Microsoft Word DT 239 08RD KHCN Baocao doc Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH CN M∙ sè 239 08RD/H§ KHCN Tªn ®Ò tµi Nghiªn cøu thiÕt k[.]
Bộ Công thơng Tổng Công ty Máy động lực máy nông nghiệp Viện Công nghệ Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN M số: 239.08RD/HĐ-KHCN Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo máy hànInverter chiều điều khiển Kỹ thuật số, đạt dòng hàn 160 A Cơ quan chủ quản: Bộ Công thơng Cơ quan chủ trì: Viện Công nghệ Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn văn thống 7100 16/2/2009 Hà Nội, 2009 Bộ Công thơng Tổng Công ty Máy động lực máy nông nghiệp Viện Công nghệ Báo cáo tổng kết đề tài KH-CN M số: 239.08.rd/HĐ-KHCN Tên đề tài: nghiên cứu thiết kế chế tạo máy hàn Inverter chiều điều khiển kỹ thuật số, đạt dòng hàn 160 A Cơ quan chủ trì Viện Công nghệ Hà Nội, 2009 Những ngời thực KS Nguyễn Văn Thống Viện Công nghệ KS Trần Thanh Tuyền Viện Công nghệ KS Lê Sỹ Lan Viện Công nghệ KTV Nguyễn Việt Hà Viện Công Nghệ KTV Trơng Văn Thoa Viện Công Nghệ Mục lục Lời mở ®Çu Kh¸i qu¸t vỊ m¸y hàn Inverter chiều điều khiển kĩ thuật số 1.01 Máy hàn Inverter 1.02 ứng dụng kĩ thuật số vào điều khiển máy hàn 1.03 Sù ph¸t triĨn cđa m¸y hµn Inverter 10 Thiết kế máy hàn Inverter chiều điều khiển kĩ thuật số đạt dòng hàn 160 A 11 2.01 Sơ đồ mạch điện chung - sơ đồ khối 2.02 Bộ nguồn 13 2.03 Bé nắn dòng lọc đầu vào 2.04 Bộ công suÊt cao tÇn 15 2.05 Biến áp fe-rit công suất 2.06 Bộ nắn cao tần lọc đầu 2.07 Bộ tạo xung 16 2.08 §iỊu khiĨn kü tht sè 17 2.09 Mạch xử lí tín hiệu đo 30 2.10 Màn hình hiển thị 2.11 Phần bảo vệ nhiệt 31 2.12 Phần giao tiếp máy tính 2.13 M¹ch in 32 2.14 Phần vỏ máy khung gá linh kiện Khảo nghiệm máy hàn 33 3.01 Máy hàn Inverter đợc thiết kế, chế tạo 3.02 Hớng dẫn sử dụng máy hàn Inverter chiều điều khiển kĩ thuật số, đạt dòng hàn 160 A 34 3.03 Các thông số máy hàn 38 KÕt luËn 39 Phô lôc 40 5.01 ảnh máy hàn bố trí bên máy hàn 5.02 Các b¶n vÏ chÝnh 42 5.03 Đánh giá máy hàn 47 5.03 Biên nghiệm thu sản phẩm ®Ị tµi 48 Tài liệu tham khảo 49 Lêi më đầu Máy hàn đợc sản xuất theo công nghệ truyền thống thờng có trọng lợng lớn, đến vài trăm cân Phần nặng máy hàn loại biến áp hàn, chiếm khoảng 2/ trọng lợng máy Máy hàn to nặng vừa gây tốn vật liệu chế tạo vừa gây khó khăn cho việc vận chuyển, di chuyển lu thông phân phối trong sản xuất Trong nhiều trờng hợp công việc hàn phải di chuyển từ nơi sang nơi khác thờng xuyên, hay phải đa lên tầng cao, có đợc thiết bị hàn mạnh mà lại gọn, nhẹ ớc muốn nhiều nhà sản xuất máy hàn thợ hàn Trong năm gần đây, giới xuất loại máy hàn đợc gọi máy hàn Inverter Cùng cho cờng độ dòng điện hàn nh máy hàn thông thờng trọng lợng máy Inverter nhẹ đến chục lần Máy hàn Inverter sản phẩm công nghệ cao Các phận máy Inverter từ biến áp hàn đến nhiều linh kiện điện tử, mạch điện sản phẩm công nghệ cao Công nghệ Inverter chế tạo máy hàn hoạt động nguyên lí nâng tần số dòng điện bình thờng ( 50 60 Hz ) lên tần số hàng nghìn, chí hàng chục nghìn Hz Dòng điện tần số cao đợc đa đến đầu vào biến áp hàn Nhờ làm việc với tần số cao nên biến áp có kích thớc trọng lợng nhỏ, nhỏ biến áp thông thờng đến vài chục lần Việc thiết kế mạch điện tần số cao đòi hỏi nhà thiết kế phải có kinh nghiệm, tính toán xác phải qua nhiều bớc thử nghiệm đời mạch điện làm việc ổn định Sự ứng dụng công nghệ số vào thiết bị công nghiệp giúp cho thiết bị làm việc xác hơn, hiệu cao hơn, dễ điều khiển Theo xu chung thời đại nhiều máy hàn Inverter đà đợc số hoá Máy hàn Inverter nhiều nớc đợc nhập vào nớc ta, đợc sử dụng rộng rÃi đợc a chuộng Mét sè c«ng ty cđa n−íc ta cịng c«ng bè đà sản xuất đợc máy hàn Inverter, nhng thực tế cha thấy bán thị trờng Nhóm thực đề tài mong muốn qua đề tài: nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy hàn Inverter chiều điều khiển kỹ thuật số, đạt dòng hàn 160 A đóng góp đợc số kinh nghiệm việc chế tạo loại máy hàn Khái quát máy hàn Inverter chiều điều khiển kĩ thuật số 1.01 Máy hàn Inverter Máy hàn đợc chế tạo theo phơng pháp thông thờng nói chung có trọng lợng lớn Phần nặng máy hàn biến áp hàn, biến áp hàn chiếm khoảng 2/ trọng lợng máy Để hàn đợc dòng điện lớn với chu kỳ tải cao ( 100 % ) biến áp phải lớn Biến áp lớn nặng, biến áp lớn nặng làm cho phận liên quan nh đồ gá, vỏ, thân máy phải to dày nên làm cho máy hàn nặng thêm Việc chế tạo máy hàn to, nặng tiêu tốn nhiều vật t nh: sắt thép để làm vỏ đồ gá, tôn silic để làm lõi biến áp, đồng để quấn biến áp, mà vật t có giá ngày tăng Do máy hàn cồng kềnh nặng nên việc chuyên chở chúng lu thông phân phối tốn lần vận chuyển đợc số lợng mà giá xăng dầu ngày tăng Trong sản xuất, công việc hàn nhiều phải di chuyển từ nơi sang nơi khác chuyển từ tầng cao sang tầng cao khác, lúc máy hàn nặng làm cho ngời thợ vất vả Trong máy hàn phận chuyển đổi lợng từ điện lới thành dòng điện phù hợp cho công việc hàn biến áp Công thức chung đợc dùng thiết kế biến áp là: [ 10 ] Pth = W.A.F.Bmax Trong đó: - Pth lợng mà biến áp chuyển tải - W thông số vòng dây quấn - A thông số lõi biến áp - F tần số làm việc - Bmax mật độ từ thông bÃo hoà lõi Qua công thức ta nhận thấy rằng: lợng đợc chuyển tải qua biến áp tỉ lệ thuận với tần số làm việc, mật độ từ thông bÃo hoà thông số kích thớc lõi, dây quấn Trong F.Bmax đợc coi hệ số hiệu suất biến áp; tăng tần số làm việc ( F ) tăng mật độ từ thông bÃo hoà ( Bmax ), hai khả chuyển tải biến áp tăng lên Còn nh ta giữ nguyên khả chuyển tải biến áp lúc ta giảm thông số vòng dây quấn ( W ) thông số lõi biến áp ( A ), có nghĩa giảm bớt vòng dây quấn thu nhỏ lõi biến áp, có nghĩa kích thớc biến áp đợc thu lại nhỏ Tuy nhiên đầu vào biến áp thông thờng điện lới có tần số 50 Hz, nên biến áp hoạt động với tần số 50 Hz Lõi biến áp thờng đợc làm tôn silic nên mật độ từ thông bÃo hoà bị hạn chế giới hạn định đợc cải thiện Vì biến áp đợc chế tạo theo phơng pháp truyền thống từ lâu đà thu nhỏ kích thớc đợc Nh để có đợc loại biến áp có kích thớc nhỏ ta phải nâng đợc tần số dòng điện đầu vào biến áp lên, đồng thời tìm loại vật liệu làm lõi biến áp có đợc mật độ từ thông bÃo hoà cao Công nghệ Inverter áp dụng vào việc chế tạo máy hàn giúp giải việc nâng tần số dòng điện cho đầu vào biến áp lên hàng trăm, hàng chục nghìn Hz, chí đến trăm nghìn Hz Trong Inverter Technology trang Web công ty Damien Compact Frequency Inverters trang Web công ty T J Snow cho ta biết công nghệ Inverter đợc áp dụng vào việc chế tạo máy hàn nh Qua sơ đồ nguyên lí máy hàn Inverter ( hình ) ta thấy đầu vào máy hàn điện lới bình thờng có điện áp 220 V 380 V xoay chiều, với tần số 50 Hz Dòng điện xoay chiều đợc nắn dòng biến đổi thành dòng chiều Dòng chiều đầu vào Inverter, thực chất Inverter cấu gồm cụm đóng ngắt nhanh kết hợp với biến áp Cụm đóng ngắt nhanh đợc mô tả cho dễ hiểu cặp tiếp điểm S1 S2 Hai cặp tiếp điểm hoạt động liên hoàn với nhau: cặp tiếp điểm S1 đóng cặp S2 mở ngợc lại Sự đóng ngắt liên hoàn biến dòng điện chiều trớc đây, sau qua trở thành dòng xoay chiều, nhng dòng xoay chiều có tần số khác với dòng xoay chiều đầu vào máy hàn Tốc độ đóng ngắt cặp tiếp điểm tạo nên tần số cho dòng điện xoay chiều mới, tốc độ đóng ngắt cao tần số dòng điện cao Dòng điện xoay chiều đầu vào biến áp Đầu biến áp dòng xoay chiều có tần số tơng tự nh đầu vào với điện áp thấp Dòng điện xoay chiều tần số cao, điện áp thấp đợc nắn dòng trở thành dòng chiều phục vụ cho công việc hàn s1 s2 dc 80V ac 220V s2 s1 H×nh Sơ đồ nguyên lí máy hàn Inverter Lõi biến áp thông thờng đợc làm từ tôn si-lic mỏng, tôn đợc phủ lớp cách điện để hạn chế phát sinh dòng điện cảm ứng xoáy lõi biến áp, dòng mạnh gây tổn thất việc truyền tải lợng biến áp làm biến áp nóng lên Khi nóng mức làm hỏng lớp cách điện dây quấn dẫn đến hỏng biến áp, đồng thời phát sinh nhiệt lớn tổn thất truyền tải biến áp lớn hơn, hạn chế đợc phát sinh nhiệt hiệu suất biến áp cao Tấm tôn si-lic mỏng tổn thất gây nhỏ Theo Transformer trang thông tin Wikipedia, the free enciclopedia vài loại thật mỏng có khả hoạt động đến tÇn sè 10.000 Hz Nh− vËy nÕu ta muèn biÕn áp hoạt động với tần số cao 10.000 Hz phải tìm kiếm loại vật liệu cho lõi biến áp Qua nhiều trình nghiên cứu ngời ta đà tìm loại vật liệu này, loại vật liệu có tên chung fe-rit, có độ thấm từ cao điện trở suất lớn Trong “ What is ferrite “ trªn trang Web Fair-rite.com cho ta biết nhiều loại vật liệu Fe-rit có cấu trúc tinh thể với công thức hoá học chung MO-Fe2O3, Fe2O3 ô-xit sắt, MO biểu thị cho hợp chất hai hay nhiều ô-xit kim loại có hoá trị khác ( ví dụ: kẽm, nic-ken, măng-gan, đồng ) Sự bổ sung ô-xit nói vào thành phần cho phép tạo nhiều loại fe-rit khác có tính chất phù hợp với loại mục đích sử dụng khác Các thành phần fe-rit đợc ép từ bột ô-xit kim loại nói đợc thiêu kết lò Cơ tính điện từ tính ferit chịu ảnh hởng lớn trình thiêu kết, trình dựa yếu tố: thời gian nhiệt độ - áp suất Fe-rit co lại bị thiêu kết, kích thớc co lại đến 10 17 % Với cách chế tạo nh fe-rit đợc coi nh loại gốm Fe-rit cứng giòn, nh loại gốm khác fe-rit dễ bị sứt, vỡ Các loại fe-rit khác có màu sắc khác nhau, từ màu xám bạc đến màu đen Có dạng fe-rit là: fe-rit mềm fe-rit cứng Sự khác dạng fe-rit nhận biết từ xúc giác mà từ đặc tính từ trờng Fe-rit mềm không trì từ tính lâu dài, fe-rit cøng “ th× cã tÝnh nhiƠm tõ vÜnh cưu “ Fe-rit cứng thờng đợc dùng làm nam châm, fe-rit mềm đợc sử dụng vào việc làm lõi biến áp, biến áp tần số cao Nói chung vật liệu fe-rit đợc thiết kế cho hệ thống truyền tải điện với mục đích gây tổn thất làm việc tần số cao với nhiệt độ làm việc đến 80 100o C Vật liệu fe-rit phải có mật độ từ thông bÃo hoà cao nhiệt độ làm việc lên đến 100o C, để phù hợp với cuộn cảm kháng cho dòng điện cao Việc lựa chọn loại chất liệu fe-rit hình dáng lõi biến áp thích hợp giúp ta có đợc biến áp nhỏ, nhẹ mà truyền tải đợc dòng điện lớn, đáp ứng mục đích sử dụng nhiều nớc giới, fe-ri dùng làm lõi biến áp đà đợc quy chuẩn hoá, chúng đợc chế tạo sẵn với khối hình dạng kích thớc khác nhau, chúng đợc phân nhóm theo thông số kỹ riêng thuật chúng Trên bảng lõi Fe-rit chữ E nhóm vật liệu 77 78 cho ta thấy loại fe-rit đà đợc chế tạo thành khối chữ E với kích cỡ khác thông số kỹ thuật chúng Các khối chữ E bảng đợc làm từ nhóm vật liệu có kí hiệu 77 78 Trong phần giới thiệu, nhóm vật liệu 77 đợc ghi là: loại fe-rit MnZn dùng cho thiết kế có mật độ cảm ứng từ thông từ thấp đến cao làm việc với tần số đến 100 kHz Còn nhóm MnZn 77 & 78 materials F E A D B C E Cores MnZn 77 & 78 materials View Chart Legend Part Number 9477019002 9477016002 R 9477015002 R 9477014002 9477034002 9477375002 R R 9477500002 9478036002 9477625002 R 9478625002 R A B C D 12.70 0.25 0.500 19.30 0.40 0.760 25.40 0.50 1.000 25.40 0.50 1.000 25.4 0.50 1.000 34.55 0.70 1.360 40.75 0.80 1.604 42.85 0.75 1.687 47.10 0.75 1.855 47.10 0.75 1.855 05.80 0.25 0.224 08.20 0.25 0.318 09.80 0.30 0.380 09.80 0.30 0.380 16.00 0.25 0.630 14.50 0.25 0.567 16.50 0.15 0.650 21.15 0.25 0.828 19.85 0.40 0.773 19.85 0.40 0.773 03.45 0.50 0.125 04.75 0.20 0.187 06.60 0.50 0.250 12.70 0.25 0.500 06.60 0.50 0.250 09.25 0.25 0.365 12.20 0.40 0.480 15.85 0.75 0.609 15.60 0.25 0.615 15.60 0.25 0.615 04.10 0.15 0.161 05.60 0.25 0.225 06.35 0.25 0.225 06.35 0.25 0.225 12.70 0.35 0.507 09.50 0.25 0.380 10.15 0.25 0.405 14.95 0.25 0.593 12.00 0.25 0.477 12.00 0.25 0.477 E F 09.30Min 0.365 Min 14.30Min 0.562 Min 18.80Min 0.740 Min 18.80Min 0.740 Min 18.80Min 1.004 Min 25.50Min 1.044 Min 27.80Min 1.095 Min 30.40Min 1.197 Min 31.60Min 1.245 Min 31.60Min 1.245 Min 03.30 – 0.25 0.125 04.95 – 0.35 0.187 06.60 – 0.50 0.250 06.60 – 0.50 0.250 06.60 – 0.50 0.250 09.40 0.15 0.370 12.20 0.35 0.480 11.90 0.25 0.468 15.60 0.25 0.615 15.60 0.25 0.615 Wt (g) 0.80 I/A (cm-1) 27.60 Ie (cm) 2.77 Ae (cm2) 0.10100 Ve (cm3) 0.27900 Al (nH) 475 Min 2.40 17.90 4.00 0.22500 0.90000 825 Min 5.40 12.06 4.90 0.40000 1.95000 1300 Min 11.0 6.03 4.90 0.80000 3.92000 2625 Min 8.40 18.00 7.30 0.40000 2.98000 870 Min 16.0 7.92 6.90 0.86000 6.00000 2050 Min 30.0 5.12 7.60 1.50000 11.5000 3225 Min 48.0 5.34 9.80 1.84000 18.1000 3600 Min 57.0 3.74 8.90 2.37000 21.1000 4500 Min 57.0 3.74 8.90 2.37000 21.1000 5100 Min Bảng fe-rit chữ E , nhóm vật liệu 77 & 78 2.11 Phần bảo vệ nhiệt: Để đảm bảo an toàn cho máy hàn điều kiện làm việc không bị cố nhiệt, nhóm đề tài sử dụng loại cảm biến nhiệt độ dạng đặt mức cố định tiếp điểm công tắc đà tích hợp sẵn thành modul, sử dụng cảm biến loại T90 để lắp cho biến áp bóng bán dẫn IGBT, bảo đảm nhiệt độ vợt 800 máy ngừng hoạt động cảnh báo nhiệt, lúc ngời sử dụng phải đợi máy tự làm mát gió tắt nguồn bật lại để máy làm việc tiếp 2.12 Phần giao tiếp với máy tính Máy hàn đề tài sản phẩm vừa nghiên cứu, thử nghiệm, vừa bớc hoàn chỉnh Trong trình thử nghiệm hoàn chỉnh này, phần mềm cho chíp vi điều khiển phải sửa đổi hàng chục lần Nếu lần sửa đổi lại phải rút chíp khỏi mạch nó, sau lại cắm lại dễ dẫn đến vài chân cắm số 40 chân chíp bị gÃy Để tránh việc thờng xuyên phải rút ra, cắm vào này, nhóm đề tài đà thiết kế thêm mạch giao tiếp với máy tính qua cổng RS232 2 D9 GND LED_PRO U7 RS232 15 Tx12 Rx5 Rx12 Tx5 6 10/16 C24 1k 10 C25 C23 R48 C4C3+ 10/16 Vpp C26 VDD C3- C1C2C1+ 10/16 13 14 Tx12 Rx5 Rx12 Tx5 R49 10/16 12 RX 11 TX 10k S12 Q10 C828 R51 Reset VDD DB9 MAX232 VDD 16 VDD Hình 21 Mạch giao tiếp máy tính Cũng nhờ cổng giao tiếp mà sau cần cải tiến, thay đổi tính máy hàn ta dễ dàng thực Lúc cần dây cắm kết nối với cổng COM máy tính, qua máy tính ta thay đổi toàn chơng trình phần mềm chíp vi điều khiển mà không cần tháo chíp khỏi máy Cổng kết nối đợc thiết kế với tốc độ làm việc 19200 bit/s Ngoài để nạp đợc phần mềm máy hoạt động, mạch đợc thiết kế thêm mạch Reset từ chân số cổng COM máy tính Mạch tốn Tranzitor Q10 điện trở R48, R49 31 2.13 Mạch in Các mạch điện mang tính chất điều khiển hiển thị đợc thiết kế, chế tạo dạng mạch in Có mạch ( board mạch ) đợc thiết kế dạng mạch in: mạch hiển thị bàn phím, mạch điều khiển, mạch nắn cao tần, mạch vi xử lí Mạch in vi xử lí gồm nhiều phần mạch: mạch ổn áp nguồn, mạch kết nối máy tính, mạch cảnh báo, mạch điều chế tín hiệu đo dòng Các mạch in đợc thiết kế chế tạo phíp thủy tinh, mạch đồng lớp để thu gọn kích thớc tăng cờng khả chống nứt,vỡ Các lỗ để lắp chân linh kiện đợc khoan sẵn mạ xuyên lỗ Bề mặt mạch đợc phủ lớp bảo vệ lắc xanh cách điện, lớp lắc có tính chịu đợc hoá chất chịu nhiệt Mặt lắp linh kiện đợc in chữ vị trí kinh kiện Với thiết kế mạch in chịu đợc tốt tác động khắc nghiệt môi trờng nh nóng, ẩm, bụi, nhiễu công nghiệp Mạch phíp thủy tinh lớp không bị cong vênh độ ẩm cao nhiệt độ thay đổi, việc mạ xuyên lỗ giúp mối hàn chân linh kiện ăn xuyên suốt lớp phíp, nên chắn, nhờ loại bỏ hẳn hỏng hóc long mối hàn chân linh kiện, điều thờng xảy mạch lớp phíp không mạ xuyên lỗ 2.14 Phần vỏ máy khung gá linh kiện Trong máy hàn phận nóng cần làm mát cỡng nắn cao tần đến biến áp công suất fe-rit, nắn dòng đàu vào đầu Để luồng gió làm mát làm mát tốt phận chúng không gây cản trở khả đợc làm mát nhau, vỏ máy nơi đặt quạt nghiêng xuống 20o so với mặt phẳng thẳng đứng ( INV.160 01 00 ) Trên mặt đáy tính từ đằng sau lại biến áp công suất fe-rit, đến tản nhiệt nắn cao tần, bóng bán dẫn IGBT cần làm mát, sau tản nhiệt IGBT tản nhiệt chung diot nắn dòng đầu vào đầu Tấm tản nhiệt nắn cao tần vị trí thẳng đứng chân đỡ cách mặt đáy cm Tấm tản nhiệt diot nắn dòng lại nằm ngang mặt đáy cm Nhờ góc nghiêng quạt nên nửa luồng gió từ quạt làm mát trực tiếp thổi lên tản nhiệt, nửa lên biến áp fe-rit Luồng gió theo chiều nghiêng sau làm mát biến áp nắn cao tần, luồn xuống dới tản nhiệt nắn cao tần thổi vào tản nhiệt diot nắn dòng Hai bên vỏ máy mặt trớc nơi gần tản nhiệt diot nắn dòng có khe thông gió, để luồng gió sau làm mát nắn dòng thoát Mặt dới máy đợc gắn chân cao su cao cm, để tạo nên khe hở với mặt Tấm đáy máy đợc thiết kế nhiều lỗ nhỏ để dòng khí tự nhiên tham gia làm mát máy dòng đối lu tự nhiên ( Bản vẽ INV.160 01.00 ) Do máy nhỏ, thấp, nên tầm nhìn ngời thợ hàn cao mặt máy, ngời thợ nhìn thấy tốt hình hiển thị, mặt trớc, nơi đặt hình hiển thị, nghiêng lên so với mặt thẳng đứng 20o Tấm trần nơi lắp mạch in biến áp nhỏ nuôi vỉ mạch Vỏ máy làm tôn mm, đợc lắp ghép đơn giản nhng chắn đợc sơn tĩnh điện Máy hàn có trọng lợng khoảng 14 kg, nên đợc thiết kế tay xách nhỏ lắp phần vỏ chữ U để tiện viƯc di chun m¸y b»ng c¸ch x¸ch tay 32 Khảo nghiệm máy hàn 3.01 Máy hàn Inverter đợc thiết kế, chế tạo Máy hàn đợc chế tạo theo thiết kế riêng nhóm đề tài, dựa vào nghiên cứu lí thuyết nh khảo sát máy hàn Inverter đợc sử dụng nớc ta Máy đợc chế tạo dùng để thực công nghệ hàn que Dòng hàn đợc thiết kế theo chế độ hàn liên tục ( chu kì tải 100 % ) 160 A, loại máy hàn que nói chung thờng đợc thiết kế với chế độ làm việc 40 – 60 %, nh− vËy nÕu theo chÕ ®é làm việc thông thờng này, máy hàn đợc thiết kế hàn với dòng lớn 160 Am-pe đến 1,3 lần, tức hàn với que hàn lớn so với yêu cầu Máy hàn sau đợc chế tạo hiệu chỉnh đà đợc khảo nghiệm Trung Tâm Đào Tạo Viện Công Nghệ Công ty TNHH Cơ khí Xây dựng Chung Diện Từ Liêm Hà nội Tại nơi đà có nhiều thợ hàn khác sử dụng máy hàn, máy đà đợc đa vào thực nhiệm vụ sản xuất đơn vị, làm việc liên tục suốt ca sản xuất đà đợc đánh giá tốt Khi hàn: mồi hồ quang dễ, hồ quang cháy êm, Chất lợng mối hàn tốt: mối hàn ngấu, xung quang đờng hàn có giọt kim loại bị bắn toé dính vào Có thể hàn với que hàn có đờng kính từ đến mm, với tất que hµn: tõ que hµn th−êng ( E 6013 ), đến que hàn chịu lực cao ( E 7018 ) Máy nhỏ, nhẹ khoảng 14 kg nên việc di chuyển máy dễ dàng Máy đợc điều khiển kỹ thuật số có hình hiển thị nên việc cài đặt thông số cho máy dễ dàng xác Máy có nhiều tiện ích phục vụ cho việc ngăn chặn cố nh khống chế tải, áp, nhiệt So sánh với máy hàn que Inverter có nớc ta máy hàn đề tài có tính tơng đơng Máy hàn đề tài nhiều chế độ hiển thị cảnh báo có thêm chế độ nhớ để lu trữ thông tin Việc tăng thêm chế độ hiển thị, cảnh báo nhớ không đòi hỏi thêm nhiều vật t, mà chủ yếu đòi hỏi ngời lập trình phần mềm cho chip vi điều khiển phải có kinh nghiệm trình độ chuyên môn sâu Một số vật t chủ chốt máy hàn Inverter nh: lõi fe-rit, IGBT có tính phù hợp khó kiếm nớc ta, chúng bị đội giá lên cao, nên ảnh hởng đến khả sản xuất tính cạnh tranh Nếu giải đợc việc sản xuất vật t nớc, chí nhập với khối lợng lớn giá rẻ, với thiết kế đà đợc hoàn chỉnh, tin máy hàn Inverter sản xuất nớc ta với giá không cao giá máy nhập ngoại 33 3.02 Hớng dẫn sử dụng máy hàn Inverter chiều điều khiển kỹ thuật số, đạt dòng hàn 160 A Máy dùng để thực công nghệ hàn que với que hàn từ đến mm Nguồn điện cho máy điện lới pha, 220 V Khi hàn tùy vào công việc cụ thể mà đấu mỏ hàn vào cực âm hay dơng máy, phận kẹp mát đấu vào cực lại Chức đèn báo ( hình 22 ): - Đèn Nguồn : sáng máy có điện - Đèn Hàn : sáng hàn - Các đèn có số từ đến 3: đèn sáng, cho biết ta làm việc với chơng trình có số tơng ứng đợc l−u bé nhí Trong cïng mét thêi ®iĨm chØ đèn sáng Sau khởi động máy chơng trình đợc thiết kế mặc định nên tự động nạp vào phần cài đặt, sẵn sàng làm việc - Đèn Lỗi : sáng có cố nh dòng, nóng, điện áp Chức nút bấm ( hình 22 ): - Nót “ “ vµ “ “ lµ nút đặt chuyển chế độ theo chiều thuận chiều nghịch chế độ cài đặt hiển thị, lần bấm nhanh chuyển sang chế độ mới, theo thứ tự đà sẵn theo chiều ta đà chọn Sau kí hiệu hiển thị chế độ hình theo thứ tự xt hiƯn theo chiỊu thn ( chiỊu mịi tªn chØ xuống): + I H : dòng hàn đặt, số dòng hàn lên LED cuối Trong chế độ ta cài đặt, thay đổi số dòng hàn ta muốn hàn, cách bấm vào nút + Nút + tăng, nút giảm Mỗi lần bấm nhanh thay đổi 1A, bấm đè thay đổi liên tục với tốc độ 30A/ s, ( hình ) + I H.d : dòng hàn đo đợc thực tế hàn Trong chế độ ta đọc đợc dòng điện thực tế hàn Vì dòng đo đợc nên lúc bấm nút + tác dụng, ( hình ) + VoLd : điện áp hàn đo đợc hàn ( hình ) + FAN : dòng điện quạt làm mát chạy Trong chế độ ta đặt dòng hàn tối thiểu mà quạt làm mát phải chạy, ta hàn với dòng nhỏ quạt không chạy Khi ngừng hàn dòng điện hàn hạ xuống dới mức đà đặt, quạt chạy tiếp thêm phút tự động dừng lại ( hình ) 34 Màn hình hiển thị Các đèn báo nguồn Hàn Các phím bấm lỗi , luu Các cực lấy điện hàn Hình 22 Mặt trớc máy hàn 35 + Vol : đo điện áp nguồn Màn hình hiển thị điện áp nguồn ( hình 10 ) + ErVo - : đặt khống chế điện áp mức cao Trong chế độ ta đặt mức điện áp cao mà máy đợc phép làm việc ( hình 11 ) + ErVo : đặt khống chế điện áp mức thấp Trong chế độ ta đặt mức điện áp thấp mà máy đợc phép làm viƯc ( h×nh 12 ) + “ Er IH … : đặt khống chế dòng hàn mức cao Trong chế độ ta đặt mức dòng hàn cao mà máy đợc phép làm việc ( hình 13 ) Sau đà đặt chế độ khống chÕ nµy, nÕu hµn xt hiƯn mức đà nêu máy tự động phát tín hiệu cảnh báo tơng ứng hình kèm theo tín hiệu âm tít tít liên tục ngắt dòng hàn + Er To : đặt sử dụng hay không sử dụng chế độ ngừng máy bị nhiệt Trong chế độ này, phần bên phải hình xuất chữ OFF nhÊn nót “ – “, ch÷ “ ON “ nhÊn nót “ + “ NÕu ta mn m¸y dõng nhiệt cho chữ ON , ta muốn tiếp tục hàn cho chữ OFF , cách lúc cần thiết ngời thợ cố hoàn thành nốt công việc ít, máy đợc đặt cảnh báo nhiƯt sím ( h×nh 14 ) - Nót “ – : giảm thông số chức hiển thị (trừ giá trị đo đợc ) - Nút + : tăng thông số chức hiển thị ( trừ giá trị đo đợc ) Hai nút tăng, giảm lần bấm thay đổi đơn vị ( đơn vị dòng 1A , đơn vị điện áp 1V ) Nếu nhấn đè giây số thay đổi liên tục với tốc độ 30 đơn vị/ giây - Nút Lu : lu lại thông số chức đợc cài đặt hiển thị hình vào nhớ, thông số đợc lu nạp thông số mới, kể bị điện không Máy tự động lu thông số đợc nạp sau cùng, 10 giây không nạp thông số thay Lúc bÊm nót l−u, nÕu ®Ìn cã kÝ hiƯu b»ng số sáng đợc lu vào chơng trình ( lu giữ chơng trình tơng ứng với đèn có số là: 1, ) Bấm nhanh thực chế độ lu, bấm 36 đè giây chuyển chơng trình theo thø tù: 1, 2, 3, råi trë l¹i Việc chuyển chơng trình thực đợc hình chế độ dòng hàn đặt Màn hình hiển thị dòng hàn đặt hình chính, nên sau 15 giây mà ta không nạp thông số gì, hình tự động chuyển hình dòng hàn đặt ( I H ) Ngoài hình đợc thiết kế chế độ cảnh báo, đợc hiển thị tự động xuất trờng hợp có hại cho máy, cụ thể: + OVErLOAd : tín hiệu cảnh báo cố kèm theo tín hiệu âm tít tít liên tục ngắt dòng hàn Giải cố xong phải tắt máy khởi động lại Tín hiệu cảnh báo xuất dòng hàn vợt mức giới hạn đà đặt ( hình 13 ) + Erro to : cảnh báo nhiệt kèm theo tín hiệu âm tít tít liên tục , lúc máy có ngắt dòng điện hàn hay không chế độ Er.To đặt ON hay OFF Trờng hợp ta hàn với dòng điện nhỏ mức đặt cho quạt chạy nhng máy nóng lên đến mức cảnh báo, với tín hiệu cảnh báo nhiệt, quạt tự động chạy phút để làm mát ( hình 14 ) + Err VOL : cảnh báo áp kèm theo tín hiệu âm tít tít liên tục ngắt dòng hàn Tín hiệu cảnh báo xuất điện áp nguồn vợt mức điện áp cao đà đặt ( hình 15 ) + Err VOL : cảnh báo thấp áp kèm theo tín hiệu âm tít tít liên tục ngắt dòng hàn Tín hiệu cảnh báo xuất điện áp nguồn xuống mức điện áp thấp đà đặt ( hình 16 ) 37 3.03 Các thông số máy hàn: Điện áp đầu vào Kiểu thiết kế Phơng pháp điều khiển dòng điện hàn Công nghệ hàn Loại dòng điện Đặc tuyến tĩnh ( đờng cong V A ) Dòng định mức với chu kì tải 100% Dòng định mức với chu kỳ tải 60% Giải dòng điện đợc điều khiển Phơng pháp làm nguội Loại cách điện Điện áp hở mạch Kiểu biến áp Trọng lợng máy Công suất Kích thớc 220 V, pha ( AC ) Inverter, ®iỊu khiĨn kü tht số Vi điều khiển lập trình với bàn phím hình hiển thị Hàn que Một chiều ( DC ) Kiểu dòng điện không đổi ( C C ) 160 A 200 A – 200 A §èi l−u cỡng có điều khiển Loại H ( 125o C ) < 80 V Lõi fe-rit chữ E, dây đồng, kiểu bọc Hoạt động với tần số 40.000 Hz 14 kg ~ KVA 45 x 22 x 28 38 Kết luận Máy hàn Inverter loại máy hàn đợc sản xuất theo công nghệ nhằm mục đích thu nhỏ kích thớc trọng lợng máy Các tài liệu, sách kỹ thuật nói việc thiết kế loại máy nớc ta tơng đối Khi nhận nhiệm vụ đề tài, nhóm thực đề tài đà khảo sát máy hàn Inverter có nớc ta, tra tìm tài liệu, tìm kiếm thông tin mạng Internet, dùng tài liệu làm sở nghiên cứu, thiết kế Sau gần năm làm việc, đến nhóm đề tài đà thiết kế, chế tạo đợc máy hàn Inverter dùng để hàn que, đáp ứng yêu cầu đề tài đề Tài liệu thiết kế chi tiết đợc tập hợp hồ sơ thiết kế , hồ sơ có hớng dẫn sử dụng máy hàn máy hàn việc dòng hàn đợc điều khiển kỹ thuật số có nhiều chức cài đặt khác giúp ngời sử dụng làm việc thuận lợi an toàn cho máy Các thông số máy hàn đáp ứng yêu cầu đà đặt cho đề tài: dòng điện hàn điều khiển từ 160 A, giải điện áp đầu 75 V, máy hàn với que hàn từ – 3,2 mm, tèc ®é xư lÝ cđa bé vi ®iỊu khiĨn thùc hiƯn 10 triƯu lƯnh/ s, cỉng kết nối để kết nối mạch vi điều khiển với máy tính hoạt động với tốc độ 19200 bit/s Sau chế tạo, máy hàn đà đợc thử nghiệm vài nơi nh Trung Tâm Đào Tạo Viện Công Nghệ, Công ty TNHH Cơ khí Xây dựng Chung Diện Tại Công ty TNHH Cơ khí Xây dựng Chung Diện, máy hàn đà đợc sử dụng vào công việc sản xuất đơn vị, làm việc liên tục suốt ca làm việc Qua nửa tháng sử dụng thử máy hàn đề tài, Công ty đánh giá cao chất lợng máy hàn máy dễ sử dụng, hồ quang ổn định, cần di chuyển dễ dàng xách tay So sánh với máy hàn que thông thờng cho dòng hàn tơng tự trọng lợng máy hàn đề tài nhẹ đến chục lần, hàn hồ quang êm, ổn định nên dễ hàn So với máy hàn que Inverter nớc tiên tiến đợc sản xuất gần đây, máy hàn đề tài có điểm cha bằng, trọng lợng máy nặng Nhng qua ®Ị tµi nhãm thùc hiƯn ®Ị tµi ®· ®óc rót đợc nhiều kinh nghiệm ứng dụng công nghệ Inverter bớc đầu làm chủ công nghệ Trên giới, công nghệ Inverter đợc áp dụng vào nhiều nghành sản xuất khác Nhóm thực đề tài hi vọng đà đúc kết đợc góp phần nhỏ vào việc làm chủ công nghệ tơng đối nớc ta Nhóm đề tài xin trân trọng cảm ơn Vụ Khoa Học Công Nghệ, Vụ Tài Chính Kế Toán Bộ Công Thơng, LÃnh đạo Phòng, Trung Tâm Viện Công Nghệ, Công ty TNHH Cơ khí Xây dựng Chung Diện đà nhiệt tình giúp đỡ nhóm đề tài hoàn thành nhiệm vụ 39 Phụ lục 5.01 ảnh máy hàn bố trí bên máy hàn Hình 23 Máy hàn nhìn từ đằng trớc 40 Hình 24 Bố trí bên máy hàn 5.02 Các vẽ thiết kế máy hàn Trong tập hồ sơ thiết kế có đầy đủ tất vẽ thiết kế khí điện máy hàn Dới vẽ thiÕt kÕ chÝnh gåm: - 01 b¶n vÏ tỉng thĨ kết cấu máy hàn - 04 vẽ mạch in máy hàn 41 42 _ + tt Kí hiệu vẽ Tên chi tiết Vật liệu Bộ IGBT Bản mạch nắn cao tần Bản mạch vi xử lí Bản mạch đ.khiển Bản mạch hiển thị Quạt 150 Biến áp cao tần m àn hình hiển thị Led Atômát 30 A Cọc điện duơng Đồng Cọc điện âm §ång nhùa PhÝm ®iỊu khiĨn §Ìn tÝn hiƯu Bãng ®Ìn 3,5 Tôn CT3, s=3 Tay xách Tôn CT3, s=1 Tấm trần Mặt bao chữ U Tôn CT3, s=1 Mặt đáy Tôn CT3, s=1 Mặt sau Tôn CT3, s=1 Mặt trứơc Tôn CT3, s=1 , Luu hàn nhớ nhớ nhớ lỗi chọn 19 18 INV.160 - 02 - 02 17 INV.160 - 02 - 04 16 INV.160 - 02 - 03 15 INV.160 - 02 - 01 14 13 INV.160 - 02 - 05 12 INV.160 - 02 - 01 11 10 INV.160 - 01 - 07 INV.160 - 01 - 07 INV.160 - 01 - 06 INV.160 - 01 - 05 INV.160 - 01 - 04 INV.160 - 01 - 03 INV.160 - 01 - 02 INV.160 - 01 - 01 chọn điện Nhìn theo a Số lg 04 01 01 01 01 01 01 01 01 01 01 04 05 01 01 01 01 01 01 Ghi chó Ng V Thèng ThiÕt kÕ KiĨm tra VÏ TrÇn T Tun Ng V Thèng Ng V Thèng CN đề tài Viện trửơng Ng V Chuơng viện công nghệ Bộ công thuơng Vật liệu: kết cấu máy hàn inv.160 - 01- 00 Khèi l−ỵng ( kg ) TØ lƯ máy hàn Inverter chiều điều khiển kỹ thuật số 160a đề tài 239.08.rd/ HĐ-khcn - Toàn vỏ máy sơn tĩnh điện màu trắng ngà - Mặt trứơc dán đề can trang trí b Nhìn theo b Công Ty TNHH khí & xây dựng chung diện Phú diễn từ liêm hà nội Cộng hoà xà hội chđ nghÜa viƯt nam §éc LËp - Tù Do - Hạnh Phúc Hà nội, ngày 15 tháng 12 năm 2008 Đánh giá máy hàn Qua thời gian sử dụng máy hàn Inverter-160 Viện Công Nghệ Bộ Công Thơng sản xuất Chúng xin đa đánh giá chất lợng máy hàn quý Viện nh sau: Máy gọn, nhẹ, dễ xách tay để di chuyển nên tiện lợi cho công việc công trờng thờng xuyên di chuyển từ chỗ sang chỗ khác từ mặt đất lên tầng cao Điều chỉnh dòng điện dễ dàng xác, mặt số dễ nhìn Máy khoẻ, hàn liên tục suốt ca làm việc Chúng đà hàn với que 3,2 mm Dễ mồi hồ quang, hồ quang cháy êm, ổn định nên dễ hàn, chất lợng mối hàn tốt Công ty tnhh khí & xây dựng chung diện giám đốc Nguyễn Văn Chung ( Đà kí ) 43 Bộ công thơng t.c.t máy đl & máy nn cộng hoà x hội chủ nghĩa việt nam Độc lập Tự Hạnh phúc Viện công nghệ Hà nội, ngày 19 tháng 12 năm 2008 Biên nghiệm thu sản phẩm đề tài Đề tài 239.08rd/khcn Ban nghiệm thu sản phẩm gồm có Ông Hoàng Anh Châu, Viện phó, trởng ban Ông Trần Tự Trác, Trởng phòng Quản lý Khoa học Ông Nguyễn Phi Trung, Trởng phòng kiểm định vật liệu Ông Nguyễn Văn Thống, Chủ nhiệm đề tài Bà Hoàng Minh Phợng, chuyên viên p Quản lý Khoa häc Néi dung nghiÖm thu Ban nghiÖm thu nghe chủ nhiệm đề tài báo cáo, giới thiệu xem xét, kiểm tra sản phẩm đề tài máy hàn Inverter chiều điều khiển kỹ thuật số - Só lợng: 01 máy hàn Inverter chiều diều khiển kỹ thuật số - Kiểm tra máy làm việc, dà đạt thông số kỹ thuật: + Dòng điều khiển 160A + Giải điện áp 75 V + Đờng kính lõi que hàn mm + Chất lợng đờng hàn đạt yêu cầu ngấu Kết luận: Sau nghe báo cáo, xem xétvà kiểm tra sản phẩm làm việc, Ban nghiệm thu nhận thấy rằng: - Sản phẩm 01 máy hàn Inverer chiều điều khiển kỹ thuật số - Sản phẩm làm việc đạt đợc thông số kỹ thuật đăng ký - NhÊt trÝ nghiƯm thu s¶n phÈm Tr−ëng ban nghiƯm thu Viện công nghệ Hoàng Anh Châu Viện trởng T.S Nguyễn Văn Chơng ( Đà kí ) ( Đà kí) 44 Tài liệu tham khảo Họ vi điều khiển 8051 Tống Văn On, Hoàng Đức Hải Nhà xuất Lao động xà hội Hà Nội 2001 Bé vi xư lÝ, thiÕt kÕ b»ng m¸y tÝnh hệ thống kỹ thuật số Nguyễn Minh Đức Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh, 2004 Kỹ thuật vi xử lí lập trình Assembly cho hệ vi xử lí - Đỗ Xuân Tiến Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà néi 2006 Xư lý tÝn hiƯu sè – Qu¸ch Tuấn Ngọc Nhà xuất Giáo dục Hà Néi 1999 M¹ch logÝc kü tht sè – Ngun Minh Đức Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh, 2004 Vi xử lí đo lờng điều khiển Ngô Diên Tập Nhà xuất Khoa häc vµ Kü thuËt – Hµ Néi 2004 Điện tử công suất Lê Văn Doanh, Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 2004 Giáo trình điện tử công suất Trần Trọng Minh Nhà xuất Giáo dục Hà nội 2006 Thiết kế mạch điện điện tử Hoàng Minh Trung Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh, 1999 10 Thiết kế máy biến áp điện lực Phan Tử Thụ Nhà xuất Khoa học Kü thuËt – Hµ néi 2006 45