THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHÔNG ĐỒNG BỘ (Pdm=8,3kva)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN
BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN
====o0o====

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ ĐỘNG CƠ KHƠNG ĐỒNG BỘ
RƠTO LỒNG SĨC
Giáo viên hướng dẫn : TS. Nguyễn Việt Anh
Sinh viên thực hiện

: Lê Văn Tuyết
Lê Tiến Anh
Nguyễn Khắc Quyền

Lớp

: EE6023.1

MSSV

: …….

Hà nội, 202


BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG DH CƠNGNGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN
Số: 01
1. Tên lớp: 20214EE6023001
2. Họ và tên sinh viên: Nhóm 01
ST

Họ và tên

Mã SV

Lớp

201960572

2019DHDIEN05-

T
1

Lê Tiến
Anh

2

4
Nguyễn

201960876

Khắc Quyền
3

ĐH K13

4

Lê Văn

2020LTCDDHDIEN02-ĐH K15

201960467

Tuyết

2019DHDIEN05-

7

ĐH K14

3. Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Anh
NỘI DUNG
Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế máy hàn một chiều Pđm=8,3 kVA; UVDC = 17
V: Ihànmax = 200 A; U0tải = 55 V; Cấp bảo vệ IP 23; Cấp cách điện F.
YÊU CẦU THỰC HIỆN
A. Phần thuyết minh
1. Tổng quan về máy biến áp hàn một chiều.

2. Tính tốn thiết kế:
 Mạch lực và mạch điều khiển.
 Xây dựng mơ hình mạch hàn một chiều.
 Tính tốn tỏa nhiệt máy biến áp hàn một chiều.
3. Mơ phỏng kết quả tính tốn thiết kế trên phần mềm.
4. Nội dung trình bày báo cáo ĐAMH theo đúng quy cách chung
(BM03-Quy định số 815/QĐ-ĐHCN, ngày 15 tháng 8 năm 2019).
B. Bản vẽ kỹ thuật
ST
T

Tên bản vẽ

Khổ
giấy

Số lượng


1

Bản vẽ cấu tạo máy biến
áp.

2

4
Bản vẽ khung, lõi thép

máy biến áp.

3

A
4

Bản vẽ mạch điều khiển
MBA hàn DC.

4

A

A
4

Bản vẽ kết cấu, lắp ráp
máy biến áp.

Ngày giao đề tài: 04/7/2022

A
4

01
01
01
01

Ngày hoàn thành: 22/8/2022
GIẢNG VIÊN HƯỚNG

DẪN

TS. Nguyễn Việt Anh


(BM01)

PHIẾU HỌC TẬP NHĨM 1
I. Thơng tin chung
1. Tên lớp: 20214EE6023001
2. Họ và tên sinh viên: Nhóm 1
T

Họ và tên

Mã SV

Lớp

T
1

Lê Tiến
Anh

201960572

2019DHDIEN05 ĐH K13

4

2

Nguyễn
Khắc Quyền

201960876
4

2020 LT CDDHDIEN02 - ĐH K15

3

Lê Văn

201960467
7

2019DHDIEN05 ĐH K14

Tuyết
II. Nội dung học tập

1. Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế máy hàn một chiều Pđm=8,3 kVA; UVDC = 17
V: Ihànmax = 200 A; U0tải = 55 V; Cấp bảo vệ IP 23; Cấp cách điện F.
Yêu cầu thực hiện:
5. Tổng quan về máy biến áp hàn một chiều.
6. Tính tốn thiết kế:
 Mạch lực và mạch điều khiển.
 Xây dựng mơ hình mạch hàn một chiều.

 Tính tốn tỏa nhiệt máy biến áp hàn một chiều.

7. Mơ phỏng kết quả tính tốn thiết kế trên phần mềm.
2. Hoạt động của sinh viên.
2.1. Hoạt động/Nội dung 1: Tổng quan về máy biến áp hàn một chiều.
- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Kiến thức về máy biến áp.
2.2. Hoạt động/Nội dung 2: Tính tốn thiết kế máy biến áp hàn.
- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Xây dựng được quy trình thiết kế máy biến áp
hàn, cách tính tốn mạch lực và mạch điều khiển.
2.3. Hoạt động Nội dung 3: Mô phỏng kết quả tính tốn, thiết kế trên phần mềm.
- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Biết được cách sử dụng phần mềm để mô
phỏng xác định kết quả, so sánh đối chiếu với kết quả tính tốn giải tích.


3. Sản phẩm nghiên cứu.
- Bản báo cáo thuyết minh đồ án môn học và các bản vẽ kỹ thuật kèm theo.
III. Nhiệm vụ học tập
1. Hoàn thành ĐAMH theo đúng thời gian quy định (từ ngày 04/7/2022 đến ngày
22/8/2022)


(BM02)
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC
1. Tên lớp: 20214EE6023001
2. Họ và tên sinh viên: Nhóm 1
T

Họ và tên

Mã SV

Lớp

T
1

Lê Tiến
Anh

201960572
4

K13

2

Nguyễn
Khắc Quyền

201960876
4

2020 LT CDDHDIEN02 - ĐH K15

3

Lê Văn

201960467
7

Tuyết

2019DHDIEN05 - ĐH

2019DHDIEN05 - ĐH
K14

3. Tiến độ thực hiện: Nghiên cứu, thiết kế máy hàn một chiều.
Người thực
hiện

Nội dung công việc

Phương pháp thực
hiện

Lê Tiến Anh
Lê Văn Tuyết

Chương 1: Tổng quan
về máy biến áp hàn một chiều.

Tìm hiểu tài liệu, viết
báo cáo.

Nguyễn Khắc
Quyền

Chương 2: Tính tốn,

thiết kế
- Mạch lực và mạch
điều khiển.

Tìm hiểu tài liệu, viết
báo cáo.

Lê Tiến Anh

Chương 2: Tính tốn,
thiết kế
- Xây dựng mơ hình
mạch hàn một chiều.

Tìm hiểu tài liệu, thiết
kế theo yêu cầu đề tài, viết
báo cáo.

Lê Văn Tuyết

Chương 2: Tính tốn,
thiết kế
- Tính tốn tỏa nhiệt
máy biến áp hàn một chiều.

Tìm hiểu tài liệu, thiết
kế theo yêu cầu đề tài, viết
báo cáo.

Lê Tiến Anh

Lê Văn Tuyết

Chương 3: Mô phỏng
tính tốn, thiết kế.
- Xác định kết quả và so
sánh giải tích.

Tìm hiểu tài liệu,
nhập số liệu kỹ thuật cho
chương trình, theo dõi quá
trình chạy phần mềm và xuất
dữ liệu kết quả.

Trình bày nội dung báo
cáo ĐAMH

Tổng hợp tất cả các
nội dung đã được trao đổi,
thống nhất trong nhóm và
các kết quả đạt được.

Lê Tiến Anh
Nguyễn Khắc
Quyền
Lê Văn Tuyết

Ngày 04 tháng 7 năm 2022.


XÁC NHẬN CỦA GIẢNG

VIÊN
TS. Nguyễn Việt Anh


(BM04)
BÁO CÁO HỌC TẬP NHÓM
1. Tên lớp: 20214EE6023001
2. Họ và tên sinh viên: Nhóm 1
T

Họ và tên

Mã SV

Lớp

1

Lê Tiến

2019DHDIEN05 - ĐH

Anh

201960572
4

K13

2

Nguyễn
Khắc Quyền

201960876
4

2020 LT CDDHDIEN02 - ĐH K15

3

Lê Văn

201960467
7

T

Tuyết
Người thực
hiện

2019DHDIEN05 - ĐH
K14

Nội dung công việc

Kết
quả đạt
được

Kiến
nghị với
GVHD

Lê Tiến Anh
Lê Văn Tuyết

Chương 1: Tổng quan
về máy biến áp hàn một chiều.

Bản
báo cáo đồ
án

Khơng

Nguyễn Khắc
Quyền

Chương 2: Tính tốn,
thiết kế
- Mạch lực và mạch
điều khiển.

Bản
báo cáo đồ
án

Khơng

Lê Tiến Anh

Chương 2: Tính tốn,
thiết kế
- Xây dựng mơ hình
mạch hàn một chiều.

Bản
báo cáo đồ
án

Khơng

Lê Văn Tuyết

Chương 2: Tính tốn,
thiết kế
- Tính tốn tỏa nhiệt
máy biến áp hàn một chiều.

Bản
báo cáo đồ
án

Không

Lê Tiến Anh
Lê Văn Tuyết

Chương 3: Mơ phỏng
tính tốn, thiết kế.
- Xác định kết quả và
so sánh giải tích.

Bản
báo cáo đồ
án

Một số
thơng số kỹ
thuật ở phần
mơ phỏng sai
số so với giải
tích

Lê Tiến Anh
Nguyễn Khắc
Quyền
Lê Văn Tuyết

Trình bày nội dung báo
cáo ĐAMH

Bản
báo cáo đồ
án

Không

Tên chủ đề: Nghiên cứu, thiết kế máy hàn một chiều.


Ngày 04 tháng 7 năm 2022
XÁC NHẬN CỦA GIẢNG VIÊN

TS.Nguyễn Việt Anh

LỜI NÓI ĐẦU
Đồ án Thiết kế thiết bị điện là một trong những môn học chuyên ngành
quan trọng đối với sinh viên ngành Điện, nói cách khác để có thể nghiên cứu
chuyên sâu về lĩnh vực thiết bị điện thì sinh viên phải nắm vững những kiến
thức của mơn học này. Đồ án Thiết kế thiết bị điện trang bị cho sinh viên chuyên
ngành củng cố lý thuyết và rèn luyện kỹ năng, tay nghề để giải quyết các bài
tốn liên quan đến kiến thức của mơn học Đồ án Thiết kế thiết bị điện trong
chương trình đào tạo của Trường Đại học Cơng nghiệp Hà Nội.
Ngồi ra, mơn học này còn giúp cho các sinh viên ngành kỹ thuật trong
các nhà máy chế tạo và sửa chữa Máy điện nắm vững các kiến thức cơ bản về
máy điện quay và máy biến áp, cấu trúc dây quấn, nguyên lý tính tốn và ứng
dụng trong việc giải quyết các bài tốn thực tế về lĩnh vực này trong cơng
nghiệp và dân dụng. Nội dung đề tài mà bọn em nghiên cứu lần này: “Thiết kế
máy hàn một chiều”.


Hàn là phương pháp ghép nối hai hay nhiều chi tiết kim loại lại với nhau
mà không thể tháo rời, bằng cách nung nóng kim loại hoặc hợp kim ở vùng tiếp
xúc đến trạng thái nóng chảy. Sau đó nguội tự do và đông đặc hoặc nung đến
trạng thái dẻo sau đó tác dụng lực ép đủ lớn.
Máy hàn là một loại máy sử dụng phương pháp ghép nối các chi tiết được
dùng rộng rãi trong công nghiệp, xây dựng, sửa chửa máy và trong đời sống.

Máy hàn điện tử sử dụng cơng nghệ inverter để điều khiển dịng hàn mong
muốn, kích thước và khả năng điều chỉnh tối ưu so với máy hàn cơ thông
thường.
Ưu điểm của phương pháp hàn so với các phương pháp ghép nối khác như
tán đinh hay bu lông:





Tiết kiệm nguyên vật liệu
Độ bền cơ học mối ghép nối cao
Giá thành hạ, năng suất cao
Dễ dàng áp dụng cho hàn tự động công nghệ cao


Theo như đề tài “Thiết kế máy hàn một chiều” chúng em phân thành 3
phần:
 Phần I. Tổng quan về máy hàn một chiều
 Phần II. Tính tốn thiết kế
 Phần III. Mơ phỏng và kết quả
Nhóm em chân thành cảm ơn Ban Giám Hiệu trường Đại học Công
nghiệp Hà Nội, Khoa Điện, Bộ môn Đồ án Thiết kế thiết bị điện đã hướng dẫn
và tạo mọi điều kiện thuận lợi để nhóm em hồn thành đề tài. Trong q trình
làm việc khơng tránh khỏi sai sót, nhóm tác giả mong nhận được ý kiến đóng
góp của các bạn đồng nghiệp và đọc giả để cuốn sách được hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày tháng năm 2022

MỤC LỤC
ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN.............................................2
PHIẾU HỌC TẬP NHĨM 1.................................................................................5
KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MƠN HỌC................................................7
BÁO CÁO HỌC TẬP NHĨM..............................................................................9
LỜI NĨI ĐẦU.......................................................................................................10
MỤC LỤC..............................................................................................................13
DANH MỤC HÌNH ẢNH....................................................................................16
DANH MỤC BẢNG BIỂU..................................................................................19
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN MỘT CHIỀU...............................20
1.1. Khái niệm và ứng dụng............................................................................................20
1.1.1. Khái niệm.....................................................................................................20
1.1.2. Ứng dụng......................................................................................................22
1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.................................................................................23
1.2.1. Máy hàn dùng biến áp..................................................................................23
1.2.2. Máy hàn dùng công nghệ Inverter...............................................................24
Chương 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ.................................................................26
2.1. Chọn phương án mạch cơng suất.............................................................................26
2.1.1. Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển................................................................26
2.1.2. Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển...............................................................29
2.1.3. Chỉnh lưu cầu 3 pha khơng đối xứng...........................................................33
2.2. Phân tích ưu nhược điểm của các mạch cơng suất...................................................35
2.2.1. Chỉnh lưu hình tia ba pha.............................................................................35
2.2.2. Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng.......................................35
2.2.3. Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển.............................................................36
2.3. Chọn mạch cơng suất phù hợp.................................................................................36
2.4. Tính chọn van bán dẫn cơng suất cho sơ đồ mạch...................................................36
2.5. Tính chọn các thiết bị bảo vệ sau.............................................................................38

2.5.1. Chọn áp tô mát và cầu dao...........................................................................38
2.5.2. Chọn cầu chì.................................................................................................39
2.5.3. Bảo vệ quá nhiệt độ cho các van bán dẫn....................................................39
2.5.4. Bảo vệ quá điện áp.......................................................................................40
2.6. Thiết kế máy biến áp................................................................................................42
2.6.1. Tính sơ bộ mạch từ.......................................................................................42
2.6.2. Tính tốn dây quấn.......................................................................................43
2.6.3. Kết cấu dây quấn sơ cấp...............................................................................44
2.6.4. Kết cấu dây quấn thứ cấp.............................................................................44
2.7. Sơ đồ mạch lực.........................................................................................................46
2.8. Nguyên lý mạch điều khiển......................................................................................47
2.8.1. Sơ đồ cấu trúc...............................................................................................47
2.8.2. Một số yêu cầu cơ bản đối với hệ thống điều khiển....................................47
2.9. Thiết kế mạch điều khiển..........................................................................................51
2.9.1. Thuyết minh.................................................................................................51
2.9.2. Tính tốn khâu đồng bộ...............................................................................52
2.9.3. Khâu tạo điện răng cưa................................................................................53
2.9.4. Khâu so sánh................................................................................................54
2.9.5. Khâu phát xung chùm..................................................................................55
2.9.6. Khâu trộn xung.............................................................................................56
2.9.7. Khâu phản hồi..............................................................................................56
2.9.8. Khối nguồn...................................................................................................57
2.9.9. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển................................................................58
Chương 3. MÔ PHỎNG VÀ KẾT QUẢ............................................................60
Kết luận..................................................................................................................67


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1 Đặc tính tĩnh của hồ quang.............................................................9
Hình 1.2: Quá trình gây hồ quang khi hàn..................................................10

Hình 1.3: Hình ảnh thực tế máy hàn que một chiều trên thị trường............11
Hình 1.4: Cấu tạo máy hàn một chiều dùng biến áp...................................12
Hình 1.5: Cấu tạo máy hàn một chiều dùng cơng nghệ Inverter.................14
Hình 2.1: Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển...............................................15
Hình 2.2:Đồ thị dạng dịng điện, điện áp tải thuần trở của chỉnh lưu tia 3 pha có
điều khiển....................................................................................................16
Hình 2.3: Đồ thị dạng dòng điện, điện áp tải trở cảm của chỉnh lưu tia 3 pha có
điều khiển....................................................................................................17
Hình 2.4: Chỉnh luu cầu 3 pha có điều khiển..............................................18
Hình 2.5: Đồ thị dòng điện, điện áp tải thuần trở của chỉnh luu cầu 3 pha có điều
khiển............................................................................................................20
Hình 2.6: Đồ thị dạng dòng điện, điện áp tải trở cảm của chỉnh luu cầu 3 pha có
điều khiển....................................................................................................21
Hình 2.7: Sơ đồ cầu 3 pha khơng đối xứng.................................................22
Hình 2.8: Bảo vệ q điện áp cho van.........................................................29
Hình 2.9: Bảo vệ quá điện áp cho lưới điện................................................30
Hình 2.10: Bảo vệ quá điện áp cho tải........................................................30
Hình 2.11: Sơ đồ mạch lực..........................................................................35
Hình 2.12: Sơ đồ cấu rúc mạch điều khiển.................................................36
Hình 2.13: Đồ thị minh họa.........................................................................36
Hình 2.14: Các thơng số liên quan đến hình dạng xung.............................37
Hình 2.15: Độ lệch pha của tín hiệu đối với sơ đồ chỉnh lưu......................37
Hình 2.16: Cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển dùng biến áp xung38
Hình 2.17: Cách ly giữa mạch lực và mạch điều khiển dùng biến áp xung41
Hình 2.18: Khâu tạo điện răng cưa.............................................................42
Hình 2.19: Khâu so sánh.............................................................................43


Hình 2.20: Khâu phát xung chùm...............................................................44
Hình 2.21: Khâu phản hồi...........................................................................45

Hình 2.22: Khối nguồn................................................................................46
Hình 3.1 : Mơ phỏng máy hàn 1 chiều dùng biến áp..................................49
Hình 3.2: Chất lượng điện áp và dịng điện khi hàn của máy hàn dùng biến áp
.....................................................................................................................50
Hình 3.3: Góc kích mở của máy hàn dùng biến áp....................................51
Hình 3.4: Dòng điện sơ cấp của máy hàn dùng biến áp..............................52
Hình 3.5: Mơ phỏng máy hàn dùng cơng nghệ inverter..............................53
Hình 3.6: Chất lượng điện áp và dòng điện của máy hàn dùng cơng nghệ
inverter........................................................................................................54
Hình 3.7: Điện áp khơng tải của máy hàn dùng công nghệ inverter...........55


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Bảng chân lý của cổng AND............................................46


Chương 1. TỔNG QUAN VỀ MÁY HÀN MỘT CHIỀU
1.1. Khái niệm và ứng dụng
1.1.1. Khái niệm
Máy hàn một chiều (hay cịn gọi là máy hàn DC dùng chỉnh lưu), có
nguồn đầu vào là điện áp 1 pha hay 3 pha, đầu ra là điện áp 1 chiều có dịng điện
lớn. Loại máy hàn này khi hàn thường xảy ra hiện tượng ngắn mạch, nên cần
phải trang bị thêm bộ phận ngăn ngừa cường độ ngắn mạch quá lớn.
Trong đề tài này là loại máy hàn que một chiều.
Máy hàn que hay còn được gọi là máy hàn hồ quang điện hoạt động dựa
trên nguyên lý hàn hồ quang hồ quang điện. Đây là q trình hàn điện cực nóng
chảy sử dụng điện cực dưới dạng các que hàn có vỏ bọc và khơng có khí bảo vệ
(trong q trình hàn thì vỏ bọc tạo khí), trong đó tất cả các thao tác để hàn đều
do người thợ hàn thực hiện bằng tay (vì loại máy hàn que rất khó để tự động hóa
do phải đổi que hàn).

Hồ quang điện là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dịng
điện lớn ( A/mm2). Ở điều kiện bình thường chất khí hầu như khơng dẫn điện.
Nếu đặt lên hai điện cực trong mơi trường khơng khí một điện trường có cường
độ đủ lớn thì có thể phá vỡ cách điện của chất khí đó và có khả năng dẫn dịng
điện lớn, phụ thuộc vào tính chất chất khí, áp suất của nó, nhiệt độ mơi trường,
vật liệu làm điện cực, độ lớn của cưịng độ điện trường, …
Đặc tính V-A

B
A
1. 1:
1.1Đặc
Đặctính
tĩnhcủa
củahồhồquang
quang
C HìnhHình
Dtínhtĩnh
Để giảm được mà vẫn gây được hồ quang người ta cho hai điện cực tiếp
Ih
xúc nhau gây ra I đoạn mạch, nếu I đoạn mạch đủ lớn sẽ nung kim loại chỗ tiếp

xúc nóng chảy thường sử dụng đoạn đặc tính CD để hàn.


Hàn hồ quang điện là dùng nhiệt lượng của hồ quang điện nung nóng chỗ
hàn làm cho kim loai vật hàn chảy và kim loại bổ sung chảy để nối hai vật lại.
Khi hàn cho que hàn chạm vào vật hàn s xong đưa lên cao mm. do tác dụng của
điện trở nên đầu nút que hàn bị nung nóng. Khi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn,
que hàn bắn ra điện tử, các điện tử bắn nhanh đập vào vật hàn biến động năng

thành nhiệt năng dẫn đến vật hàn bị chảy. môi trường giữa vật hàn và que hàn
chịu tác dụng của điện trường. bị ion hoá, các ion dưới đi lên rất nhanh biến
động năng thành nhiệt năng dẫn đến que hàn bị nóng chảy và nhỏ giọt xuống vật
hàn.
Quá trình gây hồ quang khi hàn xảy ra 3 giai đoạn:

Hình 1.2: Quá trình gây hồ quang khi hàn

 Giai đoạn ngắn mạch: Cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện
tích tiết diện ngang của mạch điện bé và điện trở vùng tiếp xúc giữa
các điện cực lớn vì vậy trong mạch xuất hiện một dịng điện cường
độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh.
 Giai đoạn ion hóa: Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai
một khoảng từ mm. Các điện tử bứt ra khỏi quỹ đạo của mình và
chuyển động nhanh về phía anơt (cực dương), trên đường chuyển
động chúng va chạm vào các phân tử khí trung hồ làm chúng bị
ion hoá. Sự ion hoá các phân tử khí kèm theo sự toả nhiệt lớn và
phát sáng mạnh.
 Giai đoạn hồ quang cháy ổn định: Khi mức độ ion hố đạt đến mức
bão hồ, cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách
giữa hai điện cực khơng đổi thì cột hồ quang được duy trì ở mức ổn


định. Khi hàn điện áp cần thiết để gây hồ quang khoảng V với
dòng một chiều.
1.1.2. Ứng dụng
Máy hàn hồ quang điện một chiều chuyên dùng cho mục đích nối các chi
tiết kim loại như sắt, thép, inox, … lại với nhau thơng qua sự nóng chảy và kết
dính của kim loại vật liệu hàn và vật hàn. Hiện nay máy hàn một chiều được sử
dụng nhiều trong các ngành cơng nghiệp như xây dựng, chế tạo máy, đóng tàu,

đồ gia dụng, …
Đấu thuận cực: Đặt cực dương làm cực mát, cực âm làm điện cực hàn.
Dùng cho vật hàn là tấm mỏng.
Đấu nghịch cực: Đặt cực dương làm điện cực hàn, cực âm làm cực mát.
Dùng cho mục đích hàn ngấu sâu.

Hình 1.3: Hình ảnh thực tế máy hàn que một chiều trên thị trường

1.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc
1.2.1. Máy hàn dùng biến áp
Máy hàn dùng biến áp có ba bộ phận chính: biến áp hàn, mạch chỉnh lưu
và bộ chỉnh dòng.


Hình 1.4: Cấu tạo máy hàn một chiều dùng biến áp

Nguyên lý làm việc: Đầu tiên điện áp 1 pha hoặc 3 pha xoay chiều sẽ
được biến đổi từ cấp điện áp cao xuống cấp điện áp thấp hơn vừa đủ để mồi hồ
quang nhưng không gây nguy hiểm cho người. Sau đó điện áp sơ cấp sẽ được
nắn thành điện áp 1 chiều thông qua mạch chỉnh lưu. Do điện áp sau chỉnh lưu
này có số lần đập mạch trong 1 chu kỳ thấp nên cần thêm cuộn kháng để ổn
định dòng hàn.
Tại sao phải dùng hàn một chiều mà khơng phải hàn xoay chiều: Hàn một
chiều có ưu điểm là tạo ra nhiều hồ quang hơn.
Tại sao phải dùng biến áp: Biến áp để biến cấp điện áp cao xuống cấp
điện áp thấp có thể mồi hồ quang điện nhưng không gây nguy hiểm cho người.
Tại sao lại dùng chỉnh lưu hình tia: Thứ nhất chỉnh lưu 1 nửa chu kỳ có số
lần đập mạch thấp (nhỏ hơn một nửa so với chỉnh lưu hình tia và hình cầu) dẫn
đến dịng điện khơng ổn định. Thứ hai chỉnh lưu hình cầu có độ sụt áp trên van
bán dẫn lớn (lớn hơn gấp đơi so với chỉnh lưu hình tia) gây tổn hao công suất

lớn.
Tại sao phải dùng cuộn cảm: Máy hàn dùng biến áp có số lần đập mạch
thấp nên cần cuộn cảm để ổn định dòng điện.
1.2.2. Máy hàn dùng công nghệ Inverter
Máy hàn dùng công nghệ Inverter có sáu bộ phận chính: Mạch chỉnh lưu,
mạch lọc, mạch nghịch lưu, biến áp hàn, mạch chỉnh lưu hàn, mạch điều khiển.


Hình 1.5: Cấu tạo máy hàn một chiều dùng cơng nghệ Inverter

Nguyên lý làm việc: Đầu tiên điện áp 1 pha hoặc 3 pha xoay chiều sẽ
được chỉnh lưu kết hợp với mạch lọc để nắn thành điện một chiều phẳng, điện
áp một chiều khoảng V hoặc V. Mặt khác điện áp xoay chiều cũng được đi qua
mạch tạo ra nguồn điện áp một chiều V cấp cho mạch điều khiển và quạt. Điện
áp 1 chiều điện áp cao sau đó sẽ được chuyển thành điện áp xoay chiều thơng
qua mạch nghịch lưu bằng các linh kiện điện tử công suất là IGBT hay Mosfet
với tần số lên tới hàng chục nghìn Hz. Điện áp xoay chiều tần số cao này sau đó
được đặt vào một biến áp hàn để tăng khả năng chịu dòng ngõ ra đồng thời giảm
điện áp để duy trì cơng suất. Ở thứ cấp của biến áp điện áp này được chỉnh lưu
và lọc một lần nữa thành điện áp một chiều có giá trị thường nhỏ hơn V để đưa
ra các điện cực hàn. Ngồi ra cịn có bộ phận hồi tiếp như dịng điện, nhiệt độ để
máy hoạt động ổn định đồng thời bảo vệ các bộ phận công suất tránh hư hỏng.


Chương 2. TÍNH TỐN THIẾT KẾ
2.1. Chọn phương án mạch cơng suất
2.1.1. Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

A
B

a V1
Hình 2.6: Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

a) Xét tải thuần trở

b V2

- Trong các sơC đồ nhiều pha góc cđiềuV khiển được tinhd từ các điểm
3

chuyển mạch tự nhiên, đó là các điểm mà
Zt điện áp nguồn cắt nhau , ,

,,…
- Trong khoảng dương nhất. Nếu thyristor nhận được tín hiệu điều
khiển tại thời điểm , sẽ mở thông, nối tải với điện áp pha , .
- Tại thời điểm , nhận được tín hiệu điều khiển, mở thông nối tải
với điện áp pha , khi mở sẽ đặt điện áp ngược lên để khóa lại vì
lúc đó .
- Với tải thuần trở dịng trên tải sẽ lặp lại như dạng điện áp. Do đó
với góc điều khiển dịng trên tải có dạng liên tục. với dịng tải sẽ
bằng tại và sơ đồ làm việc ở chế độ dịng gián đoạn.
- Ta có cơng thức tính giá trị điện áp chỉnh lưu trung bình như sau:
- Với
Như vậy khi dòng tải là liên tục, được biểu diễn bởi biểu thức chung là
- Với
Khi hay ta có
Vậy với tải thuần trở nếu góc thay đổi từ thì thay đổi từ đến .

Ud

U U U
a b c

Hình 2.7:Đồ thị dạng dịng điện, điện áp tải thuần trở của chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

b) Xét tải trở cảm
- Khi điện cảm tải coi là vơ cùng lớn dịng tải là liên tục và được là
phẳng hồn tồn. Vì vậy các thyristor sẽ tiếp tục dẫn dòng khi điện
áp pha đã đổi cực tính tại . Với góc điều khiển trên đường điện áp

0

sẽ xuất hiện phần âm. Mỗi van trên sơ đồ sẽ dẫn dịng có giá trị

0 1 2 3 4 5 6 7

trong khoảng .
- Điện áp chỉnh lưu trung bình được biểu diễn bởi cơng thức chung:


Ud

U U U
a b c

Hình 2.8: Đồ thị dạng dịng điện, điện áp tải trở cảm của chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

c) Cơng thức tính tốn
- Điện áp chỉnh lưu nhận được:
Với
- Điện áp ngược đạt lên van:
- Dịng điện tải trung bình:
- Dịng điện trung bình qua van:

0 1 2 3 4 5 6 7

- Dòng điện thứ cấp máy biến áp:

0


- Công suất máy biến áp:

2.1.2. Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển

P
Hình 2.9: Chỉnh luu cầu 3 pha có điều khiển

a) Xét tải thuần trở
V1 V3 V5
Với tải thuần trở dạng dòng điện,
điện áp trên các phần tử được cho trên

a

góc điều khiển ở đây được cho ví dụ bằng .
Trên đồ thị điện áp các pha ta biểu diễn quá trình điều khiển các van riêng

b

rẽ cho các thyristor nhóm catốt chung và nhóm anốt chung.
d t đường điện áp pha cho ta hình dạng
- Đường bao phía trên của các

U Z

thế của điểm ra tải khi , , được điều khiển với góc so với các điểm

c

chuyển mạch tự nhiên.
- Đường bao phía dưới của các đường điện áp pha cho ta hình dạng
thế của điểm ra tải khi , , được điều khiển với góc so với các

V2 V4 V6

điểm chuyển mạch tự nhiên.
- Dạng thế của và so với điểm trung tính của nguồn giống với dạng

Q

điện áp ra của chỉnh lưu 3 pha hình tia. Nếu đo điện áp giữa và ta
có được biểu diễn trên hệ thống điện áp dây , ,
- Với tải thuần trở dạng dòng trên tải lặp lại giống như dạng điện áp .
Vì vậy với góc điều khiển dịng trên tải là liên tục ta có , .
=> ở góc đối với đường điện áp dây khi điện áp này bắt đầu đổi
cực tính. Khi đó dịng điện sẽ gián đoạn và sau khi tính tốn ta được:

khi