KHẢO sát và THIẾT kế lò TRUNG tần nấu THÉP CÔNG SUẤT 1250 KW, tần số 500HZ

Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục CHƯƠNG TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ LỊ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.1 Đặt vấn đề Trong kỉ trứơc ngành cơng nghiệp chưa chưa phát triển đặc biệt ngành cơng nghiệp ngành cơng nghiệp luyện kim ,ngành chế tạo máy , vấn đề chất lượng thép thép hợp kim chưa đựoc quang tâm mức Đến kỷ 20 , sau Chiến tranh giới lần thứ nhất, cơng nghiệp ngày phát triển mạnh Trên giới lúc ngành cơng nghiệp , ngành luyện thép hợp kim , ngành đúc chi tiết , ngành chế tạo máy , ngành điện lực , ngành điện tử … đà phát triển sản lượng chất lượng sản phẩm Do u cầu điều kiện kĩ thuật , sắt thép thơng thường trước khơng thỏa mãn với dụng cụ, máy móc thiết bị tối tân , đòi hỏi chúng phải làm việc điều kiện nhiệt độ áp suất cao , chống ăn mòn hóa học điện hóa , chống bào mòn học, chống nóng, chống rỉ… phải sản xuất loại thép hợp kim có tính đặc biệt độ bền học cao , độ bền chống ăn mòn mơi trường axít , nước sơng , nước biển, chống mài mòn va đập … Đặc biệt cần phải sản xuất loại thép có tính đàn hồi cao , có tính nhiễm từ tốt , có tính chống nhiễm từ cao Do tính chất đặc biệt nên thép đựơc sản xuất từ lò thổi khơng khí khơng thể đáp ứng , mà phải nấu luyện loại điện Vậy phương pháp luyện thép lò điện cơng nghệ đại Để luyện thép hợp kim lò điện người ta tận dụng điện biến thành nhiệt dạng hồ quang , cảm ứng điện từ , điện trở dạng plasma Thường sử dụng lò điện hồ quang xoay chiều lò điện hồ quang chiều để sản xuất thép cácbon chất lượng , thép hợp kim thấp , trung bình cao với sản lượng lớn Để luyện số thép hợp kim chun dùng , thép hợp kim cao cácbon người ta sử dụng loại lò điện cảm ứng cao tần , trung tần tần số cơng nghiệp Để nấu loại thép hợp kim , tinh luyện kim loại thép đạt chất lượng cao người ta sử dụng lò điện xỉ, lò điện cảm ứng chân khơng , lò hồ quang chân khơng , lò điện từ chân khơng sâu , lò plasma … Để nung ngun liệu Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục loại vật liệu , dụng cụ , chi tiết máy người ta sử dụng lò điện trở nung trực tiếp gián tiếp 1.2 Lịch sử phát triển phương pháp lò điện cảm ứng khơng lõi sắt Đầu kỷ 20 có đề nghị hợp kim luyện kim lò cảm ứng khơng lõi sắt dòng điện tần số cao Nhà phát minh đèn điện A.N Lơ-đư-gin thời gian 1905 – 1907 đề nghị nhiều kết cấu dây nung cảm ứng năm 1908 đăng tạp chí “ Điện “ báo cáo ngun tắc làm việc cấu tạo lò cảm ứng khơng lõi sắt Đồng thời thời kỳ nước có chứng phát minh lò điện tần số cao (Bằng chứng nhận cơng ty Pháp Snoi đe- Cređơ Bằng chứng nhận Thụy Điển Ơsanđera, chứng nhận Anh Héc đen nhiều nước khác.) Song lò khơng có lõi sắt thời kỳ chưa có ý nghĩa thực tế hồi chưa có dòng điện tần số cao Những thí nghiệm nấu luyện dòng điện tần số cao thực năm 1912 -1923 cơng ty cổ phần Loren nguồn cấp điện cho lò khơng có lõi sắt máy phát hồ quang tạo dòng điện tần số cao mà thân vòng dao động hệ thống cuộn cảm ứng Việc nấu luyện nồi lò đặt bên cuộn cảm ứng nằm vòng dao động Kẽm chất nồi để luyện khoảng 20 gam mẻ luyện kéo dài phút Bắt đầu chiến tranh giới lần thứ năm 1914 cơng việc thí nghiệm bị đình sau năm nghĩa năm 1916, người Mỹ Nc- đúp đề nghị sơ đồ , theo sơ đồ nhận dòng điện cao tần người ta phóng tia lửa điện Trong thời kỳ chiến tranh lần thứ , nung cảm ứng thực tế dùng cơng nghiệp điện chân khơng để nung chi tiết đèn rađiơ thời gian khí Sau kết thúc chiến tranh giới lần thứ lò khơng lõi sắt bắt đầu dùng rộng rãi cơng nghiệp Ở Mỹ việc sản xuất lò theo sơ đồ Nc- trúp bắt đầu chiếm vai trò chủ yếu cơng ty Ajax Electrothemic corporation năm 1920 Ở Châu Âu độc lập với Nc-trúp năm 1920 bắt đầu thí nghiệm việc tạo lò tần số cao có thiết bị phóng tia lửa điện tự quay Ri-bơ Sự phát triển kỹ thuật rađio sinh máy phát dòng điện tần số cao khác , máy phát hồ quang , máy phát tia lửa điện , máy phát có đèn điện tử Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Do đến đầu năm 30 , kỷ 20 giá thành lượng dòng cao tần giảm – lần giá thành lượng dòng điện cơng nghiệp Đó sơ đồ tốt để sử dụng rỗng rãi cơng nghiệp lò số cao tần số cao Năm 1937 cơng suất thiết bị lò tần số cao tồn giới tăng đến 100.000 kW dung tích lò lần vài Kg lên đến 12 ( Các nhà máy luyện thép Bofooc Thụy Điển năm 1951) Nguồn cho tần số cao để cung cấp cho thiết bị điện nhiệt tần số 10000 Hz máy phát cảm ứng tần số lớn máy phát đèn Cơng lao đặc biệt cơng trình xây dựng máy cảm ứng nước Nga giáo sư V.P vơlơgđin tron thời gian từ năm 1910-1935 ơng tạo nhiều máy cơng suất từ 0,5 – 600 KW số từ 1000 đến 60000 Hz , giáp sư V.P vơlơgđin thí nghiệm ơng mở đầu cho lĩnh vực nghiên cứu tạo lò cảm ứng đại Nga Năm 1930 V.P vơlơgđin với người cộng tác bắt đầu nghiên cứu lò luyện cảm ứng khơng lõi sắt , năm 1932 xây dựng lò luyện 10 200 Kg thép , năm , cơng nghiệp Nga bắt đầu sản xuất tồn lò với trang bị điện chúng máy phát mơtơ, tụ điện …giáo sư V.P vơlơgđin phát minh lò điện cảm ứng khơng có lõi sắt nước Nga với máy phát đèn năm 1939 Sau chiến tranh giới lần thứ hai lò điện xây dựng phát triển rộng khắp giới Như Đức ứng dụng lò điện hồ quang 10 ÷ 60 tấn/ mẻ để sản xuất thép cơng cụ thép hợp kim , Tiệp Khắc sử dụng lò điện hồ quang 20 ÷ 30 tấn/ mẻ để nấu tất loại thép cácbon hợp kim thấp Ngày người ta sử dụng phổ biến loại lò điện hồ quang với dung lượng 100 ÷ 400 tấn/ mẻ dung lượng biến áp 35000 ÷ 165000 kVA Đặc biệt Mỹ người ta chạy thường xun loại lò 360 /mẻ với chế độ siêu cơng suất 160000 kW để sản xuất thép cacbon chất lượng , đảm bảo suất 100 ÷ 120 thép/ Từ năm 1990 đến thiết kế xây dựng loại lò điện hồ quang đại loại hồ quang chiều siêu cơng suất ( 150tấn/ mẻ ) lò hồ quang thân cột có dung lượng lò 100 ÷ 300 tấn/mẻ Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Sản lượng lò điện hồ quang chiếm 80 ÷ 90% tổng lượng thép lò điện Số lượng thép lại sản xuất từ lò cảm ứng cao tần , trung tần tần số cơng nghiệp Lò cảm ứng cao tần có dung lương 50 ÷ 100 kg/mẻ với số làm việc f = 35000 ÷ 55000 Hz sử dụng để sản xuất loại thép hợp kim chun dùng Hiện loại lò sử dụng để nấu thép mà chủ yếu để tơi bề mặt chi tiết máy Lò cảm ứng trung tần có dung lương 100, 200, 500, 900, 1000 kg/mẻ với tần số làm việc từ 1000 đến 3000 Hz sử dụng để nấu thép hợp kim cao có hàm lượng cacbon thấp ( C ≤ 0,10% ) Loại lò ứng dụng phổ biến khắp nơi xưởng đúc , xương khí , xưởng luyện thép , luyện gang … Ngày cơng nghiệp điện tử đà phát triển lò điện cảm ứng trung tần trang bị thiết bị tối tân để vận hành lò thuận lợi nhanh chóng xác 1.3 Đặc điểm chủ yếu phương pháp lò điện - Để nấu luyện thép hợp kim lò điện người ta sử dụng lượng điện biến thành nhiệt , tập trung lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại nhanh đặc biệt kim loại khó chảy colfram, molipden… - Ở lò điện có nhiệt độ cao ≥ 1700 nên tạo điều kiện hòa tan ngun tố hợp kim nhiều thép , thỏa mãn đầy đủ cho phản ứng luyện kim tạo điều kiện tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy q trình phản ứng oxi hóa hồn ngun kim loại xảy nhanh chóng triệt để - Trong q trình nấu luyện thép lò điện , dễ dàng nâng nhiệt độ cho bể kim loại đồng thời tiến hành điều chỉnh xác thành phần hóa học thép lỏng xỉ - Nấu luyện tất loại thép cácbon cao ,thấp có chất lượng tốt, luyện tất loại thép hợp kim cao đặc biệt mà đảm bảo cháy hao ngun tố hợp kim thấp Đặc biệt luyện mác thép có hàm lượng phospho lưu huỳnh thấp - Giá thành loại thép lò điện cao tiêu tốn điện điện cực lớn (điện cức grafit phải nhập từ nước ngồi nước ta chưa sản xuất được) - Vì cần phải áp dụng biện pháp cải tiến thiết bị cường hóa q trình luyện thép lò điện để nâng cao chất lượng hạ giá thành sản phẩm Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục - Chọn tính tốn hợp lý đảm bảo phospho lưu huỳnh kích thước ngun liệu phải phù hợp với dung lượng lò phương pháp chất liệu vào lò để đảm bảo vận hành lò tốt - Sử dụng khống chế chế độ điện cách tối ưu q trình nấu luyện thép , đảm bảo thời gian nấu mẻ thép thấp suất lò cao - Áp dụng biện pháp cường hóa giai đoạn nấu chảy oxi hóa hồn ngun - Áp dụng cơng nghệ tạo xỉ đơn , tạo xỉ bọt , thổi oxi ngun chất , thổi chất khử khí trơ vào lò để đảm bảo tốc độ phản ứng luyện kim xảy nhanh khử bỏ tạp chất khí có hại thép cách triệt để 1.4 Cơ sở lý thuyết lò cảm ứng khơng lõi sắt ( lò tần số ) dựa vào tượng cảm ứng điện từ Khi đặt khối kim loại vào từ trường biến thiên khối kim loại xuất hiện( cảm ứng ) dòng điện xốy ( dòng Foucault ) Nhiệt dòng điện xốy đốt nóng khối kim loại Lò cảm ứng cấu tạo dựa ngun lý máy biến áp khơng khí cuộn cảm ứng chế tạo đồng theo dạng xoắn ốc bọc xung quang tường lò Cuộn cảm ứng coi cuộn sơ cấp , cuộn kim loại chứa đựng lò coi cuộn thứ cấp máy biến áp Khi ta cho dòng điện xoay chiều qua cuộn cảm ứng sinh từ thơng biến thiên Từ thơng qua kim loại sản sinh mốt sức điện động cảm ứng E2 Kim loại coi dây dẫn, khép kín thẳng góc với từ thơng biến thiên Xuất kim loại dòng điện cảm ứng lương dòng điện cảm ứng sinh lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại Như lò làm việc xuất hai sức điện động cảm ứng cuộn cảm ứng E1 kim loại E2 Giá trị E1 E2 tính theo cơng thức: E1 = 4,44 φ f.n1.10 −8 V E2 = 4,44 φ f.n2.10 −8 V φ - từ thơng biến thiên , Wb Trong đó: f - số làm việc, Hz n1 – số vòng cuộn cảm ứng (sơ cấp); n - số vòng cảm ứng cuộn thứ cấp ( kim loại coi khối thống nên có n2 = ); Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Do cuộn cảm ứng kim loại chứa lò bị ngăn cách độ dày nồi lò ( vật liệu chịu lửa ) vòng cuộn cảm ứng có khoảng cách định nên từ thơng biến thiên bị mât mát lớn ( từ thơng tản ngồi khơng khí ) sức điện động cảm ứng E > E2 Vì cần phải cấp vào cuộn cảm ứng lượng điện lớn để tạo E cao phù hợp với dung lượng lò đồng thời tạo E2 đủ lớn để làm nóng chảy kim loại lò Khi kim loại bị cảm ứng kim loại sinh từ thơng chống lại từ thơng cuộn cảm ứng sinh ra, chiều dòng điện I ngược chiều với chiều dòng điện Foucault (I2) Ta có : E1 n1 I = = I2 = I1.n1; E n2 I Như dòng điện I2 phụ thuộc vào nguồn cung cấp phụ thuộc vào số vòng cuộn cảm ứng Khi dòng điện xoay chiều vào cuộn cảm ứng kim loại sinh dòng điện I2 (Phucơ) Dòng điện I2 lớn gấp n1 so với I1 nghĩa có I1 = const tăng số vòng cuộn cảm ứng dòng I2 tăng cao Và nhờ có dòng điện Phucơ ( I2 ) tạo lượng nhiệt lớn để nấu chảy kim loại Năng lương điện nấu chảy kim loại tính theo cơng thức : W = I 22 π d.h ρ µ f 10 −9 ; (W); W = (I1.n1).2 π d.h ρ µ f 10 −9 ; (W); Trong : I1.n1 – gọi ampe vòng ,( A.mm); d - đường kính nồi chứa kim loại, ( mm ) h – chiều cao nồi lò, ( mm) ρ - điện trở suất kim loại, ( Ω mm /m ) f – tần số làm việc , (Hz) Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Qua cơng thức ta thấy nhiệt cung cấp cho lò nấu phụ thuộc vào nhiều yếu tố tỷ lệ với bình phương ampe vòng Lượng nhiệt phụ thuộc vào số vòng cuộn sơ cấp ( n1 ) cường độ dòng điện cảm ứng (I 1) Mỗi loại lò cảm ứng có mạch điện riêng để đảm bảo cung cấp dòng điện I số làm việc múc độ tối thiểu fmin ≥ 2,5 10 ρ ; d2 Trong : ρ - điện trở suất ngun liệu , Ω mm /m; d - đường kính lò chứa ngun liệu , mm Nhân xét : Đường kính nồi lò tỷ lệ nghịch với đường kính làm việc Khi tăng số làm việc phải giảm đường kính nồi lò Vậy tần số làm việc định dung lương định mức lò ( tấn/mẻ ) 1.5 Đặc điểm ngun lý cảm ứng điện lò cảm ứng khơng lõi sắt 1.5.1 Mức độ cảm ứng Mức độ cảm ứng khối kim loại chứa lò khác , phụ thuộc vào vùng, tính chất ngun liệu tần số làm việc Mật độ dòng điện cảm ứng phân bố lò khơng Kim loại sá tường lò, gần cuộn cảm ứng có mật độ điện lớn giảm dần theo hướng vào tâm lò, tức ngun liệu chảy nhanh sát tường lò , lò chảy chậm Để xác định đại lượng mật độ dòng kim loại điểm nồi lò ta co cơng thức sau: δ z = δ e −z w.π ρ = δ e − πz f µ kl 10 −9 ρ Trong : δ z , δ : tương ứng mật độ dòng hồnh độ z π : độ từ thẩm tuyệt đối , ( H ) π = π π kl π : độ từ thẩm mơi trường chân khơng; π kl : độ từ thẩm kim loại lò; Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục ρ : điện trở xuất kim loại lò; ( Ω.mm / m ) f – tần số làm việc , ( Hz ) z Pz P0 z z Hình 1.1 Phân bố tương đối mật độ dòng điện ( δ z / δ ) cơng suất(P z /P0 ) Trong q trình nấu luyện thép tăng nhiệt độ độ sâu thấm từ tăng ( điểm Quyri ( t < 710 C ) Trên thực tế sản xuất thường cho lò đạt nhiệt độ cao chất liệu cục to vào lò , đặc biệt nên chất ngun liệu kim loại sát thành lò khít chặt , lò vừa đảm bảo ngun liệu nung đỏ nấu chảy nhanh Sau mẻ nấu thép cần để lại thép lỏng lò để kích thích độ từ ( cho phép ) Khi kim loại trạng thái rắn cơng suất nhiệt tỏa ngun liệu phụ thuộc vào kích thước cục liệu ban đầu Theo G T Badata giá trị cơng tỏa nhiệt ngun liệu đạt cực đại kích thước ngun liệu là: d1 = 3,5.b; ( mm ) Trong đó: d1 : đường kính cục ngun liệu, ( mm ) b : độ sâu thấm từ , mm b= ρ 1012 ; ( mm ) 2.π f µ kl Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Ta có bảng nêu tiêu sản xuất thép lò cảm ứng khơng lõi sắt Bảng1.1 Chỉ tiêu kích thước ngun liệu sử dụng loại lò Tần số làm việc, Hz Đường kính liệu, (mm) Loại lò cảm ứng 50 1000 2000 3000 10.000 500.000 100 ÷ 150 35 ÷ 40 25 ÷ 30 20 ÷ 25 10 ÷ 12 1,0 ÷ 1,5` Lò tần số cơng nghiệp Lò trung tần Lò trung tần Lò trung tần Lò cao tần Lò cao tân đặc biệt 1.5.2 Cơng suất điện Phải tận dụng cơng suất điện có lợi cho q trình nấu, cần phải nối vào tải hệ thống tụ điện bù cos ϕ Do cấu tạo lò cuộn cảm ứng nồi lò có độ dày vật liệu chịu lửa ngăn cách lò với cuộn cảm ứng , cuộn cảm ứng có nhiều vòng , vòng cách vòng ÷ mm nên tạo nhiều khe hở , dẫn đến từ thơng biến thiên bị rò ngồi khơng khí , bớt lượng điện cảm ứng lò hệ số tận dụng cơng suất điện thấp - Tần sơ 50 Hz cos ϕ = 0,1 ÷ 0,12 - Tần sơ 500 ÷ 3000 Hz cos ϕ = 0,2 ÷ 0,22 - Tần sơ 4000 ÷ 10.000 Hz cos ϕ = 0,25 ÷ 0,28 1.5.3 Hệ thống tụ điện bù Với đại lượng cos ϕ thấp khơng thể đủ lượng nhiệt cung cấp cho việc nấu chảy kim loại người ta mắc hệ thơng tụ điện bù nối tiếp song song tổng hợp với cuộn cảm ứng lò a) Mắc nối tiếp với cuộn cảm ứng lò cho ta chế độ cộng hưởng điện áp hình vẽ Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục C U1 = U2 I1 r U1 X= C U2 Uc UL Uc I1 UL = Uc Hình 1.2 Sơ đồ kiểu nối tụ nối tiếp với cuộn cuộn cảm ứng lò Khi cộng hưởng I m = Ilò = IC= I ∑ điện áp máy phát cơng hưởng nhỏ điện áp máy chưa cộng hưởng ( U m > U ' m ) Nếu cơng hưởng hồn tồn có điện áp cuộn cảm ứng điện áp tụ điện bù ( U L = UC ) Khi Um > U ' m góc lệch pha UL UC giảm xuống khơng Nếu điện áp máy phát ổn định theo mức bù dẫn tới I L tăng làm tăng giá trị sụt áp cuộn cảm tụ điện bù Điện áp cuộn cảm ứng lò UL = U1.X = U1 ω L; Điện áp tụ điện bù Uc = I1 điện trở có điện áp ω.C Ur = I1.r dẫn đến làm tăng điện áp lò ( I ∑ ), đơi cao qdễ làm thủng lớp cách điện vòng cảm ứng dẫn đến cố Do cần khống chế dòng điện có chế độ cộng hưởng điện áp Thực tế người ta dùng cách ghép nối tụ điện nối tiếp , mà phổ biến dùng phương pháp ghép nối tụ bù song song với cuộn cảm ứng lò Với cách nối cho ta chế độ cộng hưởng dòng điện hồn tồn tránh cố q dòng điện cộng hưởng b) Sơ đồ ghép nối tụ song song với cuộn cảm ứng lò giới thiệu hinh vẽ : I2 r U1 = U2 C I2 In= IL In Ic X= C Uc Ic = IL I2 10 Ic Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Qúa trình hoạt động mạch chiết áp phân hai tình huống,thứ điện áp chiều chưa đạt đến trị số lớn tức IC3D khơng có hạn biên IC3A lại hoạt động trạng thái hạn biên, đối ứng góc đảo chiều nhỏ nhất,lúc hệ thống hồn tồn là:một mạch tuần hồn có điện áp /dòng điện tiêu chuẩn, trường hợp khác điện áp chiều đạt đến giá trị lớn nhất, tức IC3D bắt đầu hạn biên.Sự điều chỉnh cầu chỉnh lưu khơng tác dụng nữa IC3A khỏi trạng thái hạn biên bắt đầu làm việc điều chỉnh trị số cho góc α, chiết áp điều chỉnh góc đảo chiều làm cho điện áp trung tần đầu tăng lên, đạt đến cân mới.Lúc chiết áp điều chỉnh điện áp ,dòng chiết áp điều chỉnh góc đổi chiều làm việc với 4.4.5 Khâu phản hời điện áp và dòng điện 88 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Hình 4.14 Khâu phản hời điện áp và dòng điện Sau tín hiệu điện áp trung tần đến từ hỗ cảm điện áp trung tần dưa vào đầu số 27 28 chia làm hai đường,một đường sau IC1A tiến hành chuyển đổi mức điện áp đưa đến 30P IC6,một đường khác sau qua chỉnh lưu D7-D10 lại phân làm đường,1 đường đua đến chiết áp điện áp/dòng, đường khác dẫn đến bảo vệ q điện áp Tín hiệu dòng lấy từ hỗ cảm xoay chiều mạch chủ tần số,trước tiên chuyển đổi thành tín hiệu điện ap bên ngồi,rồi dẫn vào từ đầu sơ 24,25, 26 sau qua chỉnh lưu ơt D 11-D16,rồi lại phân thành hai đường,1 đường làm tín hiệu bảo vệ q dòng đường làm tín hiệu phản hồi chiết áp điều chỉnh điện áp dòng Khâu phản hời điện áp có hai đầu được cung cấp bởi ng̀n điện mợt chiều có giá trị là 18V , điện áp này máy biến áp chủn từ mức điện áp mợt chiều 1000V về Ba đầu vào của khâu phản hời dòng được cung cấp dòng điện 0,02 A từ máy biến dòng Trong sơ đờ dùng hai máy biến dòng , mợt hạ từ múc 2000A x́ng 5A , hai hạ tù 5A x́ng 0,02 A 4.5 Ngun lý làm việc nghịch lưu iN t iT1 ,iT2 t iT3 ,iT4 t G1,G2 t G3,G4 t 89 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Hình 4.15 Biểu đờ xung điều khiển nghich lưu sơ đờ cầu mợt pha Đối với nghịch lưu dòng nghịch lưu cộng hưởng,người ta quan tâm đến thời điểm mở thyristor,còn q trình khố thyristor thực cách mở thyristor nhóm.Theo ngun lý hoạt động sơ đồ cầu pha, tacó thể đề ngun tắc phát xung điều khiển lên cực điều khiển (G1,G2,G3,G4) theo biểu đồ xung hình Xung điều khiển đưa vào cặp thyristor T 1,T2 lệch 1800 so với xung điều khiển đưa vào cặp T3,T4 ;Ngun lý nhưu sau: Mạch phát xung tạo xung tần số tần số nghịch lưu.Sau qua đảo xung, phân thành hai kênh lệch 180 Xung từ kênh vi phân để lấy thơng tin thời điểm mở cặp Thyristor.Các xung đưa vào khuyếch đại xung để tạo xung điều khiển có độ dài cơng suất đủ để mở thyristor động lực Để điều chỉnh tần số mạch tạo xung phải có khả thay đổi tần số theo quy luật mong muốn Udkh=f(f) Để ổn định tần số phụ tải hay biến thiên người ta dung phản hồi dòng áp phụ tải Mạch phát xung đóng vai trò kích thích mở lúc ban đầu , sau mạch dao động mạch phát xung cắt 4.5.1 Khâu đồng pha nghịch lưu Hình 4.16 Khâu đồng pha nghịch lưu Khâu có nhiệm vụ tạo điện áp có góc lệch pha cố định lên van mạch nghịch lưu, giúp bảng điều khiển điều khiển việc đóng mở Thyristor nghịch lưu 4.5.2 Khâu điều khiển nghịch lưu 90 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Hình 4.17 Mạch điều khiển nghịch lưu Mạch điều khiển phần nghịch lưu được cấp điện áp 22 vơn từ máy biến áp lấy từ ng̀n điện áp lưới 380 V Trong mạch cũng sử dụng IC ULN2003A/So IC khúch đại có nhiệm vụ khúch đại tín hiệu điều khiển các Thyristor 4.5.1 Khâu khởi đợng và kết thúc khởi đợng khơng khởi đợng được Bộ phận khởi động nghịch lưu áp dụng kiểu khởi động mềm qt tần số điện áp khơng,chỉ cần lấy tín hiệu phản hồi điện áp trung tần đường,khơng cần đến tín hiệu dòng tụ điện trung tần mạch song song, điện cảm ,tụ ,về chất tương đương với mạch ngồi kích chuyển thành mạch tự kích thuộc mạch phản hồi có giá trị bình qn,do mạch chủ khơng cần mắc thêm mạch khởi động nào,khơng cần đến q trình khởi động để nạp từ trước nạp điện trước,do mạch chủ giản hố,q trình điều chỉnh giản đơn Q trình khởi động sau:trước khởi động mạch đổi chiều, dung tín hiệu ngoại kích cao tần số cộng hưởng mạch điện cảm ,tụ điện áp trung tần xác lập phản hồi đến mạch tự động điều tần.Mạch tự động điều tần làm việc đình động tác tần số qt xuống thấp tín hiệu ngoại kích biến thành mạch điều tần tự động khống chế góc dẫn trước,làm cho thiết bị vận hành ổn định 91 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Khãa Dw4 IC3C LM324 Rw4 R39 C20 C22 D31 LM324 IC3B D30 R47 Rw3 C29 C23 R69 Khãa Vcc R40 R41 Vcc C21 Vcc IC4A LM339 Vcc §o khëi ®éng thÊt b¹i Hình 4.18 Mạch khởi đợng và kết thúc khởi đợng khơng khởi đợng được Nếu lần khởi động khơng thành cơng có nghĩa mạch tự động điều tần chưa bám tín hiệu phản hồi điện áp trung tần,lúc tín hiệu ngoại kích qt đến tần số thấp nhất,mạch khởi động trở lại kiểm tra tần số ngoại kích tiến vào đoạn tần số thấp tiến hành khởi động lần nữa,lại đẩy tín hiệu ngoại kích đến tần số cao nhất,rồi qt lại lần nữa,có đến khởi động thành cơng.Chu kỳ khởi động trở lại vào khoảng 0,5 giây 4.5.4 Khâu tạo tần sớ khởi đợng Tín hiệu điện áp trung tần dẫn vào từ đầu số 27 28, qua IC1A chuyển thành tín hiệu sóng hình vng,dẫn vào chân 30 IC6.Tín hiệu khởi động đổi chiều lấy từ 15P,16P IC6 sau qua khuyếch đại IC7A khởi động đèn tinh thể Q5,Q6.IC4C IC4B hợp thành báo khống chế điện áp đổi chiều,dẫn vào chân số 33 CLOCK IC6; chiết áp vi chỉnh RW6 dùng xác định tần số cao báo khống chế điện áp(tức tần số cao tín hiệu ngoại kích đảo chiều) 92 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục VC C R W fm ax R 53 D 34 R 52 IC B LM 339 + D 33 R 51 R 48 VC C + C 30 khoa3 C 27 IC C LM 339 C 26 Hình 4.19 Khâu tạo tần số khởi đợng nghịch lưu Ngồi phát sinh bảo vệ q điện áp,bộ dao động bảo vệ q điện áp IC6 dao động,dẫn gấp lần xung khởi động tần số đổi chiều lớn nhất,làm cho Thyristor cầu đổi chiều thơng điện IC4A đo kiểm tra khởi động thất bại, đầu khống chế mạch khởi động nội IC6 4.5.5 Khâu bảo vệ quá dòng Hình 4.20 Khâu bảo vệ quá dòng 93 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Tín hiệu bảo vệ q dòng sau qua Q đảo pha, đưa đến 20P IC6,phong toả xung khởi động chỉnh lưu,khởi động đèn thị LED “D104” làm cho sáng khởi động báo động.Sau kho khởi động q điện áp làm việc,chỉ có thơng qua phục hồi tín hiệu thơng qua đóng mở máy tiến hành “nạp điện phục hồi” vận hành trở lại.Thơng qua chiết áp vi chỉnh W điều chỉnh mức điện q dòng Trường hợp đầu vào xoay chiều pha bị thiếu pha,bảng khống chế thực bảo vệ thị nguồn điện.Ngun lý sau:Phân biệt lấy tín hiệu điện áp pha A,B,C qua ngăn cách ngẫu hợp quang điện dẫn đến IC6 tiến hành đo xác định,mỗi xảy hỏng hóc “thiếu pha”ngồi việc phong toả xung khởi động chỉnh lưu,còn phải khởi động đèn thị LED “D102” báo động 4.5.6 Khâu đo thiếu điện áp Để mạch khống chế vận hành chuẩn xác tin cậy,trên mạch khống chế lắp đặt khởi động ổn định thời gian bảo vệ thiếu điện áp ngng khống chế.Trong khoảnh khắc mở máy,mạch điện khống chế cơng tác khơng ổn định,phải lắp đặt dịnh thời gian giây,sau định xong thời gian cho phép lấy xung khởi động.Mạch cấu tạo linh kiện IC2B.Nếu ngun nhân gây nên điện áp chiêu q thấp bảng khống chế,bộ ổn áp khơng thể bị sai lệch.Phải lắp đặt mạch đo thiếu điện áp (cấu thành IC2A),một điện áp VCC thấp 12,5 V phong toả xung khởi động chỉnh lưu,phòng ngừa khởi động khơng xác, đồng thời đèn LED”D100: sáng lên khởi động báo động Hình 4.21 Khâu đo thiếu điện áp 94 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Mạch khởi động tự động nằm bên IC6.Ngắn mạch dây nhảy để đóng mạch khởi động tự động 4.5.7 Khâu bảo vệ quá áp Hình 4.22 Khâu bảo vệ quá áp Q2 đo q điện áp trung tần,dẫn vào 29P IC6,phong toả xung khởi động chỉnh lưu,khởi động đèn thị LED “D101” làm cho đèn sáng lên khởi động báo động, đồng thời làm cho dao động bảo vệ qú điện áp bắt đầu dao động.Sau bảo vệ qúa điện áp làm việc cúng bảo vệ q dòng,chỉ có thơng qua việc phục hồi tín hiệu đóng mở máy để “nạp điện phục hồi”mới vận hành trở lại Điều chỉnh chiết ap vi chỉnh W 2,có thể điều chỉnh mức qua điện áp 4.5.8 Khâu bảo vệ mất nước Hình 4.23 Khâu bảo vệ mất nước IC4D mạch chung quanh cấu tạo thành mạch bảo vệ áp suất nước q thấp kéo dài thời gian ,thời gian kéo dài khoảng giây.Dẫn vào đến 27P 95 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục IC6,phong toả xung khởi động chỉnh lưu,khởi động cho sáng đèn thị LED “D103” khởi động báo động.Sau áp lực nước bình thường,mạch điện tự động phục hồi cơng tác bình thường Tín hiệu cơng tác phục hồi dẫn vào đầu số 29,trạng thái đóng phục hồi/tạm dừng Tín hiệu đồng hồ báo CLOCK dẫn đến IC5~35P,chu kỳ tín hiệu 20μs 4.5.9 Khối tạo điện áp cung cấp cho phần tử bảng mạch Hình 4.24 Khâu tạo điện áp cung cấp cho các phần tử của bảng mạch Ở dùng phẩn tử ổn áp 7805 để tạo điện áp V 7815 để tạo điện áp 15V 4.5.10 Ngun lý hoạt động tác dụng chiết áp bảng mạch: Trên bảng mạch ta có chiết áp: Cơng dụng chiết áp sau: -W1 Chiết áp thiết kế dòng lớn nhất,khi có dòng phản hồi xác định dòng lớn nhất,chỉnh theo chiều kim đồng hồ làm tăng dòng lên,phạm vi điều chỉnh khoảng lần -W2 Chiết áp thiết kế điện áp trung tần lớn nhất,khi có điện áp phản hồi xác định áp trung tần lớn nhất,chỉnh theo chiều kim đồng hồ giảm nhỏ phạm vi điều chỉnh lớn lần -W3 Chiết áp thiết kế góc đẫn trước đổi chiều lớn nhất,theo chiều kim đồng hồ giảm nhỏ,phạm vi điều chỉnh lớn khoảng 400-600 96 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục -W4 Chiết áp thiết kế góc dẫn trước đổi chiều nhỏ nhất,theo chiều kim đồng hồ giảm nhỏ,phạm vi điều chỉnh lớn khoảng 200-400 -W5 Chiết áp thiết kế tần số đổi chiều ngoại kích lớn nhất,theo chiều kim đồng hồ giảm nhỏ,phạm vi điều chỉnh lớn khoảng lần -W6 Chiết áp thiết kế tần số đầu vào kim đồng hồ báo chỉnh lưu,chỉnh theo chiều kim đồng hồ giảm nhỏ 4.5.11 Thiết kế riêng biến áp xung Từ bảng điều khiển ta thấy biến áp xung điều khiển van nghịch lưu mà khơng thấy biến áp xung điều khiển van nghịch lưu nên ta phải thiết kế biến áp xung cho van nghịch lưu Ở nghịch lưu đa dạng van nghịch lưu khơng phải bốn van mà van van nghịch lưu khác loại D 24V OUT1 C R D C R OUT2 K1 G2 D C R G1 K2 G3 D C D K3 G4 D D D K4 R Hình 4.25 Sơ đồ biến áp xung nghịch lưu Biến áp xung thực nhiệm vụ sau: - Cách ly mạch lực mạch điều khiển - Phối hợp trở kháng tầng KĐX cực điều khiển van lực - Nhân thành nhiều xung (BAX nhiều cuận thứ cấp) cho van cần mở đồng thời trương hợp phải mắc nối tiếp song song nhiều van 97 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục BAX phải làm việc với tần số cao nên lõi thép biến áp cho tần số lưới điện 50HZ khơng đáp ứng Lõi dẫn từ trường cho BAX thường dùng any lõi ferit dạng xuyến,hình trụ có tiết diện kiểu chữ E Vì khả tải cơng suất tần số cao lớn nhiều lần tần số lưới điện bình thường nên kích thước lõi BAX dùng ferit nhỏ gọn hẳn.Tuy nhiên tổn thất biến áp tăng mạnh theo tần số nên cường độ từ cảm phải giảm đáng kể so với tần số 50Hz Q trình tính chọn biến áp xung vào thơng số thyristor nghịch lưu sau: - Điện áp điều khiển thyristor: Udk = 1,32 V - Dòng điện điều khiển thyristor: Idk = 1,07m A - Thời gian mở xung: tm = 40 μs - Độ rộng xung điều khiển: tx = 2.tm - Mức sụt biên độ xung: sx = 0,15 Hình 4.26 Sơ đồ máy biến áp - Chọn vật liệu làm lõi sắt Ferit HM Lõi có dạng hình xuyến,làm việc phần đặc tính từ hố có: ΔB = 0,3T, ΔH = 30A/m Khơng có khe hở khơng khí - Tỷ số biến áp xung: Lấy m=3 - Điện áp cuộn thứ cấp biến áp xung: U2 = Udk = 1,32 (V) - Điện áp đặt lên cuộn sơ cấp biến áp xung: U1 = m.U2= 3.1,32 = 3,96 (V) - Dòng điện thứ cấp biến áp xung: I2 = 0,107 (A) - Dòng điện sơ cấp biến áp xung: I1 = I2/m = 0,107/3 = 0,036A - Độ từ thẩm trung bình tương đối lõi sắt: μtb = ΔB/μ0.ΔH = 0,3/1,25.30 = 8.10 (H/m) 98 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Trong μ0=1,25.10-6 (H/m) độ từ thẩm khơng khí - Thể tích lõi thép cần có là: V = Q.L = μ tb μ t x s x U1.I1 ΔB 8.10 3.1,25.10 −6.80.10 −6.0,15.3,96.0,036 Thay số vào ta : V = 0,3 V = 0,190.10-6 (m3) Chọn mạch từ tích V = 0,190.10 -6 (m3) Với thể tích ta có kích thước mạch từ sau: a = 4,5 mm; b = 6,5mm, d = 2cm, D = 3cm - Số vòng quấn dây sơ cấp biến áp xung: w1 = U1.tx/ΔB.Q = 165 vòng; - Số vòng dây thứ cấp: W2 = W1/m = 165/3 = 55 (vòng) - Tiết diện dây quấn thứ cấp: S1 = I1/J1 = 0,036/6 = 0,006 (mm ) Chọn độ dòng điện J = 6(A/mm2) - Đường kính dây quấn sơ cấp : d1 = 4.S1 = π 4.0,006 = 0,076 (mm) 0,314 Chọn d = 0,08 (mm), S1 = 0,012 mm2 - Tiết diện dây quấn thứ cấp : S2 = I2/J2 = 0,107/4 = 0,0267 mm2 Chọn mật độ dòng điện J2 = A/mm2 - Đường kính dây quấn thứ cấp: d1 = 4.S1 = π 4.0,0267 = 0,034 (mm) 0,314 Chọn dây có đường kính d2 = 0,08 (mm), S2 = 0,02 mm2 CHƯƠNG THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN LỊ VÀ GIỚI THIỆU BẢNG ĐẤU DÂY 5.1 Thiết kế tủ điều khiển lò 99 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục 600 V 3000A 1000V 1500Hz 450V Biến trở Nót Ên Hình 5.1 Bố trí linh kiện phí mặt ngồi cánh cửa tủ điều khiển 100 Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Máy cắt DELIXI DW16-2000 2000A 400V 55KG 380V 66x59x40cm3 TI 5-0,2A Mạch điều khiển lò BA BA BAX TNL1 TCL1 TNL1 BAX TCL2 BAX TNL1 TNL1 BAX TCL3 TCL4 TCL5 TCL6 Cuộn kháng chiều Hình 5.2 Bố trí linh kiện mặt phía trước bên tủ 101 ATM KĐT Ket-noi.com diễn đàn cơng nghệ, giáo dục Máy cắt DELIXI DW16-2000 2000A 400V 55KG 380V 66x59x40cm3 CK không khí Biến dòng cao CH82 0,1uF 4KV 12 ơm Mạch RC CH82 0,22uF 2000V RX 20-50 20R-J Điện trở Shunt Cuộn kháng chiều Mạch RC Hình 5.3 Bố trí linh kiện mặt phía sau bên tủ 5.2 Giới thiệu đấu dây 102 Mạch RC [...]... 30 31 32 V600 37 220 36 LD L7 L8 R12 C8 R14 C10 221 30 33 34 35 222 36 L9 L10 R13 C9 R15 C11 B2 41 KW V2 Hz 55 42 54 CF1 V2 Sơ đồ nguyên lý lò trung tần nấu thép R2 C2 R5 152 R3 C6 R6 24 28 Hình 2.2 34 LF CF2 23 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc 2.1.3 Lũ cm ng trung tn nu thộp gm cỏc phn t chớnh sau: 2.1.3.1 Mỏy ct - c iu khin úng ngt t ng nh mt ng c cụng sut nh, cng cú th úng ngt trc tip bng tay... luyn thộp Thy in ngi ta t 33 lũ cm ng dung tớch t 0,5 n 12 tn ( dung tớch trung bỡnh 3,8 tn ) in cp t 16 mỏy phỏt tng cụng sut 19000 kW ( cụng sut trung bỡnh 1185 kW ) ngoi ra cũn t 39 lũ cm ng trong phõn xng ỳc thộp dung tớch t 0,5 n 8 tn ( dung tớch trung bỡnh 3,2 tn ) cp in t 22 mỏy phỏt tng cụng sut 16500 kW( cụng sut trung bỡnh 750 kW ) trong s lũ ln 5 lũ cú dung tớch 5 tn , 7 lũ 8 tn v 12 lũ... song nhiu t nờn giỏ thnh cao v tn hao in nng trong cỏc t l rt ln - Thit b trung tn vi tn s lm vic 500 ữ 10 0000 Hz ( Lũ cm ng trung tn ) õy l lũ trung gian gia lũ cm ng tn s cụng nghip v lũ cm ng cao tn Nhit cung cp cho lũ nu chy kim loi vi tc nhanh , thớch hp cho vic nu luyn cỏc loi thộp cacbon hoc hoc cỏc loi thộp hp kim trung bỡnh v cao Thit b bin i tn s ca lũ cú th s dng mỏy phỏt tn s kiu quay... ta nhp rt nhiu lũ trung tn nu thộp t cỏc nc khỏc nhau nh : Anh , M, Nga , Trung Quc cú cỏc thụng s cụng ngh sau: - Dung tớch mi m nu t 50 n 2000 Kg - Cụng sut tiờu th nh mc ca lũ t 100kW n 1200 kW Nhỡn chung dự sn xut khỏc nhau nhng v cu to , nguyờn lý hot ng s khi chc nng v c bn ging nhau Trờn hỡnh 2.2 l s nguyờn lý mch lc lũ trung tn nu thộp do Vit Nam lp rỏp 22 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc... Lũ trung tn cú vũng cm ng cun xung quanh ni ca lũ v mt b t in - Mch iu khin gm cỏc khõu: + KNg Khõu ngun mt chiu cung cp cho tt c cỏc khõu trong mch iu khin + KCS Khõu iu chnh cụng sut tiờu th ca lũ cm ng + KK - 2- Khõu iu khin b chnh lu + KK - 1- Khõu iu khin b nghch lu + KK - 3- Khõu iu khin cụng ngh dựng rle- cụng tc t o lng v bo v 2.1.2 S nguyờn lý lũ cm ng Hin nay chỳng ta nhp rt nhiu lũ trung. .. 2.1 Lũ cm ng 2.1.1 S chc nng ca lũ cm ng dựng b bin tn KK3 U = var U = var f = 50Hz CL CKL NL KK2 KCS KK1 U,I,f Lũ KNg Hỡnh 2.1 S khi chc nng ca lũ cm ng dựng b bin tn Trong s khi chc nng ca lũ cm ng trung tn dựng b bin tn gm cỏc khõu chớnh sau: - Mch lc gm cỏc khõu: 21 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc + CL B chnh lu cú iu khin dựng tyristor bin i in ỏp xoay chiu ca li in thnh in ỏp mt chiu + NL... trong mt phõn xng cú nng sut 20.000 tn thộp trong mt nm c trang b theo hai phng ỏn: 1/ Lũ h quang 10 13 tn cụng sut 5000kVA giỏ thnh trang b 1.800.000 cua-ron tin Thy in 2/ Lũ cm ng 3 8 tn cụng sut 2700 kW, giỏ thnh trang b l 3.000.000 cua ron Kt qu cho thy rng phớ tn v hao mũn phng ỏn th hai cao hn phng ỏn th nht l 230.000 Cua- ron phớ tn v vn hnh phng ỏn th hai thp hn phng th nht c th: a) in cc :... ny cú hai loi l lũ cú lừi thộp ( lũ mỏng ) v lũ khụng cú lừi thộp ( lũ ni ) Lũ mỏng dung lng nh v nhit thp dựng nu chy kim loi mu Lũ ni cú dung lng ni cng ln thỡ tn s cỏng gim ( nung núng u ) Vật nấu Máng Hỡnh 1.5 Lũ mỏng 14 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc Các vòng cảm ứng Nồi Hỡnh 1.6 Lũ ni - Thit b nung phụi cho rốn , dp, cỏn Phụi cng ln thỡ tn s lm viờc cng nh - Thit b tụi b mt thng lm vic... ng ln ch to Thy in nh sau: 19 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc Bng 1.3 c im k thut ca cỏc lũ cm ng ln ch to Thy in Dung tớch (tn) Cụng sut (kW) in ỏp (V) Tn s (Hz) Cụng sut mụt (kW) 5,5 8,0 12 18 1250/ 1700 2700 3400 4400 1800 1800 2000 2000 743/600 600 600 600 6000 6000 6000 6000 Svũng quay trong 1phỳt 1000 1000 1000 1000 CHNG 2 GII THIU Lề CM NG V MT S 20 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc LOI... in ỏp, o dũng in, o tn s , o lu lng nc Bn nỳt n hai nỳt n iu khin hot ng ca ng c ca mỏy ct Hai nỳt n iu khin hot ng ca khi ng t V bin tr 32 Ket-noi.com din n cụng ngh, giỏo dc 2.1.4 c im nguyờn lý lũ trung tn nu thộp phn chnh lu Phn chnh lu cú nhim v bin i dũng in xoay chiu thnh dũng in mt chiu Thng l b chnh lu cu ba pha i xng gm 6 diode hoc 6 Thyristor cú gúc m nh do ú cú u im l in ỏp chnh lu cao