Xây dựng mô hình dàn trải mạch điện tử cho máy hàn hồ quang điện

MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC CÁC BẢNG v THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU .vi MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN 1.1 Khái niệm phân loại 1.1.1 Khái niệm .3 1.1.2 Phân loại 1.2 Máy hàn hồ quang điện 1.2.1 Máy hàn que 1.2.2 Máy hàn TIG: 1.2.3 Máy hàn MIG: 1.2.4 Máy hàn MAG: .8 1.2.5 Máy hàn điểm 1.2.6 Máy hàn đa chức 10 1.3 Máy hàn điện tử 10 1.3.1 Đặc điểm máy hàn điện tử 10 1.3.2 So sánh máy hàn điện tử máy hàn .13 CHƢƠNG 2: MÁY HÀN ĐIỆN TỬ 16 2.1 Chuyển mạch công suất IGBT sử dụng máy hàn điện tử 16 2.1.1 Cấu tạo IGBT .16 2.1.2 Nguyên lý hoạt động IGBT .17 2.1.3 Điều khiển IGBT: 19 2.2 Nguyên lý hoạt động máy hàn điện tử 21 2.2.1 Sơ đồ khối: 21 2.2.2 Khối nguồn 22 2.2.3 Khối c ng suất .23 2.2.4 Khối điều hiển .25 2.2.5 Khối lái (Driver) 27 2.2.6 Các hối mạch hác .28 CHƢƠNG 3: KHẢO SÁT VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH 30 3.1 Khảo sát máy hàn HK200A 30 3.1.1 Máy hàn HK200A 30 i 3.1.2 Khối nguồn cấp trước cấp sau 30 3.1.3 Khối lái(driver) .32 3.1.4 Khối điều khiển .33 3.1.5 Khối cảm biến .36 3.1.6 Khối công suất: 37 3.2 Thiết kế mơ hình dàn trải mạch điện tử cho máy hàn HK200A 39 3.2.1 Mô tả thiết bị 39 3.2.2 Nội dung nghiên cứu, khảo sát .41 3.2.3 Cấp nguồn AC đầu vào 41 3.2.4 Vận hành mơ hình 43 3.3 Triển khai thực tập mơ hình máy hàn điện tử 46 3.3.1 Mục tiêu, yêu cầu: 46 3.3.2 Nội dung cần tìm hiểu, khảo sát 47 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .52 Thuyết minh đề tài Hợp đồng triển khai thực Phụ lục Hợp đồng Bảng Danh mục minh chứng sản phẩm đề tài Các minh chứng sản phẩm đề tài DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Máy biến áp hàn xoay chiều pha có vít điều chỉnh thay đổi he hở mạch từ Hình 1.2: Th ng số ĩ thuật máy hàn điện tử Hình 1.3: Máy hàn Inverter HK200A 11 Hình 2.1: Cấu tạo IGBT 16 Hình 2.2: Nguyên lý hoạt động IGBT 17 Hình 2.3: Mạch ví dụ điều hiển IGBT 19 Hình 2.4: Mạch Driver IGBT 19 Hình 2.5: Sơ đồ hối máy hàn 21 Hình 2.6: M tả hối c ng suất máy hàn Inverter 22 Hình 2.7: Sơ đồ hối nguồn cấp trước .22 Hình 2.8: Khối nguồn cấp sau 23 Hình 2.9: Chiều dịng điện nửa chu ỳ đầu 24 Hình 2.10: Chiều dịng điện nửa chu ỳ sau 24 Hình 2.11: Dạng xung đầu lý tưởng 25 Hình 2.12: Sơ đồ nguyên lý mạch điều hiển .26 Hình 2.13: Sơ đồ hối khuếch đại thúc 27 Hình 2.14: Dạng sóng cuộn sơ cấp máy biến áp .28 Hình 2.15: Sơ đồ hối cảm biến 28 Hình 2.16: Mạch lọc nguồn .29 Hình 3.1: Khối nguồn cấp trước lọc AC đầu vào 31 Hình 3.2: Nguồn cấp sau 32 Hình3.3: Mạch tạo xung ích biến áp chia xung máy 33 Hình 3.4: Dạng xung đầu sơ cấp biến áp chia xung 33 Hình 3.5: Vị trí hối điều hiển máy 34 Hình 3.6: Sơ đồ chân hối chức IC điều hiển 35 Hình 3.7: Dạng xung hai chân 11 14 IC UC3846 35 Hình 3.8: Dạng sóng hai chân 11 14 IC UC3846 (có tải) .36 Hình 3.9: Vị trí cuộn cám biến dòng 36 Hình 3.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ 37 Hình 3.11: Vị trí IGBT máy 37 Hình 3.12: Vị trí biến áp c ng suất 38 Hình 3.13: Vị trí IGBT, Diode đầu ra, Diode đầu vào 38 Hình 3.14: Giao diện m hình dàn trải hệ thống điện tử máy hàn HK200A .39 Hình 3.15: Thiết ế tổng thể m hình 40 Hình 3.16: Sơ đồ nối dây cho C ng tơ LWGQ-63N 42 Hình 3.17: Cấp điện thiết lập chức hoạt động m hình 44 Hình 3.18: Hình ảnh tổng thể sản phẩm .46 Hình 3.19: Khảo sát thực nghiệm m hình 49 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật máy hàn HK200A MOSFET 11 Bảng 1.2: Thông số máy hàn điện tử ARC 200 Mini: 13 Bảng 1.3: So sánh máy hàn truyền thống máy hàn điện tử 14 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật thiết bị 1P-220V LWGQ-63N .43 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung:  Tên đề tài: Xây dựng mơ hình dàn trải mạch điện tử cho máy hàn hồ quang điện  Mã số: T2022-06-36  Chủ nhiệm đề tài: ThS Phạm Văn Phát  Thành viên tham gia đề tài gồm có: ThS Trần Duy Chung  Cơ quan chủ trì đề tài: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Thời gian thực hiện: 3/2023 – 11/2023 Mục tiêu:  Thiết kế, chế tạo mơ hình dàn trải hệ thống điện tử máy hàn hồ quang điện tài liệu hướng dẫn nghiên cứu, thực tập mơ hình  Sử dụng làm cho mơ hình thực tập cho sinh viên ngành CNKT Điện, điện tử CNKT Điện tử- viễn thơng Tính sáng tạo:  Tạo mơ hình, học cụ hồn tồn có tính thực tiễn cao, trực quan, sinh động góp phần giải nhu cầu thiết bị phục vụ đào tạo Tóm tắt kết nghiên cứu:  Thiết kế, chế tạo thành cơng mơ hình dàn trải máy hàn điện tử với đầy đủ khối chức năng, cho phép thực khảo sát, phân tích, kiểm nghiệm vận hành mơ hình  Tạo 01 tài liệu hướng dẫn thực tập dành cho sinh viên đáp ứng mục tiêu, yêu cầu, đề cương chi tiết học phần Thực tập tốt nghiệp cho CTĐT CNKT điện – điện tử CNKT điện tử - viễn thơng dựa mơ hình dành trải máy hàn điện tử Tên sản phẩm: Mô hình dàn trải máy hàn điện tử Hiệu quả, phƣơng thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng:  Đã triển khai đưa vào thử nghiệm, giảng dạy cho học phần Thực tập tốt nghiệp cho SV khóa 2019 chuyên ngành Kỹ thuật điện tử thuộc Chương trình đào tạo CNKT Điện – Điện tử  Chuyển giao cho giảng viên phụ trách Phịng khơng gian sáng tạo MakerSpace áp dụng triển khai cho học phần Thực tập tốt nghiệp Hình ảnh, sơ đồ minh họa TM Hội đồng Khoa Ngày 19 tháng 11 năm 2023 Chủ tịch Chủ nhiệm đề tài TS Trần Hoàng Vũ ThS Phạm Văn Phát XÁC NHẬN CỦA TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT KT HIỆU TRƢỞNG PHÓ HIỆU TRƢỞNG PGS TS Võ Trung Hùng INFORMATION ON RESEARCH RESULTS General information: Project title: Building an electronic circuit model for an electric arc welding machine Code number: T2022-06-36 Coordinator: Pham Van Phat, MSc Implementing institution: University Of Technology And Education Duration: from March 2023 to November 2023 Objective(s): Design and manufacture a model of the electronic system of an electric arc welding machine and documents to guide research and practice on the device Creativeness and innovativeness: Creating completely new models and equipment that are highly practical, intuitive, and lively contributing to solving the need for training equipment Research results: Design and manufacture a spread model of an electronic welding machine with full functional blocks, allowing for surveying, analysis, testing and operation on the model 01 practice guide for students Products: Spread model of electronic welding machine Effects, transfer alternatives of reserach results and applicability: Has been tested and taught for the Graduation Internship module for students of the 2019 class majoring in Electronic Engineering Transfer to lecturers in charge of the MakerSpace room and apply it to the Graduation Internship module MỞ ĐẦU Ngày công nghệ điện tử không ngừng phát triển ứng dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống xã hội Việc ứng dụng công nghệ mới, đại mang lại nhiều lợi ích to lớn cho xã hội người dùng Các lợi ích kể tiện dụng; giảm thời gian, công sức lao động; giảm kích thước, trọng lượng, điện tiêu thụ; giảm chi phí sản xuất, thi cơng… mang lại hiệu quả, tăng suất lao động giảm giá thành sản phẩm Việc trang bị cho người học kiến thức kỹ phù hợp với yêu cầu công nghệ thực tiễn sản xuất mục tiêu, nhiệm vụ môn, nhà trường Do vậy, bên cạnh việc đầu tư mua sắm trang thiết bị việc nghiên cứu thiết kế, sản xuất thiết bị, mơ hình ứng dụng thực tiễn, đại cho học tập nghiên cứu cẩn thiết Giảm chi phí đầu tư, đáp ứng nhu cầu trang thiết bị phục vụ đào tạo, nghiên cứu; gắn đào tạo với việc giải yêu cầu chuyên môn, thực tiễn phù hợp với ngành nghề đào tạo Nhà trường với mục tiêu đào tạo trình độ đại học theo định hướng ứng dụng nên khối lượng học phần thực hành, thực tập, đồ án chiếm tỉ trọng cao chương trình đào tạo Hàng năm, nguồn kinh phí đầu tư mua trang thiết bị phục vụ đào tạo hạn chế Điều đặt thách thức lớn việc đầu tư tranh thiết bị thực hành, thí nghiệm đầy đủ cho chương trình đào tạo Việc triển khai thực hành, thí nghiệm chưa thực hiệu Để giảm gánh nặng đầu tư trang thiết bị thực hành, thí nghiệm kịp thời tạo thực hành, thí nghiệm đáp ứng nhu cầu cho sinh viên nhiều giảng viên thực xây dựng mơ hình, thiết bị thực hành thí nghiệm sở đề tài nghiên cứu khoa học[1], [2] Bên cạnh đó, việc triển khai học phần thực tập nói chung thực tập tốt nghiệp cho sinh viên gặp nhiều khó khăn Với số lượng lớn, việc đưa tất sinh viên đơn vị sản xuất phù hợp với yêu cầu chuyên môn sâu ngành học chưa đạt hiệu mong muốn, nhiều sinh viên khó có điều kiện tiếp cận, nghiên cứu chuyên sâu chuyên ngành[1] Song song với kế hoạch trang bị, mua sắm thiết bị phục vụ đạo tạo Bộ môn ĐTVT có kế hoạch nghiên cứu, thiết kế hệ thống ứng dụng công nghệ Điện tử