intTypePromotion=1
ADSENSE

Giáo trình điện tử công nghiệp - Chương 2: Gia nhiệt trong công nghiệp, máy hàn điện trở

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:12

324
lượt xem
102
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Chương này trình bày về các phương thức gia nhiệt thông dụng trong công nghiệp sử dụng năng lượng điện cùng các mạch điện điển hình. Qua đó, khảo sát một loại máy hàn rất thông dụng trong công nghiệp hiện nay: hàn tiếp xúc (hàn điện trở). Một loại máy hàn mà các mối hàn của nó bảo đảm các yếu tố rẻ, bền, đẹp … Trong công nghiệp, nhu cầu về sử dụng nhiệt năng là rất lớn. ...

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình điện tử công nghiệp - Chương 2: Gia nhiệt trong công nghiệp, máy hàn điện trở

  1. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp 2 Chöông _________________________________________________________________________________ GIA NHIEÄT TRONG COÂNG NGHIEÄP Chöông naøy trình baøy veà caùc phöông thöùc gia nhieät thoâng duïng trong coâng nghieäp söû duïng naêng löôïng ñieän cuøng caùc maïch ñieän ñieån hình. Qua ñoù, khaûo saùt moät loaïi maùy haøn raát thoâng duïng trong coâng nghieäp hieän nay: haøn tieáp xuùc (haøn ñieän trôû). Moät loaïi maùy haøn maø caùc moái haøn cuûa noù baûo ñaûm caùc yeáu toá reû, beàn, ñeïp … Trong coâng nghieäp, nhu caàu veà söû duïng nhieät naêng laø raát lôùn. Tuyø vaøo yeâu caàu töøng ngaønh, nhieät naêng duøng cho nhieàu muïc ñích khaùc nhau ví duï nhö nung; saáy khoâ; nhieät luyeän (toâi, toâi cao taàn, uû theùp …); naáu chaûy caùc chaát (naáu chaûy kim loaïi, saûn xuaát ñaát ñeøn …); … Nguoàn nhieät naøy coù theå laáy töø nhieàu daïng naêng löôïng khaùc nhau nhöng phoå bieán vaø thuaän tieän nhaát vaãn laø caùc loø ñieän vì nung noùng baèng ñieän nhanh, ít oâ nhieãm moâi tröôøng vaø coù theå ñieàu khieån theo chöông trình chính xaùc hôn so vôùi vieäc nung noùng baèng caùc nguoàn naêng löôïng khaùc. Töø naêng löôïng ñieän, coù theå thu ñöôïc nhieät naêng töø nhieàu caùch: nhôø hieäu öùng Joule (loø ñieän trôû), nhôø vieäc phoùng ñieän hoà quang (loø hoà quang), nhôø vaøo taùc duïng nhieät cuûa doøng xoaùy Foucault thoâng qua hieän töôïng caûm öùng ñieän töø (loø caûm öùng) … Trong chöông naøy, caùc hình thöùc gia nhieät baèng loø ñieän seõ ñöôïc giôùi thieäu vaø phaân tích veà quaù trình coâng ngheä cuøng sô ñoà nguyeân lyù ñieån hình. 2.1 LOØ ÑIEÄN TRÔÛ 2.1.1 Khaùi nieäm cô baûn Loø ñieän trôû laø thieát bò bieán ñoåi nhieät naêng thaønh ñieän naêng söû duïng daây ñieän trôû. Löôïng nhieät naøy coù theå tính qua coâng thöùc: Q = R. I2 . t (2.1) Trong ñoù: Q nhieät löôïng toaû ra töø daây ñieän trôû gia nhieät. R giaù trò cuûa ñieän trôû. I doøng ñieän qua ñieän trôû. t thôøi gian gia nhieät. Töø coâng thöùc (2.1), coù theå ñieàu khieån nhieät ñoä loø theo hai höôùng: Ñieàu khieån doøng ñieän qua ñieän trôû gia nhieät. - Ñieàu khieån thôøi gian phaùt nhieät. - ________________________________________________________________________________________________________ Trang 36
  2. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Keát hôïp vôùi phöông thöùc khoáng cheá nhieät ñoä lieân tuïc vaø giaùn ñoaïn (khoâng lieân tuïc), ta coù theå ñieàu khieån nhieät ñoä loø theo moät chöông trình ñaët tröôùc. P P 1 1 0 t (s) 0 ton toff t (s) a) b) Hình 2.1: Caùc phöông phaùp ñieàu khieån nhieät ñoä a) Ñieàu khieån lieân tuïc b) Ñieàu khieån khoâng lieân tuïc Trong thöïc teá, loø ñieän trôû thöôøng ñöôïc duøng döôùi daïng: loø toâi, loø uû, loø ram, loø nung, loø naáu chaûy … 2.1.2 Sô ñoà khoáng cheá loø ñieän trôû 2.1.2.1 Giôùi thieäu Treân hình 2.2 trình baøy moät maïch ñieän ñôn giaûn oån ñònh nhieät ñoä cho loø söôûi, vôùi loaïi loø naøy ñoä yeâu caàu chính xaùc veà nhieät ñoä khoâng cao. Nguyeân taéc laøm vieäc nhö sau: choïn nhieät ñoä cuûa loø baèng boä chuyeån maïch SW, öùng vôùi moãõi moät ñieän trôû nhieät PTR ta seõ coù moät cheá ñoä ñoùng caét ñieän trôû gia nhieät (do moãi PTR coù ñoä bieán thieân giaù trò ñieän trôû theo nhieät ñoä khaùc nhau: hình 2.3), töø ñoù giöõ nhieät ñoä cuûa loø ñöôïc coá ñònh ôû moät möùc ñaët tröôùc. 2.1.2.2 Nguyeân lyù laøm vieäc Hình 2.3: Bieán thieân PTR theo nhieät Hình 2.2: Maïch ñieàu khieån nhieät ñoä loø söôûi ________________________________________________________________________________________________________ Trang 37
  3. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Hieän nay chöa coù caùc TRIAC coâng suaát cöïc lôùn neân vôùi caùc taûi yeâu caàu coâng suaát lôùn maïch ñieän treân hình 2.2 khoâng ñaùp öùng ñöôïc. Coù theå thay theá baèng maïch ñieän treân hình 2.4. Trong maïch naøy hai SCR maéc song song nhau giöõ nhieäm vuï caáp doøng ra taûi. ÔÛ ñaây vieäc ñoùng caét SCR laáy ngay töø ñieän aùp rôi treân noù. Coâng suaát toån hao trong maïch khoâng lôùn vì khi SCR ñoùng thì doøng ñieàu khieån khoâng toàn taïi. Gioáng nhö ôû maïch treân, nhieät ñoä cuûa moâi tröôøng caàn khoáng cheá leä thuoäc vaøo tính chaát cuûa linh kieän PTR1. Hình 2.4: Ñieàu khieån nhieät ñoä duøng SCR thay TRIAC 2.2 LOØ HOÀ QUANG 2.2.1 Khaùi nieäm cô baûn Đ i ệ n áp 3 pha N ắ p lò Đ i ệ n c ự c h ồ quang HỒ QUANG Kim lo ạ i nóng ch ả y V ỏ lò V ỏ loø a) b) Mass Hình 2.5: Loø hoà quang nung noùng tröïc tieáp (a) vaø hoà quang nung noùng giaùn tieáp (b) Loø hoà quang lôïi duïng nhieät cuûa ngoïn löûa hoà quang giöõa caùc ñieän cöïc (graphite, than): hoà quang nung noùng giaùn tieáp (hình b) hoaëc giöõa ñieän cöïc vôùi vaät lieäu caàn gia nhieät (thoâng qua ñieän cöïc khaùc laø voû loø): hoà quang nung noùng tröïc tieáp (hình a). Hoà quang coù theå taïo ra töø nguoàn ñieän moät chieàu hay xoay chieàu laáy töø löôùi. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 38
  4. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Loø hoà quang thöôøng duøng ñeå naáu theùp hôïp kim chaát löôïng cao, saûn xuaát ñaát ñeøn … Trong loø coù theå trang bò theâm caùc thieát bò khuaáy troän ñeå naâng cao chaát löôïng cuûa kim loaïi naáu. Caùc thoâng soá quan troïng cuûa loø hoà quang laø: Dung löôïng ñònh möùc cuûa loø: troïng löôïng saûn phaåm toái ña trong moät meû naáu. - Coâng suaát ñònh möùc cuûa bieán aùp loø: aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán thôøi gian naáu - luyeän vaø khaû naêng thöïc thi theo caùc qui trình coâng ngheä cuûa loø. Chu trình laøm vieäc cuûa loø hoà quang goàm 3 giai ñoaïn: Giai ñoaïn khôûi ñoäng (moài loø). Trong giai ñoaïn naøy loø caàn moät coâng suaát nhieät - lôùn nhaát, naêng löôïng söû duïng trong giai ñoaïn naøy chieám khoaûng 60 ñeán 80% naêng löôïng cuûa toaøn boä quaù trình gia nhieät. Ñeå duy trì hoà quang, ñieän cöïc phaûi ñöôïc ñaët gaàn vaät lieäu caàn naáu vaø caáu truùc caùc vaät lieäu trong loø chöa oån ñònh do ñoù thöôøng xuyeân xaûy ra ngaén maïch. Ñaây laø giai ñoaïn maø hoà quang chaùy keùm oån ñònh nhaát. Giai ñoaïn oån ñònh: trong giai ñoaïn naøy coâng suaát nhieät yeâu caàu chuû yeáu laø ñeå - buø laïi caùc toån hao nhieät vaø chæ khoaûng 60% naêng löôïng cuûa giai ñoaïn khôûi ñoäng. Hoà quang giai ñoaïn naøy oån ñònh vaøo ñöôïc hieäu chænh theo qui trình coâng ngheä cuûa quaù trình gia nhieät. Giai ñoaïn keát thuùc: Ñaây laø giai ñoaïn laáy saûn phaåm ñaõ naáu luyeän, tu söûa vaø - laøm veä sinh loø. Ngoaøi loaïi loø hoà quang chaùy trong moâi tröôøng khoâng khí, ngöôøi ta coøn söû duïng caùc loø hoà quang chaân khoâng vaø loø hoà quang plasma tuyø thuoäc yeâu caàu cuûa coâng ngheä. - Khi naáu kim loaïi trong loø hoà quang chaân khoâng ta seõ traùnh ñöôïc söï töông taùc cuûa kim loaïi vôùi caùc chaát khí coù trong khí quyeån. Luùc naøy haàu nhö kim loaïi chæ coøn taùc duïng vôùi caùc ñieän cöïc. Do vaäy loaïi loø naøy thöôøng ñöôïc duøng trong caùc meû naáu coù yeâu caàu chaát löôïng cao. - Loø hoà quang plasma coù öu ñieåm laø taäp trung moät löôïng naêng löôïng nhieät lôùn trong moät vuøng khoâng gian heïp do ñoù coù khaû naêng taïo ra moät möùc nhieät ñoä trong loø cöïc cao. Vì theá taêng ñöôïc khaû naêng vaø toác ñoä phaûn öùng taïo nhöõng lieân keát maø ôû nhieät ñoä thoâng thöôøng khoâng theå taïo ñöôïc. 2.2.2 Sô ñoà khoáng cheá loø hoà quang 2.2.2.1. Giôùi thieäu ________________________________________________________________________________________________________ Trang 39
  5. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Hình 2.6 laø moät sô ñoà ñieàu khieån loø hoà quang öùng duïng trong thöïc teá töï ñoäng ñieàu chænh hoà quang ñieän giöõ nhieät ñoä loø ôû moät möùc ñaët tröôùc. ÔÛ ñaây chæ laø sô ñoà mang tính giôùi thieäu nguyeân lyù laøm vieäc, muoán thi coâng thöïc teá caàn boå sung caùc maïch oån ñònh vaø thöïc hieän treân caû 3 pha. Maïch ñieän goàm caùc phaàn chính nhö: Bieán doøng cuøng chænh löu CL1 ñeå phaûn hoài doøng hoà quang cho heä thoáng xöû - lyù. Chænh löu CL2 ñeå phaûn hoài ñieän aùp cuûa hoà quang cho heä thoáng xöû lyù. - Hai chænh löu CL1 vaø CL2 taïo thaønh maïch phaûn hoài döông doøng – aâm aùp giuùp - heä thoáng ñieàu khieån ñieän cöïc hoà quang. Maïch khueách ñaïi sai leäch ñeå khueách ñaïi tín hieäu ñuû lôùn ñieàu khieån ñoäng cô - chaáp haønh naâng/haï ñieän cöïc hoà quang. Trong moät soá heä thoáng ôû ñaây söû duïng maùy khueách ñaïi töø tröôøng ngang. Ñoäng cô ñieän moät chieàu kích töø ñoäc laäp ñieàu khieån naâng/haï ñieän cöïc hoà - quang. 2.2.2.2. Nguyeân lyù laøm vieäc Vôùi heä thoáng nhö treân sau khi ñaët cheá ñoä laøm vieäc cuûa loø thoâng qua chænh ñònh hai bieán trôû VR1 vaø VR2, heä thoáng seõ töï ñoäng oån ñònh doøng hoà quang theo daïng phaûn hoài döông - doøng aâm aùp giöõ nhieät ñoä loø trong möùc dung sai cho pheùp. Hình 2.6: Sô ñoà khoái nguyeân lyù khoáng cheá loø hoà quang 2.3. LOØ CAÛM ÖÙNG ________________________________________________________________________________________________________ Trang 40
  6. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp 2.3.1. Khaùi nieäm cô baûn Hình 2.7: Nguyeân lyù gia nhieät trong loø caûm öùng Loø caûm öùng laøm vieäc döïa vaøo hieän töôïng caûm öùng ñieän töø. Khi ñaët moät khoái kim loaïi vaøo trong moät töø tröôøng bieán thieân thì trong khoái kim loaïi seõ caûm öùng neân caùc doøng ñieän xoaùy (doøng foucault). Nhieät naêng maø doøng ñieän xoaùy sinh ra seõ laøm noùng khoái kim loaïi. Cuoän laøm vieäc xem nhö cuoän sô caáp maùy bieán aùp, trong khi vaät daãn ñieän caàn gia nhieät gioáng nhö cuoän thöù caáp bò ngaén maïch. Ñeå an toaøn cho cuoän laøm vieäc, thöôøng noù ñöôïc cheá taïo daïng oáng ñoàng coù nöôùc laøm maùt chaïy beân trong. Tuyø vaøo yeâu caàu coâng ngheä, coù theå ñieàu chænh taàn soá doøng ñieän cuoän laøm vieäc cho töông thích. Thoâng thöôøng thay ñoåi töø vaøi traêm Hz ñeán vaøi chuïc KHz. Ví duï ñeå toâi beà maët cuûa chi tieát caàn coù beà maët chòu löïc cao, ngöôøi ta naâng cao taàn soá ñeå doøng ñieän caûm öùng chuû yeáu chaïy beân ngoaøi vaät theå. Luùc naøy nhieät chuû yeáu chæ sinh ra treân beà maët cuûa chi tieát caàn toâi. Nhöng do kim loaïi daãn nhieät toát neân ta chæ ñöa beà maët leân nhieät ñoä cao trong vaøi giaây roài laøm nguoäi nhanh tröôùc khi phaàn lôùn nhieät truyeàn vaøo beân trong chi tieát. Naêng löôïng nhieät truyeàn vaøo kim loaïi phuï thuoäc chuû yeáu vaøo caùc yeáu toá sau: Ñieän trôû suaát ρ vaø heä soá töø thaåm μ cuûa kim loaïi. - Chính nhôø yeáu toá naøy maø caùc beáp ñieän caûm öùng (induction cooking) hay beáp ñieän töø raát an toaøn vôùi ngöôøi söû duïng: naáu, ñun thöïc phaåm raát toát nhöng khoâng gaây phoûng ngöôøi söû duïng maëc duø beáp ñaõ ñöôïc caáp ñieän vì ρ vaø μ cuûa ngöôøi khaùc raát xa cuûa theùp khoâng ræ hoaëc gang. Cöôøng ñoä töø tröôøng H. - Ñöôïc tính theo coâng thöùc: Wnhieät ≈ H2 ≈ I2. Nhöng treân thöïc teá khoâng theå taêng cöôøng ñoä doøng ñieän leân quaù cao vì nhö theå seõ laøm daây bò noùng chaûy (maëc duø ñaõ coù nöôùc laøm maùt). ________________________________________________________________________________________________________ Trang 41
  7. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Taàn soá doøng ñieän caûm öùng : - Ñöôïc tính theo coâng thöùc: Wnhieät ≈ f . Trong thöïc teá caùc loø caûm öùng thöôøng duøng phöông phaùp naøy. Vì vaäy, noù coøn coù moät teân khaùc laø loø taàn soá. Öu ñieåm cuûa loø caûm öùng: Coù theå truyeàn nhieät sang vaät caàn gia nhieät tröïc tieáp khoâng qua khaâu trung - gian neân hieäu suaát raát cao, truyeàn nhieät nhanh choùng, coù theå töï ñoäng hoaù deã daøng vaø ñaëc bieät coù theå tieán haønh gia nhieät trong moâi tröôøng chaân khoâng. Coù theå toâi beà maët chi tieát moät caùch deã daøng nhôø hieäu öùng maët ngoaøi cuûa - doøng cao taàn. Vaät caàn toâi coù theå mang hình daïng baát kyø. Do deã töï ñoäng hoaù neân taêng ñöôïc naêng suaát lao ñoäng. - Do caùc öu ñieåm nhö treân, loø caûm öùng coù raát nhieàu öùng duïng trong coâng nghieäp: Naáu chaûy kim loaïi trong khoâng khí, khí trô, chaân khoâng. - Nung phoâi ñeå reøn, daäp, eùp. - Toâi, ram uû caùc chi tieát cô khí. - Gia coâng hoaù nhieät. - Saáy, nung, haøn, ñònh hình chaát ñieän moâi nhö goã, khuoân ñuùc, söù, thoùc luùa, khöû - truøng ñoà hoäp … 2.3.2 Sô ñoà khoáng cheá loø caûm öùng 2.3.2.1 Giôùi thieäu Hình 2.8 laø moät sô ñoà ñieàu khieån loø caûm öùng duïng trong thöïc teá töï ñoäng ñieàu chænh nhieät ñoä loø ôû moät möùc ñaët tröôùc. ÔÛ ñaây chæ laø sô ñoà maïch ñoäng löïc, muoán thi coâng thöïc teá caàn boå sung maïch ñieàu khieån. Maïch ñieàu khieån coù theå ñôn giaûn chæ laø moät maïch dao ñoäng ña haøi hay cao caáp laø caùc maïch ñieàu khieån daïng SVPWM (söû duïng giaûn ñoà vector quay) Maïch ñieän goàm caùc phaàn chính nhö: Caùc voøng daây caûm öùng Ci coù doøng ñieän haøng ngaøn amper ñònh möùc. Ñaây laø - nguoàn phaùt sinh nhieät khi ñaët vaät caàn gia nhieät vaøo voøng daây naøy. Bieán aùp löïc laøm vieäc vôùi taàn soá töông öùng vôùi taàn soá laøm vieäc cuûa loø. - Tuï C nhaèm phaân ly doøng ñieän moät chieàu vaø buø heä soá coâng suaát. - Hai SCR T1 vaø T2 giöõ chöùc naêng ñoùng ngaét taïo doøng taàn soá cao cung caáp - cho maùy bieán aùp BA. Coâng suaát boä nghòch löu naøy coù theå ñeán 12.000KW; hieäu suaát coù theå ñeán 0,95; ñieän aùp laøm vieäc 1000V vaø taàn soá ñònh möùc 10 KHz. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 42
  8. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Cuoän khaùng K baûo veä quaù dI/dt cho SCR. - Maïch ñieàu cheá xung taïo doøng kích daãn hai SCR. - Daây daãn cao taàn: ñaëc tröng cuûa daây daãn doøng cao taàn laø coù caûm khaùng ñaëc - bieät lôùn so vôùi hieäu öùng beà maët, hoå caûm vaø chuùng phuï thuoäc nhieàu vaøo taàn soá. Thoâng thöôøng trong thöïc teá daây naøy chính laø caùc thanh caùi roãng ruoät coù nöôùc laøm maùt chaïy beân trong. Hieän nay ngöôøi ta ñaõ cheá taïo ñöôïc caùp cao taàn coù doøng 500A, taàn soá ñònh möùc 10 KHz vaø ñieän aùp ñeán 2 KV. 2.3.2.2 Nguyeân lyù laøm vieäc Ñeå coù ñöôïc ñieän aùp DC soùng daïng töông ñoái phaúng, ngöôøi ta phaûi söû duïng chænh löu nhieàu pha (vì duøng boä loïc khoâng thích hôïp ñoái vôùi caùc heä thoáng coâng suaát cöïc lôùn). Sau ñoù ñieän aùp naøy ñöôïc nghòch löu bôûi hai SCR T1 vaø T2 thoâng qua maïch ñieàu khieån laø khoái ñieàu cheá xung. Qua bieán aùp ñieän aùp ñöôïc naâng leân töông öùng vôùi yeâu caàu cuûa loø. Hình 2.8: Maïch ñoäng löïc trong loø caûm öùng 2.3.3 Nung noùng ñieän moâi Ñaây coù theå xem nhö moät öùng duïng môû roäng cuûa nung noùng caûm öùng. Ñeå coù theå nung noùng vaät lieäu khoâng daãn ñieän, taàn soá nguoàn luùc naøy ít nhaát phaûi vaøi MHz trôû leân. Naêng löôïng coù taàn soá cao naøy truyeàn vaøo vaät caàn gia nhieät khieán cho caùc löôõng cöïc ñieän trong vaät naøy xoay quanh vò trí oån ñònh cuûa noù cöïc nhanh, ma saùt vôùi caùc phaàn töû khaùc sinh nhieät. Do caùc phaàn töû löôõng cöïc ñieän naèm beân trong vaät caàn gia nhieät neân nhieät löôïng sinh ra trong phöông phaùp gia nhieät naøy toaû raát ñeàu treân vaät theå. Ví duï nhö öùng duïng gia nhieät trong hình döôùi ñaây. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 43
  9. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Hình 2.9: Gia nhieät theo nguyeân taéc caûm öùng Caùc mieáng vaùn ñöôïc goït thaät moûng theo caùc kích thöôùc ñònh saün ñaët giöõa hai ñieän cöïc. Khi aùp vaø 2 ñieän cöïc naøy moät ñieän aùp cao vôùi taàn soá cao, söï ma saùt cuûa caùc löôõng cöïc ñieän trong töøng mieáng vaùn moûng laøm taám vaùn eùp khoâ nhanh vaø ñeàu. Nhieàu chi tieát caàn laøm noùng tröôùc khi ñem gia coâng cuõng duøng phöông phaùp naøy ví duï: laøm meàm caùc chaát deûo (plastic) tröôùc khi ñònh hình (vì trong ñieàu kieän nhieät ñoä thöôøng chuùng raát cöùng); Raõ ñoâng (defrost) cho thöïc phaåm ñoâng laïnh; khöû truøng ñoà hoäp; trong y khoa ñeå taïo moät côn soát nhaân taïo duøng cho vaät lyù trò lieäu … Ngoaøi ra trong gia duïng ngöôøi ta ñaõ cheá taïo raát nhieàu loø daïng naøy, ñoù laø loø vi soùng (Microwave Oven). Loø naøy ñaëc bieät thoâng duïng ôû caùc xöù laïnh do chöùc naêng raõ ñoâng cuûa noù. Tuy nhieân do tính chaát nhö ñaõ neâu ôû treân, thöïc phaåm nöôùng trong loø naøy bò maát nöôùc. Do ñoù ñeå naâng cao chaát löôïng khi nöôùng thöïc phaåm, ngöôøi ta thöôøng keát hôïp theâm caùc ñieän trôû gia nhieät trong loø. Maïch ñieän cuûa loø vi ba coù theå deã daøng tìm thaáy trong caùc taïp chí ñieän töû daân duïng. Trong coâng nghieäp caùc loø daïng naøy chuû yeáu duøng ñeøn ñieän töû: ñeøn magneùtron (do yeâu caàu veà coâng suaát, ñieän aùp vaø taàn soá cao) trong khi caùc sinh vieân ngoaøi ngaønh chöa ñöôïc trang bò kieán thöùc veà daïng linh kieän naøy neân giaùo trình khoâng trình baøy. Neáu baïn coù nhu caàu haõy tham khaûo taøi lieäu veà Ñieän töû coâng nghieäp daønh cho sinh vieân chuyeân ñieän. 2.4 GIÔÙI THIEÄU MAÙY HAØN TIEÁP XUÙC 2.4.1 Khaùi nieäm cô baûn Haøn tieáp xuùc laø phöông phaùp haøn lôïi duïng hieäu öùng nhieät cuûa doøng ñieän coù trò soá lôùn chaûy qua ñieän trôû tieáp xuùc giöõa hai taám kim loaïi ñeå taïo nhieät löôïng keát dính hai taám kim loaïi laïi vôùi nhau taïi ñieåm tieáp xuùc. Chính vì theá coù khi ngöôøi ta coøn goïi laø haøn ñieän trôû. Tuy nhieân maùy haøn tieáp xuùc khoâng chæ haøn ñöôïc theo töøng ñieåm maø thöôøng ñöôïc cheá taïo theo ba daïng: Haøn noái: Duøng ñeå noái caùc oáng, caùc thanh kim loaïi laïi vôùi nhau ví duï haøn löôõi - cöa maùy … Minh hoạ qua hình 2.10 a. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 44
  10. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Haøn ñieåm: Ñeå haøn caùc taám moûng. Moái haøn coù hình daïng laø moät ñieåm coù - kích thöôùc baèng ñuùng tieát dieän beà maët tieáp xuùc cuûa ñieän cöïc haøn. Minh hoạ qua hình 2.10 b. Haøn laên (haøn ñöôøng): haøn gheùp mí theo ñöôøng thaúng hoaëc cong giöõa hai taám - kim loaïi. Ví duï haøn thuøng chöùa daàu taûn nhieät trong maùy bieán aùp löïc, phao … Luùc naøy ñieän cöïc laø caùc con laên, coù theå taïo ñöôïc caùc moái haøn lieân tuïc hay thaønh maûng baèng caùc veát haøn choàng laép. Minh hoạ qua hình 2.10 c. Hình 2.10: Caùc daïng haøn ñieän trôû 1- Ñieän cöïc haøn 2- Vaät caàn haøn 3- Moái haøn 4- Maùy bieán aùp haøn a) Haøn noái b) Haøn ñieåm c) Haøn laên Gioáng nhö trong loø ñieän trôû, nhieät löôïng sinh ra treân moái haøn ñöôïc tính theo coâng thöùc: Q = R . I2 . t (2.2) Töø ñaây, muoán ñieàu khieån nhieät ñoä treân moái haøn ta coù theå ñieàu khieån R, I hay t. Caên cöù vaøo nhieät ñoä noùng chaûy cuûa taám kim loaïi caàn haøn, seõ ñieàu chænh nhieät löôïng töông thích ñeå moái haøn keát dính toát. Thoâng thöôøng ñeå cho deã ñieàu khieån, ngöôøi ta seõ giöõ nguyeân giaù trò doøng haøn vaø ñieàu chænh thôøi gian haøn. Vôùi cuøng moät vaät lieäu haøn coù theå xem nhö ñieän trôû moái haøn R = const nhöng roõ raøng ñieän trôû naøy phuï thuoäc vaøo kim loaïi haøn: theùp coù ñieän trôû lôùn neân haøn raát deã vôùi doøng ñieän nhoû trong khi nhoâm coù ñieän trôû nhoû vaø lôùp oxyt beà maët beàn vöõng ñoøi hoûi giaù trò cuûa doøng haøn phaûi raát lôùn. 2.4.2 Chu kyø laøm vieäc cuûa maùy haøn ñieåm (spot welding) Ñeå ñieàu khieån maùy haøn ñieåm theo moät chöông trình töï ñoäng, baét buoäc chöông trình haøn cho töøng moái haøn phaûi ñöôïc thieát keá chính xaùc. Moãi chu kyø haøn trong maùy haøn ñieåm bao goàm 4 böôùc minh hoaï treân hình 2.11 nhö sau: ________________________________________________________________________________________________________ Trang 45
  11. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Hình a Hình b Hình c Hình d Hình 2.11: Trình töï caùc böôùc trong maùy haøn ñieåm 1/ Thôøi gian neùn (hình a): Trong khoaûng thôøi gian naøy, hai ñieän cöïc eùp chaët vaøo hai taám kim loaïi caàn haøn, taïo moät aùp suaát thích hôïp leân moái haøn. 2/ Thôøi gian haøn (hình b): laø thôøi gian doøng ñieän ñi qua vaät caàn haøn taïi ñieåm tieáp xuùc vôùi ñieän cöïc. Doøng ñieän naøy ñuû lôùn ñeå noùng chaûy vaø keát dính hai taám kim loaïi taïi ñieåm tieáp xuùc. 3/ Thôøi gian giöõ (hình c): trong thôøi gian naøy caùc ñieän cöïc vaãn coøn eùp chaët vaøo moái haøn vaø chôø cho moái haøn raén trôû laïi. 4/ Thôøi gian ngaét (hình d): ñaây laø thôøi gian ñeå tieáp tuïc ñöa ñieåm caàn haøn keá tieáp vaøo giöõa hai ñieän cöïc. 2.4.3 Giôùi thieäu maïch ñieän maùy haøn tieáp xuùc 2.4.3.1. Giôùi thieäu Hình 2.12 trình baøy maïch ñieän cuûa moät maùy haøn ñieåm (spot welding) xaùch tay cuûa Myõ. Caáu taïo goàm: Bieán aùp BA1 cung caáp ñieän naïp tuï C taïo doøng IG kích daãn SCR T. Bieán aùp - naøy coù coâng suaát raát beù, naèm trong maïch ñieàu khieån. Bieán aùp BA2 chính laø bieán aùp haøn. Coâng suaát ñöôïc choïn tuyø thuoäc vaøo loaïi - vaät lieäu caàn haøn coù loõi theùp kyõ thuaät ñieän laø loaïi daøi (khoâng choïn daïng gaàn khoái vuoâng ñeå naâng cao töø thoâng taûn traùnh chaùy daây quaán maùy bieán aùp haøn khi laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén maïch). Boä coâng taéc khoâng tieáp ñieåm goàm D1; D2; D3; D4 vaø SCR T. Boán diode giöõ - chöùc naêng töông töï nhö moät caàu chænh löu giuùp SCR ñoùng caét doøng xoay chieàu (minh hoaï treân hình 2.13). Maïch naïp xaû R, C giöõ chöùc naêng ñònh thôøi gian haøn. - Ñieän cöïc söû duïng loaïi ñoàng caùn nguoäi. - ________________________________________________________________________________________________________ Trang 46
  12. Giaùo trình Ñieän töû coâng nghieäp Điện cực Hình 2.12: Sô ñoà nguyeân lyù maïch ñieän maùy haøn ñieåm xaùch tay 2.4.3.2. Nguyeân lyù laøm vieäc Nhö ñaõ noùi ôû treân, nhieät löôïng sinh ra taïi moái haøn ñöôïc tính theo coâng thöùc (2.1): Q = R. I2. t. Cuï theå vôùi maïch ñieän treân hình 2.12 ngöôøi ta ñieàu tieát nhieät ñoä treân moái haøn thoâng qua vieäc ñieàu khieån thôøi gian haøn. Khi vöøa caáp ñieän cho maïch, tuï ñieän C seõ nhanh choùng naïp ñaày, luùc naøy vaãn chöa coù doøng ñieän haøn vì SCR T chöa daãn. Sau khi ñaõ chuaån bò ñaày ñuû caùc ñieàu kieän haøn nhö : laøm saïch nôi döï ñònh seõ haøn ; eùp chaët hai taám theùp caàn haøn (do coâng suaát maùy haøn xaùch tay raát beù neân khoâng theå haøn caùc kim loaïi coù ñoä daãn ñieän toát nhö Al, Cu …) … Ta nhaán nuùt SW. Coâng taéc naøy chuyeån maïch sang beân phaûi vaø xaû ñieän treân tuï vaøo chaân G (Gate) cuûa SCR T, laøm cho T daãn caáp doøng ñieän haøn (T vaø caùc diode D1, D2, D3, D4 hoaït ñoäng nhö moät coâng taéc daãn doøng xoay chieàu minh hoaï treân hình 2.13, traïng thaùi cuûa coâng taéc naøy chính laø traïng thaùi cuûa T). Hình 2.13: Coâng taéc daãn doøng xoay chieàu duøng SCR Thôøi gian haøn ñöôïc ñieàu chænh tuyø thuoäc vaøo giaù trò cuûa bieán trôû VR vì khi VR caøng lôùn thì thôøi gian xaû tuï caøng laâu, doøng IG toàn taïi caøng laâu khieán cho doøng ñieän haøn caøng laâu (töông öùng vôùi nhieät ñoä caøng cao) hoaëc ngöôïc laïi. Nhö vaäy tuyø vaøo chuûng loaïi theùp haøn, beà daøy hai taám theùp haøn maø ta choïn thôøi gian haøn sao cho hôïp lyù. Ñeå caùc moái haøn ñöôïc chaéc, beàn vaø ñeïp, neân xöû lyù beà maët cuûa vaät caàn haøn thaät saïch tröôùc khi haøn. ________________________________________________________________________________________________________ Trang 47
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2