SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
THIẾT KẾ MÔN HỌC
MÔN:ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT

Đề số 9:
Thiết kế bộ chỉnh lưu dùng cho máy hàn 1 chiều có các thông số sau: U
vào
(V) U
ra
(V) I
ra
(A)
380 60 250
Giáo viên hướng dẫn : ĐOÀN VĂN TÂN
Sinh viên : TRỊNH BÁ CHUNG
Mã SV :3912
NHÓM :N03
ChươngI: 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 kỹ thuật hiện đại.ở các ngành
đóng tàu,ngành xây dựng,ngành chế tạo máy móc không thể thiếu máy hàn
điện.Hàn điện củng được áp dụng ở những đơn vị sản xuất nhỏ và những công ty
lớn trong các ngành công nghiệp khác.
2.Định nghĩa hàn.
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
Hàn là quá trình nối hai vật liệu bằng kim loại với nhau bằng cách nung nóng
chổ nối đến nóng chảy hoặc gần nóng chảy.
3. Hồ quang điện và hàn hồ quang điện.

dụng của điện trở nên đầu nút que hàn và chỗ vậtt hàn tiếp xúc vớii que hàn bị
nung nóng. khi nhấc que hàn lên khỏi vật hàn que hàn bắn ra điện từ, các điện tử
bắn nhanh đập vào vậtt hàn biến động năng thành nhiệt năng dẫn đến vật hàn bị
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
chảy. môi trường giữa que hàn và vật hàn chịu tác dụng của điện trường bị ion hóa,
các ion dưới đi lên rấtt nhanh biẾn động năng thành nhiệt năng dẫn đến que hàn
nóng chảy và nhỏ giọt xuống vật hàn.
4. Các yêu cầu chung đối với nguồn hàn hồ quang.
Nguồn điện cung cấp cho hàn hồ quang có thể là xoay chiều hoặc một chiều.
trong đó nguồn hàn hồ quang một chiều có hai 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 ứng dụng
trong nguồn hàn một chiều. nguồn hàn một chiều dùng bộ chỉnh lưu có những ưu
việt sau đây so với máy phát hàn một chiều:
+ chỉ tiêu năng lượng cao
+ không có phần quay
+ hiệu suất cao, chi phí vận hành, bão dưỡng và sứa 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 môi được hồ quan
và hàn được dễ dàng:
Nguồn hàn một chiều vói điện cực là:
kim loại : U
0MIN
= (30 - 40) V
than : U
0MIN
= (45 - 55) V
-Đảm bảo an toàn lúc làm việc ở chế độ làm việc cũng như ở chế độ ngắn mạch
làm việc. bội số làm việc ngắn mạch không được quá lớn.

d – đường kính que hàn [mm].
- đường đặc tính ngoài của nguồn hàn phải đáp ứng theo từng phương háp hàn.
Đặc tính ngoài là đường biểu diễn quan hệ giữa áp trên hai đưa ra của máy
với dòng tải.
1
2
3
4
U
I
-các đặc tính ngoài của nguồn điện
hàn:
1: đặc tính dốc
2: đặc tính thoải
3: đặc tính cứng
4: đặc tính tăng
nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hồ quang bằng tay phải có đường đặc tính
ngoài dốc.
nguồn hàn dùng cho phương pháp hàn hô quang tự động phải có đường đặc tính
ngoài cứng.
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1-Nguyên tắc điều khiển.
Hình dưới là sơ đồ cấu trúc và đồ thị minh hoạ. Ở đây khâu u
t
tạo ra điện áp tựa có
dạng cố định (thường có dạng răng cưa, đôi khi hình sin) theo chu kỳ do nhịp đồng
bộ của U
ĐB
. Khâu so sánh SS xác định thời điểm cân bằng của 2 điện áp U

tạo ra. Kết quả
ta được tín hiêu đầu ra U
2
của OA
1
có dạng xung vuông đồng bộ với lưới.
Điện áp dạng xung vuông sau khi được tạo ra ỏ khâu đồng bộ trước đó được
đưa vào khâu tạo điện áp răng cưa. khi U
2
có giá trị âm, DIODE D
3
mở, tụ C
1
được
nạp theo chiều từ U
3
qua tụ C
1
qua R
3
qua DIODE D
3
vỀ U
2
.khi U
2
có giá trị
dương,TRANSISTOR T mở DIODE D
3
khoá lúc này tụ C

có giá trị âm. Ngược lại, khi U
3
< U
ĐK
ra thì điện áp đầu U
4
có giá trị dương.
Kết quả ta được u
4
có dạng xung vuông.
Khâu phát xung chùm có tác dụng tạo ra chùm xung dưới sự phóng nạp của tụ
C
2
. D
9
có tác dụng loại bỏ xung âm. do đó tín hiệu điện áp U
6
có dạng xung chùm
dương.
Điện áp U
4
được chọn với xung chùm U
6
bởi IC4081 rồi được đưa qua tầng
khuyếch đại do tín hiệu xung vẫn chưa đủ lớn để kích mở thyristor.
Tầng khuyếch đại gồm các TRANSISTO mắc theo kiểu DALINGTON. xung
dương được đặt vào bazơ của TR
1
làm TR
1

.12.sin 5
o
= 1,48(V)
Ta có:
122
2
VRR
E
R
U
I
R
+
==
→
1112
52,1048,11248,148,1
VRVRVR
E
R
=
−
=
−
=
→
21
7RVR
≈
Chọn R

1 3
2
R 2
U 1
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
Để điện trở đầu vào của OA
1
là lớn ta chọn điện trở R có giá trị là 100(K
Ω
)
b. Khâu tạo điện áp răng cưa:
Tính toán
Chu kì của điện áp lưới là:
)(20)(02,0
50
11
mss
f
T
====
tương ứng vỚi 360
0
 chu kì cỦa điỆn áp răng cưa là :
)(10
2
ms
T
T
RC
==

tương ứng với thờii gian là: T
P
=
ms
x
4,9
180
10170
0
''0
=
T
N
=
ms
x
6,0
180
1010
0
''0
=

Chọn giá trị của tụ C
1
= 0,2
µ
F
Gọi dòng địên trong quá trình nạp là I
N

2
3
4 8
R 3
V R 2
1 3
2
D 3
1 41
R 4
C 1
D Z
- E
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
( )
Ω===→
−
−
33,3333
10.2,0.9
10.6,0.10
.9
6
3
3
t
C
U
R
bh

C
p
4
3
6
0
10.9,1
10.4,9
10.2,0.9
.
−
−
−
===→
ta có:
42
2
RVR
E
I
p
+
=
( )
Ω===+→
−
3
4
2
42

R 8
R 1 0
R 9
C 3
-
+
1
2
3
4 8
.
+ E
U r c
U 4
- E
U ® k
R 7
R 5
R 6
-
+
1
2
3
4 8
D 4
1 4 1
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều

Tính

 
theo kinh nghiệm thường chon R
9
+ R
10
CỠ 20 K
Ω
, để giảm độ chênh lệch giữa 2
cửa vào của OA chọn R
10
nhỏ hơn R
9
.vậy chọn R
10
= 5K
Ω
, R
9
= 15K
Ω
chọn trị số tụ điện C
2
là 10 NF
→
8
9
9
2
10
0,0001 0,0001

e. Khâu trộn xung:
Khâu trộn xung sử dụng Ic các cổng and có 3 đầu vào với các thông số: nguồn
nuôi IC : V
CC
= 3÷15 (V), ta chọn: V
CC
= 12 (V).
Nhiệt độ làm viỆc : - 40
O

C ÷ 80
O

C
Điện áp ứng với mức logic “1”: 2.5÷4,5 (V).
dòng điện nhỏ hơn: 1 MA
bảng chân lí của cổng and:
X
1
X
2
Y
1 1 1
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
1 0 0
0 1 0
0 0 0
f. Khâu phản hồi:
nguyên lý hoạt động
của khâu phản hồi :

-
- E
+ E
- E
+ E
+ E
-
+
1
2
3
4 8
R 1 6
R 2 2
R 1 8
-
+
1
2
3
4 8
R 2 1
R 1 7
V R 2
1 3
2
C 2
R 1 5
R 2 0
-

công suất của nguồn ổn áp là:
P
2_2
=U
2_2
.I
2_2
=10.1=10 (W)
ởkhâu đồng pha:
U
3_2
=12 V; I
3_2
=0,1 A
công suâtt của nguồn đồng pha là:
P
3_2
=U
3_2
.I
3_2
=24.0,1=2,4 (W)
Tổng công suất của cả ba khâu là:
P= P
1_2
+P
2_2
+ P
3_2
=10,2 + 10 + 2,4 = 22,6 (W)

Q
===
Chọn dây chuẩn có thiết diện dây là: Q
1_2
=0,3019 tương đương với đường
kính
mmd 62,0
1_2
=
Số vòng cuộn thứ cấp biến áp của khối công suất :
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều

156
064,0
10
2_2
2_2
===
N
U
W
(vòng)
Chọn mật độ dòng điện thứ cấp là J=2a/mm
2
.thiết diện dây thứ cấp là:

2
2_2
2_2
5,0

3_2
05,0
2
1,0
mm
J
I
Q ===
Chọn dây chuẩn có thiết diện dây là: Q
2_2
=0,05726 tương ứng với đường
kính D
2_2
=0,27MM
 tính toán phía sơ cấp biến áp
dòng điện sơ cấp trong máy biến áp là:

)(102,0
220
6,22
1
1
A
U
S
I
===

Số vòng cuộn sơ cấp biến áp :


=
tương ứng với đường
kính
mmd 27,0
1
=
 tính toán khâu chỉnh lưu và ổn áp:
tạo nguồn nuôi E=12 V
ta dùng mạch chỉnh lưu cầu 1 pha dùng DIODE, điện áp thứ cấp máy biến
áp nguồn nuôi: U
2
=17 V
để ổn đỊnh điện áp ra của nguồn nuôi ta dùng 2 IC ổn áp 7812 và 7912, các
thông số chung của vi mạch này:
điện áp đầu vào : U
V
= 7÷35 (V).
Điện áp đầu ra : U
RA
= 12(V) với IC 7812.
U
RA
= -12(V) với IC 7912
dòng điện đầu ra: I
RA
= 0÷1 (A).
Tụ điện C
4
, C
5

=
F
µ
1
Chọn C
4
CÓ: 25V/1000
F
µ
các DIODE D
1
÷ D
8
chọn loại DIODE thông thường có các thông số:
I
TB
= 1 A
U
ĐM
= 200
h.Khuyếch đại xung & biến áp xung:
biến áp xung:
theo phần tính toán ở mạch lực ta chọn van
THYRISTOR N520CH04GOO
giá trị này là giá trị dòng và áp ở thứ cấp của bax
tham khảo các tài liệu cho thấy tỷ số biến áp xung
thường áp dụng m =1÷3 là tott nhất.
Ở đây ta chọn m = 2
vẬy giá trị dòng sơ cấp của BAX
2

SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
1 2
. 2,5.2 5 ( )U U m V
= = =
công suất của BAX:
1 1
. 5.0,15 0,75 ( )S U I VA
= = =
Chọn vật liệu lõi biến áp xung là FERIT làm việc trên một phần của đặc tính từ
hóa: B
S
= 0,45 T, độ từ thẩm µ
A
= 6000 a/m, diện tích lõi 1cm
2
.
Số vòng dây cuộn sơ cấp BAX:
SB
tU
W
s
x
.
1
1
=

trong đó: t
x
là chiều dài xung truyền qua máy biến áp thường có giá trị từ 10

1 1
2
6
2
21 2
2
350.10
0,15. 1,98.10 ( )
2.10
350.10
0,3. 3,96.10 ( )
2.10
x
tb
x
tb
t
I I A
T
t
I I A
T
−
−
−
−
−
−
= = =
= = =

1
= 0,1 (mm), D
2
= 0,15 (mm)
khuyếch đại xung: chọn E
CS
= 10 V
TA CÓ:
)(40
125.0
510
14
Ω=
−
=
−
=
I
UE
R
SCBA
SCBAXcs
Chọn TR
2
loại H1061 với các thông số:
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
U
EC
= 35 (V)
I

= 150 (MA)
β = 100
Ở đây sử dụng β = 10.
1
1
1
15
1,5 ( )
10
ECT
BT
T
I
I mA
β
→ = = =
12
1
12
8000( )
0,0015
BT
Uv
R
I
→ = = = Ω
Chọn R
12
= 10 k
Ω

+
r
§
e
t
9
1
6
r
U
fh
t
3
t
5
Pha
b
u
b
u
c
u
®k
XungChïm
XungChïm
®k
u
u
s
e

§
e
t
11
4
tR
2
t
6
t
2
§
7
§
10
r
13
e
-
7
+
oa
11
r
§
6
8
r
10
r

+
2
r
tRf
4
tR
1
tR
24
tR
4
3
tRF
2
2
c
4
u
§
4
1
§
c
3
3
r
e
e
-
2

Kết luận
Sau một quá trình học tập và nghiên cứu, cùng với sự hướng dẫn tận
tình của các thầy cô giáo trong bộ môn đặc biệt là thầy Đoàn Văn Tân và sự
giúp đỡ của các bạn cùng nhóm, em đã hoàn thành các nhiệm vụ được giao của
bản đồ án : Thiết kế bộ chỉnh lưu hàn hồ quang một chiều.
Trong quá trình thực hiện, do trình độ còn hạn chế nên chắc chắn em không thể
tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của
các thầy giáo và các bạn để bản đồ án này được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Hải Phòng, 2010
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều
Sinh viên:
TRỊNH BÁ CHUNG
Tài liệu tham khảo :
1. Điện tử công suất – Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
2. Điện tử công suất – Nguyễn Bính.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
3. Giáo trình điện tử công suất – Trần Trọng Minh
Nhà xuất bản giáo dục.
4. Bài giảng hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất - Phạm Quốc Hải.
5. Thiết kế máy biến áp – Phạm Văn Bình, Lê Văn Doanh.
Nhà xuất bản khoa học kỹ thuật.
SV: TRỊNH BÁ CHUNG Thiết kế bộ chỉnh lưu máy hàn môt chiều