THIẾT KẾ NGUỒN MẠ MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU DÒNG ĐIỆN .

Đồ án môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ NGUỒN MẠ MỘT CHIỀU CÓ ĐẢO CHIỀU DÒNG
ĐIỆN .
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : PHẠM QUỐC HẢI
HỌ VÀ TÊN : NGUYỄN TRỌNG THIÊM
LỚP :TĐH2-K48
PHƯƠNG ÁN 4:
NGUỒN ĐIỆN MẠ : 20– 48 (V).
DÒNG ĐIỆN MAX : 50(A).
THỜI GIAN THUẬN : 60- 300 (s).
THỜI GIAN NGƯỢC : 6- 50 (s).
MỤC LỤC :
Lời nói đầu ……………………………………………………2
Chương 1 . Công nghệ mạ một chiều …………………………3
Chương 2 . Các phưpưng án tổng thể …………………………9
Chương 3 . Tính chọn và thiết kế mạch lực ………………….17
Chương 4 . Thiết kế và tính toán mạch điều khiển ………… 28
Chương 5 . Mô phỏng mạch điều khiển………………………47
Kết luận……………………………………………………… 51
Nguyễn Trọng Thiêm - TĐH2-K48
1
Đồ án môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
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 Phạm Quốc Hải . 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 4 năm 2006
Sinh viên : Nguyễn Trọng Thiêm

Nguyễn Trọng Thiêm - TĐH2-K48
2
Đồ án môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

CHƯƠNG I
CÔNG NGHỆ MẠ MỘT CHIỀU
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.
Như vậy :

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.
2.điều kiện tạo thành lớp mạ .
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 .
Quá trình trên xảy ra trong bộ mạ điện có sơ đồ như sau:
Nguyễn Trọng Thiêm - TĐH2-K48

3
Đồ án môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
a.Điện cực anốt:
Trong mạ điện thường dùng điện cực anốt tan bằng kim loại làm lớp mạ.Trong
quá trình anốt bị tan để cung cấp ion kim loại cho dung dịch,đảm bảo nồng độ ion trong
dung dịch là không đổi.Phản ứng trên anốt lúc này là:
M - ne
+
→
n
M

Trong trường hợp dùng anốt trơ nhơ :Platin,cacbon…thì quá trình chính trên anốt
là:
4OH
−
- 4e
→
2H
2
O + O
2
(môI trường kiềm)
2H
2
O - 4e
→
4H
+
+O

2
Để giữ cho nồng độ các ion kim loại không đổi thì phảI bổ sung thêm hó chất thích
hợp.
b.Điện cực catôt:
Điện cực catốt là vật cần mạ ,được nối với cực âm của nguồn điện một chiều.Trên
catôt xảy ra quá trình:
M
+
n
+ ne
→
M
Thực ra quá trình này xảy ra theo nhiều bước liên tiếp:
Cation hyđrat hoá M
+
n
.mH
2
O di chuyển từ dung dịch vào bề mặt catốt
Nguyễn Trọng Thiêm - TĐH2-K48
4
Đồ án môn học ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Catốt mất vỏ hyđrat hoá (mH
2
O) vào tiếp xúc trực tiếp với bề mặt catốt
Điện tử (e) từ catốt điền vào vàn điện tử hoá trị của cation biến nó thành phân tử
trung hoà.
Các nguyên tử kim loại hoặc sẽ tham gia vào thành mầm tinh thể mới hoặc tham
gia nuôI lớn mầm tinh thể đã sinh ra trước đó .Mầm phát triển thành.Tinh thể kết thành
lớp mạ.

c.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 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.

•
Dung dịch muối đơn:Còn gọi là dung dịch axit ,cấu tử chính là các muối của các axit
vô cơ hoà tan nhiều trong nước phân ly hoàn toàn thành các ion tự do.Dung dịch đơn
thường dùng để mạ với tốc độ mạ cao cho các vật có hình thù đơn giản.

•
Dung dịch muối phức:Ion phức tạo thành ngay khi pha chế dung dịch.Ion kim loại mạ
là ion trung tâm trong nội cầu phức.Dung dịch phức thường dùng trong trường hợpcần có
khả năng phân bố cao để mạ cho vật có hình dáng phức tạp.
d.Chất phụ gia.

•
Chất dẫn điện :Đóng vai trò dẫn dòng đi trong dung dịch .

•
Chất bóng:Chất bóng thường được dùng với liều lượng tương đối lớn (vài gam/lit) và
có thể bị lẫn vào lớp mạ khá nhiều .Chúng cho lớp mạ nhẵn mịn và có thể làm thay đổi
quá trình tạo mầm,làm tăng ứng suất nội và độ dòn.

•
Chất san bằng: Các chất này cho lớp mạ nhẵn, phẳng trong phạm vi khá rộng (vĩ mô).
Nguyên nhân là chúng hấp phụ lên những điểm có tốc độ mạ lớn và làm giảm tốc độ ở đó
xuống. Vậy là các phụ gia này đã ưu tiên hấp phụ lên các điểm lệch là chỗ có năng lượng
tự do lớn hơn và lên các đỉnh lồi là chỗ có tốc độ khuếch tán lớn các phụ gia đến đó. Các

phụ gia hấp phụ này sẽ làm giảm tốc độ chuyển dịch điện tử. Trong thực tế, nhiều phụ gia
có cả tác dụng của chất bóng và chất san bằng.

•
Chất thấm ướt: Trờn Catot thường cú phản ứng phụ sinh khớ Hydro. Chất này thỳc
đẩy bọt khớ mau tỏch khỏi bể mạ, làm cho quỏ trỡnh mạ nhanh hơn.

•
Tạp chất : Là nhữnh chất khụng mong muốn nhưng khú trỏnh khỏi. Chỳng cú thể
phúng điện hoặc hấp thụ trờn Catot và lẫn vào lớp mạ gõy nhiều tỏc hại như : bong, dộp,
dũn, gai…
e.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…
3.Các giai đoạn của quy trình công nghệ mạ.
Nguyễn Trọng Thiêm - TĐH2-K48
5