Giáo trình Trang bị điện - điện tử trên máy dùng để giảng dạy cho sinh viên đại học các ngành Công nghệ Tự động, Công nghệ Điện - Điện Tử và Công nghệ Kỹ thuật điện. Gồm các nội dung chính như: Trang bị điện - điện tử máy cắt gọt kim loại; Trang bị điện - điện tử máy công nghiệp dùng chung.
Bộ lao động thương binh xà hội Trường đại học sư phạm kỹ thuật nam định Th.s PHM VN CHNH Th.s Phạm thị hoa Giáo trình TRANG B IN, IN T TRấN MY Nam định 2011 Bộ lao động thương binh xà hội Trường đại học sư phạm kỹ thuật nam định Th.s PHM VN CHNH Th.s Phạm thị hoa TểM TT Giáo trình TRANG B IN, IN T TRấN MY Nam định 2011 M u Giáo trình Trang bị điện - điện tử máy dùng để giảng dạy cho sinh viên đại học ngành Công nghệ Tự động, Công nghệ Điện - Điện Tử Cơng nghệ Kỹ thuật điện với số tín học phần Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định Nội dung môn học nhằm cung cấp cho sinh viên kiến thức phần điện - điện tử máy gia công kim loại máy công nghiệp dùng chung Nội dung giáo trình gồm phần sau: Chương Trang bị điện - điện tử máy cắt gọt kim loại Chương Trang bị điện - điện tử máy cơng nghiệp dùng chung Khi biên soạn giáo trình, cố gắng cập nhật kiến thức có liên quan đến mơn học phù hợp với đối tượng sử dụng cố gắng gắn nội dung lý thuyết với vấn đề thực tế thường gặp sản xuất, đời sống để giáo trình có tính thực tiễn cao Mặc dù cố gắng chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp người sử dụng Mọi ý kiến đóng góp xin gửi mơn Kỹ thuật điều khiển, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định Các tác giả Mục lục Mở đầu CHƯƠNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY GIA CÔNG KIM LOẠI 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Phân loại máy cắt gọt kim loại 1.1.2 Các chuyển động dạng gia cơng điển hình máy cắt gọt kim loại 1.1.3 Lực cắt, tốc độ cắt công suất cắt 1.1.4 Phụ tải động truyền động cấu điển hình 1.1.5 Phương pháp chung chọn công suất động cho máy cắt gọt kim loại 12 1.1.6 Điều chỉnh tốc độ máy cắt gọt kim loại 17 1.2 Trang bị điện - điện tử nhóm máy tiện 20 1.2.1 Đặc điểm cơng nghệ nhóm máy tiện 20 1.2.2 Yêu cầu đặc điểm hệ thống truyền động điện trang bị điện máy tiện 21 1.2.3 Phân tích mạch điện máy tiện điển hình 25 1.3 Trang bị điện - điện tử nhóm máy bào 41 1.3.1 Đặc điểm công nghệ nhóm máy bào 41 1.3.2 Các yêu cầu hệ thống truyền động điện trang bị điện nhóm máy bào giường 45 1.3.3 Phân tích mạch điện máy bào điển hình 47 1.4 Trang bị điện - điện tử nhóm máy khoan 56 1.4.1 Đặc điểm cơng nghệ nhóm máy khoan 56 1.4.2 Đặc điểm truyền động trang bị điện nhóm máy khoan 56 1.4.3 Phân tích mạch điện máy khoan điển hình 57 1.5 Trang bị điện - điện tử nhóm máy doa 61 1.5.1 Đặc điểm cơng nghệ nhóm máy doa 61 1.5.2 Yêu cầu hệ thống truyền động điện trang bị điện nhóm máy doa 62 1.5.3 Phân tích mạch điện máy doa điển hình 63 1.6 Trang bị điện - điện tử nhóm máy mài 72 1.6.1 Đặc điểm cơng nghệ nhóm máy mài 72 1.6.2 Đặc điểm truyền động điện trang bị điện máy mài 73 1.6.3 Phân tích mạch điện máy mài 3A161 74 1.7 Trang bị điện - điện tử nhóm máy phay 76 1.7.2 Đặc điểm truyền động trang bị điện nhóm máy phay 78 1.7.3 Phân tích mạch điện máy phay điển hình 78 1.8 Nguyên lý làm việc máy điều khiển chương trình số máy cắt gọt kim loại 83 1.8.1 Nguyên tắc làm việc máy điều khiển chương trình số 83 1.8.2 Thiết bị nguyên lý làm việc hệ thống điều khiển chương trình số 88 1.8.3 Máy phay DMU50 96 CHƯƠNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY CÔNG NGHIỆP DÙNG CHUNG 115 2.1 Trang bị điện - điện tử cầu trục 115 2.1.1 Những đặc điểm hệ truyền động trang bị điện cầu trục 115 2.1.2 Phân tích mạch điện tự động khống chế cầu trục điển hình 115 2.2 Trang bị điện - điện tử thang máy - máy nâng 124 2.2.1 Phân loại thông số kỹ thuật thang máy - máy nâng 124 2.2.2 Ảnh hưởng tốc độ, gia tốc độ giật (đạo hàm bậc gia tôc) hệ truyền động thang máy 125 2.2.3 Các hệ truyền động dùng thang máy máy nâng 126 2.2.4 Phân tích mạch điện tự động khống chế thang máy điển hình 127 2.3 Trang bị điện - điện tử lò điện trở 135 2.3.1 Khái niệm chung phân loại 136 2.3.2 Phân tích mạch điện điều khiển nhiệt độ lị điện trở điển hình 143 2.4 Trang bị điện - điện tử lò hồ quang 150 2.4.1 Khái niệm chung phân loại 150 2.4.2 Sơ đồ cung cấp điện cho lò hồ quang 153 2.4.3 Yêu cầu trang bị điện cho lò hồ quang 156 2.2.4 Phân tích mạch điện điều khiển dịch chuyển điện cực điển hình 159 2.5 Trang bị điện - điện tử lò cảm ứng 163 2.5.1 Khái niệm chung phân loại 163 2.5.2 Các nguồn tần số dùng lò cảm ứng 165 2.5.3 Lò nấu chảy cảm ứng tần số công nghiệp 170 2.6 Trang bị điện - điện tử nhóm máy hàn 171 2.6.1 Khái niệm chung phân loại 171 2.6.2 Phân tích mạch điện máy hàn điển hình 182 CHƯƠNG TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Phân loại máy cắt gọt kim loại Máy cắt gọt kim loại dùng để gia công chi tiết kim loại cách cắt hớt lớp kim loại thừa để sau gia cơng chi tiết có hình dáng gần u cầu (gia cơng thơ) thoả mãn hoàn toàn yêu cầu đặt hàng với độ xác định kích thước độ bóng cần thiết bề mặt gia công (gia công tinh) Máy cắt gọt kim loại gồm nhiều chủng loại đa dạng nhóm máy, phân loại chúng dựa đặc điểm sau: Theo đặc điểm q trình cơng nghệ Tuỳ thuộc vào q trình cơng nghệ đặc trưng phương pháp gia cơng máy, dạng dao cắt, đặc tính chuyển động , máy cắt gọt kim loại chia thành số nhóm máy sau: - Máy tiện - Máy khoan doa - Máy mài đánh bóng - Máy phay - Máy liên hợp - Máy gia công ren, - Máy bào, máy xọc máy chuốt - Máy cắt kim loại - Một số máy đặc chủng Theo đặc điểm trình sản xuất Theo đặc điểm q trình sản xuất chia thành: máy vạn năng, máy chuyên dùng máy đặc biệt - Máy vạn máy thực số phương pháp gia công khác máy tiện, khoan, bào để gia cơng chi tiết khác hình dáng kích thước - Máy chuyên dùng máy dùng để gia cơng chi tiết có hình dáng khác kích thước - Máy đặc biệt máy thực gia công chi tiết có hình dáng kích thước Theo kích thước khối lượng chi tiết gia cơng máy Theo kích thước khối lượng chi tiết gia cơng máy chia thành nhóm máy sau: - Các máy bình thường gia cơng chi tiết có khối lượng tới 10.103 kg - Các máy cỡ lớn gia cơng chi tiết có khối lượng tới 30.103 kg - Các máy cỡ nặng gia cơng chi tiết có khối lượng tới 100.103 kg - Các máy siêu nặng gia cơng chi tiết có khối lượng lớn 100.103 kg Theo độ xác gia cơng Theo độ xác gia cơng chia thành nhóm máy sau: - Máy có độ xác bình thường - Máy có độ xác cao - Máy có độ xác cao Sơ đồ phân loại máy cắt gọt kim loại biểu diễn hình 1.1 MÁY CẮT GỌT KIM LOẠI Đặc điểm q trình cơng nghệ Tiện Bào Doa , Khoan Phay Mài Đặc điểm trình sản xuất Vạn Trọng lượng kích thước chi tiết Độ xác gia cơng Thường Thường Lớn Chun dùng Nặng Đặc biệt Rất nặng Hình 1.1 Sơ đồ phân loại máy cắt gọt kim loại Cao Rất cao 1.1.2 Các chuyển động dạng gia công điển hình máy cắt gọt kim loại Trên máy cắt gọt kim loại có hai loại chuyển động: chuyển động chuyển động phụ Chuyển động di chuyển tương đối dao cắt so với phơi để thực q trình cắt gọt Chuyển động chia thành hai dạng chuyển động: chuyển động (chuyển động làm việc) chuyển động ăn dao - Chuyển động (chuyển động làm việc) chuyển động thực trình cắt gọt kim loại dao cắt - Chuyển động ăn dao chuyển động xê dịch dao phôi (tuỳ thuộc vào chủng loại máy) để tạo phôi Chuyển động phụ chuyển động không liên quan trực tiếp đến trình cắt gọt, chúng cần thiết chuẩn bị gia công, nâng cao hiệu suất chất lượng gia cơng, hiệu chỉnh máy Ví dụ chuyển động nhanh bàn dao phôi (trong máy tiện), nới - siết xà trụ (trong máy khoan cần), nâng hạ xà dao (trong máy bào giường), bôi dầu hệ thống bôi trơn, bơm nước làm mát Chuyển động chuyển động ăn dao chuyển động quay chuyển động tịnh tiến dao cắt phôi d n v n v n v a) n b) v c) vt, e) d) Hình 1.2 Các dạng gia cơng điển hình máy cắt gọt kim loại: a Tiện; b khoan; c Phay; d Mài; e Bào Trên hình 1.2 biểu diễn dạng gia cơng điển hình thực máy cắt gọt kim loại - Gia công máy tiện (hình 1.2a): n tốc độ quay chi tiết (chuyển động chính); v vận tốc xê dịch dao cắt vào chi tiết (chuyển động ăn dao) - Gia cơng máy khoan (hình 1.2b): n tốc độ quay mũi khoan (chuyển động chính); v vận tốc chuyển động tịnh tiến mũi khoan vào chi tiết (chuyển động ăn dao) - Gia cơng máy phay (hình 1.2c): n tốc độ quay dao phay (chuyển động chính); v vận tốc chuyển động tịnh tiến phôi (chuyển động ăn dao) - Gia công máy mài trịn ngồi (hình 1.2d): n tốc độ quay đá mài (chuyển động chính); v vận tốc chuyển động tịnh tiến đá mài vào chi tiết (chuyển động ăn dao) - Gia công máy bào giường (hình 1.2e): vt, chuyển động qua lại bàn (chuyển động chính), chuyển động di chuyển dao theo chiều ngang bàn (chuyển động ăn dao) 1.1.3 Các tham số đặc trưng cho chế độ cắt gọt máy cắt gọt kim loại Lực cắt tốc độ cắt phụ thuộc vào yếu tố điều kiện gia công như: chiều sâu cắt t, lượng ăn dao s, bề rộng phôi b, độ bền dao cắt T, vật liệu chi tiết, Chúng xác định theo công thức kinh nghiệm ứng với nhóm máy Tuy nhiên cơng thức có dạng gần giống nên ta lấy gia công tiện làm ví dụ điển hình Tốc độ cắt Tốc độ cắt tốc độ chuyển động dài tương đối chi tiết so với dao cắt điểm tiếp xúc chi chiết dao Nó xác định theo công thức kinh nghiệm: T m C V t x v s y v (m/phút) (1.1) F x Fy Fz Hình 1.3 Các thành phần lực điểm tiếp xúc chi tiết gia cơng dao cắt đó: t: chiều sâu cắt (mm); s: lượng ăn dao độ dịch chuyển dao chi tiết quay vòng (mm/vòng); T: độ bền dao thời gian làm việc dao hai lần mài dao (phút); Cv, xv, yv, m hệ số số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao phương pháp gia cơng Lực cắt Trong q trình gia công, điểm tiếp xúc chi tiết dao có lực tác dụng Fs , lực phân thành phần: Lực tiếp tuyến (lực cắt) Fz lực mà trục (truyền động chính) phải khắc phục; lực hướng kính Fy tạo áp lực lên bàn dao; lực dọc trục (lực ăn dao) Fx mà cấu ăn dao phải khắc phục F Fz Fy Fx (N) Để tính lực cắt ta dùng cơng thức kinh nghiệm sau: Fz 9,81.C F t x F s y F v n (N) (1.2) (1.3) đó: CF, xF, yF, n - hệ số số mũ phụ thuộc vào vật liệu chi tiết, vật liệu dao phương pháp gia công Các lực Fx, Fy xác định theo cơng thức tương tự (1.3) Khi tính tốn sơ bộ, lấy Fx, Fy theo tỉ lệ sau: Fz : Fx : Fy = : 0,4 : 0,25 (1.4) Công suất cắt Công suất cắt (cơng suất u cầu cấu chuyển động chính) xác định theo cơng thức: đó: Pz Fz v (KW) 60.1000 Fz lực cắt (N) ; v tốc độ cắt (m/phút) Thời gian máy (1.5) Thời gian máy thời gian để gia công chi tiết Nó cịn gọi thời gian cơng nghệ, thời gian thời gian hữu ích Để tính tốn thời gian máy, ta phải vào yếu tố chế độ cắt gọt phương pháp gia cơng Ví dụ với máy tiện: đó: tM L n.s (phút) L chiều dài hành trình làm việc (mm); n tốc độ quay chi tiết (vòng/phút) Nếu thay vào (1.6) giá trị n tM d L 60.10 3.v ta có: d (phút) 60.10 3.v.s (1.6) (1.7) đó: d đường kính chi tiết gia cơng (mm) Từ (1.7) ta thấy muốn tăng suất máy (giảm t), phải tăng tốc độ cắt lượng ăn dao Do người ta áp dụng phương pháp cắt tốc độ cao - Điều chỉnh dòng hàn điều áp xoay chiều * Máy biến áp hàn có cuộn dây động Máy biến áp hàn với từ thông tản tăng cường có cuộn dây động biểu diễn hình 2.32 Cấu tạo gồm có: mạch từ 3, cuộn dây cố định - cuộn dây sơ cấp biến áp hàn cuộn dây động- cuộn dây thứ cấp biến áp hàn Cuộn dây thứ cấp di chuyển dọc theo trụ mạch từ lồng vào lòng cuộn sơ cấp trục vít vơ tận Thay đổi khoảng cách hai cuộn dây, thay đổi điện kháng biến áp thay đổi dịng hàn (I2) Dịng hàn tỉ lệ nghịch với khoảng cách hai cuộn dây, tỉ lệ phi tuyến Với khoảng cách hai cuộn dây lớn hiệu điều chỉnh dòng thấp Để mở rộng phạm vi điều chỉnh dòng hàn, dùng hai phương pháp điều chỉnh kết hợp - Điều chỉnh có cấp cách thay đổi sơ đồ đấu dây cuộn sơ cấp cuộn thứ cấp từ song song sang nối tiếp Giữ tỉ số biến áp điện áp thứ cấp không tải không đổi Trên hình 2.32a 2.32b sơ đồ đấu dây biến áp hàn đặc tính điều chỉnh dòng hàn I2 = f(a) (với a khoảng cách hai cuộn dây, khoảng cách a thay đổi) I2 a a) b) Hình 2.32 Máy biến áp hàn có cuộn dây động a Cấu tạo; b đặc tính điều chỉnh dịng hàn * Máy biến áp hàn có shunt từ động Máy biến áp hàn với từ thơng tản tăng cường có shunt từ động biểu diễn hình 2.33 176 Cấu tạo gồm: hai cuộn dây sơ cấp thứ cấp máy phân bố đối xứng mạch từ biến áp hàn Shunt từ động nằm hai cuộn dây Shunt từ chuyển động di sâu vào biến áp tay quay trục vít vơ tận Khe hở khơng khí khe hở mạch từ máy biến áp hàn shunt từ động Điều chỉnh dòng hàn thực cách di chuyển shunt từ sâu vào mạch từ với hành trình Z Khi hành trình Z giảm, điện kháng biến áp hàn x biến áp tăng dòng hàn I2 giảm Sự phụ thuộc điện kháng x biến áp phụ thuộc vào vị trí shunt từ (hành trình Z) biểu diễn hình 2.32c x Z b) a) xmin Z c) Hình 2.33 Biến áp hàn có shunt từ động a cấu tạo; b.hành trình shunt từ; đặc tính điều chỉnh dịng hàn * Máy biến áp hàn có cuộn kháng ngồi Biến áp hàn (hình 2.34a) biến áp bình thường: Cuộn sơ cấp W1 nối vào lưới điện, cuộn thứ cấp W2 tạo điện áp không tải đủ mồi hồ quang Để điều chỉnh dòng hàn tạo đường đặc tính ngồi mềm, biến áp hàn có thêm cuộn kháng CK gọi cuộn kháng ngồi khơng liên quan tới biến áp mặt kết cấu W1 W2 CK HQ Hình 2.34a Sơ đồ ngun lý biến áp hàn có cuộn kháng ngồi 177 Nếu U điện áp cuộn thứ cấp điện áp không tải là: U U Khi hàn (có dịng tải I ) ngồi điện áp hồ quang U hq cịn có điện áp cuộn kháng U CK nên: U 20 U hq U CK Vì điện trở cuộn kháng CK bé, bỏ qua nên tổng trở cuộn kháng coi có thành phần điện kháng XL = 2fL sụt áp là: U CK 2 fLI Từ ta có điện áp hồ quang: U hq U U CK U 2 fLI (2.33) U U0 1 < 2 < 2 1 2 3 Inm1 Inm2 Inm3 I Hình 2.34b Họ đặc tính ngồi máy biến áp hàn có cuộn kháng ngồi Vậy dịng hàn hồ quang tăng U hq giảm Lúc mồi hồ quang I I nm theo (2.27) ta có: U hq I I nm U2 fL (2.34) Từ trở cuộn kháng CK tỉ lệ nghịch với điện càm L nên độ rộng khe hở khơng khí tăng từ trở tăng, điện kháng L giảm Inm tăng máy biến áp hàn có cuộn kháng ngồi có họ đặc tính ngồi hình 2.34b Điều chỉnh dịng điện hàn theo khe hở khơng khí đảm bảo điều chỉnh liên tục xác Nếu cuộn kháng CK có nhiếu đầu khơng cần điều chỉnh 178 khe hở khơng khí Lúc ta điều chỉnh dòng hàn cấp b Nguồn hàn chiều Nguồn hàn chiều dùng cho công nghệ hàn hồ quang tay, hàn hồ quang tự động, bán tự động hàn hồ quang khí bảo vệ Nguồn hàn hồ quang chiều có hai loại: - Bộ biến đổi quay (máy phát hàn chiều) - Bộ biến đổi tĩnh (bộ chỉnh lưu dùng điôt tiristor ) * Máy phát hàn chiều có cuộn kích từ KT độc lập cuộn khử từ (KhT) nối tiếp Máy phát có hai cuộn kích từ (hình 2.35a) Cuộn W1 cuộn tạo từ thơng kích từ t cấp điện từ nguồn chiều độc lập có điều chỉnh dịng kích từ nhờ biến trở RV Cuộn khử từ W2 đấu nối tiếp với phần ứng máy phát có dịng hàn chảy qua Từ thông cuộn W2 sinh 2 ngược chiều với từ thơng 1 + RV U 1 - F Hình 2.35a Sơ đồ nguyên lý máy phát điện có cuộn KT độc lập cuộn KhT nối tiếp W1 2 W2 CM Như từ thơng tổng kích từ máy phát là: = 1 + 2 Khi không tải Ihq = 2 = Điện áp máy phát lúc khơng tải 1 định: đó: U0 = E0 = ke1 ke hệ số phụ thuộc kết cấu máy phát; tốc độ quay phần ứng máy phát (rad/s) 179 U U0 W21 > W22 W21 W22 Inm1 Inm2 I Hình2.35b Họ đặc tính ngồi máy phát điện thay đổi số vịng dây Khi có tải Ihq cuộn W2 có dịng điện hồ quang chảy qua, sinh từ thông 2 tỉ lệ với Ihq ngược chiều 1, nên: U hq E I hq R F k e ( ) IR F (2.35) Đặc tính ngồi máy phát có dạng hình 2.35b * Máy phát hàn chiều có cuộn kích từ song song cuộn khử từ nối tiếp Máy phát hàn có cuộn kích từ độc lập cần phải có nguồn chiều độc lập riêng Để tiện sử dụng máy loại dùng nguồn chiều để tự kích từ Sơ đồ mạch hình 2.36 Cuộn kích từ W1 cấp phần điện áp phát từ phần ứng máy phát điều chỉnh dịng kích từ qua chiết áp RV Họ đặc tính ngồi tương tự hình 2.35b * Máy phát hàn điện chiều có cực từ rẽ Máy phát hàn điện chiều có cực từ rẽ (hình 2.36) tạo đặc tính ngồi dốc tác dụng khử từ từ thông sinh cuộn dây phần ứng máy phát (do phản ứng phần ứng) Máy phát có hai cuộn kích từ: cuộn kích từ W1 phụ W2 Khi hàn, dòng hàn chảy qua phần ứng tạo luồng từ thông ư hướng ngược lại với từ thơng n Từ thơng n giảm dịng hàn tăng làm giảm điện áp cảm ứng hai chổi than a b Như đặc tính ngồi máy phát mềm tác dụng từ thông phản ứng phần ứng Khi ngắn mạch, dịng phần ứng lớn từ thơng tổng bị giảm 0, sức điện động máy phát giảm 180 RV W1 F - RV W2 W1 W2 + CM a + Hình 2.36 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện hàn chiều có cuộn KT song song cuộn KhT nối tiếp F c - b Hình 2.37 Sơ đồ nguyên lý máy phát điện có cực từ rẽ Khi khơng tải, dịng phần ứng khơng có, ư = 0, từ thơng tổng lớn nhất, máy phát điện áp lớn Điều chỉnh dòng hàn nhờ chỉnh định biến trở RV đấu mạch cực từ phụ (điều chỉnh tinh) Điều chỉnh thô nhờ điều chỉnh chổi than c Nếu dịch theo chiều quay máy phát dịng hàn giảm tác dụng từ thông phần ứng ư tăng Khi dịch chổi than c theo hướng ngược chiều quay máy phát dịng hàn tăng * Chỉnh lưu hàn Kỹ thuật bán dẫn chế tạo linh kiện điện tử công suất lớn giúp cho nguồn chỉnh lưu có vai trị quan trọng Ưu điểm so với máy phát hàn điện chiều là: - Chỉ tiêu lượng cao - Khơng có phần quay - Hiệu suất cao Nguồn hàn chỉnh lưu có hai phần: máy biến áp khối chỉnh lưu Chỉnh lưu có điều khiển khơng điều khiển Hình 2.38 sơ đồ tổng thể chỉnh lưu hàn có điều khiển 181 BA CK CL I CM Rsh + - II U1 U Hình 2.38 Sơ đồ khối chỉnh lưu hàn có điều khiển Biến áp BA để tạo điện áp hàn thích hợp Điện áp chỉnh lưu thành nguồn hàn chiều san cuộn kháng CK Để có đặc tính ngồi phù hợp với cơng nghệ hàn tay, bán tự động, tự động, sơ đồ có mạch vịng phản hồi âm dịng (khi hàn tay) phản hồi âm áp (khi hàn tự động, bán tự động) Dùng phản hồi nhờ chuyển mạch CM Chỉnh lưu hàn phân làm ba loại theo đặc tính ngồi: - Chỉnh lưu hàn có đặc tính ngồi dốc đứng - Chỉnh lưu hàn có đặc tính ngồi cứng (hay dốc thoải) - Chỉnh lưu hàn vạn cho đặc tính ngồi dốc hay cứng 2.6.2 Phân tích mạch điện m áy hàn điển hình Máy hàn hồ quang tự động dùng que hàn khơng nóng chảy (hàn TIG) Máy hàn TIG dùng để hàn thép không gỉ, hợp kim đồng, thép mềm, thép có hàm lượng cacbon thấp, Titan thép kỹ thuật điện Nguồn hàn máy hàn TIG nguồn hàn chiều xoay chiều với họ đặc tính ngồi dốc để đảm bảo dòng điện hàn ổn định Khi độ dài lửa hàn thay đổi, đảm bảo cho hồ quang cháy ổn định trình hàn Bởi điện áp không tải nguồn hàn yêu cầu cao điện áp hàn hồ quang lớn (U20 = (4 ÷ 6)U2) Máy hàn TIG V200-TIG (hãng LINCOLN sản xuất) loại máy hàn đa chức thực chễ độ hàn khác nhau: hàn TIG bước, hàn TIG bước, hàn dính… * Thơng số kỹ thuật máy hàn: - Điện áp nguồn cấp: pha xoay chiều : 220 V -Tần số 50 Hz - Dòng điện sơ cấp cực đại : 33A - Công suất cực đại : 7,6 kVA - Hệ số công suất Cos = 0,9 - Hiệu suất : 0,75 182 - Điện áp thứ cấp không tải : U20 =80 V - Dòng hàn điều chỉnh phạm vi : (1 ÷ 200) A Sơ đồ khối máy hàn TIG V200-TIG biểu diền hình 2.39 sơ đồ nguyên lý điện (tối giản) biểu diễn hình 2.40 *Chức khối sơ đồ: - Nguồn điện lấy từ lưới điện cấp cho máy hàn qua mạch lọc gồm phần tử R1, R2, C1 C2 mạch lọc vi - tích phân - Khối khối chỉnh lưu cầu pha gồm bốn điốt D1 ÷ D4 kết hợp với tụ lọc điện C3 biến điện áp xoay chiều từ lưới điện xoay chiều thành điện áp chiều ( nguồn áp chiều) - Khối khối biến tần (nghịch lưu nguồn áp) biến điện áp chiều thành điện áp chiều tần số cao gồm Transistor VT1÷ VT4 Nguyên lý làm việc biến tần biến tần nguồn áp điều biến độ rộng xung điện áp tần số mạch điều khiển định - Khối biến áp tần số cao, mạch từ dùng Ferit, điện áp đặt vào cuộn dây sơ cấp tùy thuộc vào dòng hàn định - Điện áp biến áp có tần số cao, điện áp thấp chỉnh lưu lọc thành nguồn hàn chiều điot D9,D10 cuộn kháng CK (khối 4) - Khối khối điều khiển có chức sau: Điều chỉnh dòng hàn Bảo vệ tải Ưu điểm máy hàn TIG V200-TIG dùng biến tần gồm: - Kích thước khối lượng biến áp hàn nhỏ so với biến áp hàn tần số công nghiệp - Có thể thực phương pháp hàn khác - Khả điều chỉnh dòng hàn dải rộng ĐK RFI CL BT BA CL Hình 2.39 Sơ đồ khối máy hàn TIG V200 - TIG Máy hàn hồ quang bán tự động khí bảo vệ CO2 khí Agon 183 Máy hàn hồ quang bán tự động dùng khí CO2 để bảo vệ trường dùng dây hàn hợp kim Mangan-silic, dùng để hàn chi tiết thép cacbon thấp, đường kính dây hàn từ (0,8 ÷ 2) mm Sơ đồ ngun lý tồn máy hàn biểu diễn hình 2.40 Trong máy hàn TA350A có phận sau: * Nguồn hàn gồm: -Biến áp hàn Tr1, cuộn sơ cấp nối theo hình tam giác, cuộn sơ thứ cấp nối theo hình tia -Mạch chỉnh lưu có điều khiển dùng tiristo SCR1 ÷ SCR6 nối theo sơ đồ chỉnh lưu hình tia có điểm trung tính -Cuộn kháng lọc chiều DCL * Động dây hàn MOTO (WIRE FEEDER) dùng động điện chiều kích từ độc lập Uđm= 48 V, Pđm =90 W * Mạch điều khiển tồn máy gồm: - Điều chỉnh dịng hàn từ (60 ÷ 350) A chiết áp VRa - Điều chỉnh điện áp hàn từ (16 ÷ 36)V chiết áp VRv - Chọn phương án hàn công tức S3 184 Hình 2.40 Sơ đồ nguyên lý điện máy hàn TIG V200 - TIG 185 Hình 2.41 Sơ đồ nguyên lý máy hàn TA - 350A 186 Máy hàn điểm MT – 2103 (Nga chế tạo) * Công dụng: Dùng để hàn chi tiết hợp kim, thép không gỉ, hợp kim titan, hợp kim nhôm thép có hàm lượng cacbon thấp * Thơng số kỹ thuật - Công suất định mức: 122 kVA - Điện áp nguồn cấp 380 V - Điện áp thứ cấp khơng tải U20 = (5,5 ÷ 9) V - Số cấp điều chỉnh dòng hàn: - Dòng hàn cực đại I2max = 21 kA - Hệ số tiếp điện tương đối TĐ% = 50% Sơ đồ nguyên lý máy hàn điểm MT 2103 (hình 2.42) Hình 2.42 Sơ đồ nguyên lý điện máy hàn điểm MT 2103 * Nguyên lý làm việc máy sau: Nguồn cấp hai pha (380 V) cấp cho biến áp hàn BAH cấp đóng áptomat Ap Áptomat Ap có cấu bảo vệ tải Trong trường hợp bị tải, tiếp điểm liên động với rơle nhiệt RN đóng lại, cuộn hút NC có điện làm cho áptomat Ap tác động, biến áp hàn BAH không cấp nguồn Trong trường hợp cần dừng 187 khẩn cấp, ấn nút dừng D, cuộn hút NC có điện, áptomat Ap tác động BAH bị cắt nguồn cấp Khi đóng áptomat Ap, biến áp hàn BAH cầp nguồn đồng thời cấp nguồn cho biến áp nguồn BA cấp nguồn cho tủ điều khiển Tủ điều khiển máy hàn thực chức sau: Điều chỉnh tinh dịng hàn cách điều chỉnh góc mở α hai tiristo 1T 2T (bộ điều áp xoay chiều pha) Máy hàn đường FN1-150-1/2 (Trung Quốc sản xuất) * Thông số kỹ thuật: - Công suất máy biến áp hàn: S = 150 kVA - Điện áp sơ cấp: U1 = 380 V - Dòng điện sơ cấp: I1 = 395 A - Hệ số tiếp điện tương đối: TĐ% = 50% - Điện áp thứ cấp: U2 = 3,88 ÷ 7,76 V - Số cấp chuyển mạch : - Chiều dày cực đại chi tiết hàn (2+2) mm Tốc độ hàn v = (1,2 ÷ 4,3) mm/phút * Sơ đồ nguyên lý mạch lực máy hàn (hình 2.43) - BAH, biến áp hàn, với cuộn sơ cấp có nhiều đầu để thay đổi thơ dịng hàn - CM - chuyển mạch, dùng để thay đổi số vòng dây sơ cấp BAH, với chuyển mạch N1, N2 N3 thay đổi cấp điện áp từ 3,38V đén 7,76V - SCR1, SCR2 hai tiristo tạo thành điều áp xoay chiều pha có hai chức năng: điều chỉnh tinh dịng hàn đóng cắt dịng hàn (chức cơng tắc tơ xoay chiều không tiếp điểm) - ĐK - động không đồng ba pha truyền động quay lăn để tạo tốc độ hàn Việc điều chỉnh tốc độ hàn từ 1,2 đến 4,3 m/phút thực cách thay đổi đường kính puli cấu truyền lực hệ truyền động quay lăn * Nguyên lý làm việc sơ đồ mạch lực sau: - Đóng cầu dao CD, cơng tắc K1 K2 - Đạp công tắc đạp chân (nấc 1) JK, rơ le trung gian J1 có điện, tiếp điểm đóng điện cho rơ le điện – khí nén DF có điện, hai chi tiết bị ép (do hệ thống khí nén thực hiện), đạp tiếp nấc thứ hai JK, rơ le trung gian J1 J3 có điện Đóng điện cho động ĐK truyền động quay lăn cấp điện cho tủ điều khiển mở SCR1 SCR2 cấp điện cho biến áp hàn BAH * Mạch điều khiển điều áp xoay chiều pha (SCR1 SCR2) biểu diễn hình 2.44 188 Bộ điều áp pha cấu thành từ hai tiristo SCR1 SCR2 thực hai chức năng: - Điều chỉnh tinh dòng hàn cách thay đổi góc mở hai tiristo (chính thay đổi điện áp đặt vào cuộn sơ cấp biến áp hàn BAH) - Đóng – cắt dịng hàn cơng tắc tơ phi tiếp điểm Hình 2.43.Sơ đồ nguyên lý mạch lực máy hàn FN1 -150-1/2 189 * Nguyên lý làm việc mạch điều khiển sau: - Điều khiển góc mở tiristo dựa theo nguyên tắc điều khiển “thẳng đứng” gồm khâu sau: - Khâu đồng pha gồm: Biến áp đồng pha BA1, điốt BG9, BG10, BG20, BG25 điện trở R12 đến R14 - Khâu tạo điện áp tựa cưa (Urc) gồm transitor BG30, điốt DG62, tụ C10 R56 - Khâu so sánh tạo thời điểm phát xung transitor BG33 đảm nhiệm Nó so sánh hai điện áp: điện áp cưa (Urc) đặt vào điện cực emitor BG33, điện áp điều khiển (Uđk) đặt vào cực bazơ BG33 - Tiristor SCR3 tiristor phụ để kích mở hai tiristo lực SCR1 SCR2 - Khi điện áp Uđk lấy chiết áp W2 tăng, góc mở tiristor tăng, điện áp đặt vào cuộn sơ cấp BAH giảm dòng hàn giảm ngược lại Hình 2.44 Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển máy hàn FN1 - 150 - 1/2 190