Đề tài " Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn hồ quang một chiều "

SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
ĐỀ TÀI
Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho
máy hàn hồ quang một chiều


Giảng viên hướng dẫn :
Sinh viên thực hiện :
- 1 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
Sinh viên thực hiện : ..............................................................................................................1
- 2 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
Đồ áN MÔN HọC
ĐIệN Tử CÔNG SUấT

Đề số 11:
Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều có các thông số sau:


U
vào
(V) U
ra
(V) I
ra
(A)
3x380 40 1500
- 3 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
LờI NóI ĐầU

Ngày nay,cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ và những
ứng dụng của nó trong công nghiệp nói chung và trong công nghiệp điện tử
nói riêng.Những thiết bị điện tử công suất lớn đã ra đời và đang trở nên thông
dụng,cần thiết đối với cuộc sống vì vậy việc nắm bắt,am hiểu rõ về thiết bị
này đối với các kỹ sư điện là ắt buộc
Sự ra đời, phát triển nhanh chóng và ngày càng hoàn thiện của các linh kiện
điện tử, bán dẫn công suất lớn như Diode, Thyristor, Triac, Tranzitor và đặc
biệt là vi xử lí đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc,
toàn diện cũng như thúc đẫy mạnh mẽ sự phát triển các thiết bị, hệ thống thiết
bị điện- điện tử, các hệ thống điều khiển…
Đối với sinh viên khoa điện nói chung và đặc biệt là sinh viên ngành tự động
hóa của chúng em thì việc nắm vững lí thuyết môn học Điện Tử Công Suất và
biết cách ứng dụng chúng vào thực tế là điều rất quan trọng. Hiện nay hàn
điện là một công nghệ được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp, trong xây
dựng và trong công nghiệp chế tạo máy. ở học kỳ này em được các thầy cô
giao cho đồ án môn học có đề tài là: Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn hồ quang
một chiều.
Được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình cuả các thầy cô trong bộ môn và
đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy Tạ Duy Hà, emđã hoàn thành đồ
án đúng thời gian quy định.
Mặc đù em đa cố gắng rất nhiều trong việc tìm hiểu cũng thiết kế đồ án
nhưng do trình độ có hạn nên đồ án không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự
đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn để đồ án được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

- 4 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
ChươngI: khái niệm chung về công nghệ hàn một chiều
1.Khái niệm về hàn điện:
hàn điện là một công nghệ phổ biến nhất trong kỹ thuật hiện đại.ở các ngành

đóng tàu,ngành xây dựng,ngành chế tạo máy móc không thể thiếu máy hàn
điện.Hàn điện củng được áp dụng ở những đơn vị sản xuất nhỏ và những công
ty lớn trong các ngành công nghiệp khác.
2.Định nghĩa hàn:
Hàn là quá trình nối hai vật liệu bằng kim loại với nhau bằng cách nung
nóng chổ nối đến nóng chảy hoặc gần nóng chảy.
3. Hồ quang điện và hàn hồ quang điện:
Hồ quang điện hàn là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng
điện lớn(10
2
đến 10
3
A/mm
2
). 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 chất chất khí, áp suất của nó, nhiệt
độ môi trường, vật liệu làm điện cực, độ lớn của cường độ điện trường…
Đặc tính V-A, đặc tính tĩnh của hồ quang:
Để giảm được U mồi mà vẫn gây
được hồ quang người ta cho hai điện
cực tiếp xúc nhau gây ra I đoãn mạch.
Nếu I đoãn mạch đủ lớn sẻ nung kim
loại chổ tiếp xúc nóng chảy.
Thường sử dụng đoạn đặc tính CD đẻ hàn.
- 5 -
I
h
A

B
C
D
h
U
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
Hàn điện hồ quang là dùng nhiệt lượng của hồ quang điện nung nóng chổ
hàn làm cho kim loại vật hàn chảy và kim loại bổ sung chảy để nối hai vật lại.
KHI HÀN: CHO QUE HÀN CHẠM VÀO VẬT HÀN 0.1 S XONG ĐƯA
LÊN CAO 3-4 MM. DO TÁC DỤNG CỦA ĐIỆN TRỞ NÊN ĐẦU NÚT
QUE HÀN VÀ CHỔ VẬT HÀN TIẾP XÚC VỚI 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 QUE HÀN VÀ VẬT HÀN CHỊU TÁC DỤNG CỦA
ĐIỆN TRƯỜNG BỊ ION HÓA, CÁC ION DƯỜI ĐI LÊN RẤT NHANH
BIẾN ĐỘNG NĂNG THÀNH NHIỆT NĂNG DẪN ĐẾN QUE HÀN NÓNG
CHẢY VÀ NHỎ GIỌT XUỐNG VẬT HÀN.
4. CÁC YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI NGUỒN HÀN HỒ QUANG:
NGUỒN ĐIỆN CUNG CẤP CHO HÀN HỒ QUANG CÓ THỂ LÀ
XOAY CHIỀU HOẶC MỘT CHIỀU.
TRONG ĐÓ NGUỒN HÀN HỒ QUANG MỘT CHIỀU CÓ HAI LOẠI LÀ
:
- BỘ BIẾN ĐỔI QUAY(MÁY PHÁT HÀN MỘT CHIỀU)
- BỘ BIẾN ĐỔI TĨNH(BỘ CHỈNH LƯU).
VỚI SỰ PHÁT TRIỂN CỦA KĨ 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 SAU ĐÂY SO VỚI MÁY PHÁT HÀN MỘT CHIỀU:
+ CHỈ TIÊU NĂNG LƯỢNG CAO

+ KHÔNG CÓ PHẦN QUAY
- 6 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
+ 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 VÓI ĐIỆN CỰC LÀ:
KIM LOẠI : U
0MIN
= (30 - 40) V
THAN : U
0MIN
= (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.

4,12,1
÷==
dm
nm
I
I
I
λ
TRONG ĐÓ:
I
λ

-BỘI SỐ DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH

nm
I
- DÒNG ĐIỆN NGẮN MẠCH [A]
- NGUỒN HÀN PHẢI CÓ CÔNG SUẤT LỚN.
- NGUỒN HÀN PHẢI CÓ KHẢ NĂNG ĐIỀU CHỈNH ĐƯỢC DÒNG
HÀN; VÌ NHƯ TA ĐÃ BIẾT DÒNG ĐIỆN HÀN PHỤ THUỘC VÀO
ĐƯỜNG KÍNH QUE HÀN. DÒNG ĐIỆN HÀN ĐƯỢC TÍNH THEO
BIỂU THỨC SAU:

dI
h
)6040(
÷=

TRONG ĐÓ :
h
I
- DÒNG ĐIỆN HÀN [A]
D - ĐƯỜNG KÍNH QUE HÀN [MM].
- ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA NGUỒN HÀN PHẢI ĐÁP ỨNG
THEO TỪNG PHƯƠNG HÁP HÀN.
ĐẶC TÍNH NGOÀI LÀ ĐƯỜNG BIỂU DIỄN QUAN HỆ GIỮA ÁP
TRÊN HAI ĐƯA RA CỦA MÁY VỚI DÒNG TẢI.
CÁC ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA NGUỒN ĐIỆN
- 7 -
1
2
3

4
U
I
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
HÀN:
1: ĐẶC TÍNH DỐC
2: ĐẶC TÍNH THOẢI
3: ĐẶC TÍNH CỨNG
4: ĐẶC TÍNH TĂNG
NGUỒN HÀN DÙNG CHO PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG BẰNG
TAY PHẢI CÓ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI DỐC.
NGUỒN HÀN DÙNG CHO PHƯƠNG PHÁP HÀN HỒ QUANG TỰ
ĐỘNG PHẢI CÓ ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỨNG.
CHƯƠNG II: CÁC PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
CÓ RẤT NHIỀU PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN ĐỂ THIẾT KẾ BỘ CHỈNH
LƯU CHO NGUỒN HÀN 3 PHA.Ở ĐÂY TA XÉT CÁC PHƯƠNG ÁN
SAU:
- CHỈNH LƯU TIA 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN.
- CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA ĐIỀU KHIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG.
- CHỈNH LƯU CẦU 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN.
2. SƠ ĐỒ HÌNH TIA 3 PHA:
A. SƠ ĐỒ ĐỒ THỊ:
- 8 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều

B. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN:
- ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN ĐƯỢC:

ααθθ
α

α
CosUCosUdSinUU
dd 02
6
5
6
2
2
63
2
2
3
=
Π
=
Π
=
∫
+
Π
+
Π
VỚI
220
17,1
2
63
UUU
d
=

Π
=
- ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN VAN:

22max
45,26 UUU
ng
==
- DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH:
d
d
d
R
U
I
=
- DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN:
3
d
v
I
I
=
- DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP :

d
d
d
I
I

dIdiI 58,0
3
2
1
2
1
6
5
6
2
6
5
6
2
22
==
Π
=
Π
=
∫∫
+
Π
+
Π
+
Π
+
Π
α

α
α
α
θθ
- CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP :

d
P
IUIU
S 35,1
2
33
2211
=
+
=
3. SƠ ĐỒ 3 PHA ĐIỀU KHIỂN KHÔNG
ĐỐI XỨNG:
A. SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ:
B. CÔNG THỨC TÍNH TOÁN:
- ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN ĐƯỢC:
- 9 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều

)1(17,1)1(
2
63
22
αα
CosUCosUU

d
+=+
Π
=

- ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN VAN:
22max
45,26 UUU
ng
==
- DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH:
d
d
d
R
U
I
=
- DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN:
3
d
v
I
I
=
- DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP :
- CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP :
d
P
IUIU

S 05,1
2
33
2211
=
+
=
- ĐIỆN ÁP CHỈNH LƯU NHẬN
ĐƯỢC:
- 10 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
)1(17,1)1(
2
63
22
αα
CosUCosUU
d
+=+
Π
=
- ĐIỆN ÁP NGƯỢC ĐẶT LÊN
VAN:
22max
45,26 UUU
ng
==
- DÒNG ĐIỆN TẢI TRUNG BÌNH:
d
d

d
R
U
I
=
- DÒNG ĐIỆN TRUNG BÌNH QUA VAN:
3
d
v
I
I
=
- DÒNG ĐIỆN THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP :
d
IidiI 816,0
3
2
2
3
6
5
2
2
2
2
6
2
22
=
Π

+
Π
=
∫∫
+
Π
Π
Π
+
Π
α
α
θ
- CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP :
d
P
IUIU
S 05,1
2
33
2211
=
+
=
4. SƠ ĐỒ 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN:
A. SƠ ĐỒ VÀ ĐỒ THỊ:
- 11 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
B.CÔNG THỨC TÍNH TOÁN:
30

654321
o
======
αααααα
NẾU
60
o
≤
α

αα
α
COSCOS
UUU
dd 20
34,2
==
3
I
I
d
tbv
=
UU
ngV 2max
54,2
=
P
S
d

ba
max
05,1
=
(KHI GÓC MỞ BẰNG 0)
V. NHẬN XÉT CHUNG:
1. SƠ ĐỒ HÌNH TIA 3 PHA:
THƯỜNG ĐƯỢC LỰA CHỌN KHI CÔNG SUẤT TẢI KHÔNG QUÁ
LỚN SO VỚI BIẾN ÁP NGUỒN CẤP ( TRÁNH GÂY MẤT ĐỐI XỨNG
CHO NGUỒN LƯỚI) VÀ TẢI KHÔNG CÓ YÊU CẦU QUÁ CAO VỀ
CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP MỘT CHIỀU.
LOẠI NÀY CẦN CÓ BIẾN ÁP NGUỒN ĐỂ CÓ ĐIỂM TRUNG TÍNH
ĐƯA RA TẢI. CÔNG SUẤT MÁY BIẾN ÁP LỚN HƠN CÔNG SUẤT
- 12 -
SV Kiều trí Dũng Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều
MỘT CHIỀU 1,35 LẦN NHƯNG SỤT ÁP TRÊN VAN NHỎ NÊN THÍCH
HỢP VỚI PHẠM VI ĐIỆN ÁP THẤP. VÌ SỬ DỤNG NGUỒN 3 PHA NÊN
CHO PHÉP NÂNG CÔNG SUẤT TẢI LÊN NHIỀU, ĐỘ ĐẬP MẠCH ĐIỆN
ÁP SAU CHỈNH LƯU GIẢM CHO NÊN GIẢM KÍCH THƯỚC CUỘN
KHÁNG LỌC.
2. SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA ĐIỀU KIỂN KHÔNG ĐỐI XỨNG:
SƠ ĐỒ NÀY CÓ DÒNG CHẠY TRONG THỨ CẤP MÁY BIẾN ÁP LÀ
DÒNG XOAY CHIỀU NÊN TRONG MÁY BIẾN ÁP KHÔNG CÓ HIỆN
TƯỢNG TỪ HOÁ CƯỠNG BỨC.
CÔNG SUẤT TÍNH TOÁN MÁY BIẾN ÁP XẤP XĨ CÔNG SUẤT TRÊN
TẢI CHỨNG TỎ THÀNH PHẦN SÓNG ĐIỀU HOÀ BẬC CAO TRONG
SƠ ĐỒ CẦU LÀ KHÔNG ĐÁNG KỂ. CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP MỘT
CHIỀU KHÁ TỐT ĐIỀU NÀY LÀM GIẢM ĐIỆN KHÁNG BỘ LỌC DẪN
ĐẾN GIẢM KÍCH THƯỚC BỘ LỌC.MẶT KHÁC VÌ CHỈ CẦN ĐIỀU
KHIỂN 1 NHÓM TIRISTO T

1
,T
3
,T
5
NÊN CHỈNH LƯU CẦU BA PHA BÁN
ĐIỀU KHIỂN ĐƠN GIẢN HƠN ĐIỀU KHIỂN SƠ ĐỒ CÓ ĐIỀU KHIỂN.
3.SƠ ĐỒ CẦU 3 PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN:
SỐ XUNG ĐẬP MẠCH TRONG 1 CHU KỲ LỚN M = 6 ( LÀM GIẢM
KÍCH THƯỚC CUỘN KHÁNG HẠN CHẾ DÒNG ĐIỆN ĐẬP MẠCH Ở
SAU KHỐI CHỈNH LƯU) NÊN CHẤT LƯỢNG ĐIỆN ÁP TỐT HƠN.
SƠ ĐỒ NÀY CÓ HỆ SỐ SỬ DỤNG BIẾN ÁP RẤT CAO,CÔNG SUẤT
MBA GẦN BẰNG CÔNG SUẤT TẢI.VÀ TRONG MBA KHÔNG CÓ
HIỆN TƯỢNG TỪ HOÁ CƯỠNG BỨC VÌ DÒNG ĐIỆN CHẠY TRONG
CUỘN DÂY THỨ CẤP LÀ XOAY CHIỀU,NÊN TỔNG AMPE VÒNG
CỦA THÀNH PHẦN 1 CHIỀU GÂY NÊN TRÊN MỖI TRỤ BIẾN ÁP
BẰNG KHÔNG.
VÌ VẬY TA CHỌN MẠCH CHỈNH LƯU CẦU BA PHA CÓ ĐIỀU KHIỂN
LÀ THÍCH HỢP NHẤT.
- 13 -