Lò Điện trở quyển 2

Lò điện là thiết bị điện-nhiệt biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong công nghiệp và trong dân dụng. công nghiệp và trong dân dụng. Trong công nghiệp, lò điện được sử dụng để nung hoặc nấu luyện các vật liệu, các hợp kim khác nhau. Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò điện được dùng để sấy, gia nhiệt trong các dây chuyền sản xuất bánh, kẹo,... Trong dân dụng, lò điện được sử dụng phổ biến, cấu trúc và chức năng của lò điện rất đa dạng: bếp điện, nồi cơm điện, bình đun nước siêu tốc, các máy sưởi điện, máy sấy,.…

HE THONG DIEU KHIEN LO DIEN TRO Giới thiếu GhUHf::xsxacsi6ei66i1256206602611.G82403052555554 6135185 x68 165 9.1.1 Chức năng điều khiển nhiệt độ lò

Chức năng bảo vệ lò .- cc+cc+cssexes 166 9.1.3 Chức năng hỗ trợ vận hành lò

Lò điện nói chung và lò điện trở nói riêng là những thiết bị có nguy cơ gây sự cố rất cao Nguy cơ đầu tiên phải kế đến là khả năng gây sự cỗ về điện Để tạo ra một công suất cực lớn, dòng điện và đôi khi là cả điện áp hoạt động của lò điện thường rất cao Khi xảy ra sự cố chạm, chập điện, sự tăng công suất có thể ngay lập tức gây các sự cố cháy, nỗ các thiết bị điện và kéo theo đó là sự cố về cháy nỗ Nguy cơ thứ 2 là sự cố quá nhiệt trong lò xảy ra khi chức năng điều khiển nhiệt độ của lò bị hỏng Sự cố quá nhiệt có thể gây những tác hại như làm hỏng vật nung, làm đứt (cháy) các

166 dây điện trở Nếu không được ngăn chặn kip thoi, sự cố quá nhiệt có thể làm hỏng thể xây cũng như một số bộ phận khác của vỏ lò

9.1.3 Chức năng hỗ trợ vận hành lò

Cũng như các thiết bị nhiệt khác, lò điện trở thường có quán tính nhiệt rất lớn Nếu không tuân thủ các trình tự chặt chẽ khi bật và tắt lò, dây điện trở và một số bộ phận của thê xây cũng như vỏ lò có thể bị hư hại, thậm chí bị phá huý Ở các lò với hệ thống điều khiển đơn giản, không có khả năng lập trình, việc tuân thủ các trình tự này được thực hiện một cách thủ công, với mức độ tuân thủ hoàn toàn phụ thuộc vào khả năng, ý thức, thậm chí là tình trạng sức khoẻ của người vận hành Đề đảm bảo an toàn trong quá trình vận hành lò, các hệ thống điều khiển hiện đại sẽ được lập trình để kiểm soát và trực tiếp thực hiện các trình tự vận hành theo yêu cầu

9.2 HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ LÒ

9.2.1 Các phương pháp điều khiến nhiệt độ lò điện trở Điều khiển nhiệt độ lò là chức năng giúp thay đổi công suất điện cấp cho các dây điện trở của lò sao cho cân băng với các tiêu hao nhiệt ở nhiệt độ làm việc của lò theo yêu cầu Có hai phương pháp thay đổi công suất điện cơ bản, tương ứng với hai phương pháp điều khiển nhiệt độ là đóng cắt

(ON/OFF) nguén dién cap cho toàn bộ hoặc từng phần của dây điện trở, và điều biến độ rộng xung (Pulse Width Modulation — PWM)

Về nguyên lý, cả hai phương pháp đều điều chính công suất cấp thông qua việc thay đối thời gian đóng (ON) và thời gian cắt (OFF) Khi thời gian cắt bằng 0, tức là dây điện trở được cấp điện liên tục, nó sẽ hoạt động với 100% công suất thiết kế Ngược lại, khi thời gian đóng bằng 0, tương ứng với trường hợp dây điện trở không được cấp điện liên tục, các dây điện trở ngừng hoạt động và mức công suất khi đó được coi là 0% Trong thực tế, chỉ khi dây điện trở được tính toán thiếu công suất nó mới hoạt động ở mức 100% vừa nêu Nếu sự thiếu công suất ở mức độ nhẹ, dây điện trở sẽ hoạt động với 100% công suất chỉ trong một phần thời gian của giai đoạn quá độ Mức độ thiếu công suất của dây điện trở càng lớn, thời gian nó phải hoạt động ở mức 100% trong giai đoạn quá độ sẽ càng lớn Nếu mức độ thiếu công suất của dây điện trở quá lớn, nó sẽ làm việc với 100% công suất ở gần như toàn bộ thời gian hoạt động của lò Khi công suất dây điện trở được tính toán đúng, nó sẽ hoạt động với cả thời gian đóng và cắt Trường hợp này, tỷ số giữa thời gian đóng với tổng thời gian đóng cắt sẽ có giá trị chính bằng mức công suất mà các dây điện trở đang được cấp

5 Sy Day dign trở gia nhiệt ee Gita cep, | Thiết bị đồng cắtnguồn —_— =

(ONOFE) PAV tse Bộ điều khiển Tin hiệu nhiệt độ (f) nhiệt độ c2

(Thermostat) Cảm biến nhiệt độ

Hình 9.1: Sơ đồ nguyên lý phương pháp đóng cắt (ON/OFF) Điểm khác biệt giữa phương pháp đóng cắt và phương pháp điều biến độ rộng xung là ở tần suất đóng cắt và kéo theo đó là độ chính xác của mức công suất tạo ra Phương pháp đóng cắt có tần suất rất thấp nên mức công suất mà nó tạo ra chỉ có giá trị trong một khoảng thời gian đủ dải Giá trị này chỉ có ý nghĩa khi tính toán tiêu thụ năng lượng cho lò và không có giá trị gì trong việc tính toán các đại lượng của hệ thống điều khiển Ngược lại, phương pháp điều biến độ rộng xung có tần suất đóng cắt rất cao nên mức công suất mà nó tạo ra được xem như chính xác “tuyệt đối” nhất là với các đối tượng có độ trễ lớn như đối tượng nhiệt

9.2.1.1 Diéu khién nhiệt độ lò bằng phương pháp đóng cắt

(ON/OFF) Đây là phương pháp đơn giản nhất và cũng ra đời lâu nhất Nguyên lý hoạt động của phương pháp này được trình bày trên hình 9.1 Khi nhiệt độ lò thấp hơn yêu cầu, bộ điều khiển sẽ đóng và nguồn điện được cấp cho các dây điện trở của lò làm tăng nhiệt độ trong lò Nếu phần dây điện trở cùng kết cấu vỏ lò, thể xây được tính toán đúng, nhiệt độ trong lò sẽ táng đến khi nó vượt giá trị yêu cầu và bộ điều khiển sẽ cắt nguồn cấp cho các dây điện trở để giảm nhiệt độ lò Quá trình cứ liên tục lặp đi lặp lại để duy trì nhiệt độ lò trong suốt thời gian hoạt động t d l Atome TƯƠNG tis 4 { 1 N N Mtoe tạ ơ Ất, set offset a == % | |Âđome NN ị °