tìm hiểu một số thiết bị điện dân dụng mới và tính toán thiết kế một máy hàn điện công nghiệp và dân dụng 1

Lí do chọn đề tài Ngày nay, nhờ ứng dụng những thành tựu của kĩ thuậtđiện tử mà các thiết bị gia dụng từng bước được hoàn thiện ngừngứng dụng những công nghệ mới ngày càng hiện đại đá n

Phần mở đầu

1 Lí do chọn đề tài

Ngày nay, nhờ ứng dụng những thành tựu của kĩ thuậtđiện tử mà các thiết bị gia dụng từng bước được hoàn thiện

ngừngứng dụng những công nghệ mới ngày càng hiện đại đá

người như hệ thống điện chiếu sáng sử dụng một sốnguồnsáng mới, công nghệ tạo ụzôn, máy lọc nứơc, lò vi súng

và nhiều thiếtbị khác

Những thiết bị này rất đa dạng và phongphú , để giúp người sử dụng được thuận lợitrong việc sử dụng khai thác tốt các dụng cụ

học phần thiết bịđiện dõndụng với sự giúp đỡ củathầy Hoàng KimHảiem đã lựa chọn đề tài khoá luận cho

mình là : “ Tìm hiểu một số thiết bị điện dân

dụng mớivà tính toán thiết kế một máy hàn điện công nghiệp và dân dụng”

19

Nghiên cứu và tỡm hiều cấu tạo, nguyên

lí hoạt động cũng như ứng dụng củamột số thiết bịđiện dân dụng ,

thiết kế mô hình một máy hàn nhằmđápứng nhu cầuhọc tầp của sinh viên, trang

bị sõu rộng những kiến thức thực tế trong quá trình dạy học Từđó tạo ra

hứng thú học tập để sinh viên tự nghiên cứu, mở rộng hơn kiến thức của mình

về các thiết bị dân dụng trong đời sống hàng ngày

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu

Tỡm hiểu về cấu tạo , nguyên lí,

đặcđiểm, ứng dụng của mốt số thiếtbịđiện dõn

dụng và thiết kế mô hìnhcủa một máy hàn điện

- Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu về một số thiết bịđiện dân dụng trong thực tế, thiết kế mộtmáy hàn

4 Nhiệm vụ nghiờn cứu

- Cấu tạo, nguyên lí, đặcđiểm, ứng dụng của một số thiết bịđiện dõn dụng trong gia đình và trong công nghiệp

- Thiết kế một máy hànđiện cụ thể

5 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập , tỡm hiểu các thông tin về cấu tạo, nguyên

lí làm việc của một sốthiết bịđiện dõn dụng

- Tớnh toán thiết kế một máy hàn điện.

phú vàngày càng hiệnđại, ở phần này giới thiệu một số thiết bịđiện dõn dụng như : ổnáp, quạt, đèn chiếu sáng, máy lọc nước, máy hútẩm và một số thiết bị khác

1. Ổn áp

Việc sử dụng máy tăng giảmđiện để chạy các thiết bịđiện, điện tử có nhiều

Chớnh vì vậy, hiện nay người ta thích dùng máyổnáp

Ổn áp là thiết bị có thể tự động ổn địnhđượcđiệnáp đầu ra trong một phạm vikhá rộng dùđiệnáp lướiđiện xoay chiềuở đầu vào biến động Ổnáp xoay chiềuthôngdụng có 3 loại : ổnáp cơđiện tử, ổnáp sắt từ vàổnápđiện tử

1.1 Ổnáp cơđiệntử

1 1 1 Giới thiệu chung Đõy

là máyđược dùng phổ biến hiện nay có phần cơđiện là một b

ộ tăng, giảmđiện vô cấp

Cuộndõyđiện từ kiểu tự ngẫuđược quấn vào lừi sắt “ silic”

hình vành khăn Một động cơ ‘servo’ quay con trượt tiếp xỳc vào lớp dõy đãmài hết cáchđiện để thay đổi số vòngAX cho

hư hình vẽ sau:

4

Hình 1 - 1 : Nguyên lí biếnáp tự ngẫu quay bằng động cơ

Giả sử :

- U1 tăng động cơ sẽ quay thuận chiều kim

- U1 giảm thì động cơ quay ngược chiều kim đồng hồ giảm số vòngphía điện vào (AX)

- Động cơ sẽđứng lại khi U2 đạtđúngđịnh mức

- Phầnđiện tử sẽđiều chỉnh động cơ servo

nhờ các mạch ‘trigơ’ dùng IC hoặc transitor

1 1 2 Nguyên lí làm việc

cuối cùng tớn hiệu vàocác tầng sau đểđóng mởđiện cho động cơ servo

UB và Q7 tụtxuống mức thấp nhất nên nó ngưng dẫn Ápở cực E của Q6 tăng cao,

Điệnáp một chiều 12V sau khi đãđược nắn lọc (không vẽở sơ đồ) cấp vào

6

ở biếnáp tự ngẫu cho tăng số vòng cuộn sơ cấp để giảm điệnáp ra

xuống mức quyđịnh 220V

+ Nếuđiệnáp nguồn giảm, mạch sẽ tác động ngược lại

ngược chiều kim đồng hồ, kéo con trượtở biếnáp tự ngẫu cho

+ Khi điệnáp ra ổn định, đạt định mức 220V thìđiệnáp trên

thái khóa

+ Trường hợpđiệnáp nguồn cao quá hoặc thấp dưới mức cho

phép củaổnáp thìcon trượt (nối với rôto) sẽ gạt vào công tắc K lắpở 2giới hạn biên,

1 1 2 2 Nguyên lí làm việc củaổnáp có mạchđiện tử dùng IC

Sơ đồ nguyên lí :

7

Hình1.3 Sơ đồ nguyên líổnáp cơđiện tử lioa

Các loạiổnáp điện tử ngày nay đều có mạchđiện tử dùng IC thay cho linh kiệnrời Trênđõy là mạchđiệnổnáp cơđiện tử của hóng Lioa NL - 1000NM có đến 3IC

Nguyên lí làm việc : Tương tự như nguyên

lí làm việc của mạchđiện tử dùngtransitor

vào một lừi chữ E không đốixứng(một nhánh có tiết diện lớn, cũn nhánh kia nhỏ đểđạt bóo hoà)cũng có khi tách thành 2 - 3lừi riêng biệt cho

dễ bố trí vàđiều chỉnh

Sơ đồ nguyên lí củaổnáp sắt từ có 3lừi :

Hình 1 - 3 : Sơ đồ nguyên lí bộổn áp sắt từ

Tụ C được chọn và nối theo mạch cộng hưởng song song để giữ U ra

- Hoạt động : Giả sử U vào tăng quá 220V thì dòngđiện I(có tớnhđiện cảm)

dòngđiện I sẽ giảm xuống nhưng nhờ tụ C

giữđượcổnđịnh

- Nhận xét : Ổnáp cộng hưởng sắt từ phải làm việcở chế độ bóo hoà từ nên rấtnóng, tổn hao điện nhiều, độổnđịnh không bằngổnáp điện tử nhưng tác động

9

nhanh, nhạy hơn ổnáp cơđiện tử, độ bền cao, công

suất phù hợp với dụng cụđiệngia đỡnh nên vẫnđượcưa chuộng

1.3.Ổn áp xoay chiều điện tử.

Ở những nơi màđiện nguồn khôngổnđịnh, dao động từ UV = 190V đến 250V

Dựa vào phương pháp điều khiển khống chế xung- pha bằng một mạch tạodao

đồng bộ với tấn số củanguồnđiện mạng(50-60Hz) Thysistor đóng vai

Như hình vẽ sau:

Hình 1 - 4 : Sơ đồ nguyên lí bộổn áp điện tử

10

Tớnhiệu hồi tiếp thể hiện về những thay đổi củađiệnáp đầu ra

Phần mạchđiều khiển này bao gồm bộ tạoxung T1 - T2 và biếnáp xung

Việc so sánh tớn hiệu hồi tiếp vớiđiện áp chuẩnđược thực hiện trên

Trên các cuộn thứ cấp sẽ xuất hiện các xung ngắnđưa tới cựcđiều khiển G

- Trong mạch dùng 2 thyristor đấu song song ngược chiềuđẻđiều

chỉnhđược cảnửa chu kìõm lẫn chu kì dương của nguồn

bộ tạo xung lỳc này không làm việc, các thyristor không dẫn và dòng tải sẽđi qua

chỉ tăng ở mức 220±5V

- Khi điện áp mạng giảm dưới mức quy định thì bộ tạo xung sẽ làm việc,

cácthyristor sẽ thụng(thông hoàn toàn khi điệnáp này giảm xuống gần 200V) Lỳc

11

đổi đột ngột trong quá trình này và nó cũng tiêu tán khoảng 5W

2 Quạtđiện

Quạtđiện là thiết bị dẫn động bằng điện nhằm tạo ra

các luồng gió phục vụlợiích con

người và ngày càng được cải tiến từ chỗ dùng các công tắcđể thay đổitốc độ quat dần dần cải tiến lên thay đổi tốc độ gió bằng mạchđiện tử hay điềukhiển

tốc độ quạt bằng cácđiều khiển từ xa

2 1 Cấu tạo chung của quạt

2 2 Nguyên lí làm việc chung

Các loại quạtđiện thông dụng đều là động cơđiện xoay chiều không

đồng bộmột pha rôto lồng sóc

12

tử ngoại phát ra từ hồ quang thuỷ ngõn Một sốđèn thuỷ ngõn

có chế độ tự ngắt đểtắt đốn khi bầu thuỷ bên ngoài bị vỡ, tránh bứcxạ tử ngoại thoát ra ngoài

Tuổi thọ củađèn thuỷ ngõn cao nhưng sự duy trì quang thông kém,

thườngđượcsử dụng rộng róiở các loạiđèn giao thông, công xưởng…

Tuy nhiên đèn hơi thuỷ ngõn có chỉ số thể hiện màu thấp , hiệu quả năng lượngthấp nên đèn thuỷ ngõn cao áp có xu hướng bị loại bỏ

3 2 2.Đèn Halogen kim loại

Khi cho thêm vào môi trường muối iot của các kim loại nhu indi,thali, natri Vì iốt thuộc nhúm halogen nên nhữngđèn có môi

trường này gọi làđènhalogen kim loại

PLC- Đèn Metal halide và phổ màu

22

Sơ đồ máy phát laser hồng ngọc

Laserđượcứng dụng nhiều trong lĩnh vực khoa học công nghệ hiệnđại Trong

kĩ thuật chiếu sáng laserđược sử dụng trong chiếu sáng trang trí vàchiếu sáng lễ hội và quảng cáo

4 Máy lọc nước

Nước là nguồn sống không thể thiếu đối với con

người nhưng hiện nay do môi trườngô nhiễm nghiêm trọng nên tình trạng nứơc sạch đang

là vấnđề cần giải quyết Với sự phát triển của khoa học kĩ thuật nhiều sản phẩmmáy lọc nướcđã ra đời góp phần giải quyết vấn đề nước sạch

Cụ thểtỡm hiểucấu tạo và nguyên

lí hoạt độngcủa máy lọc nước RO

Khi khi bật công tắc số 1, điện xoay chiều là 220V vàođiện trở R1 để sinh ra

CĐ chuyển đổithànhđiện một chiều để cấpđiện cho quạt gió

của CĐ giảm xuốngđủ12V để quay động cơ (điện một chiều có nam chõmvĩnh cửu) quạt gió thổi giónóng ra ngoài mức độ mạnh nhất

quạt vẫn chạy mức gió nhiều nhất

máy sẽ làm việcở chế độthõp nhất

Muốn tắt nhiệtđi,

cũn quạt vẫn chạy để thổi gió mát thì bật công tắc T, điệnvẫn vào cầu chỉnh lưu

để chạy quạt, cũn mạchđiện vào các dõy nhiệtđược cắt ra khỏi nguồn

Dướiđây là sơ đồđiện máy sấy tóc Model 3838, 1000W, 220V/ 240V (Nhật)

có 5 nấc dùng phớmấn kiểu trượt cũng làm việc theo nguyên tắc trên:

34

+ Bộ tăng nhiệt vi sóng là nơi đặtthực phẩm ( hốc tạo dao

động) được làm bằngmột tấm kim loại bề mặt phủ một lớp không khí nhiễm từ, bên cạnh có nhứng lỗnhỏ để thoát hơi ẩm Có loại quay ,

chuyển độngđược thì thực phẩm đượcchớnđềuhơn

+Máy phát sóng cao tần có cống suất lớn nó hoạt động như mộtđènđiện tử

- Nếu nấu theo cách thông thường thì bên ngoài thực phẩm nóng trước,phớa trong thực phẩm nóng sau cũn lò vi

sóng lại đồng thời cấp nhiệtđều toàn bộ khối thực phẩ

m cả trong lẫn ngoài nóng cùng một lỳc, chớnđều và không bị cháy và cũng không

bị ngoài chớn trong sống

Phần 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÁY HÀN

CHƯƠNG1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MÁY HÀN

I. Khái quát

1. Khái quát chung

Trong tất cả các phương pháp ghép nối các chi tiết với nhau thì phương pháp hànđiện có nhiềuưu việt hơn tất cả Chớnh vì vậy mà ngày nay

nóđượcsử dụng rộng rói trong hầu hết các ngành công nghiệp, xõy dựng, chế tạomáy…

và hànđiệnđã trở thành một phần tất yếu không thể thiếu Phương pháp hàn điện có nhữngưu điểm nổi bật sau :

Công nghệđơn giản, khả năng

cơ giới hoá và tự động cao

Đối với những máy có công suấtlớnđôi khi phải

sử dụng những động cơ riêng để khởi động vàđiều chỉnh

+ Gõy tiếngồn lớn khi làm việc, không an toàn khi vận hành

+ Kớch thước cồng kềnh, cần bảo dưỡng luôn luôn dẫn đến chi phí võn hành cao trong khi

hiệu suất lại không cao

Ngày nay do ứng dụng tiến bộ KHKT điện tử dẫn đến sự phát triển củacông nghiệp và khả năng tự động hoá trong

sản xuất mà các máyhànítđược sử dụng và dần dần

bị thế trong các nhà máy, xí nghiệp thay vàođó là các loại máy hàn sử dụng các bộ biến đổi chỉnh lưu

2.2.2. Nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu

Cấu tạo gồm 2 bộ phận chớnh : Máy biến áp hàn và bộ chỉnh lưu

+ Máy biếnáp hàn :

Là loại máy biến áp đặc biệt chuyên dụng tạo rađiệnáp nhỏ và dòngđiện lớn Công suất lớn.+ Bộ chỉnh lưu : có thể sử dụng các sơ đồ chỉnh lưu một pha hoặc ba pha; đối xứng hoặc không đối xứng

Ta thường dùng các sơ đồ chỉnh lưu sau :

Cầu một pha có điều khiển

Cầu ba pha cóđiều khiển đối xứng hoặc không đối xứng

hoặc các phần tửôptô.

Khõu tạo ra điệnáp tựa: Khõu nảy

có nhiệm vụ tạođiệnáp có dạng cố địnhtheo nhịp củađiệnáp đồng pha,

đồng thời nó cũng xác định phạm vi điềuchỉnh của góc Điệnáp tựa có dạng tam giác hoặc răng cưa,

thường dùnglàđiệnáp răng cưa

Khõu so sánh : Nhiệm vụ của khõu này là tiến hành so sánhđiệnáp tựavàđiệnápđiều khiển Thông

thường thờiđiểm cõn bằng giữa hai điệnáp nàychớnh là thờiđiểm phát xung

mở van, tức là thời điểm xácđịnh góc

Khõu dạng xung : khõu này có nhiệm vụ tạo ra xung điều khiển

có hìnhdạng phù hợp để mở chắc chắn mạch van chỉnh lưu Xung điều khiển có 4 dạng chớh là xung đơn, xung kép, xung rộng, xung chựm

Chọn transitor công suất loại 2SC9111 làm việcở chế độ xung có cácthông số sau :

o Transistor loại npn, vật liệu là Si

+ Công suất tiêu tánở C : PC = 1, 7 W

mà vẫnđủ công suấtđiềukhỉờn Transistor

o Chọn nguồn cung cấp cho biếnáp xung E = ±12V

o Cácđiôt trong mạchđiều khiển đều dùng loại 1N4009 có các tham số:

5.3) Chọn cổng AND

Chọn họ IC 4081 thuộc họ CMOS Mỗi IC 4081

có 4 cổng AND và cócác thông số sau :

o Nguồn nuôi IC : Vcc = 3ữ15V , ta chọn Vcc =

12 V

o Nhiệt độ làm việc : - 40ữ80oC

o Chọn C2 R4 = tx → C2 = = = 0, 0835 F

5.5) Chọn thông số cho bộ tạo xung chựm

- Thông số của Timer 555

o Điệnáp nguồn nuôi : Vcc = 5ữ18 V

o Điệnáp đầu ra : Vra = Vcc – 0, 5 V

o Tần số xung ra : f =

5.7) Tớnh chọn khõu tạođiệnáp tựa

o Ucbo = 25V

o Uebo = 7 V

o ICmax = 100 mA

o to tiếpgiáp = 150oC

o Dựa vào phương trình trên ta tỡmbiên độ :

5.10) Chọn nguồn nuôi

- Ta chọn nguồn nuôi 12V để cấp cho các IC

- Sơ đồ nguyên lí : hình vẽ dưới

- Dùng cầu chớnh lưu một pha điốt, cóđiệnáp thứ cấp nguồn nuôi :

5.11) Tớnh MBA nguồn nuôi và đồng pha

Ta cần nguồn nuôi 12 V để cung cấp cho máy biếnáp xung, IC và

- Tiết diện dõy quấn sơ cấp :

5.12) Tớnh chọn điốt cho mạch chỉnh lưu

- Điện áp ngược max màđiôt phải chịu

Các thiết bị điện dân dụng trong thực tế ngày càng đa dạng và phong phú ứngdụng các thành tựu khoa học mới Nhưng do thời gian đào tạo mà sinh viên chúng

em chưa được tìm hiểu sâu về các thiết bị mới này Trong thời gian nghiên cứu về

đề tài này em thấy đây là một lĩnh vực thật sự bổ ích cho sinh viên kỹ thuật nóichung và sinh viên khoa sư phạm kỹ thuật nói riêng Đề tài này nhằm mục đích tìmhiểu về một số thiết bị dân dụng, và em đã tính toán thiết kế một máy hàn điện dândụng và công nghiệp Qua đó mà sinh viên có thể thấy được tính thực tế và ứngdụng của đề tài này

Để hoàn thành khoá luận này, dù đã rất cố gắng nhưng do hạn chế về thờigian, tài liệu tham khảo và kiến thức Chính vì vậy khoá luận của em không tránhkhỏi những khiếm khuyết Rất mong được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và cácbạn sinh viên để khoá luận của em hoàn thiện hơn

Cho em gửi lời cảm ơn chân thành đến khoa SPKT, đặc biệt với sự giúp đỡcủa thầy hướng dẫn Th S Hoàng Kim Hải, cùng với gia đình, bạn bè đã giúp đỡ

em hoàn thành khoá luận này

Hà Nội, ngày tháng 5 năm 2011

Sinh viên

Vũ Thị Oanh

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Thành, Nguyễn Anh Tuấn- Kỹ thuật chiếu sáng – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật 2008

2. KS Bùi Văn Yên - Sử dụng và sửa chữa đồ điện dân dụng- Nhà xuất bản giao thông vận tải2009

3. Thiết kế máy biến áp điện lực – Phan Tử Thụ

4. Các tài liệu tham khảo khác

82

- Luận văn, khoá luận tốt nghiệp

- Internet

Lời cảm ơn

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến ThS Hoàng Kim Hải - người thầy đã tận tâm, nhiệt tình hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện khoá luận tốtnghiệp…

Em xin cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong tổ kĩ thuật điện, Khoa Sư phạm kỹ thuật, Trường Đại học sư phạm

Hà Nội đã tạo mọi điều kiện thuận lợi, hướng dẫn, giúp

đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm khoá luận tốt nghiệp

Em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bạn bè đã luôn động viên, khích, giúp đỡ em trong thời gian học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

Hà Nội, tháng 5 năm 2011 Sinh viên

Vũ Thị Oanh