thiết kế nguồn hàn một chiều ding bộ chỉnh lưu có Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V

Tài liệu tham khảo kỹ thuật công nghệ cơ khí thiết kế nguồn hàn một chiều ding bộ chỉnh lưu có Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V

Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -1- LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển nền kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ gới hóa và tự động hóa trong các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất công nghiệp hiện đại sự cơ giới hóa và tự động hóa giúp nâng cao năng suất lao động và chất lợng sản phẩm. Một trong những vấn đề đang được các nhà sản xuất rất quan tâm hiện nay là việc ghép nối các chi tiết với nhau để cấu thành sản phẩm. Trong tất cả các phơng pháp ghép nối các chi tiết với nhau thì phơng pháp hàn điện có nhiều ưu điểm hơn tất cả và đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của các nhà sản xuất . Chính vì vậy mà ngày nay các máy hàn điện đã xuất hiện và được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ngành công nghiệp, chế tạo máy ,vận tải, xây dựng nông nghiệp .và trở thành một phần tất yếu không thể thiếu . Một trong những phương pháp nâng cao chất lượng của các mối hàn là sử dụng máy hàn hồ quang một chiều để hàn. Đề tài tốt nghiệp trong cuốn đồ án này là tìm hiểu, thiết kế nguồn hàn một chiều ding bộ chỉnh lưu có : Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V. Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thày giáo Đỗ Trọng Tín em đã hoàn thành nhiệm vụ được giao và rút ra những vấn đề cần thiết về hàn điện với các phương pháp sử dụng hợp lí và kinh tế . Nội dung của đồ án được trình bày theo sáu chương : - Chương I : Giới thiệu chung về hàn điện . - Chương II : Tính chọn phương án . - Chương III : Tính toán thiết kế mạch lực . - Chương IV : Tính toán thiết kế mạch điều khiển . - Chương V : Thi công lắp ráp mạch điều khiển . - Chương VI : Kết luận . Trong quá trình tìm hiểu ,nghiên cứu và thực hiện đồ án này em đã cố gắng trình bày những vấn đề về hàn điện nói chung và máy hàn một chiều nói riêng. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -2- Nhưng vì thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài có hạn cùng với kinh nghiệm , kiến thức của bản thân còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong thày giáo hướng dẫn cùng các thày cô giáo trong khoa Điện góp ý , giúp đỡ em củng cố kiến thức của mình và rút ra những bài học kinh nghiệm quí báu để cho những lần sau em thực hiện tốt hơn. Em xin được chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện : Nguyễn Thiên Huy . Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -3- Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀN ĐIỆN I. MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ HÀN ĐIỆN : 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. I.1. PHÂN LOẠI CÁC PHƯƠNG PHÁP HÀN ĐIỆN : Có thể phân loại các phương pháp hàn điện theo sơ đồ tổng quát sau: Hàn điện Hàn hồ Hàn tiếp xúc Hàn tay Hàn tự động Hàn đường Hàn điểm Hàn nối Dưới lớp trợ dung Trong ga bảo vệ Một điểm hai mặt Hai mặt một điểm Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -4- Hình I-1 : Phân loại các phương pháp hàn điện . I .2. HỆ SỐ TIẾP ĐIỆN CỦA NGUỒN HÀN: Máy hàn là loại máy làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại . Đặc trưng quan trọng của chế độ này là hệ số tiếp điện . Hệ số tiếp điện TĐ% của nguồn hàn hồ quang được tính theo công thức TĐ%=minmaxmaxnglvlvttt+100% Trong đó : tlvmax : Là thời gian hàn hết một que hàn ( máy hàn tay) hoặc thời gian hàn hết một lô điện cực (máy hàn tự động). Đây là thời gian làm việc max tngmin : Là thời gian thay xong một que hàn hoặc một lô điện cực và mồi được cho hồ quang cháy lại .Đây là thời gian nghỉ ngắn nhất . Để đảm bảo tuổi thọ cho máy thì khi vận hành phải luôn đảm bảo : Ih2.TĐ% = Ihđm2.TĐđm% =const Trong đó Ihđm và TĐđm% là các thông số có ghi trên nhãn máy. II. HÀN HỒ QUANG : Hàn hồ quang là phương pháp hàn sử dụng hiện tượng hồ quang điện. Hàn hồ quang được dùng với các phương pháp hàn bằng tay, hàn tự động hoặc bán tự động . II. 1. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI NGUỒN HÀN HỒ QUANG : Nguồn hàn hồ quang có thể sử dụng là nguồn một chiều hoặc nguồn xoay chiều nhưng phải đáp ứng được các yêu cầu sau : * Điện áp không tải phải đủ lớn để mồi được hồ quang : +Đối với nguồn hàn một chiều : Khi cực từ là kim loại yêu cầu : Uomin=(30÷40) v Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -5- Khi cực từ là than yêu cầu : Uomin=(40÷50) v. +Đối với nguồn xoay chiều yêu cầu : Uomin=(50÷60) v . * Đảm bảo an toàn khi vận hành nhất là ở chế độ ngắn mạch .Khi đó dòng ngắn mạch lớn có thể gây cháy dây hàn. Dòng ngắn mạch : Inm=(1,2÷1,4)Iđm. * Nguồn hàn phải đảm bảo cung cấp đủ công suất cho máy hàn. * Phải đảm bảo điều chỉnh được dòng hàn vì dòng hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn. Dòng hàn được tính theo công thức sau : Ih=(40÷60)d. Trong đó: Ih : Dòng điện hàn: tính bằng (A). d : Đường kính que hàn : tính bằng (mm). * Đường đặc tính vôn_ampe của nguồn hàn phải phù hợp với từng phương pháp hàn: +Đối với phương pháp hàn hồ quang bằng tay thì đường đặc tính ngoài yêu cầu phải dốc (mềm) :đường 1 +Đối với phương pháp hàn hồ quang tự động thì đường đặc tính ngoài yêu cầu phải cứng : đường 2 (2)I®m2I®m3(1)(3)hIhI®m1oOU Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -6- Hình I-2 : họ đặc tính ngoài của nguồn hàn hồ quang . *Điện thế của nguồn hàn phải thay đổi nhanh theo chiều dài của hồ quang khi chiều dài hồ quang tăng lên nó phải tăng lên, khi chiều dài hồ quang giảm đi nó phải hạ thấp xuống . II.2. CÁC NGUỒN HÀN HỒ QUANG : Quá trình hàn hồ quang gồm có các công việc : + Đốt cháy hồ quang . + Cho điện cực tiến dần về phía hồ quang tuỳ theo sự nóng chảy vật hàn . + Giữ cho hồ quang cháy ổn định với một chiều dài nhất định. + Di chuyển que hàn theo đường hàn . Đường đậc tính nguồn hàn như sau: hIhoUI®m3(3)Imåi hq203040506070 Hình I- 3 : Đường đặc tính nguồn hàn . Có hai loại nguồn hàn hồ quang : nguồn hàn hồ quang xoay chiều và nguồn hàn hồ quang một chiều. II.2.1. Các nguồn hàn hồ quang xoay chiều: Khi hàn bằng điện xoay chiều người ta thường sử dụng biến áp hàn vì : +Dễ chế tạo, giá thành hạ . +Có thể tạo ra được dòng điện hàn lớn khoảng : 500÷2000 A. Trng i Hc Bỏch Khoa H Ni n Tt Nghip SVTH: Nguyn Thiờn Huy TH1_K46 -7- Bin ỏp hn thng cú hai kiu : II.2.1.a> Bin ỏp hn (BAH) cú cun khỏng ngoi : Thng l mỏy bin ỏp h ỏp mt pha, mch th cp cú mc ni tip mt cun phn khỏng : aW1W2WckHình I-4: Sơ đồ nguyên lí MBAH có cuộn kháng ngoi Cun khỏng mc ni tip vi mch th cp ca BAH cú nhim v h thp in th ca BAH n mt tr s cn thit phỏt sinh h quang. Khi ngn mch mch hn cun khỏng thu ly in th th cp ca BAH gim dũng ngn mch xung. II.2.1.b > Mỏy bin ỏp hn kiu hn hp : Mỏy bin ỏp hn cú cun khỏng liờn h trc tip vi mch t chớnh: S nguyờn lớ : aW2W1Hình I-5: Sơ đồ nguyên lí MBAH kiểu hỗn hợp. Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -8- Với cả hai phương pháp trên để điều chỉnh dòng hàn ta thay đổi khe hở (a) khi khe hở (a) tăng thì từ trở của mạch từ tăng, từ thông giảm đi, điện tự cảm và trở kháng của nó giảm đi dòng điện hàn tăng lên và ngược lại : U2=Uhq +Uck +Trong khi làm việc dòng I2 tăng thì Uck cũng tăng làm Uhq giảm. +Khi ngắn mạch : I2=Inm ;Uhq=0. Kết quả khi điều chỉnh (a) cho ta họ đường đặc tính như sau : aaa0IIU231IIIhh<<III0(1)(2)(3)a1a2a30U01U02U03uaaa231<<a3a2a1nm1nm2nm3nm1nm2nm3 Hình I-6: Họ đặc tính khi điều chỉnh khe hở (a)cuộn khử từ. II.2.2. Các nguồn hàn hồ quang một chiều : Nguồn hàn hồ quang một chiều được sử dụng cấp cho các máy hàn hồ quang tự động, bán tự động hoặc bằng tay. Có hai loại nguồn hàn một chiều : +Dùng máy phát hàn một chiều . +Dùng bộ chỉnh lưu biến đổi dòng xoay chiều thành dòng một chiều cấp cho máy hàn . II.2.2.a.> Máy phát hàn một chiều : Các máy phát hàn một chiều phải đáp ứng đượcyêu cầu là phải tạo ra họ đặc tính ngoài dốc cho phương pháp hàn bằng tay và mềm cho hàn tự động. có thể sự dụng các loại máy phát hàn một chiều sau: Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -9- a.1> máy phát hàn một chiều có cuộn kích từ độc lập và cuộn khử từ mắc nối tiếp : Sơ đồ nguyên lí : +-w2fw1u2 cm1VR+-w1: Cuén kÝch tõ ®éc lËp.w2: Cuén khö tõ nèi tiÕp. +Cách 1 : Thay đổi số vòng dây của cuộn W2 bằng chuyển mạch CM. Đây là phương pháp điều chỉnh thô, dòng điện sẽ thay đổi đột ngột (nhảy cấp ) do vòng dây W2 sẽ thay đổi đột ngột:(hình :I-7a) +Cách 2 : Thay đổi dòng kích từ Ikt của W1bằng chiết áp VR1. Đây là phương pháp điều chỉnh tinh dòng điện sẽ thay đổi tuyến tính liên tục : (Hình : I-7b) wwi00uiiiiuuuiii<<H×nh :1-7aH×nh :1-7bkt3kt2kt10302010uuhh2221iiiiinm2nm3nm1kt3kt2kt1nm2nm1w > w 2221 Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -10- HìnhI-7 : Họ đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy hàn một chiều. 10a.2> Máy phát hàn một chiều có cuộn kích từ song song cuộn khử từ nối tiếp : Sơ đồ nguyên lí : f+rvw12w2cm1w1: Cuén kÝch tõ.w2: Cuén khö tõ .H×nh vÏ : I-8 Phương pháp điều chỉnh và họ đặc tính ngoài tương tự như mục :a.1> a.3> Máy phát hàn một chiều có cực từ rẽ: Để điều chỉnh dòng hàn ta điều chỉnh VR. Khi đó ta điều chỉnh được cả dòng kích từ trong cuộn kích từ chính W1 và cuộn phụ W2 . Tạo ra đường đặc tính ngoài dốc. Sơ đồ nguyên lí : [...]... có chấn động Tuy nhiên các bộ chỉnh lưu cũng có những hạn chế sau: +Chi phí đầu tư ban đầu lớn +Đòi hỏi người sử dụng phải có một trình độ nhất định Hệ thống chỉnh lưu được chia thành nhiều loại: +Một pha hoặc ba pha +Đối xứng hoặc không đối xứng +Có điều chỉnh hoặc không có điều chỉnh Tuy nhiên trong phạm vi đề tài này em xin trình bày ba phương án dùng bộ chỉnh lưu có thể dùng khi thiết kế nguồn. .. đồ chỉng lưu cầu ba pha đối xứng thường được sử dụng đối với những máy hàn có công suất trung bình, lớn, có yêu cầu cao về điều chỉnh dòng hàn Thực chất đây là một phương án tốt IV l a chọn phương án thiết kế mạch lực: Với yêu cầu c a đề tài là thiết kế máy hàn một chiều có : +Điện áp tải : Ud =70 V ; +Dòng hàn cực đại : Ihmax =400 A ; Qua quá trình phân tích ba phương án chỉnh lưu ở trên Để đảm bảo... điều chỉnh dòng điện và bảo vệ quá tải +BAH :(Biến áp hàn) Là máy biến áp ba pha có sơ đồ đấu dây Δ/Y làm mát bằng không khí +Bộ chỉnh lưu : Dùng chỉnh lưu cầu ba pha không đối xứng SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -22- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội II Đồ Án Tốt Nghiệp tính toán máy biến áp : Yêu cầu : +Điện áp ra c a chỉnh lưu : Ud = 70 V; : Ihmax= 400 A; +Dòng điện hàn cực đại Điện áp chỉnh lưu. .. áp hàn và bộ chỉnh lưu +Máy biến áp hàn : là loại máy biến áp đặc biệt chuyên dụng tạo ra điện áp nhỏ và dòng điện lớn Công suất lớn +Bộ chỉnh lưu : có thể sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu một pha hoặc ba pha ; đối xứng hoặc không đối xứng Ta thường sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu sau: + Cầu một pha có điều khiển SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -11- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp + Cầu ba... hàn một chiều sau: +Dùng sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển +Dùng sơ đồ cầu ba pha có điều khiển không đối xứng +Dùng sơ đồ cầu ba pha có điều khiển đối xứng II II 1 phương án 1 :Dùng bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển: Sơ đồ nguyên lí : SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -14- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội II Đồ Án Tốt Nghiệp 3 Các thông số c a mạch : +Giá trị trung bình c a điện áp ngay... chi phí vận hành cao trong khi hiệu suất lại không cao Ngày nay do ứng dụng tiến bộ KHKT điện tử dẫn đến sự phát triển c a công nghiệp và khả năng tự động h a trong sản xuất mà các máy phát hàn ít được sử dụng và dần bị thay thế trong các nhà máy, xí nghiệp thay vào đó là các loại máy hàn sử dụng các bộ biến đổi chỉnh lưu II.2.2.b.> Nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu : *Cấu tạo : gồm hai bộ phận chính... chỉng lưu cầu một pha thường được sử dụng đối với những máy hàn có công suất nhỏ yêu cầu về điều chỉnh dòng điện không cao, yêu cầu chất lượng mối hàn không cao III phương án 2 :Dùng bộ chỉnh lưu cầu có điều khiển ba pha không đối xứng: SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -16- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội III.3 Đồ Án Tốt Nghiệp Các thông số c a mạch : +Giá trị trung bình c a điện áp ngay sau mạch van chỉnh. .. đồ chỉng lưu cầu ba pha không đối xứng thường được sử dụng đối với những máy hàn có công suất trung bình, lớn, có chất lượng khá tốt, giá thành v a phải IV phương án 3: Dùng bộ chỉnh lưu cầu có điều khiển ba pha đối xứng: SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -18- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội IV.3 Đồ Án Tốt Nghiệp Các thông số c a mạch : +Giá trị trung bình c a điện áp ngay sau mạch van chỉnh lưu: Ud... f=50 Hz Thay số : Q = 6 35000 =92 cm 3.50 Với máy biến áp có công suất Sba =35 KVA có thể thiết kế loại trụ hình chữ nhật như sau : a: Chiều rộng trụ SVTH: Nguyễn Thiên Huy TĐH1_K46 -24- Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Đồ Án Tốt Nghiệp b: Chiều dày trụ h: Chiều cao trụ Ta có : Q = a. b Để đảm bảo về mặt kĩ thuật ta chọn a/ b = 1,25 Ta được : a= 8,5cm b = 10,8cm Tiết diện trụ tính lại : Q =a. b = 8,5.10,8... Nội Đồ Án Tốt Nghiệp + Cầu ba pha có điều khiển đối xứng hoặc không đối xứng + Sơ đồ tia ba pha có điều khiển + Sơ đồ sáu pha hình tia II hàn hồ quang tự động Quá trình hàn gồm có các công việc : +Đốt cháy hồ quang +Cho điện cực tiến dần về ph a hồ quang tùy theo sự nóng chảy +Giữ cho hồ qang cháy với một chiều dài nhất định +Di chuyển que hàn theo đường hàn Hàn tự động thì tất các công việc . I2=Inm ;Uhq=0. Kết quả khi điều chỉnh (a) cho ta họ đường đặc tính như sau : aaa0IIU231IIIhh<<III0(1)(2)(3 )a1 a 2a3 0U01U02U03uaaa231<< ;a3 a 2a1 nm1nm2nm3nm1nm2nm3. chiều để hàn. Đề tài tốt nghiệp trong cuốn đồ án này là tìm hiểu, thiết kế nguồn hàn một chiều ding bộ chỉnh lưu có : Ihmax= 400 A ; Udmax= 70V.