Thiết kế máy hàn bán tự động trong môi trường khí bảo vệ CO2

53.Tính mật độ từ cảm trong gông:
Bg = Bt. = 1,49. = 1,49 (T).
54.Chọn chiều rộng cửa sổ:
c = 2.(a01 + Bd1 + a12 + Bd2 ) + a22
= 2.(1,17 + 1+ 1 + 1,22) + 2 = 10,78 (cm).
55.Tính khoảng cách giữa 2 tâm trục:
c’ = c + d = 10,78 + 9,5 = 20,28 (cm).
56.Tính chiều rộng mạch từ:
L = 2.c + 3.d = 2.10,78 + 3.9,5 = 50,06 (cm).
57.Tính chiều cao mạch từ:
H = h + 2.a = 22 +2.7 = 36 (cm).
Tính khối lượng sắt và đồng.
58.Thể tích của trụ:
VT = 3. QT.h = 3.70.22 = 4620 (cm3) = 4,62 (dm3).
59. Thể tích của gông:
Vg = 2. Qg.L = 2.70.50,06 = 7008,4 (cm3) = 7,01 (dm3).
60.Khối lượng của trụ:
MT = VT.mFe = 4,62.7,85 = 36,27 (kg).
61.Khối lượng của gông:
Mg = Vg.mFe = 7,01.7,85 = 55,03 (kg).
62.Khối lượng của sắt:
MFe = MT + Mg = 36,27 + 55,03 = 91,3 (kg).
63.Thể tích của đồng:
VCu = 3.( S1. l1 + S2. l2) = 3.(17,76..37,84.10 + 179,2. .5,25.10)
= 4,84 (dm3).
64.Khối lượng đồng:
MCu = VCu. mCu = 4,84.8,9 = 43,08 (kg).
Tính các thông số của máy biến áp.
65.Điện trở trong của cuộn sơ cấp ở 750C
R1 = = 0,02133. = 0,045 ().
Trong đó: = 0,02133 (.mm2/m ).
66.Điện trở trong của cuộn thứ cấp:
R2 = = 0,02133. = 0.0006 ().
67.Điện trở ngắn mạch máy biến áp quy đổi về sơ cấp:
RBA = R1 + = 0,045 + = 0,099 ().
68.Điện kháng ngắn mạch máy biến áp quy đổi về sơ cấp :
= 0,0015 ().
69.Điện cảm máy biến áp quy đổi về thứ cấp:
= = 4,78.10-6 (H) = 4,78.10-3 (mH).
70.Tổng trở ngắn mạch quy đổi về sơ cấp:
= = 0,099 ()
71.Dòng điện ngắn mạch xác lập :
Trong đó : U20 - điện áp không tải thứ cấp U20 = 50 V
Uhq - điện áp hồ quang, khi ngắn mạch Uhq = 0 V
A
Vậy 1,4.I2max = 490 < I2nm < 2.I2max = 700 A
3.4 Tính chọn van động lực
- Tính chọn van động lực dựa vào các yếu tố cơ bản: dòng tải, sơ đồ dã chọn, kiều kiện tản nhiệt, điện áp làm việc.Các thông số cơ bản được tính như sau:
- Điện áp lớn nhất mà van phải chịu:
Unmax = knv.U2 = knv . = .36 = 37,7 (V).
Trong đó: Unmax – điện áp làm việc lớn nhất mà van phải chịu
knv , ku – hệ số điện áp ngược và điện áp tải phụ thuộc vào sơ đồ chỉnh lưu
knv = ; ku= (Chỉnh lưu cầu 3 pha ).
Điện áp ngược của van cần chọn:
Unv = kdtU.Unmax = 1,8.37,7 = 67,9 (V).
Trong đó: kdtU – hệ số dự trữ điện áp; chọn kdtU = 1,8.
Dòng điện làm việc của van, được tính theo dòng hiệu dụng.
Ilv = Ihd = khd.Id = Id/= 202 (A).
Trong đó: khd - hệ số dòng điện hiệu dụng, khd = 1/.
Ilv , Ihd, Id – dòng điện làm việc, dòng hiệu dụng, và dòng điện tải.
Id = 350 A (dòng điện tải cực đại)
Chọn hệ số làm việc của van là có cánh tản nhiệt, có đủ diện tích tản nhiệt, có quạt đối lưu, do đó ta chọn dòng điện định mức cần chọn:
Idm = ki. Ilv = 3,2.202 = 646,4 (A).
Trong đó: ki = 3,2 – hệ số dự trữ dòng điện.
Từ các thông số trên ( Um = 67,9 V; Idm = 646,4 A ) ta tra phụ lục 1 [1], ta chọn được:
Diot NLA430A có các thông số sau:
- Điện áp ngược cực đại của van: Unmax = 100 (V).
- Dòng điện định mức của van: Iđm = 1000 (A).
- Đỉnh xung dòng điện: Ipikmax = 10000 (A).
- Tụt áp hao điện ở trạng thái mở của Điôt: U = 1,42 (V).
- Dòng điện thử cực đại: Ith = 3100 (A).
- Dòng điện rò : Ir = 50 mA
- Nhiệt độ cho phép: Tmax = 200 (A).
Tra phụ lục bảng 2 [1], ta được thông số Tiristo NLF 395A như sau:
- Điện áp ngược cực đại của van: Unmax = 100 (V).
- Dòng điện làm việc cực đại của van: Iđm = 700 (A).
- Dòng điện xung điều khiển : Ig = 200 (mA)
- Điện áp xung điều khiển: Ug = 2,5 (V)
- Dòng điện rò: Ir = 20 (mA)
- Đỉnh xung dòng điện: Ipikmax = 8000 (A).
- Tụt hao điện áp ở trạng thái mở của Tiristo: U = 2,5 (V).
- Thời gian chuyển mạch: tcm = 15 ()
- Nhiệt độ cho phép: Tmax = 125 (0C).
Tính điện trở R làm tải giả
- Điện trở R mắc song song với tải được gọi là tải giả có chức năng sau :
+ Tạo và duy trì dòng điện chạy trong mạch và dòng điện chạy qua các van lúc que hàn chưa chạm vào vật hàn.
+ Tạo điện áp không tải U0 (Điện áp mồi) ban đầu chính là điện áp rơi trên điện trở R để gây hồ quang.
- Giá trị điện trở R được tính sao cho khi điện áp chỉnh lưu không tải nhỏ nhất U0min = 45 V thì dòng điện hiệu dụng của điôt phải lớn hơn dòng điện rò (Ir) của điôt. Theo thông số của điôt đã chọn Ir = 50 mA.
- Dòng điện hiệu dụng qua tải giả :
Id = Ir = .0,05 = 0,087 A
- Điện trở R của tải giả được tính :
A
- Chọn điện trở R = 520 (W).
- Vậy dòng điện nhỏ nhất qua van là :
Ih = A = 51 mA vậy điôt thoả mãn điều kiện mở thông.
- Tổn hao công suất cực đại trên điện trở của tải giả :
DP = = 4,8 (W).
Tổn hao này là nhỏ nên có thể chấp nhận được
tính chọn thiết bị bảo vệ cho van bán dẫn
- Khi làm việc có dòng điện chạy qua van bán dẫn có sụt áp, do đó có tổn hao công suất DP = DU.Ilv. Tổn hao này sinh ra nhiệt đốt nóng van bán dẫn, mặt khác van chỉ được làm việc tới tối đa nhiệt độ cho phép
Tcp = 125 0C. Nếu nhiệt độ làm việc của van bán dẫn lớn hơn nhiệt độ cho phép Tcp , van bán dẫn sẽ bị phá huỷ. Để đảm bảo van bán dẫn làm việc được an toàn, không bị chọc thủng về nhiệt, ta phải thiết kế hệ thống toả nhiệt hợp lý.
Tính toán cánh tản nhiệt
Tổn thất công suất trên một diod :
DPD = DUD.Ilv
Trong đó DUD : Sụt áp trên van khi mở = 1,42 V
Ilv : Dòng điện làm việc hiệu dụng của van = 202 A
DPD = 1,42.202 = 286,84 W
+ Diện tích bề mặt toả nhiệt cần thiết trên diod :
= 0,80 m2
Trong đó : T : Độ chênh nhiệt của van so với nhiệt độ của môi trường, chọn nhiệt độ của môi trường Tmt = 40 0C. Vì nhiệt độ làm việc cực đại của van cho phép = 125 0C nên chọn nhiệt độ trên cánh tản nhiệt Tlv = 800C.
T = Tlv - Tmt = 80 - 40 = 40 0C
Km : Hệ số toả nhiệt bằng đối lưu và bức xạ chọn Km = 8 W/m20C
- Chọn 16 cánh toả nhiệt có kích thước 15.15 cm
- Tổng diện tích toả nhiệt của các cánh :
S = 2.16.15.15 = 7200 cm2 = 0,72 m2
- Chọn bề dày mỗi cánh tản nhiệt = 2 mm, khoảng cách giữa hai cánh kề nhau là 4,5 mm.
Hình 3.3 Bản vẽ cánh tản nhiệt.
Chọn thiết bị bảo vệ quá dòng điện cho van
Chọn cầu dao
- Dùng cầu dao xoay chiều ba pha mắc ở phía sơ cấp của máy biến áp ngay sau nguồn lưới điện ba pha để đóng cắt khi không tải, tạo khe hở an toàn khi cần sửa chữa mạch lực.
- Dòng điện định mức của cầu dao được chọn :
Iđm = 1,15 I1đm = 1,15 ..47,24 = 94,1 (A).
- Chọn cầu dao do hãng SIEMENS chế tạo có Iđm = 100 A, Uđm = 400 V, 3 cực có thể đóng cắt tự động hay bằng tay.
b . Chọn Aptomát
- Dùng Aptomat để đóng cắt mạch động lực khi có tải, tự động bảo vệ quá tải và ngắn mạch ở chế độ sự cố.
- Dòng điện định mức của Aptomat được chọn :
Iđm = 1,15 I1đm = 1,15 ..47,24 = 94,1 (A).
- Chọn Aptomát có I1đm = 100 A, Uđm = 400 V, 3 cực do SIEMENS chế tạo.
Bảo vệ quá điện áp cho van bán dẫn
-Linh kiện bán dẫn nói chung và van bán dẫn công suất nói riêng rất nhạy cảm với sự thay đổi của điện áp. Những yếu tố ảnh hưởng lớn nhất tới van bán dẫn mà chúng ta cần có cách bảo vệ là :
+ Điện áp đặt vào van lớn quá thông số của van.
+ Xung điện áp do chuyển mạch van.
+ Xung điện áp từ lưới phía xoay chiều, nguyên nhân thường gặp là do các tải điện cảm lớn trên đường dây.
+ Xung điện áp do cắt đột ngột biến áp non tải.
R2
R2
-Để bảo vệ xung điện áp do quá trình đóng cắt thường được dùng bằng các mạch R- C mắc song song với các van bán dẫn. Sơ đồ đơn giản ...