(Tiểu luận) đồ án môn học điện tử công suất đề tài thiết kế bộ điều áp xoay chiều ba pha điều khiển nhiệt độ lò điện trở

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN & TỰ ĐỘNG HĨA BÁO CÁO ĐỒ ÁN MƠN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha điều khiển nhiệt độ lò điện trở Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thị Điệp Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Thanh Thư Mã sinh viên: 18810430168 Lớp: D13TDH&DKTBCN2 Hà Nội, 2021 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha điều khiển nhiệt độ lò điện trở Yêu cầu đề tài: Nhiệt độ lò từ 400˚C đến 500˚C Nguồn xoay chiều pha 3x380V; tần số 50Hz Họ tên Ngô Đắc Nguyện Trần Ngọc Thịnh Vũ Thị Thanh Thư Lê Thanh Thuận Mã sinh viên 188104301 1881043002 1881043016 1881043007 Lớp D13TDH&DKTBCN2 D13TDH&DKTBCN2 D13TDH&DKTBCN2 D13TDH&DKTBCN2 Yêu cầu riêng Công suất 6kW; hiệu suất 0,85 Công suất 7kW; hiệu suất 0,9 Công suất 8kW; hiệu suất 0,95 Công suất 9kW; hiệu suất 0,9 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .1 Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ VÀ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU .2 1.1 Tổng quan lò điện trở 1.1.1 Giới thiệu chung lò điện 1.1.2 Giới thiệu chung lò điện trở 1.1.3 Cấu tạo lò điện trở 1.2 Giới thiệu chung điều áp xoay chiều 1.2.1 Các đặc điểm chung điều áp xoay chiều 1.2.2 Van điều khiển thyristor 10 1.2.3 Phân tích chọn sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha 15 Chương 2: TÍNH TỐN THIẾT KẾ MẠCH LỰC 25 2.1 Thiết kế mạch lực 25 2.2 Tính chọn van mạch lực (Van thyristor) 26 2.3 Tính chọn phần tử bảo vệ van 27 2.3.1 Bảo vệ dòng .28 2.3.2 Bảo vệ áp 29 Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 30 3.1 Yêu cầu chung mạch điều khiển .30 3.2 Cấu trúc mạch điều khiển .30 3.2.1 Khâu đồng pha .32 3.2.2 Khâu tạo điện áp cưa 32 3.2.3 Khâu so sánh 33 3.2.4 Khâu tạo xung .34 3.2.5 Khâu khuếch đại biến áp xung 35 3.2.6 Khâu tạo điện áp điều khiển 37 Chương 4: MÔ PHỎNG KIỂM CHỨNG 39 4.1 Sơ đồ mạch lực mạch điều khiển 39 4.2 Mô kiểm chứng mạch điều khiển trường hợp 41 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO .48 Danh sách bảng, hình Bảng 2.1 Các thơng số kỹ thuật van thyristor T10-12 Nga 27 Bảng 3.1 Bảng thông số thiết bị khâu đồng pha 32 Bảng 3.2 Bảng thông số thiết bị khâu tạo điện áp cưa 33 Bảng 3.3 Bảng thông số thiết bị khâu tạo dao động 34 Bảng 3.4 Bảng thông số thiết bị khâu khuếch đại biến áp xung 37 Y Hình 1.1 Hình ảnh lò điện trở dạng lò giếng Hình 1.2 Cấu trúc bán dẫn ký hiệu thyristor 10 Hình 1.3 Đặc tính volt-ampere thyristor 10 Hình 1.4 Hiệu ứng dU/dt tác dụng dòng điều khiển 14 Hình 1.5 Sơ đồ đấu có trung tính 15 Hình 1.6 Sơ đồ tải đấu tam giác 16 Hình 1.7 Sơ đồ đấu khơng trung tính 17 Hình 1.8 Đồ thị điện áp tải, với trường hợp < α < 60˚ 19 Hình 1.9 Đồ thị điện áp tải, với trường hợp 60˚ < α < 90˚ 21 Hình 1.10 Đồ thị điện áp tải, với trường hợp 90˚ < α < 150˚ 22 Hình 2.1 Sơ đồ mạch lực có phần tử bảo vệ dịng áp 25 Hình 2.2 Mạch bảo vệ q dịng La 28 Hình 2.3 Mạch RC bảo vệ điện áp thyristor 29 Hình 3.1 Sơ đồ cấu trúc nguyên tắc điều khiển dọc 30 Hình 3.2 Sơ đồ mạch khâu đồng pha 32 Hình 3.3 Sơ đồ khâu tạo điện áp cưa 32 Hình 3.4 Sơ đồ khâu so sánh 33 Hình 3.5 Sơ đồ mạch tạo dao động dùng IC logic 34 Hình 3.6 Sơ đồ khâu tạo xung chùm 35 Hình 3.7 Sơ đồ khuếch đại xung ghép biến áp xung dạng xung chùm 35 Hình 4.1.Sơ đồ mạch lực 39 Hình 4.2.Sơ đồ mạch điều khiển 40 Hình 4.3 Mạch điều khiển với trường hợp Uđk = 1,43 (~45) 41 Hình 4.4 Đồ thị điện áp tải pha 42 Hình 4.5 Mạch điều khiển với trường hợp Uđk = 2,22V () 43 Hình 4.6 Đồ thị điện áp tải pha 44 Hình 4.7 Mạch điều khiển với trường hợp Uđk = 3,2V () 45 Hình 4.8 Đồ thị điện áp tải pha 46 Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với việc phát triển mạnh mẽ ứng dụng khoa học kỹ thuật công nghiệp, đặc biệt công nghiệp điện tử thiết bị điện tử có công suất lớn chế tạo ngày nhiều Đặc biệt ứng dụng vào đời sống hàng ngày phát triển mạnh mẽ Với chủ trương cơng nghiệp hóa – đại hóa đất nước, nhà máy, xí nghiệp cần phải nâng cao suất cách đưa công nghệ điều khiển tự động vào sản xuất Do cần phải có thiết bị máy móc an tồn, xác Để làm điều này, nhà nước ta cần có đội ngũ thiết kế đủ lực Sinh viên ngành Tự động hóa tương lai phần số đó, cần phải trang bị cho tảng kiến thức thật vững Chính vậy, đồ án mơn học Điện tử cơng suất điều kiện cho sinh viên tự tìm hiểu, nghiên cứu kiến thức điện tử công suất Mặc dù chúng em nỗ lực cố gắng, nhiên lần chúng em làm đồ án, đặc biệt trình độ hiểu biết chúng em nhiều hạn chế nên chúng em khơng thể tránh khỏi sai sót, chúng em mong nhận phê bình, góp ý thầy cô để giúp chúng em hiểu rõ vấn đề đồ án ứng dụng thực tế để đồ án chúng em hồn thiện Trong q trình làm đồ án chúng em nhận giúp đỡ bảo tận tình Nguyễn Thị Điệp Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn đến giúp chúng em hồn thành đồ án Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Thanh Thư Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha Chương 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ VÀ BỘ ĐIỀU ÁP XOAY CHIỀU 1.1 Tổng quan lò điện trở 1.1.1 Giới thiệu chung lò điện a Định nghĩa Lò điện thiết bị điện biến điện thành nhiệt dùng q trình cơng nghệ khác nung nấu luyện vật liệu, kim loại hợp kim khác v.v… - Lò điện sử dụng rộng rãi lĩnh vực kỹ thuật: + Sản xuất thép chất lượng cao + Sản xuất hợp kim phe-rô + Nhiệt luyện hóa nhiệt luyện + Nung vật phẩm trước cán, rèn dập, kéo sợi + Sản xuất đúc kim loại bột - Trong lĩnh vực công nghiệp khác: + Trong công nghiệp nhẹ thực phẩm, lò điện dùng để sất, mạ vật phẩm chuẩn bị thực phẩm + Trong lĩnh vực khác, lò điện dùng để sản xuất vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, loại vật liệu chịu lửa v.v… Lị điện khơng có mặt ngành công nghiệp mà ngày dùng phổ biến đời sống sinh hoạt hàng ngày người cách phong phú đa dạng: Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nước điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v… b Ưu điểm lò điện so với lò sử dụng nhiên liệu - Có khả tạo nhiệt độ cao - Đảm bảo tốc độ nung lớn suất cao - Đảm bảo nung xác dễ điều chỉnh chế độ điện nhiệt độ - Kín Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Thanh Thư Thiết kế điều áp xoay chiều ba pha Có khả khí hố tự động hố q trình chất dỡ nguyên liệu vận chuyển vật phẩm - Đảm bảo điều kiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ c Nhược điểm lò điện - Năng lượng điện đắt - Yêu cầu có trình độ cao sử dụng 1.1.2 Giới thiệu chung lò điện trở a Nguyên lý làm việc lò điện trở Lò điện trở làm việc dựa sở có dịng điện chạy qua dây dẫn vật dẫn tỏa lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxơ: Q = I2RT (1 0) Trong đó: Q - Lượng nhiệt tính Jun (J) I - Dịng điện tính Ampe (A) R - Điện trở tính Ơm (Ω)) T - Thời gian tính giây (s) - Từ cơng thức ta thấy điện trở R đóng vai trị: + Vật nung: Trường hợp gọi nung trực tiếp + Dây nung: Khi dây nung nung nóng truyền nhiệt cho vật nung xạ, đối lưu, dẫn nhiệt phức hợp Trường hợp gọi nung gián tiếp Trường hợp thứ gặp dùng để nung vật có hình dạng đơn giản (tiết diện chữ nhật, vng trịn) Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều thực tế cơng nghiệp Cho nên nói đến lị điện trở khơng thể khơng đề cập đến vật liều để làm dây nung, phận phát nhiệt lò b Những vật liệu dùng làm dây nung Yêu cầu vật liệu dùng làm dây nung Dây nung phận phát nhiệt lò, làm việc điều kiện khắc nghiệt địi hỏi phải đảm bảo yêu cầu sau: - Chịu nóng tốt, bị oxy hóa nhiệt độ cao Sinh viên thực hiện: Vũ Thị Thanh Thư