Thiết kế hệ thống nâng hạ điện cực máy hàn hồ quang tự động

Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học KTCN LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển mạnh mẽ nhanh chóng cơng nghiệp giới năm gần Một mặt áp dụng thành tựu khoa học kỹ thuật tiên tiến vào sản xuất, mặt nghiên cứu chế tạo đồng thời tiến hành sản xuất, thiết bị cho phù hợp với trình độ vận hành thực tiễn sản xuất Trong nghiệp CNH-HĐH đất nước, ngành cơng nghiệp hàn đóng vai trị đặc biệt quan trọng Hiện Việt Nam, công nghiệp hàn, phương pháp hàn hồ quang tự động dùng tương đối phổ biến với ưu điểm đơn giản, tiện lợi, dễ điều chỉnh để tạo sản phẩm mong muốn Là kỹ sư tương lai, em xác định rõ trách nhiệm học tập kiến thức kinh nghiệm, để sau góp phần thúc đẩy phát triển công nghiệp nước nhà, tiến đến công nghiệp tiên tiến nước giới Sau năm học tập nghiên cứu trường em phân đề tài tốt nghiệp là: “THIẾT KẾ HỆ THỐNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC MÁY HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG” Phục vụ cho ngành công nghiệp Qua thời gian tìm tịi nghiên cứu, với hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS.TS Võ Quang Lạp thầy cô giáo môn trang bị điện Đến đề tài tốt nghiệp em hoàn thành Do hạn chế thời gian kiến thức, nên đề tài khơng tránh khỏi sai sót, em mong thầy bảo đóng góp ý kiến để đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS.TS Võ Quang Lạp thầy giáo mơn nhiệt tình giúp đỡ em hoàn thành đề tài SVTH: Phạm Văn Định 1 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học KTCN Chương I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG Những vấn đề chung máy hàn hồ quang tự động Với phát triển kỹ nghệ, gia công sắt thép phương pháp hàn, đặc biệt công nghệ hàn, công nghệ tàu biển, máy bay, máy kéo với cơng nghệ hàn tay có nhiều nhược điểm: - Năng suất thấp, giá thành cao - Chất lượng mối hàn không ổn định, phụ thuộc vào tay nghề điều kiện làm việc công nhân - Tổn hao que hàn Với công nghệ hàn hồ quang tự động, nhược điểm khắc phục Tuy nhiên để đảm bảo cho lửa hồ quang cháy ổn định, bảo vệ mối hàn, khơng bị khơng khí xâm nhập, vấn đề không đơn giản, để giải vấn đề đó, thường dùng phương pháp: - Hàn tự động lớp trợ dung - Hàn hồ quang tự động khí bảo vệ máy hàn có hệ truyền động riêng biệt + Đẩy điện cực vào vùng hàn + Hệ truyền động di chuyển xe hàn Trong trình làm việc, máy hàn đảm bảo thao tác hàn: Mồi hồ quang, trì lửa hồ quang cháy ổn định trình hàn; Đẩy điện cực vào vùng hàn; di chuyển xe hàn quay đầu hàn, cấp trợ dung vào vùng hàn Hệ truyền động máy hàn hồ quang tự động yêu cầu điều chỉnh tốc độ êm, phạm vi điều chỉnh tốc độ tới D = 10:1 SVTH: Phạm Văn Định 2 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học KTCN  HC D CM TD T K1 L Khèi ®iỊu khiĨn K2 2RTr K1 K2 BBĐ BAH K2 K1 Sơ đồ hệ truyền động tự động đẩy điện cực vào vùng hàn Điều chỉnh tốc độ đẩy điện cực vào vùng hàn nhờ biến đổi dùng thiristor, thay đổi chiều quay động M công tắc K1, K2, hệ thống có chế độ làm việc tự động TĐ hiệu chỉnh HC Thay đổi chế độ chuyển mạch CM Sau ta phân tích hệ thống truyền động hệ điện cực máy hàn hồ quang tự động dùng máy phát động Phân tích hệ thống truyền động nâng hạ điện cực máy hàn hồ quang tự động dùng máy phát - động * Trình bày nguyên lý mạch + Giới thiệu chung Khi hàn hồ quang tay, việc điều chỉnh khoảng cách điện cực kim loại, trình mồi hồ quang người trực tiếp điều khiển tay, chất lượng mối hàn phụ thuộc vào trình độ, bậc thợ người, nên suất thấp Trong máy hàn hồ quang bán tự động trình dịch chuyển điện cực hàn thực tự động, việc điều chỉnh máy hàn theo vật hàn người điều khiển trực tiếp tay SVTH: Phạm Văn Định 3 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học KTCN  Trên máy hàn hồ quang tự động, công việc thực cách tự động, truyền động điện thông thường máy hàn hồ quang tự động bán tự động phần quan trọng hệ thống vừa đảm bảo chức mồi hồ quang tự động, đảo, điều chỉnh chiều dài hồ quang theo giá trị đặt trước đảm bảo chức mồi hồ quang tự động Sơ đồ mạch điện Giới thiệu sơ đồ CC D1 K CD D2 K 1CC CC CC 2CL K K BA1 BAH CKT1 CK CKT2 CL R SVTH: Phạm Văn Định CKĐ 4 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học KTCN - D: Động chiều kích từ độc lập, dùng để chuyển động cho cặp lăn, để dịch chuyển điện cực hàn - F: Máy phát chiều kích từ độc lập, cung cấp cho phần ứng động điều chỉnh điện áp, để điều chỉnh tốc độ động - CKF1: Cuộn kháng cấp điện áp chiều có giá trị điện dung điện áp vùng hàn - CKF2: Cuộn kháng cấp điện áp có giá trị khơng đổi - CKF1 CKF2: mắc cho từ thông sinh ngược chiều  = 1 - 2 Sức điện động máy phát: F = F - F - Biến áp BA1 chỉnh lưu CL2: tạo điện áp chiều, cung cấp cho kích từ máy phát CKF1 kích từ động - Chỉnh lưu 1CL: dùng để cung cấp nguồn chiều để cung cấp cho cuộn kích từ CKF2 - AD: động không đồng pha rơto lồng sóc, để kéo máy phát, cơng tắc tơ KC (có tiếp điểm KC), đóng cắt nguồn cấp cho máy biến áp hàn, đóng cắt nguồn cho động Đ1 - Nút dừng D1: nút dừng động để tránh tượng hồ quang bị mất, trước ngừng di chuyển - Nút dừng D2: để dừng hàn, tránh tượng quy hàn bị dính vào vật hàn a) Nguyên lý làm việc * Tác dụng cuộn CKF1 CKF2 Nếu có từ trường cuộn CKF2 sinh cực tính sức điện động máy phát có chiều cho động quay theo chiều tách điện cực khỏi vật hàn Nếu sức điện động cuộn CKF lớn cuộn CKF lượng F cộng đổi chiều quay so với trường hợp dịch chuyển điện cực vào gần vật hàn, thông thường phải tính tốn cho máy hàn làm việc SVTH: Phạm Văn Định 5 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học KTCN bình thường sức điện động sinh cuộn CKF phải lớn sức điện động sinh CKF2 lượng F, để đảm bảo cho sức điện động phát máy F làm cho động quay với tốc độ với tốc độ mịn điện cực, để trì chiều dài hồ quang không đổi * Nguyên lý mồi hồ quang Giả sử khởi động, que hàn chưa chạm vào vật hàn ta đóng nguồn cầu dao CD, với giả thiết tốc độ quay AD = const, cuộn CKF máy phát cuộn kích từ CKĐ động cấp điện áp có giá trị không đổi Để bắt đầu mồi hồ quang hàn ta ấn nút mở máy M, công tắc tơ thường mở K, lúc chưa có điện, nối phần động với máy phát Sơ cấp biến áp hàn với nguồn xoay chiều  cuộn thứ cấp biến áp hàn có điện áp phần ứng Do vật hàn cuộn kháng KC =  điện áp vùng hàn điện áp không tải nguồn hàn có giá trị lớn (đạt max)  KCF1 đặt điện áp lớn Hệ số giảm sức từ động CKF1 CKF2 (lớn nhiều so với F)  Máy phát kích từ phát ra, đẩy điện cực phía vật hàn, điện cực hàn trạm vào vật hàn, xẩy ngắn mạch  điện áp vùng hàn dễ giảm 0, suất điện động CKF1 = Lúc từ thông máy phát F đảo chiều có giá trị lớn  động đổi chiều quay, thực tách khỏi vật hàn tăng lên làm phát sinh hồ quang Khoảng cách vật hàn điện cực tăng lên, dòng hàn giảm xuống  Sụt áp cuộn CK giảm xuống  điện áp vùng hàn tăng dần lên  suất từ động CKF1 tăng lên dần  sức điện động máy phát giảm  tốc độ động giảm dần, giảm tới khoảng cách đặt trước sức từ động CKF1 suất từ động CKF2  Sức từ động máy phát F =  động ngừng quay * Duy trì chế độ làm việc bình thường Nếu làm việc bình thường, ngun nhân làm chiều dài hồ quang thay đổi Hệ thống tự động điều chỉnh để đảo chiều dài hồ quang giá trị đặt SVTH: Phạm Văn Định 6 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp  Trường Đại học KTCN Trong q trình làm việc bình thường phải tính tốn cho hệ số suất từ động CKF1 CKF2 giữ F, để đảm bảo tốc độ quay động tốc độ mòn điện cực b) Kết luận Vì hệ thống truyền động dịch điện cực hàn dùng máy phát động cơ, thiết bị cồng kềnh, làm việc gây tiếng ồn lớn, độ nhạy Chính ta thay hệ thống hệ thống T-Đ, hệ thống T-Đ có ưu điểm bật sau: - Vì biến đổi tĩnh nên không gây tiếng ồn hệ thống truyền động dịch cực hàn dùng máy phát động không cần phải xây dựng máy đặc biệt - Hiệu suất hệ tống cao, có hệ số khuếch đại cao tùy ý, dễ dàng thực tự động hóa hệ thống - Hệ thống van sử dụng van bán dẫn nên hệ thống làm việc tác động nhanh, coi tức thời - Kết cấu hệ thống gọn nhẹ, thay giá thành linh kiện đáp ứng yêu cầu kinh tế Tuy nhiên hệ thống van động cơ, có nhược điểm cần khắc phục sau: - Do sử dụng linh kiện bán dẫn, nên mức độ chịu dòng áp - Điện áp biến dập mạch - Hệ số cos thấp * Nhưng với tiến khoa học kỹ thuật nay, công nghệ chế tạo bán dẫn phát triển mạnh mẽ Nó đạt ưu điểm bật mà linh kiện khác khơng thể thay Vì ta chọn hệ thống van động để thay cho hệ thống truyền động nâng hạ điện cực máy hàn hồ quang tự động dùng máy phát động (F-Đ) SVTH: Phạm Văn Định 7 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học KTCN  Chương II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN TRUYỀN ĐỘNG DỊCH ĐIỆN CỰC MÁY HÀN TỰ ĐỒNG DÙNG HỆ T - Đ Thiết kế chọn thông số mạch động lực a) Sơ đồ mạch lực * Sơ đồ cầu pha + Sơ đồ nguyên lý T1 T2 Rd BA * * U1 Ld U2 T3 SVTH: Phạm Văn Định 8 T4 Ed Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học KTCN  + Giản đồ điện áp dòng điện U 2 t Ud Id t iT1 iT2 Id t Id t iT3 iT4 iT5 iT6 Id t Id t iA iB t iC t SVTH: Phạm Văn Định 9 Lớp: TC2004I Thuyết minh Đồ án tốt nghiệp Trường Đại học KTCN  + Một số biểu thức tính tốn Ud = Udo(1 + cos)/2 ITAb = Id/2 Uthmax = IT = Id/2 √2 U2 IDtb = Id/2 Udnmax = Utngmax = Id = Id/ √2 √2 U2 √2 U2 Giá trị hiệu dụng dòng điện cuộn dây thứ cấp sơ cấp giống xác định biểu thức √( π−2 ) I2 = I d π Id = I2 /Kba SVTH: Phạm Văn Định  10  Lớp: TC2004I