Đồ án điện tử công suất thiết kế nguồn mạ một chiều

Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Đồ áN
ĐIệN Tử CÔNG SUấT
Đề tàI :
Thiết kế nguồn mạ một chiều
MạCH ĐảM BảO CáC YÊU CầU SAU :
Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dòng điện không đổi trong
suốt quá trình mạ. Mạch có khâu bảo vệ quá áp, quá tải và ngắn mạch.
Phơng án lựa
chọn

Điện áp vào AC
50Hz

Điện áp ra(VDC)

Dòng tải Imax (A)

3 x380

24

600

Trình tự thiết kế đồ án:
1. Giới thiệu chung về chủng loại thiết bị sẽ thiết kế
2. Đề xuất các phơng án, phân tích u nhợc điểm của từng phơng án để lựa
chọn phơng án phù hợp.
3. Thiết kế mạch lực và mạch điều khiển.
4. Thuyết minh nguyên lý làm việc và sơ đồ kèm theo.

5. Tính toán mạch lực và mạch điều khiển.
6. Rút ra kết luận sau quá trình thiết kế đồ án.

1
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

`
Lời nói đầu
Ngày nay mạ kim loại đã trở thành một ngành kỹ thuật phát triển mạnh mẽ
ở hầu hết các nớc trên thế giới, phục vụ một cách đắc lực cho mọi ngành khoa
học kỹ thuật sản xuất và đời sống con ngời.
Lớp mạ kim loại trên bề mặt các chi tiết máy,dụng cụ sinh hoạt, phơng
tiện sản xuất, giao thông vận tải, khai thác mỏ địa chất,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 đợc các yêu
cầu kỹ thuật mong muốn.
Mạ kim loại không chỉ làm mục đích bảo vệ khỏi bị ăn mòn mà còn có
tác dụng trang trí, làm tăng vẻ đẹp, sức hấp dẫn cho các dụmh cụ máy móc và
đồ trang sức..
Ngày nay không riêng gì ở nớc phát triển mà ngay trong nớc ta kỹ thuật
mạ đã có nhng bớc phát triển nhảy vọt, thoả mãn yêu cầu kỹ thuật trong sản
xuất cung nh trong kinh doanh
Kỹ thuật mạ đòi hỏi phải không ngừng phát triển nghiên cứu cải tiến kỹ
thuật ,máy móc chuyên dùng thiết bị dây chuyền sản xuất đồng bộ tự động

hoá với độ tin cậy cao. Điều này sẽ giúp nâng cao chất lợng mạ và hạ giá
thành sản phẩm, chống ô nhiễm môi trờng.
Để có một lớp mạ tốt ngoài những yếu tố khác thì nguồn điện dùng để
mạ là rất quan trọng.
Đối với sinh viên tự động hóa, môn học điện tử công suất là một môn
rất quan trọng. Với sự giảng dạy nhiệt tình của các thầy cô trong khoa em đã
tng bớc tiếp cận môn học. Để có thể lắm vững lý thuyết đẻ áp dụng vào thực
tế, ở học kỳ này em đợc các thầy giao cho đồ án môn học với đề tài : Thiết kế
nguồn mạ một chiều. Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế.
Với sự cố gắng của bản thân cùng với sự chỉ bảo của các thầy cô giáo
trong bộ môn và đặc biệt là thầy Võ Minh Chính đã giúp em hoàn thành đồ án
này.
Do lần đầu làm đồ án điện tử công suất kinh nghiệm cha có lên em
không tránh khỏi những sai sót mong các thầy giúp đỡ. Cuối cùng em xin
chân thành cảm ơn !
Hà nội, ngày 12 tháng 7 năm 2009
Sinh viên
2
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Dơng văn Khoa

A. Giới thiệu chung về công nghệ mạ điện
Đề tài thiết kế nguồn mạ một chiều là một đề tài có giá trị thực tế lớn,
bởi vì trong công nghệ mạ nguồn điện một chiều là một yếu tố quan trọng.
Để thấy rõ giá trị của đề tài, trớc hết ta cần phải nắm rõ một số khái niệm

cũng nh các thiết bị có liên quan đến quá trình mạ bằng điện phân.
Ta dựa vào sơ đồ điện phân nh sau:
`
Nguồn điện
1 chiều
Điện
cực

Chi tiết
cần mạ

Dung dịch mạ

Sơ đồ trên là mô hình dùng trong phạm vi nhỏ nh phòng 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 nh : pin, ắc qui, máy phát điện một chiều, bộ biến
đổi. Ngày nay đợc 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.
3
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

2. Anốt :là điện cực nối vơí cực dơng của nguồn điện một chiều. Trớc khi
điện phân anốt cần phải đánh sạch dầu mỡ, lớp gỉ

Anốt dùng trong mạ điện có hai loại : anốt hòa tan và anốt không hoà
tan. Anốt hoà tan đợc dùng tronh các trờng 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 2 +
Cu 2e = Cu 2+

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 không hòa tan dùng trong trờng hợp mạ Crôm. Khi điện phân ở bề
mặt
anốt không hoà tan cũng diễn ra quá trình oxi hóa H 2 O, OH , Cl
2Cl 2e = Cl 2
4OH 4e = 2 H 2 O + O2

Khí thoát ra ở anốt trong quá trình điện phân thờng chính là O2 hay Cl 2 .
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 nh :
Mạ niken : Ni 2+ + 2e = Ni
Mạ kẽm
Zn 2+ + 2e = Zn
Đồng thời với iôn kim loại bị khử, H 3O + cũng bị khử giải phóng ra khí
H 2 theo phản ứng : 2 H 3 o + + 2e = H 2 + H 2 O
Khí H 2 thoát ra trên bề mặt ca tốt có khả năng thấm sâu vào mạng tinh
thể kim loại mạ và các kim loại nền, làm giảm độ bền cơ học của kim loại (khí
H 2 khi gặp nhiệt độ cao giãn nở mạnh gây ra sự rạn nứt, giòn kim loại) .Ngời
ta gọi hiện tợng này là hiện tợng 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, trớc khi mạ ta cần phải gia công cho bề mặt chi

tiết bằng phẳng, bóng và sạch các chất dầu mỡ màng oxít.
Catố vật mạ cần phải nhúng ngập vào dung dịch, thờng ngập dới mặt nớc
8 15cm và cách đáy bể khonảg 15cm. Các chỗ nối phải đảm bảo tiếp xúc
thật tốt, không để gây ra hiên tợng phóng điện trong chất điện phân. Tuyệt đối
không để chạm trực tiếp giữa anốt và catốt khi đã nối mạch điện.
4. Dung dich chất điện phân : dung dịch chất điện phân dùng để mạ thờng có
hai phần :

4
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

_ Thành phần cơ bản : gồm muối và hợp chất chứa iôn của kim loại mạ và một
số hoá chất thiết yếu khác, nếu thiếu hóa chất này thì dung dich không thể
dùng để mạ đợc.
_ 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
+Chất giảm sức căng nội tại đảm bảo lớp mạ không bong nứt
+Chất san bằng đảm bảo cho lớp mạ đồng đều hơn
+Chất làm tăng 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 đợc tổn thấtđiện trong quá trình mạ mà còn làm cho
lớp mạ đồng đều hơn.
_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng trong một khoảng pH nhất định. Ví

dụ mạ Niken pH=4,5 đến 5,5. Mạ kẽm trong dung dịch amôniclorua pH= 4,5
đến 5,5. Mạ kẽm trong dung dịch axít pH= 3,5 đến 4,0
_ Mỗi dung dịch cho lớp mạ có chất lợng cao trong một khoảng nhiệt độ nhất
định. VD mạ Niken khoảng nhiệt độ là 55 70. C , mạ vàng 60 70. C . Nhìn
chung, khi điện phân nhiệt độ dung dịch không vợt qua nhiệt độ sôi của dung
dịch.
_ Mỗi dung dịch có một khoang mật độ dòng catốt thích hợp.
_ Dung dịch chứa muối phức của kim loại thờng cho lớp mạ có chất lợng tốt
hơn lớp mạ từ chính kim loại thu đợc từ nuối đơn. VD lớp mạ thu đợc từ dung
dịch Zn(CN ) 24
hoặc Zn(CN ) 32 tốt hơn lớp mạ thu đợc từ dung dịch muối CuSO4 .
5. Bể điện phân : làm từ vật liệu cách điện, bền hóa học, bền nhiệt. Thành và
mặt trong của bể thờng đợc lót bằng chất dẻo có độ bền hóa học, bền nhiệt.
Lớp chất dẻo lót phải kín tuyệt đối, nớc không thấm qua đợc. Mặt ngoài sơn
nhiều lớp chống gỉ. Bể mạ thờng có dạng hình chữ nhật, điều này giúp cho lớp
mạ đợc phân bố đều hơn bể có hình dạng khác. Có nhiều bể mạ nh bể mạ tĩnh,
thùng mạ quay,
Trên dây là toàn bộ sơ đồ tổng quát của quá trình mạ bằng điện phân.
Trong công nghệ mạ còn có một số yêu cầu về gia công bề mặt trớc khi
mạ.Yêu cầu bề mặt trớc khi mạ :
- Trớc khi mạ vật cần mạ đợc 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.
- Tẩy sạch dầu mỡ các hợp chất hóa học khác có thể có trên bề mặt
vật mạ.
Tóm lại trớc lúc chi tiết vào bể điện phân, bề mặt cần phải thật bằng
phằng, sắc nét bóng tuyệt đối sạch dầu mỡ, các màng oxit có thể có. Trong
5
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:

Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

điều kiện nh vậy lớp mạ thu đợc mới có độ bóng tốt, không sớc, không sần
sùi, bóng đều toàn lớp mạ đồng nhất nh ý.
Phơng pháp gia công bề mặt kim loại trớc khi mạ :
- Phơng pháp gia công cơ khí bao gồm : mài thô, mài tinh, đánh bóng
quay bóng hay sóc bóng trong thùng quay.
- Phơng pháp gia công hóa học hay điện hóa họcbao gồm : tẩy dầu
mỡ, tẩy gỉ, tẩy lại làm bóng bề mặt, rửa sạch.
Sự lựa chọn phơng pháp gia công cho hiệu qủa tốt nhất lại có giá thành
rẻ, đòi hỏi ngời 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 hoặc đánh giá không đúng công
việc chuẩn bị bề mặt đều dẫn đến giảm sút chất lợng và hình thức lớp mạ.
Chất lợng lớp mạ phụ thuộc một cách cơ bản vào phơng pháp đợc lựa chọn, kỹ
thuật và điều kiện tiến hành chuẩn bị bề mặt lớp mạ. Không bao giờ chúng ta
coi nhẹ việc chuẩn bị bề mặt vật mạ.
B. phân tích và Lựa chọn phơng án
I. Phân tích các phơng án
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 dòng điện mạ
trong quá 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 lợng lớp mạ thu đợc. Nguồn điện một
chiều có thể là ắc quy, máy phát điện một chiều, bộ biến đổi Chúng ta phân
tích từng loại nguồn để quyết định lựa chọn phơng án nào :
1. ắc quy : Tong công nghệ mạ điện ắc quy chỉ đợc sử dụng trong phòng thí
nghiệm hay sản xuất ở quy mô nhỏ. Do hạn chế về lợng điện tích lên ắc quy
chỉ dùng để mạ các chi tiết nhỏ, còn với các chi tiết lớn thì không dùng ắc quy

đợc. Đặc biệt khi dòng điện mạ đòi hỏi lớn thì ắc quy không thể đáp ứng đợc.
Vì vậy mà trong công nghệ mạ ngời 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 đợc các nhợc điểm của ắc quy. Máy phát điện một chiều
trong thực tế có thể đợc sử dụng rộng rãi trong quy mô sản xuất lớn. Nhng giá
thành đầu t cho máy phát điện một chiều lớn, cơ cấu điều khiển hoạt động khá
phức tạp .Máy phát điện một chiều với nhiều nhợc điểm : cổ góp mau hỏng;
thiết bị cồng kềnh; làm việc có tiếng ồn lớn. Máy phát điện một chiều cần thờng xuyên bảo trì sửa chữa. Chính vì các lý do trên lên trong công nghiệp ngời
ta không dùng máy phát điện một chiều.
3. bộ biến đổi :
Hiện nay trong công nghiệp thì dòng điện xoay chiều đợc 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 đ6
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

ợc nhiều thành tựu. Chính vì vậy các bộ biến đổi dòng điện xoay chiều thành
dòng một chiều ngày càng đợc sử dụng nhiều trong các nghành công nghiệp.
Ngày nay trong công nghệ mạ điện thì bộ bién đổi đợc dùng rộng rãi nhất.
Các bộ biến đổi dùng trong quá trình điện phân có thể cho ra các điện áp nh :
3V, 6V, 12V, 24V, 30V, 50v. Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật mà chọn điện thế cho
phù hợp.Bộ biến đổi với các u điểm : thiết bị gọn nhẹ; tác động nhanh; dễ tự
động hóa; dễ điều khiển và ổn định dòng. Chi phí đầu t cho bộ biến đổi cũng
rẻ, hiệu quả làm việc cao và ổn định. So với dùng nguồn mạ là ắc quy hoặc
máy phát điện một chiều thì bộ biến đổi đáp ứng đợc hơn cả về mặt kinh tế
cũng nh các tiêu chuẩn kỹ thuật. Vậy quyết định phơng án là dùng bộ biến
đổi.

Với mạch chỉnh lu có rất nhiều : chỉnh lu một pha, chỉnh lu ba pha, chỉnh
lu không điều khiển, chỉnh lu có điều khiển Trong yêu cầu của đồ án là
thiết kế nguồn
mạ điện áp thấp và dòng khá lớn. Trớc hết ta xét trờng hợp chỉnh lu có
điều khiển, sau đó ta có thể xét trờng hợp chỉnh lu điốt không điều khiển với
góc điều khiển = 0 .
Các phơng án khả thi :
+ Chỉnh lu tia ba pha
+ Chỉnh lu cầu ba pha đối xứng
+Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng
+ chỉnh lu sáu pha có cuộn kháng cân bằng
Phơng án 1: Chỉnh lu tia ba pha
Sơ đồ nguyên lý

L

A

T1

B

T2

C

T3

R

7
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Chỉnh lu tia ba pha có cấu tạo từ một biến áp ba pha với thứ cấp đấu sao có
trung tính, ba van bán nối cùng cực tính để nối với tải , ba đầu còn lại của van
bán dẫn nối tới các pha biến áp .Tải nối giữa đầu nối chung của van bán dẫn
với đầu trung tính.
Khi biến áp có ba pha đấu sao (Y) trên mỗi pha A, B, C nối một van ba
catod đấu chung cho điện áp dơng của tải, còn chung tính biến áp sẽ là điện áp
âm. Ba pha điện áp A, B, C dịch pha nhau một góc là 120 o theo các đờng cong
điện áp pha, có điện áp của một pha dơng hơn điện áp của hai pha kia trong
khoảng thời gian 1/3 chu kì (120o). Từ đó thấy rằng, tại mỗi thời điểm chỉ có
điện áp của một pha dơng hơn hai pha kia.
Nguyên tắc điều khiển các tíitỏ ở đây là: khi anod của tíitỏ nào dơng hơn
tíitỏ đó mới đợc kích mở. Thời điểm điện áp của hai pha giao nhau đợc coi là
góc thông tự nhiên (nh vậy trong chỉnh lu ba pha, góc mở nhỏ nhất = 0o sẽ
dịch pha so với điện áp pha một góc là 30o).
Tại mỗi thời điểm nào đó chỉ có một tíitỏ dẫn, nh vậy dòng điện tải liên
tục, mỗi tiristor dẫn trong 1/3 chu kì (đờng cong I1, I1 , I3 trên hình) còn nếu
điện áp tải gián đoạn thì thời gian dẫn của các tiristor nhỏ hơn. Tuy nhiên,
trong cả hai trờng hợp dòng điện trung bình của các tíitỏ đều bằng (1/3)I d.
Trong khoảng thời gian tiristor dẫn, dòng điện của tiristor bằng dòng điện tải,
trong khoảng tiristor khoá dòng điện tiristor bằng 0. Điện áp của tiristor phải
chịu bằngđiện dây giữa pha có tiristor khoá với pha có tiristor đang dẫn. Ví dụ
trong khoảng t2 : t3 tiristor T1 khoá còn T2 dẫn do đó tiristor T1 phải chịu một
điện áp đây UAB, đến khoảng t3 : t4 các tiristor T1, T2 khoá, còn T3 dẫn lúc này

T1 chịu điện áp dây UAC.
Khi tải thuần trở dòng điện và điện áp tải liên tục hay gián đoạn phụ thuộc
góc mở của các tiristor. Nừu góc mở Tiristor nhỏ hơn 30o, các đờng cong
Ud, Id liên tục hình 1.8b, khi góc mở lớn hơn > 30o điện áp và dòng điện tải
gián đoạn (đờng cong Ud, Id )
Khi tải điện cảm (nhất là điện cảm lớn) dòng điện, điện áp tải là các đờng
cong liên tục, nhờ năng lợng dự trữ trong cuộn dây đủ lớnđể duy trì dòng điện
khi điện áp đổi dấu, nh đờng cong nét đậm (tơng tự nh vậy là đờng cong Ud )
Trên hình mô tả một ví dụ so sánh các đờng cong điện áp tải khi góc mở
=60o tải thuần trở hình và tải điện cảm hình

8
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Trị số điện áp trung bình của tải sẽ đợc tính nếu điện áp tải liên tục, khi
điện áp tải gián đoạn (điển hình khi tải thuần trở và góc mở lớn) điện áp tải đợc tính:
Ud =

U do
3




1
+

sin(
)

3


Trong đó: Udo = 1,17.U2f - điện áp chỉnh lu tia ba pha khi van là điốt
U2f - điện áp pha thứ cấp biến áp
Nhận xét : Chỉnh lu tia ba pha có chất lợng điện một chiều tốt , việc điều
khiển các van bán dẩn trong trờng hợp này cũng tơng đối đơn giản. Dòng điện
mỗi cuộn dây thứ cấp là dòng một chiều, do biến áp ba pha trụ mà từ thông lõi
thép biến áp là từ thông xoay chiều không đối xứng làm cho công suất biến áp
phải lớn . Nếu ở đây biến áp đợc chế tạo từ ba biến áp một pha thì công suất
các biến áp còn lớn hơn nhiều. Khi chế tạo biến áp động lực, các cuộn dây thứ
cấp phải đợc đấu sao (Y), có dây trung tính phải lớn hơn dây pha vì dây trung
tính chịu dòng điện tải.
Phơng án 2 : Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng
Sơ đồ nguyên lý :
A

B

C

D1

T1

D2

T2

D3

T3

R

L

Loại chỉnh này đợc cấu tạo từ một nhóm (NA hoặc NK) có điều khiển và
một nhóm không điều khiển . Trên hình mô tả giản đồ điện áp chỉnh lu Uf,
sóng điện áp tải Ud, khoảng dẫn các van bán dẫn T 1, T2, T3, D1, D2, D3. Các
Tiristor đợc dẫn từ thời điểm có xung mở cho đến khi mở Tiristor của pha kế
tiếp.
9
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Ví dụ T1 dẫn từ t1 (thời điểm phát xung mở T1) tới t3 (thời điểm phát
xung mở T2). Trong trờng hợp điện áp tải giáng đoạn Tiristor đợc dẫn từ thời
điểm có xung mổch đến khi điện áp dây đổi dấu. Các điốt tự động dẫn khi
điện áp đặt lên chúng thuận chiều. Ví dụ D1 phân cực thuận trong khoảng t4
t6 và nó sẽ mở cho dòng điện chạy từ pha B về pha A trong khoảng t 4 t5 và
từ pha C về pha A trong khoảng t5 t6.
Chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có dòng điện và điện áp
tải liên tục khi góc mở các tiristor nhỏ hơn 60 o, khi góc mở tăng lên và thành

phần điện cảm của tải nhỏ, dong điện và điện áp sẽ gián đoạn.
Theo dạng sóng điện áp tải, trị số điện áp trung bình ttrên tải bằng 0 khi góc
mở đạt tới 180o. Ngời ta có thể coi điện áp trung bình trên tải là kết quả của
tổng hai điện áp chỉnh lu tia ba pha.
U tb =

3 3
3
U f max (1 + cos ) =
U day max (1 + cos )
2
2

Điều khiển các tiristor trong chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối
xứng dễ dàng hơn, nhng các điều hoà bậc cao của tải và của nguồn lớn hơn.
Khác với chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng, trong sơ đồ này việc điều
khiển các van bán dẫn đợc thực hiện đơn giản hơn. Ta có thể coi mạch điều
khiển của bộ chỉnh lu này nh điều khiển một chỉnh lu tia ba pha.
Ưu điểm :
Chỉnh lu ba pha không đối xứng dễ điêù khiển , đơn giản kinh tế.Chất
lợng điện áp , dòng điện tốt.

Dạng sóng cơ bản

uf

0

`
Ud

10
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:

t


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Phơng án 3: Chỉnh lu cầu ba pha đối xứng
Sơ đồ nguyên lý:
A

B

C

T2

T1

T4

T5

T6

T3

L

R

Sơ đồ cầu ba pha đối xứng gồm 6 thyristor, chia làm hai nhóm :
- nhóm catốt chung T1, T3, T5
- nhòm anốt chung T2, T4, T6
Điện áp các pha :
U a = 2U 2 sin
2
)
3
4
U c = 2U 2 sin(
)
3

U b = 2U 2 sin(

a. Hoạt động của sơ đồ :
Giả thiết T5, T6 đang cho dòng chảy qua VF = Vc ,VG = Vb

+ cho xung điều khiển mơ T1. Thyristor này mở vì
6
U a > 0 . Sự mở của T1 làm cho T5 bị khoá lại một cách tự nhiên vì U a > U c .
Lúc này T6 và T1 cho dòng đi qua. Điện áp ra trên tải : U d = U ab = U a U b

+ Khi = 2 =

11
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

3
+ cho xung điều khiển mở T2. Thyristor này mởvì T6
6
dẫn dòng, nó đặt U b lên catốt T2 mà U b > U c . Sự mở của T2 làm cho T6 khoá
lại một cách tự nhiên vì U b > U c .

Các xung điều khiển lệch nhau
đợc lần lợt đa đến các cực điều khiển
3

+ Khi = 2 =

của các thyristỏ theo thứ tự 1, 2, 3,4, 5, 6, 1, ..Trong mỗi nhóm, khi 1
thyristor mở thì nó sẽ khoá ngay thyritor trớc nó, nh trong bảng sau :
Thời điểm
1 = /6 +
2 = 3/6 +
3 = 5/6 +
4 = 7/6 +
5 = 9/6 +

6 = 11/6 +

Mở
T1
T2
T3
T4
T5
T6

Khoá
T5
T6
T1
T2
T3
T4

Dạng sóng cơ bản


ud



0

id

Id

0



Đờng bao phía trên biẻu diễn điện thế điểm F
Đờng bao phía dới biểu diễn điện thế điểm G
Điện áp trên mạch tải : U d = U F U G là khoảng cách thẳng đứng giữa
hai đờng bao
12
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Ud =

6
2

5
+
6



2U 2 sin .d =

+
6

3 6U 2
cos


Giá trị điện áp ngợc lớn nhất trên mỗi van : U ng max = 6U 2 = 2,45U 2
I T ==

Dòng điện trung bình chạy qua van

Id
3

b.Ưu nhợc điểm của sơ đồ :
+ u điểm :
- số xung áp chỉnh lu trong 1 chu kỳ lớn, vì vậy độ đập mạch của
điện áp chỉnh lu thấp, chất lợng điện áp cao.
- không làm lệch pha lới điện.
+ Nhợc điểm
- sử dung số van lớn, giá thành thiết bị cao
- sơ đồ này chỉ dung cho tải công suất lớn, dòng nhỏ và điện áp
chỉnh lu đòi hỏi độ bằng phẳng.
Do dòng tải dùng trong mạ điện có tụi số lớn, nên không áp dụng đợc phơng pháp này, vì các van không chịu đợc dòng tải lớn.
Phơng án 3 : Chỉnh lu 6 pha có cuộn kháng cân bằng
a. Sơ đồ nguyên lý
A

B

C

13
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

P

Q

L
T5

T6

T3

T4

T2

T1

R

Sơ đồ chỉnh lu 6 pha có cuộn kháng cân bằng, đợc biểu diễn nh trên sơ

đồ, bao gồm máy biến áp động lực, có cuộn kháng cân bằng C cb , 6 thyristor
chia làm hai nhóm T1,T3,T5 và T2,T4,T6 .
Máy biến áp có hai hệ thống thứ cấp a,b,c và a,b,c. Các cuộn dây trên
mỗi pha a và a; bvà b;c và c có số vòng nh nhau nhng có cực tính ngợc
nhau. Hệ thống dây cuốn thứ cấp máy biến áp có điểm trung tính riêng biệt P
và Q. P, Q đợc nối với nhau qua cuộn kháng cân bằng.
Cuộn kháng cân bằng có cấu tạo nh máy biến áp tự ngẫu. Điện áp chỉnh
lu trung bình trong sơ đồ có giá trị nh trung bình cộng của điện áp đầu ra của
hai chỉnh lu tia 3 pha, nghĩa là :
Ud =

3 6U 2
= 1,17U 2
2

Do tác dụng của cuộn kháng cân bằng có thể coi dòng tảI là phẳng hoàn
toàn. Nh vậy trị hiệu dụng của dòng thứ cấp máy biến áp : I 2 =
Dòng trung bình qua van : I v =

Id
6

Dạng sóng cơ bản :
14
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:

Id
2 3

= 0,29 I d


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Dạng điện áp chỉnh lu Ud và điện áp trên cuộn kháng cân bằng
* u nhợc điểm của sơ đồ :
_ u điểm :
+ Dòng điện áp ra có độ bằng phẳng cao, có độ đập mạch lớn
+ Dòng trung bình qua van nhỏ bằng 1/6 dòng qua tải.
_ Nhợc điểm :
+ Số van sủ dụng lớn giá thành cao
+ Máy biến áp phức tạp có số cuộn thứ cấp nhiều.
* Dòng điện mạ khá lớn, căn cứ vào u nhợc điểm của phơng án này, ta thấy
dòng qua van nhỏ trung bình bằng 1/6 dòng qua tải. Vì vậy ta chọn bộ biến
đổi dùng làm nguồn mạ là chỉnh lu 6 pha, có cuộn kháng cân bằng.
II.Chọn phơng án thiết kế
Chỉnh lu tia ba pha thờng đợc lựa chọn, khi công suất tải không quá lớn
so với biến áp nguồncấp (để tránh gây mất đói xứng cho nguồn lới), và khi tải
có yêu cầu không quá cao về chất lợng điện áp một chiều. Đối với các loại tải
có điện áp một chiều định mức là 220V, sơ đồ tia ba pha có u điểm hơn tất cả.
Bởi vì theo sơ đồ này, khi chỉnh lu trực tiếp từ lới có điện áp một chiều là
15
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

220V. 1,17 = 257,4V. Để có điện áp 220V không nhất thiết phải chế tạo biến

áp, mà chỉ cần chế tạo ba cuộn kháng anốt của van là đủ.
Chỉnh lu cầu ba pha nên chọn, khi cần chất lợng điện áp một chiều tốt,
vì đây là sơ đồ có chất lợng điện áp ra tốt nhất, trong các sơ đồ chỉnh lu thờng
gặp. Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối xứng có mạch điều khiển
đơn giản hơn, nên trong đa số các trờng hợp ngời ta thờng chọn phơng án cầu
ba pha điều khiển không đối xứng. Ví dụ làm nguồn cho máy hàn một chiều,
điều khiển kích từ máy phát xoay chiều công suất nhỏ, các bộ nguồn cho các
thiết bị điện hoá nh mạ điịen, điện phân...
Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển đối xứng đợc dùng nhiều trong
các trờng hợp tải có yêu cầu về việc hoàn trả năng lơựng về lới, ví dụ nh điều
khiển động cơ điện một chiều.
Để giảm ảnh hởng của hài bậc ba lên lới, đối với tải có công suất lớn sơ cấp
biến áp thờng nối tam giác .Để giảm tiết diện dây quấn thứ cấp , các biến áp
có thể đấu tam giác.
Sơ đồ tia sáu pha ,việc chế tạo biến áp phức tạp và phải làm thêm cuộn
kháng cân bằng , nên thơng đợc lựa chọn khi dòng tải có dòng điện quá lớn
mà theo sơ đồ cầu ba pha không lựa chọn đợc van theo dòng điện.
Cùng trị số điện áp và dòng tải nh nhau, sử dụng sơ đồ càng nhiều pha dòng
điện của van bán dẫn càng nhỏ. Các sơ đồ cầu bao giờ cũng có điện áp làm
viẹc của van nhỏ hơn với sơ đồ tia cùng loại.
Sau khi phân tích và đánh giá về chỉnh lu, từ các u nhợc điểm của các
sơ đồ chỉnh lu ở trên thì phơng án: chỉnh lu cầu ba pha điều khiển không đối
xứng là hợp lý hơn cả . Bởi lẽ ở công suất vừa, không quá lớn thì sơ đồ này
đơn giản và kinh tế mà chất lợng điện áp tốt đảm bảo để xây dựng nguồn mạ.
Nên sơ đồ lựa chọn để thiết kế là :

Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha điều khiển kđx

C. trình tự Thiết kế chỉnh lu cầu 3 pha kđx
Sơ đồ mạch lực:

A

B

C

16
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

D1

T1

D2

T2

D3

T3

L

R

1. Tính chọn Tiristor.

Tính chọn dựa vào các yếu tố cơ bản của dòng tải, điều kiện toả nhiệt,
điện áp làm việc, các thông số cơ bản của van đợc tính nh sau:
- Điện áp ngợc lớn nhất mà Tiristor mà Tiristor:
U



d
Unmax = Knv.U2 = K nv . K = 3 .24 = 25,1(V )
u

Trong đó: Knv = K nv = 6

Ku =

3. 6


- Điện áp ngợc của Tiristor cần chọn:
Unv = KdtU.Unmax = 1,8.25,1 = 45,18
Trong đó : KdtU là hệ số dự trữ điện áp, chọn KdtU = 1,8
- Dòng làm việc của van tính theo dòng hiệu dụng:
Ilv = Ihd = Khd.Id =

I d 600
=
= 346,5( A)
3
3

Chọn điều kiện làm việc của van là có cánh toả nhiệt , đầy đủ diện tích toả
nhiệt và có quạt đối lu không khí.
Với điều kiện đó dòng định mức của van cần chọn :
I dm = K i .I lv = 2,5.346,5 = 886, 25( A)

Trong đó :Ki là hệ số dự trữ dòng điện, chọn Ki = 2,5
Từ các thông số : Unv, Idmv ta chọn 3 Tiristor loại C435A do Nhật sản xuất
Có các thông số sau:
Điện áp ngợc cực đại của van: Un = 100V
Dòng điện định mức của van : Idm = 900 A
17
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Đỉnh xung dòng điện:
Ipik = 800A
Dòng điện của xung điều khiển: Idk = 0,2A
Điện áp của xung điều khiển:
Udk = 3,0V
Dòng điện rò:
Ir = 45mA
Sụt áp lớn nhất của Tiristor ở trạng thái dẫn là: U = 2,5V
Tốc độ biến thiên điện áp :

dU
= 200 V/ à s
dt

Tốc đọ biến thiên dòng điện :
dI
= 180A/ à s
dt
tcm= 20 à s

Thời gian chuyển mạch :
Nhiệt độ làm việc cực đại cho phép : Tmax = 125oC
2. Tính toán máy biến áp
Chọn máy biến áp 3 pha 3 trụ sơ đồ đấu dây /Y làm mát bằng không khí tự
nhiên.
Tính các thông số cơ bản:
- Tính công suất biểu kiến của máy biến áp:
S = Ks. P = 1,05.24.600 = 15120 (VA)
- Điện áp sơ cấp máy biến áp
U1 = 380 V
- Điện áp pha thứ cấp của máy biến áp
Phơng trình cân bằng điện áp khi có tải:
Udo . cos min = Ud + 2.Uv + Udn + Uba
Trong đó:
min = 10o là góc dự trữ khi có sự suy giảm điện lới
Uv = 2,5 V là sự sụt áp trên Tiristor
Udn 0 là sự sụt áp trên dây nối
Uba = Ur + Ux là sự sụt áp trên điện trở và điện kháng máy
biến áp .
Chọn sơ bộ:
Uba = 6%.Ud = 6%.400 = 1,4V
Từ phơng trình cân bằng điện áp khi có tải ta có:
Udo =

U d + 2.U v + U dn + ba 24 + 2.2,5 + 0 + 1, 4
=
= 30,5V
cos min
cos10o

Điện áp pha thứ cấp máy biến áp:
Ud

30,5

U2f = k = 2,34 = 13(V )
u
- Dòng điện hiệu dụng thứ cấp của máy biến áp:
18
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

I2 =

2
2
.I d =
.600 = 489,8 A
3
3

- Dòng điện hiệu dụng sơ cấp máy biến áp
U

13

2
I1 = Kba.I2 = U .I 2 = 380 .489,8 = 16, 7 A
1

- Xác định kích thớc mạch từ
Tiết diện trụ:
QFe = kQ .

Trong đó :

Sba
15120
= 6.
= 60, 2cm 2
m. f
3.50

kQ - hệ số làm mát, lấy kQ = 6

m- số trụ của máy biến áp
f- tần số xoay chiều, f = 50
Chọn kích thớc trụ theo tỉ lệ
a/b = 1,25
Q = a.b

h = 3.a
Suy ra: a = 7,2 cm ; b = 9cm
h = 21,6 cm
- Tính toán dây quấn
+ Số vòng dây mỗi pha sơ cấp máy biến áp
U

380

1
+ W1 = 4, 44. f .Q .B = 4, 44.50.64,8.104.1 = 262(vng )
Fe
T
+ Số vòng dây mỗi pha thứ cấp máy biến áp

W2 =

U2
13
.W1 =
.262 = 9(vng )
U1
380

- Tính tiết diện dây dẫn máy biến áp : chọn J1 = J2 = 2,75 A/mm2
+ Mật độ dòng sơ cấp:
S1 =

I1 16, 7
=

= 6mm 2
J1 2, 75

Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện bọc sợi thuỷ tinh
Kích thớc dây kể cả cách điện
S1cđ = a1.b1 = 1,5 . 4,5 mm2
+ Mật độ dòng thứ cấp:
S2 =

I 2 489,8
=
= 178mm 2
J2
2, 75

Chọn dây dẫn tiết diện hình chữ nhật, cách điện bọc sợi thuỷ tinh
Kích thớc dây quấn kể cả cách điện
19
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

S2cđ = a2.b2 = 5 . 20 mm2
* Kết cấu dây quấn sơ cấp
- Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục
- Số vòng trên một lớp của cuộn sơ cấp
h 2hg

W11 =

b1

.kc =

21, 6 2.1.5
.0,95 = 39, 2(vng )
0, 45

Chọn W11= 39 vòng
Trong đó :
kc = 0,95 hệ số ép chặt
h - chiều cao trụ
hg khoảng cách từ gông đến cuộn dây
- Số lớp dây ở cuộn sơ cấp
n1 =

W1 262
=
= 6, 7 lớp
W11 39

Chọn số lớp là n1= 7 lớp
* Kết cấu cuộn thứ cấp
- Chiều cao cuộn thứ cấp h2 = h1 = 21,6
- Số vòng trên một lớp
W22 =

h2

18, 6
.kc =
.0, 95 = 17, 6(vng )
b2
1, 0

Chọn W22 = 18 vòng
- Số lớp dây quấn thứ cấp
n2 =

W2
9
=
= 0, 48 lớp
W22 18, 6

Chọn 3 lớp trụ chia làm 4 lớp kiểu quấn (9 0 9). 2 các đầu ra đợc
ghép lại thành 1 cuộn cùng cực tính 2 đầu cực.
* Tính toán kích thớc mạch từ :
Dùng thép 300x36 dày 0,35 mm cắt theo hình chữ I và xếp nh hình vẽ

36 mm
300 mm

20
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Mạch từ tthép
Cuộn dây

H

L
Kích thớc lõi thép :

chiều rộng a = 7,2 cm
bề dày
b = 9 cm
chiều cao h = 21,6 cm

3. bảo vệ mạch động lực
Khi van bán dẫn làm việc, có dòng điện chạy qua van, trên van có sụt
áp U, do đó có tổn hao công suất . Tổn hao này sinh nhiệt, đốt nóng van bán
dẫn, nhiệt độ của van tăng lên do công suất tổn hao trên van gây ra. Khi nhiệt
độ của van cao hơn nhiệt độ môi trờng xung quanh nhiệt lợng đợc truyền vào
môi trờng. Nếu nhiệt độ của van vợt quá giới hạn cho phép sẽ phá hủy van, vì
vậy làm mát cho van là một vấn đề rất quan trọng. Để van bán dẫn làm việc đ21
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

ợc an toàn , không bị chọc thủng về nhiệt, phải chọn và thiết kế hệ thống toả
nhiệt hợp lí.
Có các biện pháp làm mát thờng đợc sử dụng :

+ Làm mát bằng cách gắn các lá tản nhiệt vào van, hiệu suất làm việc
đạt đợc 40%.
+ Làm mát tự nhiên : chỉ dựa vào sự đối lu không khí xung quanh van,
hiệu suất làm việc của van thấp chỉ khoảng 25%
+ Làm mát bằng quạt gió cỡng bức có gắn cánh tản nhiệt tạo luồng
không khí với tốc độ lớn qua van để đẩy nhanh qúa trình truyền nhiệt của van
vào không khí, hiệu suất làm việc của van là 70%.
+ Làm mát bằng nớc : van đợc gắn thêm tấm đồng rỗng cho nớc chảy
qua. Đây là biện pháp làm mát rất hiệu quả hiệu suất làm việc của van đạt đến
90%, nhng hệ thống làm mát phức tạp chỉ phù hợp với yêu cầu công suất lớn
và có nguồn nớc tại vị trí lắp đặt thiết bị.
Qua phân tích trên ta chọn biện pháp làm mát bằng thông gió có quạt cỡng bức thổi qua cánh tản nhiệt để đẩy nhanh quá trình truyền vào không khí
đạt hiệu suất làm việc của van là 70%.
- Dòng trung bình qua van là : I v =
* Các biện pháp bảo vệ van:

I d 600
=
= 200( A)
3
3

Thyristor làm việc với điện áp quá cao dòng quá lớn so với định mức
sẽ bị phá hỏng
Nguyên nhân gây ra đợc chia làm hai loại :
Nguyên nhân nội tại :
- Do làm việc quá dòng , quá áp định mức
- Khoá thyristor bằng điện áp ngợc các điện tích đổi ngợc hành trình
tạo ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian rất ngắn.
- Sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện gây ra một suất điện

động cảm ứng trong các điện cảm luôn luôn có của đờng dây
nguồn dẫn đến các thyristor. Vì vậy giữa anốt và katốt xuất hiện
quá điện áp.
- Xung điện áp do cắt đột ngột biến áp non tải.
Nguyên nhân bên ngoài : Những nguyên nhân này thờng xảy ra ngẫu
nhiên nh khi có sét đánh, khi đóng cắt máy biến áp nguồn. Cắt máy biến áp
nguồn tức là cắt dòng điện từ hóa máy biến áp, bấy giờ năg lợng từ trờng tích
luỹ trong lõi sắt từ chuyển thành năng lợng điện chứa trong các tụ kí sinh, rất
nhỏ giữ các dây cuốn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp. Điện áp này có thể lớn
gấp 5 lần điện áp làm việc.
Sơ đồ bảo vệ mạch lực:
22
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

A

P

B

C

R1

C

D1

T1

D2

T2

D3

T3

Q

L

R

Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn
Chọn phơng pháp làm mát van bằng quạt thông gió cỡng bức đẩy luồng
không khí qua khe cánh tản nhiệt giảm nhanh nhiệt độ của van ra môi trờng
xung quanh.
Các thông số cần có:
p tổn hao công suất
độ chênh nhiệt độ so với môi trờng
Nhiệt độ làm việc cho phép của Tiristor Tcp =1250C
Nhiệt đọ trên cánh tản nhiệt Tlv = 800C
= Tlv- Tmt = 400C
Km Hệ số toả nhiệt, Km = 8 w/m2 0C
Tổn thất công suất trên 1 Tiristor p = U.Ilv = 2,5.346,5 = 886,25 (kw)

Diện tích bề mặt toả nhiệt: STN = p/Km. = 866,25/ 8.40 = 2,7m2
Kích thớc mỗi cánh Stn = (25cmx25cm)x2 mặt = 3,1m2
Bảo vệ quá dòng điện cho van
23
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

Bảo vệ ngắn mạch và quá tải về dòng điện : dùng cầu chì ,automat, rơle dòng
điện nhiệt hoặc bảo vệ bằng rơle điện tử.
Chọn 1 automat có dòng
Ilv =

Sba
3.380

=

15120
3.380

= 22, 97( A)

Dòng điện automat cần chọn

I dm = 1,1.Ilv = 1,1.22, 97 = 25, 2( A)

Udm = 380( V )

Dòng ngắn mạch

I nm = 2,5.Ilv = 2,5.22, 97 = 57, 4( A)

Dòng quá tải

I qt = 1,5.Ilv = 1,5.22, 97 = 34,5( A)

Từ thông số trên chọn automat Fuji do Nhật sản xuất
I dm = 30( A)

Udm = 400( V )

Bảo vệ quá điện áp cho van
- Mắc nối tiếp van
Dựa vào các thông số làm việc của van, trờng hợp không chọn đợc van có điện
áp cao phải tiến hành mắc nối tiếp các van .
Khi mắc nối tiếp các van, cần chọn các van có đặc tính giống nhau nhằm đảm
bảo sự phân bố điện áp nh nhau trên các van. Do đặc tính của van không hoàn
toan giống nhau cần phân bố lại điện áp.
- Các bớc tính toán :
+ Xác đinh hệ số qúa điện áp theo công thức
k=

U im. p
b.U im

*
*

*
( k ), Rmax
(k ), Rmin
(k )
+ Xác định các thông số trung gian : C min

+ Tính

di
max khi chuyển mạch
dt

+ Xác định lợng tích tụ Q=f(di/dt), sử dụng các đờng cong trong sổ tay
tra cứu
+ Tính các thông số trung gian
*
C = C min
.

*
Rmin

2Q
U im

LU im
LU im
*
R Rmax
2Q

2Q

Trong đó L là điện cảm của mạch RLC
Cuối cùng ta chọn
24
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email:


Đồ án điện tử công suất :Thiết kế nguồn mạ một chiều 22:13 a1/p11/22/2016

C = 0,25àF
R = 80

R1

R3
C2
R4

T2

R2

T2

C1

T1

C2

R2

T2

R1

T1
T1

C1

Các biện pháp đợc sử dụng

- Bảo vệ xung điện áp khi chuyển mạch van bán dẫn:
Bảo vệ xung điện áp do quá trình đóng cắt các van đợc dùng mcạch R- C
mắc // với các van bán dẫn. Khi có sự chuyển mach , do sự phóng điện từ van
ra ngoài tạo nên xung điện áp trên bề mạt tiếp giáp P- N. Mạch R- C mắc //
với van bán dẫn tạo nên mạch vòng phóng điệntích quá độ trong quá trình
chuyển mạch van.
Có thể chọn R = 5 30 ; C = 0,5 - 4 à F

25
Dng vn Khoa TC06-4073 _ Nhóm 13 LớpT2 TĐH K46
Email: