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

đồ án

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Giáo viên hướng dẫn : TS Nguyễn Việt Anh

Nguyễn Khắc Quyền

Hà nội, 202

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG DH CÔNGNGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỆN

DHDIEN02-ĐH K15

Tuyết

2019604677

3.Mô phỏng kết quả tính toán thiết kế trên phần mềm

(BM03-Quy định số 815/QĐ-ĐHCN, ngày 15 tháng 8 năm 2019).

ST

Khổ giấy Số lượng

1 Bản vẽ cấu tạo máy biến

Ngày giao đề tài: 04/7/2022 Ngày hoàn thành: 22/8/2022

GIẢNG VIÊN HƯỚNG

DẪN

TS Nguyễn Việt Anh

2019DHDIEN05 -

ĐH K14

II Nội dung học tập

Yêu cầu thực hiện:

5 Tổng quan về máy biến áp hàn một chiều.

6 Tính toán thiết kế:

 Mạch lực và mạch điều khiển.

 Xây dựng mô hình mạch hàn một chiều.

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

7.Mô phỏng kết quả tính toán 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 toán thiết kế máy biến áp hàn.

- Mục tiêu/chuẩn đầu ra: Xây dựng được quy trình thiết kế máy biến áp hàn, cách tính toán mạch lực và mạch điều khiển.

2.3 Hoạt động Nội dung 3: Mô phỏng kết quả tính toán, 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 toán giải tích.

(BM01)

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

2019DHDIEN05 - ĐH K13

Lê Tiến Anh

Lê Văn Tuyết

- Mạch lực và mạch điều khiển.

Tìm hiểu tài liệu, viết báo cáo.

Lê Tiến Anh

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Xây dựng mô 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 toán, thiết kế

- Tính toán 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 toán, 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.

Lê Tiến Anh

Nguyễn Khắc

Quyền

Lê Văn Tuyết

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.

Ngày 04 tháng 7 năm 2022.

(BM02)

XÁC NHẬN CỦA GIẢNG

VIÊN

TS Nguyễn Việt Anh

2019DHDIEN05 - ĐH K13

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

- Mạch lực và mạch điều khiển.

Bản báo cáo đồ

Lê Tiến Anh

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Xây dựng mô hình mạch hàn một chiều.

Bản báo cáo đồ

Lê Văn Tuyết

Chương 2: Tính toán, thiết kế

- Tính toán tỏa nhiệt máy biến áp hàn một chiều.

Bản báo cáo đồ

Lê Tiến Anh

Lê Văn Tuyết

Chương 3: Mô phỏng tính toán, thiết kế.

- Xác định kết quả và

so sánh giải tích.

Bản báo cáo đồ án

Một số thông số kỹ thuật ở phần

mô 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.

(BM04)

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 môn 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 toán liên quan đến kiến thức của môn học Đồ án Thiết kế thiết bị điện trong chương trình đào tạo của Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội

Ngoài ra, môn 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 toán và ứng dụng trong việc giải quyết các bài toán thực tế về lĩnh vực này trong công

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 công nghệ inverter để điều khiển dòng 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 nhưtán 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:

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 hoàn thành đề tài Trong quá trình làm việc không 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 NHÓM 1 5

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC 7

BÁO CÁO HỌC TẬP NHÓM 9

LỜI NÓI 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 TOÁN THIẾT KẾ 26

2.1 Chọn phương án mạch công 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 không đối xứng 33

2.2 Phân tích ưu nhược điểm của các mạch công 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 công suất phù hợp 36

2.4 Tính chọn van bán dẫn công 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 toán 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 toán 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 công nghệ Inverter 14

Hình 2.1: Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển 15

Hình 2.2:Đồ thị dạng dòng 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 không đối xứng 22

Hình 2.8: Bảo vệ quá 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 thông 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 : Mô phỏng máy hàn 1 chiều dùng biến áp 49

Hình 3.2: Chất lượng điện áp và dòng 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: Mô phỏng máy hàn dùng công nghệ inverter 53

Hình 3.6: Chất lượng điện áp và dòng điện của máy hàn dùng công nghệ inverter 54

Hình 3.7: Điện áp không tải của máy hàn dùng công nghệ inverter 55

DANH MỤC BẢNG BIỂUBảng 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 còn 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 dòng điệnlớn 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 quá trình hàn điện cực nóng chảy sử dụng điện cực dưới dạng các que hàn có vỏ bọc và không có khí bảo vệ (trong quá 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 dòng điện lớn ( A/mm2) 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 đó 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 cưòng độ điện trường, …

Đặc tính V-A

Hình 1 1: Đặc tính tĩnh của hồ quang

Để giảm được mà vẫn gây được hồ quang người ta cho hai điện cực tiếp 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

Ih

A

B

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 củađiện 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 vậthàn.

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 giữacác điện cực lớn vì vậy trong mạch xuất hiện một dòng 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 haimột khoảng từ mm Các điện tử bứt ra khỏi quỹ đạo của mình và chuyển động nhanh về phía anôt (cực dương), trên đường chuyển động chúng va chạm vào các phân tử khí trung hoà 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 hoá đạt đến mức bão hoà, cột hồ quang ngừng phát triển, nếu giữ cho khoảng cách giữa hai điện cực không 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 thông 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 công nghiệp như xây dựng, chế tạo máy, đóng tàu,

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 không 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 sốlần đập mạch thấp (nhỏ hơn một nửa so với chỉnh lưu hình tia và hình cầu) dẫn đến dòng điện không ổn định Thứ hai chỉnh lưu hình cầu có độ sụt áp trên van bán dẫn lớn (lớn hơn gấp đôi 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 công 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 thông 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 giảmđiện áp để duy trì công 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 Ngoài ra còn có bộ phận hồi tiếp như dòng điện, nhiệt độ đểmáy hoạt động ổn định đồng thời bảo vệ các bộ phận công suất tránh hư hỏng

Chương 2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

2.1 Chọn phương án mạch công suất

2.1.1 Chỉnh lưu tia 3 pha có điều khiển

A B C

a b c

- 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 dòng trên tải sẽ lặp lại như dạng điện áp Do đó với góc điều khiển dòng trên tải có dạng liên tục với dòng tải sẽ bằng tại và sơ đồ làm việc ở chế độ dòng gián đoạn

- Ta có công thức tính giá trị điện áp chỉnh lưu trung bình như sau:

0

0 0

0 0

0

i V1

V2 V3

áp pha đã đổi cực tính tại Với góc điều khiển trên đường điện áp

sẽ xuất hiện phần âm Mỗi van trên sơ đồ sẽ dẫn dòng có giá trị trong khoảng

- Điện áp chỉnh lưu trung bình được biểu diễn bởi công thức chung:

0

0 0

- Điện áp ngược đạt lên van:

- Dòng điện tải trung bình:

- Dòng điện trung bình qua van:

- Dòng điện thứ cấp máy biến áp:

- Công suất máy biến áp:

2.1.2 Chỉnh lưu cầu 3 pha có điều khiển

a b c

Trên đồ thị điện áp các pha ta biểu diễn quá trình điều khiển các van riêng

rẽ cho các thyristor nhóm catốt chung và nhóm anốt chung

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

- Dạng thế của và so với điểm trung tính của nguồn giống với dạng 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 dòng 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 dòng điện sẽ gián đoạn và sau khi tính toán ta được:

khi

Như vậy với tải thuần trở khi

0 0 0 0 0 0 0

0 0

Xung lËp l¹i

®iÒu khiÓn xung réng 0

0 0

Trên đồ thị điện áp các pha ta biểu diễn quá trình điều khiển các van riêng

rẽ cho các thyristor nhóm catốt chung và nhóm anôt chung

- Dạng thế của và so với điểm trung tính của nguồn giống với dạng 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 , ,

- Do dòng tải được coi là phẳng hoàn toàn nên trước khi một

thyristor nhận được tín hiệu điều khiển để mở ra thì dòng vẫn chạy qua thyristor đang dẫn trước đó Vì vậy có thể xuất hiện phần điện

áp âm trên đường cong điện áp chỉnh lưu

- Với dòng tải là liên tục ta luôn có:

Vậy với tải trở cảm thì phạm vi điều chỉnh của góc là từ đến

0

0 0

0

0 0

c) Công thức tính toán

- Giá trị trung bình của điện áp ngay sau mạch van chỉnh lưu:

- Giá trị dòng trung bình ra tải:

- Trị số dòng trung bình qua các thyristor

- Công suất một chiều trên tải:

- Công suất tính toán của máy biến áp:

- Điện áp ngược lớn nhất đặt lên thyristor

2.1.3 Chỉnh lưu cầu 3 pha không đối xứng

a b c

Z t

V1 V3 V5

D4 D6 D2

Hình 2.12: Sơ đồ cầu 3 pha không đối xứng

Chỉnh lưu cầu 3 pha có dạng không đối xứng trong đó có một nhóm van anốt chung hoặc catốt chung được thay thế bằng điốt Sơ đồ được ứng dụng nhiều là nhóm van catốt chung dùng thyristor, còn nhóm van anốt chung dùng đi

ốt như được chỉ rra trên hình 2.7 sơ đồ này có ưu điểm là có thể điều khiển các thyristor một cách trực tiếp mà không cần cách ly bằng biến áp xung Điều đó cóthể áp dụng nếu như sơ đồ làm vịêc với điện áp thấp, ví dụ như một nguồn hàn

hồ quang một chiều Với sơ đồ này có ưu thế là dùng ít van tuy nhiên nhược điểm của các sơ đồ này là số lần dập mạch của điện áp chỉnh lưu phụ thuộc vào góc điều khiển

a) Công thức tính toán

- Điện áp chỉnh lưu nhận được:

- Điện áp ngược đặt lên van:

- Dòng điện trung bình qua tải:

- Dòng điện trung bình qua van:

- Dòng điện thứ cấp máy biến áp:

- Công suất máy biến áp:

- Trị số dòng trung bình của cuộn thứ cấp MBA:

2.2 Phân tích ưu nhược điểm của các mạch công suất 2.2.1 Chỉnh lưu hình tia ba pha

a) Ưu điểm

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

Vì sử dụng nguồn ba pha nên cho phép nâng công suất tải lên nhiều, độ đập mạch điện áp sau chỉnh lưu giảm nên giảm được kích thước của cuộn khánglọc

b) Nhược điểm

Loại này cần có biến áp nguồn để có điểm trung tính đưa ra tải công suất máy biến áp lớn hơn công suất một chiều lần

2.2.2 Chỉnh lưu cầu ba pha điều khiển không đối xứng

a) Ưu điểm

- Sơ đồ mạch lực đơn giản vì dùng cả điôt và tiristor

- Dùng ba tiristor nên mạch điều chỉnh đơn giản

- Điện áp ra ít đập mạch, chất lượng điện áp tương đối tốt

- Sơ đồ có dòng chạy trong thứ cấp máy biến áp là dòng xoay chiều nên trong máy biến áp không có hiện tượng tư hoá cưỡng bức

- Công suất tính toán máy biến áp xấp xỉ 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

b) Nhược điểm

- Khả năng điều chỉnh điện áp không cao

- Sử dụng máy biến áp ba pha nên giá thành tương đối cao

- Điện áp ngược đặt lên van lớn nên phải có mạch bảo vệ

2.2.3 Chỉnh lưu cầu ba pha có điều khiển

b) Nhược điểm

- Sử dụng máy biến áp ba pha nên giá thành tương đối cao

- Điện áp ngược đặt lên van lớn nên phải có mạch bảo vệ

2.3 Chọn mạch công suất phù hợp

Với yêu cầu của đề tài là thiết kế bộ chỉnh lưu cho máy hàn một chiều có:

- Công suất định mức kW

- Dải dòng hàn tối đa A

- Điện áp không tải V

- Điện áp khi hàn V

- Cấp bảo vệ

- Cấp cách điện