Luận văn nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống điện điều khiển thiết bị hàn tự động nối ống không quay

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

-LỤC VÂN THƯƠNG

NGHIÊN CỨU TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

HỆ THỐNG ðIỆN ðIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN TỰ ðỘNG

NỐI ỐNG KHÔNG QUAY

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành: ðiện khí hoá sản xuất nông nghiệp và nông thôn

Mã số : 60 52 54

Người hướng dẫn khoa học: TS Hoàng Ngọc Nhân

HÀ NỘI - 2010

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này hoàn toàn trung thực và chưa sử dụng ñể bảo vệ một ñề tài học vị nào Tôi xin cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ cho việc thực hiện luận văn này

ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñã chỉ rõ nguồn gốc

Người thực hiện

Lục Vân Thương

LỜI CẢM ƠN

Với kết quả thu nhận ñược trong luận văn này tôi trân trọng cảm ơn lãnh ñạo và quản lý Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội Phòng thí nghiệm trọng ñiểm Công nghệ Hàn và Xử lý bề mặt – Viện Nghiên cứu Cơ khí, Trường ðại học Bách khoa Hà Nội, Trường ðại học ðiện lực Hà Nội ñã tạo mọi ñiều kiện thuận lợi cho việc học tập và làm luận văn tốt nghiệp này

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Hoàng Ngọc Nhân; TS Hoàng Văn Châu là Chủ nhiệm ñề tài cấp Nhà nước mã số KC05.09-06.10 và tập thể các cán bộ thực hiện ñề tài, ñã giúp tôi hoàn thành luận văn

Cho phép tôi gửi lời chúc sức khỏe tới các thầy cô ñã giảng dạy tôi trong quá trình học tập tại Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội; ðại học Bách Khoa Hà Nội và Trường ðại học ðiện Lực Hà Nội

Tác giả

Lục Vân Thương

MỤC LỤC

MỞ ðẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 3

1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài 3

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước 5

1.3 Khảo sát hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống 7

1.3.1 Nguồn hàn 7

1.3.2 Xe hàn (cơ cấu chuyển ñộng) 7

1.3.3 Bộ phận cấp dây hàn 8

1.3.4 Bộ phận dao ñộng ñầu hàn 8

1.4 Kết luận 8

2.1 Cơ sở thiết kế hệ thống ñiện 10

2.1.1 Các cơ sở lý thuyết thiết kế hệ thống ñiện 10

2.1.2 Các số liệu ñể tính toán, thiết kế hệ thống ñiện 10

2.2 Tính toán thiết kế các thiết bị ñiện 12

2.2.1 Tính toán các thiết bị cung cấp và bảo vệ 12

2.2.2 Tính toán mạch ñiều khiển và cung cấp ñiện cho các ñộng cơ ñiều khiển công suất nhỏ 13

2.2.2.1 V ới ñộng cơ xe hàn 19

2.2.2.2 ðộng cơ cấp dây hàn 21

2.2.2.3 ðộng cơ tạo dao ñộng ñầu hàn 22

2.2.2.4 ðộng cơ khử sai lệch ñầu hàn 23

2.2.2.5 ðối với nguồn một chiều 24V cung cấp cho mạch ñiều khiển các van th ủy lực và các thiết bị khác 25

2.3 Tính toán mạch ñiều khiển và mạch ñiện ñộng lực cho nguồn hàn 28

2.3.1 Khối ñầu vào 29

2.3.2 Khối tạo ñiện áp một chiều ñầu vào 30

2.3.3 Khối nghịch lưu 30

2.3.4 Khối biến thế 31

2.3.5 Khối ñầu ra hàn 31

2.3.6 Khối ñiều khiển 32

2.4 Kết luận 32

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ðIỀU KHIỂN THIẾT BỊ HÀN 34

3.1 Tổng quan về hệ thống ñiều khiển 34

3.2 Cơ sở thuật toán ñiều khiển hệ thống 36

3.3 Lưu ñồ ñiều khiển hệ thống 39

3.3.1 Lưu ñồ chương trình chung 39

3.3.2 Lưu ñồ nhập các thông số ñầu vào 41

3.3.3 Lưu ñồ chương trình tính toán 43

3.3.4 Lưu ñồ chương trình ñiều khiển công nghệ hàn 44

3.4 Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển 45

3.4.1 Cơ sở thiết kế hệ thống ñiều khiển 45

3.4.2 Sơ ñồ khối hệ thống ñiều khiển 46

3.4.2.1 Kh ối trung tâm ñiều khiển 46

3.4.2.2 Kh ối ñồ gá ống 47

3.4.2.3 Kh ối máy hàn 47

3.4.2.4 Kh ối ñầu hàn 47

3.4.2.5 Kh ối ñịnh vị ñầu hàn trong quá trình hàn 47

3.4.2.6 Kh ối xe hàn 47

3.4.2.7 Kh ối tạo dao ñộng 47

3.4.2.8 Kh ối cấp khí bảo vệ 48

3.4.3 Giải thích các sơ ñồ 48

3.4.3.1 S ơ ñồ khối máy hàn 48

3.4.3.2 S ơ ñồ khối xe hàn 49

3.4.3.3 S ơ ñồ khối cấp dây hàn 50

3.4.3.4 S ơ ñồ khối tạo dao ñộng ñầu hàn 51

3.5 Khối ñiều khiển trung tâm 51

3.5.1 Cơ sở tính và chọn PLC 52

3.5.1.1 Các tín hi ệu logic 53

3.5.1.2 Các tín hi ệu tương tự 53

3.5.2 Sơ ñồ ñấu nối PLC 55

3.6 Kết luận 55

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 57

4.1 Phương thức tiến hành thực nghiệm 57

4.2 Các số liệu hàn thực nghiệm trên từng cung ñoạn 57

4.2.1 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 11h – 1h 57

4.2.2 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 1h – 2h 58

4.2.3 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 2h – 3h 58

4.2.4 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 3h – 4h 59

4.2.5 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 4h – 5h 59

4.2.6 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 5h – 6h 60

4.2.7 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 6h – 7h 60

4.2.8 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 7h – 8h 60

4.2.9 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 8h – 9h 61

4.2.10 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 9h – 10h 61

4.2.11 Hàn thực nghiệm trên ñoạn 10h – 11h 62

4.3 Bảng ñồ thị các thông số công nghệ trên toàn bộ chu vi ống 62

4.4 Chương trình ñiều khiển 64

4.5 Kết quả sau khi hàn tự ñộng 64

4.6 Kết luận 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 68

PHỤ LỤC 69

σT giới hạn chảy của vật liệu

σB giới hạn kéo ñứt của vật liệu

δ5 ñộ dãn dài tương ñối của vật liệu

ψ ñộ co thắt tương ñối của vật liệu

γ tỷ trọng vật liệu

aK ñộ dai va ñập của vật liệu

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU

Trang Hình 1.1 Mô hình thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay của hãng

Hình 3.9 Sơ ñồ ñấu nối PLC 55 Hình 4.1 ðồ thị các thông số chế ñộ hàn trên toàn bộ 12 cung theo

Bảng 4.1 Chế ñộ công nghệ hàn tự ñộng nối ống không quay trên

toàn bộ quỹ ñạo hàn

62

MỞ ðẦU

1 Lý do chọn ñề tài

Công nghệ cơ khí – tự ñộng hóa là một trong những mục tiêu phát triển xây dựng ñất nước ta cơ bản trở thành một nước công nghiệp theo hướng hiện ñại hóa trong giai ñoạn ñến năm 2020 (Chương trình trọng ñiểm) Vấn ñề tự ñộng hóa ñiều khiển các quá trình công nghệ luôn luôn là một nội dung quan trọng hàng ñầu trong tiến trình công nghiệp hóa, hiện ñại hóa ñất nước

Trong Chiến lược phát triển ngành ñiện, việc phát triển thủy ñiện luôn luôn ñược ưu tiên và là một trong những nguồn năng lượng tái sinh có hiệu quả kinh tế - xã hội rất lớn Hệ thống các ñường ống áp lực dẫn nước ñóng một vai trò quan trọng trong bất kỳ một Nhà máy thủy ñiện nào ðể xây lắp các ñường ống áp lực, nhu cầu cơ giới hóa và tự ñộng hóa công nghệ hàn là một yêu cầu cấp thiết của sản xuất, trong ñó việc tự ñộng hóa quá trình hàn tự ñộng nối ống không quay là công việc hết sức cần thiết hiện nay

Ở nước ta hiện nay, thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay tại công trường là chưa có mà chỉ có trong phòng thí nghiệm

Xuất phát từ nhu cầu thực tế trên tôi chọn ñề tài: “Nghiên cứu tính

toán thiết kế hệ thống ñiện ñiều khiển thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay”

2 Mục ñích nghiên cứu

- Nghiên cứu tính toán thiết kế hệ thống ñiện ñiều khiển thiết bị hàn tự ñộng nối ống ở trạng thái không quay

- Kết hợp với nhóm nghiên cứu ðề tài cấp nhà nước KC.05.09/06 -10

ñể thử nghiệm trên thiết bị của ðề tài

3 Giới hạn nghiên cứu

- Khảo sát hệ thống hàn

- Nghiên cứu về thiết bị ñiều khiển logic PLC

- Nghiên cứu tính toán các thông số ñiều khiển thiết bị hàn

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống ñiều khiển thiết bị hàn dùng PLC

- Thử nghiệm trên thiết bị của ñề tài cấp nhà nước KC.05.09/06-10

4 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm ñể xác ñịnh các thông số chế ñộ công nghệ hàn tư ñộng nối ống không quay trong chế tạo ñường ống áp lực của các Nhà máy thủy ñiện thông qua việc ứng dụng công nghệ ñiều khiển các thông số công nghệ của quá trình hàn bằng PLC

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tình hình nghiên cứu ở nước ngoài

Trên thế giới, vấn ñề cơ giới hoá, tự ñộng hoá quá trình hàn nối ống không quay trong lĩnh vực thuỷ ñiện ñã ñược tiến hành nghiên cứu phát triển ứng dụng vào sản xuất từ cách ñây hơn nửa thế kỷ

Trong việc nghiên cứu thiết kế chế tạo các hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay, tại Mỹ, Nga vào ñầu những năm 1960, lần ñầu tiên ñã ứng dụng Hệ thống thiết bị hàn tự ñộng trong khí bảo vệ CO2 với cơ cấu xích dẫn hướng của Falkewitch với 2 ñầu hàn trên một xe (Hình 1)

Hình 1.1 Mô hình thi ết bị hàn tự ñộng nối ống không quay của hãng

Falkewitch

Vào những năm 1970-80, vấn ñề nghiên cứu thiết kế thiết bị cơ giới hoá, tự ñộng hoá hàn nối ống ngày càng ñược chú trọng ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển trên thế giới từ Pháp, Ý, Thuỵ ñiển, Nga cho ñến các quốc gia khác như Mỹ, Canada Một trong những hướng công nghệ là thiết

bị hàn tự ñộng Styk của Nga ñã ñược thiết kế và chế tạo ñể hàn khí ñiện với việc tạo dáng cưỡng bức cho mối hàn từ bên ngoài bằng các má ñồng trượt và ñược làm mát bằng nước (Hình 2)

Hình1 2 Mô hình thi ết bị hàn tự ñộng nối ống không quay của hãng

Styk – Nga

Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ tin học ñiều khiển

tự ñộng hoá trong những năm gần ñây, trong lĩnh vực hàn ống tiếp tục có sự thay ñổi căn bản về công nghệ và thiết bị

Tại Nhật Bản, ñã nghiên cứu ứng dụng một Hệ thống thiết bị hoàn chỉnh và ñồng bộ hàn nối ống không quay bao gồm tất cả các nguyên công từ

gá lắp ñịnh tâm, hàn, chụp X-ray, siêu âm, xử lý nhiệt khử ứng suất dư ñến phủ bọc các lớp bảo vệ với tên gọi là hệ thống SPREAD và ñưa vào sản xuất

Vào năm 1996 các nhà nghiên cứu tại Sumitomo Metal Industries ñã triển khai một hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay dùng ñồng thời 2 xe hàn chạy vòng quanh ống ñể hàn toàn bộ các ñường hàn một cách tự ñộng có sự trợ giúp của máy tính theo một công nghệ ñược lập trình trước và

ñã thu ñược các kết quả khả quan về chất lượng cũng như năng suất hàn

ðây cũng là một công trình nghiên cứu thuộc loại mới nhất gần ñây trên thế giới về hàn tự ñộng nối ống ñường kính lớn ở trạng thái không quay

mà nhóm ñề tài ñã thu thập và tìm hiểu ñược và ñề xuất xây dựng ñề cương nghiên cứu triển khai theo hướng công nghệ này

Một trong những vấn ñề thực tiễn ñặt ra cho việc hàn tự ñộng nối ống không quay là việc thực hiện gá lắp các ñoạn ống tại công trường Công việc này rất quan trọng khi hàn tự ñộng vì vừa cần ñảm bảo ñộ ñồng tâm, thẳng

cần thiết cho tuyến ống vừa cần ñảm bảo khe hở cho phép ñối với mối hàn tự ñộng ở các tư thế khác nhau trên chu vi ống

1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong nước

Hiện nay, trong thực tế sản xuất ở trong nước các công trình xây dựng các tuyến ñường ống thường sử dụng các phương pháp ghép nối sau:

- Ghép nối bằng các mặt bích: các ñoạn ống ñược ghép với nhau thông qua các mặt bích ñược hàn chặt vào thân ống và ñể bảo ñảm ñộ kín cho các mối nối ghép người ta thường dùng các loại gioăng gữa hai mặt bích của hai ñoạn ống Phương pháp này có nhược ñiểm lớn là lãng phí vật tư và sức lao ñộng, ở các mối ghép nối không có ñược chất lượng như mong muốn

- Ghép nối bằng phương pháp hàn: chủ yếu là hàn hồ quang thủ công bằng que hàn, cũng có một số các công trình ñược hàn nối bằng phương pháp hàn bán tự ñộng trong môi trường khí bảo vệ Nhược ñiểm của các phương pháp này là năng suất lao ñộng không cao, chất lượng mối hàn kém ổn ñịnh, công nhân thực hiện rất khó khăn, vất vả và ñôi khi còn mất an toàn lao ñộng Trong một số các phân xưởng còn có phương pháp hàn nối các ñoạn ống có

ñộ dài nhỏ bằng phương pháp hàn tự ñộng dưới lớp thuốc với ống quay và ñầu hàn cố ñịnh ðặc ñiểm của phương pháp hàn này là mối hàn có chất lượng cao, năng suất hàn cao, ñáp ứng ñược các yêu cầu về tự ñộng hoá, giải phóng sức lao ñộng cho công nhân Tuy nhiên chỉ hàn nối ñược các ñoạn ống ngắn có ñường kính không quá lớn và chỉ có thể áp dụng ñược trong nhà xưởng, không áp dụng ñược ở ngoài công trường thi công các tuyến ñường ống lớn và dài vì trong quá trình hàn ống phải quay ñược

Trong các công trình nghiên cứu trong nước, chưa có công trình nào thuộc lĩnh vực thiết bị hàn tự ñộng ống không quay ñáp ứng ñược mục tiêu của ñề tài ñưa ra Các ñề tài trước ñây có liên quan một phần tới ñề tài này là:

- ðề tài nghiên cứu khoa học công nghệ cấp Nhà nước giai ñoạn

1991-1995, mã số KC.04.01 “Công nghệ và vật liệu hàn ñiện xỉ, hàn tự ñộng và dây hàn bột ñể chế tạo và phục hồi các chi tiết lớn trong ngành cơ khí” do

TS Nguyễn Văn Thông làm Chủ nhiệm ðề tài Tác giả ñã có một số nghiên cứu về công nghệ hàn ống quay và không quay cho ống có ñường kính 400-

450 mm với mục ñích lựa chọn một số thông số chế ñộ công nghệ hàn trong

CO2 và dưới lớp trợ dung Kết quả thu ñược trong ñiều kiện thí nghiệm với ống ñường kính nhỏ và vật liệu hàn thí nghiệm

- ðề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp Nhà nước giai ñoạn 1996-2000 mã số KHCN.05.05: “Nghiên cứu và ñưa vào ứng dụng

trong sản xuất các công nghệ hàn tiên tiến, vật liệu hàn chất lượng cao phục vụ các ngành ñóng tàu thủy, ñầu máy xe lửa, thiết bị hóa chất, dầu khí và thiết bị áp lực” do TS Hoàng Văn Châu làm Chủ nhiệm ðề tài

Nhóm các tác giả ñã nghiên cứu và thu ñược một số kết quả về công nghệ hàn

tự ñộng các mối nối ngang và thẳng ñứng áp dụng cho bồn chứa, vỏ tàu, nghiên cứu về công nghệ hàn tự ñộng năng suất cao với bột kim loại bổ sung, nghiên cứu về hàn nhôm cho vỏ tàu cao tốc

- ðề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ cấp Nhà nước giai ñoạn 2001-2005 mã số KC.05.09: “Nghiên cứu công nghệ hàn tự ñộng

trong không gian nhiều chiều có ñiều khiển theo chương trình số phục vụ cho việc hàn vỏ tàu và thiết bị hoá dầu” do TS Hoàng Văn Châu làm Chủ

nhiệm ðề tài Trong khuôn khổ ðề tài, nhóm tác giả ñã có thu ñược một số kết quả nghiên cứu về công nghệ hàn tự ñộng trong không gian nhiều chiều có

sử dụng ñầu dò quỹ ñạo ñường hàn bằng Laser và ñiều khiển PLC thông số chế ñộ công nghệ hàn phụ thuộc vào tư thế hàn trong không gian và có thể ứng dụng cho một số tư thế hàn ống

Trong các ñề tài nêu trên ñã thực hiện ở các giai ñoạn trước có ñề cập tới vấn ñề công nghệ về hàn ống, nhưng còn hạn chế áp dụng trực tiếp vào thực tế sản xuất Hiện nay trong ñiều kiện xây dựng thủy ñiện vừa và nhỏ ở Việt Nam chưa có các công trình nghiên cứu và các ñề tài nào ñề cập tới một

hệ thống thiết bị và công nghệ hàn hoàn chỉnh cho hàn tự ñộng ống ñường kính lớn ở trạng thái không quay, vì vậy việc thực hiện ðề tài này sẽ góp phần tiếp tục hoàn thiện trong lĩnh vực công nghệ hàn phục vụ cho sản xuất

1.3 Khảo sát hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống

1.3.1 Nguồn hàn

Nguồn ñiện hàn trong hàn tự ñộng và bán tự ñộng ñòi hỏi với ñặc tính thoải hoặc cứng ñảm bảo cung cấp dòng ổn ñịnh trong suốt quá trình hàn Các thông số về hàn như dòng ñiện hàn, ñiện áp hàn phải ổn ñịnh, ñiều chỉnh dễ dàng và tuyến tính trong toàn bộ giải ñiều chỉnh

- Nguồn hàn phải có ñặc tính cứng hoặc thoải và ñộ tin cậy cao Nguồn hàn một chiều, ñiều khiển mềm các thông số công nghệ:

+ ðiện áp hàn cực ñại 30V

+ Dòng hàn tối ña 400A

- Có các cổng ñể ghép nối với trung tâm ñiều khiển, trên cơ sở ñiều kiện ghép nối của PLC

1.3.2 Xe hàn (cơ cấu chuyển ñộng)

Xe hàn (cơ cấu dẫn ñộng ñầu hàn) ñược thiết kế chủ yếu cho các dạng mối hàn trên bề mặt theo chu vi ngoài ống Ngoài ra cũng có thể sử dụng ñể hàn các ñường hàn trên mặt phẳng nằm ngang Trong quá trình chuyển ñộng

xe phải ñảm bảo chuyển ñộng ổn ñịnh, không bị lắc, tốc ñộ xe hàn ñều và ñiều khiển ñược cho phù hợp với yêu cầu công nghệ

Theo khảo sát khi hàn trên mặt phẳng nằm ngang tốc ñộ chuyển ñộng

xe hàn từ 10 – 80 m/h, tốc ñộ hàn leo ñối với các mối hàn trên bề mặt thẳng ñứng 3 – 30 m/h, tổng khối lượng xe hàn mang là 46kg

ðể xe chuyển ñộng tự ñộng ñược thì cần phải gắn thêm ñộng cơ ñiện một chiều có hộp giảm tốc trung gian hai cấp dạng trục vít bánh vít ñể tăng

mô men khởi ñộng ðộng cơ ñiện một chiều ñược ñiều khiển ñể ñiều chỉnh tốc ñộ ñộng cơ phù hợp với yêu cầu công nghệ hàn ñề ra

1.3.3 Bộ phận cấp dây hàn

Bộ phận cấp dây hàn phục vụ công nghệ hàn tự ñộng nối ống không quay sử dụng phương pháp hàn theo ñường chu vi ống, với tốc ñộ cấp dây tối

ña 900 m/h, ñường kính dây hàn là 0.8 - 1.6 mm

Bộ phận cấp dây hàn phải ñảm bảo các yêu cầu sau:

+ Tốc ñộ ñưa dây phải ñảm bảo ñộ ổn ñịnh cao, thay ñổi vô cấp + ðộng cơ một chiều kích từ ñộc lập (ñộng cơ servo)

+ ðộng cơ ñiện một chiều gắn liền hộp giảm tốc có ñiều khiển chương trình số ñể ñiều chỉnh ñược tốc ñộ theo yêu cầu công nghệ ñề

ra, dải ñiều chỉnh từ 0 – 900 m/h (tốc ñộ cấp dây), ñiều khiển mềm

2 đã khảo sát ựược hệ thống thiết bị hàn tự ựộng nối ống không quay gồm có các cơ cấu: nguồn hàn, xe hàn, bộ phận cấp dây hàn, bộ phận dao ựộng ựầu hàn đây là cơ sở ựể phục vụ cho quá trình thiết kế hệ thống ựiều khiển sau này

CHƯƠNG 2 NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG ðIỆN

2.1 Cơ sở thiết kế hệ thống ñiện

2.1.1 Các cơ sở lý thuyết thiết kế hệ thống ñiện

Thiết kế hệ thống ñiện cho ñồng thời 02 cụm máy hàn có các thông số

về công nghệ là:

- Dòng ñiện hàn tối ña 400A, ñiện áp hàn Max 30V

- Dựa trên cơ sở yêu cầu về công suất dẫn ñộng của các ñộng cơ các thiết bị kèm theo

- Các yêu cầu về tự ñộng ñiều khiển ở chương 3

- Dựa trên các tiêu chuẩn an toàn về ñiện theo TCVN

2.1.2 Các số liệu ñể tính toán, thiết kế hệ thống ñiện

Từ các yêu cầu về dòng hàn và ñiện áp hàn cho nguồn hàn một chiều, công suất tối ña cho một ñầu hàn là:

Với các máy hàn hiện tại, thường có hiệu suất là 80% do vậy công suất thực tế của một máy hàn sẽ là 15000 W (15 kW)

Như phần tính toán thiết kế cơ khí:

- Bộ ñồ gá ñịnh tâm trong và ngoài: với 01 ñộng cơ bơm dầu thủy lực

có công suất 15kW và mạng ñiện ñiều khiển cho các van ñiện từ 24VDC có tổng công suất 750W

- Bộ phận xe hàn cần phải sử dụng ñộng cơ: P = 150W

- Bộ phận cấp dây hàn sử dung ñộng cơ có công suất: P = 90W

- Bộ phận dao ñộng cho ñầu hàn phải có ñộng cơ có công suất: P = 50W

- Bộ phận khử sai lệch ñầu hàn gồm 02 ñông cơ công suất: P = 30W

Từ các yêu cầu về công suất nêu trên và ñảm bảo về an toàn cũng như tiện lợi cho việc ñiều khiển tự ñộng và kết nối các thiết bị ñiều khiển sau này

ta chọn các thiết bị có các thông số sau:

- 02 máy hàn có P = 15kW ñiện áp 3 pha 380V

- 02 ñộng cơ xe hàn là ñộng cơ secvo một chiều có P = 150W, 24VDC

- 02 ñộng cơ cấp dây hàn là ñộng cơ secvo có P= 90W ñiện áp 24VDC

- 02 ñộng cơ secvo tạo dao ñộng có P = 50W ñiện áp 24VDC

- 04 ñộng cơ secvo có P = 30W, 24VDC khử sai lệch cho 02 ñầu hàn

- 01 ñộng cơ Roto lồng sóc có P = 15kW và 01 bộ nguồn 24VDC 750w cho ñồ gá ñịnh tâm

Trên ñây là toàn bộ ñầu ñề cho việc tính toán và thiết kế ñiện cho hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay

Sơ ñồ cung cấp ñiện

Hình 2.1 S ơ ñồ cung cấp ñiện (sơ ñồ 1 dây)

2.2 Tính toán thiết kế các thiết bị ñiện

2.2.1 Tính toán các thiết bị cung cấp và bảo vệ

2.2.1.2 Các aptomat cho ngu ồn hàn (AT2, AT3)

Công suất tiêu thụ của một nguồn hàn:

P = 15000 W

Dòng tiêu thụ của máy hàn khi làm việc cực ñại:

φ cos 7

1 U

P

I=Với Cos ф chọn là 0.8 ta có I = 29.02 A

Với dòng ñiện cực ñại ñã tính trên chọn AT2 & AT3 loại ABE 50 có các thông số:

- Dòng ñịnh mức: 50A

- Dòng cắt nhanh: 25 KA

2.2.1.3 Aptomat cho ñồ gá ñịnh vị (AT1)

Công suất tiêu thụ của ñộng cơ bơm dầu thủy lực:

P = 15000 W

Dòng tiêu thụ của ñộng cơ khi tải cực ñại:

φ cos 7

1 U

P

Tổng công suất tiêu thụ của cả hệ thống:

P = ∑ Pi = 150W + 90W + 50W + 2x30W = 350W Các ñộng cơ công suất nhỏ và hệ thống ñiều khiển ñược cung cấp ñiện 1pha 220v do vậy dòng tiêu thụ của cả hệ thống ñiều khiển là:

φ cos

Các thiết bị bảo vệ và cung cấp ñiện cho từng ñộng cơ nhỏ ñược tính toán và chọn lựa ở phần thuyết minh các mạch ñiện tử và ñiều khiển cho từng ñộng cơ ở phần sau

2.2.2 Tính toán mạch ñiều khiển và cung cấp ñiện cho các ñộng cơ ñiều khiển công suất nhỏ

Từ các yêu cầu về công suất ñộng cơ, cũng như các yêu cầu về ñiều khiển tốc ñộ và phối hợp giữa các phần trong cùng hệ thống Các ñộng cơ ñã

ñược trọn ở phần trên Trong mục này chỉ tính toán và chọn ra các mạch ñiện ñiện tử ñáp ứng ñược yêu cầu ñề ra:

- Từ yêu cầu về thay ñổ tốc ñộ, cũng như ñộ ổn ñịnh về tốc ñộ ñộng cơ trong từng ñoạn hàn thì mạch ñiện ở hình 2.2 là phù hợp ñáp ứng ñược các yêu cầu ñưa ra

Hình 2.2 S ơ ñồ nguyên lý mạch ñiều khiển ñộng cơ

- Trong mạch ñiện này ñảm bảo ñược việc thay ñổi tốc ñộ ñộng cơ một cách vô cấp với ñộ thay ñổi tốc ñộ tối ña là 1/50, ñộ ổn ñịnh và ñộ chính xác của tốc ñộ ñộng cơ là 2% Tốc ñộ ñộng cơ hoàn toàn tỷ lệ tuyến tính với ñiện

áp vào phần ứng của ñộng cơ Do vậy nhiệm vụ của mạch là tạo ra ñược ñiện

áp một chiều tương ứng có thể thay ñổi và ñiều khiển ñược cung cấp cho ñộng cơ ñó Khi tải ñộng cơ thay ñổi, làm cho vận tốc của ñộng cơ thay ñổi theo, dẫn tới suất ñiện ñộng phần ứng ñộng cơ thay ñổi ðể giữ cho vận tốc ñộng cơ không ñổi, theo ñiều kiện cân bằng thì cần bổ xung ñiện áp cấp cho phần ứng của ñộng cơ ñể bù vào sự thay ñổi ñó Do vậy sự ổn ñịnh tốc ñộ của

ñộng cơ chính là sự ổn ñịnh của ñiện áp cung cấp cho phần ứng của ñộng cơ khi tải thay ñổi

Nguyên lý hoạt ñộng của mạch như sau:

- ðây là mạch chỉnh lưu cầu có ñiều khiển ðiện áp ra của mạch chỉnh lưu phụ thuộc vào thời ñiểm phát xung mở cho các van (Thirstor) trong mỗi nửa chu kỳ tương ứng Mạch ñiện tử BLOC1 tạo ra xung mở các van tại các thời ñiểm trễ với ñiểm ñồng bộ một góc nhất ñịnh theo yêu cầu Từ ñó tạo ra ñiện áp và tốc ñộ ñộng cơ theo yêu cầu ñã ñặt trước ðể bảo ñảm sự ổn ñịnh

về tốc ñộ của ñộng cơ, trong mạch sử dụng vòng ñiều khiển khép kín với các

thông số phản hồi là dương dòng và âm áp của phần ứng ñộng cơ (Tương ñương với phản hồi âm tốc ñộ) quay lại mạch ñiều khiển ñể ñảm bảo cho tốc

ñộ của ñộng cơ ñược ổn ñịnh tại tốc ñộ ñược chọn từ trước Các ñại lượng này ñược lấy trên các phần tử CL và PR

Nguyên lý làm việc của mạch BLOC1 như sau:

- Bộ phát xung cao tần XCT ñược tạo nên bởi các phần tử logic NAND trong vi mạch DD4, tần số xung phát thay ñổi ñược nhờ biến trở 12R

- Khối nguồn cung cấp cho các vi mạch và transistor (1BA, 1VD, 1R, 2C, 1C, 4VD, 1R), nguồn tín hiệu ñồng bộ (2VD, 3VD, 2R, 3R, 4R), khâu dịch pha (1VT), máy ñếm (DD1), bộ nhớ logic trên hai phần tử NOR: D2.1, D2.2 máy phát xung cao tần DD3, bộ tạo xung mở FX, (2VT) và biến áp xung Các phần tử chỉnh lưu gồm 2 ñiot và 2 thyristor ñược mắc theo hình cầu, cuộn chặn CL và các ñiện trở, biến trở ñược mắc nối tiếp và song song với ñộng cơ thông qua các tiếp ñiểm rơle ñiện từ hoặc các khóa ñiện tử bán dẫn ñể khởi ñộng và ñảo chiều quay cho các ñộng cơ, tạo ra tín hiệu phản hồi Mạch làm việc ở chế ñộ phản hối dương dòng và âm áp của phần ứng ñộng cơ

(t ương ñương với phản hồi âm tốc ñộ)

Nguyên lý hoạt ñộng của sơ ñồ như sau:

Tại Bazơ transistor 1VT, trong mỗi nửa chu kỳ lưới, có một xung áp từ cuối thứ cấp 1BA tới Tần số xung áp gấp ñôi tần số lưới transistor 1VT thông khi có xung áp dương tới bazơ khi xung áp gần về 0 thì transistor 1VT khóa

và trên colectơ 1VT xuất hiện một xung hẹp nhữ nhật (Hình 2.3 b), xấp xỉ +a

Hình 2.3 ðồ thị xung

Xung này tới ñầu vào R của máy ñếm và máy ñếm DD1 bắt ñầu ñếm xung ðầu vào C ñược cấp xung ñếm từ bộ phát xung cao tần XCT Tần số xung ñếm xác ñịnh bởi 12R, Tần số này quyết ñịnh góc mở của thyristor sau

64 xung (Góc mở α tương ứng với thời gian 64 xung) Khi không có phản hồi dịch con chạy 12 từ phải qua trái, tần số trên DD4 sẽ thay ñổi từ 5kHz ñến 1MHz, tức là tăng 200 lần Khi ñó, góc mở α của thyristor sẽ thay ñổi thực tế

= 0 ñến =180 Tần số ñó cũng tương ứng với ñiện áp phản hồi U từ 6V ñến 0V (con chạy ở phía trái)

ðồng thời khi ñấu vào R của DD1 có xung thì ñầu vào DD2.1 của bộ nhớ cũng có xung vào ñầu vào DD3.1 có mức logic 0

Sau khi ñếm 64 xung (hình 2.3 c) DD1 cho mức logic 1 ở ñầu ra và tới DD2.2 Từ ñó bộ nhớ mức logic ñầu ra từ 0 ñến 1 (hình 2.3d), cho phép bộ phát xung trên các phần tử DD3.1+ DD3 làm việc (hình 2.3e) Sự làm việc

của bộ phận phát xung không phụ thuộc vào trạng thái tiếp theo của máy ñếm

và nó ngừng phát xung cao tần khi có tín hiệu logic 1 trên colectơ 1VT Xung

ra khỏi máy phát có tần số 6 kHz và ñược cải thiện dạng xung (sườn trước ñứng, sườn sau thoải) qua mạch vi phân 4C – 6R và ñược khuếch ñại qua transistor 2VT tới biến áp xung BAX Xung dương tới bazơ 2VT chỉ ñược khuếch ñại khi vắng xung âm khoá từ 2VD (Hay 3VD cho khối 2FXA) tới Do vậy các thyristor 1V2, 2VS chỉ mở trong nửa chu kì khi ñiện áp trên anot dương hơn catot

Giản ñồ xung ở hình 2.3 ðiện áp trung bình của ñầu ra cầu chỉnh lưu phụ thuộc góc mở α, tức là phụ thuộc thời gian của 64 xung, ñặt bởi 12R (cũng là tốc ñộ làm việc của ñộng cơ) ðiện áp phản hồi duy trì ổn ñịnh tốc ñộ lấy từ cuộn chặn CL và cầu ñiện trở thông qua ñèn bán dẫn transistor trường FET Khi tốc ñộ ñộng cơ thay ñổi, dẫn ñến sự thay ñổi ñiện áp phản hồi ðiện

áp này ñược khuếch ñại ñảo dấu, làm thay ñổi tần số của bộ phát xung cao tần XCT xung quanh tần số ñã ñược xác ñịnh từ trước (bởi con chạy trên 12R) quyết ñịnh góc mở α làm thay ñổi ñiện áp ra gữ cho tốc ñộ ñộng cơ ñược ổn ñịnh

Ở mạch biến áp xung, 5VD – 7R ñể bảo vệ 2VT khỏi suất ñiện ñộng tự cảm cuộn sơ cấp BAX khi 2VT khóa mạch Mạch 7VD – 8R ñể báo kênh ñiều khiển sai cực tính ðiot 6VD và tụ 5C ñể tạo ra từ chùm xung cao tần một xung có thành phần tần số cao ñảm bảo mở tin cậy thyristor khi tải có thành phần cảm kháng (do ñộng cơ có tính cảm)

Tính toán và lựa chọn các phần tử trong mạch BLOC 1

* Các vi m ạch bán dẫn (các IC)

Hình 2.4 S ơ ñồ chức năng và bố trí chân IC

ðể ñảm bảo ñáp ứng ñược yêu cầu ñã ñề ra như phần nguyên lý ở trên,

và thuận tiện cho việc chế tạo, và phối hợp các phần trong hệ thống, dựa trên

cơ sở có sẵn trên thị trường trong nước Chọn các vi mạch (IC) là

- Công suất tiêu thụ: 10nW cho mỗi cổng (Ở trạng thái tĩnh)

- Dải nhiệt ñộ làm việc: Từ -40 ñến + 85 ñộ

- Các cửa ra, vào ựều ựược bảo vệ chống ựiện áp tĩnh ựiện

- Trở kháng vào cao có khả năng kết hợp cùng một lúc với nhiều cổng

* Các ph ần tử bán dần khác

- 1VT: đèn transistor làm khóa bán dẫn có nhiệm vụ ựồng bộ, tần số ựồng bộ là tần số công nghiệp, tắn hiệu không cần lớn, do vậy chỉ cần loại transistor âm tần thông dụng C828

- 2VT: đèn transistor khuếch ựại xung cao tần cung cấp cho biến áp xung do vậy cần có công suất ựủ lớn ựể ựảm bảo xung mở các thiristor chắc chắn, do vậy chọn 2VT là:

Trên ựây là toàn bộ nguyên lý của các mạch ựiều khiển các ựộng cơ ựiều khiển công suất nhỏ Do tất cả các ựộng cơ này ựều ựược trọn với cùng một cấp ựiện áp là 24VDC và ựều ựược ựiều khiển tốc ựộ vô cấp với cùng nguyên lý do vậy trên từng mạch chỉ cần tắnh ựến dòng ựiện cho phù hợp với từng công suất của mỗi một ựộng cơ

2.2.2.1 V ới ựộng cơ xe hàn

Ta có: P = 150W, U = 24 V, từ ựó: I = P/U = 150/24 = 6,25A

Với dòng ựiện và ựiện áp ựược tắnh ở trên chọn:

- Van ựiot và thyristor loại 5A có:

+ điện áp cho phép 220V + điện áp xung mở có ựiện áp 4V và ựộ rộng 10ộs

Do các van ựược lắp theo mạch chỉnh lưu cầu, với ựặc ựiểm của mạch này ta có dòng ựiện và ựiện áp DC ựầu ra là:

+ Dòng ựiện ựầu ra của cầu chỉnh lưu (dòng một chiều DC)

điện áp ra của cầu chỉnh lưu

UR = UC x Cosα (1.7)

Với góc mở α ≈ 0 ta có:

Với tốc ñộ ñộng cơ lớn nhất (tốc ñộ ñịnh mức) tương ñương với ñiện

áp ñầu ra của cầu chỉnh lưu là lớn nhất bằng với ñiện áp danh ñịnh của ñộng

cơ là 24VDC Do ñó ta tính ñược dòng thứ cấp và công suất của biến áp ñầu vào:

ðộng cơ xe hàn, do ñặc ñiểm của công nghệ hàn tự ñộng, ñộng cơ xe hàn thường xuyên chạy theo chiều thuận, sự ñảo chiều quay của ñộng cơ ít

sẩy ra (chỉ khi ñiều chỉnh không tải) do vậy trên mạch ñiện cung cấp cho ñộng

cơ chỉ cần bố trí các tiếp ñiểm cơ khí của các rơle ñiện từ ðể thuận tiện cho công việc ñiều khiển và từ dòng ñiện ñịnh mức của ñộng cơ chọn các rơle có thông số:

- Dòng ñịnh mức 10A

- ðiện áp cuộn hút 24V DC

Trong ñó:

- UR: là ñiện áp ra DC của cầu chỉnh lưu có ñiều khiển

- UC: Là ñiện áp ra của cầu chỉnh lưu không có ñiều khiển

- UBA: là ñiện áp AC thứ cấp máy biến áp

- PBA: Công suất máy biến áp

- USC: Là ñiện áp sơ cấp ñầu vào biến áp = 220V

- ISC: Là dòng ñiện ñầu vào sơ cấp máy biến áp

- Iv: Là dòng ñiện ñịnh mức của các van của cầu chỉnh lưu

Hình 2.5 S ơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ xe hàn

Với cách tương tự ta tính ñược cho các ñộng cơ khác lần lượt là:

- Cầu chì ñầu vào bảo vệ toàn bộ cho ñầu cấp dây hàn CC1 là 2A

- Cầu chì bảo vệ cho ñộng cơ cấp dây hàn là 5A

ðộng cơ cấp dây hàn, do ñặc ñiểm công nghệ hàn tự ñộng, ñộng cơ cấp dây hàn thường xuyên chạy theo chiều thuận, sự ñảo chiều quay của ñộng cơ

ít xảy ra (chỉ khi ñiều chỉnh không tải) do vậy trên mạch ñiện cung cấp cho ñộng cơ chỉ cần bố trí các tiếp ñiểm cơ khí của các rơle ñiện từ ðể thuận tiện cho công việc ñiều khiển và từ dòng ñiện ñịnh mức của ñộng cơ chọn các rơle

có thông số:

- Dòng ñịnh mức 10A

- ðiện áp cuộn hút 24VDC

Hình 2.6 S ơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ cấp dây hàn

2.2.2.3 ðộng cơ tạo dao ñộng ñầu hàn

- Biến áp 220/25.5V – 75W

- ðiot và thyristor loại 3A có:

+ ðiện áp cho phép 220V

- Cầu chì ñầu vào bảo vệ toàn bộ cho bộ tạo dao ñộng ñầu hàn CC1 là 1A

- Cầu chì bảo vệ cho ñộng cơ dao ñộng ñầu hàn là 3A

ðể bảo ñảm ñộ bền cho thiế bị do các ñộng cơ dao ñộng hoạt ñộng phải ñảo chiều liên tục do ñó trên mạch ñộng lực của ñộng cơ ta bố trí các khóa bán dẫn ñể ñáp ứng ñược tần số ñảo chiều của ñộng cơ:

- Các van bán dẫn có:

+ ðiện áp ñịnh mức 100V

+ Dòng ñiện ñịnh mức 10A

+ Tần số làm việc 1 kHz

Hình 2.7 S ơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ dao ñộng ñầu hàn

2.2.2.4 ðộng cơ khử sai lệch ñầu hàn

- Cầu chì ñầu vào bảo vệ toàn bộ cho bộ khử sai lệch ñầu hàn CC1 là 1A

- Cầu chì bảo vệ cho ñộng cơ khử sai lệch ñầu hàn là 3A

Trong phần khử sai lệch ñầu hàn, cần hai ñộng cơ ñể khử sai lệch theo hai phương (cao, thấp, phải, trái) do vậy các thiết bị ñã tính toán và lựa chọn ở trên có số lượng gấp ñôi

ðể bảo ñảm ñộ bền cho thiế bị do các ñộng cơ khử sai lệc hoạt ñộng phải ñảo chiều liên tục do ñó trên mạch ñộng lực của ñộng cơ ta bố trí các khóa bán dẫn ñể ñáp ứng ñược tần số ñảo chiều của ñộng cơ

- Các van bán dẫn có

+ ðiện áp ñịnh mức 100V + Dòng ñiện ñịnh mức 10A + Tần số làm việc 1 kHz

Hình 2.8 S ơ ñồ cấp ñiện cho ñộng cơ khử sai lệch ñầu hàn

2.2.2.5 ðối với nguồn một chiều 24V cung cấp cho mạch ñiều khiển các van

th ủy lực và các thiết bị khác

- Chọn biến áp có thông số 220/25.5V – 750W

- ðiot chỉnh lưu loại 20A

- Cầu chì ñầu vào bảo vệ toàn bộ cho biến áp CC1 là 4A

- Cầu chì bảo vệ cho các van ñiện từ là 15A

Ở mạch này do không cần thay ñổi ñiện áp ñầu ra (cố ñịnh 24VDC) do vậy không cần có mạch ñiện tử ñể mở thyristor

Trong các phần bảo vệ và cung cấp ñiện, cũng như các mạch ñiện tử bán dẫn cung cấp ñiện cho các ñộng cơ công suất nhỏ ñòi hỏi có sự ñiều khiển chính xác theo công nghệ Cách tính trên là trong ñiều kiện làm mát cho các thiết bị ở chế ñộ ñối lưu không khí tự nhiên, do ñó trong tủ ñiện và ñiều khiển của cả hệ thống thiết bị hàn tự ñộng nối ống không quay cần phải bố trí hai quạt làm mát, ñảm bảo sự tuần hoàn không khí trong tủ ñiện

Ngoài ra ñể thuận tiện cho công việc lắp ñặt và sửa chữa sau này, trong

tủ ñiện còn bố trí ñền chiếu sáng nội bộ và ổ cắm 220V- 10A (Các thiết bị này chỉ hoạt ñộng khi cánh cửa tủ ñiện ñã ñược mở nhờ công tắc cửa tủ)

Từ các phân tích và tính toán trên ta có sơ ñồ cung cấp ñiện cho toàn bộ

hệ thống thiết bị (hình 2.9)

Hình 2.9 S ơ ñồ cung cấp ñiện cho toàn bộ hệ thống thiết bị

Từ các bản vẽ thiết kế mạch cung cấp ñiện cho các thiết bị ñã có, dựa vào kích cỡ và kiểu dáng của các vật tư lắp các bản vẽ về tủ ñiện (Hình 2.10a,b)

Hình 2.10 a) S ơ ñồ bố trí mặt trước tủ ñiện

Hình 2.10 b) B ố trí linh kiện trong tủ ñiện

Hình 2.11 B ộ ñiều khiển cầm tay

2.3 Tính toán mạch ñiều khiển và mạch ñiện ñộng lực cho nguồn hàn

Ngày nay khi khoa học kỹ thuật ñã có những phát triển vượt bậc, trong thực tế sản xuất thường dùng nguồn hàn ñiện một chiều ñể nâng cao chất lượng mối hàn ñảm bảo các yêu cầu công nghệ Từ các yêu cầu công nghệ cho việc hàn tự ñộng nối ống không quay ñặt ra cho nguồn hàn có các thông

số công nghệ là:

- Nguồn hàn là nguồn một chiều

- ðiện áp hàn ñiều chỉnh vô cấp trong khoảng: 0 - 45V

- Dòng ñiện hàn ñiều chỉnh vô cấp từ 0 – 400A

- Nguồn có ñặc tính cứng, có khả năng giao tiếp với PLC

Từ các yêu cầu ñã nêu trên, chọn nguồn hàn theo dạng INVERTER, có

sơ ñồ khối ở hình 2.12:

Hình 2.12 S ơ ñồ khối ñiều khiển nguồn hàn

Nhiệm vụ, chức năng và cấu tạo các khối:

2.3.1 Khối ñầu vào

- Ch ức năng nhiệm vụ

Khối ñầu vào có chức năng ñảm bảo cung cấp ñiện năng cho nguồn hàn

và bảo vệ an toàn cũng như ngăn chặn các ảnh hưởng của các thiết bị khác tới hoạt ñộng của máy hàn ñói với các thiết bị ñiện khác xung quanh có sử dụng ñiện năng và ngược lại

- Sơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng

Khối ñầu vào ñược cấu tạo bởi các phần tử:

+ Khí cụ ñiện bao gồm Aptomat, khởi ñộng từ, rơle nhiệt + Các phần tử ngăn chặn các xung nhiễu công nghiệp gồm các cuộn chặn và các tụ ñiện

- Nguyên lý ho ạt ñộng:

Aptomat cấp ñiện chờ cho các thiết bị ñiện Khi có tín hiệu hàn, khởi ñộng từ cấp ñiện cho các thiết bị thông qua các cuộn chặn và tụ ñiện làm giảm các chấn ñộng ñột ngột và các các xung nhiễu phát sinh, cấp ñiện cho toàn bộ nguồn hàn

2.3.2 Khối tạo ñiện áp một chiều ñầu vào

- Ch ức năng nhiệm vụ: Chức năng nhiệm vụ của khối này là tiếp nhận

ñiện năng từ mạng ñiện công nghiêp ñã qua sơ chế từ khối ñầu vào và biến ñổi thành ñiện một chiều có chất lượng cao và ñổi ñược trị số cho phù hợp với công nghệ hàn

- S ơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng

Cấu tạo là chỉnh lưu cầu 3 pha có ñiều khiển và cuộn kháng san bằng

ñể nâng cao chất lượng ñiện một chiều

- Tính toán các phân t ử của sơ ñồ: theo cách tính toán của mạch chỉnh

lưu cầu 3 pha (trong giáo trình ñiện tử công suất - Trường ðại học Bách Khoa

Hà Nội) ta tính ñược các phần tử:

+ ðiode: 30A, ñiện áp 1300V số lượng 06 + Thiritos: 70A, ñiện áp 1500V số lượng 1

2.3.3 Khối nghịch lưu

- Ch ức năng nhiệm vụ: Nhiệm vụ tạo ra xung ñiện có tần số lớn trên cơ

sở ñiện một chiều tứ khối tạo ñiện áp một chiều ñầu vào và sửa các xung thành dòng ñiện hình sin hoàn chỉnh có tần số cao cung cấp cho khối biến thế hàn

- S ơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng

Sơ ñồ nguyên lý ñược cấu tạo từ 4 transistor công suất lớn và tần số cao ñươc mắc theo hình cầu Hai ñường chéo của cầu là các cửa vào ñiện một chiều và cửa ra có xung tần số cao, các xung tần số cao này sau ñó ñược bộ phận sửa xung là cuộn sơ cấp biến thế và tụ ñiện sửa gọt thành hình sin

Trong 4 transistor mắc theo hình cầu ñó ñược chia thành hai cặp lần lượt thay nhau ñóng ngắt với khoảng thời gian như nhau tạo ra các xung chữ nhật ñối xứng và lệch nhau 180 ñộ ñiện tại cửa ra hình cầu

Tần số của xung ra ñược ñiều khiển và quyết ñịnh bởi thời gian ñóng ngắt của transitor do ñó ñược ñiều khiển bởi tần số xung ñiều khiển ñược ñặt nên cực B của các transistor ñó

- Tính toán các phân t ử của sơ ñồ: theo cách tính toán của mạch nghịch

lưu cầu (trong giáo trình ñiện tử công suất - Trường ðại học Bách Khoa Hà Nội) ta tính ñược các phần tử của khối nghịch lưu là 4 transistor công suất và tần số cao có các thông số:

+ Dòng ñiện max: 50A + ðiện áp max: 1300V + Tần số max: 750 kHz

2.3.4 Khối biến thế

- Ch ức năng nhiệm vụ: Nhiệm vụ biến ñổi dòng ñiện cao tần có ñiện

thế cao thành dòng ñiện cao tần có ñiện thế và cường ñộ phù hợp với công nghệ hàn

- S ơ ñồ cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng

Cấu tạo và nguyên lý hoạt ñộng như biến thế một pha thông thường Chỉ khác là tính toán ở tần số cao do vậy ñòi hỏi vật liệu làm khung từ phải chịu ñược tần số cao như pherit, hay các loại thép ñặc biệt Ở tần số cao hiệu suất biến thế cao, kích nhỏ nhẹ, số lượng vòng dây các cuộn ít do vậy tiết kiệm ñược ñiện năng và vật liệu giảm thiểu ñược kích thước và khối lượng thiết bị

2.3.5 Khối ñầu ra hàn

- Ch ức năng nhiệm vụ: Tương tự khối tạo ñiện áp một chiều ñầu vào, là

bộ chỉnh lưu hai nửa chu kỳ có ñiểm cân bằng là ñiểm giữa cuộn thứ cấp biến