chucongtu86
New Member
Download miễn phí Đồ án Điện tử công suất - Thiết kế mạch chỉnh lưu
Điện áp hình sin sau khi qua MBA để tạo điện áp đồng fa , được đưa vào bộ chỉnh lưu cầu một fa và qua khâu so sánh A1 để tạo điện áp dạng xung hình chữ nhật UI . Do có sự fóng nạp của tụ C1 , ở đầu ra của A2 có điện áp dạng răng cưa UII .
UII sau đó được so sánh với điện áp điều khiển Uđk qua khâu A4 tạo điện áp xung chữ nhật . Điện áp này qua diode D13 chỉ còn lại các xung dương UIV. Thời điểm fát xung của A4 được điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp Uđk . Do đó góc điều khiển có thể thay đổi khi điều chỉnh Uđk
Khâu A3 và diode D2 tạo xung chùm có điện áp dương UIII . Độ rộng của các xung này tuỳ từng trường hợp vào giá trị R4 và C2 được xác định dựa trên yêu cầu của tiristo cần điều khiển .
Các điện áp UIV và UIII qua fần tử AND và được đưa vào khâu khuyếch đại xung và biến áp xung để tạo các xung có công suất đủ lớn để mở các tiristo .
Khối phản hồi dòng điện ( bao gồm các khâu A5 và A7 ) tự động điều chỉnh dòng điện ổn định khi nó thay đổi trong quá trình nạp ăc-quy và tạo giá trị dòng nạp ban đầu theo yêu cầu của ăc-quy
đọng dưới rãnh đế ,như vậy tránh được hiện tượng chập mạch giữa các điện cực do mùn gây ra.Nắp đậy ăc-quy cũng làm vỏ cao su cứng ,nắp có các lỗ để đổ điện dịch vào bình và đầu cưc luồn qua . Nút đậy để điện dịch khỏi đổ ra.
-Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn ăc-quy này với cực
dương của ngăn ăc-quy tiếp theo.
2.Quá trình biến đổi năng lượng của ăc-quy :
Ăc-quy là nguồn có tính chất thuận nghịch ,nó tích trữ và giải fóng năng lượng dưới dạng điện năng .Quá trình ăc-quy cung cấp điện năng cho mạch ngoài gọi là quá trình fóng điện ,quá trình ăc-quy được dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện.
Trên thị trường hiện nay dùng fổ biến là ăc-quy a-xit.Loại ăc-quy này có bản cực dương là đi-ô-xít chì () ,các bản cực âm là chì (), dung dịch điện fân là a-xit sunfuaric ().
Phản ứng hoá học biểu diễn quá trình chuyển hoá năng lượng của ăc-quy :
+ + 2() ô 2 + 4
a.Quá trình nạp điện cho ăc-quy :
Khi đổ dung dịch a-xit sunfuric vào các ngăn của bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat :
+ đ +
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu của ăc-quy thì dòng một chiều sẽ được khép kín qua mạch ăc-quy và dòng đó đi theo chiều: cực dương nguồn một chiều đđầu cực 1 ăc-quy đượchùm bản cực 1đqua dung dịch điện fânđbản cực 2đđầu cực 2 của ăc-quy đượcực âm nguồn một chiều.
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện fân fân ly:
đ +
Catiôn theo dòng điện đi về fía chùm bản cực nối với âm nguồn điện
và tạo ra fản ứng tại đó:
2 + đ +
Các aniôn chạy về fía chùm bản cực nối với cực điệnương của nguồn điện tạo ra fản ứng tại đó :
+ 2 + cc đ 2 +
Kết quả là ở các chùm bản cực được nối với bản cực dương của nguồn điện có chì điô-xit , ở chùm bản cực kia có chì . Như vậy , hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về cực tính .
Khi nạp ăc-quy ,lúc đầu điện thế tăng dần từ 2Vá2,4V .Nếu vẫn tiếp tục nạp
giá trị này nhanh chóng tăng lên 2,7V và giữ nguyên.Thời gian này gọi là thời gian nạp no ,nó có tác dụng làm cho fân tử các chất tác dụng ở sâu bên trong lòng bản cực được biến đổi hoàn toàn ,nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng fóng điện của ăc-quy .Trong sử dụng thời gian nạp no của ăc-quy
thường kéo dài khoảng 2há3h , trong khoảng thời gian này hiệu điện thế của ăc-quy và nồng độ dung dịch điện fân không thay dổi.Sau khi ngắt mạch nạp , điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện fân của ăc-quy giảm xuống và ổn định, dây gọi là thời gian nghỉ của ăc-quy sau khi nạp .
Có thể nạp điện cho ăc-quy với dòng điện cố định hay nạp ở điện thế không đổi . Nạp ở dòng điện cố định sẽ nhanh nhưng tốn năng lượng hơn chế độ nạp ở điện thế không đổi.
b.Quá trình fóng điện ở ăc-quy :
Trong quá trình fóng điện của ăc-quy , xảy ra các fản ứng hoá học sau:
Tại cực dương : + + 2 + 2e đ + 2
Tại cực âm: + đ + 2e
Như vậy khi ăc-quy fóng điện , chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực , làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau còn dung dịch a-xit bị fân tích thành catiôn 2 và aniôn , đồng thời quá trình fóng điện cũng tạo ra nước trong dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ăc-quy giảm dần .
Quá trình fóng điện của ăc-quy cũng có thể chia làm hai giai đoạn :ở giai đoạn đầu điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện fân của ăc-quy giảm chậm,đây gọi là giai đoạn fóng ổn định hay thời gian fóng điện cho fép của ăc-quy .Trong giai đoạn tiếp theo ,điện áp ăc-quy sẽ giảm rất nhanh .
3. Các thông số cơ bản của ăc-quy :
a.Sức điện động của ăc-quy :
Sức điện động của ăc-quy chì fụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện fân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm : Eo = 0.85 + d (V)
Eo : sức điện động tĩnh của ăc-quy đơn
d: nồng độ dung dịch điện fân ở 15 .
-Sức điện động trong quá trình fóng điện của ăc-quy : Ep = Up + Ip.Rp
Up là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi fóng điện.
Rp là điện trở trong của ăc-quy .
-Sức điện động trong quá trình nạp điện của ăc-quy : En = Un – In.Rn
Un là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi nạp điện.
Rn là điện trở trong của ăc-quy .
b.Dung lượng của ăc-quy ( C ):
Dung lượng fóng là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của ăc-quy cho fụ tải : Cp = Ip.Tp
Tp là thời gian fóng điện
Dung lượng nạp là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ăc-quy : Cn = In.Tn
Tn là thời gian fóng điện .
Chương 2
Thiết kế mạch chỉnh lưu.
Bộ chỉnh lưu được thiết kế nhằm biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều. Theo dạng nguồn cấp xoay chiều,chúng ta chia các bộ chỉnh lưu thành một pha , ba pha hay n pha . Các bộ chỉnh lưu này có thể là chỉnh lưu không điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là diode , chỉnh lưu có điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là tiristo , và chỉnh lưu bán điều khiển nếu van chỉnh lưu dùng cả diode lẫn tiristo .
Với các số liệu cho trước như sau:
. Điện áp định mức của ăc-quy nằm trong khoảng 5V đến 50V.
. Dòng nạp định mức ăc-quy là 50A
. Dòng nạp min của ăc-quy là 10A.
Công suất nguồn nạp nhỏ hơn 10kw nên chọn bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu một pha . Ta có thể dùng các sơ đồ sau :
. Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển.
. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển đối xứng.
. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng .
A .Các phương án thiết kế mạch chỉnh lưu :
1. Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển:
Trong sơ đồ này ,máy biến áp fải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau ,ở mỗi nửa chu kỳ khi có xung tới điều khiển mở tiristo có một van dẫn cho dòng điện chạy qua .
Điện áp đập mạch trong cả hai nửa chu kỳ với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều . Hình dáng các đường cong điện áp và dòng điện tải (Ud,Id ) cho trên hình vẽ .
Điện áp trung bình trên tải thuần trở được tính theo công thức :
Với Udo là điện áp chỉnh lưu khi không điều khiển và bằng
là góc mở của các tiristo.
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van :
Mỗi van dãn thông trong một nửa chu kỳ , do vậy dòng điện mà van bán dẫn fải chịu tối đa là bằng 1/2 dòng điện tải
Trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua van
* Nhận xét : trong sơ đồ này , dòng điện chạy qua van không quá lớn . Khi van dẫn ,điện áp rơi trên van nhỏ.Việc điều khiển các van bán dẫn ở đây tương đối đơn giản .Tuy vậy ,việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấp giống nhau , mà mỗi cuộn chỉ làm việc trong nửa chu kỳ ,làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn và hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn , mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn fải chịu có trị số rất lớn.
2. Chỉnh lưu cầu một fa có điều khiển một fa đối xứng:
Trong nửa chu kỳ đầu , lúc U2 > E điện áp anod của tiristo T1 dương
lúc đó catod của T2 âm , nếu có xung điều khiển cả hai van T1 ,T2 đồng thời ,thì các van này sẽ được mở
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Điện áp hình sin sau khi qua MBA để tạo điện áp đồng fa , được đưa vào bộ chỉnh lưu cầu một fa và qua khâu so sánh A1 để tạo điện áp dạng xung hình chữ nhật UI . Do có sự fóng nạp của tụ C1 , ở đầu ra của A2 có điện áp dạng răng cưa UII .
UII sau đó được so sánh với điện áp điều khiển Uđk qua khâu A4 tạo điện áp xung chữ nhật . Điện áp này qua diode D13 chỉ còn lại các xung dương UIV. Thời điểm fát xung của A4 được điều chỉnh nhờ thay đổi điện áp Uđk . Do đó góc điều khiển có thể thay đổi khi điều chỉnh Uđk
Khâu A3 và diode D2 tạo xung chùm có điện áp dương UIII . Độ rộng của các xung này tuỳ từng trường hợp vào giá trị R4 và C2 được xác định dựa trên yêu cầu của tiristo cần điều khiển .
Các điện áp UIV và UIII qua fần tử AND và được đưa vào khâu khuyếch đại xung và biến áp xung để tạo các xung có công suất đủ lớn để mở các tiristo .
Khối phản hồi dòng điện ( bao gồm các khâu A5 và A7 ) tự động điều chỉnh dòng điện ổn định khi nó thay đổi trong quá trình nạp ăc-quy và tạo giá trị dòng nạp ban đầu theo yêu cầu của ăc-quy
đọng dưới rãnh đế ,như vậy tránh được hiện tượng chập mạch giữa các điện cực do mùn gây ra.Nắp đậy ăc-quy cũng làm vỏ cao su cứng ,nắp có các lỗ để đổ điện dịch vào bình và đầu cưc luồn qua . Nút đậy để điện dịch khỏi đổ ra.
-Cầu nối bằng chì để nối tiếp các đầu cực âm của ngăn ăc-quy này với cực
dương của ngăn ăc-quy tiếp theo.
2.Quá trình biến đổi năng lượng của ăc-quy :
Ăc-quy là nguồn có tính chất thuận nghịch ,nó tích trữ và giải fóng năng lượng dưới dạng điện năng .Quá trình ăc-quy cung cấp điện năng cho mạch ngoài gọi là quá trình fóng điện ,quá trình ăc-quy được dự trữ năng lượng được gọi là quá trình nạp điện.
Trên thị trường hiện nay dùng fổ biến là ăc-quy a-xit.Loại ăc-quy này có bản cực dương là đi-ô-xít chì () ,các bản cực âm là chì (), dung dịch điện fân là a-xit sunfuaric ().
Phản ứng hoá học biểu diễn quá trình chuyển hoá năng lượng của ăc-quy :
+ + 2() ô 2 + 4
a.Quá trình nạp điện cho ăc-quy :
Khi đổ dung dịch a-xit sunfuric vào các ngăn của bình thì trên các bản cực sẽ sinh ra một lớp mỏng chì sunfat :
+ đ +
Đem nối nguồn điện một chiều vào hai đầu của ăc-quy thì dòng một chiều sẽ được khép kín qua mạch ăc-quy và dòng đó đi theo chiều: cực dương nguồn một chiều đđầu cực 1 ăc-quy đượchùm bản cực 1đqua dung dịch điện fânđbản cực 2đđầu cực 2 của ăc-quy đượcực âm nguồn một chiều.
Dòng điện sẽ làm cho dung dịch điện fân fân ly:
đ +
Catiôn theo dòng điện đi về fía chùm bản cực nối với âm nguồn điện
và tạo ra fản ứng tại đó:
2 + đ +
Các aniôn chạy về fía chùm bản cực nối với cực điệnương của nguồn điện tạo ra fản ứng tại đó :
+ 2 + cc đ 2 +
Kết quả là ở các chùm bản cực được nối với bản cực dương của nguồn điện có chì điô-xit , ở chùm bản cực kia có chì . Như vậy , hai loại chùm cực đã có sự khác nhau về cực tính .
Khi nạp ăc-quy ,lúc đầu điện thế tăng dần từ 2Vá2,4V .Nếu vẫn tiếp tục nạp
giá trị này nhanh chóng tăng lên 2,7V và giữ nguyên.Thời gian này gọi là thời gian nạp no ,nó có tác dụng làm cho fân tử các chất tác dụng ở sâu bên trong lòng bản cực được biến đổi hoàn toàn ,nhờ đó sẽ làm tăng thêm dung lượng fóng điện của ăc-quy .Trong sử dụng thời gian nạp no của ăc-quy
thường kéo dài khoảng 2há3h , trong khoảng thời gian này hiệu điện thế của ăc-quy và nồng độ dung dịch điện fân không thay dổi.Sau khi ngắt mạch nạp , điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện fân của ăc-quy giảm xuống và ổn định, dây gọi là thời gian nghỉ của ăc-quy sau khi nạp .
Có thể nạp điện cho ăc-quy với dòng điện cố định hay nạp ở điện thế không đổi . Nạp ở dòng điện cố định sẽ nhanh nhưng tốn năng lượng hơn chế độ nạp ở điện thế không đổi.
b.Quá trình fóng điện ở ăc-quy :
Trong quá trình fóng điện của ăc-quy , xảy ra các fản ứng hoá học sau:
Tại cực dương : + + 2 + 2e đ + 2
Tại cực âm: + đ + 2e
Như vậy khi ăc-quy fóng điện , chì sunfat lại được hình thành ở hai chùm bản cực , làm cho các bản cực dần dần trở lại giống nhau còn dung dịch a-xit bị fân tích thành catiôn 2 và aniôn , đồng thời quá trình fóng điện cũng tạo ra nước trong dung dịch , do đó nồng độ của dung dịch giảm dần và sức điện động của ăc-quy giảm dần .
Quá trình fóng điện của ăc-quy cũng có thể chia làm hai giai đoạn :ở giai đoạn đầu điện áp ,sức điện động , nồng độ dung dịch điện fân của ăc-quy giảm chậm,đây gọi là giai đoạn fóng ổn định hay thời gian fóng điện cho fép của ăc-quy .Trong giai đoạn tiếp theo ,điện áp ăc-quy sẽ giảm rất nhanh .
3. Các thông số cơ bản của ăc-quy :
a.Sức điện động của ăc-quy :
Sức điện động của ăc-quy chì fụ thuộc vào nồng độ dung dịch điện fân Người ta thường sử dụng công thức kinh nghiệm : Eo = 0.85 + d (V)
Eo : sức điện động tĩnh của ăc-quy đơn
d: nồng độ dung dịch điện fân ở 15 .
-Sức điện động trong quá trình fóng điện của ăc-quy : Ep = Up + Ip.Rp
Up là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi fóng điện.
Rp là điện trở trong của ăc-quy .
-Sức điện động trong quá trình nạp điện của ăc-quy : En = Un – In.Rn
Un là điện áp đo trên các cực của ăc-quy khi nạp điện.
Rn là điện trở trong của ăc-quy .
b.Dung lượng của ăc-quy ( C ):
Dung lượng fóng là đại lượng đánh giá khả năng cung cấp năng lượng của ăc-quy cho fụ tải : Cp = Ip.Tp
Tp là thời gian fóng điện
Dung lượng nạp là đại lượng đánh giá khả năng tích trữ năng lượng của ăc-quy : Cn = In.Tn
Tn là thời gian fóng điện .
Chương 2
Thiết kế mạch chỉnh lưu.
Bộ chỉnh lưu được thiết kế nhằm biến đổi năng lượng điện xoay chiều thành năng lượng điện một chiều. Theo dạng nguồn cấp xoay chiều,chúng ta chia các bộ chỉnh lưu thành một pha , ba pha hay n pha . Các bộ chỉnh lưu này có thể là chỉnh lưu không điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là diode , chỉnh lưu có điều khiển nếu dùng van chỉnh lưu là tiristo , và chỉnh lưu bán điều khiển nếu van chỉnh lưu dùng cả diode lẫn tiristo .
Với các số liệu cho trước như sau:
. Điện áp định mức của ăc-quy nằm trong khoảng 5V đến 50V.
. Dòng nạp định mức ăc-quy là 50A
. Dòng nạp min của ăc-quy là 10A.
Công suất nguồn nạp nhỏ hơn 10kw nên chọn bộ biến đổi là bộ chỉnh lưu một pha . Ta có thể dùng các sơ đồ sau :
. Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển.
. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển đối xứng.
. Chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng .
A .Các phương án thiết kế mạch chỉnh lưu :
1. Chỉnh lưu một pha 2 nửa chu kỳ có điều khiển:
Trong sơ đồ này ,máy biến áp fải có hai cuộn dây thứ cấp với thông số giống hệt nhau ,ở mỗi nửa chu kỳ khi có xung tới điều khiển mở tiristo có một van dẫn cho dòng điện chạy qua .
Điện áp đập mạch trong cả hai nửa chu kỳ với tần số đập mạch bằng hai lần tần số điện áp xoay chiều . Hình dáng các đường cong điện áp và dòng điện tải (Ud,Id ) cho trên hình vẽ .
Điện áp trung bình trên tải thuần trở được tính theo công thức :
Với Udo là điện áp chỉnh lưu khi không điều khiển và bằng
là góc mở của các tiristo.
Điện áp ngược lớn nhất đặt lên van :
Mỗi van dãn thông trong một nửa chu kỳ , do vậy dòng điện mà van bán dẫn fải chịu tối đa là bằng 1/2 dòng điện tải
Trị hiệu dụng của dòng điện chạy qua van
* Nhận xét : trong sơ đồ này , dòng điện chạy qua van không quá lớn . Khi van dẫn ,điện áp rơi trên van nhỏ.Việc điều khiển các van bán dẫn ở đây tương đối đơn giản .Tuy vậy ,việc chế tạo biến áp có hai cuộn dây thứ cấp giống nhau , mà mỗi cuộn chỉ làm việc trong nửa chu kỳ ,làm cho việc chế tạo máy biến áp phức tạp hơn và hiệu suất sử dụng biến áp xấu hơn , mặt khác điện áp ngược của các van bán dẫn fải chịu có trị số rất lớn.
2. Chỉnh lưu cầu một fa có điều khiển một fa đối xứng:
Trong nửa chu kỳ đầu , lúc U2 > E điện áp anod của tiristo T1 dương
lúc đó catod của T2 âm , nếu có xung điều khiển cả hai van T1 ,T2 đồng thời ,thì các van này sẽ được mở
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links