Tweet
Có nên dùng siêu tụ 3000F x6 cell làm nguồn cho máy hàn điểm (hàn cell pin)
Trên youtube có bạn dùng siêu tụ 3000F 2,7Vx6 làm nguồn cho máy hàn cell pin
Thoạt đầu tôi hồi tưởng đến ký ức mấy chục năm về trước của việc xã tụ 100uf 300V nạp đầy thông qua lưới 220V và diode chỉnh lưu, sao đó xã bằng cách nối tắt 2 cọc tụ bằng cây vặn vít: tiếng nổ, vết mẻ trên thân cây vặn vít và ánh chớp hồ quang do thăng hoa kim loại, tạo một ấn tượng khó quên đối với người làm và người xem
Hiện tượng xả tụ trên là sự giải phóng năng lượng tức thời của Q=C.V=100x300=30.000 microCoulomb = 0, 03 Coulomb (1 Coulomb=1As)
Hãy xem con siêu tụ bé tí tẹo 1F 3V nó sẽ chứa 3 coulomb nếu sạc đầy 3V. có nghĩa là con siêu tụ này chứa 100 lân nhiều hơn năng lượng của con 100uF nạp đầy 300V.
Thế mà anh bạn kia dùng siêu tụ đến 3000F và nối tiếp 6 con lại vậy là bộ tụ này lớn hơn con 1F đến 18.000 lần. đồng nghĩa bộ siêu tụ này chứa năng lượng bằng 1.8000.000 con tụ 100uF 300V
Do đó tôi comment rằng tôi cảm thấy dùng tụ 3000F như thế như thế là quá lớn giống như dùng dao mổ trâu để giết gà!
Vả lại việc sạc cho bộ tụ này cũng là vấn đề phức tạp cần quan tâm vì nếu sạc với nguồn dòng hằng 10A thì 300s nó mới đầy. Còn nữa việc bảo vệ chống quá áp cần phải nghiêm ngặt và an toàn để ngăn ngừa nguy cơ nổ tụ.
Lúc đó tôi cho rằng theo cách tính nhẩm và trưc giác thì tụ 100F là đủ. Và thế là “ rảnh rổi sinh nông nổi tôi mua 4 con 100F 3V và một số phụ tùng cần thiết để làm thí nghiệm kiểm chứng quan điểm của mình.
Số phụ tùng gồm:
- 100F3Vx6 giá 25k x6= giá 150K+ phí ship =140k
- 1 board mạch đóng cắt dòng theo nhà bán hàng giới thiệu là 90A đến 130A 156k
- Dây cable hàn + 2 kim hàn + kẽm hàn khoản giá 100k
- Mạch cân bằng sạc pin lithium 1,2A 4S giá 102k
Tôi xin mô tả chi tiết quá trình lắp ráp thử nghiệm như sau:
- Test siêu tụ Nhận xét dung lượng 100F đủ nạp đầy để qua đêm dung lương còn hơn 30%?
- Test mạch điều khiển đóng cắt dòng Board mạch dùng 5 con 4N04r7 300A đấu song song.
thiết kế và mối hàn rất đẹp. ĐK bằng nút nhấn hoạt đông kiểu tuần tự có 5 level. Hoàn toàn không có hướng dẩn gì phải tự dò bằng dao động ký thấy xung đóng cắt 2,5ms cho level 1 và 16ms cho lever 5. Vì chưa có mạch cân bằng sạc nên chỉ nạp đến 10V và hàn thử đến level 5 vẫn hoàn toàn thất bại. Dấu hiệu phóng điện của nguồn yếu xìu! Có chút thất vọng và hoang mang. May sao có con dao động ký ký cũ xì xì và nhờ nó mà gỡ được thế bí!
Nhờ có sự hỗ trợ của DĐK nên khảo sát và tính toán được xung dòng đạt gần 400A và nội trở ESP khoản 20 milliohm (mổi cell 5 milliOhm) điện trở tại 2 điểm hàn khoản 5 milliOhm. Qua các số liệu thu thập được cho thấy dòng hàn phải >600A thì mối hàn mới ngấu và dính.
Và thủ phạm gây ra thất bại chính là loại siêu tụ này là loại thường, không phải loại low EPS supercapacitor (giá đắt hơn) và chính yếu tố nội trở không đủ nhỏ nên không cho dòng xả cao được! theo như hiện trạng nội trở của tụ cao hơn điện trở mối hàn 4 lần có nghĩa là năng lượng nhiệt nhả ra tai mối hàn chỉ có 20% còn 80% tiêu hao bên trong tụ. Đã không thể tạo ra dòng xã cao mà hiệu suất hàn lại kém nên kết quả là thất bại. Do đó chìa khóa của thành công không phải là tăng value của tụ mà cần phải tìm tụ có EPS càng thấp càng tốt. Phiền một nỗi nhà bán hàng không công bố nội trở của tụ mà người mua phải tự sàng lọc và thăm dò để tìm.
Để kiểm chứng lập luận này tôi dùng 8 cell pin 32-650 cũ lắp song song 2 string 4 cell mỗi string khối pin này có điện áp 6,6V nội trở 6,6 miliohm. Kết quả bước đầu dòng nâng lên khỏn 500A vẫn chưa được! hàn không dính.
Trong nỗ lực giảm nội trở của nguồn, tôi lắp thêm 8 cell pin 32-650 cũ hình thành 8 cell mỗi string. Nội trở đo được theo cách thủ công xã qua trờ 0,25ohm ghi nhận độ sụt áp và tính ra nội trở bộ pin. Theo cách này xác định nội trở đã giảm xuống còn 3,5 milliohm. Nghĩa là hiệu suất hàn đã tăng từ 20% lên 5/(5+3,5)= gần bằng 60%
Test thấy dòng tăng lên > 600A và ở level 3 hàn vẫn dính chắc với kẽm 0,1mm, đặc biệt điện áp hàn chỉ có 6,6V không phải 12V theo như thông thường.
Kết luận dòng hàn là yếu tố trực tiếp điện áp là yếu tố gián tiếp. Nếu siêu tụ 100F có tổng nội trở tổng cộng <4 milliohm thì với 3 siêu tụ 3V nạp 8,5V là hàn được. Máy hàn điểm dùng biến áp lò vi sóng quấn lại cuộn thứ cấp chỉ dùng áp 3-5V là dùng được rất mạnh vì thời gian hàn có thể dài hàng trăm miligiây!
Các số liệu thu được trong lần thưc nghiệm này:
Trong tình huống nguồn bộ pin 32-650 có nội trở 3,5 milliOhm điện trở toàn mạch 9 milliOhm dòng hàn 6,6/9*1000= 730A
Công suất hàn tức thời >730Ax6,6= >4818 W
Công suất tỏa nhiệt tại mối hàn là 2890W (hiệu suất hàn 60%)
Công suất tiêu hao bên trong siêu tụ + tổn thất đường dây là 40%=1927 W .
Mổi lần hàn một điểm, dung lượng siêu tụ sẽ bị tiêu hao I.t= 730x16=11680 miliA/s=11,6A/s tức là khoản 11,6% điện dung của tụ nên cần dòng sạc bổ sung 11,6A trong 1s chuẩn bị cho lần hàn tiếp theo và với 55 mối hàn/ phút công suất mạch nạp cho siêu tụ là >6,6*11.6=77W.
Kết luận
Trong lần thực nghiệm tuy chưa có kết luận cuối nhưng có thể rút ra 3 thông tin quan trọng:
- Nhu cầu về siêu tụ lớn hơn 100F là không đáng kể.
- Nhu cầu tăng điện áp hàn lên hơn 12V là không cần thiết.
- Nhu cầu về nội trở của siêu tụ cần nhỏ hơn điện trở tại mối hàn là ưu tiên hàng đầu, để hiệu suất hàn cao hơn 50%.
- Máy hàn điểm ứng dụng vật liệu và công nghệ hiện đại này có thể nhỏ gọn và nhẹ hơn kiều cổ điển dùng biến áp nhưng giá thành và sự bền bỉ không không chắc ưu việt hơn máy hàn kiểu dùng biến áp hạ áp tăng dòng.(dùng máy biến áp cò viba cũ loại dung đây đồng men quần lại cuộn thứ câp, rất rẻ)
Comment