Đồ án Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn hồ quang một chiều

ĐỀ TÀI Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn hồ quang một chiều Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực hiện : Đồ áN MÔN HọC ĐIệN Tử CÔNG SUấT Đề số 11: Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều có các thông số sau: Uvào(V) Ura(V) Ira(A) 3x380 40 1500 LờI NóI ĐầU Ngày nay,cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và những ứng dụng của nó trong công nghiệp nói chung và trong công nghiệp điện tử nói riêng.Những thiết bị điện tử công suất lớn đã ra đời và đang trở nên thông dụng,cần thiết đối với cuộc sống vì vậy việc nắm bắt,am hiểu rõ về thiết bị này đối với các kỹ sư điện là ắt buộc Sự ra đời, phát triển nhanh chóng và ngày càng hoàn thiện của các linh kiện điện tử, bán dẫn công suất lớn như Diode, Thyristor, Triac, Tranzitor và đặc biệt là vi xử lí đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc, toàn diện cũng như thúc đẫy mạnh mẽ sự phát triển các thiết bị, hệ thống thiết bị điện- điện tử, các hệ thống điều khiển… Đối với sinh viên khoa điện nói chung và đặc biệt là sinh viên ngành tự động hóa của chúng em thì việc nắm vững lí thuyết môn học Điện Tử Công Suất và biết cách ứng dụng chúng vào thực tế là điều rất quan trọng. Hiện nay hàn điện là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong xây dựng và trong công nghiệp chế tạo máy. ở học kỳ này em được các thầy cô giao cho đồ án môn học có đề tài là: Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn hồ quang một chiều. Được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cuả các thầy cô trong bộ môn và đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Tạ Duy Hà, emđã hoàn thành đồ án đúng thời gian quy định. Mặc đù em đa cố gắng rất nhiều trong việc tìm hiểu cũng thiết kế đồ án nhưng do trình độ có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự đóng góp ‏‎ ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! ChươngI: khái niệm chung về công nghệ hàn một chiều 1.Khái niệm về hàn điện: hàn điện là một công nghệ phổ biến nhất trong kỹ thuật hiện đại.ở các ngành đóng tàu,ngành xây dựng,ngành chế tạo máy móc không thể thiếu máy hàn điện.Hàn điện củng được áp dụng ở những đơn vị sản xuất nhỏ và những công ty lớn trong các ngành công nghiệp khác. 2.Định nghĩa hàn: Hàn là quá trình nối hai vật liệu bằng kim loại với nhau bằng cách nung nóng chổ nối đến nóng chảy hoặc gần nóng chảy. 3. Hồ quang điện và hàn hồ quang điện: Hồ quang điện hàn là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn(102 đến 103A/mm2). ở điều kiện bình thường chất khí hầu như không dẫn điện. Nếu đặt lên hai điện cực trong môi trường không khí một điện trường có cường độ đủ lớn thì có thể phá vỡ cách điện của chất khí và có khả năng dẫn dòng điện lớn, phụ thuộc vào tính chất chất khí, áp suất của nó, nhiệt độ môi trường, vật liệu làm điện cực, độ lớn của cường độ điện trường… Ih A B C D Đặc tính V-A, đặc tính tĩnh của hồ quang: Để giảm được U mồi mà vẫn gây được hồ quang người ta cho hai điện cực tiếp xúc nhau gây ra I đoãn mạch. Nếu I đoãn mạch đủ lớn sẻ nung kim loại chổ tiếp xúc nóng chảy. Thường sử dụng đoạn đặc tính CD đẻ hàn. Hàn điện hồ quang là dùng nhiệt lượng của hồ quang điện nung nóng chổ hàn làm cho kim loại vật hàn chảy và kim loại bổ sung chảy để nối hai vật lại. KHI HÀN: CHO QUE HÀN CHẠM VÀO VẬT HÀN 0.1 S XONG ĐƯA LÊN CAO 3-4 MM. DO TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN TRỞ NÊN ĐẦU NÚT QUE HÀN VÀ CHỔ VẬT HÀN TIẾP XÚC VỚI QUE HÀN BỊ NUNG NÓNG. KHI NHẤC QUE HÀN LÊN KHỎI VẬT HÀN QUE HÀN BẮN RA ĐIỆN TỬ, CÁC ĐIỆN TỬ BẮN NHANH ĐẬP VÀO VẬT HÀN BIẾN ĐỘNG NĂNG THÀNH NHIỆT NĂNG DẪN ĐẾN VẬT HÀN BỊ CHẢY. MÔI TRƯỜNG GIỮA QUE HÀN VÀ VẬT HÀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN TRƯỜNG BỊ ION HÓA, CÁC ION DƯỜI ĐI LÊN RẤT NHANH BIẾN ĐỘNG NĂNG THÀNH NHIỆT NĂNG DẪN ĐẾN QUE HÀN NÓNG CHẢY VÀ NHỎ GIỌT XUỐNG VẬT HÀN. 4. CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI NGUỒN HÀN HỒ QUANG: NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP CHO HÀN HỒ QUANG CÓ THỂ LÀ XOAY CHIỀU HOẶC MỘT CHIỀU. TRONG ĐÓ NGUỒN HÀN HỒ QUANG MỘT CHIỀU CÓ HAI LOẠI LÀ : - BỘ BIẾN ĐỔI QUAY(MÁY PHÁT HÀN MỘT CHIỀU) - BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH(BỘ CHỈNH LƯU). VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KĨ THUẬT BÁN DẪN CÔNG SUẤT LỚN ĐÃ ĐƯA RA NHIỀU ỨNG DỤNG TRONG NGUỒN HÀN MỘT CHIỀU. NGUỒN HÀN MỘT CHIỀU DÙNG BỘ CHỈNH LƯU CÓ NHỮNG ƯU VIỆT SAU ĐÂY SO VỚI MÁY PHÁT HÀN MỘT CHIỀU: + CHỈ TIÊU NĂNG LƯỢNG CAO + KHÔNG CÓ PHẦN QUAY + HIỆU SUẤT CAO, CHI PHÍ VẬN HÀNH, BÃO DƯỠNG VÀ SỮA CHỮA THẤP. TUY NHIÊN CHÚNG ĐỀU CÓ NHỮNG YÊU CẦU CHUNG SAU: ĐIỆN ÁP KHÔNG TẢI ĐỦ LỚN VÀ LỚN HƠN ÁP KHI CÓ TẢI ĐỂ MỒI ĐƯỢC HỒ QUANG VÀ HÀN ĐƯỢC DỄ DÀNG: NGUỒN HÀN MỘT CHIỀU VÓI ĐIỆN CỰC LÀ: KIM LOẠI : U0MIN = (30 - 40) V THAN : U0MIN = (45 - 55) V ĐẢM BẢO AN TOÀN LÚC LÀM VIỆC Ở CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CŨNG NHƯ Ở CHẾ ĐỘ NGẮN MẠCH LÀM VIỆC. BỘI SỐ LÀM VIỆC NGẮN MẠCH KHÔNG ĐƯỢC QUÁ LỚN. TRONG ĐÓ: -BỘI SỐ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH - DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH [A] NGUỒN HÀN PHẢI CÓ CÔNG SUẤT LỚN. NGUỒN HÀN PHẢI CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC DÒNG HÀN; VÌ NHƯ TA ĐÃ BIẾT DÒNG ĐIỆN HÀN PHỤ THUỘC VÀO ĐƯỜNG KÍNH QUE HÀN. DÒNG ĐIỆN HÀN ĐƯỢC TÍNH THEO BIỂU THỨC SAU: TRONG ĐÓ : - DÒNG ĐIỆN HÀN [A] D - ĐƯỜNG KÍNH QUE HÀN [MM]. - ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA NGUỒN HÀN PHẢI ĐÁP ỨNG THEO TỪNG PHƯƠNG HÁP HÀN. ĐẶC TÍNH NGOÀI LÀ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA ÁP TRÊN HAI ĐƯA RA CỦA MÁY VỚI DÒNG TẢI. 1 2 3 4 U I CÁC ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA NGUỒN ĐIỆN HÀN: 1: ĐẶC TÍNH DỐC 2: ĐẶC TÍNH THOẢI 3: ĐẶC TÍNH CỨNG 4: ĐẶC TÍNH TĂNG NGUỒN HÀN DÙNG CHO PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG BẰNG TAY PHẢI CÓ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI DỐC. NGUỒN HÀN DÙNG CHO PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG PHẢI CÓ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỨNG. CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ CÓ RẤT NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN ĐỂ THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU CHO NGUỒN HÀN 3 PHA.Ở ĐÂY TA XÉT CÁC PHƯƠNG ÁN SAU: CHỈNH LƯU TIA 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG. CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN. 2. SƠ ĐỒ HÌNH TIA 3 PHA: A. SƠ ĐỒ ĐỒ THỊ: B. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN: - ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN ĐƯỢC: VỚI - ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN VAN: - DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH: - DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN: - DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP : - CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP : 3. SƠ ĐỒ 3 PHA ĐIỀU KHIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG: A. SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ: B. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN: - ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN ĐƯỢC: - ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN VAN: - DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH: - DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN: - DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP : - CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP : - ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN ĐƯỢC: - ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN VAN: - DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH: - DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN: - DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP : - CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP : 4. SƠ ĐỒ 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN: A. SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ: B.CÔNG THỨC TÍNH TOÁN: NẾU (KHI GÓC MỞ BẰNG 0) V. NHẬN XÉT CHUNG: 1. SƠ ĐỒ HÌNH TIA 3 PHA: THƯỜNG ĐƯỢC LỰA CHỌN KHI CÔNG SUẤT TẢI KHÔNG QUÁ LỚN SO VỚI BIẾN ÁP NGUỒN CẤP ( TRÁNH GÂY MẤT ĐỐI XỨNG CHO NGUỒN LƯỚI) VÀ TẢI KHÔNG CÓ YÊU CẦU QUÁ CAO VỀ CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU. LOẠI NÀY CẦN CÓ BIẾN ÁP NGUỒN ĐỂ CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH ĐƯA RA TẢI. CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP LỚN HƠN CÔNG SUẤT MỘT CHIỀU 1,35 LẦN NHƯNG SỤT ÁP TRÊN VAN NHỎ NÊN THÍCH HỢP VỚI PHẠM VI ĐIỆN ÁP THẤP. VÌ SỬ DỤNG NGUỒN 3 PHA NÊN CHO PHÉP NÂNG CÔNG SUẤT TẢI LÊN NHIỀU, ĐỘ ĐẬP MẠCH ĐIỆN ÁP SAU CHỈNH LƯU GIẢM CHO NÊN GIẢM KÍCH THƯỚC CUỘN KHÁNG LỌC. 2. SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA ĐIỀU KIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG: SƠ ĐỒ NÀY CÓ DÒNG CHẠY TRONG THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP LÀ DÒNG XOAY CHIỀU NÊN TRONG MÁY BIẾN ÁP KHÔNG CÓ HIỆN TƯỢNG TỪ HOÁ CƯỠNG BỨC. CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP XẤP XĨ CÔNG SUẤT TRÊN TẢI CHỨNG TỎ THÀNH PHẦN SÓNG ĐIỀU HOÀ BẬC CAO TRONG SƠ ĐỒ CẦU LÀ KHÔNG ĐÁNG KỂ. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU KHÁ TỐT ĐIỀU NÀY LÀM GIẢM ĐIỆN KHÁNG BỘ LỌC DẪN ĐẾN GIẢM KÍCH THƯỚC BỘ LỌC.MẶT KHÁC VÌ CHỈ CẦN ĐIỀU KHIỂN 1 NHÓM TIRISTO T1,T3,T5 NÊN CHỈNH LƯU CẦU BA PHA BÁN ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN HƠN ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CÓ ĐIỀU KHIỂN. 3.SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN: SỐ XUNG ĐẬP MẠCH TRONG 1 CHU KỲ LỚN M = 6 ( LÀM GIẢM KÍCH THƯỚC CUỘN KHÁNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN ĐẬP MẠCH Ở SAU KHỐI CHỈNH LƯU) NÊN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TỐT HƠN. SƠ ĐỒ NÀY CÓ HỆ SỐ SỬ DỤNG BIẾN ÁP RẤT CAO,CÔNG SUẤT MBA GẦN BẰNG CÔNG SUẤT TẢI.VÀ TRONG MBA KHÔNG CÓ HIỆN TƯỢNG TỪ HOÁ CƯỠNG BỨC VÌ DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG CUỘN DÂY THỨ CẤP LÀ XOAY CHIỀU,NÊN TỔNG AMPE VÒNG CỦA THÀNH PHẦN 1 CHIỀU GÂY NÊN TRÊN MỖI TRỤ BIẾN ÁP BẰNG KHÔNG. VÌ VẬY TA CHỌN MẠCH CHỈNH LƯU CẦU BA PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN LÀ THÍCH HỢP NHẤT. CHƯƠNG III. THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC THIẾT KẾ MẠCH LỰC: II. THIẾT KẾ MÁY BIẾN ÁP: 1. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA MÁY BIẾN ÁP: - ĐIỆN ÁP SƠ CẤP: U1 =3 X 380 (V) - ĐIỆN ÁP PHA THỨ CẤP: PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG ĐIỆN ÁP KHI CÓ TẢI: TRONG ĐÓ : SỤT ÁP TRÊN VAN: SỤT ÁP TRÊN CUỘN KHÁNG LỌC: SỤT ÁP TRÊN MÁY BIẾN ÁP : - CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP: VỚI SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN TA CÓ: LẤY - ĐIỆN ÁP PHA THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP : - DÒNG HIỆU DỤNG THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP : DÒNG SƠ CẤP MÁY BIẾN ÁP : I1 = I2.KBA = = = 148,97(A) CHỌN MẠCH TỪ 3 TRỤ, TIẾT DIỆN MỖI TRỤ : : HỆ SỐ PHỤ THUỘC PHƯƠNG THỨC LÀM MÁT, LẤY (MÁY BIẾN ÁP KHÔ) M: SỐ TRỤ CỦA MÁY BIẾN ÁP - SỐ VÒNG VÔN: (VÔN/VÒNG) - SỐ VÒNG DÂY SƠ CẤP: VÒNG ; CHỌN W1= 120 VÒNG - SỐ VÒNG DÂY THỨ CẤP: VÒNG; CHỌN W2= 11 VÒNG - CHỌN MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN : - TIẾT DIỆN DÂY DẪN SƠ CẤP: - TIẾT DIỆN DÂY DẪN THỨ CẤP: II. TÍNH CHỌN VAN ĐỘNG LỰC A. CÁC THÔNG SỐ ĐỂ CHỌN VAN: - ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU KHÔNG TẢI : - ĐIỆN ÁP NGƯỢC LỚN NHẤT MÀ VAN PHẢI CHỊU: = .34 = 83,3 (V) =1,6 . 83,3 = 133,28 (V); (CHỌN HỆ SỐ DỰ TRỮ KDTU = 1,6.) DÒNG ĐIỆN LÀM VIỆC CỦA VAN: ITBVAN = = = 500 (A) CHỌN CHẾ ĐỘ LÀM MÁT CHO VAN LÀ LÀM MÁT BẰNG QUẠT GIÓ. CHỌN HỆ SỐ DỰ TRỮ DÒNG ĐIỆN : KDTI = 2 VAN PHẢI CHỊU ĐƯỢC : IV = KDTI . ITBVAN = 2.500 = 1000 (A) B. CHỌN VAN: - TIRISTOR: N520CH04GOO (TRA Ở PHỤ LỤC 2 TRANG 664 SÁCH ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT CỦA THẦY LÊ VĂN DOANH) VỚI CÁC THÔNG SỐ: III. TÍNH CUỘN KHÁNG LỌC VỚI YÊU CẦU CỦA ĐIỆN ÁP HÀN CÓ KĐM = 0,02 HỆ SỐ SAN BẰNG CỦA MẠCH LỌC : KSB = KĐMV/KĐMR VỚI SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN ĐỐI XỨNG TA CÓ: KĐMR= 0,057 KSB = KĐMV/KĐMR= TẢI CÓ ĐIỆN TRỞ TƯƠNG ĐƯƠNG: TA CÓ GIÁ TRỊ ĐIỆN CẢM: VẬY : ĐIỆN CẢM YÊU CẦU CỦA CUỘN KHÁNG LỌC : DÒNG ĐỊNH MỨC CHẠY QUA CUỘN KHÁNG: IDM=1500 (A) BIÊN ĐỘ DÒNG XOAY CHIỀU BẬC 1: I1M=10%IDM=150 (A) DO DÒNG ĐIỆN CUỘN KHÁNG LỚN VÀ ĐIỆN TRỞ BÉ DO ĐÓ TA CÓ THỂ COI TỔNG TRỞ CUỘN KHÁNG XẤP XĨ ĐIỆN KHÁNG: ZL XL = WL = 2..F.0,068.10-3 = 21,35.10-3 ĐIỆN ÁP RƠI TRÊN CUỘN KHÁNG LỌC: = 21,35.10-3.= 2,265 (V) CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN I-NGUYÊN TẮC ĐIỀU KHIỂN: HÌNH DƯỚI LÀ SƠ ĐỒ CẤU TRÚC VÀ ĐỒ THỊ MINH HOẠ. Ở ĐÂY KHÂU UT TẠO RA ĐIỆN ÁP TỰA CÓ DẠNG CỐ ĐỊNH (THƯỜNG CÓ DẠNG RĂNG CƯA, ĐÔI KHI HÌNH SIN) THEO CHU KỲ DO NHỊP ĐỒNG BỘ CỦA UĐB. KHÂU SO SÁNH SS XÁC ĐỊNH THỜI ĐIỂM CÂN BẰNG CỦA 2 ĐIỆN ÁP UT VÀ UĐK ĐỂ PHÁT ĐỘNG KHÂU TẠO XUNG TX. NHƯ VẬY TRONG NGUYÊN TẮC NÀY THỜI ĐIỂM PHÁT XUNG MỞ VAN HAY GÓC ĐIỀU KHIỂN THAY ĐỔI DO SỰ THAY ĐỔI TRỊ SỐ CỦA UĐK, TRÊN ĐỒ THỊ ĐÓ LÀ SỰ DI CHUYỂN THEO CHIỀU DỌC CỦA TRỤC BIÊN ĐỘ. ĐA SỐ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THỰC TẾ SỬ DỤNG NGUYÊN TẮC NÀY II. THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN: THUYẾT MINH: KHI CẤP NGUỒN VÀO SƠ CẤP CỦA BIẾN ÁP ĐỒNG PHA, PHÍA THỨ CẤP CỦA BIẾN ÁP ĐƯỢC HẠ ÁP. SAU KHI QUA MẠCH CHỈNH LƯU CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH ĐIỆN ÁP U1 LÀ ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU NỬA HÌNH SIN. ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU NỬA HÌNH SIN TẠI U1 ĐƯỢC ĐƯA VÀO CỰC (+) CỦA OA1 SO SÁNH VỚI ĐIỆN ÁP PHẲNG U ĐƯỢC ĐẶT VÀO CỰC (-) CỦA OA1 DO E1, VR1 VÀ R2 TẠO RA. KẾT QUẢ TA ĐƯỢC TÍN HIỆU ĐẦU RA U2 CỦA OA1 CÓ DẠNG XUNG VUÔNG ĐỒNG BỘ VỚI LƯỚI. ĐIỆN ÁP DẠNG XUNG VUÔNG SAU KHI ĐƯỢC TẠO RA Ở KHÂU ĐỒNG BỘ TRƯỚC ĐÓ ĐƯỢC ĐƯA VÀO KHÂU TẠO ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA. KHI U2 CÓ GIÁ TRỊ ÂM, DIODE D3 MỞ, TỤ C1 ĐƯỢC NẠP THEO CHIỀU TỪ U3 QUA TỤ C1 QUA R3 QUA DIODE D3 VỀ U2.KHI U2 CÓ GIÁ TRỊ DƯƠNG,TRANSISTOR T MỞ DIODE D3 KHOÁ LÚC NÀY TỤ C1 PHÓNG TỪ + C1 QUA TRANSISTOR T VỀ – C1 .KẾT QUẢ TA ĐƯỢC U3 CÓ DẠNG ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA. ĐIỆN ÁP ĐIỀU KHIỂN ĐƯỢC LẤY TỪ ĐIỆN ÁP PHẢN HỒI TRÊN ĐIỆN TRỞ SHUNT ĐƯỢC KHUYẾCH ĐẠI LÊN ĐỂ CÓ ĐỘ LỚN THÍCH HỢP, SAU KHI QUA KHÂU KHUYẾCH ĐẠI ĐẢO VÀ KHÂU PI LỌC SAI SỐ ĐỘNG TA ĐƯỢC UĐK CÓ DẠNG ĐƯỜNG THẲNG. ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA U3 ĐƯỢC ĐƯA VÀO CỬA (-) CỦA OA3 VÀ SO SÁNH VỚI ĐIỆN ÁP ĐIỀU KHIỂN UĐK ĐƯỢC ĐƯA VÀO CỬA (+). KHI U3 > UĐK THÌ ĐIỆN ÁP ĐẦU RA CỦA OA3 LÀ U4 CÓ GIÁ TRỊ ÂM. NGƯỢC LẠI, KHI U3 < UĐK THÌ ĐIỆN ÁP ĐẦU RA U4 CÓ GIÁ TRỊ DƯƠNG. KẾT QUẢ TA ĐƯỢC U4 CÓ DẠNG XUNG VUÔNG. KHÂU PHÁT XUNG CHÙM CÓ TÁC DỤNG TẠO RA CHÙM XUNG DƯỚI SỰ PHÓNG NẠP CỦA TỤ C2. D9 CÓ TÁC DỤNG LOẠI BỎ XUNG ÂM. DO ĐÓ TÍN HIỆU ĐIỆN ÁP U6 CÓ DẠNG XUNG CHÙM DƯƠNG. ĐIỆN ÁP U4 ĐƯỢC CHỘN VỚI XUNG CHÙM U6 BỞI IC4081 RỒI ĐƯỢC ĐƯA QUA TẦNG KHUYẾCH ĐẠI DO TÍN HIỆU XUNG VẪN CHƯA ĐỦ LỚN ĐỂ KÍCH MỞ THYRISTOR. TẰNG KHUYẾCH ĐẠI GỒM CÁC TRANSISTO MẮC THEO KIỂU DALINGTON. XUNG DƯƠNG ĐƯỢC ĐẶT VÀO BAZƠ CỦA TR1 LÀM TR1 MỞ ĐỒNG THỜI TR2 MỞ THEO KHI ĐÓ CÓ XUNG ĐI VÀO BIẾN ÁP XUNG. TRÊN CUỘN THỨ CẤP CỦA BIẾN ÁP XUNG CÓ XUNG ĐỂ KÍCH MỞ TIRISTO. KHI ĐIỆN ÁP TRÊN BIẾN ÁP XUNG GIẢM ĐỘT NGỘT, CUỘN DÂY CỦA BIẾN ÁP XUNG XUẤT HIỆN SỨC ĐIỆN ĐỘNG CẢM ỨNG NGƯỢC DẤU LÚC ĐÓ ĐIỐT D4 VÀ D7 CÓ TÁC DỤNG TRẢ NGƯỢC ĐIỆN ÁP DẬP TẮT SỨC ĐIỆN ĐỘNG ĐỂ BẢO VỆ CÁC TRANSISTOR KHỎI BỊ QUÁ ÁP. III. TÍNH TOÁN CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN: 1.TÍNH TOÁN KHÂU ĐỒNG BỘ: TÍNH TOÁN: CHỌN GÓC DUY TRÌ VÀ THOÁT NĂNG LƯỢNG q =5THÌ ĐIỆN ÁP U1 ĐẶT VÀO CỬA (+) CỦA BỘ SO SÁNH LÀ: U=UMAXSIN 5 =.12.SIN 5 = 1,48(V) TA CÓ: ® ® CHỌN R2 = 5 (KW) , VR1 = 50 (KW) ĐỂ ĐIỆN TRỞ ĐẦU VÀO CỦA OA1 LÀ LỚN TA CHỌN ĐIỆN TRỞ R CÓ GIÁ TRỊ LÀ 100(KW) 2. KHÂU TẠO ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA: TÍNH TOÁN CHU KÌ CỦA ĐIỆN ÁP LƯỚI LÀ: TƯƠNG ỨNG VỚI 360 à CHU KÌ CỦA ĐIỆN ÁP RĂNG CƯA LÀ : TƯƠNG ỨNG VỚI 180 MẶT KHÁC TRC = TP + TN TRONG ĐÓ : TP - THỜI GIAN PHÓNG CỦA TỤ C1 TN - THỜI GIAN NẠP CỦA TỤ C1 NHƯ TRÊN TA ĐÃ CHỌN q = 5 TỨC LÀ TN = 10 à TP = 180 - 10 = 170 TƯƠNG ỨNG VỚI THỜI GIAN LÀ: TP = TN = CHỌN GIÁ TRỊ CỦA TỤ C1 = 0,2F GỌI DÒNG ĐỊÊN TRONG QUÁ TRÌNH NẠP LÀ IN. SAU KHOẢNG THỜI GIAN T = TN = 0,6 (MS) THÌ ĐIỆN ÁP TRÊN TỤ ĐẠT GIÁ TRỊ UC0 VẬY TA CÓ: CHỌN R3 CÓ GIÁ TRỊ LÀ 3,5 KW GỌI DÒNG ĐỊÊN TRONG QUÁ TRÌNH PHÓNG LÀ IP. SAU KHOẢNG THỜI GIAN T = TP = 9,4 (MS) THÌ ĐIỆN ÁP TRÊN TỤ VỀ GIÁ TRỊ 0 VẬY TA CÓ: UCP = =0 TA CÓ: CHỌN R4 = 20 KW, VR2 = 50 KW CÓ THỂ ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC. 3. KHÂU SO SÁNH: Đ Ể ĐẢM BẢO CHO DÒNG ĐIỆN ĐI VÀO CÁC CỬA CỦA KHUYẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN NHỎ HƠN 1MA TA CHỌN R5=R6=15 KW 4. KHÂU PHÁT XUNG CHÙM: TÍNH TOÁN: CHU KỲ DAO ĐỘNG: CHỌN TẦN SỐ PHÁT XUNG LÀ F = 10 KHZ ® THEO KINH NGHIỆM THƯỜNG CHỌN R9 + R10 CỠ 20 KW, ĐỂ GIẢM ĐỘ CHÊNH LỆCH GIỮA 2 CỬA VÀO CỦA OA CHỌN R10 NHỎ HƠN R9.VẬY CHỌN R10 = 5KW, R9 = 15KW CHỌN TRỊ SỐ TỤ ĐIỆN C2 LÀ 10 NF ® (W) CHỌN TRỊ SỐ CỦA R8 LÀ: 2,5 KW ĐỂ CÓ SƯỜN XUNG DỐC ĐỨNG TA NÊN SỬ DỤNG LOẠI OA CÓ THAM SỐ VỀ TỐC ĐỘ TĂNG ÁP LỚN (NHƯ LF351) HOẶC DÙNG COMPARATOR (NHƯ LM301, LM339…), CÁC LOẠI OA THÔNG DỤNG NHƯ LM324, mA741 CHO XUNG KHÔNG THẬT DỐC VỚI KHU VỰC TẦN SỐ TRÊN 10 (KHZ) 5. KHÂU TRỘN XUNG: KHÂU TRỘN XUNG SỬ DỤNG IC CÁC CỔNG AND CÓ 3 ĐẦU VÀO VỚI CÁC THÔNG SỐ: NGUỒN NUÔI IC : VCC = 3¸15 (V), TA CHỌN: VCC = 12 (V). NHIỆT ĐỘ LÀM VIỆC : - 40O C ¸ 80O C ĐIỆN ÁP ỨNG VỚI MỨC LOGIC “1”: 2.5¸4,5 (V). DÒNG ĐIỆN NHỎ HƠN: 1 MA BẢNG CHÂN LÍ CỦA CỔNG AND: X1 X2 Y 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 6. KHÂU PHẢN HỒI: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA KHÂU PHẢN HỒI : LẤY đIỆN ÁP PHẢN HỒI TỪ NGUỒN HàN THÔNG QUA đIỆN TRỞ SHUNT, VÌ đIỆN ÁP NàY NHỎ NÊN TA CHO QUA BỘ KHUẾCH đạI để đượC đIỆN ÁP THÍCH HỢP. TIẾP THEO ĐIỆN ÁP PHẢN HỒI ĐƯỢC ĐƯA VÀO BỘ CỘNG (ĐẢO) VỚI ĐIỆN ÁP MÀ TA ĐẶT CHO NGUỒN HÀN LÀM VIỆC. SAU ĐÓ ĐIỆN ÁP PHẢN HỒI ĐƯỢC ĐƯA QUA KHÂU PI ĐỂ LOẠI BỎ CÁC SÓNG NHIỄU CÓ TẦN SỐ CAO LÀM CHO MẠCH TĂNG TÍNH ỔN ĐỊNH CHỌN ĐIỆN ÁP TRÊN đIỆN TRỞ SHUNT URS = 2,5 V TA CÓ: RS = = 0,0014 PRS = 1747 2.0,0014 = 4272 W CHỌN: RS = 0,0015 VÀ PRS = 10 KW 7.KHỐI NGUỒN: TÍNH TOÁN BIẾN ÁP CÔNG SUẤT CẤP CHO CÁC KHỐI LÀ RẤT NHỎ, THÔNG THƯỜNG TA CHỌN THÔNG SỐ CỦA CÁC BIẾN ÁP CỦA CÁC KHỐI NHƯ SAU: KHÂU ỔN ÁP: U=17 V; I=0,6 A CÔNG SUẤT CỦA KHÂU ỔN ÁP LÀ: P=U.I=17.0,6=10,2 (W) KHÂU NGUỒN CÔNG SUẤT : U=10 V; I=1 A CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ỔN ÁP LÀ: P=U.I=10.1=10 (W) KHÂU ĐỒNG PHA: U=12 V; I=0,1 A CÔNG SUẤT CỦA NGUỒN ĐỒNG PHA LÀ: P=U.I=24.0,1=2,4 (W) TỔNG CÔNG SUẤT CỦA CẢ BA KHÂU LÀ: P= P +P+ P=10,2 + 10 + 2,4 = 22,6 (W) SỐ VON/VÒNG LÀ: N=4,44.B.F.Q=4,44.1.50.2,91.10=0,064 (VON/VÒNG) SỐ VÒNG CUỘN THỨ CẤP BIẾN ÁP CỦA KHỐI ỔN ÁP : (VÒNG) CHỌN MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP LÀ J=2A/MM.THIẾT DIỆN DÂY THỨ CẤP LÀ: CHỌN DÂY CHUẨN CÓ THIẾT DIỆN DÂY LÀ: Q=0,3019 TƯƠNG ĐƯƠNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH SỐ VÒNG CUỘN THỨ CẤP BIẾN ÁP CỦA KHỐI CÔNG SUẤT : (VÒNG) CHỌN MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP LÀ J=2A/MM.THIẾT DIỆN DÂY THỨ CẤP LÀ: CHỌN DÂY CHUẨN CÓ THIẾT DIỆN DÂY LÀ: Q=0,5027 TƯƠNG ỨNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH D=0,8MM SỐ VÒNG CUỘN THỨ CẤP BIẾN ÁP KHỐI ĐỒNG PHA : (VÒNG) CHỌN MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP LÀ J=2A/MM.THIẾT DIỆN DÂY THỨ CẤP LÀ: CHỌN DÂY CHUẨN CÓ THIẾT DIỆN DÂY LÀ: Q=0,05726TƯƠNG ỨNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH D=0,27MM TÍNH TOÁN PHÍA SƠ CẤP BIẾN ÁP DÒNG ĐIỆN SƠ CẤP TRONG MÁY BIẾN ÁP LÀ: SỐ VÒNG CUỘN SƠ CẤP BIẾN ÁP : (VÒNG) CHỌN MẬT ĐỘ DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP LÀ J=2A/MM.THIẾT DIỆN DÂY SƠ CẤP LÀ: CHỌN DÂY CHUẨN CÓ THIẾT DIỆN DÂY LÀ: TƯƠNG ỨNG VỚI ĐƯỜNG KÍNH TÍNH TOÁN KHÂU CHỈNH LƯU VÀ ỔN ÁP: TẠO NGUỒN NUÔI E=12 V TA DÙNG MẠCH CHỈNH LƯU CẦU 1 PHA DÙNG DIODE, ĐIỆN ÁP THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP NGUỒN NUÔI: U2 =17 V ĐỂ ỔN ĐỊNH ĐIỆN ÁP RA CỦA NGUỒN NUÔI TA DÙNG 2 IC ỔN ÁP 7812 VÀ 7912, CÁC THÔNG SỐ CHUNG CỦA VI MẠCH NÀY: ĐIỆN ÁP ĐẦU VÀO : UV = 7¸35 (V). ĐIỆN ÁP ĐẦU RA : URA = 12(V) VỚI IC 7812. URA = -12(V) VỚI IC 7912 DÒNG ĐIỆN ĐẦU RA: IRA = 0¸1 (A). TỤ ĐIỆN C4, C5 DÙNG ĐỂ LỌC THÀNH PHẦN SÓNG HÀI BẬC CAO. CHỌN: = CÓ: 50V/1000 = CÓ: 25V/1000 == CHỌN C4 CÓ: 25V/1000 CÁC DIODE D1 ¸ D8 CHỌN LOẠI DIODE THÔNG THƯỜNG CÓ CÁC THÔNG SỐ: ITB = 1 A UĐM = 200 V 8.KHUYẾCH ĐẠI XUNG & BIẾN ÁP XUNG: A.BIẾN ÁP XUNG: THEO PHẦN TÍNH TOÁN Ở MẠCH LỰC TA CHỌN VAN THYRISTOR N520CH04GOO GIÁ TRỊ NÀY LÀ GIÁ TRỊ DÒNG VÀ ÁP Ở THỨ CẤP CỦA BAX THAM KHẢO CÁC TÀI LIỆU CHO THẤY TỶ SỐ BIẾN ÁP XUNG THƯỜNG ÁP DỤNG M =1¸3 LÀ TỐT NHẤT. Ở ĐÂY TA CHỌN M = 2 VẬY GIÁ TRỊ DÒNG SƠ CẤP CỦA BAX GIÁ TRỊ ĐIỆN ÁP SƠ CẤP CỦA BAX: CÔNG SUẤT CỦA BAX: CHỌN VẬT LIỆU LÕI BIẾN ÁP XUNG LÀ FERIT LÀM VIỆC TRÊN MỘT PHẦN CỦA ĐẶC TÍNH TỪ HÓA: BS = 0,45 T, ĐỘ TỪ THẨM mA = 6000 A/M, DIỆN TÍCH LÕI 1CM2. SỐ VÒNG DÂY CUỐN SƠ CẤP BAX: TRONG ĐÓ: TX LÀ CHIỀU DÀI XUNG TRUYỀN QUA MÁY BIẾN ÁP THƯỜNG CÓ GIÁ TRỊ TỪ 10 ĐẾN 600mS. Ở ĐÂY TA CHỌN TX LÀ 350 mS S LÀ TIẾT DIỆN LÕI FERIT THAY SỐ VÀO TA CÓ: (VÒNG) SỐ VÒNG DÂY CUỐN THỨ CẤP BAX: (VÒNG) GIÁ TRỊ TRUNG BÌNH Ở SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP BAX ĐƯỜNG KÍNH CUỘN SƠ CẤP, THỨ CẤP BAX (KHI TA CHỌN J = 2.35 (A/MM2) NHƯ VẬY TA CHỌN D1 = 0,1 (MM), D2 = 0,15 (MM) B.KHUYẾCH ĐẠI XUNG: CHỌN ECS = 10 V TA CÓ: CHỌN TR2 LOẠI H1061 VỚI CÁC THÔNG SỐ: UEC = 35 (V) IEC = 2 (A) b = 120 Ở ĐÂY SỬ DỤNG b = 10. TA CÓ: IBT2 = IECT1 = 15 (MA) CHỌN TR1 LOẠI C828 VỚI CÁC THÔNG SỐ: UEC = 35 (V) IEC = 150 (MA) b = 100 Ở ĐÂY SỬ DỤNG b = 10. Chọn R12 = 10 k Sơ đồ nguyên lí mạch điều khiển : Sơ đồ điện áp: Kết luận Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là thầy Tạ Duy Hà và sự giúp đỡ của các bạn cùng nhóm, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án : Thiết kế bộ chỉnh lưu hàn hồ quang một chiều. Trong quá trình thực hiện, do trình độ còn hạn chế nên chắc chắn em không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 8tháng 4 năm 2010 Sinh viên: Kiều trớ Dũng Tài liệu tham khảo : Điện tử công suất – Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Điện tử công suất – Nguyễn Bính. Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật. Giáo trình điện tử công suất – Trần Trọng Minh Nhà xuất bản giáo dục. Bài giảng hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất - Phạm Quốc Hải. Thiết kế máy biến áp – Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh. Nhà xuất bản