Đồ án ĐTCS nguồn hàn hồ quang chiều Chơng I: giíi thiƯu chung vỊ ngn hµn hå quang mét chiều I Hồ quang điện hàn Hồ quang điện hàn dạng phóng điện chất khí với mật độ dòng điện lớn(102 đến 103A/mm2) điều kiện bình thờng chất khí hầu nh không dẫn điện Nếu đặt lên hai điện cực môi trờng không khí ®iƯn trêng cã cêng ®é ®đ lín th× cã thĨ phá vỡ cách điện chất khí có khả dẫn dòng điện lớn, phụ thuộc vào tính chất chất khí, áp suất nó, nhiệt độ môi trờng, vật liệu làm điện cực, độ lớn cờng độ điện trờng II Các yêu cầu nguồn điện hàn - Điện áp không tải đủ lớn để mồi đợc hồ quang Đối với nguồn chiều U0=(45ữ60V) - Đảm bảo an toàn lúc làm việc chế độ làm việc nh chế độ ngắn mạch làm việc.Bội số dòng điện ngắn mạch không đợc lớn λi = I nm = 1,2 ÷ 1,4 I dm Trong đó: i :bội số dòng điện ngắn mạch Inm:dòng điện ngắn mạch(A) Iđm:dòng điện hàn định mức(A) - Nguồn hàn phải có công suất đủ lớn - Nguồn hàn phải có khả điều chỉnh dòng điện hà cách vô cấp để phù hợp với trình hàn vật có kích thớc khác Đồ án ĐTCS nguồn hàn hồ quang chiều - Đặc tính (V-A) nguồn hàn phải đáp ứng đợc theo loại phơng pháp hàn(Hàn hồ quang tay, hàn hồ quang tự động, hàn hồ quang bán tự động) III Các dạng đặc tính ngOàI CủA CáC NGUồN ĐIệN HàN Đặc tính đờng biểu diễn quan hệ áp đầu đa máy với dòng tải.Đặc tính có nhiều dạng nh hình vẽ: Đờng1:Đặc tính dốc(có máy hàn hồ quang tay) Đờng 2:Đặc tính thoải có máy hàn hồ quang tự động Đờng 3:Đặc tính cứng Đờng 4: Đặc tính tăng(có mya phát điện chiều kích thích hỗn hợp d©y quÊn nèi nèi tiÕp bï thõa U(V) I(A) Dạng đặc tính dùng phổ biến hàn hồ quang tay Đặc biệt phải dùng hàn điện cực nóng chảy Khi hàn tự động bán tự động, que hàn nóng chảy máy, có tốc độ xuống dây hàn không đổi nên dùng đặc tính thoải để hồ quang đợc ổn định IV CáC DạNG NGUồN ĐIệN HàN Các nguồn hàn phổ biến chia nhóm : Đồ án ĐTCS nguồn hàn hồ quang mét chiỊu -Ngn hµn hå quang xoay chiỊu -Ngn hµn hồ quang chiều Trong nguồn hàn chiều đợc chia làm loại: -Bộ biến đổi quay(máy phát chiều) -Bộ biến đổ tĩnh(bộ chỉnh lu) Sự phát triển kĩ thuật bán dẫn công suất lớn đà ®a nhiỊu øng dơng cã nã ngn hµn mét chiỊu Ngn hµn mét chiỊu dïng bé chØnh lu có u việt sau so với nguồn hàn máy phát chiều +Chỉ tiêu lợng cao +Không có phần quay(là phận làm cho máy phát hàn chiềucó cấu tạo phức tạp, giá thành cao, tổn thất lợng lớn ) +Hiệu suất cao, chi phí vận hành, bảo dỡng sửa chữa thấp V Giới hạn đề tài Hiện thị trờng có nhiều chủng loại nguồn hàn với phơng pháp hàn khác Trong phạm vi đồ án em xin đợc thiết kế nguồn hàn hồ quang dùng cho phơng pháp hàn hồ quang tay Đồ án ĐTCS nguồn hàn hồ quang chiều Chơng II: Phơng án thiết kế II.I Sơ đồ cấu trúc nguồn hàn hồ quang chiều 1) Sơ đồ MBA Que hàn Chỉnh lưu Thyristor Mach điều khiển Lọc Mạch đo lường 2) Chức khối -MBA: máy biến áp dùng để phối hợp mức điện áp lới điện điện áp đầu vào chỉnh lu; cách ly nguồn áp cao nguồn áp thấp -Bộ chỉnh lu Tiristor: biến đổi điện xoay chiều thành nguồn điện đập mạch -Bộ lọc: Trong đồ án cuộn kháng dùng để sna phẳng dòng điện -Mạch đo lờng : Đo tín hiệu phản hồi(dòng, áp) phục vụ cho chức điều chỉnh, mạch bảo vệ hệ thống -Mạch điều khiển: Thực chức tạo xung điều khiển đồng pha với điện ¸p líi xoay chiỊu, ®Ĩ ®a ®Õn c¸c cùc ®iỊu khiển Tiristor thời điểm yêu cầu Mạch điề khiển có khả thay đổ góc điều khiển toàn giải điều chỉnh Đồ án ĐTCS II.II 1) nguồn hàn hồ quang chiều Các tiêu kĩ thuật khối Máy biến áp a phân loại: -Theo số pha: Máy pha;máy pha -Theo tổ nối dâyy:/Y;Y/Y;Y/Y0;/ b Chỉ tiêu kĩ thuật -Phải cung cấp đủ công suất yêu cầu -Độ sụt áp U điện áp có tải không tải phải nhỏ -Tiết kiệm dây dẫn vật liệu sắt từ 2) Bộ chỉnh lu Tiristor a Phân loại -Theo số pha: pha;2 pha;3 pha -Theo sơ đồ: tia, cầu, 1/2 chu kì, chu kì -Theo phơng pháp điều khiển: Chỉnh lu điều khiển hoàn toàn, chỉnh lu bán điều khiển, chỉnh lu Điode -Theo công suất chỉnh lu + Công suất nhỏ(đến 500W) + Công suất trung bình (đến 5000W) + Công suất lớn( cao 5000W) b Chỉ tiêu kĩ thuật: -Hệ số đập mạch: Điện áp sau chỉnh lu có dạng chu kỳ, không sin, chiều mấp mô Để đánh giá chất lợng điện áp sau chỉnh lu, ngời ta dùng hệ số gợn sóng điện áp K gu = U max − U 100 % U max + U §å án ĐTCS nguồn hàn hồ quang chiều -Tần số gợn sóng fg: fg cao việc lọc phẳng điện áp dòng điện tải thực dễ dàng c Yêu cầu nguồn chỉnh lu -Điện áp sau chỉnh lu dòng điện hàn cực đại phải đảm bảo giá trị yêu cầu -Có hiệu suất cao -Kích thớc gọn, giá thành thấp 3) Bộ lọc phẳng a Phân loại Các lọc phẳng thờng gặp thực tế + Đơn giản:Bộ lọc cảm; dung + Phức tạp: Bộ lọc LC; hình ; hình + Bộ lọc điẹn tử: Lọc tích cực dùng Transistor dùng khuyếch đại thuật toán b Yêu cầu với lọc phẳng -Tổn hao lọc phải nhỏ nhất, nghĩa chúng cần có hiƯu st läc cao, kÝch thíc , träng lỵng nhá, giá thành thấp -Dòng điện phải đợc san phẳng để đảm bảo giảm thiểu bắn toé hồ quang hàn -Không có trình độ lâu dài trình độ tợng áp, dòng mức cho phép -Tấn số riêng lọc cần phải khác tần số lới cấp cho chỉnh lu, để tránh phát sinh tợng cộng hởng, gây tác dụng xấu đến làm việc lọc Đồ án ĐTCS II.III nguồn hàn hồ quang chiều Các phơng án thiết kế Bộ chỉnh lu Có nhiều phơng án lựa chọn chỉnh lu Với phơng án sơ đồ khác nhng với đặc điểm, yêu cầu đặt nguồn hàn hồ quang chiều chất lợng điện áp, thông số chọn van bán dẫn phạm vi đồ án xin phép đa số phơng án phù hợp a Sơ đồ cầu pha điều khiển đối xứng.(Tải trở cảm Ld ) Đồ án ĐTCS nguồn hàn hồ quang chiều a.1 Giả thiết = Hoạt động sơ đồ: + ( :là góc mở van), ta phát xung mở T1 Trớc T6 dẫn T1 dẫn lúc Ua có trị số dơng nhÊt nhãm Catèt chung Sù më cđa T1 lµm cho T5 dẫn trớc khoá lại cách tự nhiên Ua>Uc Do đó, điện áp tải Ud=Ua-Ub=Uab Đồ án ĐTCS Khi = nguồn hàn hå quang mét chiỊu 3π + α ta ph¸t xung mở T2, T2 mở T6 dẫn đặt Ub lên Anốt T2 Uc