di chuyển điện tử tự do có khối lượng không đáng
kể , và có sự dẫn điện trong kim loại không kèm theo sự tải vật chất .
Sự dẫn điện trong dung dịch điện ly là do sự di chuyển của các ion âm và dương về
2 cực nhúng vào dung dịch điện ly ,do đó có sự tải theo vật chất .
Điện cực và dung dịch xảy ra sự trao đổi điện tử , nếu điện tử được
chuyển từ điện cực đến ion hoặc phân tử trong dung dịch thì điện cực được gọi là
catot tại đây xảy ra phản ứng khử
Ví dụ : Cu2+ + 2e

Cu
(1)
Fe3+ + e
Fe2+
(2)
Sự khác nhau giữa phản ứng điện hóa với phản ứng hóa học là toàn bộ năng lượng


I.5) ng dng in phõn và một số nhận xet

i n phõn cú ng dng rt to ln trong nhiu lnh vc cụng nghi p
nh luyn kim (iu ch v tinh luyn cỏc kim loi kim, kim th ,
Mg, Al, cng nh Cu, Ag, Cu vv); trong t hp cỏc hp ch t vụ c
cung nh hu c (H2, O2, Cl2, NaOH, anilin C6H5NH2 vv); m
in (m Cu, Ni,Cr, Ag vv)
* Nhận xét:
Điện phân đợc sử dụng rất nhiều trong các ngành sản xuất đặc biệt
là các ngành công nghiệp .ở trong các ngành thí nghiệm thì hiện t
ợng điện phân xẩy ra trong điều kiện dòng điện và điện áp thấp,
mặc dù điện phân đợc sử dụng nhiều trong các nhà máy xí nghiệp


Chương II: Tính chọn sơ đồ mạch động lực
I. Nhân xét chung:
Việc tính toán và thiết kế đưa ra sơ đồ chỉnh lưu là một việc quan
trong.Vì mỗi tải có một dặc tinh riêng nên ta phải xét kỹ về các mạch
chỉnh lưu.Sau đây là một số sơ đồ chỉnh lưu thường gặp:
1_ Chỉnh lưu một pha nửa chu kỳ
a) Chỉnh lưu diode
Ta có điện áp : u2 = .U2.sinωt

Tải thuần trở :
Sơ đồ nguyên lý :
Giản đồ xung :
điện áp tức thời trên tải : Ud = R.id


Sơ đồ nguyên lý :
- Biểu thức dòng :
Trị trung bình dòng tải : .
Dòng id = .(2cosθ1 - ω.τ.sinθ1)
* Công suất biểu kiến của MBA :
S=
với S1 = U1.I1 và

với ω.τ = θ2 - θ1
S2 = U2.I2 => S = 3,09.Ud.Id

b, Chỉnh lưu dùng Thyristor.
* Tải R + L. :
Sơ đồ nguyên lý :
Giản đồ xung :
Phương trình cân bằng điện áp :
L. + R.id = .U2.sin(ωt+α)
Dòng id = .[sin(θ+α-φ) - sin(α-φ).e]
NX : chỉnh lưu một pha nửa chu kì: đơn giản sử dụng ít linh kiện ,
không tốn kém , nhưng sự ổn định của dòng và áp chưa cao


- Trong 0 ≤ θ ≤ π : D1 dẫn dòng
- Trong π ≤ θ ≤ 2π : D2 dẫn dòng

Có
,dòng tải trung bình :
Dòng trung bình qua diode:
Công suất biểu kiến :
* T¶i R + E
S¬ ®å nguyªn lý :

i
Id =


Phương trình cân bằng điện áp:
=> dòng tải :
Tải R + E
Sơ đồ nguyên lý :

Với dòng tải là R + L + E ta có dòng gián đoạn, để khắc phục ta phải
tăng L
Nếu dòng liên tục ;
NX : Đơn giản giá thành rẻ , sơ đồ cho phép làm việc ở chế độ nghịch
lưu


Khi A(+) : D1 mở -> D2 khoá, D3 mở-> D4 khóa, dòng điện đi theo chiều
từ
Khi B(+) : D2 mở -> D1 khoá, D4 mở -> D3 khoá , dòng đi theo chiều từ
*Tải R+E.
Sơ đồ nguyên lý :
Trị trung bình dòng tải:

Dòng đi qua diode :
;
điện áp ngược max
Trị hiệu dụng dòng trong MBA :


b) Chỉnh lưu Thyristor
* Tải thuần trở :
Sơ đồ nguyên lý :
Trị trung bình dòng tải và điện áp tải :
* Tải R + L ( L >> R )
Sơ đồ nguyên lý :

Phương trình cân bằng điện áp trên tải:
Vì L >> nên làm phẳng dòng id , dòng tải i là dòng liên tục
-Xét trùng dẫn: Khi T1 và T3 đang dẫn, phát xung mở choT2,T4 mở vì có


Khi tải R+L+E
Phương trình cân bằng
Ưu điểm : Cho phép sử dụng 1 nửa số van Ti , nửa còn lại dùng diode
nên tốn kém -> sơ đồ điều khiển sẽ dễ dàng hơn
Nhược điểm : không có thành phần điện áp âm nên không cho phép làm
việc ở chế độ nghịch lưu phụ thuộc.

4. Chỉnh lưu cầu 1 pha đối xứng :
Sơ đồ nguyên lý :

Trị trung bình điện áp tải :
=> dòng tải: Id =

5. Chỉnh lưu hình tia 3 pha
a, Chỉnh lưu dùng diode
* Tải thuần trở :
Sơ đồ nguyên lý :
Khi A(+) : UA < UC ( D3 đang dẫn D1, D2 phân cực ngược
UA = UC , pha A đang dương dần , pha C âm dần , tới khi Ua > Uc thì
D1 bắt đầu dẫn D3 khóa lại.
Khi Ua = UB , pha A âm dần, pha B dương dần-> D2 mở
* Tải R + L (L >> R).
Mạch có thên cuộn cảm thì dòng điện sẽ phẳng hơn
* Tải R + E
Để có dòng tải liên tục thì phải thỏa mãn điều kiện
Trị trung bình điện áp tải :
Điện áp ngược dặt lên mỗi diode :
ISơ đồ nguyên lý


b, Chỉnh lưuThyristor
* Tải R:
Giả sử α = 300 , phát xung mở pha A -> Thyristor T1 dẫn. Tương tự với
pha B và phaC.Nếu <300 thì dòng và áp là liên tục,nếu >300 thì dòng và áp gián
đoạn:
Sơ đồ nguyên lý :
* Tải R + L.
Khi trong mạch co thêm phần tử L , nó có tác dụng san phẳng dòng điện
,Điện áp có phần điện áp âm là do cuộn cảm xả năng lượng
NX: - Góc mở càng tăng thì dòng càng gián đoạn
- Sử dụng nhiều Ti nên tốn kém

6. Chinh luu hinh tia 6 pha.
a. Chinh luu Diode
:


b.ưChỉnhưlưuưThyristor
ưưưưưVớiưUd1ưlàưđiệnưápưdoưphaưdươngưdẫn,ưUd2ưưlàưđiệnưápưdoưphaưâmưdẫn.ưưư
ưưưư-ưƯuưđiểm:ưchoưphépưsửưdụngưmộtưnửaưsốưvanưlàưTi,ưnửaưcònưlạiưlàưDưnênưítưtốnư
kémưhơn,ưsơưđồưdơnưgiảnưhơn
ưưư-ưNhượcưđiểm:ưđiệnưápưchỉnhưlưuưchứaưnhiềuưthànhưphầnưsóngưhàiưnênưcầnưcóưthêmư
bộưlọc
7.ưChỉnhưlưuưcầuưbaưpha
a.ưchỉnhưlưuưDiode
ưsơưđồưnguyênưlýư:

ưưưưưưưưưưưưư
Ud1ưlàưđiệnưápưdoưbộưchungưkatốtưdẫn,ưUd2ưlàưđiệnưápưdoưbộưchungưanốtưdẫn
VớiưtảiưlàưRư+ưE,ưnếuưEưlớnưhơnưngưỡngưgiaoưnhauưthìưdòngưđiệnưbịưgiánưđoạnưcònưnếuư
Eưnhỏưhơnưngưỡngưđóưthiưdòngưđiệnưsẽưliênưtục.
b.ưchỉnhưlưuưThyristor
ưưưưưưưưưư


8. Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng
sơ đồ nguyên lý:

Ta có :
III.Chọn mạch động lực
Thiết kế bộ nguồn cung cấp cho máy phát phải đảm bảo có dòng và

điện áp ổn định nên ta chọn sơ đồ hinh tia 3 pha.
1.Tính chọn Thyristor
Ta có Ud = 220(V)
Id=500 (A)
Coi độ sụt áp trên điện trở khoảng 4%, sụt áp trên điện kháng
khoảng 1,5 %. Điện áp sụt trên mỗi Thyristor là 2 V
Điện áp chỉnh lu không tải là:


Chơng III : Tính chọn mạch điều khiển
III.1. Giới thiệu về Thyristor
a, Cấu tạo
Thyristor do hai tiếp giáp p-n ghép lại với nhau.

Công thức để mở Thyristor :
Thyristor khoá + UAK > 0 và Ig > Ig.st => Thyristor mở
* Khoá Thyristor
Một khi Thyristor đã mở thì xung điều khiển không còn tác dụng nữa.
Để khoá Thyristor ta có hai cách :
Làm giảm dòng điện làm việc I xuống dới giá trị dòng duy trì ( hay làm dòng
giảm về 0 trong khoảng t > toff. )


III.2. Nguyên tắc điều khiển Tiristor trong mạch xoay
chiều.
a, Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính.
Ngời ta dùng hai điện áp :
điện áp đồng bộ, ký hiệu là Ur, có dạng răng ca, đồng bộ với điện
áp đặt trên anốt ã katốt của Thyristor.
điện áp điều khiển, ký hiệu là Uc, là điện áp một chiều, có thể điều

chỉnh đợc biên độ.
b, Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng arccos.
Theo nguyên tắc này, ngời ta cũng dùng hai điện áp :
điện áp đồng bộ Ur vợt trớc điện anốt-katốt của Thyristor một góc
bằng
điện áp điều khiển Uc là điện áp một chiều, có thể điều chỉnh đợc
biên độ.


Khâu so sánh : đầu vào có hai tính hiệu là áp điều khiển và áp
răng ca, có nhiệm vụ xác định hai áp bằng nhau, tại thời điểm đó
phát xung điều khiển mở Thyristor.
Khâu khuếch đại và tạo xung có nhiệm vụ khuếch đại công suất
và độ rộng xung thích hợp để mở Thyristor.
a, Khâu đồng pha và tạo áp răng ca.
Sơ đồ mạch điều khiển và giản đồ xung

Tạo áp ca tuyến tính trùng pha với áp anốt của Thyristor.
* Tạo bằng diode, tụ điện :
*Tạo bằng Transistor và tụ
Cách khác : thay toàn bộ diode, transistor bằng một phần tử
quang


*)Tạo bằng khuếch đại thuật toán
Sơ đồ nguyên lý:

Với Transistor là loại mở bão hoà
=> ta chọn sơ đồ cho khâu đồng bbộ và tạo điện áp răng ca là sơ
đồ dùng khuếch đại thuật toán.

b, Khâu so sánh
So sánh đồng dấu :
Khâu so sánh này ta nhận đợc một chuỗi xung hình chữ nhật âm và
dơng kế tiếp nhau , có thể dùng diode đấu ở đầu ra của khâu so
sánh để loại bỏ đi một loại xung âm hoặc dơng


Sơ đồ điều khiển va giản đồ điện áp:

*So sánh khác dấu:
Ta chọn sơ đồ so sánh là sơ đồ so sánh đồng dấu ( do ở sơ đồ này thì
điện áp răng ca và điện áp điều khiển sẽ ở hai đầu của bộ so sánh,
điều này sẽ tiện cho việc so sánh hơn ).
c ) Khâu khuếch đại và tạo xung
Sơ đồ nguyên lý:

Nếu chỉ có một xung kích mở thì xác suất để mở các van là cha cao


Cuối cùng ta có mạch điều khiển và giản đồ xung:

III.4. Tính toán các phần tử trong mạch điều khiển

a, Tính máy biến áp xung :
b) Tính tầng khuếch đại và đalington
c) Khâu so sánh tầng khuếch đại và tính điện áp răng ca đồng pha
d) Tính thông số mạch tự dao động


III.5 Sơ đồ mạch điều khiển

Giản đồ xung :
: