Thiết kế phần mạch chỉnh lưu của lò luyện thép
Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ LÒ LUYỆN THÉP 1.1 Tổng quan lò luyện thép 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Phân loại lò luyện thép 1.2 Lò ñiện hồ quang 1.2.1 Đặc ñiểm 1.2.3 Công nghệ luyện thép thép lò ñiện hồ quang 1.2.4 Đặc ñiểm cấu tạo chung lò ñiện hồ quang: 1.3 Điêu chỉnh công suất cho lò hồ quang 12 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC 15 2.1 Lựa chọn phương án sơ ñồ biến ñổi 15 2.1.1 Chỉnh lưu cầu pha bán ñiều khiển 17 Sơ ñồ cầu pha không ñối xứng gồm tiristor diode chia làm .18 U A = U doTia * cosα = 1,17U 18 2.1.2 Chỉnh lưu ñiều khiển pha ñiều khiển 19 2.2 Tính chọn van bán dẫn 23 2.3 Tính toán lọc 24 2.4 Tính toán bảo vệ van 25 2.5 Sơ ñồ mô mạch lực 26 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 27 3.1 Nguyên tắc chung mạch ñiều khiển 27 3.2 Yêu cầu mạch ñiều khiển chỉnh lưu 27 3.2.1 Lựa chọn xung ñiều khiển 28 SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ 3.2.3 Lựa chọn mạch ñiều khiển 28 3.3 Thiết kế mạch ñiều khiển 29 3.3.1 Khâu ñồng pha : 29 3.3.2 Khâu tạo ñiện áp tựa : 30 3.3.3 Khâu so sánh (SS) 32 3.3.4 Khâu trộn xung 35 3.3.5 Khâu khuếch ñại xung 36 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG .40 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ LỜI NÓI ĐẦU Trong công nghiệp ngành khí luyện kim ñóng vai trò quan trọng, ngành công nghiệp thiếu sản phẩm ngành có mặt tất lĩnh vực Hiện công nghiệp luyện kim, phương pháp nấu luyện thép lò hồ quang ñược dùng phổ biến với ưu ñiểm ñơn giản dễ tạo loại thép có chất lượng mong muốn Điều chỉnh công suất lò hồ quang thực cách thay ñổi ñiện áp biến áp lò dịch chuyển ñiện cực ñể thay ñổi chiều dài lửa hồ quang thay ñược ñiện áp hồ quang, dòng ñiện hồ quang công suất tác dụng hồ quang Ngày với phát triển mạnh mẽ công nghiệp máy tính thiết bị thông minh trình sản xuất ngày có tham gia thiết bị ñể ñiều khiển cách xác tự ñộng trình sản xuất Qua kỳ học tập vừa qua em ñược giao ñề tài môn học với nội dung “Thiết kế phần mạch chỉnh lưu lò luyện thép” Nội dung ñồ án em có phần sau: Chương 1: Tổng quan lò luyện thép Chương 2: Thiết kế mạch lực Chương 3: Thiết kế mạch ñiều khiển Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Khoát ñã nhiệt tình giúp ñỡ em ñể hoàn thành ñề tài Nhưng khả thời gian có hạn nên ñồ án không tránh khỏi thiếu sót Em mong ñược bảo hướng dẫn thày cô giáo bạn ñóng góp ý kiến ñể em hoàn thiện ñồ án Em xin chân thành cảm ơn ! SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ LÒ LUYỆN THÉP 1.1 Tổng quan lò luyện thép 1.1.1 Giới thiệu - Tuỳ thuộc nguyên liệu dùng ñể sản xuất thép, sử dụng hai lưu trình khác nhau: + Lưu trình dùng nguyên liệu quặng + Lưu trình dùng sắt thép phế Hình 1.1 Sơ ñồ lưu trình sản xuất thép - Theo quy trình phổ biến nay, nguyên liệu quặng với nhiên liệu chất trợ dung ñược ñưa vào lò cao ñể sản xuất gang luyện thép Gang luyện thép SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ ñược ñúc thành thỏi chuyển trực tiếp thể lỏng vào lò luyện ñể luyện thành thép ñúc phôi ñể cán Quặng sắt : quặng luyện thép gồm quặng sắt nguyên khai hàm lượng sắt ≥66% quặng thiêu kết dạng cục Nhiên liệu ñể luyện gang dùng nhiên liệu than cốc nhiên liệu nhân tạo có ñộ bền ñộ bền nhiệt cao, hàm lượng tro Chất trợ dung : ñể tạo xỉ luyện gang, thường dùng ñá vôi Sản phẩm lò cao gang luyện thép chứa 800kVA/tấn - Dựa vào nguồn ñiện, phân ra: + Lò ñiện hồ quang xoay chiều: dùng nguồn ñiện xoay chiều, lò có ba ñiện cực + Lò ñiện hồ quang chiều: dùng nguồn ñiện chiều, lò dùng ñiện cực SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ 1.2.3 Công nghệ luyện thép thép lò ñiện hồ quang - Lò ñiện hồ quang sử dụng nguồn nhiệt lửa hồ quang sinh ñiện cực kim loại nấu chảy kim loại với giai ñoạn: + Giai ñọan nung nóng vật liệu nấu chảy kim loại: Trong giai ñoạn lò cần công suất nhiệt lớn ñiện tiêu thụ chiếm khoảng 60 ÷ 80% lượng toàn mẻ nấu thời gian chiếm 50 ÷ 60% toàn thời gian chu trình Để ñảm bảo công suất nấu chẩy lửa hồ quang cần phải cháy ổn ñịnh cháy ñiện cực bị ăn mòn dần , khoảng cách ñiện cực kim loại tăng lên Để trì hồ quang ñiện cực phải ñược ñiều chỉnh vào gần kim loại gây ngắn mạch làm việc Ngắn mạch làm việc xẩy sụt lở thành củ hố bao quanh ñầu ñiện cực tạo liệu Rồi nóng chẩy mẩu liệu phá huỷ lửa hồ quang tăng chiều dài lửa Lúc ñó phải tiến hành mồi lại cách hạ ñiện cực xuốg cho trạm kim loại nâng lên tạo hồ quang Trong giai ñoạn này, nhiệt tiêu tốn lớn, ñể nấu chảy nhanh cần phải dùng công suất lò lớn, kết hợp thổi thêm oxy + Giai ñoạn oxy hoá: Trong giai ñoạn xảy phản ứng oxy hóa nguyên tố C, Si, Mn, P, S, ñồng thời tiến hành khử khí tạp chất phi kim Do phản ứng oxy hóa toả nhiệt nên công suất lò giai ñoạn không cần lớn (chỉ cần khoảng 50% Wmax) Trong giai ñoạn oxy hoá cầm ñảm bảo [C], [P] nhiệt ñộ ñạt yêu cầu + Giai ñoạn hoàn nguyên: Giai ñoạn hoàn nguyên luyện lò ñiện hồ quang có lò khác Mục ñích giai ñoạn khử [S] cần, sau ñó khử [O] hợp kim hoá, ñồng thời nâng nhiệt ñộ thép lỏng.Cuối giai ñoạn hoàn nguyên cho Si Mn vào ñể ñạt hàm lượng yêu cầu mác thép.Sau thép, SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ chờ lắng ÷ phút, ñồng thời ñể tạp chất lên tăng ñồng ñều thành phần tiến hành rót khuôn 1.2.4 Đặc ñiểm cấu tạo chung lò ñiện hồ quang: + Buồng lò: Buồng lò gồm ba phần: ñáy lò, thân lò lò Đáy lò: làm nhiệm vụ chứa kim loại xỉ Phần ñáy lò có dạng hình côn, góc nghiêng 45 , phần có dạng chỏm cầu Chiều dày thể xây ñáy lò thường từ 650 ÷ 700 mm Tường lò: tạo không gian chứa liệu, ñồng thời chịu lực tác dụng lò Chiều dày tường lò thường từ 350 ÷ 700 mm Nóc lò: có dạng hình chỏm cầu, xây gạch crôm-manhêdit gạch dinat, chiều dày khoảng 300 mm Ở lò, xây chừa ba lổ trống ñể ñặt ba ñiện cực.Các kích thước buồng lò: thường thiết kế lò, số liệu cho ban ñầu công suất lò (T/h), từ ñó tính ñược khối lượng mẻ kim loại nấu, thể tích kim loại xỉ Trên sở ñó, xác ñịnh dung tích nồi lò kích thước buồng lò + Thiết bị nghiêng lò: Đối với lò ñiện hồ quang thép qua máng thép bên hông thép phải nghiêng lò Để nghiêng lò dùng cấu khí thủy lực + Thiết bị nâng hạ ñiện cực: Trong trình nấu luyện, mức kim loại ñiện cực thay ñổi, ñiện cực bị mòn dần ñể duy trì hồ quang cháy ổn ñịnh, ba ñiện cực lò cần phải chuyển ñộng lên xuống phù hợp Thiết bị nâng hạ ñiện cực làm nhiệm vụ ñiều chỉnh ñiện cực suốt trình nấu luyện, ñảm bảo khoảng cách ñiện cực kim loại xỉ trì ñúng theo yêu cầu SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Thiết bị nâng hạ ñiện cực Hình 1.2 Thiết bị nâng hạ ñiện cực Thiết bị nâng hạ ñiện cực gồm: (1) Giá lắp ñiện cực (2) Trụ dẫn hướng (3) Hệ thống dẫn ñộng (4) Kẹp ñiện cực (5) Đối trọng + Thiết bị ñiện Để ñảm bảo an toàn cho mạch ñiện lò người sử dụng người ta phải dùng hệ thống cầu dao ,ñồng hồ ño rơ le bảo vệ Cuộn cảm máy biến có khả tạo sức ñiện ñộng cảm ứng ñể biến hồ quang gián ñoạn thành hồ quang liên tục, ñó hồ quang dòng ñiện ổn ñịnh Biến áp chủ yếu ñể ñổi dòng ñiện hạ phù hợp với giai ñoạn nấu luyện Yêu cầu biến áp lò hồ quang cách ñiện tốt, có khả tải lớn ñể chịu ñược ñoản mạch tải thường xuyên Tùy theo giai ñoạn nấu, ta sử dụng ñiện áp thích hợp, thông thường: SVTH: Vũ Văn Cương GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Giai ñoạn nấu chảy: 240 ÷ 380 V Giai ñoạn oxy hóa: 160 ÷ 200 V Giai ñoạn hoàn nguyên: 140 ÷ 115 V Hình 1.3 Sơ ñồ thiết bị ñiện lò ñiện hồ quang (1) Đường dây cao (2) Cầu dao không khí (3) Cầu dao dầu (4) Bộ phận ño dòng (5) Bộ phận ño áp máy biến áp SVTH: Vũ Văn Cương 10 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ • Nguyên lý ñiều khiển ngang • Nguyên lý ñiều khiển dọc( ñiều khiển thẳng ñứng) ñảm bảo ñộ tác ñộng nhanh cao ,nên ta lựa chọn nguyên lý ñiều khiển dọc Ta có sơ ñồ khối mạch ñiều khiển chỉnh lưu sau: Hình 3.1 Sơ ñồ khối mạch ñiều khiển chỉnh lưu 3.3 Thiết kế mạch ñiều khiển 3.3.1 Khâu ñồng pha : Khâu ñồng pha có mục tiêu quan trọng là: * Chuyển ñổi ñiện áp lực thường có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch ñiều khiển thường ñiện áp thấp * Cách ly hoàn toàn ñiện ñồng phaMĐK với mạch lực Điều ñảm bảo an toàn cho người sử dụng cho linh kiện ñiều khiển Chọn máy biến áp có: U1 = 220V U2 = 15 V Ta dùng mạch kết hợp chỉnh lưu với khuếch ñại thuật toán: Mạch thông dụng thực tế SVTH: Vũ Văn Cương 29 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Sơ ñồ khâu ñồng pha Hình 3.2 Sơ ñồ khâu ñồng pha Đồ thị mô : Hình 3.3 Đồ thị ñiện áp ñồng pha Thông số ñiện áp xoay chiều ñồng pha chọn 15V.tần số 50Hz R1 ñiện trở ñể hạn chế dòng mạch nên ta chọn: R1 = k Ω Nhìn ñồ thị ta thấy ñiện áp ổn ñịnh, nhỏ :có giá trị 12V ñúng theo yêu cầu khâu ñồng 3.3.2 Khâu tạo ñiện áp tựa : Mục ñích khâu ñiện áp tựa la tạo ñiện áp cưa từ ñiện áp ñồng pha ñể ñưa vào khâu so sánh SVTH: Vũ Văn Cương 30 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Đa số ñiện áp tựa mạch ñiều khiển thời ñều dung dạng cưa khắc phục ñược nhược ñiểm dạng hình sin Ưu ñiểm : Nó bị ảnh hưởng ñiện áp tần số nguồn ñiện xoay chiều Nhược ñiểm : Không ñạt ñược quan hệ tuyến tính ñiện áp ñiều khiển ñiện áp chỉnh lưu nên khó khăn cần tiến hành trình tự ñộng ñiều chỉnh ổn ñịnh thong số mạch chỉnh lưu nói riêng hay thiết bị nói chung Ta chia làm hai loại : • Răng cưa phi tuyến (không thẳng ) • Răng cưa tuyến tính ( cưa thẳng ) Có hai phương pháp tạo hàm cưa : - Dùng Transistor tụ ñiện : - Dùng khuyếch ñại thuật toán tụ ñiện : Để tạo ñiện áp cưa ñồ án ta sử dụng mạch KĐTT OA ñể tạo ñiện áp cưa ñi lên tuyến tính Hình 3.4 Sơ ñô khâu tạo ñiện áp tựa Đồ thi mô : SVTH: Vũ Văn Cương 31 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Hình 3.5 Đồ thị ñiện áp cưa Diode chọn : 1N4150 Tranzitor có tác dụng khóa ñiện tử nên ta chọn loại trainzitor phân cực npn OA khuếch ñại chọn : LM339 R1 có tác dụng hạn chế dòng Chọn : R2=2kΩ Chọn tụ C = µF Hằng số thời gian phóng nạp tụ : Để tụ nạp ñầy chu kỳ nạp τ = R.C τ= T = 10−2 s Vậy cần ñiện trở R3= 11 k Ω Chọn nguồn nuôi cho OA : 12 V 3.3.3 Khâu so sánh (SS) -Chức : So sánh ñiện áp ñiều khiển với ñiện áp tựa ( dạng cưa ) ñể ñịnh thời ñiểm phát xung ñiều khiển ,thông thường ñó thời ñiểm hai ñiện áp nhau.Nói cách khac ñây khâu xác ñịnh góc ñiều khiển SVTH: Vũ Văn Cương 32 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Khâu so sánh thực phần tử Transistor hay khuếch ñại thuật toán OA -So sánh dùng khuếch ñại thuật toán : Ưu ñiểm : - Cho phép ñảm bảo ñộ xác cao - Có giá thành hạ, không cần chỉnh ñịnh phức tạp - Tổng trở vào OA lớn nên không gây ảnh hưởng ñến ñiện áp ñưa vào so sánh tách biệt hoàn toàn chúng ñể không tác ñộng sang - Tầng vào OA loại khuếch ñại vi sai, mặt khac số tầng nhiều ( nên ñến triệu ) Vì ñộ xác cao ,ñộ trễ khoảng vài micro giây - Sườn xung dốc ñứng so với tần số 50 (Hz) So sánh kiểu hai cửa: - Hai ñiện áp cần so sánh ñược ñưa tới hai cực OA - Điện áp ñiều khiển ñưa vào cực (+),còn ñiện áp tựa ñưa vào cực (-) c) Mô vả tính toán Hình 3.6 Sơ ñồ khâu so sánh SVTH: Vũ Văn Cương 33 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Đồ thị mô Hình 3.7 Đồ thị ñiện áp so sánh Mô vả tính toán R1 R2 ñiện trở ñể hạn chế dòng vào OA.Chọn: R4= R5 =2 k Ω OA so sánh chọn: LM339 Diode chọn: 1N4150 Ta có thời gian ñể ñể tụ C sơ ñồ tạo ñiện áp tựa Nguồn có giá trị 12V nên :Ubh = (E – 1,5)= 12 – 1,5 = 10,5 V nên U rcmax =10V Ta lại có thyristor mở xung 30o nên ta có ñiện áp Uñk là: U dk = α U rc m ax 180 SVTH: Vũ Văn Cương = 30.1 = 1, 67 (V ) 180 34 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ 3.3.4 Khâu trộn xung Vì xung ñiều khiển có ñộ rộng lớn sử dụng gây tổn hao công suất cực ñiều khiển.Để tránh tượng ta trộn xung ñiều khiển với xung có tần số cao thường nằm khoảng từ 5k ÷ 10 kHz Chọn f = 5kHz dùng cổng AND dùng Diodezener Xét mạch tạo xung với vi mạch dùng IC555 Hình 3.8 Sơ ñồ mạch tạo xung với vi mạch dùng IC555 Chọn tần số xung ñầu kHz Có f = 1,4 [R13 + R14 ].C1 Chọn tụ C = 0.1 µF R13= 1k Ω Có R14 = 900 Ω Độ rộng xung: Hình 3.9 Sơ ñồ mạch trộn xung thay T = 0.7 (R 13 + R 14 ).C ≈ 0,133 ms SVTH: Vũ Văn Cương 35 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Đồ thị mô Hình 3.10 Đồ thị ñiện áp sau khâu trộn xung 3.3.5 Khâu khuếch ñại xung Với nhiệm vụ tạo xung phù hợp ñể mở thyristor tầng khuếch ñại ñược thiết kế transistor công suất hình D1 có tác dụng bảo vệ transistor cuộn cuộn dây sơ cấp máy biến áp transistor mở ñột ngột Ta thấy ñiện áp sau khâu trộn xung có giá trị 1V ñiện áp không ñủ ñể mở transistor cho khâu khuếch ñại.vì ta sử dụng cộng ñể nâng ñiện áp tới mức mở ñược transistor Hình 3.11 Sơ ñồ khâu khuếch ñại xung SVTH: Vũ Văn Cương 36 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Đồ thị mô Hình 3.12 Đồ thị ñiện áp, dòng ñiện ñiều khiển thyristor Chọn : R6= k R7=1k R8=11k Từ ñó ta có ñiện áp cộng A UA=1+ = 12V Ta có R9= Với k=1.1 Chọn k=1.1 R9 =2k Chọn R10=2k R11=3k UA =12V IR9 =0,00545 (A) Dòng ñiện xung ñiều khiển : I g = 300 mA = 0,3A SVTH: Vũ Văn Cương 37 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Điện áp xung ñiều khiển : ⇒ U = V, I U g =4V = 0,3A Điện áp nguồn nuôi U c = V Hệ số vòng dây cảu máy biến áp : k= Ur = Uc ⇒ Dòng ñiện nguồn nuôi là: Ic = Ira × k = 0,24 A = Ta có Ic = (I9 Trong ñó 2) × hệ số khuếch ñại tỉ lệ khuếch ñại transistor Chọn Ta có = = 89 Sơ ñồ mạch ñiều khiển SVTH: Vũ Văn Cương 38 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ Hình 3.13 Sơ ñồ mạch ñiều khiển SVTH: Vũ Văn Cương 39 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG Mạch lực Mạch ñiều khiển SVTH: Vũ Văn Cương 40 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực SVTH: Vũ Văn Cương Lớp D2_CNTĐ 41 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ KẾT LUẬN Sau học ñồ án với hướng dẫn tận tình thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Ngọc Khoát thầy giáo môn khoa, em ñã hoàn thành ñồ án môn học Điện Tử Công Suất với ñề tài “ Lò luyện thép “ ñạt ñược số kết sau : - Hiểu ñược cấu tạo nguyên lý hoạt ñộng lò ñiện nói chung lò hồ quang ñiện nói riêng - Vận dụng ñược nguyên lý hoạt ñộng mạch mạch cầu ba pha ñiều khiển tinh vào mạch thực tế - Biết cánh thiết kế tính toán mạch lực - Biết cách thiết kế tính toán mạch ñiều khiển Kết mô cho thấy mạch lực mạch ñiều khiển hoạt ñộng ñáp ứng ñược yêu cầu thực tế ñặt Kết hoàn toàn ñúng với lí thuyết ứng dụng thực tế Tuy nhiên, thời gian có hạn trình ñộ hạn chế, ñồ án không tránh khỏi thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn Nguyễn Ngọc Khoát thầy giáo môn ñã tận tình giúp ñỡ em hoàn thành tốt ñồ án SVTH: Vũ Văn Cương 42 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Quốc Hải & Dương Văn Nghi - Phân tích giải mạch ñiện tử công suất - NXBKhoa học Kĩ thuật - 1997 Phạm Quốc Hải - Hướng dẫn thiết kế mạch ñiện tử công suất –NXB Khoa học Kĩ thuật – 2009 Võ Minh Chính (chủ biên), Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh - Điện tử công suất - NXB Khoa học Kĩ thuật – 2004 Trần Văn Thịnh - Giáo trình thiết kế ñiện tử công suất – NXB Khoa học kỹ thuật-2000 Vũ Qui Hồi - Nguyễn Văn Chất - Nguyễn Thị Liên Anh - Trang bị Điện - Điện tử máy công nghiệp dùng chung - Nhà xuất giáo dục - 1996 www.ebook.edu.vn SVTH: Vũ Văn Cương 43 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát [...]... D2_CNTĐ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH LỰC Bảng thông số Điện áp lưới Tần số Nhiệt ñộ lò Công suất lò Tổn thất công suất 380 V *3pha 50Hz 500-800 0 C 40kw 10kw 2.1 Lựa chọn phương án sơ ñồ bộ biến ñổi Từ yêu cầu ta suy ra mạch chỉnh lưu phải là chỉnh lưu có ñiều khiển Công suất của lò hồ quang lớn, nguồn ñiện sử dụng là nguồn ñiện 3 pha nên chúng ta dùng chỉnh lưu ñiều khiển 3 pha (nếu dùng chỉnh lưu ñiều khiển... 1.3 Điêu chỉnh công suất cho lò hồ quang -Trong một chu trình nấu luyện của lò hồ quang, trong mỗi giai ñoạn, công suất ñiện tiêu thụ khác nhau Bởi vậy, ñiều chỉnh công suất lò hồ quang là một vấn ñề quan trọng ñối với công nghệ nấu luyện kim loại trong lò hồ quang Ngoài ra, ñiều chỉnh công suất lò trong toàn chu trình nấu luyện hợp lý cho phép: +Giảm thời gian nấu luyện +Nâng cao năng suất của lò +Giảm... ñiều chỉnh dịch ñiện cực tức là ñiều chỉnh chiều dài ngọn lửa hồ quang, do ñó ñiều chỉnh ñược công suất lò hồ quang Đó là nhiệm vụ cơ bản của các bộ ñiều chỉnh tự ñộng các lò hồ quang - Các yêu cầu chính ñề ra cho một bộ ñiều chỉnh công suất lò hồ quang là: + Đủ nhạy ñể ñảm bảo chế ñộ làm việc ñã cho của lò, duy trì dòng ñiện hồ quang không tụt quá (4÷5)% trị số dòng ñiện làm việc Vùng không nhạy của. .. ñiều khiển dọc này Ta có sơ ñồ khối mạch ñiều khiển chỉnh lưu như sau: Hình 3.1 Sơ ñồ khối mạch ñiều khiển chỉnh lưu 3.3 Thiết kế mạch ñiều khiển 3.3.1 Khâu ñồng pha : Khâu ñồng pha có 2 mục tiêu quan trọng là: * Chuyển ñổi ñiện áp lực thường có giá trị cao sang giá trị phù hợp với mạch ñiều khiển thường là ñiện áp thấp * Cách ly hoàn toàn về ñiện giữa ñồng phaMĐK với mạch lực Điều này ñảm bảo an toàn... sẽ thiết kế phần chỉnh lưu cho bộ nguồn lò hồ quang dùng sơ ñồ chỉnh lưu cầu 3 pha có ñiều khiển, bao gồm: • Chỉnh lưu cầu 3 pha bán ñiều khiển • Chỉnh lưu cầu 3 pha ñiều khiển SVTH: Vũ Văn Cương 16 GVHD: Nguyễn Ngọc Khoát Trường ĐH Điện Lực Lớp D2_CNTĐ 2.1.1 Chỉnh lưu cầu 3 pha bán ñiều khiển • Sơ ñồ nguyên lý: Hình 2.3 : Sơ ñồ chỉnh lưu cầu 3 pha bán ñiều khiển • Dạng ñiện áp và dòng ñiện: Hình 2.4... pha bán diều khiển tương ñương 2 mạch chỉnh lưu hình tia: Chỉnh lưu hình tia 3 pha ñiều khiển gồm T1, T3, T5 có: U K = U doTia * cosα = 1,17U 2cosα Chỉnh lưu hình tia 3 pha không ñiều khiển gồm D2, D4, D6 có: U A = U doTia * cosα = 1,17U 2 Điện áp trên mạch tải: U d = U K + U A = 1,17U 2 (1 + cosα ) = 2,34U 2 1 + cosα 1 + cosα = U d max 2 2 Chế ñộ hoạt ñộng: chế ñộ chỉnh lưu với α = 0 ÷ π, Ud = 0 ÷ Udmax... Tính chọn van bán dẫn Trong mạch ñiều chỉnh lưu cầu ba pha dùng cho lò ñiện dưới ñây ta sử dụng mạch sáu thyristor có tải thuần trở ñấu sao Trong thực tế, lò ñiện có thể coi là hộ tiêu dùng ñiện loại một, nghĩa là nguồn cung cấp cho lò ñiện là ổn ñịnh Tuy nhiên, ñể ñảm bảo hiệu quả cũng như sự an toàn trong hoạt ñộng của lò ñiện, ta sẽ chọn một lượng công suất dự trữ cho lò ñiện ñề phòng trường hợp... Chức năng của mạch ñiều khiển: • Điều chỉnh ñược vị trí xung trong phạm vi nửa chu kỳ dương của ñiện áp ñặt lên A-K của thyristor • Tạo ra ñược các xung ñủ ñiều kiện mở thyristor, ñộ xung tx ñược tính theo công thức này: tx= di dt I dt di dt : tốc ñộ biến thiên của dòng tải 3.2 Yêu cầu mạch ñiều khiển chỉnh lưu • Phát xung ñiều khiển ñến các van lực theo ñúng pha va với góc ñiều khiển α cần thiết SVTH:... áp trong mạch van nhỏ nên chỉ thích nghi với ñiện áp thấp Hình 2.1 : Sơ ñồ hình tia 3 pha Các mạch ñiều áp xoay chiều có nhược ñiểm cơ bản là trong quá trình ñiều chỉnh, mạch luôn làm việc ở chế ñộ dòng ñiện gián ñoạn, cả dạng dòng ñiện và ñiện áp ra tải ñều không sin Hình 2.2 : Sơ ñồ ñiều áp xoay chiều 6 thyristor song song ñấu ngược Như vậy chúng ta sẽ thiết kế phần chỉnh lưu cho bộ nguồn lò hồ quang... chất lượng lưới ñiện) Ta có các phương án: • Chỉnh lưu hình tia 3 pha • Chỉnh lưu cầu 3 pha • Các mạch ñiều áp xoay chiều 3 pha: thường sử dụng ñiều áp xoay chiều dùng 6 thyristor ñấu ngược Nhưng chúng ta thấy rằng: • Chỉnh lưu hình tia 3 pha có nhược ñiểm: chất lượng ñiện áp thấp, hệ số ñập mạch nhỏ nếu công suất tải lớn sẽ ảnh hưởng xấu ñến hệ số cos α của lưới ñiện, làm méo lưới ñiện và buộc phải ... nội dung Thiết kế phần mạch chỉnh lưu lò luyện thép Nội dung ñồ án em có phần sau: Chương 1: Tổng quan lò luyện thép Chương 2: Thiết kế mạch lực Chương 3: Thiết kế mạch ñiều khiển Em xin chân... thép - Theo kết cấu, lò luyện thép ñược chia ra: + Lò mactanh + Lò thổi + Lò ñiện hồ quang + Lò ñiện cảm ứng + Lò ñiện xỉ - Theo lượng sử dụng, lò luyện thép ñược chia ra: + Lò dùng nhiên liệu:... xây lò, lò luyện thép ñược chia ra: + Lò axit: + Lò bazơ: - Hiện công nghiệp luyện kim, phương pháp nấu luyện thép lò hồ quang ñược dùng phổ biến nước ta Chúng ta ñi nghiên cứu loại lò 1.2 Lò