Tài liệu Thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO BỘ NGUỒN CAO ÁP KIỂU ĐIỆN TỪ CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN Nguyễn Văn Dũng Lê Tấn Tài (MSSV: 1111038) Ngành: Kỹ thuật điện – Khóa: 37 Tháng 4/2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN Cần Thơ, ngày 09 tháng 01 năm 2015 PHIẾU ĐỀ NGHỊ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP CỦA SINH VIÊN HỌC KỲ 2 NĂM HỌC 2014 - 2015 1. Họ và tên sinh viên: Lê Tấn Tài ......................................................MSSV:1111038 Ngành: Kỹ Thuật Điện ....................................................................Khoá: K37 2. Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ 3. Địa điểm thực hiện: (ghi rõ điạ chỉ của cơ sở, số điện thoại nếu có) 4. Họ tên của người hướng dẫn khoa học (NHDKH): Thầy Nguyễn Văn Dũng 5. Mục tiêu của đề tài: Thiết kế bộ nguồn cao áp đúng kỹ thuật 6. Các nội dung chính và giới hạn của đề tài: CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỆN CAO ÁP KIỂU ĐIỆN TỪ CHƯƠNG 3. SƠ LƯỢC VỀ LINH KIỆN TRONG MÔ HÌNH CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN CHƯƠNG 5. MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 7. Các yêu cầu hỗ trợ cho việc thực hiện đề tài: Kinh phí dự trù cho việc thực hiện đề tài: (dự trù chi tiết đính kèm, chỉ cần cho LVTN) Ý KIẾN CỦA NHDKH SINH VIÊN ĐỀ NGHỊ (ký tên và ghi rõ họ tên) Ý KIẾN CỦA BỘ MÔN Ý KIẾN CỦA HỘI ĐỒNG LV&TLTN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự do – Hạnh phúc BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1. 2. 3. 4. 5. Cán bộ hướng dẫn: Thầy Nguyễn Văn Dũng Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ Sinh viên thực hiện: Lê Tấn TàiMSSV: 1111038 Lớp: Kỹ Thuật Điện Khoá: 37 Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b. Nhận xét về bản vẽ: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ c. Nhận xét về nội dung của luận văn:  Các công việc đã đạt được: ............................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... d. Kết luận và đề nghị: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... 6. Điểm đánh giá: ............................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Nguyễn Văn Dũng TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1. 2. 3. 4. 5. Cán bộ phản biện: Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ Sinh viên thực hiện: Lê Tấn Tài MSSV: 1111038 Lớp: Kỹ Thuật Điện Khoá: 37 Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b. Nhận xét về bản vẽ: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ c. Nhận xét về nội dung của luận văn:  Các công việc đã đạt được: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... d. Kết luận và đề nghị: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... 6. Điểm đánh giá: ............................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015 CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự do – Hạnh phúc NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN 1. 2. 3. 4. 5. Cán bộ phản biện: Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ Sinh viên thực hiện: Lê Tấn Tài MSSV: 1111038 Lớp: Kỹ Thuật Điện Khoá: 37 Nội dung nhận xét: a. Nhận xét về hình thức của tập thuyết minh: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ b. Nhận xét về bản vẽ: ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ c. Nhận xét về nội dung của luận văn:  Các công việc đã đạt được: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ...............................................................................................................................................  Những vấn đề còn hạn chế: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... d. Kết luận và đề nghị: ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... ............................................................................................................................................... 6. Điểm đánh giá: ............................................................................................................................................... Cần Thơ, ngày ... tháng ... năm 2015 CÁN BỘ PHẢN BIỆN 2 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập thì luận văn tốt nghiệp luôn là sự tổng hợp kiến thức vốn có của mỗi sinh viên trong quá trình học tập, cũng là cơ hội để mỗi sinh viên kiểm chứng lại kiến thức của mình trước khi bước vào môi trường làm việc. Dưới sự hướng dẫn của quý thầy trong Bộ môn. Sau thời gian thực hiện, đến nay luận văn của em cơ bản đã hoàn thành. Em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Văn Dũng, người đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các quý thầy trong bộ môn Kỹ thuật điện Khoa Công Nghệ - Trường Đại Học Cần Thơ đã tạo mọi điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Nhân đây em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã giúp đỡ và động viên em trong suốt quá trình học tập. Tuy nhiên, do hạn chế về kinh nghiệm thực tế, thời gian thực hiện đề tài, nên không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong Thầy hướng dẫn cùng các thầy (cô) trong hội đồng bộ môn góp ý xây dựng để cho đề tài “Luận Văn Tốt Nghiệp” của em được hoàn thiện hơn. Chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện Lê Tấn Tài LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay Việt Nam là nước đang phát triển đang trên con đường hội nhập với các nước trên thế giới. Cùng với chính sách mở cửa của Đảng và Nhà nước, chúng ta đã tiến hành xây dựng nền kinh tế thị trường ngày các sâu rộng. Vì vậy, sự xuất hiện của những công nghệ hiện đại, những thành tựu khoa học - kỹ thuật mới đã làm cho nền kinh tế của nước ta phát triển vượt bậc và ngành điện cũng không nằm ngoài xu hướng hòa nhập đó. Bên cạnh việc phát triển nhanh chóng của nền kinh tế không thể tránh khỏi một số tác động xấu đến môi trường xung quanh đặc biệt là ô nhiễm nước. Do đó nước máy cũng không thể tránh khỏi nguy cơ nhiễm khuẩn cao. Nhưng nhờ sự tiến bộ của khoa học - công nghệ, các nhà nghiên cứu đã tìm ra rất nhiều giải pháp để xử lí làm cho nước sạch hơn và không bị nhiễm khuẩn. Trong đó, ứng dụng công nghệ Plasma lạnh để xử lí nước là công nghệ mới và hứa hẹn nhiều triển vọng trong tương lai. Với đề tài “thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ” nhằm tạo ra tia Plasma lạnh phục vụ cho các nghiên cứu. Quyển “luận văn tốt nghiệp” này cơ bản đã trình bày được cơ sở lý thuyết, cách tính toán và chế tạo bộ nguồn cao áp. Em hi vọng nó thực sự cần thiết để xử lí nước nhiễm khuẩn. Tất cả vì sự phát triển vững mạnh và lâu dài của đất nước. Do hiện đang là sinh viên trình độ còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót. Rất mong được sự hướng dẫn và chỉ bảo thêm của quý thầy cô để đề tài luận văn được hoàn chỉnh hơn Sinh viên thực hiện Lê Tấn Tài Mục lục MỤC LỤC Trang CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .................................................................. 1 1.1. Sơ lược điện cao áp ................................................................................................. 1 1.1.1. Điện cao áp ...................................................................................................... 1 1.1.2. Giới thiệu bộ nguồn cao áp kiểu điện từ .......................................................... 1 1.2. Công nghệ Plasma ................................................................................................... 5 1.2.1. Khái niệm ......................................................................................................... 5 1.2.2. Sự tương tác giữa các hạt trong plasma ........................................................... 9 1.2.3. Phân loại Plasma ............................................................................................ 11 1.3. Ứng dụng............................................................................................................... 12 1.3.1. Công nghệ xử lí nước bằng plasma lạnh........................................................ 13 CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ MÔ HÌNH ĐIỆN CAO ÁP KIỂU ĐIỆN TỪ .................. 15 2.1. Sơ đồ và nguyên lý hoạt động............................................................................... 15 2.2. Thiết kế mô hình ................................................................................................... 16 2.1.1. Lý thuyết tính toán bộ nguồn ......................................................................... 16 2.1.2. Tính toán các chi tiết bộ nguồn ...................................................................... 27 CHƯƠNG 3. SƠ LƯỢC VỀ LINH KIỆN TRONG MÔ HÌNH .............................. 32 3.1. Biến áp đánh lửa ................................................................................................... 32 3.1.1. Cấu tạobiến áp đánh lửa (bobin) .................................................................... 32 3.1.2. Chọn thông số của bobin ............................................................................... 34 3.2. Nguyên lý hoạt động của IC555 ........................................................................... 35 3.3. Nguyên tắc hoạt động mosfet................................................................................ 38 CHƯƠNG 4. MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỆN .............................................................. 40 SVTH: Lê Tấn Tài i Mục lục 4.1. Giới thiệu phần mềm............................................................................................. 40 4.1.1. Các phần cơ bản ............................................................................................. 41 4.2. Kết quả mô phỏng ................................................................................................. 43 4.2.1. Thiết kế mạch mô phỏng ............................................................................... 43 4.2.2. Chế độ khi phóng điện ................................................................................... 44 4.2.3. Chế độtrước khi bắt đầu phóng điện .............................................................. 48 CHƯƠNG 5. MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM ....................................................... 51 5.1. Mô hình ................................................................................................................. 51 5.1.1. Linh kiện bộ nguồn xung ............................................................................... 51 5.1.2. Chức năng phần tử chính của mạch ............................................................... 52 5.1.3. Chế tạo mạch ................................................................................................. 55 5.2. Kết quả thử nghiệm thực tế ................................................................................... 57 5.2.1. Bộ nguồn DC ................................................................................................. 58 5.2.2. Lý thuyết đo điện áp cao bằng phóng điện điện cực Cầu-Cầu ...................... 61 5.2.3. Quá trình đo điện áp phóng điện được thực hiện theo các bước sau ............. 63 CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................ 67 6.1. Kết luận ................................................................................................................. 67 6.2. Kiến nghị............................................................................................................... 67 SVTH: Lê Tấn Tài ii Mục lục hình MỤC LỤC HÌNH Trang Hình 1: Mô hình tạo điện cao áp kiểu điện từ ....................................................................... 2 Hình 2: Sơ đồ mạch tạo xung vuông ..................................................................................... 3 Hình 3: Biến áp đánh lửa(bobin) ........................................................................................... 4 Hình 4:Mạch nguyên lý của biến áp bobin thực tế. ............................................................... 4 Hình 5: Mạch snubber bảo vệ mosfet .................................................................................... 5 Hình 6: Các dạng tồn tại plasma ............................................................................................ 6 Hình 7: Tia Plasma nhiệt độ thấp......................................................................................... 11 Hình 8: Plasma nhiệt độ cao ................................................................................................ 12 Hình 9: Mô hình xử lí nước bằng plasma lạnh .................................................................... 14 Hình 10: Sơ đồ nguyên lý phương pháp tạo xung cao áp .................................................... 15 Hình 11: Mạch nguyên lý của bộ nguồn .............................................................................. 16 Hình 12: Hình dạng và thông số kích thước của lõi thép .................................................... 17 Hình 13: Khối nguồn xung vuông PWM ............................................................................. 20 Hình 14: Sơ đồ mạch tương đương đơn giản ....................................................................... 21 Hình 15: Sơ đồ khi đóng nguồn điện mosfet dẫn ................................................................ 22 Hình 16: Quá trình tăng dòng sơ cấp theo thời gian ............................................................ 23 Hình 17: Sơ đồ khi ngắt nguồn điện qua mosfet ................................................................. 24 Hình 18: Thời gian(toff) dòng giảm khi ngắt mosfet ............................................................ 25 Hình 19: Cấu tạo bobin ........................................................................................................ 32 Hình 21: Qui luật biến đổi dòng sơ cấp và hiệu điện thế thứ cấp U2m................................. 34 Hình 20: Sự phụ thuộc U2m vào thời giang đóng ngắt ......................................................... 34 Hình 22: Sơ đồ trạng thái tạo xung IC NE555 ..................................................................... 35 Hình 23: Đồ thị dạng điều chế xung PWM ......................................................................... 37 Hình 24: Dạng sóng vuông điều chỉnh PWM ...................................................................... 37 Hình 25: Bán dẫn mosfet ..................................................................................................... 38 Hình 26: Giao diện người dùng Multisim............................................................................ 41 SVTH: Lê Tấn Tài iii Mục lục hình Hình 27: Sơ đồ mô phỏng trước khi phóng điện ................................................................. 44 Hình 28: Đầu ra của IC 555 khi chưa gắn mosfetChannel A .............................................. 45 Hình 29: Dạng sóng IC 555 sau khi gắn mosfetChannel B ................................................. 46 Hình 30: Dạng sóng điện áp cuộn sơ cấpChannel B ........................................................... 46 Hình 31: Dạng sóng điện áp cuộn thứ cấp Channel A......................................................... 47 Hình 32:Sơ đồ mạch mô phỏng có tải không khí ................................................................ 48 Hình 33: Sóng điện áp ngõ ra IC555 có gắn mosfetChannel B ........................................... 49 Hình 34: Dạng sóng điện áp cuộn sơ cấp sau khi gắn tảiChannel B ................................... 49 Hình 35: Sơ đồ chế tạo mạch nguồn .................................................................................... 52 Hình 36: Sơ đồ chế tạo mạch tạo xung ................................................................................ 53 Hình 37: Sơ đồ biến áp đánh lửa, mosfet và mạch snubber ................................................ 53 Hình 38: Sơ đồ lắp đặt hoàn chỉnh....................................................................................... 54 Hình 39: Mô hình mạch thực tế của bộ nguồn xung cao áp ................................................ 55 Hình 40: Biến áp đánh lửa tự quấn ...................................................................................... 56 Hình 41: Phóng điện cao áp biến áp đánh lửa tự quấn ........................................................ 56 Hình 42: Mạch tạo xung- Mạch snubber ............................................................................. 57 Hình 43: Điện cực Cầu - Cầu............................................................................................... 61 Hình 44: Phóng điện thực tế điện cực Cầu - Cầu ................................................................ 62 Hình 45: Đặc tính của phóng điện hình cầu......................................................................... 62 Hình 46:Sơ đồ nguyên lý mạch đo ...................................................................................... 63 Hình 47: Sơ đồ thí nghiệm đo điện áp phóng điện .............................................................. 64 SVTH: Lê Tấn Tài iv Mục lục bảng MỤC LỤC BẢNG Trang Bảng 1: Thông số lõi thép kỹ thuật điện ...................................................................17 Bảng 2: Cho phép chọn hệ số K theo mật độ từ thông B ..........................................18 Bảng 3: Cho phép chọn ∆U2% theo công suất biểu kiến .........................................18 Bảng 4: Cho phép chọn mật độ dòng theo công suất máy biến áp ...........................18 Bảng 5: Liệt kê vật liệu bộ nguồn DC ......................................................................19 Bảng 6: Cho phép chọn mật độ dòng theo công suất máy biến áp ...........................29 Bảng 7: Chọn thiết bị quấn biến áp đánh lửa (bobin) ...............................................31 Bảng 8: Chọn thiết bị cho mạch tạo xung theo tính toán như trên ...........................31 Bảng 9: Thông số tính toán bộ nguồn .......................................................................43 Bảng 10: Bảng liệt kê các linh kiện bộ nguồn xung thực tế .....................................51 Bảng 11: Bảng liệt kê các thông số cần khảo sát ......................................................57 Bảng 12: Giá trị khảo sát được..................................................................................65 Bảng 13: Giá trị điện áp phóng điện 1 ......................................................................65 Bảng 14: Giá trị điện áp phóng điện 2 ......................................................................65 SVTH: Lê Tấn Tài v Danh sách các cụm từ viết tắt DANH SÁCH CÁC CỤM TỪ VIẾT TẮT AC: Active Current DC: Direction Current PWM: Pulse-Width Modulation SVTH: Lê Tấn Tài vi Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1. Sơ lược điện cao áp 1.1.1. Điện cao áp Một số tiêu chuẩn ngành công nghiệp không chỉ định điện áp tối thiểu để trên đó được coi là điện áp cao. Những định nghĩa thường được dựa theo những tính an toàn hoặc điện áp. Điện áp trên 1000V dựa theo tính an toàn điện thì được xem là điện áp cao. Trong các lĩnh vực kỹ thuật điện và vật lý ứng dụng, điện áp cao như (dc, ac, và xung) là bắt buộc đối với một số ứng dụng. Điện áp công nghệ cao được ứng dụng trong điện, công nghiệp và phòng thí nghiệm nghiên cứu. Điện áp xung cao được yêu cầu cho mục đích thử nghiệm để mô phỏng như điện áp xảy ra trong hệ thống điện do sét đánh hoặc chuyển đổi cao áp. Đối với ngành điện, mối quan tâm chính của điện áp cao là để thử nghiệm cách điện của các thành phần khác nhau trong hệ thống điện cho các cấp khác nhau của điện áp, tần số cụ thể là điện xoay chiều, tần số cao, chuyển đổi hoặc xung sét. 1.1.2. Giới thiệu bộ nguồn cao áp kiểu điện từ Trước đây các nhà nghiên cứu đã làm nhiều thử nghiệm chế tạo bộ nguồn cao áp dạng điện dung và điện từ nhưng chủ yếu đa phần là về điện dung. Bộ nguồn điện dung trước đây khá phổ biến vì đơn giản, dễ thực hiện và yêu cầu không cao. Ngày nay với yêu cầu cao hơn về mặt chính xác, trong chu kỳ phóng điện cao áp và an toàn. Nên kiểu điện từ được ưu tiên hơn nhờ điều khiển được chu kỳ tạo tia lửa.Với đề tài là thiết kế và chế tạo bộ nguồn cao áp kiểu điện từ nhằm mục đích tạo plasma lạnh. Bộ nguồn bao gồm mạch tạo xung vuông, mạch bảo vệ (snubber) mosfet và biến áp đánh lửa ôtô. Bộ nguồn kiểu điện từ thiết kế cực kỳ đơn giản nhưng có độ tin cậy cao nhờ vào việc điều khiển chính xác thời gian đóng – ngắt cuộn dây. Hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ để tạo ra điện áp cao. SVTH: Lê Tấn Tài 1 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng Hình 1: Mô hình tạo điện cao áp kiểu điện từ a) Mạch tạo xung Mạch tạo xung ở đây được dùng để tạo dao động, điện áp khác không và điện áp bằng không nhằm mục đích điều khiển mosfet cho dòng điện qua cuộn cảm (điện áp khác không) và sau đó ngắt(điện áp bằng không) để xuất hiện một sức phản điện lên cuộn cảm. Mạch dao động là mạch sử dụng các linh kiện đơn giản để phát ra tín hiệu xung dao động cụ thể để điều khiển thiết bị. Có nhiều dạng tín hiệu xung được phát ra từ mạch dao động như xung sine, xung vuông, xung tam giác. SVTH: Lê Tấn Tài 2 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng Có nhiều cách thiết kế mạch để tạo xung vuông như thiết kế mạch dùng Transistor, thiết kế mạch dùng Opam, thiết kế dùng IC.Ở đây, chọn thiết kế mạch dao động tạo xung vuông dùng IC NE555 vì linh kiện dễ mua, giá thành tốt. Để IC555 tạo ra xung thì ta có sơ đồ tạo xung cơ bản như hình 2. Hình 2: Sơ đồ mạch tạo xung vuông b) Biến áp đánh lửa(bobin) SVTH: Lê Tấn Tài 3 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng Hình 3: Biến áp đánh lửa(bobin) Biến áp đánh lửa ô tô có nhiệm vụ biến điện áp 12VDC thành xung điện áp cao AC, khoảng vài chục kilovolt. Theo như sơ đồ hình 4 thì khi công tắc được bật(đóng) dòng điện chạy qua cuộn dây sơ cấp.Khi dòng điện một chiều chạy qua cuộn dây sơ cấp thì xung quanh nó xuất hiện từ trường. Nếu có một sự gián đoạn dòng điện và ngắt dòng điện qua cuộn sơ cấp (ở đây là mở khóa K) làm từ trường sụp đổ trên cuộn sơ cấp,do cuộn dây có độ tự cảm L sinh ra sức phản điện chóng lại sự thay đổi đột ngột của từ trường.Điều này làm cho điện áp cuộn dây tăng lên hàng trăm volt. Điều này dẫn đến điện áp bên thứ cấp tăng lên hàng kilovolt do hiện tượng cảm ứng điện từ(vì cuộn thứ cấp bao gồm rất nhiều vòng dây). (a) Hình 4:Mạch nguyên lý của biến áp bobin thực tế. SVTH: Lê Tấn Tài 4 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng c) Mạch bảo vệ (snubber) Snubber được áp dụng để kiểm soát điện áp. Điện trở-Tụ điện-Diode (RCD) snubber này hoạt động như một “cái kẹp điện áp”. Nhằm bảo vệ mosfet tránh điện áp ngược từ biến áp đánh lửa tăng cao khi ngắt dòng điện qua cuộn sơ cấp biến áp. Hình 5: Mạch snubber bảo vệ mosfet Trong chế độ snubber là kẹp điện áp đóng tại cực Drain(cực máng) của mosfet. Mạch RC (điện trở Rsn-Tụ điện Csn) song song nối đến cực âm(-) hoặc vào cực dương(+) của bobin vì điều này sẽ làm giảm tiêu hao năng lượng trên các điện trở. Mosfet sẽ chuyển sự duy trì tiêu hao năng lượng đỉnh qua chế độ ngắt. Các giá trị của tụ điện và điện trở dựa trên năng lượng được lưu trữ trong điện cảm ký sinh nhưng năng lượng này phải được thải vào các mạng RC trong mỗi chu kỳ. Điện áp trên tụ điện và điện trở có đặt điện áp giới hạn. 1.2. Công nghệ Plasma 1.2.1. Khái niệm Từ "PLASMA" lần đầu tiên được áp dụng cho chất khí bị ion hóa bởi Tiến sĩ Irving Langmuir, một nhà hóa học và vật lý học người Mỹ vào năm 1929. Plasma là SVTH: Lê Tấn Tài 5 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng trạng thái thứ tư của vật chất (các trạng thái khác là rắn, lỏng, khí) trong đó các chất khí bị ion hóa mạnh. Các electron chuyển động tương đối tự do giữa các hạt nhân. Plasma được tìm thấy trong các hệ năng lượng mặt trời, môi trường giữa các sao và giữa các thiên hà. Hình 6: Các dạng tồn tại plasma  Để phản ánh bản chất của plasma người ta đưa ra khái niệm bậc ion hóa:  ne,i n0 β: bậc ion hóa ne,I: nồng độ các hạt mang điện n0: nồng độ các hạt khí trong môi trường  Nhờ vào bậc ion hóa người ta chia plasma ra làm hai loại là: ion hóa hoàn toàn và ion hóa một phần.  Trường hợp ion hóa hoàn toàn thường xảy ra ở plasma nhiệt độ cao. Lúc này tính chất của plasma được xác định bởi tính chất của điện tử và ion chứa trong nó. SVTH: Lê Tấn Tài 6 Chương 1: Tổng quan về đề tài CBHD: Nguyễn Văn Dũng  Trường hợp plasma nhiệt độ thấp thường xảy ra trong phóng điện hồ quang  Để plasma có tính ion hóa mạnh thì:   eo  ei  Để plasma có tính ion hóa yếu thì:   eo  ei ei:tiết diện hiệu dụng, đặc trưng cho quá trình tương tác giữa điện tử với ion. eo:tiết diện hiệu dụng, đặc trưng cho quá trình tương tác giữa điện tử với hạt trung hòa.  Theo quan điểm nhiệt động học có hai loại là plasma cân bằng và plasma không cân bằng:  Plasma cân bằng (hoặc plasma đẳng nhiệt) là trong đó các hạt có cùng nhiệt độ,trung hòa về điện vì các hạt mang điện mất đi luôn được bù lại do quá trình ion hóa, nó tồn tại mà không cần lấy năng lượng từ bên ngoài.  Plasma không cân bằng (hoặc plasma bất đẳng nhiệt): không trung hòa về điện, nhưng sự phá vỡ trung hòa đó không phải là lớn, nó tồn tại cần có năng lượng từ bên ngoài, nếu không nhận được năng lượng từ bên ngoài thì plasma sẽ tự mất đi. -Vậy điều kiện gần trung hòa là một trong những điều kiện cơ bản của plasma ta có thể định nghĩa “plasma là một tập hợp các ion, điện tử và các hạt trung hòa tương tác với nhau và với trường bức xạ”. Tuy nhiên định nghĩa này chưa nói lên được những tính chất cơ bản của plasma, ta cần tìm hiểu thêm về màn tĩnh điện. -Nếu bỏ qua lực tương tác phân tử ta có: ( Z ie e) 2 r  kT r : khoảng cách trung bình giữa các hạt r 1 1 N3 SVTH: Lê Tấn Tài 7