Thiết kế nguồn mạ một chiều (không đảo chiều)

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (290.03 KB, 48 trang )

Lời nói đầu
Thế kỷ XX đánh dấu sự ra đời của nhiều phát minh quan trọng, một
trong những phát minh đó đã cho ra đời ngành công nghiệp điện tử. Vào năm
1902 kỹ s ngời Anh John Flening sáng chế ra Thyratran, năm 1948 hai nhà vật
lý ngời Mỹ là John Bardeen và W.H Bratlain sáng chế ra trasitor, đến năm
1956 nhóm kỹ s của hãng Bell - Telephone cho ra đời sản phẩm Thyristor đầu
tiên. Kể từ đó đến nay ngành công nghiệp điện tử của thế giới đã không ngừng
phát triển, ngời ta đã chế tạo ra những thiết bị bán dẫn có công suất lớn hơn
nh điốt, triắc, trasistor chịu điện áp cao và dòng điện lớn kể cả những thiết bị
bán dẫn cực nhỏ nh: vi mạch, vi mạch đa chức năng, vi xử lý là những phần
tử thiết yếu trong mạch điều khiển thiết bị bán dẫn công suất đầu tiên.
Ngày này, không riêng gì ở các nớc phát triển, ngay cả ở nớc ta các thiết
bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnh
vực sinh hoạt. Các xí nghiệp nhà máy nh thuỷ điện, xi măng, giấy, dệt sợi,
đóng tàu, công nghiệp mạ đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tựu
của công nghiệp điện tử. Đó là những minh chứng cho sự phát triển của ngành
công nghiệp này. Đặc biệt là ngành công nghiệp mạ điện. Nó ứng dụng điện tử
công xuất để chế tạo ra nguồn điện một chiều ổn định phù hợp với việc mạ
điện và tham gia điều khiển tự động trong suốt quá trình mạ. Nhờ mạ điện tạo
ra những sản phẩm có độ bền cao, nâng cao tính thẩm mỹ để phục vụ trong y
tế, công nghiệp nhẹ cũng nh ứng dụng trong cuộc sống để trang trí.
Trong quá trình làm và hoàn thành đồ án môn học, em đã nhận đợc sự giúp
đỡ, chỉ bảo tận tình của thầy Trần Trọng Minh. Đây là lần đầu làm đồ án môn học
với đề tài mới mẻ có liên quan đến nhiều môn học khác. Mặc dù em đã cố gắng
nhng chắc chắn không tránh khỏi hết khiếm khuyết. Em rất mong nhận đợc
những ý kiến đóng góp của các thầy, cô để đồ án đợc hoàn chỉnh hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, tháng 08 năm 2005
Sinh viên: Lu Văn Vinh

1

I. Các số liệu cho trớc:
Thiết kế nguồn mạ một chiều (không đảo chiều) chiều các thông số sau:
Các số liệu cho trớc
Điện áp ra (V)
Dòng tải max (A)
1
1000
10 ữ 24
Nguồn mạ làm việc theo nguyên tắc giữ dòng điện mạ không đổi trong
Phơng án

quá trình mà. Mạch phải có khâu bảo vệ chống ngắn mạch.
II. Mục lục đồ án:
I. Phân tích yêu cầu công nghẹ mà, chọn phơng án
I.1. Mạ điện
I.2. Các phơng án sơ đồ chỉnh lu
1. Tia 3 pha
2. Cầu 3 pha
3. 6 pha có cuộn kháng cân bằng (*)
II. Tính toán mạch lực
II.1. Xác định điện áp chỉnh lu không tải Ud0
II.2. Tính chọn van và mạch RC bảo vệ
II.3. Tính toán máy biến áo lực
III. Thiết kế mạch điều khiển
III.1. Sơ đồ cấu trúc
III.2. Sơ đồ nguyên lý tổng thể
III.3. Tính toán các khâu
1. Răng ca

2. Khuếch đại xung

2

Phần I: Công nghệ mạ điện và yêu cầu kỹ thuật
của công nghệ
I. Giới thiệu chung:
Thế kỷ XX đánh dấu sự ra đời của nhiều phát minh quan trọng. Một
trong các phát minh đó đã cho ra đời ngành công nghệ điện tử. Vào năm 1902,
kỹ s ngời Anh John Flening sáng chế ra Thyratran. Năm 1948, 2 nhà vật lý ngời Mỹ là John Barden và W. Hbratlain sáng chế ra Transistor. Đến năm 1950,
nhóm kỹ s của hãng Bell. Telephone cho ra đời sản phẩm Thyristor đầu tiên.
Kể từ đó đến nay, ngành công nghiệp điện tử của thế giới đã không ngừng phát
triển, ngời ta đã chế tạo ra những thiết bị bán dẫn cực nhỏ nh vi mạch, vi mạch
đa chức năng, vi xử lý là những phần tử thiết yếu trong mạch điều khiển
thiết bị bán dẫn công suất đầu tiên.
Ngày nay, không riêng gì ở các nớc phát triển, ngay ở cả nớc ta các thiết
bị bán dẫn đã và đang thâm nhập vào các ngành công nghiệp và cả trong lĩnh
vực sinh hoạt. Các nhà máy xí nghiệp nh thuỷ điện, xi măng, giấy, dệt sợi,
công nghệ mạ đang sử dụng ngày càng nhiều những thành tự của ngành
công nghiệp điện tử. Đó là những minh chứng cho sự phát triển của công
nghiệp này. Đặc biệt là ngành công nghệp mạ điện. Nó ứng dụng điện tử công
suất để tạo ra nguồn điện 1 chiều ổn định phù hợp với việc mạ điện và tham
gia điều khiển tự động trong suất quá trình mạ. Nhờ mạ điện tạo ra những sản
phẩm có độ bền cao, nâng cao tính thẩm mỹ để phục vụ trong y tế, công
nghiệp nhẹ cũng nh ứng dụng trong cuộc sống để trang trí Mạ điện có tác
dụng chống ăn mòn, phục hồi kích thớc, tăng độ cứng, tạo phản quang, dẫn
điện
Trong mạ điện, vật liệu nền có thể là kim loại, hợp kim đôi khi còn có
thể là vật liệu dẻo, gốm sứ, composit. Lớp mạ cùng tơng tự có thể là kim loại,

hợp kim, composit của kim loại gốm, kim loại chất dẻo. Xu hớng chung là
dùng vật liệu nền rẻ sẵn có, vật liệu mạ đắt quí hiếm nhng chỉ là lớp vỏ mỏng
bên ngoài.

3

A. Công nghệ mạ điện
Mạ điện đơn giản có thể là quá trình kết tủa kim loại lên bề mặt nền 1
lớp phủ có tính chất cơ lý hoá đáp ứng yêu càu kỹ thuật. Tuy nhiên chỉ
những công nghệ ổn định, bền trong thời gian dài mới đợc sử dụng trong sản
xuất. Mạ điện thực chất là quá trình điện phân (phản ứng phân tích hoá học
xảy ra dới tác dụng của dòng điện một chiều). Quá trình điện phân tổng quất
trên điốt xảy ra quá trình hoà tan kim loại điện cực điốt.
M-ne => Mn
Trên catốt, các cation nhận điện tử tạo thành nguyên tử kim loại mạ:
M+n + ne => M
Trong mạ điện, anốt và catốt đợc nối với nguồn 1 chiều tạo điện thế
riêng (+) cho anốt và (-) cho catốt một cách ổn định và ngâm trong bể dung
dịch (bể mạ điện). Anốt đợc thay thế bằng vật liệu mạ, một số trờng hợp sử
dụng anốt trơ, thì vật liệu mà chính là những dung dịch trong bể mạ. Catốt là
vật cần mạ (vật liệu nền), anốt (hoặc dung dịch) sẽ đóng vai trò là chất nh ờng
điện tử.
Trong quá trình mạ điện bao gồm rất nhiều giai đoạn và các bớc nối tiếp
nhau. Ví dụ ở catốt.
Cation Mn+mH20 di chuyển từ dung dịch vào trong bề mặt catốt. Cation
mất vỏ Hyđrat (mH20) tiếp xúc trực tiếp với bề mặt. Điện tử từ catốt điền vào
vánh điện tử hoá trị của cation biến nó thành nguyên tử kim loại trung hoà ở
dạng hấp thu. Các nguyên tử kim loại sẽ tạo thành mầm tinh thể mới. Từ đó
các tinh thể kết hợp thành lớp mạ.

+
Anốt

-

Nguồn 1 chiều

+

-

Catốt
Lớp mạ
Bể mạ
Dung dịch

4

B. Yêu cầu kỹ thuật:
Để quá trình mạ thành công:
- Gia công đúng kỹ thuật cho catốt
- Chọn đúng vật liệu cho anốt, thành phần dung dịch mạ, mật độ dòng
điện và các điều kiện điện phân khác, sự ổn định dòng điện trong quá trình mạ.
Có rất nhiều yếu tố ảnh hởng đến sự thành công cũng nh chất lợng mạ điện.
Nhng đồ án là thiết kế nguồn mạ nên ta chỉ quan tâm đến ảnh hởng của nguồn
cung cấp cho quá trình mạ có vai trò rất quan trọng đến sự thành công cũng
nh chất lợng và độ bền của lớp mạ.
Do yêu cầu công nghệ bắt buộc phải có nguồn điện 1 chiều nên ta dùng
dòng điện 1 chiều không đảo chiều. Dòng điện 1 chiều không đảo chiều ổn

định trong suốt quá trình mạ sẽ cho ra những sản phẩm có lớp mạ đều và bóng.
Điện áp 1 chiều phải tơng đối bằng phẳng. Dòng điện 1 chiều đi vào 2 cực kim
loại nhng vào dung dịch thì điện thế catốt (cực âm) trở lên âm hơn, điện thế
anốt (cực dơng) trở lên đơng hơn. Sự thay đổi điện thế nh vậy gọi là sự phân
cực. Sự phân cực có quan hệ mật thiết với mạ và quyết định đợc lớp mạ kết
tinh min.
Khả năng phân bố tốt, lớp mạ phân bố đồng đều. Làm hyđrô thoát ra
mạnh, làm giảm hiệu suất dòng điện và độ bám lớp mạ.
Phân cực anốt làm anốt hoà tan không bình thờng, ảnh hởng sự phân cực
đến lớp mạ có mặt lợi, có mặt hại. Trong qúa trình mạ phải lợi dụng mặt lợi,
khống chế làm mất đi mặt hại. Đa số trờng hợp muốn lớp mạ min, khả năng
phân bố tốt phải nâng cao sự phân cực (trong phạm vi cho phép), tránh làm
giảm hiệu suất dòng điện, độ bám lớp mạ không tốt:
k=

m
.100%
a.I .t

m: Trọng lợng chất thu đợc
a: dơng lợng điện hoá
I: Cờng độ dòng điện
t: Thời gian

5

Để tạo nguồn 1 chiều cho mạ điện có thể dùng máy phát điện 1 chiều
hay máy chỉnh lu. Hiện nay, máy chỉnh lu đợc dùng rộng rãi để thay thế máy
phát điện 1 chiều. Dùng máy chỉnh lu có lợi là hiệu suất cao, thời gian sử dụng

lâu, tiếng ồn nhỏ, dễ điều khiển, có thể lắp trực tiếp cạnh bể mạ.

6

Phần II: Phơng án tổng thể - u, nhợc điểm
Mỗi phơng án và một phơng án phù hợp
Do lới điện hiện nay ở Việt Nam cũng nh trê thế giới đều là những điện
áp xoay chiều. Nếu có 1 dòng điện 1 chiều không đảo chiều thì ta phải đa điện
áp xoay chiều từ lới qua bộ chỉnh lu phù hợp để có dòng điện 1 chiều ra không
đảo chiều và ổn định.
PAC

P2

Chỉnh lưu

Tải

Mạch lực

Tải

Mạch điều
khiển
PAC

PAC

BAL

PDC

MV

U1 , I1
m1

U2 , I2
m2

PDC

Ud , Id , Iđm ra

Lọc

Tải

Ud , Id
Kđm vào

KHT

Ud

MĐK

BAL: Biến áp lực có chức năng chuyển cấp điện áp nguồn xoay chiều
sang cấp điện áp thích hợp với tải.

MV: Mạch van các van bán dẫn đấu theo sơ đồ ở đây trực tiếp thực hiện
quá trình biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều.
MĐK: Mạch điều khiển, khi mạch vẫn sử dụng bán dẫn điều khiển đợc
sẽ có mạch này để thực hiện việc cho van dẫn dễ dàng vào các thời điểm cần
thiết nhằm khống chế năng lợng đa ra phải.
LOC: Mạch lọc san bằng, nhằm đảm bảo điện áp hay dòng điện ra bằng
phẳng theo mong muốn của tải.

7

KHT: Khối hỗ trợ gồm các mạch theo dõi và đảm bảo BCL hoạt đồng
bình thờng.
VD: Mạch tín hiệu, mạch bảo vệ
A. Mạch lực:
Với công suất bộ mạ điện Pd = (Vdđm. Idđm)
Vdđm: điện á ra: 10 ữ 24 V
Idđm: dòng điện tải: 1000A
Pd = 24. 1000 = 24000 W = 24kW
Nên dùng chỉnh lu 3 pha.
Dùng máy biến áp 3 pha có đầu sơ cấp đầu vào U d = 380 (V) của lới.
Điện áp Udđm thấp 10 ữ 24V nên dùng các sơ đồ hình tia.
A1. Chọn van: Do cần điều chỉnh điện áp ra (thay đổi Udđm) nên có thể thay
đổi dùng chỉnh lu bán điều khiển Thyzistor hay chỉnh lu điều khiển Tranzistor
trờng.
- Tranzistor trờng:
u điểm: điều khiển nhanh, tần số lớn, điều khiển bằng áp.
Nhợc điểm: dòng cho phép của Tranzistor bé.
- Thyzistor:
u, nhợc điểm: dòng điều khiển và dòng cho phép lớn, nhng điều khiển chậm và

bị hạn chế về tấn số. Theo các số liệu của đồ án thì chọn Thyzistor là hợp lý
nhất.
A2. Chọn sơ đồ đấu van:

8

I. S¬ ®å chØnh lu 3 pha tia h×nh cã ®iÒu khiÓn.

AT

a

T1

B

b

T2

C

c

T3

A

R

Ud

R

α

θ
id
Id

iT1

θ
θ

iT2

θ

iT3

θ

9

II. sơ đồ chỉnh lu cầu 3 pha đối xứng

T2

T1

T4

T3

T6

T5
L

R

A

C

B

t1

t2

t3

t4

t5

t6

III. Chỉnh lu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng:

*

*

*

*

*

*

*
*
10

*

*

IV. phân tích:
- Hình I.A2: Sơ đồ chỉnh lu tia 3 pha có điều khiển . Mạch có số van
điều khiển ít, sụt áp mạnh, van nhỏ thích hợp phạm vi làm việc thấp, không

thích hợp với tải cần dòng điện lớn nhng điện áp ra nhỏ nên không phù hợp với
đồ án này.
- Hình II. A2: Sơ đồ chỉnh lu tia 6 pha có cuộn kháng cân bằng. Trong
trờng hợp cần dòng tải lớn (hàng nghìn vạn ampe) ngời ta phải đấu song song
nhiều mạch chỉnh lu cơ bản cùng loại để phân bố đều dòng điện giữa các mach
với nhau cần dùng cuộn kháng gọi là cuộn kháng cân bằng, điện áp sau chỉnh
lu nhỏ, điện áp nhâp nhô. Loại này thích hợp với công nghệ mạ điện công suất
lớn.
Qua phân tích ta thây chọn sơ đồ chỉnh lu 0 pha có cuộn kháng cân bằng
là thích hợp với đồ án nhất. Sơ đồ này có Kđm = 0,057 rất nhỏ mà số liệu ban
đầu đồ án không đề cập đến Kđm thiết bị. Vậy có thể bỏ qua bộ lọc 1 chiều.
A3. Bảo vệ mạch lực:
Trong bộ chỉnh lu phần tử kém khả năng chịu đợc các biến động mạnh
về điện áp và dòng điện chính là van bán dẫn. Vì vậy, bảo vệ mạch lực, chủ
yếu là bảo vệ van bán dẫn khỏi 2 trạng thái quá dòng và quá áp. Việc bảo vệ
quá dòng bằng cách ngắt xung điện điều khiển sẽ đợc trình bày ở phần mạch
điều khiển. ở phần này ta chỉ chú ý đến bảo vệ quá áp bằng cách dùng mạch
RC mắc song song với van.

R
B. Mạch điều khiển:
11

C

Trong các hệ điều khiển chỉnh lu có 2 hệ điều khiển cơ bản là hệ đồng
bộ và không đồng bộ.
I. Hệ đồng bộ:
Trong hệ này góc điều khiển mở van luôn đợc xác định xuất phát từ

một thời điểm cố định của điện áp mạch lực. Vì vậy, trong mạch điều khiển
phải có một khâu thực hiện nhiệm vụ này gọi là khâu đồng bộ hay đồng pha để
đảm bảo mạch điều khiển hoạt động theo nhịp của điện áp lực.
II. Hệ thống đồng bộ:
Trong hệ này góc không xác định theo điện áp lực mà đợc tính dựa vào
trạng thái của tải chỉnh lu và góc điều khiển của lần phát xung mở van ngay trớc
đấy. Tuy nhiên để bộ chỉnh lu hoạt động bình thờng bắt buộc phải thực hiện
điểu khiển theo mạch vòng kín, không thể thực hiện với mạch hở.
- Hệ đồng bộ có nhợc điểm gây nhiễu lới điện vì có khâu đồng bộ liên
quan đến điện áp lực, u điểm là hoạt động ổn định dễ thực hiện.
- Hệ thống đồng bộ chống nhiễu lới điện tốt hơn nhng kém ổn định.
Hiện nay, đại đa số các mạch chỉnh lu thực hiện theo hệ đồng bộ. Vậy ta chọn
hệ điều khiển đồng bộ.
III. Hệ đồng bộ:
Hệ đồng bộ có 2 nguyên tắc điều khiển là nguyên tắc điều khiển ngang
nguyên tắc điều khiển dọc. Trong đó, nguyên tắc điều khiển dọc sử dụng đa số
mạch điều khiển và trong đồ án này ta cũng sử dụng nguyên tác điều khiển dọc.

ĐB

Utựa

SS + TX

KĐX

Uđk
Khâu UT tạo ra điện áp tia có dạng cố định theo chu kỳ do nhịp đồng
bộ của UĐB. Khâu so sánh SS xác định điểm cân bằng của 2 điện áp U T và Uđk
để phát động khấu tạo xung TX.

Hệ đồng bộ gồm 4 khâu:
1. Khâu đồng bộ

3. Khâu so sánh

12

2. Khâu tạo xung

ĐB

4. Khuếch đại công suất

&

SS

KĐ

1

8
2

3

6

4

7

1. Biến áp đồng pha

6. Khâu khuếch đại

2. Xung tạo răng ca

7. Máy phát xung chùm

3. Khâu so sánh

8. Máy biến áp xung

4. Khâu phản hồi
B1: Khâu đồng bộ (biến áp đồng pha): Khâu này tạo ra một điện áp có góc
lệch pha cố định với điện áp đặt lên van lực ngoài ra.
Chuyển đổi điện áp lực thờng có giá trị cao sang giá trị phù hợp với
mạch điều khiển thờng là mạch điện áp thấp.
Cách ly hoàn toàn về điện giữa mạch điều khiển với mạch lực đảm bảo
an toàn cho ngời và linh kiện điều khiển.
Đồ án dùng sơ đồ chỉnh lu 3 pha nên sẽ có khâu đồng bộ là biến áp 3 pha.
B2: Khâu tạo xung: (Tạo điện áp tựa). Hiện nay sử dụng 2 loại điện áp tựa là
dòng hình sim và dạng răng ca. Nhợc điểm của điện áp tựa dạng hình sim là bị
phụ thuộc vào điện áp nguồn xoay chiều cả về biên độ và tần số nên ít đợc
dùng trong thực tế.
Có nhiều phơng pháp tạo hàm răng ca, tuy nhiên hiện nay sử dụng 2 phơng pháp chính là:
- Dùng Tranzistor và tụ điện (hình I)
- Dùng khuếch đại thuật toán và tụ điện (hìnhII).

13

D2

-E

Rv2

R1
+

Uđk

D3

R3

C1
U1B

R5

Chọn phơng án II sử dụng khuyếch đại thuật toán.
B3. Khâu so sánh: khâu so sánh có chức năng so sánh điện áp điều khiển với
điện áp tự để xác định thời gian phát xung điều khiển. Đây là khâu xác định
góc điều khiển . Khâu so sánh có thể xác định bằng các phần tử nh: khuyếch
đại từ Tranzistor hay khuếch đại thuật toán OA. Phổ biến và sử dụng nhiều
nhất là các OA vì cho phép bộ đảm bảo chính xác cao nhất, giá thành hạ,

không cần chính đinh phức tạp.

R1

UT0

R

Uđk

Urc

+

R1
R

Uđk

Ura

B4: Khuếch đại công suất: khuếch đại xung có nhiệm vụ tăng công suất xung
do khâu tạo dạng xung hình thành đủ mạnh để mở van lực. Có thể lựa chọn các
phơng án:
- Khuếch đại xung ghép trực tiếp:
- Bộ khuếch đại xung có độ rộng tuỳ ý (kiểu sơ đồ Darlington)

14

Chọn phơng án III (hình III) vì dễ dàng cách ly mạch lực và mạch điều
khiển.
Bộ khuyếch đại xung thực hiện khuếch đại Darlington, nối tải qua máy
biến áp xung thực hiện theo sơ đồ này đáp ứng một cách tin cậy các yêu cầu
của bộ khuếch đại xung. Biến áp xung thực hiện cách ly điện áp cao giữa mạch
động lục mạch điều khiển.

15

Phần II:
Sơ đồ cấu trúc, nguyên lý mạch thiết kế và
thuyết minh sự hoạt động sơ đồ với đồ thị
minh hoạ.
A. Mạch lực: theo phân tích ở phần II chọn sơ đồ mạch lực là sơ đồ chỉnh
lu điều khiển 6 pha có cuộn kháng cân bằng.
Sơ đồ mạch điện:
A

B

C

AT
*
L

*
L

*
L

* L cb

L cb

*

*

*

L
*
T1

T3

T5

T4

*
T6

*
T2

R3

Trong sơ đồ gồm có:
Máy biến áp để tạo ra cấp điện áp U = 24 V theo yêu cầu và cách ly
mạch nguồn mạ với nguồn điện xoay chiều tần số công nghiệp.
Lcb: Cuộn kháng cân bằng để cân bằng điện áp giữa 2 bộ chỉnh lu.
16

L: Cuộn cảm để giảm các sóng bậc cao, san bằng điện áp tải.
AT: aptomat để đóng cắt máy biến áp và bảo vệ chống quá tải, chống ngắn
mạch máy biến áp.
Rs: điện trở sun để lấy tín hiệu phản hồi.
Chọn Rs chủng loại 1000A; 60mV.
Ta có: Iđmax = 1000A
Udmax = 24V
Vậy: Pd = Idmax. Udmax = 1000 . 24 = 24000 (W) = 24 (kW)
Sbamax = 1,26. Pd = 1,26 . 24 = 30,24 (kW) = 30240 (W)
Sơ đồ chỉnh lu 6 pha có cuộn kháng cân bằng. Máy biến áp có 2 cuộn
dây thứ cấp tạo thành hệ thống nguồn đối xứng.
6 pha: a, b, c, a, b, c .
Hai nhóm van đấu theo sơ đồ hình tia 3 pha và làm việc độc lập nhờ
điện cảm cân bằng Lcb.
Sơ đồ này chịu đợc dòng tải lớn. Điện áp ra tơng đối bằng phẳng.
Hệ số đập mạch của điện áp chỉnh lu khá bé. Kđm = 0,037. Có thể
không sử dụng bộ lọc một chiều (do số liệu cho trớc đồ án không đề cập tới
Kđm yêu cầu).
Ud = 1,17. c/2
IV =

Id

6

Bảo vệ van bằng cách mắc mạch RC song song với van và đặt càng gần
van càng tốt.
T

R

C

17

B. Mạch điều khiển:

U

Ud

Để điều chỉnh 6 Thyzistor mở góc thờng cần đến hệ điện áp 6 pha làm
điện áp đồng bộ. Góc đợc tính từ giao điểm các điện áp nguôi nối. Vì vậy,
hệ điện áp đồng bộ phải vợt trớc hệ điện áp nguồn nuôi 1 góc 600. Để đáp ứng
yêu cầu này ta phải sử dụng 1 máy biến áp 3 pha trong đó sơ cấp đấu hình sao
lấy điện từ thứ cấp của máy biến áp lực. Thứ cấp có 6 cuộn dây tải, mỗi phụ có
2 điện áp ngợc pha nhau.

18

Ua

Ub

Uc

Ur2

Ur4

Ur6

Ur5

Ur1

b

a

c

Ur1

Ur2

Ur3

c

a

b

Ur6

Ur5

Ur4

U r3

Ur1, Ur3 Ur3 là điện áp đồng bộ của pha a, b, c.
Ur2, Ur4,Ur6 là điện áp đồng bộ của pha a, b, c
Dùng chỉnh lu 1 pha 2 nửa chu kỳ có điểm trung tính (D1, D2) để tạo ra
điện áp chỉnh lu U(1). Điện áp (U1) đợc so sánh với U0 để tạo ra các tín hiệu tơng ứng với thời điểm mà điện áp nguồn qua điểm O, U0 càng nhỏ thì xung
U() càng hẹp phạm vi điều chỉnh càng lớn.
B2. Khâu tín hiệu răng ca:
D2
C1
R2
A

U1A
+

R2
+E

R2

R2
D3

R3

UđkB

+
R5

Rv

19

OA 2

Ur2

Sau khi chỉnh lu có điểm giữa nên điệp áp tại A thu đợc là 2 nửa chu kỳ
dơng qua 2 bộ so sánh U1A có 2 vào rất lớn nên dòng đi vào rất nhỏ. Để điot
dễ thông và tránh quá áp của MBA nên nối R1 từ A về đất.
U1B làm nhiệm vụ tích phân điện áp tại B tạo ra điện áp ra có dạng xung
tam giác.
- giai đoạn tu nạp: Đ3 thông
-giai đoạn tu phóng: Đ3 khoá
Nguyên lý làm việc: khi điện áp của U1A: UB < 0 thì điốt dẫnUB = Ubh.
Đặc điểm của khuếch đại thuật tán OA là điện thế giữa 2 cửa (+) và (-) của nó
bằng nhau. Điện thế điểm (+) của U1B bằng OV do điểm (+) nối đất. Vậy điện
áp tụ C1 bằng điện áp ra U1B.

UC! = UV1B
Điện áp trên điện trở R3 là điện áp ra của OA1 (bở qua sụt áp trên Đ3)
UR3 = UB
Với R3 << R4 thì iR3 >> iR4 nên có thể coi iR4 0. Vậy dòng qua tụ iC1 bằng
dòng qua điện trở R3 là iR3. Vì dòng vào cửa 0 của OA = 0 (do tổng trở OA vô
cùng lớn).
Nên:

20

UC = Uc1 =

U
1
1
1 U
i C1 dt =
. i R 3 dt = a = bh .t

C1
C1
C1 R3 C1 .R3

Nh vậy điện áp trên tụ C 1 cũng nh đầu ra tăng tuyến tính. Khi điện áp
này đến trị số ngỡng của D thì nó thông và giữ điện áp ở vị trí này. Nếu không
có Đ2 thì điện áp tăng tới trị số + Ubh).
Khi điện áp UB > 0 (OA1 bão hoà dơng thì Ub =+Ubh).
Đ3 khoá nền dòng qua R2 = 0. Trụ C1 phóng điện
1

1

E

Uc = Uc1 = UOA - C. i R 4 dt = U OA C . R dt
1
4
E

Uc = UOA - R t 3
4
Do đó, điện áp tiêu thụ cũng nh điện áp ra Uc giảm xuống tuyến tính.
Khi điện áp giảm đến O rồi âm thì D Z dẫn theo chiều thuận giữ cho điện áp
OV. Mạch trở lại trạng thái ban đầu.
B3: Khâu so sánh:

Urc R6
Uđk

+

R7

OA3

Uss

+ Ubh

- Ubh
So sánh kiểm 2 cửa:
Ura = K0. ( U U ) = K0. (Ut - Uđk)
Nếu: Uđk > Ut thì Ura = - Ubh
Uđk < Ut thì Ura = Ubh
- Lu ý: Các điện áp đa vào phải dung dấu (+ hoặc - ) mới có hiệ tợng thay đổi
trạng thái đầu ra.

21

Độ chênh lệch tối đa giữa 2 cửa trong khi làm việc không đợc vợt quá giới hạn
cho phép củ loại OA đã chọn.
B4. Khâu tạo tín hiệu điều khiển (khâu phản hồi):
R33
It

R20

Rs

R21

R23

- OA4
+

G

R22

- OA3 H
+
R26

1000A
R25

Rv3

R24

R27

+

OA6
Uđk

R28

Giả sử dòng tải It giảm thì tín hiệu lấy và OA4 giảm làm tín hiệu ra của
OA4 giảm và tín hiệu này đợc so sánh với điện áp đặt trên RV3 qua OA3 làm tín
hiệu ra tại H bớt âm hơn qua OA6 tín hiệu điều khiển giảm, điều khiển mở
Tranzistor với góc lớn hơn để tăng dòng phải đến giá trị định mức.
Khi dòng tải It tăng làm tín hiệu điều khiển tại G tăng qua OA3, OA6 làm
tín hiệu điều khiển tăng, tín hiệu này điều khiển mở Thyzistor với góc nhỏ

hơn để giảm dòng tải đến giá trị ổn định. Nhờ nó phản hổi mà dòng tải giữ đợc
ổn định.
Giữa điện áp điều khiển và góc có quan hệ sau:
UC

= U
max

UC: điện áp điều khiển.

UC = 0 thì = 0
UC < 0 thì >0
B5: Khâu bảo vệ ngắn mạch:

22

UG

R34

R29

- OA 7
+

R50

Đ10

R32

RI

Rv4

- 10V

Điều chỉnh RV4 sao cho khi làm việc bình thờng U(+) < U(-). ở chế độ
làm việc bình thờng U(+) - U(-) <0. Nên Ura = - Ubh điốt Đ0 khoá làm cuộn dây
RI không có điện và các tiếp điểm RI vấn đóng. Nếu có sự cố làm dòng tải
tăng vọt đến đầu ra của KĐTT OA4 rất âm U(-) < U(+) thì tín hiệu ra của OA7 là
Ura = + Ubh = Unguồn = + 10 V. Điốt Đ0 thông, cuộn dây RI có điện làm các tiếp
điểm thờng đóng RI mở ra, máy biến áp xung mất điện. Thiết bị đợc bảo vệ.
B6; Khâu tạo xung chùm: tạo dao động dùng OA. Đây là mạch rất thông dụng
hiện nay.
R18
C2

- OA 8
+
R19

R25

KĐTT OA8 đợc sử dụng nh bộ so sánh 2 cửa. Tụ điện liên tục đợc phóng
nạp làm cho OA đảo trạng thái, mỗi lần điện áp trên tụ đạt trị số của bộ chia
điện áp R1, R2.
- Chu kỳ dao động: T = 2 RCln (1 + 2 .
B7. Khuếch đại xung:

23

R 25
)
R19

Rv
BAX
Đ4
RB

Tr2
Đ7

R

- Hoạt động: khi cha có xung vào, Tr2 bị khoá nên không có dòng điện
qua BAX nên đầu ra BAX không có xung ra khi cả 3 tín hiệu xung chùm, xung
chữ nhật (OA3) và tín hiệu mạch đồng thời dơng vào chân bazơ của Tr2. Tr2
thông đặt điện áp nguồn Un lên cuộn sơ cấp W1 của BAX khiến cho thứ cấp
BAX sẽ có xung ra theo đúng yêu cầu và đợc đa tới cực điều khiển để kích mở
Thyzistor. Khi xung vào tắt làm Tr 2 khoá BAX cắt dòng, xung ra cũng bị cắt.
Lúc này, dòng điện trên biến áp xung di/dt. Điện áp này khá lớn sẽ công với
En làm cho UcE của Tranzistor tăng cao dễ phá hỏng Tr 2. Điốt Đ4 làm nhiệm
vụ bảo vệ, Tranzistor khỏi điện áp này. Đ7 ngăn chặn xung áp âm.
Sơ đồ

24