BO GIAO THONG VAN TAI
TRUONG CAO DANG GIAO THONG VAN TAI GUONGI GIAO TRINH TRANG BI DIEN 2
RINH DO CAO DANG : DIEN CONG NGHIEP
yết định số 1955/QĐ-CĐGTVTTWI-ĐT ngày
21/12/201 trưởng Trường Cao đẳng GTVT Trung ương I
Trang 3MỤC LỤC
LOI GIGI THIEU
MÔN HỌC : TRANG BỊ ĐIỆN 2
CHƯƠNG l1: TRANG BỊ ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ GIA NHIỆT 8
1 Đặc điểm của lò điện
2 Các phương pháp biến đồi điện năng
GHƯONG?: LÔ ĐIỆN TRỢ:sensrssesssnesitessrsetisnidgintiartgigdtaitnaanaa 11
1, Khai niém chung va phan loai
2 Yêu cầu với vật liệu làm dây đốt
3 Vat ligu Lam day dim tr6 seeecccsssseescecssssesscessssscecessnesccecssnneeseessnneeeseesnes 13
4 Tính toán kích thước dây điện trở 5 Các loại lò điện trở thông dụng as 6 Khống chế và ồn định nhiệt độ lò điện trở ¿- 2+2 17 7 Một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở điển hình CHƯƠNG 3: LÒ HÒ QUANG 1, Khái niệm ChÙHổ sosnestseboinavbti10E040G44310365468531938563559801534839346844696690.85
2 Sơ đồ cung cấp điện của lò hồ quang 3 Điều chỉnh công suất lò hồ quang
4 Một số sơ đồ không chế dịch cực lò hồ quang -. ¿-+ 5 Lò hồ quang chân không 6 Lò hồ quang Plasma S58 CHƯƠNG 4: LÒ CẢM ỨNG -555c22c+tEEEEEErrrrrrrrririiiree 35 1 Khái niệm chung 2 Một số sơ đồ khống chế lò cảm ứng
CHƯƠNG 5: MAY HAN ĐIỆN
1 Khái niệm chung 2 Các loại nguồn han 3 Các máy hàn hồ quang tự động và bán tự động 4 Công nghệ hàn tiếp xúc
CHƯƠNG 6: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY BƠM
1 Khái niệm chung
Trang 43 Tính chọn công suất động cơ truyền động . -¿-++5c5+2 59 4 Sơ đồ khống chế máy bơm
CHƯƠNG 7: TRANG BỊ ĐIỆN QUẠT GIÓ
1 Khái niệm chung 2 Yêu cầu trang bị điện cho quạt 3 Sơ đồ khống chế quạt
CHUONG 8: TRANG BI DIEN MAY NEN KHI
1 Khái niệm chung và phân loại
2 Điều chỉnh năng suất và áp suất máy nén khí
3 Sơ đồ tự động khống chế máy nén khí
CHƯƠNG 9: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY KÉO SỢI
1 Trang bị điện máy kéo sợi thô 2 Trang bị điện máy kéo sợi len
CHƯƠNG 10: TRANG BỊ ĐIÊN MÁY DỆT
1 Trang bị điện máy mắc sợi
2 Sơ đồ điều khiển máy dệt kim
CHƯƠNG 11: TRANG BỊ ĐIỆN MÁY IN VẢI
1 Đặc điểm công nghệ
2 Xác định phụ tải của động cơ truyền động chính máy in
3 Yêu cầu đối với hệ thống truyền động điện
4 Sơ đồ điều khiển hệ thống truyền động chính máy in hoa ELITEX
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Trang 5
LỜI GIỚI THIỆU
Nền công nghiệp ở nước ta hiện nay đã áp dụng khá nhiều loại máy móc, thiết bị hiện đại Do đó đòi hỏi quá trình đào tạo cần có những giáo trình mới nhằm để trang bị cho học sinh, sinh viên những kiến thức và kỹ năng thực tế nhằm bắt kịp với hiện tại và những năm tới
“Trang bị điện 2” được biên soạn dùng dé 1am giáo trình giảng day cho sinh viên
Cao đẳng nghề ở nghề điện công nghiệp Giáo trình biên soạn với mục tiêu
nhằm cung cấp các kiến thức về trang bị điện - điện tử, phân tích quá trình công
nghệ, phân tích các sơ đồ nguyên lý điển hình của từng loại máy trong các lĩnh
vực khác nhau
Do thời gian và kinh nghiệm biên soạn giáo trình còn hạn chế, mặt khác nguồn
tài liệu kĩ thuật mới chưa nhiều nên quá trình biên soạn giáo trình có nhiều khó khăn, khó tránh được những thiếu sai sót Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp để giáo trình được hoàn thiện hon
Xin chân thành cảm ơn
Trang 6MÔN HỌC : TRANG BỊ ĐIỆN 2 Mã môn học: MH 23
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học:
- Học sau các môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở và học sau mô đun máy điện, truyền động điện, trang bị điện 1
- Là môn học chuyên môn nghề
- Môn học trang bị cho người học nghề các kiến thức và kỹ năng cần thiết để
năm bắt và làm chủ các máy móc hiện đại đang sử dụng trong lĩnh vực sản xuất công nghiệp trong việc vận hành, bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa
Mục tiêu của môn học:
- Phân tích được nguyên lý, cách thực hiện, phạm vi ứng dụng của các phương pháp điều chỉnh tốc độ (ĐChTÐĐ) động cơ 3 pha, động cơ một chiều
- Đọc, vẽ và phân tích được các sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle công tắc tơ dùng trong khống chế động cơ 3 pha, động cơ một chiều
- Phân tích được qui trình làm việc và yêu cầu về trang bị điện cho các máy sản
suất (máy bơm, lò điện, máy in, may dét )
- Tính, chọn được công suất động cơ điện dùng trang bị cho máy sản xuất - Lap dat, sửa chữa được các mạch mở máy, dừng máy cho động co 3 pha, 1
pha, động cơ một chiều
- Rèn luyện tính cần thận, tỉ mi, chính xác, tư duy khoa học và sáng tạo Nội dung của môn học: STT Thời gian ( giờ) Ð š „ Thực Kiểm tra * Tên chương, mục Tong | Ly ` # š hành (LT hoặc số | thuyét sả Bài tập TH) Mở đầu
I thiét bi gia nhiét Ch ing I Tew tn oho g/g | ih bị điện cá
1 Đặc điểm của lò điện 2
2.Các phương pháp biến đổi 2 2
điện năng
I Chương 2: Lò điện trở 6 4 2
Trang 71.Khái niệm chung và phân 2 loai 2.Yêu cầu đối với vật liệu làm dây đốt
3 Vật liệu làm dây điện trở
4.Tính toán kích thước dây điện trở Š.Các loại lò điện thông dung 6.Khống chế và ôn định nhiệt 1 1 độ lò điện trở 7.Một số sơ đồ khống chế 1 1
nhiệt độ lò điện trở điển hình
I Chương 3: Lò hô quang 3 1
1 Khái niệm chung 1
2 Sơ đồ cung cấp điện của lò hồ quang 3 Điều chỉnh công suất lò hồ 0,5 0,5 quang 4 Một số sơ đồ khống chế 0,5 0,5 dịch cực lò hồ quang 5 Lò hồ quang chân không 0,5 6 Lò hồ quang Plasma 0,5 IV Chương 4: Lò cảm ứng 3 1 1 Khái niệm chung 0,5 2.Một số sơ đồ khống chế 2,5 1
V Chương 5: Máy hàn điện 4 1
Trang 8bơm
1 Khái niệm chung 0,5
2 Điều chỉnh năng suất của 0,5 1
may bom
3 Tính chọn công suất động 1 0,5
cơ truyền động
4 Sơ đồ khống chế máy bơm 2 0,5
VIL | Chương 7: Trang bị điện quạt 4 1
gió
1 Khái niệm chung 0,5
2 Yêu cầu trang bị điện cho 1 quạt 3.Sơ đồ khống chế 2,5 1 VI | Chương 8: Trang bị điện máy 3 2 nén 1 Khái niệm chung và phân 1 loại 2 Điều chỉnh năng suất và áp 1 1 suất máy nén khí 3 Sơ đồ tự động khống chế 1 1 máy nén IX Chương 9: Trang bị điện máy 8 i kéo sợi 1 Trang bị điện máy kéo sơi 1,5 0,5 thé 2 Trang bị điện máy kéo sơi 15 0,5 len x Chương 10: Trang bị điện máy 4 1 đệt
1 Trang bị điện máy mắc sơi 1,5 0,5
2 Sơ đồ điều khiển máy dệt 25 |0,5
kim
Trang 9Chương 11: Trang bị điện máy in vai
1 Dac diém céng nghé
2 Xác định phụ tải của động cơ truyền động chính máy in
Trang 10CHƯƠNG 1: TRANG BỊ ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ GIA NHIỆT
Mã chương: MH23-01
Giới thiệu:
Lò điện là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng, dùng trong công nghiệp nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong công nghệ nhiệt luyện Lò điện được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiệp, trong ngành y tế
Mục tiêu:
- Nắm được các đặc điểm của lò điện
- Phân tích nguyên lý làm việc, cách thực hiện, phạm vi ứng dụng của lò điện
và các phương pháp biến đổi điện năng trong thực tế sản xuất - Nghiêm túc, tự giác học tập
Nội dung chính:
1 Đặc điểm của lò điện
Mục tiêu: Nêu được các đặc điểm của lò điện
Các đặc điểm của lò điện:
- Có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt năng được tập trung trong một thể
tích nhỏ
- Do nhiệt năng tập trung, nhiệt tập trung nên lò có tốc độ nung nhanh và năng
suất cao
- Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh, khống chế nhiệt và chếđộ nhiệt
- Lo dam bảo được độ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc trong môi
trường có khí bảo vệ, vì vậy độ cháy tiêu hao kim loại không đáng kể - Có khả năng cơ khí hoá và tưđộng hoá ở mức cao
- Đảm bảo điều kiện vệ sinh: không có bụi, không có khói
2 Các phương pháp biến đổi điện năng
Mục tiêu: Trình bày được nguyên lý của các phương pháp biến đổi điện năng thành nhiệt năng
2.1 Phương pháp điện trở:
Phương pháp điện trở dựa trên định luật Joule - Lence: khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn, thì trên dây dẫn toả ra một nhiệt lượng, nhiệt lượng này được tính theo biểu thức:
Trang 11Trong đó: 1: Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn(A)
R: Điện trở day dan(Q)
t: Thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn(s)
Nguyên lý làm việc của lò điện trở được biểu diễn trên hình MH21-01-01 NERS
Hinh MH 21-01-01: Nguyên lý làm việc của lò điện trở
a) đốt nóng trực tiếp _b) đốt nóng gián tiếp
1 Vật liệu được nung nóng trực tiếp; 2 Cầu dao; 3 Biến áp; 4 Đầu cấp điện 5 Day đốt (dây điện trở); 6 Vật liệu được nung nóng trực tiếp
2.2 Phương pháp cảm ứng:
Phương pháp cảm ứng dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday: khi cho dòng
điện đi qua cuộn cảm thì điện năng được biến thành năng lượng của từ trường
biến thiên Khi đặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên đó, trong khối
kim loại sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng - dòng điện xoáy (dòng Foucault) Nhiệt năng của dòng điện xoáy sẽ nung nóng khối kim loại
Trang 12Hình MH2I1-01-02: Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng
a) Lò cảm ứng có mạch từ b) Lò cảm ứng không có mạch từ
1 Vòng cảm ứng 2 Mạch từ 3 Nồi lò 4 Tường lò bằng vật liệu chịu nhiệt
2.3 Phương pháp hồ quang điện
Phương pháp hồ quang điện dựa vào ngọn lửa hồ quang điện Hồ quang điện là
một trong những hiện tượng phóng điện qua chất khí Trong điều kiện bình thường thì chất khí không dẫn điện, nhưng nếu ion hoá khí và đưới tác dụng của điện trường thì khí sẽ dẫn điện Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng sẽ xuất hiện ngọn lửa hồ quang Người ta lợi dụng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang này để gia công cho vật nung hoặc nấu chảy
Nguyên lý làm việc của hồ quang điện được biểu diễn trên hình MH21-01-03
Hình MH2I-01-03:Nguyên lý làm việc của lò quang điện
a) Lò hồ quang trực tiếp b) Lò hồ quang gián tiếp
1 Điện cực 2 Ngọn lửa hồ quang 3 Vật gia nhiệt (kim loại) 4 Tường lò
Trang 13CHƯƠNG 2: LÒ ĐIỆN TRỚ
Mã chương: MH23-02
Giới thiệu: Lò điện trở thường được dùng đẻ nung, nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu và hợp kim màu Mục tiêu: - Đọc, vẽ và phân tích được một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở điển hình - Tinh chọn được công suất thiết bị dùng trang bị trong lò điện Nội dung chính:
1 Khái niệm chung và phân loại
Mục tiêu: Nêu được khải niệm và phân loại được các dạng lò điện trở
1.1 Khái niệm chung
Lò điện trở là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt (dây điện trở) Từ dây đốt, qua bức xạ, đối lưu và truyền dẫn nhiệt, nhiệt năng
được truyền tới vật cần gia nhiệt
1.2 Phân loại lò điện trở
1.2.1 Phân loại theo phương pháp toả nhiệt
- Lò điện trở tác dụng trực tiếp: lò điện trở tác dụng trực tiếp là lò điện trở mà vật nung được nung nóng trực tiếp bằng dòng điện chạy qua nó Đặc điểm của lò này là tốc độ nung nhanh, cấu trúc lò đơn giản Để đảm bảo nung đều thì vật nung có tiết diện như nhau theo suốt chiều dài của vật
- Lò điện trở tác dụng gián tiếp là lò điện trở mà nhiệt năng toả ra ở dây điện trở (dây đốt), rồi đây đốt sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu hoặc dẫn
nhiệt
1.2.2 Phân loại theo nhiệt độ làm việc
- Lò nhiệt độ thấp: nhiệt độ làm việc của lò dudi 650°C
- Lò nhiệt trung bình: nhiệt độ làm việc của lò từ 650°C đến 1200°C
- Lò nhiệt độ cao: nhiệt độ làm việc của lò trên 1200%C
1.2.3 Phân loại theo nơi dùng
- Lò dùng trong công nghiệp - Lò dùng trong phòng thí nghiệm - Lò dùng trong gia đình
Trang 141.2.4 Phân loại theo đặc tính làm việc
- Lò làm việc liên tục: Lò làm việc liên tục được cấp điện liên tục và nhiệt độ giữ ổn định ở một giá trị nào sau quá trình khởi động (hình MH21-02-01a) Khi
khống chế nhiệt độ bằng cách đóng cắt nguồn thì nhiệt độ sẽ dao động quanh giá trị nhiệt độ ổn định (hình MH21-02-01b) - Lò làm việc gián đoạn: Lò làm việc gián đoạn thì đồ thị nhiệt độ và công suất như Hình MH21-02-02 TẠP tẬP P P ạ~ ~-~-~~ Q=:c= ~ 4 -» -4x⁄-:-L⁄ tu te t Hình MH21-02-01: Đồ thị nhiệt độ và công suất lò làm việc liên tục tTeP Tmt PE
Hình MH21-02-02: Đồ thị nhiệt độ và công suất lò làm việc gián đoạn 1.2.5 Phân loại theo kết cầu lò, có lò buồng, lò giếng, lò chụp, lò bẻ 1.2.6 Phân loại theo mục đích sử dụng: có lò tôi, lò ram, lò ủ, lò nung
Ở Việt Nam thường dùng lò kiểu buồng đề nhiệt luyện (tôi, ủ, nung, thấm than) Lò kiểu giếng để nung, nhiệt luyện Lò muối để nhiệt luyện dao cắt qua muối
nung
2 Yêu cầu với vật liệu làm dây đốt
Trang 15Trong lò điện trở, dây đốt là phần tử chính biến đổi điện năng thành nhiệt năng
thông qua hiệu ứng Joule Dây đốt cần phải làm từ các vật liệu thoả mãn các yêu cầu sau:
- Chịu được nhiệt độ cao - Độ bền cơ khí cao
- Có điện trở suất lớn (vì điện trở suất nhỏ sẽ dẫn đến dây dài, khó bồ trí trong lò hoặc tiết diện đây phải nhỏ, không bền)
- Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (vì điện trở sẽ ít thay đổi theo nhiệt độ, đảm bảo công
suất lò)
- Chậm hoá già (tức dây đốt ít bị biến đổi theo thời gian, do đó đảm bảo tuổi thọ
của lò)
3 Vật liệu làm dây điện trở
Mục tiêu: Giới thiệu các loại dây điện trở được sử dụng trên thực tế
3.1 Dây điện trở bằng hợp kim
- Hop kim Crom - Niken (Nicrém) Hop kim này có độ bền cơ học cao vì có lớp
màng Oxit Crôm (Cr;O;) bảo vệ, dẻo, dễ gia công, điện trở suất lớn, hệ số nhiệt
điện trở bé, sử dụng với lò có nhiệt độ làm việc dưới 1200°C
- Hợp kim Crôm - Nhôm (Fexran), có các đặc điểm như hợp kim Nicrôm nhưng có nhược điểm là giòn, khó gia công, độ bền cơ học kém trong môi trường nhiệt
độ cao
3.2 Dây điện trở bằng kim loại
Thường dùng những kim loại có nhiệt độ nóng chảy cao: Molipden (Mo), Tantan (Ta) và Wonffam (W) dùng cho các lò điện trở chân không hoặc lò điện
trở có khí bảo vệ
3.3 Điện trở nung nóng bằng vật liệu kim loại
- Vật liệu Cacbuarun (SiC) chịu được nhiệt độ cao tới 1450°C, thường dùng cho lò điện trở có nhiệt độ cao, dùng đề tôi dụng cụ cắt gọt
- Cripton là hỗn hợp của graphic, cacbuarun và đất sét, chúng được chế tạo dưới dạng hạt có đường kính 2-3mm, thường dùng cho lò điện trở trong phòng thí
nghiệm yêu cầu nhiệt độ lên đến 1800°C
4 Tính toán kích thước dây điện trở
Mục tiêu:Tính toán được các thông số của dây điện trở theo công suất lò xác
định
Trang 16Trong mục này chỉ trình bày việc tính chọn dây điện trở là kim loại và hợp kim Dây điện trở làm từ kim loại và hợp kim được chế tạo với hai tiết diện: tiết diện
tròn và tiết diện chữ nhật
- Đối với tiết diện tròn cần tính hai thông số: đường kính day d và chiều dài dây
điện trở L
- Đối với đây điện trở tiết diện chữ nhật cần xác định các cạnh a, b (b/a = m= 5:10) va chiều đài dây đốt L
Trong thực tế có hai loại lò: một pha và ba pha Nếu công suất của lò lớn
hon SkW phải làm lò ba pha, tránh hiện tượng lệch phụ tải cho lưới điện Nhưng
khi tính toán chỉ cắn tính cho một pha, vị trí số điện trở của dây dẫn của ba pha
phải như nhau
Việc tính toán kích thước dây điện trởđược dựa trên hai biểu thức sau:
+ Biểu thức phản ánh quá trình biến đổi điện năng thành nhiệt năng:
P=W.F.10°[kW] (2.1)
+ Biểu thức phản ánh các thông sốđiện
P = 103= = 103W] (22)
Trong đó: P: Công suất của dây điện trở, kW
W: Công suất bề mặt riêng của dây điện trở thực, W/cm?
E: Diện tích xung quanh của dây điện trở, cm”
U: Điện áp giữa hai đầu dây điện trở, V
R: Điện trở của dây đốt, ©
p: Điện trở suất của vật liệu chế tao day dién tré, Qmm?/m L: Chiều dài của dây điện trở, m
S$: Diện tích của tiết diện cắt ngang của đây điện trở, mưn?
Trang 185 Các loại lò điện trở thông dụng
Mục tiêu: Phân loại giữa 2 loại lò làm việc theo cơ chế liên tục hoặc gián đoạn Theo chế độ nung, lò điện trở phân thành hai nhóm chính:
1 Lò nung nóng theo chu kỳ Hình MH21-02-03: Các loại lò điện trở a/ Buồng lò b/ Lò giếng œ/ Lo day Bao gồm:
+ Lò buồng (Hình MH21-02-03a) thường dùng đẻ nhiệt luyện kim loại (thường
hoá, ủ, thấm than Vics) LO buồng được chế tạo với cấp công suất từ 25kW đến
75kW Lò buồng dùng đẻ tôi dụng cụ có nhiệt độ làm việc tới 1350°C, dùng dây
điện trở bằng các thanh nung cacbuarun
+ Lò giếng (hình MH21-02-03b) thường dùng để tôi kim loại và nhiệt luyện kim loại Buồng lò có dạng hình trụ tròn được chôn sâu trong lòng đất có nắp đậy
Lò giếng được chế tạo với cấp công suất từ 30 + 75kW
+ Lò đây (hình MH21-02-03c) có buồng kích thước chữ nhật dài Các chỉ tiết
cần nung được đặt lên giá và tôi theo từng mẻ Giá đỡ chỉ tiết được đưa vào
buông lò theo đường ray bằng một bộ đầy dùng kích thuỷ lực hoặc kích khí nén 2 Lò nung nóng liên tục bao gồm:
+ Lò băng: buồng lò có tiết diện chữ nhật dài, có băng tải chuyển động liên
Trang 19tục trong buồng lò Chỉ tiết cần gia nhiệt được sắp xếp trên băng tải Lò buồng thường dùng để sấy chai, lọ trong công nghiệp chế biến thực phẩm
+ Lò quay thường dùng để nhiệt luyện các chỉ tiết có kích thước nhỏ (bi, con
lăn, vòng bi) các chỉ tiết cần gia nhiệt được bỏ trong thùng, trong quá trình nung
nóng, thùng quay liên tục nhờ một hệ thống truyền động điện 6 Khống chế và ổn định nhiệt độ lò điện trở Mục tiêu: Nêu được nguyên lý khống chế và ổn định nhiệt độ áp dụng cho lò điện trở + Theo định luat Joule — Lence Q=0.238./?.R.t [cal] (2.11)
Trong đó: Q: Nhiét lugng toa ra cla day dién trở, cal I: Dong dién di qua day dién tro, A
R: Dién tro cua day dién tro, Q
t: Thời gian dòng điện chạy qua dây điện trở, s
+ Thời gian nung chỉ tiết đến nhiệt độ yêu cầu:
es G.C(t,-t2)
a
Trong đó: G- khối lượng của chỉ tiết có độ dai 100mm, kg tl- nhiệt độ yêu cầu, °C
12- nhiệt độ môi trường, °C
C- nhiệt dung trung bình của chỉ tiết cần nung
[s] (2.12)
a- tốc độ toả nhiệt của chỉ tiết có độ dai 100mm, kcal/s + Công suất điện cần cung cấp cho chỉ tiết có độ dài là mm: 4,18.1.a P; = tao [KW] (2.13) + Công suất tiêu thụ của lò điện trở: P2 P= nroso IKWỊ (2.14)
Trong đó: rị: Hiệu suất của lò (n = 0,7 + 0,75)
ọ: Hệ số công suất của lò (cosọ = 0,8 + 0,85)
Từ biểu thức trên ta rút ra rằng: để điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở có thể thực
hiện bằng cách điều chỉnh công suất cấp cho lò điện trở Điều chỉnh công suất cấp cho lò điện trở có thể thực hiện bằng các phương pháp sau:
Trang 20- Hạn chế công suất cấp cho dây điện trở bằng cách đấu thêm điện trở phụ (cuộn
kháng bão hoà, điện trở)
- Dùng biến áp tự ngẫu, hoặc biến áp có nhiều đầu dây sơ cấp để cấp cho lò điện
trở
- Thay đổi sơ đồ đầu dây của dây điện trở (từ tam giác sang sao, hoặc từ nói tiếp
sang song song)
- Đóng cắt nguồn cấp cho dây điện trở theo chu kỳ
- Dùng bộ điều áp xoay chiều đẻ thay đổi trị số điện áp cấp cho dây điện trở
Sơ đồ khối chức năng của hệ thống điều chỉnh và ồn định nhiệt độ được trình bày trên hình MH21-02-04 rast 2 3 - © pn ˆ
Hình MH21-02-04: Sơ đồ khối chức năng
Trong sơ đồ khối chưc năng gồm có các khâu chính sau: - Lò điện trở 3 là đối tượng điều chỉnh với tham số điều chỉnh là nhiệt độ của lò ( - Bộ điều chỉnh và ồn định nhiệt độ 2 (thay đổi các thông số nguồn cấp cho lò điện trở)
- Bộ tổng hợp tín hiệu điều khiển 1: (e = tạ - C°pn)
Để nâng cao độ chính xác khi khống chế và ồn đỉnh nhiệt độ của lò điện trở, hệ thống điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở là hệ thống kín (có mạch vòng phản hồi) Việc điều chỉnh và ồn đỉnh nhiệt độ của lò được thực hiện thông qua việc thay
đổi các thông số nguồn cấp cho lò Như vậy tín hiệu phản hồi tỷ lệ với nhiệt độ của lò trong hệ thống khống chế và ổn định nhiệt độ lò điện trở
7 Một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở điển hình
Mục tiêu: Phân tích được nguyên lý làm việc của một số mạch điều khiển điển hình
7.1 Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở bằng bộ điều áp xoay chiều dùng triac
Trang 21" ° là | ns th l ' | va p, ZN % = Parte HI 4 VR2 tsek- ^% Bi 5 | : ate OF TỰ |
Hình MH21-02-06: Sơ đồ mạch điện nguyên lý
+ Thông số kỹ thuật của lò: Đây là lò công suất nhỏ, nhiệt độ làm việc thấp dùng 3 để nuôi, cấy vi trùng trong các viện nghiên cứu - Công suất định mức: P = 500W - Nhiệt độ làm việc: t? = 37° + 1°
+ Nguyên lý điều chỉnh và ôn định nhiệt độ:
Nguyên lý điều chỉnh nhiệt độ lò điện trở thực hiện bằng cách: điều chỉnh trị số
điện áp nguồn cấp cho dây điện trở bằng cách thay đổi góc mở ơ của triac TC
Trị số góc mở ơ của triac được xác đỉnh bằng tốc độ nạp của tụ Ca Tốc độ nạp của tụ C; phụ thuộc vào dòng colectơ của transito TRạ (I.) Tụ C; được nạp cho
đến khi trị sốđiện áp trên tụ Uc; > U„y (U,; - là điện áp ngưỡng của transito
TR2) Transito TR2 là transito một tiếp giáp (UJT) có điện áp ngưỡng:
Ung = User = 0,68Ucc
Khi điện áp trên tụ C2: UC2 >Ung -
Transito TR2 thông tụ C2 được phóng ES qua cuộn đây sơ cấp của biến áp xung
Yn
WI, cuộn thứ cấp của biến áp W2 sẽ xuất
hiện xung điều khiển đặt lên cực điều
khiển của triac TC
19
Trang 22Như vậy, góc mở ơ của triác TC phụ thuộc vào điện áp UBE
UBE phụ thuộc vào: RRN, RVRI, RVR2 và RVR3
Trong đó chiết áp: VRI, VR2 là chiết áp chỉnh định dé chọn điểm làm việc hợp lý.Chiết áp VR3 dé đặt nhiệt độ Đồ thị điện áp tại các điểm đo của sơ đồ được
biểu diễn trên hình MH21-02-07
Hình MH21-02-07
+ Nguyên lý ổn định nhiệt độ: Giả sử nhiệt độ trong lò vì một lý do gì đó giảm
xuống nhỏ hơn nhiệt độ đặt (t0 < t0 đặt), trị số đo của sơ đồ được biểu diễn trên hình MH21-02-07
Nguyên lý ổn định nhiệt độ: Giả sử nhiệt độ trong lò vì một lý do gì đó giảm
xuống nhỏ hơn nhiệt độ đặt (t0 <t0 đặt), trị số điện trở của nhiệt điện trở tăng
(RRN tăng) làm cho UBE của transito TR3 tăng lên (thế B âm hơn) làm cho IC
tăng, tốc độ nạp của tụ C2 nhanh hơn cuối cùng góc mở ơ của TC giảm, điện áp
cấp cho dây điện trở tăng và nhiệt độ của lò sẽ tăng đến giá trị nhiệt độ đặt
7.2 Sơ đồ khống chế ổn định nhiệt độ lò điện trở bằng bộ điều áp xoay chiều ba
pha dùng Thyristor
Đối với lò điện trở có công suất trên 5kW, để tránh hiện tượng lệch phụ tải
cho lưới điện nên phải dùng lò 3 pha Để khống chế và ổn định nhiệt độ của lò người ta dùng bộ điều áp xoay chiều ba pha cấp điện cho dây điện trở của lò
+ Sơ đồ mạch lực của lò biểu diễn trên hình MH21-02-08:
Trang 230 TT 1m Bạ cho | Rang Resse R ác th A Hình MH21-02-08: Sơ đồ mạch lực lò 3 pha
Sơ đồ được dùng cho lò điện trở có dải công suất tiêu thụ từ 5 đến 90 kW (tuỳ
thuộc vào trị số dòng điện trung bình đi qua các Thyristor 1T + 6T) Mạch lực gồm có các phần tử chính sau:
- Cuộn kháng xoay chiều CK; + CKạ ding dé hạn chế dòng ngắn mạch và hạn chế tốc độ tăng dòng anot (di/dt) của Thyristor
- Bộ điều áp xoay chiều ba pha điều khiển hoàn toàn dùng Thyristor 1T + 6T
hoặc bộ điều áp xoay chiều ba pha bán điều khiển bằng cách thay các Thyristor 4T, 6T, 2T bằng 3 điôt
- RddA, RddB va RddC là dây điện trở của lò đầu theo hình sao (Y) hoặc đấu theo hình tam giác (A) tuỳ thuộc vào kích thước dây điện trở khi tính chọn
- Mach (R - C) đấu song song với các Thyristor dùng dé hạn chế tốc độ tăng điện áp (du/dÐ bảo vệ các Thyristor tránh hiện tượng tự mở
+ Mạch điều khiển:
Trang 24Thế vỆ*
Hình MH21-02-09: Sơ đồ mạch điều khiển
Mạch điều khiển bộ điều áp xoay chiều có chức năng thay đổi góc mở ơ của các Thyristor 1T + 6T để thay đổi điện áp cấp cho đây điện trở của lò, chính là thực
hiện chức năng điều chỉnh và ổn định nhiệt độ của lò Mạch điều khiển gồm có các khối chính sau:
a Khối điều khiển xung pha gồm 3 khối tương tự nhau gồm có các khâu sau:
- Khâu đồng pha và xác định thời điểm qua gốc “0” của điện áp lưới gồm biến
áp IBA, bộchinh lưu LCL, các điện trở IR + 5R và transito IT
- Khâu so sánh và tạo thời điểm phát xung dùng bộđếm DDI
~ Mạch lật nhớ trạng thái (dùng trigo R-S: DD2.1 va DD2.2)
Trang 25- Khâu băm xung (DD3.1 + DD3.4)
- Khâu khuếch đại xung dùng biến áp xung BAX¡, BAX; Rø+ Ro, didt D+ Do
và transito TR2 + TRSŠ)
- Mạch cấm Ry, Ris, D7va Dg
b Khối tổng hợp tín hiệu điều khiển gồm các khâu sau:
- Khâu phát xung cao tần gồm DD4.I + DD4.4, chiết áp 12R và tụđiện 7C Tần sô phát xung của khâu này có thể thay đổi từ 5kHz đến IMHz bằng cách thay
đổi trị số điện trở 12R
- Khâu gia công tín hiệu phản hồi âm nhiệt độ gồm: cảm biến nhiệt độ 1RS hoặc 2RS được lựa chọn nhờ khoá chuyển đổi S Cảm biến nhiệt là một nhánh của cầu đo một chiều, các nhánh còn lại là 17R, 18R và 14R-15R-16R Cung cấp dòng cho cầu đo là bộ ổn định dòng điện cấu tạo trên khuếch đại thuật toán
DAI-2 Điện trở tinh chỉnh 21R dung để thay đổi dòng ra giới hạn nhỏ và đảm
bảo thết lập giới hạn trên của nhiệt độ cần đo Giới hạn dưới của nhiệt độ cần đo
thiết lập qua điện trở tỉnh chỉnh 14R Điện áp ra từđường chéo của cầu đo tỉ lệ
với điện trở được khuếch đại bởi bộ khuếch đại vi phân thực hiện trên DAI.I, đưa đến bộ biến đổi AD chỉ thị số và tới khuếch đại phản hồi KĐ Tín hiệu này đưa vào transito trường FET 3T đóng vai trò như một điện trở động đấu song
song với chiết áp 12R và 13R Trị số điện trở của nó (Rs.p) thay đổi phụ thuộc
vào Uạ; chính là phụ thuộc vào nhiệt đô Các tụ 8C, 9C và 10C để lọc nhiễu
c Khâu bảo vệ quá đòng gồm:
- Khâu gia công tín hiệu tỉ lê với dòng tiêu thụ của lò là ba biến dong TI, + Th,
transito TRị + TRạ, khuếch đại thuật toán IC, cầu chỉnh lưu CL, chiết áp VR¡ +
VRạ, điết Ð, các điện trở Rị + R; và rơle liên động RLĐ (hình MH2I-02-08)
- Khâu nhớ trạng thái và phục hồi gồm trigơ R-S (DD2.3 + DD2.4), nút bám
phục hồi M, tụ C4, 9R + 11R và đèn báo LED (hình MH21-02-09)
d Nguồn cấp: Nguồn +a lấy từ biến áp IBA,ICL Nguồn +b lấy từ biến áp 2BA, 2CL Để ồn áp sơ đồ dùng bộ ổn áp thông số 11D -27R và 12D-28R Sau bộ
chia áp 25R-I6R có tụ lọc phụ thêm 14C
Nguyên lý làm việc của sơ đồ như sau:
Trang 26Tại thời điểm đi qua điểm “0” của điện áp lưới, trên cực colectơ của
transito TRI xuất hiện xung chữ nhật ⁄
Xung này đưa đến cổng R của bộ đếm ®
DD.1 ra lệnh bắt đầu đếm xung và đưa AN AN AN AWA
vào một đầu vào R của trigơ R-S (DD2.I ® ñ Í fï
+ DD2.2) Khi chân thứ hai C của bộđêm a aay ¢
DDI(ấy từ đầu ra của bộ phát xung cao œ " i ||
tin DD.4.1 + DD.4.4) dat duge 2° = 64 [ +
xung, đầu ra 32 của bộ đếm DD.I có mức @® ‹ logic “1” ion
Thời điểm xuất hiện mức “I" của DD.I ©! lili fl} ÍÍll Íll -
phụ thuộc vào tần số phát ra của bộ phát ws ays wk Sak cao tần DD.4.1 + DD.4.4 Tần số đó quyết _ |⁄{ `, ý vb £ % kg Y = định trị sô góc mở ơ của các tiristo, chính N N_ :
là trị số điện áp đặt lên dây đốt của lò điện
trở Thay đồi tần số phát xung từ 5kHz đến IMHz sẽ thay đổi được góc mở œ = 1802 + 0° tương ứng với trị số điện áp
đặt lên dây đốt của lò từ U„a„ đến Unin- Hình MH21-02-09
Nguyên lý ổn định nhiệt độ của lò thẹc hiện như sau:
Nếu vì một lý do nào đó, nhiệt độ trong lò thấp hơn nhiệt độ đặt, sức nhiệt điện
phát ra từ cặp nhiệt ngẫu giảm, điện
áp phản hồi U„ của bộ khuếch đại KÐ
giảm, làm cho điện trở Rsp của FET 3T giảm, tần số phát ra của DD.4.1 + DD.4.4 tăng lên, góc mở ơ giảm xuống, điện áp đặt lên dây đốt của lò tăng lên,
kết quả nhiệt độ của lò tăng lên bằng nhiệt độ đặt và ngược lại
Nguyên lý làm việc của khâu bảo vệ quá dòng như sau: khi dòng tiêu thụ của lò
nhỏ hơn dòng chỉnh định (lạm < lạ ), điện áp lấy trên chiết áp VR¿ (điện áp trên chiết áp VRI tỷ lệ với dòng điện lò tiêu thụ) nhỏ hơn điện áp lấy trên chiết áp VR; (điện áp ngưỡng so sánh), điện áp ra của IC bằng —U, dẫn đến transito TR¡, TR, khoá, rơle liên động RLĐ không tác động Khi đó tiếp điểm RLĐ hở, dẫn
đến đầu ra Q của trigo R-S (DD2.3 + DD2.4) cé mire logic “1” dan dén dau ra của bộ phát xung DD.4.1 + DD.4.4 cé xung, hệ thống làm việc bình thường
Trang 27Khi dòng tiêu thụ của lò lớn hơn dòng chỉnh định, trị sóđiện trở trên chiết áp VR
lớn hơn điện áp trên chiết áp VR, điện áp ra của IC bằng +U,., TR¡, TR; thông,
rơle RLĐ tác động dẫn đến đầu ra Q của trigơ R-S (DD2.3 + DD2.4) có mức
logic “0” và đầu ra của bộ phát xung cao tan (DD4.1 + DD4.4) không có xung
Sau khi xử lý xong sự cố, ấn nút “M” qua khau vi phân 6C-10R va diét 8D, đưa
mức logic “1” vào DD4.4, phục hồi trạng thái làm việc cho khâu phát xung cao tân
Trang 28CHƯƠNG 3: LÒ HÒ QUANG
Mã chương: MH23-03
Giới thiệu:
Lò hồ quang lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang đẻ nấu chảy kim loại và nấu
thép hợp kim chất lượng cao Mục tiêu:
- Đọc, vẽ và phân tích được nguyên lý, cách thực hiện và phạm vi ứng dung của lò hồ quang
- Phân tích nguyên lý sơ đồ cung cấp điện của lò, các phương pháp điều chỉnh công suất của lò
Nội dung chính:
1 Khái niệm chung
Mục tiêu:Nêu được sơ bộ các cơ cấu chính trong lò hồ quang
Lò hồ quang được cấp nguồn từ biến áp lò đặc biệt với điện áp đặt vào cuộn sơ
cấp (6 + 10)kV, và có hệ thống tự động điều chỉnh điện áp dưới tải 4
Hình MH21-03-01: Cầu tạo và kết cấu lò hồ quang
Một lò hồ quang bất kỳ đều phải có các bô phận chính sau:
Trang 29+ Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt, cửa lò và miệng rót thép nấu chảy
+ Vòm, nóc lò có vỏ cách nhiệt
+ Giá nghiêng lò
+ Điện cực
+ Giá đỡ điện cực
Và các cơ cầu sau:
+ Cơ cấu nghiêng lò để rót nước thép và xỉ
+ Cơ cấu quay vỏ lò xung quanh trục của mình
+ Cơ cấu dịch chyên vỏ lò để nạp liệu
+ Cơ cấu nâng vòm lò đề dịch chuyền vỏ lò + Cơ cấu dịch chuyển điện cực
+ Cơ cấu nâng tắm chắn gió của cửa lò 2 Sơ đồ cung cấp điện của lò hồ quang
Mục tiêu: Phân tích sơ lược sơ đề mạch động lực của lò hồ quang
Sơ đồ cung cấp điện cho lò hồ quang được giới thiệu trên hình MH21-03-02
Nguồn cấp cho lò hồ quang được lấy từ trạm phân phối trung gian với cấp điện áp 6, 10, 20 hoặc 22kV (tuỳ theo cấp điện áp của trạm phân phối)
Sơ đồ cấp điện có các thiết bị chính sau:
+ Cầu dao cách ly, đóng cắt không tải
dùng để cách ly mạch lực của lò và lưới Ald
điên trong trường hợp cần sửa chữa nah ad x £ + Máy cắt dau IMC, dong cắt có tải cấp | : ch điện cho lò Ts Ý ri + Cuộn kháng K dùng để hạn chế dòng / “aye Fal ngắn mạch làm việc (dòng ngắn mạch làm f + th việc không được lớn hơn 3 lan dong dinh = ¥ me 5 dy aay 1l[: | mức), ngoài ra cuộn kháng còn có chức | em
năng đảm bảo cho ngọn lửa hồ quang [| : đo KT
cháy ồn định, đặc biệt là trong giai đoạn l | | a 5 Ệ Ẫ nung nóng và nấu chảy kim loại Sau đó | | { l = ria
cuộn kháng K được ngắn mạch bằng máy Ỏ Ï mm kh LH 5 ‡ I
: J 5 oh
Trang 30+ Máy cắt dầu 3MC và 4MC dùng để đổi nối sơ đồ đầu dây cuộn sơ cấp của
biến áp lò (BAL) thành hình sao (Y) hoặc tam giác (A)
+ Biến áp lò (BAL) dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp cấp cho lò Biến áp lò
về cấu tạo và hình dáng giống như biến áp động lực thông thường, nhưng nó làm
việc trong môi trường khắc nghiệt, điều kiện làm việc nặng nể cho nên so với
Hình MH21-03-02
biến áp động lực thông thường nó có những đặc điểm khác biệt sau:
- Cùng một cấp công suất, biến áp lò có kích thước và khối lượng lớn hơn - Dòng ngắn mạch nhỏ CS Bla)”
- Có độ bền cơ học cao đề chụi được sự tác động của lực điện từ phát sinh trong
các cuộn dây và thanh dẫn trong trường hợp xảy ra hiện tượng ngắn mạch làm
việc
- Có khả năng tự động điều chỉnh điện áp dưới tải trong phạm vi khá rộng khi điện áp lưới dao động
Công suất của biến áp lò có thể xác định gần đúng từ điều kiện công suất nhiệt trong giai đoạn nóng chảy, vì ở giai đoạn còn lại công suất nhiệt lò yêu cầu ít hơn
3 Điều chỉnh công suất lò hồ quang
Mục tiêu: Nêu được phương pháp điều chỉnh công suất lò hô quang thông dụng Trong một chu trình nấu luyện của lò hồ quang, trong mỗi giai đoạn, công suất
điện tiêu thụ khác nhau Bởi vậy, điều chỉnh công suất lò hồ quang là một vấn đề
quan trọng đối với công nghệ nấu luyện kim loại trong lò hồ quang
Điều chỉnh công suất lò bằng cách thay đổi điện áp ra của BAL hoặc sự dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài ngọn lửa hồ quang và như vậy sẽ thay đổi được điện áp hồ quang và công suất tác dụng của hồ quang Có thể duy trì công
suất lò theo dòng ly điện áp DU hoặc Ze = Ug
Bộ điều chỉnh duy trì dòng I, =const sẽ không mỗi hồ quang tự động được Ngoài ra, khi dòng điện trong một pha nào đó thay đổi sẽ làm cho dòng 2 pha còn lại thay đổi Ví dụ như đứt 1pha, dòng 2 pha còn lại giảm xuống và lúc đó
bộ điều chỉnh thực hiện việc hạ điện cực xuống mặc dầu không cần việc đó Các
bộ điều chỉnh này chỉ dùng cho lò một pha, chủ yếu là lò hồ quang chân không
Trang 31Bộ điều chỉnh duy trì điện áp Ú,„= const có khó khăn trong việc đo thông số
này Thực tế, cuộn day đo được nối giữa thân kim loại của lò và thanh cái thứ
cấp BAL Do vậy điện áp đo được phụ thuộc vào dòng tải và sự thay đổi dòng của một pha sẽ ảnh hưởng tới 2 pha còn lại như đã trình bày
Bộ điều chỉnh duy trì U,,/1„= Zj„= const là tối ưu thông qua hiệu số các tín
hiệu dòng và áp: al, - bU,, = ĐT Zong - 24)
Trong đó: a,b các hệ số phụ thuộc biến áp, biến dòng
Zong %% giá trị đặt và giá trị thực của tổng trở hồ quang
Vol, (al, - bu.) = Zang - Tụ = AZ,
Như vậy việc điều chỉnh thực hiện theo độ lệch của tông trở hồ quang so với giá
trị đặt Phương pháp này dễ môi hồ quang, duy trì được công suất lò, ít chụi ảnh hưởng của dao động điện áp nguồn cũng như ảnh hưởng lẫn nhau giữa các pha
4 Một số sơ đồ khống chế dịch cực lò hồ quang
Mục tiêu: Phân tích được sơ đồ điều khiển dịch cực lò hồ quang
4.1 Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực hồ quang (hình MH21-03-03)
Hình MH21-03-03: Sơ đồ khối chức năng hệ điều chỉnh công suất lò hồ quang
Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 7 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai Bộ điều
Trang 32khuếch đại 5, cơ cấu chấp hành 6 và thiết bị đặt 3 Trên phần tử so sánh 4 có hai tín hiệu từ đối tượng tới (từ đối tượng dòng và áp) và một tín hiệu từ thiết bị đặt tới Tín hiệu so lệch từ phần tử so sánh được khuếch đại qua bộ khuếch đại 5 rồi
đến cơ cấu chấp hành 6 để dịch cực theo hướng giảm sai lệch Để hoàn thiện đặc
tính động của hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ đồ còn có các phần tử phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng , áp hồ quang v.v Trong sơ đồ cũng có thể có các phần tử chương trình hoá, máy tính v.v
Hệ điều chỉnh có thể dùng khuếch đại từ, khuếch đại máy điện, Thyristor, thuỷ
luc, ly hgp điện từ
4.2 Sơ đồ một pha khống chế dich cực lò hồ quang dùng máy điện khuếch đại -
động cơ
Lò hồ quang được trang bị bốn hệ truyền động như nhau, trong đó ba hệ ding dé
truyền đông ba điện cực, hệ còn lại ở chế độ dự phòng
Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động được biểu diễn trên hình MH21-03-04 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập Ð truyền động nâng hạ điện cực thông qua cơ cau truyền lực dùng bánh răng - thanh răng được cấp nguồn từ máy điện
khuếch đại từ trường ngang MĐKĐ MDKD có ba cuộn kích thích:
- Cuộn chủ đạo CĐC1ở chế độ tự động và CĐC2 ở chế độ bằng tay
- Cuộn phản hồi âm điện áp CFA
Ở chế độ tự động: cầu dao 1CD hở, 2CD đóng và tay gạt 5-6 và 7-§ đóng Điện áp ra ở chỉnh lưu tỉ lệ với dòng điện hồ quang đặt lên chiết áp 3R Điện áp ra của cầu chỉnh lưu 2CL tỉ lệ với điện áp hồ quang đặt lên chiết áp 4R Điện áp đặt lên cuộn kích thích CĐI1 bằng:
U CĐCI— U,„—U, (3.3)
Khi điện áp chưa chạm vào phôi liệu, dòng điện hồ quang dq, bang không, điện
áp hồ quang là trị số cực đại U, Điện áp đặt lên cuộn CĐCI bằng: = UL, (3.4)
hqmax
CĐCI
Sức từ động sinh ra trong cuộn CĐC1 có chiều để MĐKĐ phát ra điện áp có cực tính dé động cơ Ð quay theo chiều hạ điện cực đi xuống với tốc độ chậm vì lúc
Trang 33nối tiếp với cuộn CĐCI, mặt khác điột 3CL thông làm ngắn mạch điện trở 7R
nên dòng trong cuộn phản hồi âm điện áp CFA tăng lên
Sức từ động tổng trong các cuộn kích thích là sẽ giảm xuống, kết quả là điện cực
được hạ xuống chậm E= Ee F, (3.5)
Khi điện cực chạm vào phôi liệu (hiện tượng ngắn mạch làm việc), dòng hồ quang có trị số cực đại q,, 7 I) còn điện áp hồ quang bằng không wv, = 0)
Mặt khác rơ le dòng RD tác động nên điện trở Š5R bị ngắn mạch, điện áp đặt trên cuộn CĐCI bằng điện áp đặt lên điện trở R3
Vopr = U,, (3.6)
Sức từ đông do cuộn dây CĐCI đảo chiều, máy điện khuếch đại phát ra điện áp có cực tính ngược lại, làm cho đông cơ đảo chiều quay kéo điện cực lên nhanh
Trong chế độ nâng, điơt 3CL khố, điện trở 7R được nối tiếp với cuộn CFA làm
giảm sức từ động F đồng thời điôt 4CL thông nên rơle điện áp RA tác động làm cuộn dây rơle thời gian mắt điện Sau thời gian mở chậm, tiếp điểm RTh mở ra đưa điện trở 10R vào nối tiếp với cuộn kích thích CKĐ của động cơ làm giảm tir thong dé tăng tốc động cơ trên tốc độ cơ bản Kết quả là sức từ động tổng
trong các cuộn kích từ tăng lên để điện cực được kéo lên nhanh khỏi phôi liệu và sau thời gian chỉnh định (đủ để cho điện áp MĐKĐ đạt đến định mức) từ thông động cơ giảm để tốc độ tăng trên tốc độ cơ bản
Khi điện cực nâng khỏi phôi liệu, ngọn lửa hồ quang xuắt hiện, quá trình mỗi hồ
quang hoàn tất Trong quá trình điện cực di chuyền theo chiều đi lên, dòng điện hồ quang giảm, điện áp hồ quang tăng lên Hiệu điện áp lấy trên chiết áp 3R và 4R giảm dần, sức từ động giảm, điện áp phát ra của máy điên khuếch đại giảm dần và động cơ nâng điện cực chậm dần Khi điện áp máy phát của máy điện
khuếch đại nhỏ hơn ngưỡng tác động của RA, RA không tác động nên RTh có
điện để ngắn mạch điện trở 10R làm tăng dòng của cuộn CKĐ đến giá trị định mức, tốc độ động cơ lại càng giảm đến thời điểm thời điểm khi điện áp trên 3R
và 4R cân bằng về trị số, điện áp trên cuộn CĐÐCI bằng không, điện áp phát ra
của máy điện khuếch đại bằng không động cơ ngừng quay, ngọn lửa hồ quang cháy ổn định Trong quá trình nấu luyện, do sự bắn phá của các điện tử lên bề mặt điện cực, làm cho điện cực bị mòn dần, hệ truyền động sẽ tự động hạ điện
Trang 34cực theo chiều đi xuống đề duy trì độ dài cung lửa hồ quang không đổi, duy trì
ty sé:
constIUhqhq= (3.7)
Ở chế độ khống chế bằng tay, cầu dao 1CD đóng, 2CD mở, tay gạt 1-2 và 3-4
Trang 35Hình MH21-03-04: Sơ đồ dịch cực cho một pha lò hồ quang 5 Lò hồ quang chân không
Mục tiêu:Giới thiệu được sơ bộ kết cấu và ứng dụng của lò h quang chân không
Lò chân không được ứng dụng trong:
- Sản xuất các vật liệu chịu nhiệt và có hoạt tính hoá học mạnh như: ziricôni Zn,
titan Ti, vonfram W v.v
- San xuất kim loại hiếm
- San xuất thép chất lượng cao, có lý tính tốt dùng trong các ổ đỡ cao tốc - Sản xuất các vật liệu đặc biệt dùng trong các ngành kỹ thuật như: nguyên tử,
vũ trụ
Có 2 loại lò hồ quang chân không:
- Lò có điện cực không tiêu tốn bằng graphic hay bằng đồng với đầu cực vonfram (có làm mát bằng nước) Loại lò này khó đảm bảo chất lượng cao của
kim loại luyện vì thành phan bị làm bn bởi các điện cực khi nấu luyện
- Lò có điện cực tiêu tốn là chính kim loại nấu luyện thường được sử dụng rộng
rai
Lò hồ quang chân không thường bao gồm các bộ phận chính:
- Khuôn kết tỉnh ở dạng ống đồng (tròn, ôvan hay chữ nhật) có vỏ làm mát bằng nước Thường lớp ngoài bằng vật liệu không từ tính có đặt cuộn dây để tập trung hồ quang dọc trục ống và khuấy trộn kim loại trong bé long
- Cơ cầu treo và dịch điện cực Hệ treo có thể là mềm (tời, xích) hay cứng (vít, bánh răng) và tốc độ dịch cực 20 + 300mm/ph
- Buồng làm việc có ống nạp liệu hay phễu
- Hệ thống bơm chân không, dụng cụ đo
- Hệ thống làm mát lò
- Nguồn cấp và hệ điều khiển
Trang 366 Lò hồ quang Plasma
Mục tiêu: Giới thiệu được những nét cơ bản của lò hỗ quang plasma
Lò hồ quang plasma là lò sử dụng plasma lạnh Đó là khí ion hoá có mức ion
hoá khoảng 1% (tỉ số giữa số ion trên tổng số phân tử) Plasma nhiệt độ thấp
được ứng dụng trong quá trình như nấu luyện quặng, hợp kim, tinh luyện thép và hợp kim chất lượng cao, chịu nhiệt và tổng hợp các chất khác
Ưu điểm của lò hồ quang plasma là tập trung một năng lượng nhiệt lớn trong
một vùng thể tích nhỏ nên đảm bảo nhiệt độ quá trình rất cao, do đó tăng được
khả năng phản ứng và tốc độ phản ứng Trạng thái kích thích của nguyên tử ở
nhiệt độ cao còn cho phép gây phản ứng để tạo các môi liên kết mà không thể
thực hiện được ở các điều kiện thông thường
Phan tir co ban của lò plasma là plasmatron, ở đó điện năng của nguồn cấp được
biến đổi thành nhiệt năng của dòng plasma nhiệt độ thấp
Phân loại plasmatron theo nguyên lý biến đổi điện năng thành nhiêt năng có: plasmatron hồ quang, plasmatron cảm ứng và điện tử Theo loại dòng điện có plasmatron dòng một chiều, xoay chiều tần số công nghiệp và cao tần Trong Plasmatron hồ quang loại tác dụng trực tiếp được dùng phổ biến
Trang 37CHƯƠNG 4: LÒ CẢM ỨNG
Mã chương: MH23-04
Giới thiệu:
Lò cảm ứng làm việc dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, khi đưa một
khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên, trong khối kim loại xuất hiện
dòng điện xoáy (Foucaul, nhiệt năng do dòng điện xoáy đốt nóng khối kim loại
Mục tiêu:
- Trình bày được nguyên lý làm việc của lò cảm ứng
- Phân tích được một số sơ đồ khống chế nhiệt độ lò cảm ứng
Nội dung chính: 1 Khái niệm chung
Mục tiêu: Nêu được nguyên lý chung của lò cảm ứng và ứng dụng của lò
Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ, khi đưa một khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên, trong khối kim loại xuất hiện dòng điện xoáy (Foucaul0, nhiệt năng do dòng điện xoáy đốt nóng
khối kim loại Nhiệt năng truyền vào khối kim loại phụ thuộc vào các yếu tố
sau:
- Điện trở suất p và hệ số từ thẩm ụụ của kim loại
- Trị số dòng điện của nguồn cấp Nếu tăng trị số dòng điện lên hai lần thì nhiệt năng tăng lên bốn lần
- Tần số dòng điện của nguồn cấp Nếu tăng tần số lên bón lần thì nhiệt năng sẽ tăng lên hai lần
Từ đó ta nhận thấy rằng: tăng dòng điện của nguồn cấp hiệu quả hơn tần số của nguồn cấp nhưng thực tế trị số dòng không thé tăng lên được quá lớn vì lý do
cách điện, trị số dòng lớn làm nóng chảy vòng cảm ứng (mặc dầu đã được làm
mát bằng dòng nước liên tục) cho nên thực tế người ta tăng tần số của nguồn
cấp
Các bộ nguồn tần số cao có thẻ tạo ra bằng các phương pháp sau:
- Dùng máy phát điện đặc biệt tần số cao do kết cấu cơ khí nên tần số của máy phát không vượt quá 2000Hz
- Bộ biến tần dùng thyristor do công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa chế tạo
được loại thyristor tần số cao nên tần số chỉ giới hạn tới 2000Hz
Trang 38- Bộ biến tần dùng đèn phát điện tử, tần số cao tới 400kHz bằng cách dùng đèn
điện tử ba cực nhưng hiệu suất của bộ nguồn không cao, tuổi thọ của đèn thấp
Hình MH21-04-01: Tôi chỉ tiết bằng dòng cao tần
Phạm vi ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số:
- Nấu chảy kim loại trong môi trường không khí (lò kiểu hở) trong môi trường
chân không hoặc khí trơ (lò kiểu kín)
- Thực hiện các nguyện tố công nhiệt luyện như tôi, ram; đặc biệt ứng dụng để tôi bé mat các chỉ tiết như bánh răng, cổ trục khuỷu của động cơ ddieezen khi
yêu cầu độ cứng bề ngoài cao Hình dáng chỉ tiết cần tôi có thể có hình đáng bắt
kỳ
2 Một số sơ đồ khống chế lò cảm ứng
Mục tiêu: Phân tích được nguyên lý làm việc của một số lò cảm ứng
2.1 Lò cảm ứng tần số công nghiệp ( hình MH21-04-02)
Lò cảm ứng tần số công nghiệp được cấp
nguồn từ lưới điện quốc gia qua cầu dao i: L8 ⁄ ĩ sea
cách ly CL, máy cắt MC và biến áp lò | | |
BAL, trong quá trình nấu luyện, điều chỉnh Í=>fa[= ad cơng suất của lò bằng bộ điều chỉnh điện 3 3 b he gat % ^ Á sk 4 ^ áp dưới tải của cuộn sơ cấp biên áp lò Vì BAL hệ số công suất (coso) của lò rất thấp (0,6 + 0,7) nên dùng bộ tụ điện tĩnh C để bù 3 l3
công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số —[Ƒ—~ = SS -|-}”
công suất lò Điều chỉnh dung lượng bù ' = [ v=
của lò băng công tắc K Khôi đôi xing DX a
gom cuộn khang L,, tu C,c6 chire năng cân fon = te: enh
bang phụ tải giữa các pha của biên áp lò ss
se
Trang 39Dé tận dụng hiệu suất sử dụng thiết bị, lò cảm ứng có hai nỗi nấu thép, làm việc
luân phiên nhau bằng cầu dao chuyển đổi ICD và 2CD
Hình MH21-04-02
2.2 Lò cảm ứng trung tần dùng máy phát điện cao tần (hình MH21-04-03)
Hai lò cảm ứng trung tần lò 1 và 2 được cấp nguồn từ cùng một máy phát cao tần F Máy phát cao tần được động cơ không đồng bộ sơ cấp Ð kéo; các tụ C, và Cc, bù công suất vô công nhằm nâng cao hệ số công suất (cosọ)
Biến áp đo lường TU (biến điện áp), biến dòng (TI) c4p nguồn cho các đồng hồ đo: Vôn kế (V), ampe kế (A), wat kế (W) và công tơ vô công (VAr) Đối với tần số (150 + 500) Hz thường dùng máy phát đồng bộ thông thường cực lồi, cuộn dây kích từ quấn trên rôto của máy phát
Đối với tần số (1000 + 8000)Hz dùng loại máy phát kiểu cảm ứng, cuộn dây
Trang 402.3 Lò cảm ứng trung tần ding bộ biến tần KĐK3 ®————— U~ = var 3~ f=50Hz U=var U;kt > cL > CKL > NL > Lò te KĐK2 —_—— KĐCS KĐK1 t A KNg |
Hình MH21-04-04: Sơ đồ khối chức năng lò cảm ứng dùng bộ biến tần
Trong sơ đồ khối chức năng của lò cảm ứng trung tần dung bộ biến tần gồm có các khâu chính sau: Mạch lực gồm có các khâu:
+ CL: bộ chỉnh lưu có điều khién dung thyristor biến đổi ddienj áp xoay chiều
của lưới điện thành điện áp một chiều
+ NL: khâu nghịch lưu cộng hưởng biến điện áp một chiều thành điện áp xoay chiều cung cấp cho vòng cảm ứng của lò
+ CKL: khâu lọc điện áp một chiều dung cuộn kháng lọc với trị số điện cảm (L) khá lớn (vì bộ nguồn cung cấp cho bộ nghịch lưu là bộ nguồn đòng)
+ Lò trung tần: có vòng cảm ứng quấn xung quanh nồi lò và một bộ tụ điện Mạch điều khiển gồm có các khâu:
+ KNg: khâu nguồn một chiều cung cấp cho tất cả các khâu trong mạch điều
khiển
+ KĐCS: khâu điều chỉnh công suất tiêu thụ của lò cảm ứng
+ KĐK2: khâu điều khiển bộ chỉnh lưu
+ KĐKI: khâu điều khiển bộ nghịch lưu
+ KĐK3: khâu điều khiển công nghệ dùng rơle - công tắc tơ đo lường và bảo
vệ