Trường Đại học Điện Lực Khoa công nghệ tự động
ĐỎ ÁN MÔN HỌC: LÝ THUYET DIEU KHIEN TỰ ĐỘNG
=F
DAl HOC DIEN LUC
ELECTRIC POWER UNIVERSITY
Giáo viên hướng dẫn: PHẠM THỊ HƯƠNG SEN
Sinh viên thực hiện : NGUYÊN TRỌNG DŨNG
LỚP : D6-CNTD
Trang 2MỤC LỤC Trang CHUONG 1: ĐẶC TÍNH THỜI GIAN CÚA MỘT KHÂU - 4 II): 0 4jíiừHrtiiẳiiiiiii 4 1.2 Khảo sát các đường đặc tính thời gian của là lò điện trở có hàm truyền ——— e 4 CHƯƠNG 2: QUỸ ĐẠO NGHIỆM - - L0 2221112222222 22222 sse 7 VN) 0) 0IIỤIAIADIN.ÔÔÔ Ả 7 2.2 Quy tắc vẽ quỹ đạo nghiệm só 2 2999 SSSSS SE re 7 2.3 Ứng dụng vẽ quỹ đạo nghiệm số cúa hệ kín có phán hồi âm đơn vị 9
CHƯƠNG 3: Thiết kế bộ điều khiển cho lò điện trở theo các luật điều khiển
P,PL,PID Xác định tham số bộ điều khiến theo ba phương pháp khác nhau để hệ có chất lượng tốt nhẤTC 2-5 S1 E14 E112E111112112112T1.11 T1 T11 nàng ng 11
3.1 Thiết kế bộ điều khiến theo luật P -¿- +5: 5+5: +2+>+2+>s+2 3.2 Thiết kế bộ điều khiến theo luật PI - << << << << <555c5<css 12 3.3 Thiết kế bộ điều khiển theo luật PID 22222 2+2* 2222k 13 3.4 Các phương pháp thiết kế bộ điều khiến - l6
3.4.1 Thiết kế bộ điều khiến P,PI,PID bằng phương pháp Zeigler — Nichols
3.4.2 Thiết kế bộ điều khiến P,PI,PID bằng Simulink 22 3.4.3 Thiết kế bộ diều khiến P, PI, PID bằng phương pháp sisotool 28 CHUONG 4: TÌM HIỂU VÈ HỆ ĐIỀU KHIÊN LÒ ĐIỆN TRỚ TRONG THỰC 1 ee cece cece cee ee ee ee eeteeebeeeeeeeeeseseeceeeeeeeeeeseeeeseetteasaeees 34
4.1 Nguyên lý làm việc của lò điện trở - - << << 34
Trang 3LỜI NÓI ĐÀU
Ngày nay ngành tự động hóa đã trở thành một vấn đề thiết yếu trong ngành công
nghiệp.Để thiết kế được các mô hình tự động hóa trong nhà máy công nghiệp thì người thiết kế cần nắm được các kiến thức về Lý thuyết điều khiển tự động — bộ môn
cơ bản của ngành tự động hóa Một trong các kỹ năng mà người học phải có sau khi học xong bộ môn này là phải nhận dạng và ồn định các mô hình
Trong đồ án này em đã biết cách khảo sát các đường đặc tính thời gian, vẽ được quỹ đạo nghiệm số của hệ kín phản hồi thông qua Maclab từ đó xác định các thông số để
hệ thống ồn định rồi từ đó thiết kế các bộ điều khiển P,PI,PID để nâng cao chất lượng
đầu ra của hệ thống
Trong quá trình thực hiện đồ án này em đã nhận được rất nhiều sự khuyến khích và góp ý từ các ban cũng như thây cô, đặc biệt là cô Phạm Thị Hương Sen — Giáo viên bộ môn của khoa công nghệ tự động trường Đại học Điện Lực Với những kiến thức và hiểu biết còn hạn chế, em rất mong nhận được nhiều hơn nữa những sự đóng góp , bổ xung ý kiến của cô và các bạn đề cho đồ án này hoàn thiện hơn,giúp em có kiến thức vững chắc đề có thể học tập và nghiên cưu sâu hơn trong ngành công nghệ tự động
Trang 4Đèbài: Cho đối tượng cần điều khiển là lò điện trở có hàm truyền đạt: W(s)=——— Yéu cau: Cho K = 10, khảo sát các đường đặc tính theo thơi gian của lò điện trở Nêu nhận xét
Vẽ quỹ đạo nghiệm số của hệ kín có phản hồi âm đơn vị Dựa vào quỹ đạo nghiệm SỐ, tìmK„ để hệ thống ồn định, chỉ rõ giá trị này trên quỹ đạo nghiệm
SƠ
Tìm K đề hệ có tần số dao động tự nhiên =6
Tìm K để hệ có hệ số tắt dằn0.8
Tìm K để hệ có độ quá điều chỉnh 25% Tìm K để hệ có thời gian quá độ là 200s
Thiết kế hệ điều khiển cho lò điện trở theo các luật điều khiên: P, PI, PID Tiến hành xác định tham số bộ điều khiển theo ba phương pháp khác nhau để hệ có
chất lượng tốt nhất
Trang 5CHUONG 1: DAC TINH THOI GIAN CUA MOT KHAU
1.1 Dinh nghia
Đặc tính thời gian của hệ thống mô tả sự thay đồi tín hiệu đầu ra của hệ thống
khi tín hiệu đầu vào là hàm xung đơn vị hay hàm nắc đơn vị
Hàm quá độ của một khâu
Hàm quá độ của một khâu là phản ứng của khâu đó với tín hiệu vào 77) Kí hiệu : h()
Biểu thức : h)= 1©)
Hàm trọng lượng của một khâu
Hàm trọng lượng của một khâu là phản ứng của khâu đối với tín hiệu vào ( Kíhiệu: 0 Biéuthic: ()=L'{W(s)} 1.2 Khảo sat các đường đặc tính thời gian của là lò điện trở có hàm truyền đạt: W(s) = ——
Trang 6— *) Ham qua độ h(t): Step Response Amplitude 1 0 500 1000 1500 2000 2500 Time (seconds) Nhận xét: +) Do bậc của mẫu lớn hơn bậc của tử nên đường h(†) xuất phát từ gốc tạo độ O
+) Do — =— =10 nên đường h(†) tiến đến 10 +) Thời gian lên: 880 (s)
Trang 8CHƯƠNG 2: QUỸ ĐẠO NGHIỆM SÓ
2.1 Định nghĩa
Quỹ đạo nghiệm số là quỹ đạo tạo ra từ các nghiệm của phương trình đặc tính của hệ thống khi có một thông số nào đó của hệ thay đổi từ 0 đến +00
Bằng cách quan sát quỹ đạo nghiệm số thì ta có thể nhận thấy quỹ đạo nghiệm số nào ở bên trái trục ảo thì hệ thống sẽ ôn định, còn những QĐNS nằm ở bên
phải trục ảo thì hệ thống không ổn định Từ đó ta có thể xác định được khoảng thông số thay đôi dé hệ thống ồn định
Phương pháp này thường dùng cho hệ số biến đổi là hệ số khuếch đại của hệ
thống
2.2 Quy tắc vẽ quỹ đạo nghiệm số
Để vẽ QĐNS, trước tiên ta phải biến đổi tương đương phương trình đặc tính về dạng : ( 1+ =0 ( Trong đó : K là thông số không thay đổi ( ( Gọi ø là số cực của Go(s) , øm là số zero của Go(s) ~ÌÍ ~ Đặt Go(s) = VY
Ta có điều kiện biên độ và điều kiện pha:
|Go(s)| = 1 Điều kiện biên độ
<Go(s)=(2HI) — Điều kiện pha *Các quy tắc vẽ QĐNS:
-_ Quy tắc 1: Số nhánh của quỹ đạo nghiệm số bằng số bậc cưa phương trình đặc tính và bằng số cực của Gu(s) , tức là có z nhánh
-_ Quy tắc 2: Khi K=0 các nhánh của quỹ đạo nghiệm số xuất phát từ các cực của Go(s) Khi K tién dén +00 thi m nhánh của quỹ đạo nghiệm số tiền đến m zero cua G(s) , n-m nhánh còn lại tiến đến co theo các tiệm cân xác định bởi quy tắc 5 và 6
Trang 9- Quy tắc 4: Một điểm trên trục thực thuộc về quỹ đạo nghiệm số nêu tổng số cực và zero của Go(s) bên phải nó là một số lẻ
-_ Quy tắc 5: Góc tạo bởi các đường tiệm cân của quỹ đạo nghiệm số với trục thực xác định bởi:
=f 2 (v6i /=0,0, +1, +2, )
- Quy tắc 6: Giao điểm giữa các tiệm cận của quỹ đạo ngiệm số với trục thực
là điểm A có tọa độ xác định bởi: x OA=
Trong đó: p¡ và z¡ là các cực và zero của Go(S)
-_ Quy tắc 7: Điểm tách nhập( nếu có ) của quỹ đạo nghiệm số nằm trên trục thực và là nghiệm của phương trình :
— =0
- Quy tắc 8: Giao điểm của quỹ đạo nghiệm số với trục ảo có thể xác định bằng một trong hai cách sau:
+) Áp dụng tiêu chuẩn Routh- Hurwitz
+) Thays= vào phương trình đặc tính, cân bằng phần thực và phần ảo sẽ tìm được giao điểm với trục ảo và giá trị K
- Quy tắc 9: Góc xuất phát của các quỹ đạo nghiệm số tại cực phức ?; được xác định bởi
=180°+ arg( — )— arg( — )
- Quy tắc 10: Tổng các nghiệm là hằng số khi K thay đổi từ 0 đến +00 - Quy tắc 11: Hệ số khuếch đại dọc theo quỹ đạo nghiệm số có thê xác định
điều kiện biên độ
O_,
()
Trang 12Root Locus System: w {[——— Gain: 91 Pole: -0.225 + 0.51i 0.8Ƒ Damping: 0.404 Overshoot (%): 25 0.6L ] Frequency (rad/s): 0.558 " — 044 3 2z § 0.2} ° 5 ® r 2 OF CS š > SN $ -0.2Ƒ £ £ > a E -04L -0.6 + -0.8 1 -1 ! L L -0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Real Axis (seconds'†) =>K=09I
Hệ có thời gian quá độ là 200s => K = 4.7
CHUONG 3: Thiết kế bộ điều khiến cho lò điện trở theo các luật điều khiển P,PI,PID Xác định tham số bộ điều khiến theo ba phương pháp
khác nhau để hệ có chất lượng tốt nhất
e_ Thiết kế bộ điều khiển cho lò điện trở theo các luật điều khiển
e_ Đối tượng điều khiển là một khâu quán tính bậc nhất và khâu trễ có hàm
truyền:
| - cb()= * /( +1)
3.1 Thiết kế bộ điều khiến theo luật P
- Luật P là luật điều khiển tỉ lệ tạo ra tín hiệu điều khiển u(t) tỉ lệ với tín hiệu sai lệch e(t)
* Phuong trinh vi phan: u(t)= = () * Hàm truyền: ( Jaa
Trang 13Trong đó Kp là hệ số khuếch đại quy luật Theo tính chất của khâu khuếch đại(
hay khâu tỷ lệ) ta thấy tín hiệu ra của khâu luôn luôn trùng pha với tín hiệu vào
Điều này nói lên ưu điểm của khâu khuếch đại là độ tác động nhanh Vì vậy,
trong công nghiệp,quy luật tỉ lệ làm việc ổn định với mọi đối tượng Tuy nhiên, nhược điểm cơ bản của khâu tỉ lệ là khi sử dụng với các đối tượng tĩnh, hệ thồng điều khiển luôn tồn tại sai lệch tĩnh Đề giảm giá trị sai lệch tĩnh thì phải
tăng hệ số khuếch đại nhưng khi đó, tính dao động của hệ thống sẽ tăng lên và có thể làm hệ thống mắt ồn định Quy luật tỉ lệ thường được dùng cho những hệ thống cho phép tồn tại sai lệch tĩnh K càng lớn thì sai SỐ xác lập càng nhỏ
Nếu tăng K thì rõ rang sai lệch tĩnh giảm nhưng lại có biên độ dao động tăng quá, khi đó hệ thống sẽ mất ôn định vì vậy phải lựa chọn thong sé cho phù hợp
3.2 Thiết kế bộ điều khiến theo luật PI
Để hệ thống vừa có tác động nhanh, vừa triệt tiêu được sai lệch dư, người ta
kết hợp quy luật tỉ lệ với quy luật tích phân để tạo ra quy luật tỉ lệ - tích phân
Luật điều khiển PI là cấu trúc ghép song song của khâu P và khâu I Tín hiệu ra của bộ PI là tổng tín hiệu ra của hai khâu thành phần
* Phương trình viphân ()=.()+ ƒ().()
* Hàm truyền : ()=-3= +—
Trang 14-45°= -S0°
Đồ thị bode của khâu PI
Về tốc độ tác động thì quy luật PI chậm hơn quy luật tỉ lệ nhưng nhanh hơn quy luật tích phân
Trong thực tế, quy luật điều khiển PI được sử dụng khá rộng rãi và đáp ứng được chất lượng cho hầu hết các quá trình công nghệ, Tuy nhiên, do có thành phần tích phân nê độ tác động của quy luật bị chậm đi Vì vậy, nếu đối tượng có nhiễu tác động liên tục mà hệ thống lại đòi hỏi độ chính xác cao thì quy luật PI không đáp ứng được
3.3 Thiết kế bộ điều khiến theo luật PID
Dé tăng tốc tác động của quy luật PI, trong thành phần của nó người ta ghép
thêm thành phần vi phân và nhận được quy luật điều khiển tỉ lệ tích phân Có
thêm thành phần vi phan lam tang tốc tác động cho hệ thống
Luật điều khiển PID được tạo bằng cách ghép song song ba khâu: P,I và D
* Phương trình vi phân: ()= ()+ ƒ()()+ O
Khâu điều chỉnh PID có hàm truyền đạt: ()= +—+ +
Trang 15Về tốc độ, quy luật PID còn có thể nhanh hơn cả quy luật tỉ lệ Nói tóm lại, quy luật PID hoàn hảo nhất.Nó đáp ứng nhu cầu chất lượng của hầu hết các quy trình công nghệ nhưng việc hiệu chnhr các tham số của nó phức tạp, đòi hỏi người sử dụng ở những nơi cần thiết, khi quy luật PI không đáp ứng được yêu cầu về chất lượng điều chỉnh Lia 204 Bidec +20Z/2<c Pla +900 | - - ea = _90° Đồ thị Bode của khâu PID
— Nhận xét: Đây là quy luật điều khiển hoàn hảo nhất, nhanh và chính xác độ sai
86 xác lập nhỏ, độ quá hiệu chỉnh có thể điều chỉnh được Nhưng nhạy cảm vói nhiễu và việc điều chỉnh 3 thông số trên rất phức tạp
Trên thực tế bộ điều khiển PID có thể được tạo ra từ các mạch từ các mạng điện điện tử hoặc tạo ra từ các bộ điêu khiên mêm trong máy tính
* Sơ đồ khối hệ thống điều khiển như sau:
Trang 16Step Integrator dư/dt Gain2 Derivative 1 400s+1 Kad Transfer Fen v Transport Delay
Anh hưởng của các tham số Kp, Ky, Kp, đối với các chỉ tiêu chất lượng được thể hiện qua bảng sau: Scope Thay đồi tham số Chỉ tiêu chất = 5 š
lượng Tăng Tăng Tăng
Trang 17điêu khiên Độ dự trữ Giảm Giảm Tăng ồn định Bên với Giảm Thay đôi ít Giảm nhiễu đo
3.4 Các phương pháp thiết kế bộ điều khiến
3.4.1 Thiết kế bộ điều khiển P,PI,PID bằng phương pháp Zeigler — Nichols
Đây là phương pháp thông dụng nhất để chon thông số cho bộ điều khiển PID thương mại hiện nay Phương pháp này dựa vào thực nghiệm đề thiết kế bộ điều
khiển P,PI,PID bang cach chọn thông số bộ điều khiển PID tùy theo đặc điểm
của đối tượng
Trang 18> Thiết kế khâu P: Mở cửa số Command window gõ lệnh: >>L=20; >>n=3; >> [num den]=pade(L,n); >> Wtre=tf(num,den); >> WdtEtf([1],[400 1])*Wtre; >> Wpid=20; >> W=fEedback(Wdt#Wpid,I); >>step(W); Step Response | System: Wat | Peak amplitude: 1.42
! Overshoot (%): 49.1 System: Wat
| At time (seconds): 58.9 Settling time (seconds): 249 Amplitude 02 ; i 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Time (seconds)
-_ Từ đồ thị ta thấy độ quá điều chỉnh là 49,1% > 10% va thời gian quá độ là
249s không thể chấp nhận thông số của bộ điều khiển này
Trang 19- Ta giam Kp = 10 Step Response System: Wat Settling time (seconds): 117 | 0 20 40 60 | Peak amplittide: 0.953 i Overshoot (%): 4.8 ¡_ At time (se‡onds): 89 i L L 80 100 120 140 Time (seconds) s “System: Wat 99sec 160 180
- Tir dé thi ta thấy độ quá điều chỉnh là 4.8% < 10% và thời gian qua dé 1a 117s
nên có thê chấp nhận thông số của bộ điều khiển này
> Thiết kế khâu PI:
Trang 21System: w6 Peak amplitude: 1.03 Overshoot (%): 3.15 At time (seconds): 321 Step Response Amplitude -0.2 = i System: w6 | Settling time (seconds): 507 L 1 L 0 100 200 300 400 500 Time (seconds)
+ Ta thấy độ quá điều chinh giam con 3,15%
+ Thời gian quá độ là 507s
KL: Có thể chấp nhận bộ điều khiển này Thiết kế khâu PID: K,=24; T;¡ =40; Tạ=10
Trang 23Step Response i System: w7 Amplitude System: w7 Peak amplitude: -3 2.57 Overshoot (%): 7.65 At time (seconds): 0 -3® L 1 L 0 50 100 150 200 Time (seconds) +) Độ quá điều chỉnh là 7,65% < 10% +) Thời gian quá độ cũng giảm còn 179s KL: Ta châp nhận được hệ thông này
Trang 24Ta có đáp ứng đầu ra: 1.5 T T T T T T T r r " ` X:61 Y:1.421 X: 181 X: 291 4L Y: 0.956 Y: 0.9449 | "n5 =N 0.5L 1 0 Ị 1 1 Ị 1 1 1 L 0 50 100 150 200 250 300 350 400 +) Độ quá điều chỉnh: 50,38%
+) Thời gian quá độ: I8§1s
Trang 25| < ° 8 8 X:71 X: 151 Y: 0.9116 Y: 0.9084 0.7 0.6 0.5 0.4 0.2Ƒ 4 0.15 0 L 1 1 1 1 1 1 1 L 4 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
+) D6 qua diéu chinh: 5.27% < 10%
+) Thời gian quá độ: 71s
f> Nhận xét: Ta thấy hệ thống đạt yêu cầu
Trang 26Ta có đáp ứng đầu ra: 18 1 X1 1.6, Y: 1.798 14L X:201 12L Y:14402 X31 1 Y: 1.001 0.8F 0.6F 04L 0.2- 0 1 L L L L 1 1 1 1 0 50 100 150 200 250 300 30 400 450 +) Độ quá điều chỉnh: 78,7% > 10%
+) Thời gian quá độ: 201s
=> Nhận xét: Hệ thống chưa đạt yêu cầu - Chon K, = 9; T; =240
Ta có đáp ứng đầu ra:
500
Trang 271.4 T r r r r r 1 r r 1.2F X: 111 J 0.8F 4 0.4L | 0.25 0 L 1 1 1 1 1 1 L L 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500
+) D6 qua diéu chinh: 3,75% < 10%
+) Thời gian quá độ: 81s
=> Nhận xét: Hệ thống đạt yêu cầu
Trang 28A > 1 > oR »L—] 400s+1 Transport Scope Delay SHER TT Transfer Fon Gain2 _ Derivative Ta có dap ứng đầu ra: 2 T r T T T T T T T 4.8L \ x87 4 Y: 1.924 1.6L 4 1.4L 4 1.2L SN X: 217 4 Y: 1.008 1Ƒ Ni” 0.8Ƒ + 0.6Ƒ 1 0.4L 4 L L 1 1 1 1 1 L 0 S0 100 150 200 250 300 350 400 450 500 +) Độ quá điều chính: 90,87% > 10%
+) Thời gian quá độ: 117s
=> Nhận xét: Hệ thống chưa đạt yêu cầu - Chọn K;=15; T;=120; Tạ=9
Trang 291.4 1.2L : 1 mm X: 337 x.= Y: 1.014 0.8F 4 0.6Ƒ 4 0.4L 4 0.25 0 L 1 1 1 1 1 1 L L 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 +) Độ quá điều chỉnh: 11,9% +) Thời gian quá độ: 77s Nhận xét:Hệ thống đạt yêu cầu
3.4.3 Thiết kế bộ diều khiển P, PI, PID bằng phương pháp sisotool
Sisotool là công cụ giúp thiết kế hệ thống điều khiển tuyến tính hồi tiếp một
đầu vào, một đầu ra Các khâu hiệu chỉnh như sớm pha, trễ pha, sớm trễ pha, P,
PI, PD, PID déu có thé thiết kế được với sự trợ giúp của công cụ này Tuy
nhiên, Sisotool không phải là công cu thiết kế tự động mà chỉ là bộ công cụ trợ
Trang 31>> H=tf(I,I); >> sisotool Trên thẻ Compensator hiện lên giá trị của bộ điều khiển C= 0,0043153 x CC) >> p= 0.0043153 * CC) >> a=feedback(p*Wadt, 1); >> step(a); Ta có đáp ứng đầu ra: Step Response System: a Peak amplitude: 1.11 Overshoot (%): 11.1
1.27 At time (seconds): 1.01e+03 1
1 POSES SEES ZEEE
i ị Settling time (seconds): 1.64e+03 „ 08} ị 1 2s i 1 2 E i i <= 06} l : 4 04L 4 02 | | 0 i : : 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 Time (seconds)
+) D6 qua diéu chinh: 11,1%
+) Thời gian quá độ: 1640 s
Trang 32Nhận xét: Hệ thống không ồn định Chọn C= 0,00975 x CC) >> p= 0.00975 x ( >> a=feedback(p*Wdt,L); >> step(a); Ta có đáp ứng đầu ra: Step Response System a coca eee System: a Peak amplitude: 1.01 Overshoot (%): 0.931 0.8} i At time (seconds): 568 ; 0.6F Amplitude 04+ 0.2+ 1 0 100 200 300 400 500 600 Time (seconds)
+) D6 qua diéu chinh: 0,931%
Trang 35*) Nhận xét: Qua 3 bộ điều khiển trên ta thấy chỉ có bộ điều khién PID là cho
ta kết quả tối ưu nhất Ta có bảng so sánh sau:
Phương pháp | Zeigler — Nichols Simulink Sisotool
a% Thoi 0% Thoi o% Thoi
gian gian gian
qua qua qua Bo DK d6(s) d6(s) độ(s) P 4,8 117 5,27 71 12,9 109 PI 3,15 507 3,75 81 0,931 323 PID 7,65 109 11,9 77 1,43 256 CHƯƠNG 4: TÌM HIẾU VÈẺ HỆ ĐIÊU KHIỂN LÒ ĐIỆN TRO TRONG THỰC TẺ
4.1 Nguyên lý làm việc của lò điện trở
Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một đòng điện chạy qua một dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxo:
Q: Nhiệt lượng tính bằng Jun (J) I: Dòng điện tính bằng Ampe (A) R : Điện trở tính bằng Ôm
T: Thời gian tính bằng giây (s)
Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò: - _ Vật nung: trường hợp này gọi là nung trực tiếp
Trang 36-_ Dây nung: Khi đây nung được nung nóng, nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp Trường hợp này gọi là nung gián tiếp
Trường hợp thứ nhất ít gặp hơn vì nó để nung những vật có hình đạng đơn giản( tiết điện hình chữ nhật, vuông và tròn)
Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp Cho nên nói
đến lò điện trở không thể không đề cập đến vâtj liệu làm dây nung, bộ phận
phát nhiệt của lò
4.2 Cấu tạo của lò điện trở
Lò điện trở thông thường gồm ba thành phần chính là vỏ lò,lớp lót và dây nung e Vỏ lò
Vỏ lò điện trở là một khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong quá trình làm việc của lò Mặt khác vỏ lò cũng dùng đề giũ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò
Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín; còn đối với các lò điện trở bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tốn thất
nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò, đạc biệt là chiều cao lò Trong những trường hợp riêng, lò điện trở có thể làm vỏ lò không bọc kín
Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu tải trọng của lớp lót, phụ tải lò( vật nung) và các cơ cấu khi gắn trên vỏ lò
e Lớp lót
Lớp lót lò điện trở thường gồm hai phần:vật liệu chịu lửa và cách nhiệt
Phần vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và gạch hình đặc biệt tùy theo hình đáng và kích thước đã cho của buồng lò Cũng có
khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất kết đính gọi là các khối
dầm Khối dầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến hành ngoải nhờ các khuôn
Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần nhiệt chịu lửa Mục đích chủ yếu của phần này là để giảm tốn thất nhiệt, Riêng đối với đáy, phần cách
nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói chung
Trang 37không yêu cầu Phần cách nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thê điền
đầy bằng bột cách nhiệt
e Dây nung
Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt, do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yêu cầu sau:
-_ Chịu nóng tot, it bi Oxi hóa ở nhiệt độ cao
- Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao
- Dién tro suất phải lớn
-_ Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ
- Cac tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi
- _ Các kích thước không thay đổi khi sử dụng
- Dé gia cong, dé han hoặc đễ ép uốn
Theo đặc tính của vật liệu làm dây nung, người ta thường chia day nug thanh hai loại: đây nung kim loại và dây nung phi kim loại Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò điện trở công nghiệp, dây nung kim loại đều được chế tạo bằng hợp kim Crom-Nhôm và Crom-Niken là những hợp kim có điện trở lớn.Còn các kim loại nguyên chất được dùng để chế tạo dây nung rất hiếm dây nung kim loại thường được chế tạo ở ạng tròn và dạng băng