Tìm hiểu một số thiết bị điện dân dụng mới và tính toán thiết kế một máy hàn điện công nghiệp và dân dụng

Trang 1

Phần mở đầu

1.Lí do chọn đề tài

Ngày nay, nhờ ứng dụng những thành tựu của kĩ thuật điện tử mà các thiếtbị gia dụng từng bước được hoàn thiện và hiện đại hơn Các thiết bị khôngngừng ứng dụng những công nghệ mới ngày càng hiện đại đáp ứng nhu cầungày càng cao của con người như hệ thống điện chiếu sáng sử dụng một sốnguồn sáng mới, công nghệ tạo ôzôn, máy lọc nứơc, lị vi sóng và nhiều thiết bịkhác.

Những thiết bị này rất đa dạng và phong phú , để giúp người sử dụngđược thuận lợi trong việc sử dụng khai thác tốt các dụng cụ này cũng như bổsung những hiểu biết về một số thiết bị mới ngoài những thiết bị chúng emđã tìm hiểu trong học phần thiết bị điện dân dụng với sự giúp đỡ của thầy

Hoàng Kim Hải em đã lựa chọn đề tài khố luận cho mình là : “ Tìm hiểu

Trang 2

2 Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu và tìm hiều cấu tạo, ngun lí hoạt động cũng như ứng dụng của một số thiết bị điện dân dụng , thiết kế mơ hình một máy hàn nhằm đáp ứng nhu cầu học tầp của sinh viên, trang bị sâu rộng những kiến thức thực tế trong quá trìnhdạy học Từ đó tạo ra hứng thú học tập để sinh viên tự nghiên cứu, mở rộng hơn kiến thức của mình về các thiết bị dân dụng trong đời sống hàng ngày

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Tìm hiểu về cấu tạo , nguyên lí, đặc điểm, ứng dụng của mốt số thiết bị điện dân dụng và thiết kế mơ hình của một máy hàn điện.

- Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu về một số thiết bị điện dân dụng trong thực tế, thiết kế một máy hàn.

4.Nhiệm vụ nghiên cứu

- Cấu tạo, nguyên lí, đặc điểm, ứng dụng của một số thiết bị điện dân dụng tronggia đình và trong cơng nghiệp.

- Thiết kế một máy hàn điện cụ thể

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập , tìm hiểu các thơng tin về cấu tạo, nguyên lí làm việc của một số

thiết bị điện dân dụng.

- Tính tốn thiết kế một máy hàn điện.

Trang 3

Ngoài phần mở đầu, kết luận và tài liệu tham khảo Nội dung chính của khố

luận được chia làm 2 phần :

Phần 1 : Một số thiết bị điện dân dụng Phần 2 : Thiết kế mơ hình máy hàn

Trang 4

Phần 1

Một số thiết bị điện dân dụng

Các thiết bị điện sử dụng trong đời sống hàng ngày rất đa dạng, phong phú vàngày càng hiện đại, ở phần này giới thiệu một số thiết bị điện dân dụng như : ổnáp, quạt, đèn chiếu sáng, máy lọc nước, máy hút ẩm và một số thiết bị khác.

1. Ổn áp

Việc sử dụng máy tăng giảm điện để chạy các thiết bị điện, điện tử có nhiềubất tiện như phải điều chỉnh bằng tay, kém tin cậy, không kịp thời dù biến áp có cảbộ tự động cắt điện thì cũng gây mất điện vì q áp Chính vì vậy, hiện nay ngườita thích dùng máy ổn áp.

Ổn áp là thiết bị có thể tự động ổn định được điện áp đầu ra trong một phạm vikhá rộng dù điện áp lưới điện xoay chiều ở đầu vào biến động Ổn áp xoay chiềuthông dụng có 3 loại : ổn áp cơ điện tử, ổn áp sắt từ và ổn áp điện tử.

1.1 Ổn áp cơ điện tử

1.1.1 Giới thiệu chung

Trang 5

Hình 1-1 : Ngun lí biến áp tự ngẫu quay bằng động cơ

Giả sử :

- U1 tăng động cơ sẽ quay thuận chiều kim đồng hồ đe tăng số vịng W1.

- U1 giảm thì động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ giảm số vịng phía điện vào (AX)

- Động cơ sẽ đứng lại khi U2 đạt đúng định mức.

- Phần điện tử sẽ điều chỉnh động cơ servo hoạt động để U2 luôn ổn định ở 220V nhờ các mạch ‘trigơ’ dùng IC hoặc transitor.

1.1.2 Nguyên lí làm việc

Trang 6

Hình1-2 : Sơ đồ ngun lí ổn áp cơ điện tử dùng transitor

Trên hình vẽ là mạch ổn áp tự động có 12 transitor trong đó : các transitor Q5-Q6 để khuếch đại tín hiệu dị áp; tiếp theo là các tầng ‘trigơ’ Q1-Q2 và Q3-Q4 ; cuối cùng tín hiệu vào các tầng sau để đóng mở điện cho động cơ servo 12V ở trạng thái: quay thuận, quay ngược hoặc ngừng lại, để ổn định điện áp ra U2 Các transitor Q9,Q10, Q11,Q12 dùng loại 2SC2383, còn lại là 2SC945 Chiết áp : RV = 10K; R20 R21 10 Ω

Trang 7

Điện áp một chiều 12V sau khi đã được nắn lọc (không vẽ ở sơ đồ) cấp vào động cơ DC qua Q9 và Q12 (A→ B) sẽ quay thuận chiều kim đồng hồ kéo con trượtở biến áp tự ngẫu cho tăng số vòng cuộn sơ cấp để giảm điện áp ra xuống mức quy định 220V.

+ Nếu điện áp nguồn giảm, mạch sẽ tác động ngược lại Lúc này UB vào Q5

giảm, nên áp ở cực E giảm và UC tăng làm cho : Q1 dẫn mạnh, Q2 tắt và Q7 dẫn Ápcực E của Q6 giảm, nó sẽ dẫn mạnh nên Uc ở Q6 giảm : Q3 tắt và Q4 dẫn nên UB ở Q8 tụt xuống thấp làm nó ngừng dẫn Q10 và Q11 sẽ mở Động cơ được cấp điện 1chiều 12V qua Q10 và Q11 (B → A) đã đảo chiều nên sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, kéo con trượt ở biến áp tự ngẫu cho giảm số vòng cuộn W1 để tăng điện áp ra đúng định mức quy định 220V.

+ Khi điện áp ra ổn định, đạt định mức 220V thì điện áp trên RV không đủ làm Q1 dẫn và cũng không đủ làm Q3 bão hoà nên Q7và Q8 đều ở trạng thái khóa.

Động cơ ĐC không được cấp điện sẽ đứng ở vị trí nhất định( chỉnh RV có thể thay đổi được U2 ± vài %).

+ Trường hợp điện áp nguồn cao quá hoặc thấp dưới mức cho phép của ổn áp thì con trượt (nối với rôto) sẽ gạt vào công tắc K lắp ở 2giới hạn biên, nối mát chânB của Q8, Q7 : động cơ mất điện, ổn áp tự động cắt điện.

Trang 8

Hình1.3 Sơ đồ ngun lí ổn áp cơ điện tử lioa

Các loại ổn áp điện tử ngày nay đều có mạch điện tử dùng IC thay cho linh kiện rời

Trang 9

hiệu 2SC945 định giới hạn trên (250V) và giới hạn dưới (150V) cho phạm vi điều chỉnh thay cho 2cơng tắc hành trình cơ khí K1,K2.

Nguyên lí làm việc : Tương tự như nguyên lí làm việc của mạch điện tử dùng transitor.

1.2 Ổn áp sắt từ

- Loại ổn áp này rất đơn giản, làm việc ở trạng thái bão hồ từ Cấu tạo thường có 2 phần khác nhau : một phần giống biến áp thơng thường, cịn phần kia được tính theo chế độ bão hồ từ Chúng có thể ghép chung vào một lõi chữ E khơng đốixứng(một nhánh có tiết diện lớn, cịn nhánh kia nhỏ để đạt bão hồ)cũng có khi tách thành 2-3lõi riêng biệt cho dễ bố trí và điều chỉnh.

Sơ đồ ngun lí của ổn áp sắt từ có 3lõi :

Hình 1-3 : Sơ đồ nguyên lí bộ ổn áp sắt từ

Trang 10

- Hoạt động : Giả sử U vào tăng q 220V thì dịng điện I(có tính điện cảm) sẽ gây ra sụt áp tăng lên trên cuộn kháng L1, để giữ được U2 vẫn ở mức 220V, dòng điện I sẽ giảm xuống nhưng nhờ tụ C (có tính điện dung) ở L2 sẽ bù lại phần sụt áp này Chính vì vậy điện áp ra U2 luôn giữ được ổn định

- Nhận xét : Ổn áp cộng hưởng sắt từ phải làm việc ở chế độ bão hoà từ nên rất nóng, tổn hao điện nhiều, độ ổn định không bằng ổn áp điện tử nhưng tác động nhanh, nhạy hơn ổn áp cơ điện tử, độ bền cao, cơng suất phù hợp với dụng cụ điện gia đình nên vẫn được ưa chuộng

1.3 Ổn áp xoay chiều điện tử.

Ở những nơi mà điện nguồn không ổn định, dao động từ UV=190V đến 250V cóthể tự lắp lấy ổn áp để có Ura=220V dùng cố định cho một thiết bị

Trang 11

Như hình vẽ sau:

Hình 1-4 : Sơ đồ ngun lí bộ ổn áp điện tử

Trang 12

xung T1-T2 và biến áp xung B2, điện áp chuẩn được tạo ra bởi mạch ổn áp (R1,VD1,VD2).

Việc so sánh tín hiệu hồi tiếp với điện áp chuẩn được thực hiện trên cực góp của T2; T2 thơng nhiều hay ít là do mức tín hiệu hồi tiếp quyết định.

Nhờ đó tụ C3 sẽ được nạp đến điện áp làm việc của mạch ngưỡng T3, T4 trước hoặc sau thời điểm ban đầu của mỗi chu kì Các điện trở R6,R8,R9 để hạn dòng; R7

làm giảm các ảnh hưởng của dịng ngược cực phát T2 tới các q trình xảy ra trong bộ tạo xung.

Khi điện áp trên tụ C3 trở nên lớn hơn điện áp trên điện trở R11 (khoảng 0,7V) thì lập tức T3,T4 thơng và tụ C3 phóng điện qua cuộn sơ cấp của biến áp tạo xung B2 Trên các cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện các xung ngắn đưa tới cực điều khiển G củaThyristor Th1, Th2 qua các điện trở hạn dòng R16,R17.

-Trong mạch dùng 2 thyristor đấu song song ngược chiều đẻ điều chỉnh được cảnửa chu kì âm lẫn chu kì dương của nguồn.

Giả sử điện áp nguồn tằng lên đến 250V, điện áp trên C2 sẽ cao hơn điện áp chuẩn; T2 đóng, tụ C3 khơng kịp nạp tới mức ngưỡng nên T3,T4 khoá , bộ tạo xung lúc này khơng làm việc, các thyristor khơng dẫn và dịng tải sẽ đi qua các biển trở R13-R14 gây nên các sụt áp nên điện áp ra trên tải chỉ tăng ở mức 220±5V

-Khi điện áp mạng giảm dưới mức quy định thì bộ tạo xung sẽ làm việc, các thyristor sẽ thơng(thơng hồn toàn khi điện áp này giảm xuống gần 200V) Lúc này dòng tải sẽ đi qua R15 và các thyristor Sụt áp trên R15 không đáng kể nệ điện ápra vẫn ở mức cho phép Điện trở R15 có tác dụng làm giảm biên độ dòng điện so sự thay đổi đột ngột trong q trình này và nó cũng tiêu tán khoảng 5W

Trang 13

Quạt điện là thiết bị dẫn động bằng điện nhằm tạo ra các luồng gió phục vụ lợi

ích con người và ngày càng được cải tiến từ chỗ dùng các công tắc để thay đổi tốc độ quat dần dần cải tiến lên thay đổi tốc độ gió bằng mạch điện tử hay điều khiển tốc độ quạt bằng các điều khiển từ xa.

2.1 Cấu tạo chung của quạt

Quạt điện nào cũng gồm 3 phần chính :

- Phần tĩnh (stato) được làm bằng những lá thép sillíc mỏng ghép lại thành hình trụ rỗng Trên stato được dập sẵn các cực hoặc các rãnh để quấn dây điện từ - Phần động (rôto) cũng do các lá thép kỹ thuật điện ghép lại thành khối trụ Trên bề mặt rôto cũng có các rãnh đúc nhơm kín, tạo thành những thanh dẫn điện nối với nhau bằng vòng ngắn mạch ở 2 đầu Trên rơto có trục để lắp cánh quạt - Phần nắp thường ở 2 đầu được lắp bạc hoặc vịng bi để cho rơto quay trơn so với stato.

2.2 Nguyên lí làm việc chung

Các loại quạt điện thông dụng đều là động cơ điện xoay chiều khơng đồng bộmột pha rơto lồng sóc.

Khi cho điện xoay chiều 1pha vào các cuộn dây stato dòng điện I1 đi qua cuộndây sẽ sinh ra từ trường Φ1 Trong rôto lồng sóc có các thanh dẫn sẽ cảm ứng ra các sức điện động, nhờ có sự liền mạch ở hai đầu nên xuất hiện dịng điện I2 trong rơto, tương ứng là từ trường Φ2.

Trang 14

Để tạo được mômen khởi động cho quạt điện người ta thường dùng 2phương pháp khởi động :

- Khởi động quạt điện bằng vòng chập - Khởi động bằng cuộn dây phụ qua tụ điệna) Đối với quạt điện vòng chập

Đăc điểm của quạt là các cực đều lồi, trên mỗi cực chính của statođều được sẻ rãnh, tách ra 1/3 tạo thành cực từ phụ để nhét vào đó mộtvịng dây đồng gọi là vịng chập mạch Chính nhờ sự kết cấu như vậy màkhi nào cho điện xoay chiều pha vào cuộn dây, trên mỗi cực từ của quạtsẽ xuất hiện 2từ trường: từ trường chính và từ trường phụ lệch pha nhaudo vậy mà mô men khởi động được tạo ra, để rơto tự quay theo chiều cócực từ phụ mà khơng cần lực khởi động bên ngồi.

b) Đối với quạt điện chạy tụ

Đặc điểm stato của quạt chạy tụ là có nhiều rãnh (cực ẩn ) khơng đặt vịngchập mạch và ít nhất cũng có 2 cuộn dây : cuộn dây dây chính gọi là cuộn làmviệc(LV) được quấn bằng dây điện từ cỡ to và ít vịng Cuộn dây phụ gọi là cuộn khởi động( KĐ) được quấn bằng dây điện từ cỡ nhỏ hơn và nhiều vịng hơn, khơng nằm chung rãnh mà được đặt lệch trong không gian với cuộn làm việc một nửa bước cực Cuộn khởi động lại được nối tiếp qua 1tụ điện nên tuycùng nối một pha với cuộn làm việc nhưng đã tạo được sự lệch pha về thời gian làm stato sinh ra từ trường quay, do vậy mômen khởi động được tạo thành quạt tự khởi động dễ dàng.

2.3 Quạt điều khiển từ xa bằng IC

Trang 15

Cụ thể 1loại quạt có những chức năng sau: Điều khiển từ xa 5m; tắt mở hẹn giờ, gió từng cơn quay; kí hiệu bộ điều khiển từ xa ITFC -05V2.

Động cơ vẫn được chế tạo như quạt điện thường có tụ và 3 nấc 1-2-3 rồi đấu ra với một mảng “bo” điểu khiển bằng IC đặt dưới chân quạt.

Mạch quạt điều khiển từ xa:

Hình2: Mạch quạt điện điều khiển từ xa

Trang 16

lọc bằng các điện trở R1-R2-R3-R4, các điốt D1-D2 và các tụ C1÷C2 ; ổn áp bằng điốtzene.

Điều chỉnh tốc độ quạt có 3 cấp bằng cách ấn các nút trên bộ điều khiển từ xa :Bộ phận nhận lệnh là tế bào quang điện Y Sau khi được khuếch đại sẽ đưa lệnh này vào IC để giải mã ; đầu ra sẽ tác động vào cực G của một trong các triac 97A3 để tiếp điện vào số 1, số 2 , hoặc số3(cuộn dây stato qua các triac), cho quạt quay nhanh hoặc chậm tuỳ ý muốn Quạt có thể thổi gió từng cơn, khi ấn phím 4 để IC tác động nhanh , đóng và ngắt theo chu kì ( trong một chu kì ở một thời gian t1 quạtđược nối trực tiếp vào nguồn, sang thời gian t2 điện lại được cắt và đóng theo kiểu xung để giảm cơng suất) Như vậy, gió sẽ ào ào rồi lại đến chu kì sau, tốc độ giảm chỉ hiu hiu tạo cảm giác dễ chịu cho người sử dụng.

Các đèn Led tín hiệu số 1, số 2, số 3 , cho biết quạt chạy nhanh hay chạy chậm; đèn số 4 để báo quạt quay; số 5 là tín hiệu gió từng cơn cịn đèn số 6,7,8,9 là đèn hẹn giờ.

3 Đèn chiếu sáng

3.1 Đèn huỳnh quang

3.1.1 Cấu tạo đèn huỳnh quang

Đèn huỳnh quang thường có dạng hình ống , bên ngoài là ống thuỷ tinh bền chắn tia tử ngoại Hai đàu phía trong bố trí điện cực và bổ xung khí trơ hoặc Kripton và lượng thuỷ ngân thích hợp.

Trang 17

Đèn huỳnh quang có thể cấu tạo catot nóng hoặc catot nguội Catốt nóng được làm bằng sợi vonfram, cịn catốt nguội có dạng ống nhỏ bằng thép và đòi hỏi điện áp trên đèn rất lớn, do vậy đèn huỳnh quang catot nguội có hiệu quả ánh sáng thấp hơn nhưng có tuổi thọ cao hơn thích hợp với ứng dụng ở các vị trí khó thay đèn Đa số các đèn huỳnh quang thông dụng thuộc loại catot nóng.

Thành phần hỗn hợp các phốtpho có thể thay đổi màu ánh sáng hoặc phổ của đèn.

3.1.2 Hiện tượng phóng điện trong đèn huỳnh quang

Khi cho chùm tia đơn sắc đập vào một chất huỳnh quang một phần năng lượng của nó biến thành nhiệt, trong khi đó phần lớn năng lượng còn lại xuất hiện dưới dạng một phổ liên tục có bước sóng phân bố tuỳ theo bản chất của chất huỳnh quang.

Trang 18

Sự phóng điện huỳnh quang: thể hiện trên hình vẽ sau

Sự phóng điện của đèn huỳnh quang

3.1.3 Các thống số của đèn huỳnh quang

Các kí hiệu của đèn huỳnh quang:

CW đèn ánh sáng trắng lạnh tiêu chuẩn WW đèn ánh sáng ấm tiêu chuẩn

CWX đèn ánh sáng lạnh deluxe WWX đèn ánh sáng trắng ES đèn tiết kiệm năng lượng HO đèn có quang thơng cao

Kích thước và cơng suất tiêu chuẩn của đèn ống huỳnh quang:

0,6m- 20/18 W ; 1,2m- 36/40W ; 1,5m- 68/65W ; 2,4m- 110W

Trang 19

Có 5 yếu tố ảnh hưởng đến tính năng của đèn huỳnh quang là:- Tải của đèn

- Áp suất khí argon

- Nhiệt độ thành ống, liên quan đến áp suất hơi thuỷ ngân- Chiều dài ống

- Đường kính ống

3.1.5 Thiết bị mồi đèn

Đèn huỳnh quang được sản xuất theo ba loại : đốt nóng trước, bật sáng nhanh và loại bật sáng tức thời Giống như tất cả các đèn phóng điện khác, đèn huỳnh quang chỉ phát sáng khi có thiết bị mồi, bao gồm tắc te và chấn lưu.

a Tắc te

Có 2 loại là tắc te có khí và tắc te nhiệt:

- Tắc te có khí :Là một bóng đèn có khí rất nhỏ có các điện cực gần nhau trong đó một điện cực là bản lưỡng kim mắc song song với đèn ống như trênhình vẽ

Trang 20

nóng lên và bị dãn nở chập mạch làm cho tắc te khơng phóng điện nữa, nhiệt độ giảm đi Sau một khoảng thời gian ngắn, bản lưỡng kim hở mạch kéo theo mạch điện qua chấn lưu hở mạch Năng lượng tích luỹ trong chấn lưu tạo nên quá điện áp quá độ khi hở mạch gây phóng điện ban đầu trong đèn.

- Tắc te nhiệt gồm một bóng đèn chân khơng nhỏ chứa một công tắc lưỡng kim khép mạch khi nguội và một điện trở đốt nóng Khi có điện, điện trở này và các điện cực mắc nối tiếp bị phát nóng theo hiệu ứng Joule làm hở mạch bản lưỡng kim gây quá điện áp khi hở mạch chấn lưu gây phóng điện trong đèn.

Hình vẽ cấu tạo tắc te nhiệt

Trong cả hai trường hợp trên nên sử dụng một tụ điện có điện dung nhỏ cỡ vài nF làm tăng thời gian quá điện áp do đó mồi đèn dễ dàng hơn.

b.Chấn lưu

Ngồi chức năng là hạn chế dịng điện hồ quang, chấn lưu cịn có chức năng : +Tạo nên điện áp quá độ khi hở mạch để mồi đèn.

Trang 21

- Chấn lưu sắt từ có tổn hao thấp:

Đó là các chấn lưu được chế tạo từ các lá tôn silic chất lượng cao

Chấn lưu sắt từ có đặc điểm : Cấu tạo đơn giản chắc chắn, tiêu thụ cống suấtkhoảng 15- 20% công suất đèn,gây nhiễu điện từ và tiếng ù, hệ số cống suất thấp, thời gian mồi lâu, tuổi thọ cao…

- Chấn lưu điện tử

Việc sử dụng lõi từ chất lượng cao và thiết kế tối ưu có thể tạo nên chấn lưu sắt từ chất lượng cao, tuy nhiên so với chấn lưu sắt từ chấn lưu điện từ có nhiều ưu điểm hơn như : tiêu thụ công suất nhỏ , hoạt động trong dải điệnáp rộng, mồi đèn nhanh, không có hiện tượng nhấp nháy, hệ số cống suất cao…

+ Cấu tạo chấn lưu điện tử : Thực chất chấn lưu điện tử là bộ biến tần, biết đổi tần số từ tần số lưới 50Hz sang tần số cao trên 20kHz và dưới 40kHz Trên 20kHz để tránh tấn số nghe thấy còn dưới 40kHz là tấn số dùng trong điều khiển hồng ngoại của các thiết bị điện tử.

Sơ đồ khối chấn lưu điện tử gồm : Bộ lọc nguồn

 Bộ chinh lưu AC-DC biến đổi điện áp nguồn 50Hz thành điện áp một chiều.

 Bộ nghich lưu DC-AC biến đổi điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều có tần số cao từ 20-40kHz Với tần số cao sự phóng điện tróng chất khí có hiệu quả hơn

Trang 22

Trong chấn lưu điện tử thường sử dụng 2 loại bộ nghịch lưu : Bộ nghịch lưu nguồn dòng kiểu cộng hưởng và bộ nghịch lưu cộng hưởng nguồn áp Trong thực tế thường sử dụng bộ nghịch lưu cộng hưởng nguồn áp

Sơ đồ bộ nghịch lưu nguồn áp kiểu cộng hưởng

Ở sơ đồ trên : tụ C1 ngăn dòng một chiều chạy qua cuộn sơ cấp của máy biến áp, khắc phục được hiện tượng bão hoà Sơ đồ này thường được sử dụng trong chấn lưu đèn huỳnh quang Khi cung cấp cho đèn catơt nóng, tụ C2 thường đặt giữa 2 điện cực đảm bảo đốt nóng ban đầu điện cực và mồi mềm.

3.2 Một số đèn phóng điện

Các đèn phóng điện có ống hồ quang kích thước nhỏ, cường độ cao làm bằng thạch anh hoặc gốm trong suốt Các ống hồ quang này chứa các điện tích và hơi kim loại làm việc ở nhiệt độ cao.

3.2.1 Đèn hơi thuỷ ngân

Đèn hơi thuỷ ngân là loại đèn phóng điện mà trong đó phần lớn ánh ság được tạo ra do sự bức xạ của hơi thuỷ ngân hoạt động ở áp suất riêng phần lớn hơn105Pa.

Lớp vỏ thuỷ tinh ngoài của đèn thuỷ ngân được làm từ thuỷ tinh boro

Trang 23

bức xạ tử ngoại phát ra từ hồ quang thuỷ ngân Một số đèn thuỷ ngân có chế độ tự ngắt để tắt đèn khi bầu thuỷ bên ngoài bị vỡ, tránh bức xạ tử ngoại thốt ra ngồi.

Tuổi thọ của đèn thuỷ ngân cao nhưng sự duy trì quang thơng kém, thường đượcsử dụng rộng rãi ở các loại đèn giao thông, công xưởng…

Tuy nhiên đèn hơi thuỷ ngân có chỉ số thể hiện màu thấp , hiệu quả năng lượng thấp nên đèn thuỷ ngân cao áp có xu hướng bị loại bỏ.

3.2.2 Đèn Halogen kim loại

Khi cho thêm vào môi trường muối iot của các kim loại nhu indi,thali, natri Vì iốt thuộc nhóm halogen nên những đèn có mơi trường này gọi là đèn halogen kim loại.

Trang 24

Đặc điểm của đen halogen kim loại là màu sắc thay đổi theo thời gian sử dụng Khi làm việc hơi halogen kim loại nóng lên trong ống hồ quang Vì nhiệt độcao, sự già hoá nhanh làm thay đổi hỗn hợp hơi halogen do vậy quang thông và màu sắc của đèn cũng thay đổi.

Đèn có vị trí vạn năng, nghĩa là có thể treo ở vị thrí bất kỳ, dễ sử dụng Tuy nhiên vị trí tốt nhất là nghiêng 15o so với phương thẳng đứng, khi đó quang thông và tuổi thọ đạt cực đại.

Các đèn halogen kim loại không làm việc được với bộ điều chỉnh điện áp Nó được sử dụng rộng rãi trong dải công suất 250- 2000W trong các khu vực cần đượcthể hiện màu tốt như các công trình văn hố, truyền hình màu.

Nhược điểm của đèn này là : giá thành cao, sau một thời gian sử dụng màu bị thay đổi.

3.3 Một số nguồn sáng mới

3.3.1 Đèn LED

Trang 25

Phần chủ yếu của một LED là tinh thể bán dẫn InGaN tạo nên chuyển tiêp p-n Khi đặt điện áp nhỏ lên chuyển tiếp sẽ tạo nên các điện tích di động chạy qua chuyển tiếp và biến đổi năng lượng dư thành năng lượng ánh sáng Dòng điện chỉ chạy theo chiều từ p→n ở giữa miền tiếp xúc giữa 2 lớp bán dẫn có ánh sáng phát ra vì điểm sáng rất bé nên phía trên phải có dạng nửa hình cầu để có thể phát tán ánh sáng tán xạ trong phạm vi 180o về mọi hướng.

Để có màu sắc khác nhau người ta sẽ đưa thêm một số tạp chất khác nhau hoặc là trong lớp ‘nhựa’ cho thêm các chất huỳnh quang LED có dịng định mức cực đại là 350mA,và hiệu điện thế định mức là 10V.

Ngày nay người ta dùng OLED tức LED làm bằng bán dẫn hữu cơ để làm LED cho ánh sáng trắng LED trắng đang bắt đầu được dùng phổ biến vìnó kết hơp được ưu việt về tiết kiệm điện của đèn huỳnh quang và đèn compact, có kích thước nhỏ gọn, bật tắt nhanh chóng…

Trang 26

Là loại đèn không cực ánh sáng phát ra do bức xạ của các nguyên tử sulfurtrong môi trường khí argon khi bị kích thích bằng vi sóng.

Cấu tạo của đèn

PLC-Đèn sunfur và phổ màu

Đèn này không chứa thuỷ ngân, bền màu, ít bị già hố, thời gian khởi động rất ngắn, hiệu suất cao, rất sáng…Đây là đèn lý tưởng để chiếu sáng trong nhà tại những nơi diện tích rộng như nhà máy,nhà thi đấu…

3.3.2 Laser

Laser hay máy phát lượng tử là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ( sự phát sáng đơn sắc dựa trên hiện tượng khuếch đại ánh sáng bằng bức xạ kích thích).

Cấu tạo của laser gồm bốn bộ phận chính :- Mơi trường hoạt chất.

Trang 27

Môi trường hoạt chất là tập hợp các nguyên tử, ion, phân tử trong đó

xảy ra bức xạ kích thích và là mơi trường làm việc của laser Mơi trường có thểlà chất rắn, chất lỏng, chất khí hoặc chất bán dẫn Tên thường gọi của laser thường lấy theo môi trường tác dụng Ví dụ laser hồng ngọc có mơi trường tác dụng là laser tác dụng là tinh thể hồng ngọc, laser CO2 có mơi trường tác dụng là khí cacbonic…

Cơ cấu phản xạ là các gương phản xạ ở đầu cuối môi trường hoạt chất,

được sử dụng như bộ phản xạ Gương phản xạ ánh sáng dọc theo trục ống làm tia sáng xếp thẳng hàng tạo nên hốc cộng hưởng ánh sáng Để duy trì bức xạ kích thích cực đại ánh sáng phải được duy trì với khoảng cách lớn nhất có thể Hình dáng gương phản xác định quãng đường ánh sáng truyền qua môi trường tác dụng.Gương cầu lõm được sử để đổi hướng tia phản xạ.

Cơ cấu ghép nối đầu ra Cơ cấu phản xạ ánh duy trì ánh sáng trong hốc

cộng hưởng cộng hưởng để ánh sáng ra được điểu khiển bằng gương phản chiếu có hệ số phản xạ thay đổi tuỳ loại laser.Gương truyền một số phần trăm ánh sáng trong hốc cộng hưởng ra ngoài gọi là bộ ghép nối đẩu ra.

Trang 28

Sơ đồ máy phát laser hồng ngọc

Laser được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực khoa học công nghệ hiện đại Trong kĩ thuật chiếu sáng laser được sử dụng trong chiếu sáng trang trí và chiếu sáng lễ hội và quảng cáo.

4 Máy lọc nước

Nước là nguồn sống không thể thiếu đối với con người nhưng hiện nay do môi trường ô nhiễm nghiêm trọng nên tình trạng nứơc sạch đang là vấn đề cần giải quyết.Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhiều sản phẩm máy lọc nước đã ra đời góp phần giải quyết vấn đề nước sạch.

Cụ thể tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy lọc nước RO

4.1 Cấu tạo

Hình ảnh các bộ phận chính của máy lọc nước như hình vẽ:

Trang 29

- Biến thế 110V/220V , ra DC 24V cấp điện cho bơm RO- Bơm RO tạo ra áp suất cao để đẩy nước

- Công tắc hạ áp - Bình dự trữ nước lọc

- Các van : van ngắt sau khi máy dừng, nguồn nước ngắt hoặc khơng có nứơc;

van giới hạn dịng chảy ; van tự động rửa màng

Sơ đồ cấu tạo :

4.2 Nguyên lí hoạt động

1 Cốc I (3-I): Sử dụng màng PP có đường kính mircron (µ), giúp loại bỏ cáchạt HP, keo tụ, chất hữu cơ trong quá trình phân hủy

2 Cốc II (3-II): Sử dụng màng lọc chứa than hoạt tính dạng hạt có tính năng khử mùi lạ, tiếp tục loại bỏ các phân tử hữu cơ hòa tan, giảm nồng độ các chất thải công nghiệp

Trang 30

hữu cơ hịa tan có kích thước nhỏ mà hai cốc lọc trên chưa loại trừ hết Nướcsau khi đi qua 3 màng lọc này đã được cải thiện đáng kể trước khi đi vào màng lọc RO

4 Cốc lọc RO: Nước đựơc bơm áp lực cao vào cốc lọc RO, dưới áp lực lớn, hiện tượng thẩm thấu ngược xuất hiện, các phân tử H2O thấm qua màng có đường kính 0.0001 mircron đi ra miệng thu Tạp chất và các kim loại nặng sẽ theo dòng thải đi ra ngoài

5 Cốc lọc T33: Nước đã lọc được chứa trong bình áp, sử dụng cốc lọc T/33 (10) đấu giữa bình và van lấy nước

Tác dụng: loại bỏ tạp chất, vi khuẩn phát sinh nếu có Ngun lí hoạt động như sau:

Biến thế cung cấp điện cho bơm RO, bơm tạo ra áp lực đẩy nước qua 3 cột lọc tới cốc lọc RO tại đây xuất hiện hiện tượng thẩm thấu ngược nhữngtạp chất theo dịng thải ra ngồi qua đường thải, cịn nứơc sạch được đưa tới bình áp, trước khi đưa tới vịi nước thì nước được đi qua cốc lọc T33 để loại bỏ vi khuẩn phát sinh trước khi đưa ra sử dụng.

5.Máy ôzôn

Trang 31

nguồn nước ăn, lọc bụi bẩn trong khơng khí, khử mùi thuốc lá, ẩm mốc, khửđộc dư trong lượng hoá chất…

Q trình hình thành ozơn có thể bằng phương pháp phóng điện hoặc tạo ozơn bằng tia cực tím.

5.1 Cấu tạo máy ơzơn ( kiểu đơn giản phóng sét)

Cấu tạo máy ơzơn khá đơn giản, gồm 3 bộ phận chính: buồng nạp, bộ phận phóng điện và bộ tạo xung sét.

Sơ đồ cấu tạo :

1-Bộ phận hẹn giờ tắt 2- Bộ tạo xung sét đơn giản :

Sơ đồ mạch tạo xung đơn giản :

Trang 32

3-Bơm khí màng rung 50Hz có màng bơm làm bằng cao su chịu được ozôn và nhiệt.

4- Ống phóng điện

5.2 Nguyên lí hoạt động

Phương pháp phóng điện : Ozơn được tạo ra bằng cách mơ phỏng q trình tạo sấm sét trong tự nhiên Dưới tác động của một hiệu điện thế hàng ngàn KV, phân tử oxy bị tách thành 2 nguyên tử oxy tự do.Các nguyên tử oxy tự do lại kết hợp với nhau tạo thành ozôn O3.

Hoạt động : Ban đầu khơng khí được hút vào bộ lọc hút ẩm và hút bụi, sau đó được dẫn vào buồng nén Cùng lúc, một dòng điện qua bộ tạo xung sét để nâng điện thế lên tới 6000- 8000V rồi được phóng vào buồng nạp Dịng điện cao thế gặp khơng khí trong buồng nạp sẽ sinh ra ôzôn (O3).

5.3 Ứng dụng của máy tạo ôzôn

Với các tính năng vượt trội điển hình như : Sát khuẩn, diệt mốc, làm

sạch và trong lành khơng khí, phân huỷ độc tố của nơng dựơc tồn dư…Máy tạo ozôn được ứng dụng : Sát khuẩn, khử mùi đồ đạc giày dép quần áo ; Làm nước ngậm ôzôn để giặt trang phục ; xử lí sạch mơi trường, làm tăng sức đề kháng, phịng chống dịch bệnh, khử độc tố…

6 Máy hút ẩm

Máy hút ẩm rất cần cho môi trường khí hậu VN (nóng và ẩm ) và cácphịng máy cao cấp để làm giảm độ ẩm trong phòng xuống mức tối thiểu nhằm đảm bảo an toàn cho thiết bị cũng như đồ đạc ,đối với dân dùng thì nó có tác dụng làm giảm độ ẩm trong nhà nhằm bảo vệ đường hô hấp tốt hơn Máy hút ẩm có nhiệm vụ hút hơi ẩm trong khơng khí và đưa qua một hệ thống làm lạnh để làm ngưng tụ thành nước.

Trang 33

Máy hút ẩm có cấu tạo như một máy điều hoà nhỏ 1- Lọc khí 4- Quạt li tâm 2- Dàn lạnh 5- Ống thoát nước 3 -Dàn nóng

6.2 Nguyên lí làm việc của máy hút ẩm

Khác với máy làm lạnh thì thổi khí lành ra máy hút ẩm lại hút ngược khơng khí vào máy qua giàn lạnh.

Cơ chế vận hành như sau: +Quạt li tâm hút khơng khí ẩm qua lọc khí để lọc bớt một phần lớn bụi bẩn sau đó đi qua giàn bay hơi, ở đây khơng khí sẽ được làm lạnh xuống dưới nhiệt độ điểm sương hơi ấm trong khơng khí ngưng tụ thành nước và được xả ra ngoài ống dẫn

+ Khơng khí khơ (đã được tách ẩm) đi qua giàn ngưng tụ thu thêm nhiệt của giàn ngưng truyền qua, sau đó dịng khơng khí ẩmvà khơ sẽ được thốt ra phía sau máy.

+ Cảm biến sẽ điều khiển máy lúc tắt, lúc mở để đảm bảo duy trì độ ẩm đặt ra và giảm tiêu tốn chi phí năng lượng.

6.3 Phạm vi ứng dụng của máy hút ẩm

Trang 34

 Phòng điều khiển trung tâm, tổng đài thơng tin…

Phịng bảo quản , lưu trữ thu viện, cất giữ nguyên liệu khô…

7 Một số thiết bị điện dân dụng khác

7.1 Máy sấy tóc

7.1.1 Cấu tạo và thông số chủ yếu của máy sấy tóc

Cấu tạocủa máy sấy tóc gồm có vỏ ngồi kiểu súng lục, có tay cị loạikéo

hoặc nút ấn với nhiều tốc độ gió mạnh yếu, nhiệt độ nóng lạnh khác nhau.

Bên trong máy sấy tóc là cụm điện trở sinh nhiệt quấn trên tấm mica hoặc sứ và một động cơ điện một chiều cỡ nhỏ 12V để thổi gió.

Gió nóng thổi ra trên 60o nên miệng gió bằng nhựa phải chịu được nhiệt độ này; độ nóng ngay đầu miệng gió bằng nhựa khoảng 35oC đầu miệng gió kim loại khoảng 65oC.

Dây điện trở sinh nhiệt bằng hợp kim Crôm- niken Đặc tính dây này là chịu được nhiệt độ 1000oC lâu dài trong khơng khí và có điện trở suất ρ = 1,1 ÷ 1,2 Ωmm2/m.

Dây to cỡ nào thì phụ thuộc vào cơng suất của máy; cịn chiều dài l thì tuỳ điện áp.

7.1.2 Nguyên lí hoạt động

Trang 35

Hoạt động :

Khi khi bật công tắc số 1, điện xoay chiều là 220V vào điện trở R1 để sinh ranhiệt mạnh nhất, đồng thời điện xoay chiều cũng vào chỉnh lưu CĐ chuyển đổithành điện một chiều để cấp điện cho quạt gió.

Nhờ có điện trở R1 và R2 làm giảm điện áp nên ở đầu ra của CĐ giảm xuốngđủ 12V để quay động cơ (điện một chiều có nam châm vĩnh cửu) quạt gió thổi giónóng ra ngồi mức độ mạnh nhất.

Muốn giảm gió nóng thì ấn nút số 2, điện vào R1 nối tiếp thêm cả R2 để máysấy giảm nhiệt xuống mức trung bình, quạt vẫn chạy mức gió nhiều nhất.

Nấc số 3, điện phải đi qua điôt D → R2 → R1 nên máy sẽ làm việc ở chế độthâp nhất.

Muốn tắt nhiệt đi, còn quạt vẫn chạy để thổi gió mát thì bật cơng tắc T, điện vẫn vào cầu chỉnh lưu để chạy quạt, còn mạch điện vào các dây nhiệt được cắt ra khỏi nguồn.

Trang 36

7.1.3 Một số lưu ý khi sử dụng

 Không được ấn cho máy chạy liên tục, động cơ và dây sẽ nóng qúa và dễ hỏng Máy phải chạy theo chế độ ngắn hạn lặp lại.

 Mỗi lận sấy tóc xong phải vặn cơng tắc về mức gió lạnh: dây điện trở được cắt điện còn quạt vẫn chạy để gió thổi làm mát cho nguội hẳn rồi mới rút phích điện ra sẽ tăng được độ bền của máy.

7.3 Lị vi sóng

7.3.1 Khái niệm về sự gia nhiệt ở lị vi sóng

Trang 37

chất dẫn điện nhu : bạc, đồng, nhơm, sắt…có thể phản xạ sóng; cịn các chất như : sành, sứ, thuỷ tinh, nhựa…thì vi sóng có thể xun qua mà khơng phản xạ.

7.3.2 Cấu tạo và ngun lí hoạt động

a) Cấu tạo

Cấu tạo chủ yếu của lò gồm:

- Biến áp đặc biệt có ổn áp và có nhiều cuộn dây.- Nguồn một chiều (qua đèn nắn)

- Ống dẫn sóng hình vng

- Bộ tăng nhiệt vi sóng Hệ thống làm mát.- Hệ thống khống chế và bảo vệ.

Trang 38

+ Bộ tăng nhiệt vi sóng là nơi đặt thực phẩm ( hốc tạo dao động) được làm bằng một tấm kim loại bề mặt phủ một lớp khơng khí nhiễm từ, bên cạnh có nhứng lỗ nhỏ để thốt hơi ẩm Có loại quay , chuyển động được thì thực phẩm được chín đều hơn.

+ Máy phát sóng cao tần có cống suất lớn nó hoạt động như một đèn điện tử

3 cực có cấu tạo giống như các đèn điện tử trước khi có transitor Nó gồmmột hình trụ rỗng bằng kim loại, gồm một cực dương anơt(a) trong đó ngườita đặt những lỗ cộng hưởng Trụ rỗng có xếp những mạch cộng hưởng tần số cao và ở giữa là cực âm catốt trongđó để một dây để đốt nóng , như hìnhvẽ bên.

Trang 39

+Ống hướng sóng : Cấu tạo gồm những tấm bảng mang điện tích sẽ hút hay đẩy các phân tử nước , đặc biệt những tấm bảng (blate) này thay nhau thay đổi thường xuyên điện tích(điện dương đổi thành âm và ngược lại) Các tấm bảng này sẽ hút hay đẩy các phân tử nước làm cho các phân tử nước hoạt động nhanh nên va chạm nhau.

+ Sơ đồ khối mạch điện lị vi sóng:

b) Ngun lí làm việc

Sau khi cấp điện 220V, f=50Hz vào biến áp (1) có nhiều cuộn dây ; cuộn thứ cấp ít vịng nhất cảm ứng ra điện áp 4,3V để nung ‘catot’ khống chế (3) Cuộn dây nhiều vòng tạo ra cao áp rồi qua thực hiện nắn điện bội áp cho ra điện một chiều 2KV cung cấp vào hai cực giữa ‘anot’ và ‘catot’ đèn.

Nhờ mạch điều khiển (2) đèn khống chế tạo ra vi sóng qua ống dẫn sóng vào trong khoang làm nóng (4) Sóng vi ba khơng thể xun qua thành kim loại của khoang nay mà chỉ phản xạ quay lại trong khoang làm các phần tử của thực phẩm thay đổi cực âm dương hàng trăm lần trong một giây để cho thực phẩm chín rất nhanh.

7.3.3 Đặc điểm

- So với các phương pháp nấu nướng khác thị dùng lị vi sóng có thể rút ngắn được thời gian và tiết kiệm năng lượng điện.

Trang 40

- Nếu nấu theo cách thơng thường thì bên ngồi thực phẩm nóng trước, phía trong thực phẩm nóng sau cịn lị vi sóng lại đồng thời cấp nhiệt đều toàn bộ khối thực phẩm cả trong lẫn ngồi nóng cùng một lúc, chín đều và khơng bị cháy và cũng khơng bị ngồi chín trong sống.

Phần 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MÁY HÀN

CHƯƠNG1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY HÀN

I.Khái quát

1 Khái quát chung

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 hoá và tự động cao

2 Phân loại

Có 2 phương pháp chính :