Microsoft Word DT 239 08RD KHCN Baocao doc BéC«ngth−¬ng TængC«ng tyM¸y®énglùcvµm¸yn«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸oc¸otængkÕt®ÒtµiKH CN M∙sè 239 08RD/H§ KHCN Tªn®Òtµi NghiªncøuthiÕtkÕchÕt¹o m¸yhµnInverte[.]
BộCôngthơng TổngCông tyMáyđộnglựcvàmáynông nghiệp Viện Công nghệ BáocáotổngkếtđềtàiKH-CN Msố:239.08RD/HĐ-KHCN Tênđềtài: Nghiêncứuthiếtkếchếtạo máyhànInvertermộtchiềuđiềukhiểnK ỹthuậtsố,đạtdònghàn160A Cơquanchủquản:BộCôngthơngCơ quanchủ trì: Viện Công nghệ Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn văn thống 7100 16/2/2009 HàNội,22009 BộCôngthơng TổngCông tyMáyđộnglựcvàmáynông nghiệp Viện Công nghệ BáocáotổngkếtđềtàiKH-CN Msố:239.08.rd/HĐ-KHCN Tênđềtài: nghiêncứuthiếtkếchếtạo máyhànInvertermộtchiềuđiềukhiểnkỹth uậtsố, đạt dònghàn160A Cơquan chủtrì ViệnCôngnghệ HàNội,22009 Nhữngngờithựchiện KS.NguyễnVănThống KS.TrầnThanhTuyền KS.LêSỹLan KTV.NguyễnViệtHà ViệnCôngnghệ ViệnCôngnghệ ViệnCôngnghệ ViệnCôngNghệ KTV.TrơngVănThoa ViệnCôngNghệ Mụclục Lờimởđầu .2 KháiquátvềmáyhànInvertermộtchiềuđiềukhiển kĩthuậtsố 1.1 MáyhànInverter 1.2 ứngdụngkĩthuậtsốvàođiềukhiểnmáyhàn 1.3 SựpháttriểncủamáyhànInverter 10 ThiếtkếmáyhànInvertermộtchiềuđiềukhiển kĩthuậtsốđạtdònghàn160A 11 2.1 Sơđồmạchđiệnchung-sơđồkhối 2.2 Bộnguồn 13 2.3 Bộnắndòngvàbộlọcđầuvào 2.4 Bộcôngsuấtcaotần 15 2.5 Biếnápfe-ritcôngsuất 2.6 Bộnắncaotầnvàbộlọcđầura 2.7 Bộtạoxung 16 2.8 §iỊukhiĨnküthtsè 17 2.9 Mạchxửlítínhiệuđo 30 2.10 Mànhìnhhiểnthị 2.11 Phầnbảovệnhiệt 31 2.12 Phầngiaotiếpmáytính 2.13 Mạchin .32 2.14 Phầnvỏmáyvàkhunggálinhkiện Khảonghiệmmáyhàn 33 3.1 MáyhànInverterđợcthiếtkế,chếtạo 3.2 HớngdẫnsửdụngmáyhànInvertermộtchiềuđiềukhiển kĩthuậtsố,đạtdònghàn160A .34 3.3 Cácthôngsốcơbảncủamáyhàn 38 4.K Õ t luËn 39 Phôlôc 40 5.1 ảnhmáyhànvàbốtríbêntrongmáyhàn 5.2 Cácbảnvẽchính 42 5.03.Đánhgiámáyhàn 47 5.3 Biênbảnnghiệmthusảnphẩmđềtài 48 Tàiliệuthamkhảo 49 Lờimởđầu Máyhànđợcsảnxuấttheocôngnghệtruyềnthốngthờngcótrọnglợnglớn,cóth ểđếnvàitrămcân.Phầnnặngnhấttrongcácmáyhànloạinàylàbiếnáphàn,nóchiếmkhoả ng2/3trọnglợngmáy.Máyhàntonặngvừagâytốn kémvậtliệukhichếtạovừagâykhókhănchoviệcvậnchuyển,dichuyểntrongluthôn gphânphốivàtrongtrongsảnxuất.Trongrấtnhiềutrờnghợpcôngviệchànphảidichuyểntừ nơinàysangnơikhácthờngxuyên,hayphảiđalêncáctầngcao,vìvậy cóđợcthiếtbị hànmạnhmà lạigọn, nhẹlàớc muốn củanhiềunhà sản xuấtmáyhànvàthợhàn Trongnhữngnămgầnđây,trênthếgiớixuấthiệnloạimáyhànmớiđợcgọilà máyhànInverter.Cùngchomộtcờngđộdòngđiệnhànnhmáyhànthôngthờngthìtrọngl ợngcủamáyInvertercóthểnhẹhơnđếncảchụclần.MáyhànInverter làsảnphẩmcủa côngnghệcao.CácbộphậncủamáyInvertertừbiếnáphànđếnnhiềulinhkiệnđiệntử,mạc hđiệnđềulàsảnphẩmcủacôngnghệcao CôngnghệInvertertrongchếtạomáyhànhoạtđộngtrênnguyênlínângtầ nsốcủadòngđiệnbìnhthờng(50hoặc60Hz)lêntầnsốhàngnghìn,thậmchíhàngchụcngh ìnHz.Dòngđiệntầnsốcaonàyđợcđađếnđầuvàocủabiếnáphàn.Nhờlàmviệcvớitầ nsốcaonênbiếnápnàycókíchthớcvàtrọnglợngnhỏ,cóthểnhỏhơnbiếnápthôngthờn gđếnvàichụclần.Việcthiếtkếmạchđiệntầnsốcaonàyđòihỏinhàthiếtkếphảicókin hnghiệm,tínhtoánchínhxácvàphảiquanhiềubớcthửnghiệmđểchorađờimộtmạchđiệ nlàmviệcổnđịnh Sựứngdụngcôngnghệsốvàocácthiếtbịcôngnghiệpgiúpchocácthiếtbịnà ylàmviệcchínhxáchơn,hiệuquảcaohơn,dễđiềukhiểnhơn.Theoxuthếchungcủa thờiđạinhiềumáyhànInvertercũngđÃđợcsốhoá Máyhàn I n ve rt er nhi ều n ớcđợcnhậpvào nớct a,đ ợcsử d ụn g rộ ngrÃivàđợcachuộng.MộtsốcôngtycủanớctacũngcôngbốđÃsảnxuất đợcmáyhànInverter,nhngthựctếchathấybántrênthịtrờng.Nhómthựchiệ nđềtàimongmuốnquađềtài:nghiêncứu,thiếtkế,chếtạomáyhànInvertermột chiềuđiề ukhiểnkỹthuậtsố,đạtdònghàn160Ađónggópđợcmộtsốkinhnghiệmvềviệcchếtạoloại máyhànmớinày 1.K h i quátvềmáyhànInverter mộtchiềuđiềukhiểnkĩthuậtsố 1.1 MáyhànInverter Máyh n đợcc h ế t ¹ o t h e o p h −¬ngp h ¸ p t h « n g th−êngn ã i c h u n g c ã t r ä n g l ợnglớn.Phầnnặngnhấtcủamáyhànlàbiếnáphàn,biếnáphànchiếmkhoảng2/3trọn glợngmáy.Đểhànđợcdòngđiệncànglớnvớichukỳtảicao(100%)thìbiếnápcàngphảil ớn.Biếnápcànglớnthìcàngnặng,biếnáplớnvànặnglàmchocácbộphậnliênquannhđ ồgá,vỏ,thânmáycũngphảitohơndàyhơnnênl m chomáyhànnặngthêm.Việcchế tạomáyhànto,nặngtiêutốnnhiềuvậttnh:sắtthépđểlàmvỏvà đồgá,tônsilicđ ểlàmlõibiếnáp,đâyđồngđểquấnbiếnáp,màcácvậttnàycógiángàycàngtăng.D omáyhàncồngkềnhvànặngnênviệcchuyênchởchúngtrongluthôngphânphốicũngt ốnkémvìmỗilầnchỉvậnchuyểnđợcsốlợngítmàgiáxăngdầungàycàngtăng.Trongsảnx uất,côngviệchànnhiềukhiphảidichuyểntừnơinàysangnơikháchoặcchuyểntừtầngcaonà ysangtầngcaokhác,lúcnàymáyhànnặnglàmchongờithợrấtvấtvả Trongmáyhànbộphậnchuyểnđổinănglợngtừđiệnlớithànhdòngđiệnphùh ợpchocôngviệchànlàbiếnáp.Côngthứcchungđợcdùngtrongthiếtkếbiếnáplà: Pth= W.A.F.Bmax [10] Trongđó:- Pthl nănglợngmàbiếnápcóthểchuyểntải - Wlàthôngsốvòngdâyquấn - Alàthôngsốlõibiếnáp - Flàtầnsốlàmviệc - BmaxlàmậtđộtừthôngbÃohoàcủalõi Quacôngthứctrêntanhậnthấyrằng:nănglợngđợcchuyểntảiquabiếnáptỉlệthuậnv ớitầnsốlàmviệc,mậtđộtừthôngbÃohoàvàthôngsốkíchthớclõi,dây quấn Trong F.B maxđợccoi hệ số hiệu suấtcủa biến áp; tăng tần sốlàmviệc(F)hoặctăngmậtđộtừthôngbÃohoà(Bmax), hoặccảhaithìkhảnăngchuyểnt ảicủabiếnáptănglên.Cònnếu nhtagiữnguyênkhảnăngchuyểntảicủabiến ápthìlúc nàytacóthể giảmthông sốvòng dâyquấn (W )và thôngsốlõibiếnáp(A),cónghĩalàgiảmbớtvòngdâyquấnvàthunhỏlõibiếnáp,cũngc ónghĩalàkíchthớccủabiếnápđợcthulạinhỏhơn Tuynhiênđầuvàocủabiếnápthôngthờnglàđiệnlớicótầnsố50Hz,nênbiếnápcũ nghoạtđộngvớitầnsố50Hz LõibiếnápthờngđợclàmbằngtônsilicnênmậtđộtừthôngbÃohoàcủanóbịhạnchếởgiớihạnnhấtđịnhítđợccảith i ệ n Vìv ậybiếnápđợcchếtạotheophơngpháptruyềnthốngtừlâuđÃkhôngthểthunhỏkíchthớ chơnđợcnữa Nhvậyđểcóđợcloạibiếnápmớicókíchthớcnhỏtaphảinângđợctầnsốdòngđiệ nđầuvàocủabiếnáplên,đồngthờitìmraloạivậtliệumớicóthểlàmralõibiếnápcóđợcm ậtđộtừt h ô n g bÃohoàcao Côngn g h ệ I n v e r t e r ¸ p d n g v µ o v i Ư c c h Õ t o m y h n g i ó p g i ¶ i q u y ế t v i ệ c nâng tầnsố dòngđiện chođầuvào củabiếnáplênhàng trăm,hàng chụcnghìnHz,thậmchíđếncảtrămnghìnHz TrongbàiInverterTechnologytrêntrangWebcủacôngtyDamienvàbàiCom pactFrequencyInvert er s trêntrangWebcủacôngtyT.J.Snowchota biếtcô ngnghệInverterđợcápdụngvàoviệcchếtạomáyhànnhthếnào.Quasơđồnguyê nlímáyhàn Inverter(hình1)tathấyđầuvàocủamáy hànvẫnlà điệnlớibìnhthờngcóthểcóđiệnáp220Vhoặc380Vxoaychiều,vớitầnsố50Hz.D ò n g đ i ệ n xoayc h i ề u n y đợcb ộ n ắ n d ò n g b i ế n đ ổ i t h n h d ò n g chiều.Dò n g 1chiều nàylàđầuvàocủabộInverter,thựcchấtbộInverterlàmộtcơcấugồm1cụmđóngng ắtnhanhkếthợpvớimộtbiếnáp.Cụmđóngngắtnhanhđợcmôtảchodễhiểubằng2cặp tiếpđiểmS 1v S2.Haicặptiếpđiểmnàyhoạtđộngliênhoànvớinhau:khicặptiếpđiểmS1 đ ó n g thìcặpS 2m vàngợclại.Sựđóngngắtl i ê n h o n n y b i ế n d ò n g ® i Ư n c h i Ị u tr ớcđ â y , sauk h i q u a đ ấ y t r thànhd òn gxoaychiều,nhngdòngxoaychiềunàycót ầnsốkhácvớidòngxoaychiềucủađầuvàom áyhàn.T ốcđộđóngngắt của2cặp t i ếp ểm t ạo nênt ầnsốcho dòngđiệnx oaychi ềumới, tốcđộđóngngắtcàngca othìt ần sốdòngđiệncàng cao.Dòngđiệnxoaychiềumớinàylàđầuvàocủabiếnáp.Đầuracủabiếnápvẫnlàdòngxoa ychiềucótầnsốtơngtự nhđầuvàovớiđiệnápthấphơn.Dòngđiệnxoaychiềutầnsốcao,điệnápthấpnàyđợcnắn dòngtrởthànhdòng1chiềuphụcvụchocôngviệchàn s1 s2 ac 220V s2 s1 Hình1.S đồnguyênlímáyhànInverter dc 80V Vi(ct a o n é n cumd o n g n g a t nhanhnaylam o t g i a i p h : i pl é i n v e k y thuatvac f i n g n g h é T r o n g k y t h u atn g i r c i i t a d i i n g l i n h k i ( n d o n g n g a t b a n d a n t h v é n g d u o c gott a t l a I G B T T u y n h i é n k h i d o n g n g a t , d i é n a p vad o n g d i ( n c h a y t r o n g m a c h IGBTsél a m p h i i ts i n h n h i ( t , n e u d o n g r i g atquan h a n h t h i n h i ( t d c › ci i a I GB T se tangmanh,ma1 diéud a n g fun ylanéun h i ( t d c i t a n g l é n t hem q u : i 100C thit uoi thociiaIGBTsébigiamd i motnira De hanc h é via:ct a n g n h i c : tdfingirDit a c o thé tangk i c h t h i r é c ciiaIGBT,nhungnh u v;iylaidinguocvciimuc dichchungl a lamg iamkfchthvciccuatoanbfimayhan.Vi vaycacloaiIGBTtruocd:iychitaonéntansoc aodéndiréi1 0 Hz.Gandaycomotgiaiphapcfingnghémé'inhaml a m grams u pha ts i n h n h i e t t r o n g I G B T b a n g c a c h h a m i i c u a n g l v o n g x u o n g m i i c H i thiéutr uci ckhidongrigat.Banggiaiphapcfingnghm c i i naymaIGBTcothetaonéntdnsod c:n40.000Hz,thamchiconcaohon Bienaptrongb o Inverteiciiamayhanphailabiénaptansocaovcimucdichlamgram ki ch t h u f i c bien:ip.Hinh2dientatuongdoitaedongcuatans o caodenkhauanggiam trongluongciiabiénap Weightinkg 75 11 SOOO Frequency inHertz Weightinkg 75 11 ””"““" sooo Frequency ằHertz Hinh2.T i i c dongciiattinsocaodensugiamtrongluongcuabic:nộp Lõicủabiếnápthôngthờngđợclàmtừcáctấmtônsilicmỏng,cáctấmtônnàyđợcphủlớpcáchđiệnđểhạnchếsựphátsinhdòngđiệncảmứngx oáytronglõibiếnáp,vìn ế u dòngnàymạnhthìsẽ gâytổnthấttrongviệctruyềntả inănglợngcủabiếnápvàlàmbiếnápnónglên.Khinóngquámứcthìsẽlàmhỏnglớpcác hđiệncủadâyquấndẫnđếnhỏngbiếnáp,đồngthờisựphátsinhnhiệtcànglớnthìtổnthấttruy ềntảicủabiếnápcũngcànglớnhơn,vìvậycànghạnchếđợcsựphátsinhnhiệtthìhiệusu ấtcủabiếnápcàngcao.Tấmtônsilicnàycàngmỏngthìtổ nthấtdonógâyracàngnhỏhơn.TheobàiTransformercủatr angthôngtinWikipedia,t he fr ee e nc i c l o p e di a t hì m ộ t vài l oại t h ật m ỏngc ó kh ả h o t độngđếntầnsố10.000Hz.Nhvậynếutamuốnbiếnáphoạtđộngvớitầnsốcaohơn10.00 0Hzthìphảitìmkiếmloạivậtliệumớicholõibiếnáp.Quanhiềuquátrìnhnghiêncứu ngờitađÃtìmraloạivậtliệunày,loạivậtliệunàycótênchunglà ferit,nócóđộthấmtừcaovàđiệntrởsuấtrấtlớn.TrongbàiWhatisferritetrêntrangWebF a i r - r i t e c o m chotabiếtnhiềuvềloạivậtliệunày Fe-ritcócấutrúc tinh thểvớicôngthức hoá họcchung làMO-Fe2O3,trong đóFe2O3l ô-xitsắt,cònMObiểuthịchohợpchấtcủahaihaynhiềuôxitkimloạicóhoátrị2khác(vídụ:kẽm,nic-ken,mănggan,đồng).Sựbổsungcácô-xitnóit rên vàothànhphầnchophéptạoranhiềuloạiferitkhácnhaucótínhchấtphùhợpvớitừngloạimụcđíchsửdụngkhácnhau.Cácthànhphầncủa fe-ritđợcéptừcácbộtôxitkimloạinóitrênrồiđợcthiêukếttronglò.Cơtínhvàđiệntừtínhcủaferitchịuảnhhởnglớncủaquátrìnhthiêukết,quátrìnhnàydựatrêncácyếutố:thời giannhiệt độ -áp suất Fe-ritco lạikhi bịthiêukết, kíchthớcco lại cóthể đến1017%.Vớicáchchếtạonhvậyfe-ritđợccoinhmộtloạigốm.Feritcứngvà giòn,và c ũn g nhcácl o ại gốm kh ác f e- ri t dễbị s ứt , vỡ C ác l o ại f eri t khácnhaucóthểcómàusắckhácnhau,từmàuxámbạcđếnmàuđen.Có2dạngferitcơbảnlà:fe-ritmềmvàfe-ritcứng.Sựkhácnhaucủa2dạngferitnàykhôngphảinhậnbiếttừxúcgiácmàtừđặctínhvềtừ trờng.Fe-rit mềmkhôngduytrìtừtínhl âu dài,cònf erit cứngthì có tínhnhiễmtừvĩnhcửu.Feritcứngthờngđợcdùnglàmnamchâm,feritmềmđợcsửdụngvàoviệclàmlõibiếnáp,nhấtlàbiếnáptầnsốcao Nóic h u n g v Ë t liÖuf e r i t đợct h i ế t k ế c h o c ¸ c h Ư t h è n g t r u y Ị n t ¶ i đ i ệ n v i mụcđíchlàítgâytổnthấtvàlà mviệcởtầnsốcaovớinhiệtđộlàmviệcđến80100oC VậtliệuferitphảicómậtđộtừthôngbÃohoàcaotrongnhiệtđộlàmviệccóthểlênđến100 oC , đểphùh ợpvớicuộncảmkhángchoradòngđiệncao.Việclựachọnloạichấtliệuferitvàhìnhdánglõibiếnápthíchhợpgiúptacóđợcbiến ápnhỏ,nhẹmàvẫntruyềntảiđợcdòngđiệnlớn,đápứngmụcđíchsửdụng ởnhiềunớctrênthếgiới, fe-ri dùnglàmlõibiếnápđÃđợcquychuẩnhoá,chúngđợcchếtạosẵn với khốihìnhd ạngvàkích thớckhácnhau,chúng đợcphânnhóm theo thông số kỹ riêngthuậtcủa chúng Trênbảnglõi FeritchữEnhómvậtliệu77và78chotathấyloạife6 ritđÃđợcchếtạothànhkhốichữEvớicáckíchcỡkhácnhauvàcácthôngsốkỹthuậtcủac húng.CáckhốichữEtrongbảngnàyđợclàmtừnhómvậtliệucókíhiệu77và78.Trong phầngiớithiệu,nhómvậtliệu77đợcghilà:loạiferitMnZndùngchocácthiếtkếcómật độcảmứngtừt h ô n g từt h ấ p đếncaolàmviệcvớitầnsốđến100kHz.Cònnhóm