Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
- 2 -
ĐỀ TÀI
“ Thiết kế bộ nguồn cho máy hàn tự
dộng dùng thyristor đảm bảo được các yêu
cầu công nghệ’’
SV:Đinh Trọng Thuận
Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
- 3 -
LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của nền kinh tế xã hội, các lĩnh
vực khoa học, kỹ thuật ứng dụng vào các ngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp điện tử
nói riêng, các thiết bị điện tử công suất được ứng dụng và được chế tạo ngày càng nhiều, đặc biệt là ứng
dụng vào các ngành kinh tế quốc dân và đời sống, làm cho yêu cầu về sự hiểu biết và thiết kế các loại
thiết bị này hết sức cần thiết đối với kỹ sư ngành điện
Cùng với sự phát triển của ngành điện tử công suất thì việc ứng dụng rộng rãi các loại máy hàn
vào công nghiệp là hết sức quan trọng nói một cách cụ thể hơn là đối với các ngành cơ khí chế tạo.
Để hiểu rõ được vai trò của điện tử công suất và các loại máy hàn trong đó có hàn tự động. Trong
bản đồ án môn học này được sự hướng dẫn của thầy Đỗ Mạnh Cường với đề tài :
“ Thiết kế bộ nguồn cho máy hàn tự dộng dùng thyristor đảm bảo được các yêu cầu công nghệ’’
Em có đưa ra một số phương án trình bày trong bản đồ án thiết kế. Tuy nhiên với sự hiểu biết và
những kiến thức đã học còn hạn chế nên bản đồ án của em không tránh khỏi những thiếu sót nhất
định.Em rất mong nhận được sự góp ý và chỉ bảo của các thầy cô giáo để bản đồ án của em được hoàn
thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên
Đinh Trọng Thuận
Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
- 4 -
Chương 1
TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ
1.1.Nguyên lý của hàn một chiều
a. Định nghĩa
Hàn là quá trình nối hai vật liệu bằng kim loại vói nhau bằng cách nung nóng chỗ nối đến nóng chảy hoặc gần nóng chảy
b. Nguyên lý của hàn một chiều
Là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn (102 đến 103A/mm2 ) tạo hiện
tượng hồ quang điện làm nóng chảy kim loại...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…
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
đoản mạch đủ lớn sẻ nung kim loại chổ tiếp xúc nóng chảy.
Thường sử dụng đoạn đặc tính CD để hàn
. Hình 1.1 Đặc tính VA
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:
+ Khả năng ghép nối các chi tiết cao với chất lượng mối hàn tốt .
+ Chi phí sản xuất hạ , cho năng suất lao động cao .
+ Ít tiêu hao nguyên vật liệu .
+ Bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp .
+ Công nghệ đơn giản, khả năng cơ giới hóa và tự động hóa cao
1.2. Cấu trúc máy hàn
Ih
A
B
C D
h
U
Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
- 5 -
Tùy theo nhu cầu sử dụng và tiêu chuẩn của nhà sản xuất nên cấu tạo các loại máy hàn cũng khác biệt nhau.Tuy nhiên
cấu tạo máy hàn có thể chia thành các phần chính sau:
- Nguồn điện có thể là xoay chiều AC hoặc một chiều DC được tạo ra từ bộ biến đổi
- Mỏ hàn và kẹp mass cùng cáp dẫn điện
- Bình khí và van điều áp có thể là khí Argon tinh khiết, Heli tinh khiết, CO2 tinh khiết, Hỗn hợp Argon + heli, Hỗn hợp
Argon + CO2
- Ngoài ra còn các bộ phận khác như vỏ, đồng hồ, làm mát, các nút điều khiển...vv
1.3. Phân loại
a. Theo chế độ hàn người ta chia làm 2 loại
-Kiểu thường: dòng điện được khống chế theo dạng hình thang: có điểm tăng dòng, duy trì và giảm dần về không
-Kiểu có xung: cũng như trên nhưng dòng khống chế được điều chế một tần số nào đó. Độ rộng và chu kỳ cũng có thể
thay đổi cho phù hợp với vật
b. Phân loại theo kiểu máy : có 3 loại
-Máy dùng chỉnh lưu diode
-Máy dùng chỉnh lưu bằng thyristor
-Máy inveter
c. Phân loại theo dòng hàn: có 2 loại
-Máy hàn DC
Inveter AC--->DC--->AC--->DC
Thyristor AC--->DC
+- Máy hàn AC--->DC--->AC
1.4. Các yêu cầu khi làm việc
- Nguồn hàn phải đảm bảo dòng hồ quang cả ở chế độ mồi và chế độ hồ quang ổn định
- Đảm bảo an toàn khi làm việc ở chế độ làm việc cũng như chế độ ngắn mạch làm việc
- Nguồn hàn phải có công suất lớn
- Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được dòng hàn
- Đường đặc tính ngoài của nguồn hàn phải đáp ứng được từng phương pháp hàn cụ thể ở đây
là hàn tự động thì đường đặc tính ngoài phải cứng
Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế
- 6 -
CHƯƠNG 2:
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
Để cấp nguồn cho tải một chiều, chúng ta cần thiết kế các bộ chỉnh lưu với mục đích biến đổi năng lượng điện xoay
chiều thành năng lượng điện một chiều. Các loại bộ biến đổi này có thể sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu sau đây:
- Chỉnh lưu tia ba pha có điều khiển
- Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng.
- Chỉnh lưu cầu ba phan có điều khiển.
2.1. Nhận xét các sơ đồ
a. Ưu và nhược điểm của chỉnh lưu tia 3 pha
-ưu điểm : so với chỉnh lưu một pha thì chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp một chiều tốt hơn, biên độ điện áp
đập mạch thấp hơn, thành phần sóng hài bậc cao bé hơn, việc điều khiển các van tương đối đơn giản
-nhược điểm : sơ đồ chỉnh lưu tia 3 pha có chất lượng điện áp ra tải chưa thật tốt lắm, khi cần chất lượng điện áp ra
tốt hơn thì dùng sơ đồ nhiều pha hơn.
b.Ưu nhược điểm của sơ đồ cầu ba pha không đối xứng
- Ưu điểm:sơ đồ có ít kênh điều khiển hơn so với sơ đồ cầu 3 pha đối xứng nên điều khiển dễ dàng hơn,đầu tư ít hơn
- nhược điểm: điện áp ra không được tốt như sơ đồ cầu 3 pha đối xứng,dải điều chỉnh điện áp không lớn lắm
c. Ưu và nhược điểm của chỉnh lưu cầu 3 pha đối xứng
- ưu điểm : chất lượng điện áp tốt nhất, hệ số đập mạch thấp, thành phần sóng hài nhỏ, hiệu suất
sử dụng biến áp tốt nhất
- nhược điểm : cần phải mở đồng thời hai van theo đúng thứ tự pha nên rất phức tạp, nó gây khó khăn khi chế tạo vận
hành và sửa chữa
Với đề bài cho : thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều có các thông số :
Uvào(v) Ud0(v) Iđm( A )
3x380 75 200
Sơ bộ ta có công suất một chiều Pd = Ud . Id =75 . 200=15000w
Theo các tài liệu cho thấy :
- Công suất > 5 KW ta dùng sơ đồ chỉnh lưu ba pha
- Đện áp một chiều ra tải cao > 30V nên dùng sơ đồ hình cầu
- Điện áp chỉnh lưu nhỏ hơn nhiều so với lưới nên phải sử dụng BA nguồn
T
T
14
T
T