CHƯƠNG II NGUYÊN LÝ LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN TRƯỜNG CAO ÁP

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Ch-ơng II

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

nguyên lý lọc bụi bằng điện tr-ờng
cao áp

Đ1. Sơ đồ nguyên lý tích điện và lắng bụi trong thiết bị lọc bụi tĩnh

điện
Khi cần lọc, bụi đ-ợc thổi qua 2 điện cực. Điện cực nối đất đ-ợc gọi
điện cực lắng, điện cực thứ 2 đ-ợc gọi là điện cực quầng sáng. Điện cực này
đ-ợc cung cấp dòng điện một chiều cao thế tạo nên c-ờng độ điện tr-ờng rất
mạnh Ion hoá không khí xung quanh. Biểu hiện bên ngoài của sự Ion hoá
không khí mãnh liệt là nhìn thấy quầng sáng bao phủ xung quanh điện cực
này, các Ion khi đuợc tạo ra chủ yếu trong quầng sáng. D-ới tác dụng của
lực điện tr-ờng các Ion sẽ dịch chuyển tới các điện cực trái dấu với chúng
(các Ion âm dịch chuyển về phía điện cực d-ơng "cực lắng ", các Ion d-ơng
dịch chuyển về phía điện cực âm ( cực quầng sáng ). Sự chuyển dòng Ion về
phía các điện cực tạo ra dòng quầng sáng. Khi thổi khí thải có chứa bụi bẩn
qua không gian giữa 2 điện cực, các Ion sẽ bám dính lên mặt của các hạt bụi
và các hạt bụi trở lên mang điện. D-ới ảnh h-ởng của lực điện tr-ờng các hạt
bụi sẽ tích điện sẽ dịch chuyển tới các điện cực trái dấu với diện tích của
chúng. Khi tới các điện cực, các hạt bụi đ-ợc lắng lại trên bề mặt điện cực,
l-ợng bụi chủ yếu đ-ợc lắng trên bề mặt điện cực lắng, trên bề mặt điện cực
quầng sáng cũng có bụi lắng lại nh-ng l-ợng bụi này nhỏ.
Theo mức độ tích tụi trên bề mặt điện cực mà ta định ra chu kỳ rung
lắc điện cực và thu lấy bụi. Quá trình làm sạch khí bằng điện cực đ-ợc chia
thành các giai đoạn nh- sau:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


5. C¸c h¹t bôi
3. C¸c ion d-¬ng

4. C¸c ion ©m
2.C¸c ®iÖn tö

1

2

3

4

1. §iÖn cùc quÇng s¸ng

5

6. §iÖn cùc l¾ng

 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

6

ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Líp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

- Tích điện cho các hạt bụi có trong không khí.
- Sự dịch chuyển của các hạt bụi đ-ợc tích điện tới các điện cực.
- Sự lắng các hạt bụi trên bề mặt điện cực.
- Sự tách bụi khỏi các bề mặt điện cực bằng ph-ơng pháp rung
lắc.

1. Sự tích điện cho các hạt bụi
Trong điện tr-ờng giữa 2 điện cực, các hạt bụi đ-ợc tích điện là do
việc hấp thụ các Ion lên bề mặt của hạt bụi. Quá trình tích điện của hạt bụi
sảy ra chủ yếu ở bên ngoài vùng quầng sáng. Các hạt bụi đã đ-ợc tích điện
vẫn tiếp tục đ-ợc tích điện thêm lên bề mặt của hạt bụi. Số Ion bám ngày
càng nhiều thì điện tích của hạt bụi ngày càng tăng lên. C-ờng độ điện
tr-ờng này ảnh h-ởng ng-ợc với c-ờng độ điện tr-ờng giữa 2 điện cực. Vì
vậy tốc độ chuyển động của các Ion tiếp theo tới hạt bụi sẽ giảm đi, nghĩa là
tốc độ tích điện cho các hạt bụi. Khi c-ờng độ điện tr-ờng của điện tích hạt
bụi có giá trị bằng c-ờng độ điện tr-ờng ngoài thì hạt bụi đã đ-ợc tích điện

tới hạn.
Sự tích điện của hạt bụi xảy ra rất nhanh, đối với hầu hết bụi công
nghiệp trong điều kiện bình th-ờng chỉ cần sau một giây hạt bụi đã đ-ợc
tích điện tới 90% điện tích tới hạn.

2. Sự chuyển dịch chuyển của các hạt bụi trong điện tr-ờng
Trong không gian giữa điện cực lắng và điện cực quầng sáng mỗi hạt
bụi đ-ợc tác động bởi nhiều lực: Lực điện tr-ờng, trọng lực bản thân hạt bụi,
lực cản của môi chất, lực của dòng không khí cuốn hạt bụi theo. Trong các
lực trên thì lực điện tr-òng và lực cản của môi chất là quan trọng nhất, giá trị

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

tốc độ của hạt bụi chuyển động về phía điện cực lắng trong thực tế chỉ vào
khoảng vài chục cm/s.
Các số liệu thực nghiệm tốc độ chuyển động của một số hạt bụi thể
hiện qua bảng sau:

Loại bụi
Bụi của các loại than khác nhau
Bụi Manhêdit

W(cm/s)
5,5 12
4,5 5,5

Bụi Samốt

8,5

Bụi các chất thiêu kết

9,9

3. Sự lắng bụi trên bề mặt điện cực lắng
Sự lắng điện trên bề mặt của điện cực lắng phụ thuộc vào kết cấu của
điện cực lắng, nh-ng chủ yếu là sự bám dính của các hạt bụi. Nh-ng sự bám
dính của các hạt bụi lại phụ thuộc vào quá trình trao điện tích của các hạt bụi
cho cực lắng, mà quá trình trao điện tích của hạt bụi lại phụ thuộc vào điện
trở suất của chúng.
Bụi chứa trong khí thải đ-ợc chia thành 3 nhóm tuỳ theo giá trị điện
trở của bụi:
a. Nhóm thứ nhất
Nhóm bụi này có điện trở suất nhỏ hơn 104 m, các hạt bụi có điện
trở suất thấp nghĩa là tính dẫn điện cao. Do tính dẫn điện tốt nên khi tiếp xúc
với bề mặt của điện cực lắng, các hạt bụi trao rất nhanh điện tích âm của
chúng cho điện cực và không kịp dính bám lên điện cực để liên kết với nhau
thành lớp bụi. Vì vậy các hạt bụi vẫn độc lập, tách biệt với nhau và dễ dàng

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

bị dòng khí cuốn đi. Để có thể thu bụi của nhóm này, trên bề mặt điện cực
lắng có các lỗ hoặc túi chứa bụi.

b. Nhóm thứ 2
Có điện trở suất trung bình 104 1010 m, thuộc nhóm bán dẫn, thời
gian cho điện tích của nhóm này với điện cực là thích hợp và có lợi cho việc
dính bám bụi lên bề mặt điện cực và hình thành lớp bụi. Khi rung lắc điện
cực thì các hạt bụi đã có sự liên kết với nhau, chúng đủ nặng để rơi xuống
Banke chứa bụi và không bị dòng khí cuốn đi.

c. Nhóm thứ 3
Nhóm bụi này có điện trở suất lớn hơn 1010 m thuộc nhóm cách điện
cho nên tính dẫn điện nhỏ. Tính dẫn điện kém nên điện tích chứa trong các
hạt bụi lan rất chậm qua các lớp bụi đến điện cực lắng xuất hiện quầng sáng
ng-ợc làm giảm hiệu suất thu hồi bụi. Để tăng hiệu quả thu bụi khi bụi có
điện trở suất lớn, phải tìm cách làm giảm điện trở suất của hạt bụi bằng cách
làm nguội khí thải bằng n-ớc hoặc bằng hoá chất khác nhau.

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Bảng 5: Đặc tính điện của một số khoáng vật
Điện trở suất m

Mức độ dẫn điện

Kim c-ơng

1014

Không dẫn điện

Apatit

1016

Không dẫn điện

Tên khoáng vật Công thức hoá học

Micađen

Bán dẫn

Vơnamit

Bán dẫn

Gematit

Fe2O3

Garafit

3 * 106

Dẫn điện

7 * 104

Dẫn điện

Disten

Không dẫn điện

Canxit

CaCO3

1011 1016

Không dẫn điện

Caxiterit

SuO2

8 * 1014

Dẫn điện

Thạch anh

SiO2

1016 1021

Không dẫn điện

106

Dẫn điện

Tantalit
Tuôcmalin

Không dẫn điện

Từ những đặc điểm trên có thể căn cứ vào loại bụi, có trong khí thải
cần làm sạch, thu lại và chọn giải pháp kỹ thuật cho việc thay đổi cụ thể về
kết cấu cực lắng, điện áp vận hành, làm nguội khí thải bằng n-ớc ( tăng độ
dẫn điện) cho phù hợp.

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
I.

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Yêu cầu của nguồn điện tạo lên điện tr-ờng cao áp cấp cho
buồng lọc bụi
Để tạo ra điện tr-ờng cao áp ta dùng một nguồn điện một chiều có

điện áp U = 0 65 KV cung cấp cho hai cực của buồng lọc.
Sơ đồ nguyên lý của bộ nguồn một chiều nh- hình vẽ:

380V~

0 380V~
0 65KV-

ĐK: - Khối điều khiển dùng để biến đổi điện áp xoay chiều từ l-ới
thành điện áp xoay chiều có trị số thích hợp đ-a tới cuộn sơ cấp máy biến áp
lực.
BA: - Là biến áp lực dùng để tăng điện áp tới một giá trị cần thiết để
đ-a tới bộ chỉnh l-u.

CL: - Là bộ chỉnh l-u cầu một pha dùng để biến đổi điện áp xoay
chiều thành một chiều cung cấp cho buồng lọc.

1. Yêu cầu của nguồn lọc một chiều
a. Tuỳ theo l-ợng bụi thực tế và độ làm sạch bụi theo yêu cầu thì phải
thay đổi điện áp (công suất) đặt vào hai điện cực buồng lọc. Để thực
hiện điều này ng-ời ta dùng bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều một
pha, điện áp sơ cấp biến đổi vô cấp từ 0 380 V~ t-ơng ứng thứ cấp
từ 0 72 KV~

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

b. giá trị điện áp cấp cho tải ổn định ( ổn định công suất ) khi điện áp
l-ới thay đổi điều này thực hiện bằng cách sử dụng hồi tiết âm điện áp
trong bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều.
c. Vì lí do nào đó dòng tải tăng, để bảo vệ cho thiết bị làm việc an toàn
trong mạch điều khiển pha xung ta sử dụng khâu ngắt dòng, khâu ngắt dòng
sẽ tác động khi dòng tải v-ợt quá trị số quy định.
d. Trong quá trình vận hành xảy ra quá tải, ngắn mạch thì phải tự động
ngắt nguồn cung cấp cho mạch lực. Để bảo vệ quá tải ta dùng Rơle nhiệt,
Rơle dòng điện từ có trễ. Để bảo vệ ngắn mạch ta dùng Rơle điện tử cắt

nhanh hoặc Aptomat.
e. Để tiện lợi cho công nhân vận hành theo dõi tình trạng làm việc của
thiết bị ta sử dụng các dụng cụ đo dòng điện, điện áp cả phía sơ cấp và phía
thứ cấp hiển thị bằng số.
h. Để an toàn cho ng-ời, thiết bị và đồng thời thoả mãn yêu cầu của thiết
bị lọc bụi tĩnh điện thì điện cực d-ơng của điện áp sau bộ chỉnh l-u cần phải
nối đất.
Từ những sơ đồ trên ta có sơ đồ khối nh- hình vẽ sau:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

II- M¹ch ®éng lùc
1. S¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®éng lùc

380V
AB

AB

K

K

RN

RN

T2

C0
T1

BI

R0

R1

BA

DI

DII

DIII

DIV
§o ¸p

CK

R2

R
WR5

§o dßng,
b¶o vÖ

Uph

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Líp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Chức năng các phần tử trên sơ đồ:
- AB: Là Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, đồng thời có tác dụng
bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
- Khởi động từ: Gồm công tắc tơ K và Rơle nhiệt RN, khi các mạch bảo vệ
tác động thì cuộn dây khởi động từ mất điện -> ngừng cấp điện cho hệ
thống.
- Biến dòng BI: Dùng để biến đổi dòng sơ cấp của máy biến áp lực thành
tín hiệu điện áp thích hợp đ-a tới để đo l-ờng, bảo vệ.
- Bộ biến đổi xoay chiều - xoay chiều gồm hai Tiristor mắc song song

ng-ợc (T1 - T2) có tác dụng biến điện áp xoay chiều thành điện áp xoay
chiều có trị số phù hợp đ-a tới cuộn sơ cấp máy biến áp lực.
- Máy biến áp BA: là máy biến áp lực một pha, dùng để tăng điện áp xoay
chiều tới giá trị thích hợp đ-a tới bộ chỉnh l-u. Ngoài ra nó còn có tác
dụng cách ly về ph-ơng diện điện giữa l-ới điện xoay chiều và nguồn
cung cấp cho bộ chỉnh l-u.
- Bộ chỉnh l-u cầu DI DIV: Các Điôt chỉnh l-u cao áp, nó gồm các chuỗi
Điôt mắc nối tiếp với nhau để chịu đ-ợc điện áp ng-ợc lớn, chúng đuợc
dùng để biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều. Bộ chỉnh
l-u mắc theo sơ đồ cầu một pha.
- Cuộn kháng CK: Đ-ợc mắc nối tiếp với tải dùng để cải thiện dòng điện
sau chỉnh l-u, đ-ợc gọi là cuộn kháng san bằng.
- R mắc nối tiếp với tải tín hiệu dòng lấy trên nó đ-ợc đ-a tới mạch bảo vệ,
đo l-ờng.
- Các điện trở R1, WR2, WR3 tạo nên mạch phân áp, tín hiệu áp trên WR 2
đ-a tới mạch đo l-ờng ( hiển thị điện áp trên tải ), trên WR 3 đ-a tới mạch

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

pha xung ( phản hồi âm áp ) Tín hiệu điện áp ra trên WR 5 đ-ợc đ-a tới đo
l-ờng chỉ thị và phản hồi âm áp.

2. Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
Giản đồ dòng điện, điện áp trên các phần tử của sơ đồ:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

2
O

1/1

1/2

3
1/3

4
1/4

O

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Líp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Nguyên lý làm việc của sơ đồ:
Giả thiết điện áp nguồn Ung và các xung điều khiển T1 và T2 nh- hình vẽ.
- Từ

t = 0 đến t < v1 = thì Ung > 0 và đặt điện áp thuận lên T1 , điện

áp ng-ợc lên T2 . Do vậy T2 khoá còn T1 ch-a mở do ch-a có xung điều
khiển. Trong khoảng thời gian này dòng qua tải bằng 0 nên điện áp trên
tải cũng bằng 0. Điện áp trên các van UT1 =+Ung , UT2 = - Ung
Tại

t = v1 = xuất hiện xung điều khiển đến

T1 nên T1 mở dẫn đến

sụt áp trên nó giảm về bằng 0. Ta có điện áp trên tải U t = +Ung và xuất hiện
dòng qua tải it = Ut / Rt = Ung / Rt.
Đến

t = thì Ung = 0 và bắt đầu chuyển sang âm thì dòng qua T1 và

tải cũng bằng 0 và có xu h-ớng đổi chiều nên T1 khoá lại. Lúc này T2 vẫn
khoá nên dòng qua tải bằng 0 và điện áp trên tải cũng bằng 0.
Từ t = khi đó bộ biến đổi lại làm việc giống nh- chu kỳ trên. Điện
áp sau bộ biến đổi đ-ợc đ-a đến biến áp BA. Để tăng áp tạo ra điện áp sao
cho khi qua bộ chỉnh l-u cầu 1 pha vẫn phù hợp với yêu cầu của tải.
Điện áp và dòng điện trên tải có hình dạng nh- hình vẽ. Tr-ớc là do
cuộn kháng san bằng tạo lên. Năng l-ợng tích luỹ trong cuộn kháng sẽ làm
cho điện áp và dòng điện trên tải liên tục mặc dù có lúc dòng điện và điện áp
nguồn có giá trị bằng 0.
3. Tính chọn mạch lực
a. Chọn điôt chỉnh l-u cao áp
Do công nghệ của buồng lọc bụi thì phải có nguồn điện một chiều
cung cấp cho nó với các thông số nh- sau:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Ut = 65 KV =
It = 225 mA
ở đây ta chọn sơ đồ chỉnh l-u cầu một pha có:

U 2~
= 1,1
Ud
Trong đó U2~ là điện áp thứ cấp máy biến áp.
Ud: Điện áp sau bộ chỉnh l-u.
Ud = Ut = 65 KV
U2 ~ = Ud * 1,1 = 72,15

(KV)~

Lấy U2~ =72 (KV)~
Ta cũng có:

I 2~
1,1
Id

Trong đó:
I2~ : Dòng điện thứ cấp máy biến áp.
Id : Dòng điện sau bộ chỉnh l-u.
Id = It = 225 (mA) I2 ~ = Id * 1,1 = 250 (mA)
Với sơ đồ chỉnh l-u cầu thì trong mỗi nửa chu kỳ có một cặp van mở
và một cặp van khoá do đó ta có điện áp ng-ợc mỗi van khoá phải chịu là:
UD max = 2 U2~ = 2 * 72 = 102 (KV)~
Dòng điện trung bình chạy qua mỗi van là:
ID =

I d 225

112,5 (mA)
2
2

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Điện áp cần chỉnh l-u là điện áp cao do đó việc chế tạo Điôt chịu đ-ợc
cấp điện áp này rất khó. Thông th-ờng ng-ời ta chỉ chế tạo các Điôt chịu
đ-ợc điện áp ng-ợc từ vài trăm vôn đến 1KV. Vì vậy để mỗi van làm việc
với cấp điện áp này ta phải ghép mỗi van bằng một chuỗi các Điôt mắc nối
tiếp.
Chọn Điôt mã hiệu 1N 4007 có các thông số
- Điện áp ng-ợc: Ung-ợc max = 600V
- Dòng điện trung bình chạy qua Điôt: ITB = 1A
Theo kinh nghiệm thực tế để Điốt làm việc tin cậy ta chọn hệ số an toàn
K = 1,3.
Vậy ta có: U'Dmax = UD max * K = 102 *1,3 =132,6 ( KV )
Để van chỉnh l-u chịu đ-ợc điện áp ng-ợc là 132,6 (KV) ta cần phải
ghép mỗi van gồm n Điôt thành một chuỗi.
Ta có n = 132,6 / 0,6 = 221 ( chiếc ).
Mỗi van cần 221 chiếc Điôt. Vậy cả bộ chỉnh l-u sẽ cần là:

4 * 221 = 884 chiếc Điôt.
Trong thực tế, do sai số khi chế tạo nên các Điôt th-ờng có giá trị
điện trở ng-ợc khác nhau nên muốn phân bố đều điện áp ng-ợc trên các van
ta mắc thêm các điện trở R song song với mỗi Điôt.
Với Rthuận << R << Rng-ợc
Rthuận là điện trở thuận của Điôt.
Rng-ợc là điện trở ng-ợc của Điôt.
b. Tính chọn máy biến áp tăng áp

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Do yêu cầu bộ chỉnh l-u cần phải có cấp điện áp là U 2~ = 72 (KV) và
I2~ = 250 (mA).
ở đây ta chọn máy biến áp loại tăng áp một pha có:
U2 = 72 (KV)~

I2 = 250 (mA)~

S = U2 * I2 = 72 * 0,25 = 18 (KVA)
Chọn hệ số cos = 0,8 P = S * cos = 18 * 0,8 = 14,4 (KW)
Trong l-ới điện công nghiệp th-ờng có cấp điện áp pha là 220V ~ 50Hz và cấp điện áp dây là 380V~ - 50Hz.

Chọn cấp điện áp 380V:
U1 = 380 (V)
I1 = S/U1 = 18/0,38 = 47,4 (A)
Từ kết quả trên ta chọn MBA là máy biến áp tăng áp một pha có các
thông số nh- sau:
U1 = 380 (V)~

I1 = 48 (A)

S = 18 (KVA)

U2 = 72 (KV)~

I2 = 250 (mA)

cos = 0,8

c. Chọn các Tiristor:
Các Tiristor đ-ợc mắc song song ng-ợc do đó dòng trung bình qua mỗi
van là: ITB = I1/2 = 48/2 = 24 (A) và điện áp ng-ợc của mỗi van là:
Ung max = 2 *U1 = 2 * 380 = 537,4 (V).
Nh-ng theo kinh nghiệm thực tế, để các Tiristor làm việc tin cậy trong sự
tăng hoặc giảm của l-ới điện thì ta chọn hệ số dự trữ điện áp K U = 1,3 và
hệ số dự trữ dòng điện KI = 1,2 do đó:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

U'ngmax = Ku * Ungmax = 1,3 * 537,4 = 700 (V)
I'TB = Ki * ITB = 12 * 24 = 29,8 (A)
Từ các số liệu trên ta chọn Tiristor loại T - 50 do Liên Xô chế tạo với
những thông số sau:
Ung = 0,05 1

ITB = 50 (A)
di
= 10 A/s
dt

du
=
dt

(KV)

20 v/s

III. Mạch điều khiển
Sơ đồ khối của mạch điều khiển nh- hình vẽ:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

U®b1 & U®b2

Ul

§BH

U®b0

1

FSRC

Urc

2

Uc®

Uph

4

Uss

3

TXC
6

TH
K§TG

SS

Uss

LG
5

K§X1
7A

K§X2
7B

U®kT1

U®kT2

Rung
§A

9

Ung¾t

Trong ®ã ta cã:
Khèi 1(§BH): Khèi ®ång bé ho¸.
Khèi 2(PSRC): Ph¸t sãng r¨ng c-a.
Khèi 3(SS): So s¸nh.
Khèi 4(THVK§TG): Tæng hîp vµ khuyÕch ®¹i trung gian.
Khèi 5(TXC): T¹o xung chïm.
Khèi 6(LG): Logic.
Khèi 7A - 7B(K§X1 - K§X2): KhuyÕch ®¹i xung 1 vµ 2.

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Ubv

Líp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Khối 8(RĐA): Rung điện áp.
Từ sơ đồ khối trên ta phân tích nguyên lý làm việc của các khối nhsau:

1. Khối đồng bộ hoá

Khối này có nhiệm vụ:
- Tạo ra một dãy xung vuông Uđb0 có độ rộng đủ nhỏ ( càng nhỏ càng
tốt), có tần số gấp hai lần tần số điện áp l-ới.
- Tạo ra hai dãy xung vuông ( Uđb1, Uđb2 ) cùng tần số điện áp l-ới ( có
độ rộng càng lớn càng tốt ).
Sơ đồ nguyên lý nh- hình vẽ sau:

BAĐB

R1

R3
Dz1

Ul~

Uđb ~
R2

DZ2

R4

Trong sơ đồ : BAĐB: là biến áp điện lực thông th-ờng biến đổi điện áp
380V~ từ l-ới ra điện áp đồng bộ thứ cấp 10V~

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Nguyên lý hoạt động:
Điện áp đồng bộ đ-ợc đ-a đến các cực gốc của 2 Tranzito T1 và T2.
Tại lân cận các thời điểm Uđb~ = 0 thì Uđb còn nhỏ hơn điện áp ng-ỡng UBE1
của T1 và UBE2 của T2 nên cả hai Tranzito này đ-ợc khoá, thế cực góp của T 1
và T2 ứng với mức Logic "1" ta có Uđb0 = "1", Uđb1 = "0", Uđb2 = "0".
Giả sử trong nửa chu kỳ đầu điện thế điểm A d-ơng hơn so với mát, T 1
mở, điện áp trên cực góp của T1 ứng với mức = "0", T2 khoá điện áp trên cực
góp T2 ứng với mức Logic "1" qua N1, N2, A0 ta có Uđb1 nhận giá trị 1, Uđb2
nhận giá trị 0, Uđb0 nhận giá trị 0.
Trong nửa chu kỳ sau: Điện thế điểm B d-ơng hơn so với mát T 2 mở,
điện áp trên cực góp của T2 ứng với mức Logic "0", T1 khoá điện áp trên cực
góp T1 ứng với mức Logic "1".
Qua các phần tử A0, N1, N2 ta có Uđb0 nhận giá trị "0", Uđb1 nhận giá trị
"0", Uđb2 nhận giá trị "1".
Quá trình nh- vậy xảy ra liên tiếp và T1, T2 thông ứng với mỗi nửa chu
kỳ của điện áp l-ới.
Để đảm bảo cho các Tranzito T1, T2 làm việc an toàn ta dùng các mạch
ổn áp thông số đ-ợc tạo bởi R1, DZ1 và R2, DZ2. Cùng các điện trở hạn chế
dòng cực gốc R3, R4.
Giản đồ điện áp trên các phần tử nh- sau:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp

 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

O

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Líp: K32IB

Trang


Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Để mạch làm việc đảm bảo các thông số ta chọn nguồn cung cấp cho
mạch là: U1 = + 5V.
Chọn Tranzito T1, T2 loại C828 với các thông số sau:
= 220

Công suất P = 250 (mW)

fgh = 220 ( Hz)

T0 = 1500 C

Ueb0 = 30 ( V )

Ucb0 = 5 ( V )

Ucc0 = 30 ( V )

Ic = 50 ( mA )

Từ đó: R5 = +

U1
5

100 ()
I c 0,05

R5 = R6 = 100 ( ) = 0,1 ( K )
Từ họ đặc tuyến vào (ra) của Tranzito ta có khi Tranzito mở bão hoà
thì ta có: Ubemax = 0,7 ( V ).
Nh- ở phần nguyên lý ta đã chọn Uđb = 10 ( V ) nên ta có:
2 *Udb sin min UBEmax(T1 , T2 )

Với sin là góc hợp bởi giữa Uđb0 và UBcmax của T1, T2


2 * 10 * sin min 0,7
sin min 3,15

Vậy ta phải điều chỉnh là:
= 3,150 điện 176,850 điện
Chọn DZ1 loại có U0d = 5 ( V )
I0dmax = 0,1 ( A )
Ta lấy thông số làm việc U0d = 5 ( V ), I0d = 0,05 ( A )

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp
 R1  R 2 

 Tr-êng §HKTCN - Th¸i Nguyªn

I od max U 0 d
0,05

2 *  5
 182,5()
0,05
 R1  R 2  200()
 R1  R 2 

Ta cã:
ib1 m ax 

 R3 
 R3 

i c1 m ax U DZ1  U BEmax

ib
R3
U DZ1  U BEmax
R3
U DZ1  U BEmax
ib1 m ax



5  0,7
 19545,45()
0,0022

 R3  R4  195,54( K)

Chän biÕn ¸p ®ång bé:
Ta cã:
U®b~ = 10 ( V )
Ir~ = 0,05 ( A )
Ta chän m¸y biÕn ¸p ®ång bé lµ m¸y biÕn ¸p mét pha cã:
U2 = 10 ( V )
I2 = 0,05 ( A )
 S = U2 * I2 = 10 * 0,05 = 0,5 ( VA )
Chän cos = 0,8:
 P = S * cos = 0,5 * 0,8 = 0,4 ( W )

Trong l-íi ®iÖn th-êng cã ®iÖn ¸p pha lµ: 220V~ - 50Hz vµ cÊp ®iÖn
¸p d©y lµ 380V~ - 50 Hz.
Chän cÊp ®iÖn ¸p 380V~  U1 =380 ( V )

Sinh viªn thiÕt kÕ: Hoµng §×nh C-êng

Líp: K32IB

Trang


Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
I1

S
0,5

0,0013 ( A)
U 1 380

Từ kết quả trên ta chọn máy biến áp đồng bộ là máy biến áp hạ áp có
các thông số nh- sau:
U1 = 380 ( V )

I1 = 0,05 ( A )

S = 0,5 (VA )

U2 = 10 ( V )

I2 = 0,0013 ( A )

cos = 0,8

2. Khối tạo điện áp răng c-a
Sơ đồ nguyên lý nh- sau:
R10

T3

Uđb0

Uc
C1

+ Ucc

D1

R11

D2 Uv

O1

Urc

+

- Ucc

WR1

- Ucc

Nguyên lý làm việc của sơ đồ nh- sau:
Khi Uđb0 = 0. Tranzito T3 khoá. Nguồn -Ucc qua WR1, R8 đ-a tới đầu
vào đảo của KĐTT O1; đầu ra O1 có điện thế d-ơng so với mát -> tụ C đ-ợc
nạp theo đ-ờng từ +Ucc qua O1 -> C1 -> R8 -> WR1 -> -Ucc.
Dòng nạp cho tụ:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang


Tr-ờng ĐHKTCN - Thái Nguyên

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
ic nạp =

U cc U ra U c
R8 WR 1

Vì điện áp ra chính bằng điện áp trên tụ nên ta có:
Ic nạp =

U cc
const
R8 WR1

Nhờ dòng nạp bằng hằng số nên điện áp ra tăng tuyến tính theo thời
gian -> tạo ra s-ờn tr-ớc của xung răng c-a.
Thời gian nạp của tụ: t1 =

-> 2f * t1 =

-> t1 = 1/2f = 1/100 =0,01 ( giây )
t

1
Ta có Ura = Urc = ic dt U ra 0
c0

-> Ura = Urc =

1
c

0, 01

1

( Ura0 = 0 )

U cc
* 0,01

8 WR1

i dt c R
c

0

Khi Uđb0 = 1. Tranzito T3 thông, tụ C1 phóng điện theo đ-ờng từ +C1 ->
T3 -> -C1 -> tạo ra s-ờn sau của xung răng c-a.
Quá trình xảy ra liên tục nh- vậy và trên đầu ra của khối tạo điện áp
răng c-a ta có một dãy xung răng c-a có tần số gấp 2 lần tần số l-ới.
Biên độ của xung răng c-a có thể thay đổi nhờ WR 1 ( thay đổi dòng
nạp cho tụ C1 ).
Giản đồ điện áp nh- sau:

Sinh viên thiết kế: Hoàng Đình C-ờng

Lớp: K32IB

Trang