Luận Văn: Nghiên Cứu Thiết Kế Chế Tạo Máy Hàn Inverter Một Chiều Đạt Dòng Hàn 160A

Luận văn nghiên cứu thiết kế chế tạo máy hàn inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số đạt dòng hàn 160A, ứng dụng công nghệ hiện đại, hiệu suất cao.

• Tác giả: Viện Công Nghệ
• Người hướng dẫn: KS. Nguyễn Văn Thắng
• Trường học: Viện Công Nghệ
• Đề tài: Thiết Kế Chế Tạo Máy Hàn Inverter Một Chiều Điều Khiển Kỹ Thuật Số
• Loại tài liệu: báo cáo tổng kết đề tài
• Năm xuất bản: 2009
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái quát về máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số

Máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số là sản phẩm của công nghệ cao, giúp giảm trọng lượng và kích thước so với máy hàn truyền thống. Máy hàn Inverter sử dụng công nghệ nâng tần số dòng điện lên hàng nghìn Hz, giúp biến áp hoạt động hiệu quả hơn. Hàn một chiều và điều khiển kỹ thuật số là hai yếu tố chính giúp máy hoạt động ổn định và chính xác. Máy hàn này đạt dòng hàn 160A, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp và gia đình.

1.1. Công nghệ Inverter trong máy hàn

Công nghệ Inverter giúp nâng tần số dòng điện từ 50Hz lên hàng nghìn Hz, giảm kích thước biến áp và tăng hiệu suất. Máy hàn điện tử sử dụng biến áp ferit, giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị. Công nghệ này cũng giúp máy hàn hoạt động ổn định hơn, đặc biệt trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt.

1.2. Ưu điểm của máy hàn Inverter

Máy hàn Inverter có nhiều ưu điểm như nhỏ gọn, nhẹ, dễ di chuyển. Máy hàn mini này còn tiết kiệm năng lượng và cho chất lượng hàn cao. Hàn que, hàn MIG, và hàn TIG đều được hỗ trợ, giúp máy trở nên linh hoạt trong nhiều ứng dụng khác nhau.

II. Thiết kế máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số

Thiết kế máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số bao gồm các bộ phận chính như bộ nắn dòng, bộ lọc đầu vào, bộ công suất cao tần, và biến áp ferit. Hệ thống điều khiển kỹ thuật số giúp máy hoạt động chính xác và ổn định. Máy hàn này được thiết kế để đạt dòng hàn 160A, phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp.

2.1. Sơ đồ mạch điện và khối điều khiển

Sơ đồ mạch điện của máy hàn Inverter bao gồm các khối chính như bộ nắn dòng, bộ lọc đầu vào, và bộ công suất cao tần. Điều khiển kỹ thuật số giúp điều chỉnh các thông số hàn một cách chính xác, đảm bảo chất lượng hàn cao.

2.2. Biến áp ferit và hiệu suất

Biến áp ferit là bộ phận quan trọng trong máy hàn Inverter, giúp giảm kích thước và tăng hiệu suất. Máy hàn công nghiệp sử dụng biến áp ferit có thể hoạt động ở tần số cao, giúp giảm tổn thất năng lượng và tăng tuổi thọ thiết bị.

III. Ứng dụng kỹ thuật số trong điều khiển máy hàn

Kỹ thuật số được ứng dụng rộng rãi trong điều khiển máy hàn, giúp tăng độ chính xác và hiệu suất. Hệ thống điều khiển kỹ thuật số giúp máy hàn hoạt động ổn định và dễ dàng điều chỉnh các thông số hàn. Máy hàn tự động sử dụng kỹ thuật số có thể lưu trữ các chế độ hàn, giúp tăng hiệu quả sản xuất.

3.1. Điều khiển kỹ thuật số và ổn định hồ quang

Kỹ thuật số giúp ổn định hồ quang trong quá trình hàn, đặc biệt khi sử dụng hàn que. Máy hàn điện tử sử dụng kỹ thuật số có thể điều chỉnh nhanh chóng các thông số hàn, giúp duy trì chất lượng hàn cao.

3.2. Tiết kiệm năng lượng và bảo trì

Kỹ thuật số giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí bảo trì. Máy hàn gia đình sử dụng kỹ thuật số có thể tự động điều chỉnh chế độ làm mát, giúp tăng tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí vận hành.

IV. Hướng dẫn sử dụng và bảo trì máy hàn Inverter

Hướng dẫn sử dụng máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số bao gồm các bước cơ bản như khởi động, điều chỉnh thông số hàn, và bảo trì thiết bị. Hướng dẫn sử dụng máy hàn giúp người dùng hiểu rõ các chức năng của máy và sử dụng hiệu quả. Bảo trì máy hàn đúng cách giúp tăng tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí sửa chữa.

4.1. Các thông số cơ bản của máy hàn

Máy hàn Inverter một chiều điều khiển kỹ thuật số có các thông số cơ bản như dòng hàn 160A, điện áp đầu vào 220V/380V, và tần số làm việc cao. Máy hàn điện tử này phù hợp cho các ứng dụng công nghiệp và gia đình.

4.2. Bảo trì và sửa chữa máy hàn

Bảo trì máy hàn Inverter bao gồm kiểm tra các linh kiện điện tử, làm sạch bụi bẩn, và thay thế các bộ phận hỏng hóc. Bảo trì máy hàn đúng cách giúp tăng tuổi thọ thiết bị và giảm chi phí sửa chữa.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 239.08RD/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: Nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y hµnInverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn Kü thuËt sè, ®¹t dßng hµn 160 A C¬ quan chñ qu¶n: Bé C«ng th−¬ng C¬ quan chñ tr×: ViÖn C«ng nghÖ Chñ nhiÖm ®Ò tµi: KS. NguyÔn v¨n thèng 7100 16/2/2009 Hµ Néi, 2 – 2009 Bé C«ng th−¬ng Tæng C«ng ty M¸y ®éng lùc vµ m¸y n«ng nghiÖp ViÖn C«ng nghÖ B¸o c¸o tæng kÕt ®Ò tµi KH-CN M∙ sè: 239.rd/H§-KHCN Tªn ®Ò tµi: nghiªn cøu thiÕt kÕ chÕ t¹o m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kü thuËt sè, ®¹t dßng hµn 160 A C¬ quan chñ tr× ViÖn C«ng nghÖ Hµ Néi, 2 – 2009 1 Nh÷ng ng−êi thùc hiÖn 1. ViÖn C«ng nghÖ 2. TrÇn Thanh TuyÒn ViÖn C«ng nghÖ 3.

Lª Sü Lan ViÖn C«ng nghÖ 4. NguyÔn ViÖt Hµ ViÖn C«ng NghÖ 5. Tr−¬ng V¨n Thoa ViÖn C«ng NghÖ 2 Môc lôc Lêi më ®Çu. Kh¸i qu¸t vÒ m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kÜ thuËt sè.

øng dông kÜ thuËt sè vµo ®iÒu khiÓn m¸y hµn. Sù ph¸t triÓn cña m¸y hµn Inverter. ThiÕt kÕ m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kÜ thuËt sè ®¹t dßng hµn 160 A. S¬ ®å m¹ch ®iÖn chung - s¬ ®å khèi.

Bé n¾n dßng vµ bé läc ®Çu vµo. Bé c«ng suÊt cao tÇn. BiÕn ¸p fe-rit c«ng suÊt. Bé n¾n cao tÇn vµ bé läc ®Çu ra.

§iÒu khiÓn kü thuËt sè. Mµn h×nh hiÓn thÞ. PhÇn giao tiÕp m¸y tÝnh. PhÇn vá m¸y vµ khung g¸ linh kiÖn.

M¸y hµn Inverter ®−îc thiÕt kÕ, chÕ t¹o. H−íng dÉn sö dông m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kÜ thuËt sè, ®¹t dßng hµn 160 A. C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña m¸y hµn. ¶nh m¸y hµn vµ bè trÝ bªn trong m¸y hµn.

C¸c b¶n vÏ chÝnh. Biªn b¶n nghiÖm thu s¶n phÈm ®Ò tµi. 48 Tµi liÖu tham kh¶o. 49 1 Lêi më ®Çu M¸y hµn ®−îc s¶n xuÊt theo c«ng nghÖ truyÒn thèng th−êng cã träng l−îng lín, cã thÓ ®Õn vµi tr¨m c©n.

PhÇn nÆng nhÊt trong c¸c m¸y hµn lo¹i nµy lµ biÕn ¸p hµn, nã chiÕm kho¶ng 2/ 3 träng l−îng m¸y. M¸y hµn to nÆng võa g©y tèn kÐm vËt liÖu khi chÕ t¹o võa g©y khã kh¨n cho viÖc vËn chuyÓn, di chuyÓn trong l−u th«ng ph©n phèi vµ trong trong s¶n xuÊt. Trong rÊt nhiÒu tr−êng hîp c«ng viÖc hµn ph¶i di chuyÓn tõ n¬i nµy sang n¬i kh¸c th−êng xuyªn, hay ph¶i ®−a lªn c¸c tÇng cao, v× vËy cã ®−îc thiÕt bÞ hµn m¹nh mµ l¹i gän, nhÑ lµ −íc muèn cña nhiÒu nhµ s¶n xuÊt m¸y hµn vµ thî hµn. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, trªn thÕ giíi xuÊt hiÖn lo¹i m¸y hµn míi ®−îc gäi lµ m¸y hµn Inverter.

Cïng cho mét c−êng ®é dßng ®iÖn hµn nh− m¸y hµn th«ng th−êng th× träng l−îng cña m¸y Inverter cã thÓ nhÑ h¬n ®Õn c¶ chôc lÇn. M¸y hµn Inverter lµ s¶n phÈm cña c«ng nghÖ cao. C¸c bé phËn cña m¸y Inverter tõ biÕn ¸p hµn ®Õn nhiÒu linh kiÖn ®iÖn tö, m¹ch ®iÖn ®Òu lµ s¶n phÈm cña c«ng nghÖ cao. C«ng nghÖ Inverter trong chÕ t¹o m¸y hµn ho¹t ®éng trªn nguyªn lÝ n©ng tÇn sè cña dßng ®iÖn b×nh th−êng ( 50 hoÆc 60 Hz ) lªn tÇn sè hµng ngh×n, thËm chÝ hµng chôc ngh×n Hz.

Dßng ®iÖn tÇn sè cao nµy ®−îc ®−a ®Õn ®Çu vµo cña biÕn ¸p hµn. Nhê lµm viÖc víi tÇn sè cao nªn biÕn ¸p nµy cã kÝch th−íc vµ träng l−îng nhá, cã thÓ nhá h¬n biÕn ¸p th«ng th−êng ®Õn vµi chôc lÇn. ViÖc thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn tÇn sè cao nµy ®ßi hái nhµ thiÕt kÕ ph¶i cã kinh nghiÖm, tÝnh to¸n chÝnh x¸c vµ ph¶i qua nhiÒu b−íc thö nghiÖm ®Ó cho ra ®êi mét m¹ch ®iÖn lµm viÖc æn ®Þnh. Sù øng dông c«ng nghÖ sè vµo c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp gióp cho c¸c thiÕt bÞ nµy lµm viÖc chÝnh x¸c h¬n, hiÖu qu¶ cao h¬n, dÔ ®iÒu khiÓn h¬n.

Theo xu thÕ chung cña thêi ®¹i nhiÒu m¸y hµn Inverter còng ®· ®−îc sè ho¸. M¸y hµn Inverter cña nhiÒu n−íc ®−îc nhËp vµo n−íc ta, ®−îc sö dông réng r·i vµ ®−îc −a chuéng. Mét sè c«ng ty cña n−íc ta còng c«ng bè ®· s¶n xuÊt ®−îc m¸y hµn Inverter, nh−ng thùc tÕ ch−a thÊy b¸n trªn thÞ tr−êng. Nhãm thùc hiÖn ®Ò tµi mong muèn qua ®Ò tµi: “ nghiªn cøu, thiÕt kÕ, chÕ t¹o m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kü thuËt sè, ®¹t dßng hµn 160 A “ ®ãng gãp ®−îc mét sè kinh nghiÖm vÒ viÖc chÕ t¹o lo¹i m¸y hµn míi nµy.

Kh¸i qu¸t vÒ m¸y hµn Inverter mét chiÒu ®iÒu khiÓn kÜ thuËt sè. M¸y hµn ®−îc chÕ t¹o theo ph−¬ng ph¸p th«ng th−êng nãi chung cã träng l−îng lín. PhÇn nÆng nhÊt cña m¸y hµn lµ biÕn ¸p hµn, biÕn ¸p hµn chiÕm kho¶ng 2/ 3 träng l−îng m¸y. §Ó hµn ®−îc dßng ®iÖn cµng lín víi chu kú t¶i cao ( 100 % ) th× biÕn ¸p cµng ph¶i lín.

BiÕn ¸p cµng lín th× cµng nÆng, biÕn ¸p lín vµ nÆng lµm cho c¸c bé phËn liªn quan nh− ®å g¸, vá, th©n m¸y còng ph¶i to h¬n dµy h¬n nªn lµm cho m¸y hµn nÆng thªm. ViÖc chÕ t¹o m¸y hµn to, nÆng tiªu tèn nhiÒu vËt t− nh−: s¾t thÐp ®Ó lµm vá vµ ®å g¸, t«n silic ®Ó lµm lâi biÕn ¸p, ®©y ®ång ®Ó quÊn biÕn ¸p, mµ c¸c vËt t− nµy cã gi¸ ngµy cµng t¨ng. Do m¸y hµn cång kÒnh vµ nÆng nªn viÖc chuyªn chë chóng trong l−u th«ng ph©n phèi còng tèn kÐm v× mçi lÇn chØ vËn chuyÓn ®−îc sè l−îng Ýt mµ gi¸ x¨ng dÇu ngµy cµng t¨ng. Trong s¶n xuÊt, c«ng viÖc hµn nhiÒu khi ph¶i di chuyÓn tõ n¬i nµy sang n¬i kh¸c hoÆc chuyÓn tõ tÇng cao nµy sang tÇng cao kh¸c, lóc nµy m¸y hµn nÆng lµm cho ng−êi thî rÊt vÊt v¶.

Trong m¸y hµn bé phËn chuyÓn ®æi n¨ng l−îng tõ ®iÖn l−íi thµnh dßng ®iÖn phï hîp cho c«ng viÖc hµn lµ biÕn ¸p. C«ng thøc chung ®−îc dïng trong thiÕt kÕ biÕn ¸p lµ: Pth = W.Bmax [ 10 ] Trong ®ã: - Pth lµ n¨ng l−îng mµ biÕn ¸p cã thÓ chuyÓn t¶i. - W lµ th«ng sè vßng d©y quÊn. - A lµ th«ng sè lâi biÕn ¸p.

- F lµ tÇn sè lµm viÖc. - Bmax lµ mËt ®é tõ th«ng b·o hoµ cña lâi. Qua c«ng thøc trªn ta nhËn thÊy r»ng: n¨ng l−îng ®−îc chuyÓn t¶i qua biÕn ¸p tØ lÖ thuËn víi tÇn sè lµm viÖc, mËt ®é tõ th«ng b·o hoµ vµ th«ng sè kÝch th−íc lâi, d©y quÊn.Bmax ®−îc coi lµ hÖ sè hiÖu suÊt cña biÕn ¸p; khi t¨ng tÇn sè lµm viÖc ( F ) hoÆc t¨ng mËt ®é tõ th«ng b·o hoµ ( Bmax ), hoÆc c¶ hai th× kh¶ n¨ng chuyÓn t¶i cña biÕn ¸p t¨ng lªn. Cßn nÕu nh− ta gi÷ nguyªn kh¶ n¨ng chuyÓn t¶i cña biÕn ¸p th× lóc nµy ta cã thÓ gi¶m th«ng sè vßng d©y quÊn ( W ) vµ th«ng sè lâi biÕn ¸p ( A ), cã nghÜa lµ gi¶m bít vßng d©y quÊn vµ thu nhá lâi biÕn ¸p, còng cã nghÜa lµ kÝch th−íc cña biÕn ¸p ®−îc thu l¹i nhá h¬n.

Tuy nhiªn ®Çu vµo cña biÕn ¸p th«ng th−êng lµ ®iÖn l−íi cã tÇn sè 50 Hz, nªn biÕn ¸p còng ho¹t ®éng víi tÇn sè 50 Hz. Lâi biÕn ¸p th−êng ®−îc lµm b»ng t«n si- lic nªn mËt ®é tõ th«ng b·o hoµ cña nã bÞ h¹n chÕ ë giíi h¹n nhÊt ®Þnh Ýt ®−îc c¶i thiÖn. V× vËy biÕn ¸p ®−îc chÕ t¹o theo ph−¬ng ph¸p truyÒn thèng tõ l©u ®· kh«ng thÓ thu nhá kÝch th−íc h¬n ®−îc n÷a. 3 Nh− vËy ®Ó cã ®−îc lo¹i biÕn ¸p míi cã kÝch th−íc nhá ta ph¶i n©ng ®−îc tÇn sè dßng ®iÖn ®Çu vµo cña biÕn ¸p lªn, ®ång thêi t×m ra lo¹i vËt liÖu míi cã thÓ lµm ra lâi biÕn ¸p cã ®−îc mËt ®é tõ th«ng b·o hoµ cao.

C«ng nghÖ Inverter ¸p dông vµo viÖc chÕ t¹o m¸y hµn gióp gi¶i quyÕt viÖc n©ng tÇn sè dßng ®iÖn cho ®Çu vµo cña biÕn ¸p lªn hµng tr¨m, hµng chôc ngh×n Hz, thËm chÝ ®Õn c¶ tr¨m ngh×n Hz. Trong bµi “ Inverter Technology “ trªn trang Web cña c«ng ty Damien vµ bµi “Compact Frequency Inverters “ trªn trang Web cña c«ng ty T. Snow “ cho ta biÕt c«ng nghÖ Inverter ®−îc ¸p dông vµo viÖc chÕ t¹o m¸y hµn nh− thÕ nµo. Qua s¬ ®å nguyªn lÝ m¸y hµn Inverter ( h×nh 1 ) ta thÊy ®Çu vµo cña m¸y hµn vÉn lµ ®iÖn l−íi b×nh th−êng cã thÓ cã ®iÖn ¸p 220 V hoÆc 380 V xoay chiÒu, víi tÇn sè 50 Hz.

Dßng ®iÖn xoay chiÒu nµy ®−îc bé n¾n dßng biÕn ®æi thµnh dßng 1 chiÒu. Dßng 1 chiÒu nµy lµ ®Çu vµo cña bé Inverter, thùc chÊt bé Inverter lµ mét c¬ cÊu gåm 1 côm ®ãng ng¾t nhanh kÕt hîp víi mét biÕn ¸p. Côm ®ãng ng¾t nhanh ®−îc m« t¶ cho dÔ hiÓu b»ng 2 cÆp tiÕp ®iÓm S1 vµ S2. Hai cÆp tiÕp ®iÓm nµy ho¹t ®éng liªn hoµn víi nhau: khi cÆp tiÕp ®iÓm S1 ®ãng th× cÆp S2 më vµ ng−îc l¹i.

Sù ®ãng ng¾t liªn hoµn nµy biÕn dßng ®iÖn 1 chiÒu tr−íc ®©y, sau khi qua ®Êy trë thµnh dßng xoay chiÒu, nh−ng dßng xoay chiÒu nµy cã tÇn sè kh¸c víi dßng xoay chiÒu cña ®Çu vµo m¸y hµn. Tèc ®é ®ãng ng¾t cña 2 cÆp tiÕp ®iÓm t¹o nªn tÇn sè cho dßng ®iÖn xoay chiÒu míi, tèc ®é ®ãng ng¾t cµng cao th× tÇn sè dßng ®iÖn cµng cao. Dßng ®iÖn xoay chiÒu míi nµy lµ ®Çu vµo cña biÕn ¸p. §Çu ra cña biÕn ¸p vÉn lµ dßng xoay chiÒu cã tÇn sè t−¬ng tù nh− ®Çu vµo víi ®iÖn ¸p thÊp h¬n.

Dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè cao, ®iÖn ¸p thÊp nµy ®−îc n¾n dßng trë thµnh dßng 1 chiÒu phôc vô cho c«ng viÖc hµn. s2 s1 dc ac 80V 220V s2 s1 H×nh 1. 4 Lâi cña biÕn ¸p th«ng th−êng ®−îc lµm tõ c¸c tÊm t«n si-lic máng, c¸c tÊm t«n nµy ®−îc phñ líp c¸ch ®iÖn ®Ó h¹n chÕ sù ph¸t sinh dßng ®iÖn c¶m øng xo¸y trong lâi biÕn ¸p, v× nÕu dßng nµy m¹nh th× sÏ g©y tæn thÊt trong viÖc truyÒn t¶i n¨ng l−îng cña biÕn ¸p vµ lµm biÕn ¸p nãng lªn. Khi nãng qu¸ møc th× sÏ lµm háng líp c¸ch ®iÖn cña d©y quÊn dÉn ®Õn háng biÕn ¸p, ®ång thêi sù ph¸t sinh nhiÖt cµng lín th× tæn thÊt truyÒn t¶i cña biÕn ¸p còng cµng lín h¬n, v× vËy cµng h¹n chÕ ®−îc sù ph¸t sinh nhiÖt th× hiÖu suÊt cña biÕn ¸p cµng cao.

TÊm t«n si-lic nµy cµng máng th× tæn thÊt do nã g©y ra cµng nhá h¬n. Theo bµi “ Transformer “ cña trang th«ng tin “Wikipedia, the free enciclopedia “ th× mét vµi lo¹i thËt máng cã kh¶ n¨ng ho¹t ®éng ®Õn tÇn sè 10. Nh− vËy nÕu ta muèn biÕn ¸p ho¹t ®éng víi tÇn sè cao h¬n 10.000 Hz th× ph¶i t×m kiÕm lo¹i vËt liÖu míi cho lâi biÕn ¸p.