bài tập lớn hồ quang điện

TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CÔNG NGHỆ TỰ ĐỘNG BÀI TẬP LỚN TRANG BỊ ĐIỆN ĐỀ TÀI : LÒ HỒ QUANG Giáo viên hướng dẫn : Ths Nguyễn Ngọc Khoát Sinh viên thực : Nguyễn Thị Thương Lớp : Đ3 - CNTĐ Hà Nội, ngày 25 tháng năm 2012 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG LỜI NÓI ĐẦU Trong thực tế công nghiệp sinh hoạt hàng ngày, lượng nhiệt đóng vai trò quan trọng Năng lượng nhiệt dùng ngành công nghiệp khác nhau, nhiệt dùng để nung nóng, sấy khô, nấu chảy chất….nên nhiệt nhu cầu thiếu đời sống Nguồn nhiệt nhiệt chuyển từ điện qua lò điện phổ biến , thuận tiện Vì việc sử dụng nguồn lượng cách hợp lý có hiệu cần thiết Lò điện ứng dụng rộng rãi công nghiệp đáp ứng nhiều yêu cầu thực tiễn đặt nhờ hiệu ứng Joule(lò điện trở), nhờ phóng điện hồ quang (lò hồ quang), nhờ tác dụng nhiệt dòng điện xoáy Foucault thông qua tượng cảm ứng điện từ (lò cảm ứng) v.v…Ở lò hồ quang , yêu cầu kĩ thuật quan trọng phải điều chỉnh khống chế nhiệt độ lò Từ yêu cầu kĩ thuật cụ thể để tính toán thiết kế mạch điều khiển phù hợp với yêu cầu đặt đồ án tìm hiểu lò hồ quang Đồ án thực hướng dẫn tận tình thầy Nguyễn Ngọc Khoát Đồ án chia thành phần sau: Giới thiệu sơ lược cấu tạo nguyên lý hoạt động lò hồ quang Thiết kế tính toán mạch lực Thiết kế tính toán mạch điều khiển TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ HỒ QUANG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN 1.1 Giới thiệu chung Lò điện thiết bị biến đổi điện thành nhiệt năng, sử dụng rộng rãi trình công nghệ khác nấu luyện vật liệu,các kim loại hợp kim khác nhau… Trong đời sống nay, nhu cầu sử dụng nhiệt lớn phục vụ cho nấu nướng, ủi, sưởi ấm, đun nước….Trong công nghiệp, nhiệt dùng để đun, sấy, nhiệt luyện, nấu chảy chất… Các lò điện chuyển đổi điện thành nhiệt theo nhiều nguyên lý khác nhau: - Dùng nhiệt hiệu ứng Junle Lenxo(lò điện trở hay lò dây đốt) - Dùng nhiệt lửa hồ quang điện.(lò hồ quang) - Dùng nhiệt dòng điện xoáy Foucault thông qua hiên tượng cảm ứng điện từ.(lò cảm ứng) - Dùng dao động nhiệt phân tử tác dụng điện từ trường biến thiên (lò gia nhiệt chất điện môi, sấy chất điện môi, hàn dán nilon…) 1.2 Đặc điểm Là thiết bị có khả tạo nhiệt độ cao nhiệt độ tập chung thể tích nhỏ, nhiệt tập chung nên lò có tốc độ nung nhanh có suất cao Đảm bảo nung , dễ điều chỉnh khống chế nhiệt chế độ nhiệt - Lò đảm bảo độ kín khả nung chân không môi trường có khí bảo vệ mà độ cháy kim loại tiêu hao không đáng kể - Lò có khả hóa tự động hóa mức cao - Lò đảm bảo điều kiện vệ sinh bụi, khói 1.3 Ứng dụng lò điện Trong kĩ thuật : - Sản xuất thép chất lượng cao - Sản xuất hợp kim phe-rô - Nhiệt luyện hóa nhiệt luyện - Nung sản phẩm trước cán , rèn đập , kéo sợi - Sản xuất đúc kim loại bột - Trong ngành công nghiệp nhẹ công nghiệp thực phẩm : lò điện dùng để sấy, mạ vật phẩm chuẩn bị vật phẩm - Trong lĩnh vực khác lò điện dùng để sản xuất vật phẩm thủy tinh , gốm sứ, loại vật liệu chịu lửa… Lò điện có mặt ngành công nghiệp mà ngày phổ biến đời sống sinh hoạt hàng ngày người cách phong phú đa dạng : bếp từ , bình đun nước điện,ấm nước, nồi cơm điện, bàn là… 1.4 ưu điểm lò điện so với lò sử dụng nguyên liệu - Có khả tạo nhiệt độ cao - Đảm bảo tốc độ nung lớn suất cao TRANG BỊ ĐIỆN - LÒ HỒ QUANG Đảm bảo nung xác dễ điều chỉnh tốc độ điện nhiệt độ Kín Có khả khí hóa tự động hóa 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 1.5 phân loại lò điện Từ cách thu nhiệt từ điện , ta phân loại lò điện sau: - lò điện trở - lò hồ quang - lò cảm ứng II GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ HỒ QUANG 2.1 Đặc điểm công nghệ a Khái niệm Lò hồ quang lò lợi dụng nhiệt lửa hồ quang điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại b Phân loại lò hồ quang • Theo dòng điện sử dụng - Lò hồ quang chiều - Lò hồ quang xoay chiều (thường pha) • Theo cách cháy lửa hồ quang - Lò nung chảy gián tiếp: lửa cháy điện cực (graphit) - Lò nung chảy trực tiếp : lửa cháy điện cực kim loại • Theo đặc điểm chất liệu vào hồ quang - Lò chất liệu bên sườn : kim loại đưa vào lò qua cửa lò bên sườn phương pháp thủ công hay máy chất liệu - Lò chất liệu đỉnh : dùng gầu chất liệu Loại có cấu mở vòm c cấu tạo kết cấu lò hồ quang Một lò hồ quang phải có phận sau: - Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt ,cửa lò miệng rót - Vòm, có vỏ cách nhiệt - Giá nghiêng lò - Điện cực - Giá đỡ điện cực Và cấu sau: - Cơ cấu nghiêng lò để rót nước thép xỉ - Cơ cấu quay vỏ lò xung quanh trục - Cơ cấu dịch chuyển vỏ lò để nạp liệu - Cơ cấu nâng vòm để dịch chuyển vỏ lò - Cơ cấu dịch chuyển điện cực - Cơ cấu nâng chắn gió cửa lò TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG d Các thông số quan trọng lò hồ quang - Dung tích định mức lò: số kim loại lỏng mẻ nấu Công suất định mức biến áp lò : ảnh hưởng định đến thời gian nấu luyện nghĩa tới suất lò e Chu trình làm việc lò Chu trình nấu luyện lò gồm giai đoạn sau: - Giai đoạn nung nóng liệu nấu chảy kim loại : Trong giai đoạn lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện tiêu thụ khoảng 60 – 80% lượng toàn mẻ nấu thời gian chiếm 50-60% toàn thời gian chu trình Ở giai đơạn thường xuyên xảy ngắn mạch làm việc thời gian ngắn, số lần ngắn mạch làm việc tới 100 Thời gian cho phép lần ngắn mạch làm việc 2-3s Đây giai đoạn hồ quang cháy ổn định nhất, công suất nhiệt hồ quang dao động mạnh lửa hồ quang ngắn , thường từ vài mm đến 10 – 15mm, điện áp cấp công suất biến áp lò lớn - Giai đoạn oxy hóa hoàn nguyên: Giai đoạn oxy hóa trình khử C kim loại đến giới hạn định tùy theo yêu cầu công nghệ , khử P S , khử khí gang tinh luyện Giai đoạn hồ quang cần trì ổn định, công suất nhiệt khoảng 60% công suất nhiệt giai đoạn Giai đoạn hoàn nguyên giai đoạn khử oxy, khử sunfua hợp kim hóa kim loại Công suất nhiệt giai đoạn khoảng 30% so với giai đoạn Chiều dài lửa hồ quang khoảng vài chục mm - Giai đoạn phụ: Đây giai đoạn lấy sản phẩm nấu luyện, tu sửa làm vệ sinh chất liệu vào lò 2.2 Đặc tính phụ tải Công nghệ lò hồ quang có môi trường làm việc nhiệt độ cao nên phụ tải phải đảm bảo độ bền nhiệt Công suất lò thay đổi tùy theo giai đoạn hoạt động lò 2.3 Yêu cầu truyền động Cơ cấu dịch trục thỏa mãn yêu cầu truyền động sau: - Đảm bảo liên kết động học cứng tối đa động với điện cực, loại trừ ảnh hưởng độ co giản (đàn hồi) khâu đến chất lượng điều chỉnh - Đảm bảo điện cực làm việc không sứt mẻ chạm vào liệu trường hợp điều khiển tay chạm vào vật không dẫn điện thép vụn trường hợp điều khiển tự động - Đảm bảo điện cực không bị tụt xuống tác dụng trọng lượng than - Ma sát nhỏ ổn định trường hợp tất phận hệ thống TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG - Đảm bảo liên kết động học cứng tối đa động với điện cực, loại trừ ảnh hưởng độ co giản (đàn hồi) khâu đến chất lượng điều chỉnh - Độ hở nhỏ truyền động - Hiệu suất tối đa khác nhỏ mômen tải trọng tĩnh nâng hạ điện cực; cho phép giảm công suất động điều chỉnh cải thiện cách tính chất động lực học hệ thống điều chỉnh - Có thể tăng tốc hãm nhanh cấu - Tốc độ nâng điện cực tối đa điều khiển tay điều khiển tự động Có thể nâng điện cực nhanh theo ý muốn để khử nhanh phóng điện giai đoạn nấu chảy giảm nhẹ công suất máy điện giảm tiêu hao không sinh công công suất điện dẫn vào lò Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực ) truyền động điện - hay thuỷ lực Trong cấu điện - cơ, động dùng phổ biến động điện chiều kích từ độc lập có mômen khởi động lớn, giải điều chỉnh rộng, phẳng, dễ điều chỉnh dễ mở máy, đảo chiều, hãm Đôi dùng động không đồng có mômen quán tính roto nhỏ 2.4 Tính chọn công suất a Công suất biến áp lò BAL Công suất biến áp lò xác định gần từ điều kiện công suất nhiệt giai đoạn nóng chảy, giai đoạn lại công suất nhiệt lò yêu cầu Nếu giả thiết rằng: giai đoạn nấu chảy, tổn thất lò hồ quang, biến áp lò cuộn kháng CK bù trừ lượng phản ứng toả nhiệt công suất biến áp lò tính theo biểu thức: S= W t nc.k sd cosφ [kVA] (1.1) Trong đó: W- lượng hữu ích tổn hao nhiệt thời gian nấu chảy dừng lò hai lần nấu, [kWh] tnc- thời gian nấu chảy, [h] ksd- hệ số sử dụng công suất lò giai đoạn nấu chảy cosφ- hệ số công suất lò Năng lượng hữu ích tổn hao nhiệt W tính theo công thức: W = WG [kWh] (1.2) Trong đó: W- suất chi phí điện để nấu chảy kim loại, [kWh/T] G- khối lượng kim loại nấu chảy, [T] b Điều chỉnh công suất lò hồ quang Trong chu trình nấu luyện lò hồ quang, giai đoạn, công suất điện tiêu thụ khác Bởi vậy, điều chỉnh công suất lò hồ quang vấn đề quan trọng công nghệ nấu luyện kim loại lò hồ quang Điều chỉnh công suất lò toàn chu trình nấu luyện hợp lý : - Giảm thời gian nấu luyện - Nâng cao suất lò - Giảm chi phí điện TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG - Nâng cao chất lượng thép Điều chỉnh công suất lò hồ quang thực cách thay đổi điện áp BAL dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài lửa hồ quang từ thay đổi điện áp hồ quang, dòng điện hồ quang công suất tác dụng hồ quang Như vậy, điều chỉnh dịch điện cực tức điều chỉnh chiều dài lửa hồ quang, điều chỉnh công suất lò hồ quang Có giải pháp điều khiển để điều chỉnh công suất lò: Phương pháp giữ dòng điện hồ quang I hq = const: Thực chất giữ khoảng cách điện cực kim loại lò không đổi Phương pháp có nhược điểm không mồi hồ quang tự động được, cần phải hỗ trợ mồi Ngoài ra, trường hợp có pha không phát hồ quang (hồ quang bị đứt) làm giảm dòng : I hq = 3U f 2Z , điều chỉnh pha lại tiến hành hạ điện cực không cần việc (tác động không xác) Phương pháp dùng cho lò hồ quang pha chủ yếu dùng cho lò hồ quang chân không Phương pháp trì điện áp hồ quang không đổi U hq = const: Gặp khó khăn việc đo điện áp Do người ta không đo trực tiếp điện áp hồ quang nên phải đo gián tiếp: cuộn dây đo nối thân kim loại lò thứ cấp MBA Do điện áp đo phụ thuộc dòng tải thay đổi dòng pha ảnh hưởng tới hai pha lại phương pháp Phương pháp điều khiển trì U hq I hq = Z hq = const: Là phương pháp điều khiển tốt Phương pháp điều khiển thông qua hiệu số tín hiệu dòng áp: a I hq - b U hq = b I hq ( Z 0hq - Z hq ) Trong đó: - a, b : hệ số phụ thuộc hệ số biến áp đo lường (TI,TU) điện trở điều chỉnh mạch - Z 0hq , Z hq : Giá trị đặt giá trị thực tổng trở HQ Phương pháp dễ mồi hồ quang, trì công suất, chịu ảnh hưởng dao động điện áp nguồn ảnh hưởng lẫn pha Các yêu cầu đề cho điều chỉnh công suất lò hồ quang là: - Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc cho lò, trì dòng điện hồ quang không tụt (4÷5)% trị số dòng điện làm việc Vùng không nhạy điều chỉnh không ± (3÷6)% nấu chảy ± (2÷4)% giai đoạn khác - Tác động nhanh, đảm bảo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang thời gian (1,5 ÷3)s Điều làm giảm số lần ngắt máy cắt chính, giảm thấm Carbon kim loại… Các lò hồ quang đại không cho phép ngắt máy cắt lần giai đoạn nấu chảy Đảm bảo yêu cầu nhờ tốc độ dịch cực nhanh tới (2,5÷3)m/ph giai đoạn nấu chảy (khi dùng truyền động điện cơ) TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG (5÷6)m/ph (khi truyền động thuỷ lực) Dòng điện hồ quang lệch xa vị trí đặt tốc độ dịch cực phải nhanh - Thời gian điều chỉnh ngắn - Hạn chế tối thiểu dịch cực không cần thiết chế độ làm việc bị phá vỡ thời gian ngắn hay chế độ thay đổi tính đối xứng Yêu cầu cần lò pha dây trung tính Chế độ hồ quang pha bị phá huỷ dẫn theo phá huỷ chế độ hồ quang pha lại Điện cực pha lại vị trí chuẩn bị dịch chuyển Do pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để làm việc không ảnh hưởng tới chế độ làm việc pha khác - Thay đổi công suất lò trơn giới hạn 20÷125% trị số định mức với sai số không 5% - Có thể di chuyển nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ điều khiển tay phải thực thao tác phụ (chẳng hạn nâng điện cực trước chất liệu vào lò) ngược lại, chuyển nhanh chế độ điều khiển tự động - Tự động châm lửa hồ quang bắt đầu làm việc sau đứt hồ quang Khi ngắn mạch việc nâng điện cực lên không làm đứt hồ quang - Dừng điện cực điện lưới TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG I PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH LỰC 1.1 Sơ đồ mạch lực Hình : Sơ đồ điện (mạch lực) lò hồ quang dung lượng 20T TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG Điện cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào 6, 10, 35 hay 110kV tùy theo công suất lò 1.2 Các phần tử mạch: • Các phần tử bảo vệ : - Cầu dao cách ly CL: Dùng phân cách mạch động lực lò với lưới cần thiết,chẳng hạn lúc sửa chữa - Máy cắt 1MC: Dùng đóng cắt mạch lực tải để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch cố - Máy cắt 2MC : Đóng/mở phép cuộn kháng CK tham gia vào mạch hạn chế dòng ngắn mạch Lúc ngắn mạch làm việc, máy cắt 2MC mở để cuộn kháng CK tham gia vào mạch, hạn chế dòng ngắn mạch Khi nguyên liệu chảy hết, lò cần công suất nhiệt lớn để nấu luyện, máy cắt 2MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng CK Ở giai đoạn hoàn nguyên (KL nóng chảy hết), công suất lò yêu cầu để tránh bốc máy cắt 2MC mở để đưa cuộn kháng CK vào mạch, làm giảm công suất cấp cho lò - Máy cắt 3MC,4MC: Dùng để đổi nối cuộn sơ cấp thành hình Y tam giác - ĐKBV : Khối điều khiển bảo vệ dùng để điều khiển bảo vệ TU, 1TI, 2TI • Các phần tử khác : - Máy biến dòng áp: + 1TI : máy biến dòng dùng để biến đổi dòng điện lớn mạch sơ cấp thành dòng thứ cấp có trị số nhỏ để đưa vào mạch KĐBV + 2TI : Máy biến dòng dùng để biến đổi dòng điện BAL thành dòng có trị số nhỏ để đưa vào mạch bảo vệ ĐKBV + TU : Máy biến điện áp dùng để hạ điện áp cao xuống điện áp thấp theo yêu cầu Trong sơ đồ ta thấy cuộn dây sơ cấp TU nối với phía điện áp cao qua cầu chì bảo vệ cao áp, cuộn dây thứ cấp cấp nguồn cho ĐKBV Để an toàn đầu phía hạ áp BU nối đất - Vôn kế : dùng để đo hiệu điện pha - Ampemet dùng để đo trị số dòng điện - Cuộn kháng CK : dùng để hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc ổn định cháy hồ quang - BAL : Máy biến áp lò dùng để hạ áp điều chỉnh điện áp cấp cho lò Thứ cấp BAL dẫn, cấp điện cho điện cực ĐC - MN : mạch ngắn hay dây dẫn nối dẫn với điện cực dùng để dẫn dòng điện lớn (hàng chục đến hàng trăm nghìn Ampe) - Điện cực ĐC: Là phần tạo hồ quang 1.3 Nguyên lý làm việc Quá trình cấp điện áp cho lò: • Giai đoạn nung nóng liệu nấu chảy kim loại : 10 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG Đóng CDCL => +MC => -2MC +CK => +3MC, +4MC Giai đoạn ta mở 2MC để CK tham gia vào mạch ,hạn chế dòng ngắn mạch Sau biến điện áp TU biến dòng điện TI có vôn kế ampemet nhờ mà ta biết trị số điện áp sau qua biến dòng dòng điện pha từ lưới Ngay BAL biến áp dòng 2TI để biến dòng có ampe + vôn kế đo dòng áp đưa kết lên cho ĐKBV(phản hồi) Công tơ điện (W) dùng để đo công suất đưa vào khoảng thời gian,đơn vị đo KWh Điện áp qua cuộn thứ cấp đưa vào BAL qua MN vào lò • Giai đoạn oxy hóa +2MC –CK ta đóng 2MC để ngắn mạch cuộn CK giai đoạn liệu chảy hết,lò cần công suất nhiệt lơn để nấu luyện • Giai đoạn hoàn nguyên -2MC +CK giai đoạn công suất lò yêu cầu nên đưa K vào mạch làm giảm công suất cấp cho lò 11 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG II SƠ ĐỒ MỘT PHA TỰ ĐỘNG KHỐNG CHẾ DỊCH CỰC HỒ QUANG 2.1 Sơ đồ Hình : Sơ đồ pha khống chế dịch cực lò hồ quang II.2 Các phần tử mạch Các phần tử điều chỉnh MĐKĐ : máy phát điện từ trường ngang,nó cấp điện cho động Đ để dịch cực MĐKĐ gồm cuộn kích từ: 12 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG - CFA: Cuộn phản hồi âm điện áp đấu song song với phần ứng động cơ, gồm chức năng: + Điều chỉnh tốc độ cách thay đổi sức từ động sinh cuộn CFA biến trở 10R trường hợp làm việc tốc độ thấp, tiếp điểm công tắc tơ gia tốc G(5) kín, sức từ động sinh cuộn CFA lớn làm giảm sức điện động tổng máy điện khuếch đại, kết điện áp máy phát F giảm dần đến tốc độ động giảm + Khi dừng máy, cuộn CFA (6) nối vào phần ứng động qua hai tiếp điểm thường kín N, H(7) điên trở hạn chế R5(7) Do chiều cuộn CFA ngược chiều với dòng cuộn CCĐ, giúp dừng nhanh động truyền động - CĐC1: Cuộn làm việc chế độ tự động, đóng tay gạt (5-6) + (7-8) - CĐC2: Cuộn làm việc theo chế độ tay, cấp điện từ nguồn qua tay gạt: Các phần tử bảo vệ - 1CD , 2CD cầu dao đóng/ mở để đặt chế độ tự động tay - Relay : + RD : rơ le dòng + Rth : rơ le thời gian thường mở mở chậm + RA : rơ le áp Tay gat: + 1-2 3-4 tay gạt để nâng điện cực tay N + 9-10 11-12 tay gạt để hạ điện cực tay H + 5-6 7-8 tay gạt tự động Các điện trở : 1R, 2R,3R, 4R, 5R, 6R, 7R, 8R, 9R Các chỉnh lưu : chỉnh lưu pha hình cầu dùng điốt để chỉnh dòng điện xoay chiều từ lưới thành dòng chiều cấp cho tải : 1CL, 2CL, 3CL, 4CL 2.3 Thuyết minh hoạt động sơ đồ Chế độ tự động: Cầu dao 1CD hở, 2CD đóng chuyển mạch vị trí “0” Điện áp cầu chỉnh lưu 1CL tỷ lệ với dòng điện hồ quang rơi điện trở 5R Điện áp cầu chỉnh lưu 2CL tỷ lệ với dòng điện áp hồ quang rơi điện trở 4R Điện áp đặt lên CĐC1 bằng: UCĐC1 = U5R – U4R Khi mạch có điện, hồ quang chưa phát sinh nên lúc U hq = max I hq = => U 5R = U R = max Điện áp đặt lên cuộn CĐC1 :UCĐC1 = U 4R -> Trên cuộn CĐC1 có dòng chảy qua, tạo sức từ động F1 Sức từ động tổng: F = F1 - FCFA - Quá trình hạ điện cực : 13 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG Do I hq = -> RD chưa tác động -> 3R nối tiếp với cuộn CĐC1 -> F1 ↓ Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ cực phía -> Đ+(trên) → + 3CL →7R =0 → I CFA ↑ → FCFA ↑ → F↓ → điện áp MĐKĐ giảm→ đông Đ quay chậm -> điện cực hạ xuống chậm - Quá trình đảo chiều quay Khi điện cực chạm vào phôi làm phát sinh hồ quang U hq = I hq = max => U 5R = max U 4R = → I CDC1 đảo chiều → F1 đảo chiều → +RD → 3R=0 → I CDC1 ↑ → F1 ↑ → Động đảo chiều kéo điện cực lên nhanh - Quá trình nâng tải Đồng thời lúc cực tính (+) động Đ phía +Đ(dưới) → 3R=0 +7R vào nối tiếp với cuộn CFA → I CFA ↓ → ↓ FCFA → F ↑ → động Đ kéo điện cực lên nhanh Đồng thời + 4CL →RA=1 → RTh=0→ 9R nối tiếp cuộn CKĐ → I CKD ↓ → φD ↓ → F↑ →điện cực kéo nhanh lên Quá trình lên điện cực → I hq ↓ , U hq ↑ Khi U 5R ≈ U 4R → I CDC1 ≈0 → động dừng quay, điện cực có khoảng cách kim loại đảm bảo hồ quang trì→hồ quang cháy ổn định Trong trình cháy điện cực, điện cực ngắn dần làm khoảng cách điện cực kim loại tăng dần → I hq ↓ , U hq ↑ cân bị phá vỡ → I CDC1 ≠0→động khởi động lại, chạy hạ điện cực xuống, lập lại cân Tác dụng mở chậm rơle RTh: Chờ cho điện áp động đạt định mức giảm từ thông φD động Ở chế độ khống chế tay: Cầu dao 1CD mở, 2CD mở, chuyển mạch vị trí nâng (N) vị trí hạ (H) tuỳ theo yêu cầu nâng hạ điện cực, chức cuộn CĐC2 giống CĐC1 chế độ tự động 14 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG CHƯƠNG ĐÁNH GIÁ, PHÂN TÍCH ỨNG DỤNG CỦA LÒ HỒ QUANG I CÁC SƠ ĐỒ TRUYỀN ĐỘNG KHÁC CỦA MÁY 3.1 Lò hồ quang chân không Nấu luyện kim loại chân không loại trừ tương tác kim loại nóng chảy với khí quyển, thực khử khí kim loại triệt để hơn, loại trừ tương tác kim loại nóng chảy với điện cực v.v… Hình : Sơ đồ mạch lực lò hồ quang chân không • Các phần tử mạch + Các phần tử bảo vệ: - CDCL: Dùng phân cách mạch động lực lò với lưới cần thiết, chẳng hạn lúc sửa chữa - 1CD cầu dao đóng/cắt mạch điện cho lò - 2CD cầu dao đóng/ cắt mạch điện cho lò 15 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG - CC : Cầu chì bảo vệ dòng, có tượng chạm chập nguồn làm cho dòng qua CC tăng, dây chì chảy, ngắt nguồn cấp để bảo vệ linh kiện không bị hư hỏng thêm + Các phần tử điều khiển - BAL : biến áp lò dùng để điều chỉnh điện áp tải - BĐK : điều khiển + Các phần tử khác - MC : máy cắt dầu - KBH : cuộn kháng bão hòa loại cuộn cảm kháng có cuộn dây, có dòng điện chiều chạy qua để khống chế dòng điện xoay chiều qua cuộn dây thứ hai quấn mạch từ - VD : chỉnh lưu hình tia 6pha dùng điôt - LV : cuộn dây làm việc xoay chiều - ĐK : điều khiển chiều - K : cuộn kháng sau - lò1, lò2 Thuyết minh hoạt động lò: Sơ đồ mạch lực lò điện hồ quang chân không sử dụng chỉnh lưu tới 200A gồm nhiều điôt mắc song song Do thời gian rót kim loại lỏng chuẩn bị mẻ nấu lớn thời gian nấu nên thường mạch lực cấp điện cho lò làm việc luân phiên Mạch lực cấp điện cho lò 1: Ta đóng điện CDCL -> đóng MC để cấp điện cho BAL -> cuộn thứ cấp -> qua cuộn kháng bão hòa KBH điều khiển biến đổi bên ngoài->CL tia pha để chuyển thành dòng điện chiều -> dòng điện qua cuộn kháng sau K -> đóng 1CD ->cấp điện cho lò1 Mạch lực cấp điện cho lò 2: Khi lò nấu xong mẻ nấu, ta cắt cầu dao 1CD sau đóng điện cầu dao 2CD cấp điện cho lò hoạt động Khi dòng điện chạy từ lưới qua CDCL -> +MC ->cuộn thứ cấp -> +KBH -> CL -> +K -> 2CD -> lò có điện Khi dừng hoạt động lò ta cắt điện 1CD 2CD khỏi mạch -> cắt MC phần mạch lực tải điện -> cắt CDCL 3.2 Lò hồ quang plasma Lò hồ quang plasma lò sử dụng plasma lạnh Đó khí ion hoá có mức ion hoá khoảng 1% (tỉ số số ion tổng số phân tử) Plasma nhiệt độ thấp ứng dụng trình nấu luyện quặng, hợp kim, tinh luyện thép hợp kim chất lượng cao, chịu nhiệt tổng hợp chất khác Các phần tử mạch: - XP : hệ điều khiển xung pha - K : cuộn kháng san - VD : điốt - FH : khâu phản hồi áp áp hồ quang để tạo độ dốc đứng đặc tính - M : khối dao động mồi - BA : biến áp nối Y tam giác để thay đổi Ura 16 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG - CLĐK : chỉnh lưu có điều khiển (bộ chỉnh lưu chính) chỉnh lưu pha hình cầu dùng Thysistor - CL : chỉnh lưu không điều khiển (bộ chỉnh lưu phụ) chỉnh lưu 3pha hình cầu dùng điôt Thuyết minh nguyên lý hoạt động lò: Để điện cấp vào lò ta tiến hành đóng CDCL sau đóng tiếp MC -> mạch cấp điện -> CL ->dòng chiều Các cực G Thysistor nối với điều khiển xung pha XP sau XP nhận tín hiệu phản hồi dòng áp từ FH Dòng điện qua CL -> khối dao động mồi M có điện -> mồi hồ quang Để ngắt dòng điện mạch ta cắt MC sau đóng CDCL Hình 5: Sơ đồ nguồn dòng lò hồ quang plasma 17 TRANG BỊ ĐIỆN LÒ HỒ QUANG Hình : Lò hồ quang thực tế 3.3 Những ứng dụng thực tế công nghiệp (dân sinh) Lò hồ quang ứng dụng rộng rãi lò luyện gang thép, … a Vai trò hồ quang công nghiệp Lò hồ quang ứng dụng rộng rãi ngành công nghiệp,đặc biệt ngành luyện kim b Ưu điểm, nhược điểm lò hồ quang so với lò cảm ứng Ưu điểm : - Giảm tiêu thụ điện 15-18% với lò Ac 25 – 30% với lò DC - Thời gian nấu luyện nhanh - Giảm lượng chất thải kim loại 1,5% với lò điện DC - Luyện lượng lớn kim loại mẻ - Giảm bụi tiếng ồn - Nhiệt độ lò điện cao nên ứng dụng luyện số hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao Nhược điểm: - Đầu tư lớn - Hay xảy ngắn mạch làm việc nên cần độ đảm bảo an toàn điện cao 18