Bài giảng Trang bị điện – tự động hoá cho thiết bị hàn điện

CHƯƠNG IV TRANG BỊ ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HOÁ CHO THIẾT BỊ HÀN ĐIỆN 4.1 KHÁI NIỆM CHUNG 1. Định nghĩa Hàn điện là một công nghệ để nối ghép kim loại dùng nhiệt lượng sinh ra bới nguồn điện. 2. Phân loại thiết bị hàn điện : a. Theo phương pháp hàn : + Hàn hồ quang : - Bằng tay . - Tự động : - Hàn dưới lớp trợ dung - Hàn trong ga bảo vệ . + Hàn tiếp xúc ( hàn điện trở ) Hàn nối Hàn đường. Hàn điểm b. Theo tính chất dòng điện Hàn hồ quạng 1 chiều Hàn hồ quang xoay chiều 3. Ưu điểm Hàn điện có các ưu điểm sau : Tiết kiệm được nguyên vật liệu so với các phương pháp gia công khác Có độ bền cơ học cao Giá thành hạ, năng suất cao Công nghệ đơn giản Dễ tự động hoá nên có thể cải thiện được điều kiện làm việc . 4. Các yêu cầu đối với nguồn hàn hồ quang : - Điện áp không tải đủ lớn để mồi được hồ quang . + Khi nguồn hàn là một chiều với điện cực là : Kim loại : Uo min = ( 30 – 40 )V Than : Uo min = ( 45 – 55)V + Khi nguồn hàn là xoay chiều : Uomin = ( 50 – 60)V - Đảm bảo an toàn khi ở chế độ làm việc cũng như khi ở chế độ ngắn mạch làm việc, bội số dòng điện ngắn mạch không được quá lớn lI = Inm / Iđm = 1,2 ¸ 1,4 Trong đó : lI - bội số dòng điện ngắn mạch . Inm : Dòng điện ngắn mạch Iđm – dòng điện hàn định mức - Nguồn hàn phải có công suất đủ lớn . - Nguồn hàn phải có khả năng điều chỉnh được dòng hàn , vì dòng điện hàn phụ thuộc vào đường kính que hàn . Dòng điện hàn được tính theo biểu thức sau : Ih = ( 40 ¸ 60 )d Ih : dòng điện hàn (A) d : đường kính que hàn ( mm) - Đường đặc tính ngoài ( đặc tính V – A) của nguồn hàn phải đáp ứng theo từng loại phương pháp hàn . + Nguồn hàn dùng cho phưpưng pháp hàn hồ quang bằng tay phải có đường đặc tính ngoài dốc. + Nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hồ quang tự động phải có đường đặc tính ngoài cứng. 2.2 CÁC NGUỒN HÀN HỒ QUANG 2.2.1 NGUỒN HÀN XOAY CHIỀU Nguồn hàn hồ quang xoay chiều thường dùng biến áp hàn vì có những ưu điểm nổi bật sau : + Dễ chế tạo, giá thành hạ. + Có thể tạo ra dòng điện lớn . Biến áp hàn phổ biến nhất là biến áp hàn một pha, có khi là 3 pha . Thồng thường BA hàn 3 pha dùng cho nhiều đầu hàn. a. Máy biến áp hàn có cuôn kháng ngoài a1 < a2 < a3 Khi không tải U0 = U2 Trong đó U0 là điện áp khôg tải U2 là điện áp thứ cấp MBA Khi hàn Uhq = U2 - Uck suy ra Uck là điện áp rơi trên cuộn kháng Uck = I2Rck + j I2Xck = wLI2 b. Máy hàn có cực từ hỗn hợp. Khi không tải U0 = U2 + Uck Trong đó U0 là điện áp khôg tải U2 là điện áp thứ cấp MBA Uck là điện áp rơi trên cuộn kháng Khi hàn điện áp rơi trên cuộn kháng và tải Ud = I2X2 + I2Xck Điện áp hồ quang Uhq = U2 + Uck - Ud = U2 + Uck - I2 (X2 + Xck) 2.2.2 NGUỒN HÀN 1 CHIỀU Hình 4-4. Máy phát hàn 1 chiều kích từ độc lập có cuộn khử từ nối tiếp 2.2.2.1. Máy phát hàn 1 chiều Máy phát hàn 1 chiều kích từ độc lập có cuộn khử từ nối tiếp Máy phát hàn loại này có hai cuộng kích từ: cuộn kích từ độc lập W1 được cấp điện từ nguồn một một chiều độc lập có điều chỉnh dòng điện kích từ bằng chiết áp VR và cuộn khử từ nối tiếp W2 đấu nối tiếp với phần ứng của máy phát. Từ thông F1 sinh ra trong cuộn W1 ngược chiều với từ thông F2 sinh ra trong cuộn W2. Từ thông F2 tỷ lệ với dòng điện hàn. Như vậy khi không tải, từ thông F2 = 0 và sức điện động của máy phát bằng: Eo = Kc.F.w Trong đó : Kc - hệ số cấu trúc của máy phát F1 - từ thông sinh ra trong cuộn W1 w - tốc độ quay của phần ứng. Khi có tải: Uhq = E - IRF = Kc (F1 - F2)w - IRF Trong đó : RF - điện trở trong của máy phát Để điều chỉnh dòng hàn và tạo ra họ đặc tính ngoài có hai cách: Điều chỉnh thô bằng chuyển mạch CM để thay đổi số vòng dây của cuộn W2 Hình 4 -5 . Họ đặc tính ngoài và đặc tính điều chỉnh của máy hàn 1 chiều Điều chỉnh bằng chiết áp VR để thay đổi dòng kích từ Ikt của máy phát 2.3. MÁY HÀN HỒ QUANG TỰ ĐỘNG 1. Mô tả chung Máy hàn hồ quang tự động có các nhiệm vụ sau: Mồi hồ quang Di chuyển điện cực hàn để đảm bảo hồ quang cháy ổn định Di chuyển xe hàn Cấp chất trợ dung Trên máy có 2 hệ truyền động riêng biệt: Đẩy điện cực vào vùng hàn Di chuyển xe hàn 2. Hệ truyền động dịch điện cực dùng hệ F - Đ a. Chức năng của các phần tử: BAH: Máy biến áp hàn CK: Cuộn kháng K: Công tắc tơ ĐK: Động cơ KĐB - kéo máy phát Đ: Động cơ một chiều - Di chuyển điện cực đảm bảo dòng Ihq ổn định F: Máy phát: Cung cấp điện cho động cơ, F có 2 cuộn kích từ: CKF1: Tạo ra từ thông tỷ lệ với dòng hồ quang CKF2: Tạo ra từ thông không đổi BA1 (Biến áp) + 1CL (Chỉnh lưu) tạo ra điện áp 1 chiều cấp cho CKF1 R + 1CL (Chỉnh lưu) tạo ra điện áp 1 chiều tỷ lệ với dòng hồ quang Ihq cung cấp cho CKF2 D1 D2: nút dừng b. Mồi hồ quang Ở chế độ làm việc bình thường hiệu chỉnh sao cho: FCKF2 > FCKF1. Khi đó động cơ quay theo chiều đẩy điện cực vào vùng hàn. Khi bắt đầu mồi hồ quang Ihq = 0 nên Uhq = max ® F có giá trị max, động cơ quay theo chiều hạ nhanh điện cực xuống. Khi điện cực chạm vào vật hàn Uhq = 0 nên FCKF2 = 0 nên: F = FCKF2 - FCKF1 = - FCKF1 điện áp phát ra của máy phát đổi cực tính dẫn đến động cơ quay theo chiều ngược lại và nâng điện cực lên - phát sinh hồ quang. c. Tự động đẩy điện cực vào vùng hàn. Khi làm việc điện cực bị cháy mòn làm cho khoảng cách giữa các điện cực tăng, khi đó động cơ quay đẩy điện cực vào vùng hàn. Tốc độ di chuyển điện cực do động cơ tạo ra chọn sao cho bù đủ tốc độ cháy mòn điện cực. Nếu vận tốc di chuyển điện cực nhỏ không bù đủ thì khoảng cách giữa các điện cực và vật hàn tăng lên, khi đó sức từ động tổng của máy phát tăng, UF tăng, tốc độ tăng trở lại - đẩy nhanh điện cực vào vùng hàn làm tăng dòng điện ./.