Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Nguồn hàn hồ quang chiều Các số liệu cho trớc: U = 60V ; I max = 240 A Mục lục Đề mục Lời nói đầu Chơng I:Phân tích yêu cầu công nghệ I.Hàn hồ quang điện II.Các yêu cầu nguồn hàn III.Các dạng nguồn hàn Chơng II:Lựa chọn phơng án thiết kế I.Lựa chọn sơ đồ thiết kế II.Sơ đồ chỉnh lu cầu ba pha Chơng III:Sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế I.Mạch lực II.Mạch đIều khiển Chơng IV:Tính toán mạch lực Chơng V : Tính toán mạch đIều khiển -1- Trang 14 22 35 Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Lời nói đầu Trong năm gần với phát triển ngày mạnh mẽ lĩnh vực khoa học ứng dụngcủa chúng vào công nghiệp nói chung công nghiệp đIện tử nói riêng,các thiết bị đIện tử có công suất lớn đợc chế tạo ngày nhiều ,Đặc biệt ứng dụng vào ngành kinh tế quôc dân đời sống làm cho yêu cầuvề hiểu biết thiết kế loại thiết bị cần thiết đối kỹ s đIện Ngày không riêng nớc phát triển nớc ta thiết bị bán dẫn thâm nhập vào ngành công nghiệp lĩnh vực khác với mục tiêu công nghiệp hoá đại hoá đất nớc ,ngày có nhiều xí nghiệp dây chuyền sử dụng kỹ thuật cao đòi hỏi kỹ s đIện đIện tử công suất,vi đIện tử,thiết kế mạch -2- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều chơng I:PHân tích yêu cầu công nghệ I.Hàn hồ quang điện: Hồ quang điện đặc điểm: a) Hồ quang hàn: Là tợng phóng điện không khí nh môi trờng khí khác nhiệt độ thấp không khí hoàn toàn cách điện Nừu bị ion hoá không khí có khả dẫn điện Một phơng pháp ion hóa dùng nhiệt b) Đặc điểm: -Chế độ chảy hồ quang hàn đặc trng cờng độ dòng điện hàn (I h ) điện áp U h chiều dài hồ quang hàn lhq mối quan hệ chúng -Hồ quang nơi tiêu thụ lợng nguồn cấp điện tạo thành hệ thống lợng liên quan đến Đặc tính tĩnh V-A hàn hồ quang: -Các tợng vật lý liên quan đến hàn hồ quang cho thấy điện áp hồ quang dòng điện hàn không đổi phụ thuộc vào khoảng cách điện cực có tính chất tuyến tính Đặc tính V-A (1,2) hồ quang tốc độ cấp dây không đổi đặc tính nguồn cấp(3,4,5) -Điện áp hồ quang phụ thuộc vào đại lợng dòng điện hạn I h Sự phụ thuộc chiều dài hồ quang l hq không đổi gọi đặc tính V-A -3- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Đặc tính V-A Phân tích: +) Giai đoạn AB: Ban đầu nhiệt độ môi trờng thấp nên muốn gây đợc hồ quang cần áp lớn Để giảm đợc U mà gây đợc hồ quang ngời ta cho hai điện cực (que hàn vật hàn) tiếp xúc với gây tợng ngắn mạch Nếu Ingmạch đủ lớn chỗ tiếp xúc không khí phát sinh nhiệt lợng lớn nung kim loại tới trạng thái chảy Khi tách đợc điện cực xa (1-3mm) làm cần nóng chảy bị kéo dài thắt lại làm mật độ dòng qua cần tăng đến mức nhiệt phát sinh biến chúng thành kim loại tạo nên tợng phát xạ nhiệt điện tử mạnh Các electron giải phóng khỏi Katốt (cực âm) Dới tác dụng điện trờng A-K, nhiệt độ cao, lại bị electron bắn phá, khoảng không khí A-K bị ion hóa, ion chuyển động định hớng tạo hồ quang tán hợp với electron để tạo thành phần phân tử giải phóng Trong giai đoạn AB cờng độ điện trờng dòng tăng +) Giai đoạn BC: Khi hồ quang hình thành nhiệt độ điện cực cao, nhiệt độ môi trờng cao làm electron dễ tách khỏi Katốt, khí dễ bị ion hóa nên cần điện nhỏ đủ tạo điện trờng trì chảy hồ quang Trong giai đoạn mật độ dòng phần bề mặt Katốt tăng dần điện tích phát Katốt giảm (tạo điều kiện để áp giảm mà gây đợc hồ quang) Cuối giai đoạn hình thành điểm sáng Katốt Mật độ dòng điện phần điện tích Katốt tăng Song giai đoạn tính dẫn điện khoảng trống hai điện cực tăng mạnh Kết I tăng nhng R giảm mạnh nên U giảm mà hồ quang tồn +) Giai đoạn CD: Nếu giữ nguyên chiều dài hồ quang (Khoảng cách điện cực) dòng tăng nhng áp hầu nh không tăng Đó đến lúc mật độ dòng đạt tới -4- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều trạng thái cực đại const, d điện tích phát xạ lúc lại tăng dần Kết quả: I tăng, R giảm nhng U= I.R= const +) Giai đoạn sau D (giai đoạn phát triển) Tới điểm D toàn điện tích Katốt phát xạ với mật độ dòng max lúc nều tăng I lên (bằng cách tăng áp nguồn) mật độ dòng tăng dần lên, điện tích phát xạ const kết U va I tăng Nhận xét : Các đặc tính chịu ảnh hởng hình dáng vật liệu điện cực, điều kiện nguội hàn hồ quang đặc điểm môi trờng phóng điện hàn hồ quang tồn II.Các yêu cầu nguồn hàn: 1.Yêu cầu thứ nhất: - Đặc tính máy phát điện hàn hay tiếp tuyến đặc tính điểm làm việc phải dốc tiếp tuyến đặc tính tĩnh hồ quang điểm làm việc Điểm làm việc điểm giao đờng đặc tính tĩnh 1-Đặc tính tinh hồ quang 2-Đặc tính ngoàI máy hàn Tính ổn định hồ quang chế độ hàn phụ thuộc vào điều kiện thực phóng điện hồ quang, tính chất thông số nguồn cấp mạch điện Đặc tính nguồn cấp phụ thuộc điện áp giá kẹp cờng độ dòng tải Mỗi đờng đặc tính hoàn toàn tơng ứng với vị trí xác định cấu điều chỉnh nguồn cấp Ngời ta phân biệt đặc tính nguồn cấp:dốc 1,thoải 3,cung 4,tăng trởng -5- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều + Sự lựa chọn nguồn cấp theo kiểu đặc tuyến phụ thuộc vào phơng pháp hàn + Điều kiện ổn định hệ thống (của hàn hồ quang nguồn cấp điện đợc xác định điểm giao đờng đặc tính nguồn cấp đặc tính V-A hồ quang) + Sự cân theo cờng độ điện áp có vị trí điểm A B Hồ quang cháy ổn định điểm số phơng trình dẫn đặc tính hồ quang nguồn cấp có giá trị dơng Hệ số ổn định hồ quang (Khq) U hq U n >0 I h I n u hq < ) để đảm bảo cháy ổn Nếu đặc tính hồ quang dốc ( I hq định, đặc tính nguồn cấp phải dốc, điểm A phải có độ cong lớn đặc tính hồ quang Thật lý Ih giảm Uhq < Un (cấp) Uhq tăng -> Ih tăng Tơng tự nên Uh giảm Ih < In -> Un tăng -> Uh tăng K hq = Vậy điểm A điểm ổn định điểm B điểm không ổn định 2.Yêu cầu thứ hai: -Dòng ngắn mạch không lớn (Ingắn =(1,1 - 1,4) Iđm) để máy không bị tải, mối hàn đẹp đảm bảo chất lợng 3.Yêu cầu thứ ba: -6- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều - áp không tải lớn áp có tải để thuận lợi cho việc gây hồ quang hàn đợc dễ dàng 4.Yêu cầu thứ t: -Phải điều chỉnh đợc dòng hàn máy phải có số đặc tính khác Độ dốc đặc tính chuyển sang dòng nhỏ phải tăng III.Các dạng nguồn điện hàn chính: Các nguồn điện hàn hồ quang phổ biến chia làm nhóm: + Biến áp hàn + Chỉnh lu hàn + Máy phát điện hàn chiều tổ hợp động đốt máy phát chiều Các biến áp hàn: Là loại phổ biến hàn dòng xoay chiều Khác với nhiều biến áp điện lực thông thờng vừa biến áp vừa trở kháng điều chỉnh đợc để tăng cờng cho hồ quang ổn định Các máy phát điện chiều Hiện đợc dùng nhiều cho hồ quang hàn chiều Máy phát gồm có động không đồng pha máy phát hàn chiều Trong thiết bị lợng dòng điện xoay chiều biến thành từ lại biến thành lợng điện chiều Vì mà hiệu suất loại thấp Phơng pháp chỉnh lu hàn Cho đến phát triển nh vũ bão linh kiện điện tử van bán dẫn thúc đẩy mạnh mẽ phát triển nguồn lợng cung cấp cho hàn hồ quang Mạch bao gồm có biến áp nhiều pha van chỉnh lu Công suất dạng lợng cao, dòng ổn định -7- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Chơng II :Lựa chọn Phơng án I.Lựa chọn sơ đồ thiết kế 1.Phân tích u nhợc đIểm phơng án a/.Chỉnh lu tia ba pha -Thờng đợc lựa chọn công suất tải không lớn so với biến áp nguồn cấp (tránh gây đối xứng cho nguồn lới) tải yêu cầu cao chất lợng điện áp chiều -Loại cần có biến áp nguồn để có điểm trung tính đa tải Công suất MBA lớn công suất chiều 1,35 lần nhng sụt áp mạch van nhỏ nên thích hợp với phạm vi điện áp làm việc thấp Vì sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều Mặt khác độ đập mạch điện áp sau mạch chỉnh lu giảm đáng kể nên kích thớc lọc nhỏ nhiều b/.Chỉnh lu cầu ba pha đối xứng: - Điện áp chỉnh lu đập mạch sáu lần chu kỳ vấn đề lọc đơn giản Cho nên chất lợng điện áp tốt -Điện áp ngợc đặt lên van nhỏ ,công suất MBA nhỏ nhng mạch phức tạp nhiều kênh điều khiển c/.Chỉnh lu cầu ba pha không đối xứng: -Số van điều khiển nên dễ dàng mạch điều khiển đơn giản, gọn nhẹ -Sơ đồ có u điểm điều khiển thyistor cách trực tiếp mà không cần cách ly biến áp xung Điều áp dụng nh sơ đồ làm việc với điện áp thấp -Tuy nhiên có nhợc điểm số lần đập mạch điện áp chỉnh lu phụ thuộc vào góc mở Điện áp chỉnh lu chứa nhiều thành phần sóng hài nên phải có lọc tốt Qua phân tích ta thấy dùng mạch chỉnh lu cầu ba pha đối xứng thích hợp 2.Đặc tính tải- nguồn cấp Các đặc tính hệ thống hồ quang- nguồn cấp đợc quy định chế kích thích, ban đầu tiếp theo, hồ quang cháy tính chất di chuyển kim loại điện cực vào bể hàn Các giọt kim loại nóng chảy làm ngắn mạch hồ quang theo chu kỳ làm thay đổi cờng độ dòng điện chiều dài hồ quang theo yêu cầu chu kỳ Sơ đồ phụ thuộc cờng độ dòng điện áp hồ quang thời gian giai đoạn di chuyển giọt từ điện cực vào bể: T3 thời gian phục hồi điện Sau cổ giọt bị phá hủy I hq: đại lợng dòng trung bình (Ihq= Id) Uhq: điện áp hồ quang Điều kiện ổn đinh trình có đợc tốc độ cấp tốc độ nóng chảy điện cực chu kỳ -8- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Do yêu cầu nguồn cấp cần phải đảm bảo đợc tính chất sau: Chịu đợc dòng lớn (Inm) Đặc tính dốc Chế độ chảy ổn định thích hợp với dòng chiều Điều khiển đợc U0 Ih Điện áp có độ ổn định cao Theo yêu cầu đặc tính tải yêu cầu đề tài ta chọn sơ đồ cầu pha điều khiển đối xứng II Sơ đồ chỉnh lu cầu pha điều khiển đối xứng Sơ đồ nguyên lý làm việc a T3 T1 T5 L b c T2 T4 T6 R Tải RL (L= ) Sơ đồ chỉnh lu cầu pha gồm Thyristor đợc chia thành nhóm: Nhóm đấu Catốt chung: T1, T3, T5 Nhóm đấu Anốt chung: T2, T4, T6 Điện áp phía thứ cấp máy biến áp U a = 2.U sin U b = 2.U sin( 2. ) U b = 2.U sin( 4. ) Nhận xét: Khi cha có tợng trùng dẫn Các van dẫn lần lợt từ T1-T6 cách 60 Để mạch thông cần phát thêm xung phụ để đảm bảo nguyên tắc van nhóm chẵn phải dẫn với van nhóm lẻ- đảm bảo thông mạch Hoạt động sơ đồ: Giả thiết T5 T6 cho dòng chảy qua KC = U c AC = U b -9- Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều + phát xung điều khiển mở T1, Thyristor mở Ua>0 (>Uc) Do T1 mở T5 bị khóa lại cách tự nhiên (Ua>Uc) Khi T6 T1 cho dòng chảy qua điện áp tải: U d = KC AC = U ab ( dây) Khi = = + phát xung điều khiển mở T2, Thyristor mở T6 dẫn dòng đặt Ub lên lên anốt T2 mà Ub>Uc Do mở T2 làm cho T6 bị khóa lại cách tự nhiên (do Ub>Uc) Khi U d = KC AC = U ac Hoàn toàn tơng tự cho trình mở van T3 T4 trình phát xung điều khiển lệch / đợc lần lợt đa đến cực điều khiển Thyristor theo thứ tự 1-2-3-4-5-6-1 Ta có bảng tóm tắt: Khi = = Thời điểm = + = + = + = + = + 11 = + Mở T1 Khóa T5 T2 T6 T3 T1 T4 T2 T5 T3 T6 T4 Đồ thị Ud, id, ir (chế độ dòng liên tục) =300 - 10 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Pn = 3R BA I = 3.4,25.10 3.171,429 = 374,69(W ) P % = Pn 374,69 100 = 100 = 6,03% S 6210,02 72.Tổn hao có tải kể đến 15% tổn hao phụ: P0 = 1.3n f ( M T BT2 + M g B g2 ) = 1,3.1,15.(10,91.12 + 10,79.2,02 ) = 82,13(W ) P 82,13 P = 100 = 100 = 1,32% S 6210,02 73.Điện áp ngắn mạch tác dụng: U nr = R BA I 4,25.10 3.140 100 = 100 = 4,04% U2 14.74 74.Điện áp ngắn mạch phản kháng: U nx = X BA I 0,182.140 100 = 100 = 17,286% U2 14,74 75.Điện áp ngắn mạch %: U n = U nr2 + U nx2 = 4,04 + 172,86 = 17,29% 76.Dòng điện ngắn mạch xác lập: I nm = U 14,74 = = 80,99( A) Z BA 0,182 77.Dòng điện ngắn mạch tức thời cực đại: I max 0.0404 = I m + e 0.172 = 354,1( A) < I pik = 1400( A) Với Ipik đỉnh xung max thysistor 78.Kiểm tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên dòng chuyển mạch 79.Hiệu suất thiết bị chỉnh lu: = Ud Id 34,5.171,429 100 = 100 = 95,24% S 6210,02 Thiết kế cuộn kháng lọc chiều Các thông số cần thiết Giá trị điện cảm lọc L; Dòng điện chiều trung bình qua cuộn cảm dòng điện tải định mức I0(A); - 30 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Sụt áp chiều tối đa cho phép cuộn kháng lọc U =(V) thờng nằm khoảng (5 ữ 10)% so với điện áp tải (Ud); Sụt áp xoay chiều (thành phần bản) tối đa cho phép cuộn kháng U ~ (V); Tần số đập mạch fđm sóng hài bậc (bậc 1) điện áp chỉnh lu (cần f = f luoi ); Nhiệt độ môi trờng nơi đặt cuộn kháng Tmt(0C); Chênh lệch nhiệt độ tối đa cho phép cuộn dây điện cảm môi trờng T(0C) Thờng chọn 500C Một số đặc điểm cuộn kháng chiều Dòng qua cuộn kháng chiều gồm thành phần: thành phần chiều (I =) thành phần xoay chiều (I~) Thông thờng I= >I~ lõi thép bị đẩy lên vùng bão hoà, I~ nhỏ nên tổn thất lõi thép nhỏ; Để giữ cho L ổn định dòng tải thay đổi, cần tránh cho lõi thép bị bão hoà lõi thép phải có khe hở không khí; Tần số f cb = 50 Hz ; Loại thép thích hợp cho chế tạo cuộn kháng loại cán nguội Trình tự tính toán: Kích thớc sở a = 2,6.4 L.I (cm) ; Các kích thớc b, c, h xác định theo mối quan hệ: b = (1 ữ 1,5)a c = (0,6 ữ 0,8)a h = ( ữ 3)a Tiết diện lõi thép: S th = a.b (cm ) ; Diện tích cửa sổ: S cs = h.c (cm ) ; Độ dài trung bình dây quấn: l dq = 2(a + b) + (cm) ; Thể tích lõi thép: Vth = 2ab(a + h + c) (cm) ; Tính điện trở dây quấn nhiệt độ 200C đảm bảo độ sụt áp cho phép: U = / I d r20 = () [1 + +4,26.10 (Tmt + T 20 C )] Số vòng dây cuộn cảm: r S W = 414 20 cs (vong) l dq Tính mật độ từ trờng: 100.W I d H= (A/m) I th Tính cờng độ từ cảm: - 31 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều 10 U = B= (T) 4,44.W f dm S th Tính hệ số từ thẩm theo B H Nếu B < 0,005T = 717. 1000 , 83 10 (H/m) , 75 H 10 (H/m) Nếu B > 0,005T = 542. 1000 Tính trị số điện cảm nhận đợc: W S th Ltt = (H) đạt yêu cầu Ltt > 1,05.L 100.I th Tính tiết diện dây quấn: l dq S cs s = 0,072 (mm ) r20 Đờng kính dây tròn: d = 1,13 S (mm ) Xác định khe hở tối u: l kk = 1,16.10 3.W I d (mm) l dem = 0,5.l kk Tính kích thớc cuộn dây: Chọn dây quấn theo tiết diện tính; Độ cao sử dụng để quấn dây: hsd = h C , C độ dầy cốt quấn dây Số vòng dây lớp: h W = sd , với hd độ cao dây loại dẹt đờng kính dây loại tròn hd W Tính số lớp dây: n = W Độ dầy cuộn dây: cd = n(d + cd ) d: độ dầy dây quấn dẹt (hoặc đờng kính dây quấn tròn) cđ: độ dầy lớp cách điện lớp dây So sánh độ dầy dây cđ với kích thớc cửa sổ C để xem cuộn dây có lọt cửa sổ không, không lọt phải tính toán lại; Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ (xác định nhiệt độ tối đa cho phép cuộn dây) Pcu Độ chênh lệch nhiệt độ tính theo công thức: T = S cu - 32 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều 1,02.U = I d (W) + 4,26.10 (Tmt 20 C ) S cu = 2hsd (a + b + cd ) + 1,4. cd ( cd + 2a) Trong Pcu = = 1,03.10 3.6 W thờng chọn = 0,008 hsd cm Tính toán cụ thể Ta có thông số sau: U max U U2 IL = L = = XL 2.6.L. 6.L. Cuộn kháng phải đảm bảo cho: I L 10% I d L U2 14,74 = = 4,56.10 (H) 0,1I d 0,1.171,429.6.100. U2 0,1I d L Chọn: L = 10 (H) I d = 171,429 (A) U = = 1,2 (V) U ~ = (V) Tmt = 40 C T = 50 C 1) Tính toán kích thớc lõi a = 2,6.4 L.I d2 = 2,6.4 10 3.171,429 = 6,05 (cm) Chọn a = (cm) ; b = 1,2.a = 1,2.6 = 7,2 (cm) ; c = 0,8.a = 0,8.6 = 4,8 (cm); h = 3.a = 3.6 = 18 (cm) Tiết diện lõi thép: S th = ab = 6.7,2 = 43,2 (cm ) Diện tích cửa sổ: S cs = hc = 18.4,8 = 86,4 (cm ) Độ dài trung bình đờng sức: l th = 2(a + h + c) = 2(6 + 18 + 4,8) = 57,6 (cm) Độ dài trung bình dây quấn: l dq = 2(a + b) + c = 2(6 + 7,2) + 3,14.4,8 = 41,5 (cm) Thể tích lõi thép: Vth = 2ab(a + h + c) = 2.6.7,2(6 + 18 + 4,8) = 2488,32 (cm ) 2) Tính điện trở dây quấn 200C đảm bảo độ sụt áp U cho phép: - 33 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều U r20 = Id = + 4,26.10 (Tmt + T 20 C ) 1,2 = 171,429 = 5,39.10 () + 4,26.10 (40 + 50 20) 3) Tính số vòng dây cuộn cảm: W = 414 r20 S cs 5,39.10 3.86,4 = 414 = 43,85 vòng l dq 41,5 Chọn W= 44 vòng 4) Tính mật độ từ trờng: H= 100.WI d 100.44.171,429 = = 13095,27 ( H ) l th 57,6 5) Tính cờng độ từ cảm với f dm = f l = 6.50 = 300 ( Hz ) B= U ~ 10 6.10 = = 0,024 (T ) 4,44.W f dm S th 4,44.44.300.43,2 6) Tính hệ số từ thẩm theo B Vì B = 0,024 > 0,005(T ) nên H 542 1000 , 75 10 13095,27 = 542. 1000 0, 75 10 = 78,73.10 ( H / m) 7) Trị số điện cảm nhận đợc: W S th 78,73.10 6.44 2.43,2 Ltt = = = 1,14316.10 ( H ) 100 l th 100.57,6 8) Tiết diện dây quấn: S = 0,072 l dq S cs r20 = 0,072 41,5.86,4 = 58,72 (mm ) 5,39.10 Không có loại dây tròn có tiết diện tơng đơng nh trên, nên ta chọn loại dây dẹt có kích thớc kể cách điện 15,6.3,8 = 58,80 (mm ) 9) Xác định khe hở tối u: l kk = 1,6.10 3.W f d = 1,6.10 3.44.171,429 = 12,07 ( mm) Vì miếng đệm có độ dầy là: l d = 0,5 l kk = 0,5.12,07 = 6,035 (mm) 10) Tính kích thớc cuộn dây: Chọn lõi dây có độ dầy 5mm, nên độ cao sử dụng để quấn dây: hsd = h 2.C = 18 = 17 (cm) - Số vòng dây lớp: W = - 34 - hsd 17 = = 10,9 Nh lớp đợc 11 vòng hd 1,56 Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều - Tính số lớp dây quấn: n= W 44 = = Nh cần quấn lớp W 11 Nếu lấy khoảng cách lớp dây quấn (dành cho lớp cách điện) cđ 1mm độ dầy cuộn dây là: cd = n(d + cd ) = 4.(0,38 + 0,1) = 1,92 (cm) 11) Độ dầy cuộn dây cđ chiếm nửa kích thớc cửa sổ c = 4,8 cm , nên cuộn dây lọt cửa sổ 12) Kiểm tra chênh lệch nhiệt độ (Xác định nhiệt độ tối đa dây quấn) - Tổn thất dây quấn đồng: Pcu = 1,02.U I d 1,02.1,2.171,429 = = 193,35 (W ) + 4,26.10 (Tmt 20 C ) + 4,26.10 (40 20) - Tổng diện tích bề mặt cuộn dây: S cu = 2hsd (a + b + cd ) + 1,4 cd ( cd + 2a ) = = 2.17(6 + 7,2 + 3,14.1,92) + 1,4.1,92(3,14.1,92 + 2.6) = 702,35 (cm ) - Hệ số phát nhiệt : = 1,03.10 3.6 W = 0,83.10 17 C cm - Độ chênh lệch nhiệt độ: T = Pcu 193,35 = = 331,67 ( C ) S cu 0,83.10 702,35 ( T lớn, cần phải khắc phục ) Chơng V:Tính toán mạch điều khiển 1.Tính biến áp xung - Chọn B = 0,2 T , H = 30 (A/m) , xba = - Điện áp thứ cấp máy biến áp xung : U = U dk = (V) Điện áp sơ cấp máy biến áp xung : U = k ba U = 3.2 = (V) Dòng điện thứ cấp máy biến áp xung : I = I dk = 0,15 (A) I 0,15 = = 0,075 (A) Dòng điện sơ cấp máy biến áp xung : I = k ba dk - 35 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều t cm = 40 às chọn t x = 50 às Thể tích lõi thép : V = Chọn U x = 0,1 V = k ba U I 0,5.t x U x B.H 2.3.0,15.0,5.50.10 6.0,1 = 3,75.10 ( m ) = 0,375( cm ) 0,2.30 tra bảng chọn lõi trụ ký hiệu 1408 có D=14mm;d=8mm có tiết diẹn lõi S = 0,251cm P10 KHz = 0,4(W ) + Số vòng quấn dây sơ cấp biến áp xung: U t x 6.5.10 = = 59,76 (vòng) chọn w1 = 60 vòng B.S 0,2.0,251.10 + Số vòng dây thứ cấp: w2 = w1 / k ba = 60 / = 30 (vòng) w1 = +Tiết diện dây quấn sơ cấp: S1 = I1 / J = 0,075 / = 0,038(mm ) chọn mật độ dòng điện: J1 = J1 =2(A/mm2) +Đờng kính dây quấn sơ cấp: d1 = S1 = 4.0,038 = 0,219(mm) 4S = 4.0,075 = 0,31(mm) chọn d1 = 0,22(mm) +Tiết diện dây quấn thứ cấp: S = I / J = 0,15 / = 0,075(mm ) +Đờng kính dây quấn thứ cấp: d = + Kiểm tra hệ số lấp đầy: K ld = S1 W1 + S W2 d12 W1 + d 22 W2 0,22 2.60 + 0,312.30 = = = 0,09(mm) d2 d2 82 + Vậy cửa sổ đủ diện tích cần thiết 2.Tính tầng khuếch đại xung ta có I c = I = 0,075( A) chọn Ecs = 12V ( Ecs > U ) tra bảng chọn T3 ZTX313 với thông số - 36 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều U cc = 15V ; I c max = 0,5 A, = 40 Ecs 12 = = 24 chọn R13 = 30 + R13 I cp 0,5 tn 50.10 = = 5,6.10 chọn C = 0,47( F) 3.R13 3.30 +Sụt áp R13 : U R13 = I R13 = 0,075.30 = 2,25V + C3 < U = E cs U R13 = 12 2,25 = 9,75V I c 0,1 = = 2,5.10 A 40 tra bảng chọn T2 BC108 với thông số I c max = 0,1A; Pc max = 0,3W ;U c max = 20V ; = 110 E 40.110.12 R12 < cs = = 88000 chọn R12=50K s.I max 1,2.0,5 +Chọn T2 có I C = I B = R14 = Ecs U1 12 = = 30 I1 0,1 3.Tính mạch trộn xung U c 50.15 = = 6250 s.I c 1, 2.0,1 R11 R10 ; chọn R11= 4K R10 chọn R10=6K ĐIốt ta chọn tất loại IN4009 có tham số Dòng điện định mức : I dm = 10mA Điện áp ngợc lớn UN = 25V Điện áp lớn để đIốt thông :Um=1V 4.Bộ tạo dao động 1 Ta có T = = = 10 ( s ) f 10 Chọn R5 = 10 K ; R8 = 12 K ; R9 = 8K T = 2.R5 C2 ln(1 + R8 R9 ) C2 = T 2.R5 ln(1 + R8 R9 ) = 104 2.104.ln(1 + 2.12 ) C = 3,6.10 ( F ) = 3,6(nF ) 5.Tính so sánh Khuếch đại thuật toán chọn loại TL084 Uv 9,1 = = 9,1K Chọn R4=R5 > I v 10 - 37 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang chiều Nguồn nuôI Vcc= 12V đIửn áp vào OA Uv=9,1V Dòng điện hạn chế Iv[...]... áp ra tải giảm đi 1 lợng U Ta có => U d = - 12 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều U +Ub 6 U = (U b a ) d 2 0 2 = 3 2U 2 sin( + )d 0 3 6.U 2 [ cos cos( + ) ] (2) 2 3X a Id Từ (1) và (2) có U = U = Chơng III:Sơ đồ nguyên lý mạch thiết kế A.Mạch lực Nh đã phân tích,ta chọn sơ đồ cầu 3 pha - 13 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều Hoạt động của sơ đồ đã đợc trình bày trong chơng... tra máy biến áp thiết kế có đủ điện kháng để hạn chế tốc độ biến thiên của dòng chuyển mạch 79.Hiệu suất thiết bị chỉnh lu: = Ud Id 34,5.171,429 100 = 100 = 95,24% S 6210,02 Thiết kế cuộn kháng lọc một chiều Các thông số cần thiết Giá trị điện cảm lọc L; Dòng điện 1 chiều trung bình qua cuộn cảm chính là dòng điện tải định mức I0(A); - 30 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều Sụt áp 1 chiều tối đa... = U c = 2 3 3 - 18 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều d.Bộ tạo xung: sử dụng OA OA đợc sử dụng nh 1 bộ so sánh 2 cửa Tụ C liên tục phóng-nạp để OA đảo trạng thái, mỗi lần điện áp trên tụ C đạt trị số của bộ phân áp R1, R2 R1 Chu kỳ dao động T = 2 RC ln(1 + 2 ) Phạm vi các trị số R, C (C: à àF, R2 R: K) R1 + R2 = 20 K (thờng R2 < R1 ) - 19 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều e.Mạch trộn xung... cấp: Dtb1 = Dt1 + Dn1 9 + 10,62 = = 9,81(cm) 2 2 30 .Chiều dài dây quấn thứ cấp: l1 = W1 Dtb = 3,14.443.9.81 = 136,53(m) 31.Chọn bề dày cách điện giữa cuộn sơ cấp và thứ cấp : cd0= 1cm Kết cấu dây quấn thứ cấp: 32.Chọn sơ bộ chiều cao cuộn thứ cấp : h1 = h2 = 13,1(cm) 33.Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp : - 26 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều W12 = h 13,1 k c = 0,95 17 (vòng) b2 0,74 34.Tính... Chọn dây dẫn cách điện hình chữ nhật Chuẩn hoá thiết diện theo tiêu chuẩn: S2= 50,9(mm2) a=7(mm); b=7,4(mm) 17.Tính lại mật độ dòng điện trong cuộn thứ cấp: J2 = I 2 140 = = 2.75( A / mm 2 ) J 2 50,9 Kết cấu dây quấn sơ cấp: Thực hiện dây quấn kiểu đồng tâm bố trí theo chiều dọc trục - 25 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều 18.Tính sơ bộ số vòng dây trên một lớp của cuộn sơ cấp: W11 = k c h hg b1... 27 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều 47.Tính kích thớc cửa sổ : Qcs = c.h h=12(cm) c= Qcs 3560,44 = = 2,97 (cm) h 12 48.Bề dày của trụ: b= QFe 38,61 = = 6,44 (cm) a 6 49 .Chiều cao của mạch từ: H=2.a+h=24(cm) 50 .Chiều rộng của mạch từ: C=2.c+3.a=2.2,97+3.6=23,94(cm) 51.Chọn bề dày của gông bằng bề dày của trụ: bT = bG = 6,44(cm) 52.Tiết diện của gông: QG = bG c = 6,44.2,97 = 19,13(cm 2 ) 53 .Chiều. .. OA đợc sử dụng nhiều do khắc - 16 - Thiết kế nguồn hàn hồ quang một chiều phục đợc nhợc điểm của những loại mạch khác (transistor, v.v), ngoài ra giá thành của OA cũng khá rẻ Sơ đồ tạo điện áp răng ca đi xuống dùng 2 OA nh sau: Nguyên lý hoạt động của mạch nh sau + Trong nửa chu kỳ khi điện áp U OA1 < 0 D1 dẫn U C = U ra (1) U R = U OA 1 (2) 2 Thông thờng khi thiết kế mạch có R2