Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN

BÁO CÁO ĐỒ ÁN 2
ĐỀ TÀI: Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều

Giảng viên hướng dẫn : TS. Đỗ Mạnh Cường

Hà Nội , 12/2015

1


LỜI MỞ ĐẦU
Sự phát triển nền kinh tế của mỗi quốc gia phụ thuộc rất nhiều vào mức độ cơ
gới hóa và tự động hóa trong các quá trình sản xuất. Trong quá trình sản xuất công
nghiệp hiện đại sự cơ giới hóa và tự động hóa giúp nâng cao năng suất lao động và
chất lợng sản phẩm. Một trong những vấn đề đang được các nhà sản xuất rất quan
tâm hiện nay là việc ghép nối các chi tiết với nhau để cấu thành sản phẩm. Trong tất
cả các phơng pháp ghép nối các chi tiết với nhau thì phương pháp hàn điện có nhiều
ưu điểm hơn tất cả và đáp ứng được hầu hết các yêu cầu của các nhà sản xuất. Chính
vì vậy mà ngày nay các máy hàn điện đã xuất hiện và được ứng dụng rộng rãi trong
hầu hết các ngành công nghiệp, chế tạo máy , vận tải , xây dựng nông nghiệp ...và trở
thành một phần tất yếu không thể thiếu .
Một trong những phương pháp nâng cao chất lượng của các mối hàn là sử
dụng máy hàn hồ quang một chiều để hàn.
Đề tài tốt nghiệp trong cuốn đồ án này là tìm hiểu, thiết kế nguồn hàn một
chiều ding bộ chỉnh lưu có : Ihmax= 200 A ; Udmmax= 60V.
Cùng với sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy giáo Đỗ Mạnh Cường em đã hoàn
thành nhiệm vụ được giao và rút ra những vấn đề cần thiết về hàn điện với các

phương pháp sử dụng hợp lí và kinh tế .
Trong quá trình tìm hiểu ,nghiên cứu và thực hiện đồ án này em đã cố gắng
trình bày những vấn đề về hàn điện nói chung và máy hàn một chiều nói riêng.
Nhưng vì thời gian nghiên cứu và thực hiện đề tài có hạn cùng với kinh nghiệm , kiến
thức của bản thân còn hạn chế nên đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót. Kính
mong thầy giáo hướng dẫn cùng các thầy cô giáo trong khoa Điện góp ý , giúp đở em
củng cố kiến thức của mình và rút ra những bài học kinh nghiệm quý báu để cho
những lần sau em thực hiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, ngày 22 thán 12 năm
2015
Sinh viên

2


3


Số liệu ban đầu

Dòng hàn cực đại
(A)

Điện áp không tải
(V)

Giá trị

200 A

60 V

MỤC LỤC

4


CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HÀN ĐIỆN
I . Khái niệm và phân loại hàn điện :
I.1. Khái niệm về hàn điện :
Hàn điện là một công nghệ phổ biến nhất trong kỹ thuật hiện
đại như nghành đóng tàu , xây dựng , chế tạo máy móc ,… .Hàn
điện cũng được áp dụng ở các đơn vị sản xuất nhỏ và công ty lớn
trong ngành khác.
Phương pháp hàn điện có những ưu điểm nổi bật sau :
•
•
•
•

Tiết kiệm nguyên liệu so với các phương pháp gia công khác.
Có độ bền cơ học cao, chất lượng mối hàn tốt.
Năng suất cao, giá thanh hạ, dễ dàng tự động hoá.
Bảo vệ môi trường vệ sinh công nghiệp.
Hàn điện

Hàn hồ quang

Hàn tiếp xúc

Hàn tự động

Hàn tay

Dưới lớp trợ

dung

Hàn điểm

Trong khí bảo vệ

Một điểm hai mặt

Hàn nối

Hàn đường

Hai điểm một mặt

I.2. Phân loại hàn điện :
Hình 1 : Phân loại các phương pháp hàn điện .
II . Giới thiệu chung về công nghệ hàn hồ quang :
II.1. Các khái niệm chung :
Hồ quang điện là một dang phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn
( A/). Ở điều kiện bình thường chất khí hầu như không dẫn điện . Nếu đặt lên hai
điện cực trong môi trường không khí một điện trường có cường độ đủ lớn thì có thể
phá vỡ cách điện của chất khí và có khả năng dẫn dòng điện lớn , phụ thuộc vào tính

5


chất chất khí, áp suất của nó, nhiệt độ môi trường , vật liệu làm điện cực, độ lớn của
cường độ điện trường … .
Hàn điện hồ quang là dùng nhiệt lượng của hồ quang điện nung nóng tại chổ
hàn làm cho kim loại vật hàn chảy và kim loại bổ sung chảy để nối 2 vật lại .
Kỹ thuật hàn hồ quang : bao gồm mồi hồ quang , duy trì hồ quang ngắn và ổn
định, thực hiện chuyển động điện cực hàn theo yêu cầu với tốc độ hành trình hồ
quang chính xác . Hồ quang được mồi bằng cách gõ đầu điện cực trên bề mặt mối
ghép . Điện cực được giữ thích hợp theo bề mặt mối ghép và vị trí hàn. Ở cuối đường
hàn , hồ quang còn được duy trì trong khoảng thời gian ngắn để bù cho vết lỏm cuối
đường hàn , sau đó phải lấy điện cực ra ngay để dập tắt hồ quang.
II.2. Các yêu cầu chung đối với nguồn hàn hồ quang :
Nguồn điện cung cấp cho hàn hồ quang có thể là một chiều hoặc xoay chiều.
Trong đó nguồn hàn hồ quang một chiều có hai loại :
•
•

Bộ biến đổi quay ( Máy phát hàn một chiều )
Bộ biến đổi tĩnh ( Bộ chỉnh lưu ).

Với sự phát triển của kỹ thuật bán dẫn công suất lớn đã đưa ra nhiều ứng dụng
trong nguồn hàn một chiều. Nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có những ưu việt
hơn so với máy phát hàn một chiều :
•
•
•

Chỉ tiêu năng lượng cao
Không có phần quay
Hiệu suất cao, chi phí vận hành, bão dưỡng và sữa chữa thấp .

Tuy nhiên chúng đều có những yêu cầu chung sau :
 Điện áp không tải đủ lớn và lớn hơn áp khi có tải để mồi được hồ quang và hàn
được dễ dàng .
 Nguồn hàn một chiều với điện cực :
• Kim loại : Uomin = ( 30 – 40 )V
• Than
: Uomin = ( 45 – 55 ) V
 Đảm bảo an toàn lúc làm việc ở chế độ làm việc cũng như ở chế độ ngắn mạch
làm việc. Bội số làm việc ngắn mạch không được quá lớn.
= = 1,2 ÷ 1,4
Trong đó : - : Bội số dòng điện ngắn mạch .
- Inm : Dòng điện ngắn mạch (A)
- Idm : Dòng điện hàn định mức (A)
 Nguồn hàn phải có công suất lớn.

6


 Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được được dòng hàn ( dòng hàn phụ
thuộc vào đường kính que hàn ).Dòng điện hàn được tính theo biểu thức :
Ih = ( 40 ÷ 60 ) d
Trong đó : + Ih : Dòng điện hàn (A)
+ d : Đường kính que hàn (mm)
 Đường đặc tính ngoài của nguồn hàn phải đáp ứng theo từng phương pháp hàn.
Đường đặc tính ngoài là đường biểu diễn quan hệ giữa điện áp trên 2 đầu ra
của máy với dòng tải.

Cách đặc tính ngoài của nguồn điện hàn :
1.
2.
3.
4.

Đặc tính dốc
Đặc tính thoải
Đặc tính cứng
Đặc tính tăng

Hình 3 : Đồ thị đặc tính ngoài của nguồn điện hàn
Nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hồ quang bằng tay phải có đường đặc tính
dốc.
Nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hồ quang tự động phải có đường đặc tính
thoải .
CHƯƠNG II : CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ BỘ CHỈNH LƯU
I – Tổng quan chung :
Ngày nay với trình độ khoa học ngày càng hiện đại , việc ứng dụng các thành
tựu khoa học kỹ thuật vào trong sản xuất ngày càng được mở rộng. Trong đó các máy
hàn điện dùng các bộ chỉnh lưu được ưu tiên sử dụng rộng rãi trong công nghiệp , và
đã đáp ứng được các sản xuất và đổi mới công nghệ . Việc dùng các bộ chỉnh lưu có
các ưu điểm nổi bật sau :
•
•
•
•

Có thể tạo ra bộ nguồn có công suất lớn .
Tổn thất điện áp bé : 1,5V .

Độ nhạy của hệ thống cao vì quán tính từ bé .
Độ ổn định dòng và áp cao .

7


•
•

Hiệu suất cao , không gây ồn ào, chi phí vận hành, bảo dưỡng và sữa chữa
thấp .
Kích thước bé nên thuận lợi khi làm việc ở những nơi cần di chuyển có chấn
động .

Tuy nhiên các bộ chỉnh lưu cũng có những hạn chế sau :
•
•

Chi phí đầu tư ban đầu lớn .
Đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ nhất định .

Hệ thống chỉnh lưu được chia thành nhiều loại :
•
•
•

Một pha hoặc ba pha .
Đối xứng hoặc không đối xứng .
Có điều chỉnh hoặc không điều chỉnh .

Tuy nhiên trong phạm vi của đề tài này em xin trình bày ba phương án dùng bộ
chỉnh lưu có thể dung khi thiết kế nguồn hàn một chiều sau :
•
•
•

Sơ đồ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng .
Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển không đối xứng .
Sơ đồ chỉnh lưu cầu ba pha có điểu khiển đối xứng .

II – Các phương án thiết kế :
II.1 . Bộ chỉnh lưu cầu một pha có điều khiển không đối xứng :
II.1.1. Sơ đồ nguyên lí :

4:
đồ

Hình
Sơ

nguyên lý và đồ thị chỉnh lưu cầu một pha
bán điều khiển với góc
α = 60o.

II.1.2. Các thông số của mạch :

8


 Điện áp ra sau chỉnh lưu :

Ud = =
 Giá trị trung bìn của dòng tải :
Id =
 Trị số dòng trung bình qua các thyristo và diode :
Itbv =
 Giá trị hiệu dụng dòng thứ cấp máy biến áp :
I2 =
 Điện áp ngược lớn nhất đặt trên van :
Ung max = U2
 Công suất một chiều trên tải :
Pd = 0.9U2 . Id
 Công suất tính toán của máy biến áp :
Sba = 1.23 .Pd

II.1.3. Nhận xét :
 Ưu điểm:
• Mạch có cấu tạo đơn giản, chỉ gồm có hai đi-ốt và hai thyristor. Điều
này sẽ làm cho mạch dễ thiết kế, điều khiển và có tinh kinh tế cao.
• Điện áp ra là nhỏ hơn các sơ đồ khác nên ta dễ chọn van.
• Rất có ứng dụng thực tiễn trong các nhà máy, phân xưởng nhỏ nơi mà
chỉ dùng mạng điện một pha
 Nhược điểm:
• Số xung đập mạch trong một chu kỳ của sơ đồ bằng 2, thấp hơn tất cả
các sơ đồ mà ta sẽ nêu sau đây. Điều đó sẽ làm cho chất lượng điện áp
và dòng điện ra của mạch kém đi. Mặt khác, nó cũng gây ra khó khăn
cho chúng ta trong vấn đề thiết kế bộ lọc.
• Mạch này chỉ dùng cho các tải có công suất vừa và nhỏ. Nếu dung cho
các mạch có công suất lớn sẽ gây nên hiện tượng lệch công suất giữa các
pha.

II.2. Bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển không đối xứng :
II.2.1. Sơ đồ nguyên lí :

9


Hình 5 : Sơ đồ nguyên lý và đồ thị
chỉnh lưu cầu ba pha bán điều khiển
với góc
α = 600 .
II.2.2. Các thông số của mạch :
 Điện áp ra sau chỉnh lưu :
Ud = U 2
 Giá trị dòng trung bình ra tải :
Id =
 Trị số dòng trung bình qua van :
Itbv =
 Điện áp ngược lớn nhất đặt trên van :
Ung max = U2
 Công suất một chiều trên tải :
Pd = 2.34U2.Id
 Công suất tính toán của máy biến áp : Sba = 1.05 Pd
II.2.3. Nhận xét :
 Ưu điểm:
• Số xung đập mạch trong một chu kỳ của sơ đồ bằng 6, nên điện áp ra
cao, cuộn kháng lọc sẽ nhỏ gọn hơn.
• Mạch điều khiển đơn giản vì chỉ phải điều khiển đóng mở cho 3 van.
• Trong máy biến áp không có hiện tượng từ hoá cưỡng bức vì dòng điện
chạy trong cuộn dây thứ cấp máy biến áp là dòng xoay chiều nên tổng
Ampe vòng của thành phần một chiều gây nên trên mỗi trụ biến áp bằng

0.
• Hầu như không làm méo lưới điện. Mạch có hệ số sử dụng máy biến áp
cao.

10


 Nhược điểm:
• Điện áp ngược đặt lên van lớn (U ng = ) nên vấn đề chọn van sẽ gặp khó
khăn.
• Sụt áp trong mạch van lớn gấp đôi sơ đồ hình tia nên không phù hợp cho
cấp điện áp dưới 10 V.
• Mạch phức tạp hơn mạch của sơ đồ cầu không đối xứng một pha và sơ
đồ tia ba pha.
II.3. Bộ chỉnh lưu càu ba pha có điều khiển đối xứng :
II.3.1 Sơ đồ nguyên lí :

Hình 6: sơ đồ nguyên lý và đồ thị chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển với α = 450

II.3.2. Các thông số của mạch :
 Điện áp ra sau chỉnh lưu :
Ud = U2
 Giá trị dòng tải ra trung bình :
Id =
 Trị số dòng trung bình qua van :
Itbv =
 Trị số dòng trung bình của cuộn thứ cấp MBA :
I2 = Id

11

 Điện áp ngược lớn nhất đặt trên van :
Ung max = U2
 Công suất một chiều trên tải :
Pd = 2.34 U2 .Id
 Công suất tính toán của máy biến áp :
Sba = 1.05 Pd
II.3.3. Nhận xét :
 Ưu điểm :
• Số xung áp chỉnh lưu trong một chu kỳ lớn, vì vậy bộ đập mạch của điện
áp chỉnh lưu thấp, chất lượng điện áp cao.
• Giá trị trung bình dòng điện chảy qua mỗi van trọng một chu kỳ thấp,
chỉ bằng 1/3 dòng chỉnh lưu.
• Do sơ đồ đối xứng nên không làm lệch pha lưới điện.
 Nhược điểm:
• Giá thành cao do có nhiều van cần điều khiển.
• Điều khiển phức tạp.
III . Lựa chọn phương pháp thiết kế mạch :
Với yêu cầu của đề tài là thiết kế nguồn hàn một chiều có :
•
•

Điện áp không tải :
Dòng hàn cực đại :

Ud = 60V
Ihmax = 200A

Qua phân tích ưu nhược điểm của ba phương án trên . Để đảm bảo yêu cầu của

đề tài thì em quyết định chọn phương án : “ Bộ chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển
đối xứng ”. Với chất lượng điện áp và dòng ra tốt giúp chúng ta có mối hàn đẹp và
chất lượng mối hàn cao.

CHƯƠNG III : TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC
I . Sơ đồ mạch lực tổng quát :

12


Hình 7 : Sơ đồ nguyên lí mạch lực.
Trong sơ đồ sử dụng :
•
•
•
•
•
•

CD : (cầu dao) Dùng đóng cắt nguồn bằng tay .
AT : (áp tô mát) Dùng đóng cắt nguồn, tự động bảo vệ khi quá tải và ngắn
mạch đầu ra bộ biến đổi , ngắn mạch thứ cấp MBA .
L : ( Cuộn kháng ) Cuộn kháng có lõi thép dung để hạn chế dòng ngắn mạch.
Rs : (Shunt điện trở) thực hiện phản hồi âm điện áp để điều chỉnh dòng điện va
bảo vệ quá tải .
BAH : (Biến áp hàn ) Máy biến áp bap ha có sơ đồ đấu dây /Y làm mát bằng
không khí .
Bộ chỉnh lưu : Dùng chỉnh lưu cầu bap ha đối xứng .

II . Tính toán các thông số của mạch lực :

13


Theo yêu cầu của đề tài thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều có các thông số
sau :
•
•

Dòng hàn cực đại : Ihmax = 200 A
Điện áp không tải : Ud = 60V

Mạch lực có bốn bộ phận chính :
•
•
•
•

Máy biến áp lực .
Van công suất .
Cuộn kháng san phẳng.
Các thiết bị bảo vệ .

II.1. Tính toán máy biến áp :
 Điện áp chỉnh lưu không tải :
Udo = Ud + Ud
Trong đó :
Ud = Uba + Uv + Uck
Uv : Sụt áp trên van dẫn gồm 2 thyristo : Uv = 2.1,6 = 3.2V .
Uck : Sụt áp trên điện kháng : Uck = 10%Ud = 10%.60 = 6V .

Uba : Sụt áp bên trong máy biến áp : Uba = ( 5% 10%)Ud .
Chọn : Uba = 5%Ud = 5%.60 = 3V .
=> Ud = 3,2 + 6 + 3 = 12,2V .
=> Udo = 60 + 12,2 = 72,2V .
 Công suất tiêu thụ của máy biến áp :
Pd = Udo . Id = 72,2 . 200 = 14,5 KW
 Công suất máy máy biến áp :
Sba = 1,05 . Pd = 1,05 . 14.5 = 15,2 KVA
 Tính toán điện áp và dòng điện cuộn sơ cấp và thứ cấp máy biến áp :
• Điện áp sơ cấp : U1 = 380V .
•

•
•
•

Điện áp thứ cấp :
Ta có :
Udo = U2 với 60o
Chọn = 30o
=> U2 = = = 35,64 V
Dòng thứ cấp máy biến áp :
I2 = Id = 0,816 . 200 = 163,3 A
Hệ số biến áp : Kba=U2/U1 = 35,64/380 = 0,094
Dòng sơ cấp máy biến áp : I1 = Kba .I2 = 163,3 . 0,094 = 15,4 A.

II.2. Tính chọn van lực :

14

II.2.1. Đặc điểm chung :
Việc tính chọn van cho mạch lực dựa vào các thông số: Điện áp làm việc, dòng
điện tải, dòng trung bình qua van hay dòng điện làm việc cực đại của van trong sơ đồ
đã chọn, điều kiện tản nhiệt.
• Loại van nào có sụt áp U nhỏ hơn sẽ có tổn hao nhiệt ít hơn.
•

Dòng điện rò của loại van nào nhỏ hơn thì chất lượng tốt hơn.

•

Nhiệt độ cho phép của loại van nào cao hơn thì khả năng chịu nhiệt tốt hơn.

•

Điện áp và dòng điện điều khiển của loại van nào nhỏ hơn, công suất điều
khiển thấp hơn.

•

Loại van nào có thời gian chuyển mạch bé hơn sẽ nhạy hơn. Tuy nhiên, trong
đa số các van bán dẫn thời gian chuyển mạch thường tỷ lệ nghịch với tổn hao
công suất.

Điều kiện làm mát van có vai trò quyết định đến hiệu suất sử dụng van:
•
•
•

Làm mát tự nhiên bằng không khí : H = 25% .
Dùng cánh tản nhiệt được quạt mát với tốc độ gió 16 (m/s): H = 35% .
Cho dầu biến thế chảy qua cánh tản nhiệt : H= 95%.

=> Chọn phương pháp làm mát với H = 25%.
 Các thông số của thyristor :
• Điện áp ngược lớn nhất àm thyristo phải chịu :
Ung max = U2 = . 35,64 = 87,3 V
• Điện áp ngược của van cần chọn :
Ungv = Kdtu .Ung max = 1,4 . 87,3 = 122,2 V
Trong đó : Kdtu = 1,4 ( hệ số dự trữ điện áp ).
• Dòng điện làm việc của van :
Ilv = = = 66,67 A
• Dòng điện định mức của van cần chọn :
Idmv = = = 373,4 A
II.2.2. Lựa chọn thyristor :
Từ các thông số đã tính ở trên ta lựa chon thyristor TB400 do nga chế tạo :
•
•
•
•
•
•
•

Điện áp ngược cực đại : Ung max = 300 V.
Dòng điện định mức : Idmv = 400 A.
Dòng điện đỉnh cực đại : Idinh max = 7000 A.
Dòng điện rò khi van ở trạng thái khóa : I rò = 5 mA.
Tốc độ biến thiên điện áp : =500 (V/µs) .

Tốc độ biến thiên dòng điện : = 200(A/µs).
Sụt áp thuận trên van ở dòng định mức : 2,1(V)

15


•
•
•

Điện áp điều khiển nhỏ nhất đảm bảo dòng điều khiển mở van : Uđk = 5,5V
Dòng điều khiển nhỏ nhất vẫn đảm bảo mở được van: Iđk = 400(mA)
Thời gian phục hồi tính chất khóa của van :Tph = 50(µs).

II.3. Tính toán bảo vệ mạch lực :
II.3.1. Bảo vệ tốc độ tăng dòng cho thyristor :
Đặc điểm của Thyristor khi bắt đầu dẫn không cho phép dòng
qua nó tăng nhanh vượt giới hạn cho phép, nếu không van sẽ bị
thủng hỏng. Để bảo vệ phải có điện cảm L ở phía xoay chiều nhằm
hạn chế tốc độ tăng dòng này.

Hình 8 : Sơ đồ bảo vệ tốc độ tăng dòng của thyristor .
Tính toán cuộn cảm L: Tốc độ tăng dòng sẽ lớn nhất khi điện áp trước khi van
dẫn là lớn nhất. Giả định điện áp lưới biến động 5%. Ta có:
L

=

= 1,5(µH)

=> chọn L = 1,5 µH
II.3.2. Bảo vệ quá dòng điện cho thyristor :
Để bảo vệ quá dòng điện cho Thyristor thì thường sử dụng
Aptomat dùng để đóng cắt mạch động lực, tự động bảo vệ khi quá
tải và ngắn mạch Thyristor.
Dòng điện làm việc chạy qua Aptomat:
Ilv = = = 23,09 A, chọn Ilv = 24(A)
Như vậy Aptomat cần chọn có:
•
•
•
•

Dòng điện định mức: Idm = 1,1Ilv = 1,1.24 = 26,4(A)
Điện áp định mức: Udm = 380V
Có ba tiếp điểm chính có thể đóng cắt bằng tay hoặc nam
châm điện .
Dòng ngắn mạch: Inm = 1,5Ilv = 1,5.24 = 36 (A)

16


Mạch dùng thêm cầu dao dùng để tạo khe hở an toàn khi sửa chữa hệ thống.
II.3.3. Bảo vệ quá điện áp cho thyristor :
Các nguyên nhân gây ra hiện tượng quá áp:
•
•
•

Quá áp từ lưới điện đưa tới. Đây là các quá áp như: Do sét đánh vào đường

dây điện, do đóng ngắt các bộ phụ tải chung nguồn với chỉnh lưu.
Quá áp do đóng ngắt các khối chức năng của bản than bộ chỉnh lưu.
Quá áp do hiện tượng chuyển mạch của các van khi đang làm việc.

Để bảo vệ Thyristor tránh hiên tượng quá điện áp thường dùng mạch R-C mắc
song song với Thyristor (Hình 9). Khi đó mạch R- C song song với Thyristor tạo
thành mạch vòng phóng điện tích quá độ. R hạn chế dòng điện của tụ C khi phóng
điện (Thyristor chưa mở).

Hình 9 : Sơ đồ bảo vệ quá điện áp cho thyristor .
Chọn R = (10 ÷ 100)Ω, C = (0,1 ÷ 2)µF.
II.4. Thiết kế cuộn kháng lọc :
Sự đập mạch của điện áp chỉnh lưu cũng làm cho dòng điện tải cũng đập mạch
theo, làm xấu đi chất lượng dòng điện một chiều. Với công nghệ mạ điện thì nó làm
cho chất lượng của lớp mạ không cao: lớp mạ không đều, không đạt được các tiêu
chuẩn đã đưa ra: bền - bóng - đẹp…
Để hạn chế sự đập mạch này ta phải mắc nối tiếp với tải một cuộn kháng lọc đủ
lớn để hệ số đập mạch sau mạch lọc đạt giá trị kdmr<0,1. Ngoài tác dụng hạn chế thành
phần sóng hài bậc cao, cuộn kháng lọc còn có tác dụng hạn chế vùng dòng điện gián
đoạn .
Ta có hệ số san bằng: Ksb =
Trong đó:

Kdmv là hệ số đập mạch đầu vào
Kdmr là hệ số đập mạch ra.

Vậy hệ số đập mạch đầu vào Kdmv = = = 6,33 .
Lại có theo bộ tham số của mạch chỉnh lưu cầu ba pha có cuộn kháng cân bằng thì:
Kdmr = 0,057

17


Từ đó ta có cuộn kháng lọc: L = ksb = . = 2,35(mH)
Trong đó: mdm là số lần đập mạch của điện áp chỉnh lưu trong một chu kì lưới xoay
chiều
Rd : tổng tất cả các điện trở tải
W1: tần số góc của điện áp xoay chiều.
II.5. Tính cuộn kháng cân bằng :
Dòng từ hóa cuộn kháng cân bằng:
iocb = = I
Suy ra cảm kháng của cuộn kháng cân bằng:
Lcb =
Ta có: icb = = = 100(A)
iocb = 20%icb = 100.0,2 = 20(A)
U2dm = 17(V)
w = 2f , với f là tần số cuộn kháng, f = mdm .f1 = 300(Hz)
Vậy w = 2.3,14.300 = 1884(rad/s)
Thay vào công thức tính Lcb ta có: Lcb = = 0,85 (µH).

CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
I . Yêu cầu đối với mạch điều khiển :
Mạch điều khiển (MĐK) chỉnh lưu cần thực hiện các nhiệm vụ chính sau:
• Phát xung điều khiển (xung để mở van) đến các van lực theo đúng pha và
với góc điều khiển cần thiết.
• Đảm bảo phạm vi điều chỉnh góc αmin ÷ αmax tương ứn với phạm vi thay đổi
điện áp ra tỉa của các mạch lực.
• Cho phép chỉnh lưu làm việc ở các chế độ khác nhau do tải yêu cầu.
• Có độ đối xứng xung điều khiển tốt, không vượt quá 1 ÷ 3 điện, tức là góc
điều khiển với mọi van không được vượt quá giá trị trên.

• Đảm bảo mạch hoạt động ổn định và tin cậy khi lưới điện xoay chiều dao
động cả về điện áp lẫn tần số.
• Có khả năng chống nhiễu công nghiệp tốt.
• Độ tác động của mạch điều khiển nhanh, dưới 1ms.
• Mạch điều khiển phải có chức năng bảo vệ khi xảy ra sự cố.
• Đảm bảo xung điều khiển phát tới các van lực phù hợp để mở chắc chắn
18


van.
II . Mạch điều khiển :
II .1. Bộ điều khiển cầu ba pha :

Hình 10 : Khối điều khiển cầu ba pha .

Hình 11 : Thuật toán khối điều khiển chỉnh lưu cầu ba pha .
II.2. Máy biến áp ba pha :

Hình 12 : Khối máy biến áp hàn .

19


Hình 13 : Thông số khối máy biến áp hàn .
II.3. Mạch điều khiển mô phỏng trên Matlab :

Hình 14 : Mạch điều khiển mô phỏng trên Matlab .
III . Kết quả hiển thị :
III.1. Hiển thị xung điều khiển 6 van thyristor :

20


Hình 15 : Đồ thị xung điều khiển cho 6 thyristor mạch cầu 3 pha dạng xung kép .
III.2. Hiển thị kết quả mô phỏng hệ thống chỉnh lưu cầu 3 pha :

Hình 16 : Đồ thị kết quả mô phỏng hệ thông chỉnh lưu cầu 3 pha.

21


KẾT LUẬN
Qua quá trình làm đồ án em đã cố gắng nghiên cứu và tìm hiểu,
cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Đỗ Mạnh Cường , em đã
hoàn thành các nhiệm vụ được giao của bản đồ án: Thiết kế nguồn
mạ một chiều.
Trong quá trình thực hiện, đã giúp em tìm hiểu và nắm chắc
hơn về những kiến thức đã được học đặc biệt là môn: Điện tử công
suất. Đồng thời giúp em có thể bước đầu định hình được khái quát
về nguồn hàn hồ quang một chiều đang ngày càng phổ biến .
Quá trình hoàn thành bản đồ án chắc chắn em không thể tránh
khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến đóng góp của
các thầy, các cô để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Hướng dẫn thiết kế điện tử công suất _ Thầy Phạm Quốc Hải
Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật.

22


2. Điện tử công suất_ Thầy Võ Minh Chính(chủ biên)
Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật
3. Giáo trình điện tử công suất_ Thầy Trần Trọng Minh
Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam

23


24