đồ án 2: thiết kế nguồn hàn hồ quang 1 chiểu

MỞ ĐẦU

Hiện nay nước ta đang trên đà hội nhập kinh tế quốc tế. Phần lớn các nhà máy xí nghiệp đã sử dụng các máy móc có công nghệ, kỹ thuật hiện đại, góp phần đẩy nhanh quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.

Ngành tự động hóa giờ đây trở thành một trong những ngành mũi nhọn. Nếu như trước kia người ta chỉ thực hiện tự động hóa từng máy riêng rẽ thì giờ đây người ta đã có thể tự động hóa cả một quá trình công nghệ và cao hơn nữa tự động hóa cả quá trình sản xuất, đồng thời đã có sự thay đổi cả về chất đem lại hiệu quả to lớn như giảm sức lao động, hạn chế nhân công lao động, hạ giá thành sản phầm. Vì vậy hệ thống điều khiển tự động hóa quá trình sản xuất được áp dụng rộng rãi.

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật và công nghệ tự động hóa mà ngành hàn nói chung và hàn hồ quang nói riêng không chỉ hàn bằng tay như trước mà có thể hàn bán tự động hoặc hàn hoàn toàn tự động. Nói chung các phương pháp hàn ngày nay càng hoàn thiện hơn nên có thể sử dụng rộng rãi trong các ngành kinh tê quốc dân như chế tạo ô tô, tàu thủy, trong xây dựng, lắp ráp các thiết bị điện…, trong ngành kỹ thuật quốc phòng, ngành du hành vũ trụ.

Sau đây em xin trình bày đồ án: THIẾT KẾ NGUỒN HÀN HỒ QUANG MỘT CHIÈU với dòng hàn cực đại là 500A do thầy giáo Đỗ Mạnh Cường, giảng viên trương Đại Học Bách Khoa Hà Nội hướng dẫn.

Nhờ sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo Đỗ Mạnh Cường và sự cố gắng tìm hiểu thực tế cũng như qua các tài liệu tham khảo hay internet nên em đã có thể hoàn thành đồ án này.

Em xin chân thành cám ơn thầy giáo!

Hà Nội, ngày tháng năm

Hàn điện Hàn hồ quang Hàn tay Hàn tự _động Dưới lớp trợ dụng Trong khí bảo vệ Hàn tiếp xúc Hàn điểm Một điểm hai mặt Hai điểm một mặt Hàn nối _đườngHàn

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN VÀ YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI NGUỒN HÀN MỘT CHIỀU

I- TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ HÀN.

Trong tất cả các phương pháp ghép nối các chi tiết với nhau thì phương pháp hàn điện có nhiều ưu việt hơn tất cả. Chính vì vậy mà ngày nay nó được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp , xây dựng , chế tạo máy ... và hàn điện đã trở thành một phần tất yếu không thể thiếu.

Phương pháp hàn điện có những ưu điểm nổi bật sau :

+ Tiết kiệm nguyên liệu so với các phương pháp gia công khác. + Có độ bền cơ học cao, chất lượng mối hàn tốt.

+ Năng suất cao, giá thanh hạ, dễ dàng tự động hoá. + Bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp.

1. Phân loại hàn điện.

Hình 1: Các phương pháp hàn điện

2. Các yêu cầu kỹ thuật đối với nguồn hàn hồ quang. - Điện áp không tải đủ lớn để mồi được nguồn hồ quang.

Khi nguồn hàn là một chiều, điện áp không tải : + Điện cực kim loại : U0min = ( 30 ÷ 40 ) V + Điện cực than: U0min = ( 45 ÷ 55 ) V Khi nguồn hàn xoay chiều: U0min = ( 50 ÷ 60 ) V

- Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được dông điện hàn. Dòng hàn được tinh theo công thức sau Ih = ( 40 ÷ 60 ) d. Trong đó: Ih là dông hàn ( A ). d là đường kinh que hàn ( mm). - Nguồn hàn phải có công suất đủ lớn.

- Đảm bảo làm việc an toàn ở chế độ làm việc binh thường cũng như khi ngắn mạch. - Đường đặc tinh ngoài ( đặc tinh V-A ) của nguồn hàn phải dốc và đáp ứng yêu cầu

của từng phương pháp hàn. Dòng ngắn mạch Inm = ( 1,3 ÷ 1,4 ) Ih .

+ Đối với phương pháp hàn hồ quang bằng tay thì đường đặc tinh ngoài yêu cầu phải dốc ( mềm ) : đường 1.

+ Đối với phương pháp hàn hồ quang tự động thì đường đặc tinh ngoài yêu cầu phải cứng : đường 2.

Hình 2 : Đặc tinh ngoài

của nguồn hàn hồ quang.

- Điện thế của nguồn hàn phải thay đổi khi chiều dài hồ quang thay đổi, khi chiều dài hồ quang tăng lên thì nó phải tăng lên, khi chiều dài hồ quang giảm thì nó phải hạ thấp xuống.

Các loại

nguồn hàn

hồ quang

Hàn điện

hồ quang

xoay chiều

Biến áp

hàn có

cuộn

kháng

Máy biến

áp hàn

hỗn hợp

Máy biến

áp hàn có

shunt từ

Hàn điện

hồ quang

một chiều

Máy phát

hàn một

chiều

Bộ chỉnh

lưu

Hình 3 : Các loại nguồn hàn hồ quang.

Ở đây chúng ta sẽ chỉ tìm hiều về nguồn hàn hồ quang một chiều. 4. Nguồn hàn hồ quang một chiều.

Hàn hồ quang một chiều có ưu điểm cơ bản là dông điện hàn ổn định, chất lượng mối hàn tốt, do đó thích hợp với công nghệ hàn yêu cầu chất lượng cao.

Nhược điểm chính của hàn hồ quang một chiều là đòi hỏi nguồn điện một chiều chế tạo phức tạp, giá thanh cao hơn so với hàn hồ quang xoay chiều.

Các loại máy phát hàn một chiều có cấu tạo phức tạp, vận hành, bảo quản khó khăn nên ngày nay không còn sử dụng. Nguồn chỉnh lưu có điều khiển bằng linh kiện điện tử công suất ngày căng được hoàn thiện và đóng vai trò quan trọng trong công nghiệp thời hiện đại.

Thế nên tôi lựa chọn phương pháp dùng bộ chỉnh lưu để thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều.

CHƯƠNG II : TÍNH CHỌN PHƯƠNG ÁN

Các bộ chỉnh lưu hàn là nguồn hàn một chiều thường dùng cho công nghệ hàn hồ quang. Trong một bộ phận chỉnh lưu hàn gồm hai phần tử chinh là : biến áp hàn và mạch chỉnh lưu dùng điôt hoặc thyristor.

Bộ chỉnh lưu hàn có những ưu điểm sau đây so với máy phát hàn: - Chất lượng mối hàn cao hơn do nó có thể tạo ra dông hàn ổn định. - Hiệu suất cao, tồn hao không tải thấp.

- Phạm vi điều chỉnh dòng hàn và điện áp hàn rộng. - Không có phần quay nên độ tin cậy và tuổi thọ cao.

- Có khả năng tự động hoá và chương trình hoá quá trình hàn.

I- SƠ ĐỒ CẤU TRÚC CỦA NGUỒN HÀN HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU.

1. Sơ đồ.

Hình 4 : Sơ đồ chung của nguồn hàn hồ quang một chiều

2. Giải thích chức năng từng khối. Chỉnh lưu có điều khiển Que hàn Bộ lọc Mạch điều khiển Máy biến áp

Máy biến áp : có hai nhiệm vụ. Thứ nhất là biến điện áp xoay chiều lấy từ lưới về điện áp một chiều có độ lớn phù hợp với yêu cầu của tải. Thứ hai là làm nhiệm vụ cách ly giữa mạch chỉnh lưu với lưới điện xoay chiều.

Khối chỉnh lưu có điều khiển: có nhiệm vụ biến dòng điện xoay chiều từ máy biến áp thành dòng điện một chiều. Sau khối này điện áp có dạng nhấp nhô và chất lượng điện áp chưa tốt nên ta phải dùng thêm một bộ lọc.

Bộ lọc : có thể gồm cuộn cảm L hoặc tụ C hoặc cả L và C. Bộ lọc có tác dụng san phẳng các thành phần sóng hài bậc cao và làm cho điện áp có hệ số đập mạch phù hợp với yêu cầu của tải.

Mạch điều khiển : có tác dụng tạo ra các xung điều khiển để đưa đến cực điều khiển của các Thyristor hay nói cách khác mạch điều khiển có nhiệm vụ là điển khiển quá trình mở van hoàn toàn tự động. Mạch điều khiển còn phải có khả năng thay đổi góc α trong toàn bộ dải điều chỉnh. Với máy hàn, mạch điều khiển còn cần phải có thêm chức năng bảo vệ khi xảy ra sự cố ngắn mạch tải.

II- CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU.

1. Phương pháp chỉnh lưu điều khiển không đối xứng cầu một pha.

Ưu điểm:

- Mạch có cấu tạo đơn giản, chỉ gồm có hai đi-ốt và hai thyristor. Điều này sẽ làm cho mạch dễ thiết kế, điều khiển và có tinh kinh tế cao. - Điện áp ra là

√

- Số xung đập mạch trong một chu kỳ của sơ đồ bằng 2, thấp hơn tất cả các sơ đồ mà ta sẽ nêu sau đây. Điều đó sẽ làm cho chất lượng điện áp và dòng điện ra của mạch kém đi. Mặt khác, nó cũng gây ra khó khăn cho chúng ta trong vấn đề thiết kế bộ lọc.

- Mạch này chỉ dùng cho các tải có công suất vừa và nhỏ. Nếu dung cho các mạch có công suất lớn sẽ

2. Sơ đồ chỉnh lưu điều khiển không đối xứng cầu ba pha.

Hình 5: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị chỉnh lưu cầu một pha bán điều khiển với góc α = 60o_.

Ưu điểm:

- Số xung đập mạch trong một chu kỳ của sơ đồ bằng 6, nên điện áp ra cao, cuộn kháng lọc sẽ nhỏ gọn hơn.

- Mạch điều khiển đơn giản vì chỉ phải điều khiển đóng mở cho 3 van.

- Trong máy biến áp không có hiện tượng từ hoá cưỡng bức vì dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp máy biến áp là dòng xoay chiều nên tổng Ampe vòng của thành phần một chiều gây nên trên mỗi trụ biến áp bằng 0.

- Hầu như không làm méo lưới điện. Mạch có hệ số sử dụng máy biến áp cao. Nhược điểm: - Điện áp ngược đặt lên van lớn (Ung =

√

- Sụt áp trong mạch van lớn gấp đôi sơ đồ hình tia nên không phù hợp cho cấp điện áp dưới 10 V.

- Mạch phức tạp hơn mạch của sơ đồ cầu không đối xứng một pha và sơ đồ tia ba pha.

Hình 6: Sơ đồ nguyên lý và đồ thị chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển với góc α = 600 _.

3. Phương án chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển.

Ưu điểm :

- Số xung áp chỉnh lưu trong một chu kỳ lớn, vì vậy bộ đập mạch của điện áp chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao.

- Giá trị trung bình dòng điện chảy qua mỗi van trọng một chu kỳ thấp, chỉ bằng 1/3 dòng chỉnh lưu. - Do sơ đồ đối xứng nên không làm

lệch pha lưới điện. Nhược điểm:

- Giá thành cao do có nhiều van cần điều khiển.

4. Lựa chọn phương án.

- Qua phân tích ưu và nhược điểm của từng phương án ở trên ta thấy mỗi phương án đều có nhưỡng ưu điểm và linh vực ứng dụng riêng. Tuy nhiên dựa vào yêu cầu của để bài thì ta thấy phướng án :”chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển” là khả thi nhất. Chất lượng điện áp và dòng điện ra là rất tốt do đó sẽ giúp cho ta có nhiều mỗi hàn đẹp và chất lượng cao hơn hẳn các phương pháp còn lại. Tuy mạch điều khiển có hơi phức tạp nhưng không quá khó khăn.

- Vì vậy tôi quyết định chọn phương án “CHỈNH LƯU CẦU BA PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN” để thiết kế và tinh toán mạch lực.

CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC.

Hình 7: sơ đồ nguyên lý và đồ thị chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển với α = 450

I- SƠ ĐỒ MẠCH LỰC TỔNG QUÁT.

Hình 8: sơ đồ nguyên lý mạch lực.

II- TÍNH TOÁN CÁC THÔNG SỐ MẠCH LỰC.

Theo yêu cầu đề bài ta cần phải thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều có các thông số sau:

+ Dòng hàn cực đại : 500 A. + Điện áp không tải : 60 V.

Mạch lực gồm bốn bộ phận chính đó là: + Máy biến áp lực.

+ Van động lực.

+ Cuộn kháng san phẳng. + Các thiết bị bảo vệ. 1. Tính chọn van động lực.

Van động lực được lựa chọn dựa trên các yếu tố cơ bản như : điện áp ngược đặt lên van hay dòng điện trung bình chạy qua van. Các thông số còn lại là các thống số tham khảo khi lựa chọn.

1.1. Tính điện áp ngược lớn nhất đặt lên van. - Điện áp ngược của van :

Ulv = knv . U2 (1) với U2 = Ud kU , thay vào 1 ta được Ulv = knc . Ud kU . (2)

Trong đó : Ud, U2 , Ulv lần lượt là điện áp tải, điện áp nguồn thứ cấp và điện áp ngược cuả van.

Ud = 60 V. knv =

Un

U 2 f là hệ số điện áp ngược. ở sơ đồ cầu ba pha thì: knv =

√

Ku = Ud

U 2 f là hệ số điện áp tải. ở sơ đồ cầu ba pha thì ku =

3

√

π = 2,34 .

thay các số liệu vào (2) ta được : Ulv =

√

3

√

π .60 = 188,5 V.

Để có thể chọn van theo điện áp hợp lý, điện áp ngược của van cần lựa chọn phải lớn hơn điện áp làm việc, qua hệ số dự trữ kdtU, thông thường kdtU = 1,6 – 2, ở đây ta chọn kdtU = 1,8.

Unv = kdtU . Ulv = 1,8 . 188,5 = 340 V.

1.2. Tính dòng điện trung bình chạy qua van.

Dòng điện làm việc của van được chọn thông qua dòng điện hiệu dụng chạy qua van Ilv = Ihd. Dòng điện hiệu dụng được tính bằng : Ihd = khd . Id

Trong đó:

Id: dòng điện tải hay dòng điện ở đầu ra của chỉnh lưu. Ihd: dòng điện hiệu dụng chảy qua van.

khd: hệ số xác định dòng điện hiệu dụng. Với mạch chỉnh lưu cầu 3 pha thì khd =

Ihd Id = 1

√

√

Để van bán dẫn có thể làm việc an toàn, không bị đánh thủng về nhiệt thì cần phải có hệ thống toả nhiệt làm mát cho van. Ở đây, ta chọn phương thức làm mát là dùng cánh tản nhiệt với đủ diện tích bè mặt cho phép, không quạt đối lưu không khí. Với phương thức này dòng điện làm việc của van :

Ilv = (20 – 30)% Idmvan

Trong đó : Idmvan là dòng điện định mức của van. ở đây ta chọn Ilv = 25% Idmvan. Idmvan = ki . Ilv = 4.289 = 1156 (A)

 Dựa vào hai thông số: Unv = 340 V

Idmvan = 1156 A

Ta tra bảng thông số các Diode và Thyristor để chọn van có Idmvan và Unv lớn gần nhất với hai thông số ở trên, ta tìm được như sau :

- Thyristor loại C451E1 có các thông số như sau: + Điện áp ngược max: Unmax= 500 V.

+ Dòng điện định mức: Idm = 1500 A.

+ Dòng điện xung điều khiển: Idk = 200 m A + Điện áp xung điều khiển: Udk = 5,0 V. + Dòng điện rò: Ir = 45 m A.

+ Độ sụt áp của van: ΔU = 1,7 V. + Thời gian chuyển mạch: tcm = 150 µs.

+ Nhiệt độ lớn nhất mà van chịu được: Tmax = 125 °C. - Diode loại A330E có các thông số sau:

+ Điện áp ngược max: Unmax = 500 V. + Dòng điện định mức: Idm = 1200 A. + Dòng điện rò: Ir = 50 mA

+ Độ sụt áp của van: ΔU = 1,7 V. + Thời gian chuyển mạch: tcm = 50 µs.

+ Nhiệt độ lớn nhất mà van có thể chịu được: Tmax = 200 °C. 2. Tính toán máy biến áp lực.

2.1. Điện áp chỉnh lưu không tải:

- Phương trình cân bằng điện áp khi Thyristor và Diode dẫn: Ud0 . cos α = Ud + Δ Uvt + Δ Uvd + Δ Udn + Δ Uba

Trong đó:

Ud0: điện áp tải khi đã tính sụt áp trên van và máy biến áp.

α : góc điều khiển. ở đây, ta chọn α = 35° để đảm bảo khi lưới điện bị sụt áp thì mạch vẫn có thể duy trì điện áp định mức cho tải.

Δ Uvt = 1,7 V : sụt áp trên Thyristor. Δ Uvd = 1,7 V: sụt áp trên Diode.

Δ Udn : sụt áp trên dây nối. Δ Udn rất nhỏ so với các sụt áp khác nên có thể bỏ qua.

Δ Uba : sụt áp trên máy biến áp. ở đây ta chọn Δ Uba = 6% Ud = 3,6 V. Vậy : Ud0 =

Ud +ΔUvt + ΔUvd+ΔUdn+ΔUba

cos α = 81,8 V.

2.2. Công suất tối đa của tải: - Pdmax = Ud0 . Id = 81,8 . 500 = 40,9 kW.

2.3. Công suất biến áp nguồn cấp: - Sba = ks . Pdmax

Sba là công suất biểu kiến của biến áp

ks : hệ số công suất. với sơ đồ cầu ba pha thì ks = 1,05. Nên Sba = 1,05 . 40,9 = 42,9 kW

2.4. Tính toán dòng điện và điện áp của máy biến áp ở cuộn sơ cấp và thứ cấp:

- Điện áp của cuộn thứ cấp là: U2 = Ud 0

ku =

81,8

- Dòng điện chảy trong cuộn thứ cấp: I2 =

√

2

3Id =

√

2

3 . 500 = 408 A.

- Dòng điện chảy trong cuộn sơ cấp: I1 = kba . I2 = U 2

U 1. I 2 =

35

380. 408 = 38 A.

3. Tính toán các thiết bị bảo vệ. 3.1. Bảo vệ quá nhiệt.

- Khi làm việc, trên van bán dẫn có sụt áp do đó có tổn hao công suất : ΔP = ΔU . Ilv. Tổn hao này sinh ra dưới dạng nhiệt làm nóng van. Diode và thyristor là hai linh kiện rất nhạy cảm với nhiệt và dễ bị đánh thủng. Hai loại diode và thyristor mà chúng ta chọn có nhiệt độ tối đa là 125 và 200 °C nên ta phải tìm cách bảo vệ quá nhiệt cho van, tránh hiện tưởng van bị phá huỷ. Ta chọn phương án làm mát bằng cánh tản nhiệt.

- Diện tích bề mặt toả nhiệt được tính gần đúng theo công thức: Stn = ΔP ktn. τ

Trong đó : ΔP là tổn hao công suất van (với diode và thyristor là ΔP = 1,7 . 289 = 491 W)

τ : độ chênh lệch nhiệt độ so với môi trường: τ = Tlv – Tmt chọn Tlv = 80 °C , Tmt = 27 °C nên τ = 53 °C

ktn : hệ số có xét tới điều kiện tản nhiệt, ở đây ta chọn ktn = 10. 10-4 W/cm2. °C - Vậy cả thyristor và diode đều dùng cánh tản nhiệt có diện tích là:

Stn =

491

10. 10−4.53 = 9264 cm2 = 0,9264 m2

- Chọn loại cánh tản nhiệt có kích thức 25x25 cm gồm 15 cánh. Diện tích bề mặt của cánh tản nhiệt: Stn = 25.25.15 =9375 cm2.

3.2. Bảo vệ quá dòng. 3.3. Bảo vệ quá áp.

CHƯƠNG IV : THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN

I. NHIỆM VỤ CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN:

- Như ta đã biết, để một Thyristor thông thì có hai điều kiện: + Điện áp Anot phải dương hơn điện áp Katot.

+ Có xung điều khiển phát vào cực điều khiển của Thyristor đó.

Mạch điều khiển sẽ đảm nhận yêu cầu thứ hai, tức là tạo xung điện áp dương đặt vào cực điều khiển của thyristor giúp thực hiện quá trình mở van.

II. YÊU CẦU CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN.

- Mạch điều khiển phải được thiết kế sao cho đảm bảo yêu cầu mở chắc chắn van: + Đủ độ rộng xung tx.

+ Đủ biên độ xung Ux.

+ Sườn xung ngắn ts = 0,5 -1 µs.

+ Cách ly tốt giữa mạch lực và mạch điều khiển để đảm bảo an toàn cho người vận hành mạch điều khiển.

+ Không gây nhiễu cho các thiết bị điện tử khác ở xung quanh. + Có khả năng bảo vệ khi có sự cố ngắn mạch.

III. NGUYÊN TẮC THIẾT KẾ VÀ CẤU TRÚC MẠCH ĐIỀU KHIỂN. - Hiện nay người ta thiết kế mạch điều khiển dựa vào một trong hai nguyên tắc sau:

+ Nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính dùng cho những mạch có yêu cầu không cao về điện áp

+ Nguyên tắc thẳng đứng arccos dùng cho những mạch yêu cầu điện áp có chất lượng cao

Trong tình huống thiết kể mạch điều khiển cho máy hàn một chiều chúng ta sẽ dùng nguyên tắc thẳng đứng tuyến tính.

- Mạch điều khiển gồm sáu khâu, mỗi khâu có chức năng riêng biệt được ghép lại với nhau nhằm thực hiện nhiệm vụ chung.

- Trong đó nhiệm vụ của từng khối như sau.

+ Khâu tạo điện áp đồng pha: có nhiệm vụ tạo điện áp đồng bộ với điện áp lưới. Từ điện áp đồng bộ này ta xác định được điểm gốc để tính góc điều khiển α. Ngoài ra khâu đồng bộ còn có hai chức năng khác đó là giảm áp và cách ly.

+ Khâu tạo điện áp tựa: điện áp đồng bộ khi qua khâu điện áp tựa thì điện áp đó sẽ có dạng răng cưa. Đây là dạng điện áp dùng để so sánh với điện áp điều khiển. + Khâu so sánh: có nhiệm vụ so sánh điện áp tựa và điện áp điều khiển. Khi Utua = Udk thì sẽ tiến hành phát xung điều khiển vào để mở van.

+ Khâu tạo dạng xung: có 4 dạng xung là xung đơn, xung kép, xung rộng, xung chùm. Khâu tạo dạng xung sẽ tạo một dạng xung phù hợp để đảm bảo chắc chắn cho việc mở van.

+ Khâu khuyếch đại xung: có nhiệm vụ khuyếch đại xung đưa ra từ khâu tạo xung về mặt biên độ và độ rộng xung để đảm bảo chắc chắn cho việc mở van đồng thời có nhiệm vụ cách ly mạch lực và mạch điều khiển.

IV. GIỚI THIỆU CÁC KHÂU TRONG MẠCH ĐIỀU KHIỂN. 1. Khâu đồng pha.

- Ở khâu đồng pha chúng ta sẽ sử dụng máy biến áp đồng pha và khuyếch đại thuật toán.

- Sơ đồ mạch và đồ thị điện áp vào ra

- Nguyên lý hoạt động: điện áp đưa ra sau biến áp đồng pha là điện áp đồng pha với điện áp của thyristor cần mở nhưng có biên độ nhỏ hơn. Máy biến áp đồng pha là loại máy biến áp chỉnh lưu hai nửa chu kỳ. Mạch Opamp là mạch so sánh hai đầu vào. Điện áp ở cửa âm được đặt ở U0. Khi V- > V+ thì Ura = +E. Như vậy, khi điện áp ra lật trạng thái hình thành điện áp ở cửa ra có dạng xung vuông.

- Các thông số để tính biến áp xung là điện áp và dòng điện điều khiển của van công suất: Us = Udk = 3V và Is = Idk = 0,2A.

2. Khâu tạo điện áp tựa.

- Tạo điện áp răng cưa dùng khuyếch đại thuật toán.

- Nguyên lý làm việc: đầu vào của mạch là xung vuông lấy từ khối tạo điện áp đồng

-> R5 -> D3 -> đất. Do có diode ổn áp Zener, tụ C1 chỉ nạp cực đại được là 9V. Khi Ux > 0, D3 sẽ bị khoá. Tụ C1 phóng theo đường +E -> R7 -> Rs -> C1 -> A2 về nguồn âm. Quá trình cứ lặp đi lặp lại như vậy và ta thu được một điện áp dạng răng cưa ở đầu ra.

3. Khâu tạo điện áp điều khiển.

- Ta sẽ dùng biến dòng để tạo biến áp điều khiển.

- Nguyên lý hoạt động: các tín hiệu đầu vào của diode được lấy ra từ biến dòng. Do

tín hiệu đầu vào là xoay chiều nên chúng ta phải dùng diode để đưa nó về một chiều mới có thể sử dụng. Tụ C có nhiệm vụ san phẳng các thành phần sóng hài bậc cao. Ud và Uph được đưa tới một đầu vào của khuyếch đại thuật toán. Khi bắt đầu hoạt động tụ C được nạp từ 0 đến một giá trị bão hoà. Giá trị bão hoà này chính là điện áp điều khiển: Udk = Ud – Uph.

- Mạch này ngoài nhiệm vụ tạo điện áp điều khiển còn có nhiệm vụ bảo vệ ngắn mạch.

4. Khâu so sánh điện áp Udk và Urc.

-Nguyên lý : + Khi Urc > Udk thì Ura = -E.

+ Khi Urc < Udk thì Ura = +E. 5. Khâu phát xung chùm.

- Nguyên lý hoạt động: khuyếch đại thuật toán có hai điểm lật trạng thái:

Up = ± E R 1

R 1+R 2 . Khi Ura = +E, tụ C được nạp điện qua điện trở R, điện áp trên tụ C tăng dần cho đến khi Uc =Up thì mạch lật trạng thái làm cho Ura = -E. Lúc nạy tụ C sẽ lại phóng điện qua R. Khi tụ phóng điện, điện áp trên nó giảm dần cho đến khi Uc = -Up thì mạch lật trạng thái, Ura = +E và quá trình lặp lại và hình thành nên một xung vuông ở đầu ra.

- Tần số dao động của xung vuông là: f =

1 2 RCln(1+2R 1 R 2) Hz . Nếu chọn R1 = R2 thì T = 2,2 RC. -6. Biến áp xung.