2.2.1 Yờu cầu đối với mỏy hàn
Hồ quang dựng để hàn và điện thường dựng cú sự khỏc nhau rất lớn. Vớ dụ, trong khi dựng đốn điện, điện trở của nú hầu như cố định, nhưng sự biến đổi của hồ quang thỡ lại vụ cựng phức tạp.
Khi mồi hồ quang trước tiờn là cho que hàn tiếp xỳc với vật hàn, để tạo thành hiện tượng chập mạch, tiếp đú nhấc que hàn lờn để mồi hồ quang, trong
29
quỏ trỡnh mồi hồ quang như vậy điện trở chập mạch bằng khụng, khi hồ quang đốt chỏy thỡ điện trở cú một trị số nhất định.
Trong quỏ trỡnh đốt chỏy hồ quang, vỡ ta thao tỏc bằng tay cho nờn chiều dài hồ quang luụn bị thay đổi, như vậy, hồ quang dài thỡ điện trở lớn. Ngược lại khi hồ quang ngắn thỡ điện trở nhỏ. Do đú muốn cho hồ quang hơi dài đốt chỏy một cỏch ổn định, thỡ đũi hỏi phải cú một điện thế hơi cao, ngược lại nếu hồ quang hơi ngắn thỡ đũi hỏi phải cú một hiệu điện thế hơi thấp. Ngoài ra cũn do que hàn núng chảy nhỏ giọt vào bể hàn. trong mỗi giõy, que hàn núng chảy nhỏ giọt trờn 20 giọt, khi những giọt to rơi xuống sẽ tạo thành hiện tượng chập mạch, làm cho hồ quang bị tắt, sau đú muốn mồi lại hồ quang, đũi hỏi phải cú một điện thế cao ngay sau lỳc đú.
Do những đặc điểm trờn, nếu dựng mỏy phỏt điện hay mỏy biến thế thụng thường để cung cấp điện cho hồ quang, thỡ sẽ khụng thể nào duy trỡ được một cỏch ổn định, quỏ trỡnh đốt chỏy hồ quang, thậm chớ khụng mồi được hồ quang, đụi khi cũn cú thể làm chỏy mỏy phỏt điện hoặc mỏy biến thế. Để đỏp ứng được những yờu cầu trong khi hàn, mỏy hàn điện phải đạt được mấy yờu cầu sau đõy:
- Điện thế khụng tải của mỏy phải hơi cao hơn điện thế khi hàn, đồng thời khụng gõy nguy hiểm cho người sử dụng (U0 < 80 V).
Vớ dụ:
- Đối với nguồn điện xoay chiều: U0=5580 (V). Uh= 2545(V). - Đối với nguồn một chiều: U0=3055(V) Uh=1635(V).
- Khi hàn thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch, lỳc này cường độ dũng điện rất lớn. Dũng điện lớn khụng những làm núng chảy nhanh que hàn mà cũn cú thể phỏ hỏng mỏy do đú trong qỳa trỡnh hàn, khụng cho phộp dũng điện ngắn mạch Iđ quỏ lớn thường chỉ cho phộp Iđ=(1,3 1,4)Ih.
- Tựy thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang, điện thế cụng tỏc của mỏy hàn chúng cho sự thớch ứng. Khi chiều dài của hồ quang tăng thỡ điện thế cụng tỏc tăng, khi chiều dài hồ quang giảm thỡ điện thế cụng tỏc giảm.
- Quan hệ giữa điện thế và dũng điện của mỏy hàn gọi là đường đặc tớnh ngoài của mỏy. Đường đặc tớnh ngoài dựng để hàn hồ quang tay yờu cầu phải là đường cong dốc liờn tục (hỡnh 2-18).
Tức là dũng điện trong mạch tăng lờn thỡ thỡ điện thế của mỏy giảm xuống, và ngược lại. Đường đặc tớnh ngoài càng dốc thỡ càng thoả món với những yờu cầu ở trờn và càng tốt, vỡ khi chiều dài hồ quang thay đổi thỡ dũng điện hàn cũng thay đổi (hỡnh 2-18). Phối hợp giữa đường đặc tớnh tĩnh của hồ
30
quang 2 và đường đặc tớnh ngoài của mỏy hàn 1 (hỡnh 2-19) ta thấy chỳng cắt nhau tại hai điểm A và B. B là điểm gõy hồ quang, ở đõy cú điện thế lớn để tạo điều kiện gõy hồ quang, nhưng vỡ cường độ dũng điện nhỏ nờn khụng thể duy trỡ sự chỏy ổn định của hồ quang, mà điểm A mới là điểm chỏy ổn định.
- Mỏy hàn phải điều chỉnh được cường độ dũng điện để thớch ứng với những yờu cầu hàn khỏc nhau ...
Hỡnh 2-18: Đường đặc tớnh ngoài của mỏy.
Hỡnh 2-19: Đường đặc tớnh của hồ quang và đường đặc tớnh ngoài của mỏy
2.2.2 Mỏy hàn điện xoay chiều
2.2.2.1. Nguyờn lý chung
a. Khỏi niệm cơ bản
Là thiết bị chuyền tải năng lượng dũng điện xoay chiều từ ỏp này sang ỏp khỏc khụng phảI là thiết bị biến đổi năng lượng. Đối với dũng điện ba pha: cường độ dũng điện chạy qua dõy dẫn cú cụng suất là
P = 3U.I.cos() Q = f(R.I) = R.I2.t
Nếu P = const U tăng lờn 2 lần thỡ I giảm đi 2 lần dẫn đến tổn hao nhiệt giảm đi 4 lần.
31 * Cấu tạo
B
Đầu vào Đầu ra
Hỡnh2-20: Cấu tạo biến ỏp hàn
Gồm hai cuộn dõy sơ cấp và thứ cấp. Cuộn sơ cấp cú số vũng dõy là W1. Cuộn thứ cấp cú số vũng dõy là W2. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* Nguyờn lý làm việc
Nếu cho cường độ dũng điện xoay chiều vào cuộn sơ cấp. Từ trường H = 1 . 1
l W I
W1: số vũng dõy cuộn sơ cấp l1 : độ dài toàn bộ dõy sơ cấp
I: cường độ donmgf điện qua cuộn dõy sơ cấp
Giỏ trị cảm ứng điện từ B = .H (: độ từ thẩm)
Từ thụng sinh ra trong lừi thộp: = B.S (S: tiết diện của lừi thộp) Cường độ dũng điện (I) biến thiờn dẫn đến biến thiờn.
Giả sử = const, I = Io.sin(w.t) cũng biến đổi tức thời là t = max.sin(w.t) max : từ thụng cục đại; w = 2..f.
Từ thụng biến đổi sinh ra suất điện động E1 max= max .w.W1.sin(w.t), với sin(w.t) = 1 thỡ ta cú E1 max= max .w.W1 = E1 max= max W1. 2..f
Cuộn thứ cấp E2 max= max .w.W2 = E2 max= max W2. 2..f E1 max= max .w.W1 = E1 max= max W1. 2..f
E2 max= max .w.W2 = E2 max= max W2. 2..f Xột tỉ số: 2 1 2 1 2 1 . 2. . . max . 2. . . max max E max E W W f W f W
Tỉ số đú được ký hiệu là: (vờta)
Bởi vỡ năng lượng mất đi một cỏch vụ ớch khoảng 2- 3% trong ký thuật người ta tớnh cụng suất U1.I1 U2.I2
32 E1 U1; E2 U2 2 2 2 1 2 1 2 1 I I W W U U E E
Tỷ số giữa dũng điện chạy trong cỏc cuộn dõy thứ cấp và vụ cấp bằng tỷ số giữa cỏc vũng dõy sơ cấp và thứ cấp, cường độ dũng điện tỷ lệ với số vũng dõy.
2.2.2.2. Mỏy hàn xoay chiều cú lừi từ di động
a. Cấu tạo
A
B
Đầu vào Đầu ra
Hỡnh 2-21: Cấu tạo mỏy hàn xoay chiều cú lừi từ di động
b. Nguyờn lý
- Khi khụng tải: Dũng điện qua cuộn day sơ cấp W1 sinh ra từ thụng o phõn nhỏnh thành hai nhỏnh qua sun từ Avà qua B. Từ thụng 2 gõy ra điện ỏp U2 phụ thuộc vào khe hở của (a) của sun từ A và B. Nộu khe hở (a) mà lớn thỡ từ thụng 1 qua sun từ A nhỏ, từ thụng qua B tăng lờn dẫn đến điện ỏp U2 tăng và ngược lại. U2 = U1 K W W . 2 1 (K: hệ số liờn quan từ) K : = 0 2 : o = 2 - 1
- Khi cú tải: Cường độ dũng điện I qua cuụn dõy thứ cấp gõy từ thụng tải và tạo suất điện động E2 = - 4,44f.W. 2, khi thay đổi khe hở (a) thay đổi từ thụng đi qua sun từ A làm cho điện cảm khỏng 2 thay đổi dẫn đến cường độ dũng điện I2 tăng và từ thụng 2 tăng, làm cho ỏp ở cuộn dõy thứ cấp giảm rừ rệt.
33
- Khi gắn mạch: Dũng điện tăng lờn rất lớn dẫn đến E2 tăng và điện ỏp hàn giảm xuống bằng khụng (Uhq = 0) và khi đú U2 = |E2|
Đõy là loại mỏy hàn cú từ thụng tản cao. Đặc điểm của mỏy hàn cú lừi từ di đụng cho phộp điều chỉnh được vụ cấp dũng điện hàn và cú khả năng điều chỉnh được rất chớnh xỏc (hay cũn gọi là điều chỉnh kỹ). Bằng cỏch thay đổi khe hở (a) giữa sun từ Avà B, nếu khe hở (a) mà lớn thỡ từ thụng 1 qua sun từ A nhỏ dẫn đến từ thụng 2 qua B tăng khi đú điện ỏp U2 tăng và cường độ dũng điện hàn giảm và ngược lại.
Để mở rộng điều chỉnh dũng điện hàn, người ta phõn chia cuộn thứ cấp ra làm nhiều phần riờng (hỡnh2-21). Phương phỏp này là tổ hợp của hai phương phỏp điều chỉnh phõn cấp và điều chỉnh vụ cấp.
Đưa điện vào 2 đầu A – X. Lấy điện ra 2 đàu a -x
Hỡnh 2-22: Sơ đồ nguyờn lý của mỏy hàn xoay chiều kiểu 1HX - 230 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong từng phần riờng của cuộn sơ cấp và thứ cấp của mỏy đều cú khả năng điều chỉnh phõn cấp và vụ cấp được. Do điều chỉnh tổ hợp dũng điện hàn như vậy nờn cú thể thay đổi được đồng thời điện thế khụng tải trong một khoảng nhất định thớch ứng với dũng điện hàn, bảo đảm gõy được hồ quang dễ dàng và chỏy ổn định.
2.2.2.3. Mỏy hàn xoay chiều cú cỏc cuộn dõy chuyển động
Đại diện cho nhúm mỏy này cú kiểu TD và TD -500
* Cấu tạo:
Kiểu TĐ gồm những lỏ thộp dạng thanh (1) làm bằng những lỏ thộp kỹ thuật điện kẹp với nhau bằng vớt cấy và được cỏch điện với lừi thộp và ờcu. Tại
34
lừi thộp đặt hai cuộn sơ cấp và hai cuộn thứ cấp (3) làm bằng nhụm, cũn ở đầu ra cú hàn thờm tấm đồng. Cuộn sơ cấp bắt cố định ở giàn dưới, cuộn thứ cấp là cuộn di động. Nú được bắt với ờcu vào thanh dưới và thanh trờn, nú cú thể thay đổi hành trỡnh bằng vớt răng (4) kẹp (5) gắn cuộn sơ cấp vào ổ chẹn để cho hành
Hỡnh 2-23: Biến ỏp hàn kiểu TD
trỡnh của vớt đi qua lỗ trong giàn và bố trớ ở cửa của biến ỏp. Trờn trục vớt cú bắt bỏnh răng chuyển động khi quay tay quay (6) dẫn đến trục vớt và ờ cu chuyển động lờn trờn hay xuống dưới phụ thuộc vào hướng quay của tay và đồng thời làm chuyển động cuộn dõy thứ cấp.
* Nguyờn lý làm việc:
- Khi thay đổi khoảng cỏch (l) giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp dẫn đến thay đổi điện khỏng (L): L = W12.0. g. (l - l0) + L0
Tromg đú:
W1: là số vũng dõy của cuộn sơ cấp.
0
: là hệ số từ.
G: là tớnh dẫn từ của thanh giữa và cuối khung (tớnh dẫn từ trờn một dơn vị chiều dài của thanh).
L0: khoảng cỏch nhỏ nhất giữa cỏc cuộn dõy khi biến ỏp cú điờn camr L0.
Xba là trở khỏng của biến ỏp: Xba = w.L = 2f.L .
Trở khỏng của biến ỏp (Xba) phụ thuộc vào điện khỏng (L), điện khỏng (L) phụ thuộc vào khoảng cỏch giữa cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp (l) dẫn đến trở khỏng (Xba) phụ thuộc vào khoảng cỏch (l)
- Khi cú tải: Điện ỏp hàn Uhq = (U22 (Ihq.Xba)2) Từ đú ta cú Ihq=
ba hq X U U ) ( 22 2
35
- Khi gắn mạch: Điện ỏp hàn giảm xuống bằng khụng (Uhq=0) dẫn đến Ih =
ba
X U2
Khi thay đổi khoảng cach (l) dẫn đến trở khỏng thay đổi khi đú cường độ dong điện (Ihq) thay đổi. Nếu khoảng cỏch (l) mà nhỏ thỡ cường độ dũng điện phụ thuộc nhiều vào (l). Ngược lại, nếu khoảng cỏch (l) mà lớn thỡ cường độ dũng điện it phụ thuộc vào (l).
2.2.3 Mỏy hàn điện một chiều
Mỏy một chiều được chia làm 4 kiểu chớnh:
- Mỏy hàn một chiều cú cuộn kớch thớch từ độc lập.
- Mỏy hàn điện một chiều cú cuộn kớch thớch mấc song song và cuộn khử từ mắc nối tiếp. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mỏy hàn điện một chiều cú cỏc cực từ lắp rời. - Mỏy hàn điện một chiều với từ trường ngang.
2.2.3.1. Nguyờn lý chung của cỏc mỏy điện một chiều
Khi dõy dẫn chuyển động trong từ trường cắt cỏc đường sức từ lập tức dõy dẫn xuất hiện sức điện động cảm ứng.
E = B.l.V.10 -8(V) (1)
Trong đú: B là cảm ứng điện từ.
l: độ dài dõy dẫn trong điện trường tớnh bằng (m). V: tốc độ cắt cỏc đường sức từ.
Trong mỏy điện một chiều cỏc dõy dẫn được quấn trong kẽ hở của rụto và hai đầu dõy dẫn được nối ra ngoài bằng hai vành bỏn khuyờn (vành gúp) được cỏch điện với nhau và được đưa ra chổi điện than.
Giỏ trị của sức điện động tỉ lệ thuận với chiều dài của dõy dẫn với cảm ứng từ B của từ trường ở cỏc khoảng trống giữa cỏc cực N, S và tỷ lệ thuận với tốc độ cắt cỏc đường sức (V).
Trong thực tế phải tớnh đến giỏ trị trung bỡnh của B. Tớnh B trung bỡnh: B = l . Trong đú : Là từ thụng. : Độ lớn cửa cực.
l: Độ dài dõy dẫn nằn trong từ trường tỷ lệ thuận với đường kớnh của rụto và tỷ lệ nghịch đến số đối cực P. = P D 2 .
36 P là số đối cực
Nếu số vũng quay của rụto trong từ trường là l thỡ tốc độ (V) sẽ là:
V = (2) 30 . . 60 . . . 2 . 60 . .Dn Pn Pn
Thay (2) vào (1) ta lấy được E trung bỡnh. Etb= Btb.l.V = 30 . . . . . n P l l Etb = 30 . .Pn Nếu gọik = 30 P thỡ Etb= k..n và etb = k..n.10-8(V)
2.2.3.2. Mỏy phỏt điện hàn cú cỏc cực từ lắp rời.
* Cấu tạo:
Hỡnh 2-24: Cấu tạo mỏy phỏt điện một chiều cú cỏc cực từ lắp rời
Mỏy phỏt điện một chiều kiểu cỏc cực từ lắp rời dựng để hàn gồm cú 4 cực từ, hai cực từ cựng tờn được nối song song với nhau. Trờn cực điện cú lắp 3 tổ chổi điện than hai tổ chổi điện than chớnh a và B cung cấp điện cho hồ quang, ở giữa lại cú lắp chổi điện than phụ c, chổi điện than phụ a và C cung cấp điện cho cộn dõy kớch từ cửa mỏy phỏt điện,ta cú thể điều chỉnh điều chỉnh dũng điện của cuộn dõy kớch từ bằng bộ biến trở lắp ở trờn mỏy hàn, cú thẻ dựng tay nắm để di chuyển vị trớ của chổi điện than (hỡnh2-24).
37
Phản ứng rụto là gỡ? Theo nguyờn lý điện từ khi cú dũng điện thụng qua rụto của mỏy phỏt điện sẽ sinh ra từ thụng. Từ thụng sinh ra cú tỏc dụng làm yếu từ trường sẵn cú trong mỏy hiện tượng này gọi là phản ứng rụto.
- Khi khụng tải: Trong rụto của mỏy phỏt điện khụng cú dũng điện hàn thụng qua, khụng sinh ra phản ứng rụto, do đú điện thế khụng tải của mỏy phỏt điện hơi cao, rất dễ mồi hồ quang.
- Khi cú tải: Trong rụto của mỏy phỏt điện cú dũng điện hàn thụng qua, làm từ thụng của mỏy phỏt điện sẽ giảm xuống tới mức tương đương với điện thế dựng để đốt chỏy hồ quang một cỏch ổn định. Tựy thuộc vào sự thay đổi chiều dài hồ quang, phản ứng rụ to cũng thay đổi làm ảnh hưởng tới điện thế cụng tỏc của mỏy phỏt điện. Do đú lỳc chiều dài của hồ quang tăng, thỡ điện thế cụng tỏc của mỏy phỏt điện cũng sẽ tăng theo, như vậy đỏp ứng được nhu cầu khi hàn.
- Khi gắn mạch: Phản ứng rụto rất lớn, khiến cho điện thế của mỏy phỏt giảm xuống xấp xỉ trị số khụng, như vậy hạn chế được dũng điện chập mạch.
* Điều chỉnh dũng điện hàn:
Cú hai phương phỏp điều chỉnh dũng điện hàn, điều chỉnh sơ và điều chỉnh kỹ.
- Điều chỉnh sơ: Cho phộp dũng điện hàn thay đổi rất lớn. Thụng qua việc di chuyển chổi điện than để thực hiện việc điều chỉnh, lỳc di chuyển chổi điện than theo chiều quay của rụto thỡ phản ứng rụto sẽ tăng, điện thế của mỏy hàn giảm xuống dũng điện hàn cũng sẽ giảm xuống. Ngược lại, nếu di chuyển chổi điện than theo chiều quay của rụ to thỡ dũng điện hàn sẽ tăng lờn.
- Điệu chỉnh kỹ: Cho phộp dũng điện hàn thay đổi ớt (sau khi điều chỉnh sơ thỡ tiến hành điều chỉnh kỹ): Bằng cỏch thay đổi bộ biến trở để thay đổi dũng điện của cuộn dõy kớch từ, làm tăng giảm từ thụng của mỏy phỏt điện, khi đú sẽ thay đổi được cường độ dũng điện hàn.
Trờn mỏy hàn một chiều cú cỏc cực đấu dõy. Căn cứ theo nhu cầu ta cú thể thay đổi cỏch đấu dõy, để thay đổi cực tớnh hàn. Nhà mỏy chế tạo biến thế của ta đó sản xuất được mỏy hàn một chiều kiểu mỏy 2HM-300 là loại mỏy hàn chế tạo theo nguyờn lý mỏy phỏt điện một chiều kớch thớch hỗn hợp cú cuộn kớch