PHẦN 3: THIẾT KẾ MÁY CẮT DÂY
IV. Nguồn năng lượng (điện)
❖ Hệ thống cung cấp điện:
- Hệ thống cung cấp điện là trung tâm của mọi hoạt động gia công của máy cắt dây.
- Các bộ phận của nguồn cung cấp điện có chứa đoạn lắp ráp nhỏ cho nguồn điện một chiều (DC), điều khiển Servo, nguồn điện xoay chiều (AC) và bảo vệ DC - hồ quang.
Chương này chỉ có nguồn một chiều (DC) và điều khiển hoạt động, kể từ khi những đoạn lắp ráp nhỏ chủ yếu được sử dụng cho việc điều khiển các tia lửa điện.
1. Thời gian các tia lửa bật và tắt.
- Thời gian bật và tắt của các tia lửa điện được điều khiển bởi các bộ phận của nguồn cung cấp điện. Những bộ phận điều khiển này có thể ở dạng nút bấm hoặc quay số, với
DUT.LRCC
điểm đặt cụ thể hoặc với một màn hình máy tính, với dữ liệu đầu vào từ bàn phím máy tính.
- Việc chuyển đổi điện tử cho phép các xung điện để chạy theo một hướng, với một không gian giữa mỗi xung. Trong thời gian ON, mỗi xung là nguồn năng lượng cho một tia lửa. Sức mạnh cho một xung EDM được mô tả như sự rung 1 chiều (DC). Sản lượng điện để cung cấp cho hệ thống năng lượng đến từ nguồn điện một chiều (DC), đó là một trong những đoạn lắp ráp nhỏ cung cấp năng lượng của lắp ráp chính. Sản lượng điện cung cấp cho hệ thống điện được đánh giá trong ampe kế. Các ampe kế thích ứng được với hầu hết nguồn cung cấp điện từ 1-400A. Số chỉ ampe kế chỉ ra các khả năng loại bỏ vật liệu của các nguồn cung cấp điện. Ví dụ như số chỉ ampe kế tăng, vật liệu được loại bỏ cũng tăng lên và bề mặt trở nên thô hơn.
2. Sự phát triển của transistor chân không.
- Các nguồn cung cấp điện loại xung sử dụng ống chân không. Những đầu ống chân không là một nguồn quan tâm bởi vì nó có một sợi nung nóng catot mà cung cấp điện cần thiết cho các tia lửa. Các sợi, tương đương với một bóng đèn điện, thường không thành công, đòi hỏi phải thay thế ống thường xuyên. Với sự tiến bộ của thiết bị điện tử, thiết bị trạng thái rắn thay thế các ống chân không. Điều này rất cải thiện độ tin cậy của hệ thống. Hình 3.12 minh họa một sơ đồ điện cơ bản cho một mạch transistor đánh điện.
Hình 3.12 Mạch transistor cơ bản.
DUT.LRCC
3. Số chỉ ampe.
- Nguồn cung cấp năng lượng transistor, nằm trong nguồn điện một chiều, kiểm soát tia lửa điện. Lượng tia lửa điện ở đây được đo bằng ampe. Mỗi transistor cho phép một số ampe chảy trong mạch. Trong hình 3.13, mỗi transistor có khả năng cung cấp 10A của một tia lửa điện. Hai trong số các transistor có thể được thêm vào hoặc lấy ra từ mạch với thiết bị chuyển mạch được dán nhãn #1 và #2.
Hình 3.13 Các transistor để tăng số chỉ ampe khi phát ra tia lửa.
- Các transistor còn lại luôn được kết nối với các mạch gây nên, vì không có chuyển đổi được cung cấp cho transistor này. Số chỉ ampe của một tia lửa chỉ với một transistor trong mạch là 10A. Khi công tắc #1 là đóng và các transistor thứ hai được thêm vào mạch, điện gây nên được tăng lên đến 20A. Khi chuyển đổi # 2 là đóng, các transistor thứ ba được thêm vào các mạch và các tia lửa ampe được tăng lên đến 30A.
4. Tăng năng lượng đầu ra của tia lửa điện.
- Một sơ đồ sóng vuông cho thấy sự thay đổi trong số chỉ ampe của tia lửa như transistor được thêm vào mạch gây nên. Hình 3.14 minh họa các thay đổi. Hình minh họa xác định các transistor như A, B và C. Mỗi transistor là khả năng cung cấp 10A của một tia lửa điện. Thời gian bật tắt của tia lửa vẫn giữ nguyên cho mỗi sơ đồ sóng vuông.
DUT.LRCC
Hình 3.14 Sơ đồ cho thấy sự gia tăng của số chỉ ampe tia lửa điện.
- Kể từ khi một transistor vẫn còn trong mạch ở tất cả các lần, chiều cao của sóng vuông cho transistor được hiển thị ở 10A. Đóng công tắc 1 và thêm transistor B làm tăng chiều cao của các sơ đồ sóng vuông đến 20A. Đóng công tắc 2, cũng như 1, cho biết thêm transistor C vào mạch và làm tăng chiều cao của sơ đồ sóng vuông lên đến 30A.
- Xét về điện, chiều cao của sóng vuông được gọi là biên độ, hoặc ampe đỉnh của sóng vuông. Trong các mạch điện, các đơn vị đó định nghĩa là công suất. Công suất được thể hiện theo phương trình sau:
W = U × I Trong đó: W = công suất.
U = điện áp.
I = ampe.
- Điện trong một tia lửa điện tăng cùng với sự gia tăng của một trong hai điện áp phát ra tia lửa hoặc ampe. Làm dấy lên điện áp phụ thuộc vào điểm ion hóa của các chất điện môi. Điện áp ion hóa trong thời gian có tia lửa điện là tương đối ổn định. Do đó, không phải là một yếu tố chính trong việc gia tăng khả năng đánh điện. Công suất gây nên xác định năng lượng điện trong mỗi tia lửa. Năng lượng điện được xác định bởi số lượng thời gian điện được sử dụng. Năng lượng điện cho một tia lửa EDM được thể hiện bởi phương trình:
Wt = U × I × t
DUT.LRCC
Trong đó: Wt = công suất trong một micro giây.
U = điện áp.
I = cường độ dòng điện.
t = thời gian phát tia lửa trong một micro giây.
5. Chu trình làm việc.
- Ít khi mà thời gian ON và OFF của tia lửa điện lại cân bằng với nhau trong quá trình gia công thực tế.
- Để xác định số chỉ ampe kế trung bình, tính toán tỷ lệ thời gian ON và OFF của tia lửa điện bằng cách sử dụng phương trình sau để tìm chu kỳ làm việc.
➢ Chu trình làm việc = ON / (ON + OFF) (1) Ở đây:
ON = thời gian ON của tia lửa điện trong micro giây.
OFF = thời gian OFF của tia lửa điện trong micro giây.
➢ Biết chu kỳ làm việc của tia lửa và số chỉ ampe kế cao điểm, số chỉ ampe kế trung bình có thể được tính toán bởi phương trình:
Ia = Ip: chu kỳ làm việc.
Trong đó:
Ia = số chỉ ampe kế trung bình.
Ip = số chỉ ampe kế cao nhất.
- Sản lượng điện cung cấp được thể hiện trong ampe kế. Các nhà sản xuất làm không tăng đầu ra ampe kế của việc cung cấp điện trong cùng một cách. Ví dụ, khả năng loại bỏ vật liệu của một nguồn cung cấp điện sẽ khá khác nhau dựa trên một chu kỳ làm việc lâu dài, so với một chu kỳ làm việc ngắn, mặc dù số chỉ của ampe kế trong cả 2 lần là như nhau. Hình 3.15 minh họa số chỉ ampe kế trung bình dựa trên một nhiệm vụ ngắn chu kỳ, với số chỉ ampe kế cao là 100A. Mô hình này cung cấp các thông tin cần thiết để xác định các nhiệm vụ (phương trình 1) và số chỉ ampe kế trung bình.
➢ Chu trình làm việc = ON/(ON + OFF)
= 60/(60 + 140)
= 60/200
= 0,3
DUT.LRCC
Hình 3.15 Chu trình làm việc ngắn với số chỉ ampe kế trung bình.
Số chỉ ampe kế trung bình = số chỉ ampe kế cao nhất x chu trình làm việc = 100.0,3 = 30
➢ Hình 3.15 minh họa ampe trung bình dựa trên một chu kỳ nhiệm vụ dài với số chỉ ampe kế cao là của 100A. Trong hình 3.15, các tia lửa lúc ON còn nhiều hơn lúc OFF, và nó tạo ra một chu kỳ làm việc dài làm tăng số chỉ ampe kế trung bình. Từ sóng vuông đồ thị, ta có thể tính toán chu kỳ làm việc và số chỉ ampe kế trung bình:
Chu trình làm việc = ON/(ON + OFF)
= 180/(180+ 20)
= 180/200
= 0,9
Số chỉ ampe kế trung bình = số chỉ ampe kế cao nhất × chu trình làm việc = 100.0,9 = 90
Hình 3.16 Chu trình làm việc dài với số chỉ ampe kế trung bình.
DUT.LRCC