HẢI PHÒNG 4/2020TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP BÀI TẬP LỚN HỌC PHẦN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu cho
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
BÀI TẬP LỚN
HỌC PHẦN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Sinh viên: Chu Văn Thắng - 79726
Hoàng Minh Thắng - 79733 Nguyễn Chiến Thắng - 79737
Nhóm (Lớp): nhóm BTL 2 - N03
Giảng viên: Ths Vũ Ngọc Minh
Trang 2HẢI PHÒNG 4/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP
BÀI TẬP LỚN
HỌC PHẦN: ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT
Đề tài: Thiết kế bộ điều khiển chỉnh lưu cho máy hàn một chiều, biết điện áp cấp 380 V, dải dòng điện 250A, điện áp lớn nhất 60V.
(Lưu ý: mỗi sinh viên một tờ này, hoàn thành trước… )
Sinh viên: Chu Văn Thắng - 79726
Hoàng Minh Thắng - 79733 Nguyễn Chiến Thắng - 77377 Nhóm (lớp): Nhóm BTL 2 - N03
Giảng viên: Ths Vũ Ngọc Minh
HẢI PHÒNG 4/2020
Trang 3Mục lục: Trang
Lời nói đầu………
Chương 1: Tổng quan về công hàn một chiều……….………
1.1:Khái niệm về hàn điện 1.2:Định nghĩa hàn 1.3:Hồ quang điện và hàn hồ quang điện a.Hồ quang điện b.Hàn hồ quang điện 1.4:Máy hàn hồ quang dùng dòng điện chỉnh lưu 1.5:Yêu cầu công nghệ hàn a.Các yêu cầu chung đối với nguồn điện hàn và máy hàn b.Một số yêu cầu trong chế độ hàn c.Yêu cầu của công nghệ hàn điện một chiều trong sản xuất 1.6:Phạm vi ứng dụng Chương 2: Tính chọn mạch công suất………
Chương 3: Mô phỏng mạch công suất………
Kết luận………
Tài liệu tham khảo……….
Trang 4Phụ Lục Hình Ảnh
Trang 5LỜI 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 nghệ điện tử nói riêng Những thiết bị điện tử công suât lớn đã ra đời và ngày càng trở nên thông dụng và cần thiết đối với cuộc sống Vì vậy việc nắm bắt và am hiểu về các thiết bị này là điều bắt buộc đối với các kĩ sư điện
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 sử lí đã tạo ra một bước đột phá mới làm thay đổi một cách sâu sắc, toàn diện cũng như thúc đẩy 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 ngành điện tự động công
nghiệp 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 kì này em được thầy giao cho bài tập có đề tài là:
"Thiết kế điều khiển chỉnh lưu cho máy hàn một chiều"
Được sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy "Vũ Ngọc Minh", chúng em
đã hoàn thành bài tập đúng thời gian quy định Mặc dù chúng em đã cố gắng rất
Trang 6nhiều trong việc tìm hiểu cũng như thiết kế bài tập, nhưng do trình độ có hạn nên bài tập không thể tránh khỏi sai sót, rất mong sự đóng góp của thầy và các bạn để bài tập được hoàn thiện hơn
Em xin chân thành cảm ơn !
Chương 1: 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 kĩ thuật hiện đại Ở các ngành đóng tàu, xây dựng, chế tạo máy móc không thể thiếu máy hàn điện hàn điện cũng được áp dụng ở những đơn vị sản suất nhỏ và những công ty lớn trong các ngành công nghiệp khác
2.Định nghĩa hàn
Hàn là quá trình nối hai vật liệu kim loại với nhau bằng cách nung nóng chổi nối đến nóng chảy hoặc gần nóng chảy
3.Hồ quang điện và hàn hồ quang điện
a.Hồ quang điện
Hồ quang điện là một dạng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn(100 đến 1000A/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 ccahs điện của chất khí và có khả năng dẫn dòng điện lớn, phụ thuộc vào tính chất chất khí, áp suất của nó, nhiệt đọ môi trường, vật liệu làm điện cực, độ lớn của cường đọ điện trường,…
Trang 7Đặc tính V-A, đặc tính tĩnh của hồ quang:
Để giảm được U mỗi giây mà vẫn gây được hồ quang người ta cho hai điện cực tiếp xúc nhau gây ra I đoản mạch Nếu I đoản mạch đủ lớn sẽ nung kim loại chỗ tiếp súc nóng chảy
b.Hàn hồ quang điện
Hàn điện hồ quang là dung nhiệt lương của hồ quang điện nung nóng chỗ hàn, làm cho kim loại vật hàn chảy và kim loại bổ xung chảy để nối hai vật lại
Khi hàn: cho que hàn chạm vào vật hàn 0,1s xong đưa lên cao 3-4mm Do tác dụng của điện trở nên đầu nút que hàn và chỗ vật hàn tiếp xúc với que hàn bị nung nóng Khi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn băn 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 hóa, các ion dời đi rất nhanh biến động năng thành nhiệt năng nên que hàn nóng chảy và nhỏ giọt xuống vật hàn
Quá trình gây hồ quang khi hàn sảy ra qua 3 giai đoạn:
−¿ +¿ −¿ +¿ −¿ +¿
a b c
Quá trình gây hồ quang khi hàn
Giai đoạn ngắn mạch(a): Cho hai điện cực chạm vào nhau, do diện tích tiết
diện ngang của mạch điện bé và điện trở vùng tiếp xúc giữa các điện cực lớn vì
Trang 8vậy trong mạch xuất hiện một dòng điện cường độ lớn, hai mép điện cực bị nung nóng mạnh
Giai đoạn ion hóa(b): Khi nâng một điện cực lên khỏi điện cực thứ hai một
khoảng 2 ÷ 5 mm, các điện từ bứt ra khỏi quỹ đọa của mình và chuyển động nhanh
về phía anôt(cực dương), trên đường chuyển động chúng va chạm vào các phần tử khí trung hòa làm chúng bị ion hóa, sự ion hóa các phân tử khí kèm theo sự tỏa nhiệt và phát sang mạnh
Giai đoạn hồ quang cháy ổn định(c): Khi mức độ ion hóa đạt đến mức bão
hòa, 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 35÷ 55V với dòng một chiều
4.Các yêu cầu chung đối với nguồn hàn hồ quang
Nguồn điện cung cấp cho hàn hồ quanh có thể là nguồn xoay chiều hoặc một chiều Trong dó nguồn hàn hồ quang một chiều có nhai 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 úng dụng trong nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có những ưu việt sau đây so với máy phàt hàn một chiều:
-Chỉ tiêu năng lượng cao
-Không cần phần quay
-Hiệu suất cao, chi phí vận hành, bảo dưỡng và sửa 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 có thể mồi được hồ quang và hàn được dễ dàng:
+Nguồn hàn một chiều với điện cực là:
Kim loại: U0min = (30 – 40)V
Than: U0min = (45 – 55)V -Đảm bảo an toàn lúc làm việc ở chế độ làm việc cũng như làm việc ở chế
độ ngắn mạch Bội số làm việc ngắn mạch không được quá lớn
λɪɪ= Inm
Idm=1,2 ÷1,4
+Trong đó: -λɪɪ là bội số dòng điện ngắn mạch
- Inm là dòng điện ngắn mạch -Nguồn hàn phải có công suất lớn
-Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được dòng hàn, vì như ta đã biết dòng hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn Dòng điện hàn được tính theo biểu thức sau:
Trang 9Ih = (40÷ 60)d
+Trong đó: - Ih là dòng điện hàn
- d là đường kính que hàn -Đường đặc tính ngoài của nguồn hàn phải đáp ứng theo từng phương pháp hàn
-Đặc tính ngoài là đường biểu diễn qua hệ giữa áp trên hai đầu ra của máy với dòng tải