THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG KỸ THUẬT SỐ CHO LÒ ĐIỆN TRỞ 3 PHA CÔNG SUẤT LỚN

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ 1.1. Giới thiệu chung về lò điện trở 1.1.1. Khái niệm Lò điện trở là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng thông qua dây đốt (dây điện trở). Từ dây đốt qua bức xạ, đối lưu và truyền nhiệt dẫn nhiệt, nhiệt năng được truyền tới vật cần gia nhiệt. Lò điện trở thường dùng để nung, sấy, nấu chảy kim loại, ... 1.1.2. Nguyên lý làm việc của lò điện trở Lò điện trở làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt theo định luật JunLenxo: Q=I2RT QLượng nhiệt tính bằng Jun(J) I Dòng điện tính bằng Ampe(A) R Điện trở tính bằng Ôm(Ω) TThời gian tính băng giây(s) Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò:Vật nung(Trường hợp này gọi là nung trực tiếp), Dây nung; khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp(Trường hợp này gọi là nung gián tiếp) Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn giản (tiết diện chữ nhật, vuông hoặc tròn). Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho nên nói đến lò điện trở không thể không đề cập đến vật liệu làm dây nung, bộ phận làm phát nhiệt của lò.

Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Mạnh Hưng GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Đinh Văn Thắng HÀ NỘI 2017 Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ-ĐỊA CHẤT BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Họ tên: Nguyễn Mạnh Hưng Ngành: Điện-Điện tử Hệ đào tạo: Chính qui Khoá:57 Ngày nhận đề tài: Ngày hoàn thành: Tên đề tài THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG KỸ THUẬT SỐ CHO LÒ ĐIỆN TRỞ PHA CÔNG SUẤT LỚN - Giảng viên hướng dẫn: Đinh Văn Thắng Chủ nhiệm Bộ môn: Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Lời Nói Đầu Trong thực tế công nghiệp sinh hoạt hàng ngày ,năng lượng nhiệt đóng vai trò quan trọng Năng lượng nhiệt dùng để nung nóng,sấy … Vì việc sử dụng nguồn lượng cách hợp lý có hiệu cần thiết Lò điện trở ứng dụng rộng rãi công nghiệp đáp ứng nhiều yêu cầu thực tiễn đặt Ở lò điện điện trở,yêu cầu kĩ thuật quan trọng phải điều chỉnh khống chế nhiệt độ lò Đây yêu cầu đồ án tốt nghiệp mà em giao Đồ án thực hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn ĐINH VĂN THẮNG Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ 1.1 Giới thiệu chung lò điện trở 1.1.1 Khái niệm Lò điện trở thiết bị điện biến điện thành nhiệt thông qua dây đốt (dây điện trở) Từ dây đốt qua xạ, đối lưu truyền nhiệt dẫn nhiệt, nhiệt truyền tới vật cần gia nhiệt Lò điện trở thường dùng để nung, sấy, nấu chảy kim loại, 1.1.2 Nguyên lý làm việc lò điện trở Lò điện trở làm việc dựa sở có dòng điện chạy qua dây dẫn vật dẫn tỏa lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxo: Q=I2RT Q-Lượng nhiệt tính Jun(J) I -Dòng điện tính Ampe(A) R -Điện trở tính Ôm(Ω) T-Thời gian tính băng giây(s) Từ công thức ta thấy điện trở R đóng vai trò:Vật nung(Trường hợp gọi nung trực tiếp), Dây nung; 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, vuông tròn) -Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều thực tế công nghiệp Cho nên nói đến lò điện trở không đề cập đến vật liệu làm dây nung, phận làm phát nhiệt lò Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực 1.1.3 Những vật liệu dùng làm dây nung a) Yêu cầu vật làm dây nung: Trong lò điện trở, dây đốt phần tử biến đổi điện thành nhiệt thông qua hiệu ứng Joule Dây đốt cần phải làm từ vật liệu thỏa mãn yêu cầu sau: - Chịu nhiệt độ cao - Độ bền khí lớn - Có điện trở suất lớn (vì điện trở suất nhỏ dẫn đến dây dài khó bố trí lò tiết diện dây nhỏ, không bền) - Hệ số nhiệt điện trở nhỏ (vì điện trở thay đổi theo nhiệt độ, đảm bảo công suất lò) - Chậm hóa già (tức dây đốt bị biến đổi theo thời gian, đảm bảo tuổi thọ lò) b) Vật liệu làm dây đốt - Hợp kim: Cr - Ni, Cr - Al… với lò có nhiệt độ làm việc 12000C - Hợp chất: SiC, MoSi2 … với lò có nhiệt độ làm việc 12000C ÷ 16000C - Đơn chất: Mo, W, C (graphit)…với lò điện trở làm việc cao 16000C Do vào khoảng nhiệt độ làm việc để chọn vật liệu làm dây đốt cho phù hợp Trong đồ án đòi hỏi nhiệt độ 800 – 1000 0C nên chọn vật liệu làm dây đốt hợp kim Cr - Ni có thành phần hóa học 20 – 23%Cr, 75 – 78%Ni, lại Fe chất khác 1.1.4 Cấu tạo lò điện trở Lò điện trở thông thường gồm ba phần :- Vỏ lò - Lớp lót - Dây nung Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực a)Vỏ lò Vỏ lò điện trở khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trình làm việc lò Mặt khác vỏ lò dùng để giữ lớp cách nhiệt rời đảm bảo kín hoàn toàn tương đối lò Đối với lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín, lò điện trở bình thường, kín vỏ lò cần giảm tổng thất nhiệt tránh lùa không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò Trong trường hợp riêng, lò điện trở làm vỏ lò không bọc kín Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu tải trọng lớp lót, phụ tải lò (vật nung) cấu khí gắn vỏ lò - Vỏ lò hình chữ nhật thường dùng lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung… - Vỏ lò tròn dùng lò giếng vài lò chụp… - Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên tốt vỏ lò chữ nhật lượng kim loại để chế tạo vỏ lò Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta thường dùng thép dày: • – mm đường kính vỏ lò 1000 – 2000 mm • – 12 mm đường kính vỏ lò 2500 – 4000 mm • 14 – 20 mm đường kính vỏ lò 4500 – 6500 mm Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng vòng đệm tăng cường loại thép hình Vỏ lò chữ nhật dựng lên nhờ thép hình chữ U, L thép cắt theo hình dáng thích hợp Vỏ lò bọc kín, không tùy theo yêu cầu kín lò Phương pháp gia công vỏ lò loại chủ yếu hàn tán Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực b)Lớp lót Lớp lót lò điện trở gồm hai phần: vật liệu chịu lửa cách nhiệt - Phần vật liệu chịu lửa xây gạch tiêu chuẩn, gạch hình gạch hình đặc biệt tùy theo hình dáng kích thước cho buồng lò Cũng có người ta đầm loại bột chịu lửa chất dính dết gọi khối đầm Khối đầm tiến hành lò tiến hành nhờ khuôn Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo yêu cầu sau: + Chịu nhiệt độ làm việc cực đại lò + Có độ bền nhiệt đủ lớn làm việc + Có đủ độ bền học xếp vật nung đặt thiết bị vận chuyển điều kiện làm việc + Đảm bảo khả gắn dây nung bền chắn + Có đủ độ bền hóa học làm việc, chịu tác dụng khí lò ảnh hưởng vật nung + Đảm bảo khả tích nhiệt cực tiểu Điều đặc biệt quan trọng lò làm việc chu kỳ - Phần cách nhiệt thường nằm vỏ lò phần vật liệu chịu lửa Mục đích chủ yếu phần để giảm tổn thất nhiệt Riêng đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền học định phần khác nói chung không yêu cầu Yêu cầu phần cách nhiệt là: + Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu + Khả tích nhiệt cực tiểu + Ổn định tính chất vật lý, nhiệt điều kiện làm việc xác định Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Phần cách nhiệt xây gạch cách nhiệt, điền đầy bột cách nhiệt c)Dây nung Theo đặc tính vật liệu dùng làm dây nung, người ta chia dây nung làm hai loại: dây nung kim loại dây nung phi kim loại Trong công nghiệp, lò điện trở dùng phổ biến dây nung kim loại 1.1.5 Phân loại lò điện trở Phân loại lò điện trở có nhiều cách:  Theo nhiệt độ làm việc lò: - Lò nhiệt độ thấp (t < 6500C) - Lò nhiệt độ trung bình ( 6500C < t < 12000C) - Lò nhiệt độ cao ( t > 12000C)  Theo nơi dùng: - Lò dùng công nghiệp - Lò dùng phòng thí nghiệm - Lò dùng gia đình v.v…  Theo dặc tính làm việc: - Lò làm việc gián đoạn - Lò làm việc liên tục  Theo kết cấu lò: - Lò buồng - Lò giếng, lò chụp, lò bể…  Theo mục đích sử dụng - Lò - Lò ram Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực - Lò ủ - Lò nấu chảy v.v… 1.2 Những vấn đề cần phải lưu ý việc thiết kế lò điện trở a)Hợp lý công nghệ Hợp lý công nghệ cấu tạo lò phù hợp với trình công nghệ yêu cầu mà tính đến khả sử dụng trình công nghệ khác không làm phức tạp trình gia công làm tăng giá thành cách rõ rệt Cấu trúc lò đảm bảo điều kiện coi hợp lý Điều đặc biệ quan trọng nhu cầu lò điện trở vượt xa khả sản xuất b) Hiệu kĩ thuật Hiệu kĩ thuật khả biểu thị hiệu suất cực đại kết cấu thông số xác định( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng giá thành v.v…) Đối với thiết bị vật phẩm sản xuất ra, suất đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v…là tiêu hiệu kĩ thuật Còn phần riêng biệt kết cấu chi tiết, hiệu kỹ thuật đánh giá công suất dẫn động, mô men xoắn, lực v.v… ứng với trọng lượng, kích thước giá thành kết cấu c)Chắc chán làm việc Chắc chắn làm việc tiêu quan trọng chất lượng kết cấu điện Thường lò điện làm việc liên tục ca, hai ca ba ca ngày Nếu làm việc phận không hoàn hảo ảnh hưởng đến trình sản xuất chung Điều đặc biệt quan trọng lò điện làm việc liên tục dây chuyền sản xuất tự động Ngay lò điện làm việc chu kì, lò ngừng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất ngừng lò đột ngột ( nghĩa phá hủy chế độ Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực làm việc bình thường lò) dẫn đến hư hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liệu tăng giá thành sản phẩm Một tiêu chắn làm việc phận lò điện khả thay nhanh khả dự trữ lớn lò làm việc bình thường Theo quan điểm chắn, thiết bị cần ý đến phận quan trọng nhất, định làm việc liên tục lò Thí dụ : dây nung, băng tải v.v… d) Tiện lợi sử dụng Tiện lợi sử dụng yêu cầu - Số nhân viên phục vụ tối thiểu - Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực dẻo dai nhân viên phục vụ - Số lượng thiết bị quý bị hao mòn nhanh yêu cầu tối thiểu - Bảo quản dễ dàng Kiểm tra sửa chữa tất phận thiết bị thuận lợi - Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp vệ sinh tuyệt đối an toàn e) Rẻ đơn giản chế tạo Về mặt sau: - Tiêu hao vật liệu nhất, đặc biệt vật liệu quý (các kim loại màu, hợp kim có hàm lượng niken cao…) - Công nghệ chế tạo đơn giản nghĩa khả chế tạo phải cho ngày công tận dụng thiết bị, dụng cụ thông thường có sẵn nhà máy chế tạo gia công - Các vật liệu thiết bị yêu cầu để chế tạo phải - Sử dụng tối đa kết cấu giống loại để dễ dàng đổi lẫn thuận tiện lắp ráp Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực 3.1.1 Tính toán chọn van mạch lực Trong mạch điều áp xoay chiều ba pha dùng cho lò điện trở ta sử dụng mạch điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ngược, tải trở đấu Sơ đồ mạch lực hệ thống Theo đề bài: - Nhiệt độ lò: 800 – 1000 Công suất định mức lò là: Pđm = 100 (KW) Tổn hao nhiệt là: ΔP = 20 (KW) Điện áp nguồn lưới : 3*380 (V) Trong thực tế, lò điện trở coi hô tiêu dùng điện loại một, nghĩa nguồn cung cấp cho lò điện ổn định Tuy nhiên để đảm bảo hiệu an toàn hoạt động lò điện ta chọn lượng công suất dự trữ cho lò điện đề phòng trường hợp điện áp nguồn lí bị sụt áp Ngoài trình hoạt động mình, lò điện chịu thêm số tổn thất khác tổn thất van bán dẫn, tổn thất đường dây … không đáng kể so với tổn thất nhiệt lò nên ta bỏ qua Để đảm bảo đủ bù tổn hao nói ta chọn công suất lớn lò ứng với góc điều khiển α = Khi α = 0, có P1 = (1) Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực P = Pmax =120 KW Dựa vào công thức (1) ta tính công suất tải α = Pmax = Rt = = = 0,602 (Ω) Ta xác định dây điện trở lò có giá trị 0,602 (Ω) Từ đây, dựa vào công nghệ chế tạo ta tiến hành thiết kế chi tiết cho dây điện trở để đảm bảo yêu cầu kinh tế kĩ thuật lò điện Như nói trên, hoạt động mạch điều áp xoay chiều tương tự mạch chỉnh lưu, cụ thể mạch điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ngược có nguyên lý hoạt động chu kỳ giống ngyên lý mạch chỉnh lưu ba pha hình tia Vì vậy, ta có ta hoàn toàn áp dụng thông số chọn van mạch chỉnh lưu ba pha hình tia cho mạch điều áp xoay chiều ba pha sáu thyristor đấu song song ngược Cụ thể : - Điện áp ngược lớn van : Ung.max = Uf = Uđm = 380 = 537,4 (V) Khi góc điều khiển α = điện áp tải hình sin vậy, dòng trung bình qua van lúc lớn Từ t xác định giá trị dòng điện trung bình qua van - Dòng trung bình qua van : It = = = 182,32 (A) Có: Itb van = 0,45 It =0,45 182,32 = 82,04 (A) Itb max = Itb van = 82,04 = 164,09 (A) Khi van hoạt động, van tỏa nhiệt lớn nên điều kiện làm mát cho van ảnh hưởng đến hiệu tuổi thọ van Nếu van hoạt động điều kiện làm mát không khí nhờ cánh tản nhiệt van làm việc tốt với 25% dòng định mức Nếu van làm việc điều kiện làm mát quạt gió cưỡng van chịu 30% - 60% dòng định mức Nếu làm mát nước van chịu đến 80% dòng định mức Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Thông thường, công nghiệp van phải làm mát tồi không khí có quạt gió cưỡng Trong thiết kế này, ta tính dòng qua tải vài trăm ampe, để tiết kiệm kinh tế ta lựa chọn phương án làm mát van quạt gió cưỡng Ta chọn điều kiện thích hợp để van chịu dòng tới 40% dòng định mức van Khi đó: Itb = = = 410,22(A) Để chọn thêm giá trị điện áp ngược lớn van, ta chọn thêm hệ số dự trữ điện áp ku = 1,6 ÷ Ta chọn ku = Ung = ku Ung.max = 537,4 = 1074,8 (V) Từ giá trị Itb = 410,22(A) Ung = 1074,8 (V) , ta tra sổ tay ta chọn van TB400 Tây Âu chế tạo với thông số sau: Các tham số Itb (A) Iđỉnh (A) Irò (mA) Điện áp tph (μs) di/dt (A/μs) ΔU (V) Uđk (V) Iđk (mA) Chú giải Dòng điện trung bình tối đa cho phép chạy qua van điều kiện chuẩn Trị số biên độ dòng điện dạng sin cho phép lần qua van, sau phải ngắt điện áp đặt lên van Dòng điện rò van trạng thái khóa Điện áp tối đa mà van chịu lâu dài hai chiều thuận ngược Thời gian phục hồi tính chất khóa cho van Tốc độ tăng dòng cực đại cho phép qua van Sụt áp thuận van (giá trị tương ứng dòng điện van = 1,5Itb) Điện áp điều khiển nhỏ đảm bảo dòng điều khiển mở van Dòng điều khiển nhỏ đảm bảo mở van du/dt (V/μs) Tốc độ tăng điện áp thuận van Trị số 400 7000 300-1200 50-30 100-200 2,1 5,5 400 100-1000 Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực 3.1.2 Tính toán bảo vệ van bán dẫn Trong trình hoạt động van phải làm mát để van không bị phá hỏng nhiệt ta tính toán chế độ làm mát cụ thể cho van Tuy nhiên, van bị phá hỏng van phải chịu tốc độ tăng dòng, tăng áp lớn Để tránh tượng dòng, áp van dẫn đến hỏng van ta phải có biện pháp thích hợp để bảo vệ van Biện pháp bảo vệ van thường dùng mắc mạch R, C song song van để bảo vệ áp mắc nối tiếp cuộn kháng để hạn chế tốc độ tăng dòng 3.1.3 Bảo vệ dòng Do tải lò điện tải trở nên van có tín hiệu điều khiển mở dòng qua van tăng đột ngột với tốc độ tăng dòng lớn gây hỏng van Vì vậy, người ta cần phải cần phải mắc vào trước van cuộn dây để hạn chế tốc độ tăng dòng Cuộn dây dùng cuộn kháng bão hòa có đặc tính là: dòng qua cuộn kháng ổn định điện cảm cuộn kháng gần không lúc cuộn dây dẫn điện dây dẫn bình thường Ta có mạch hình vẽ: Để tính toán giá trị cuộn kháng ta xét trình độ mạch: U f = i.R + L di dt Ta thấy tốc độ tăng dòng lớn là: Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Uf di dt max = L Để đảm bảo an toàn cho van ta phải chọn L cho di dt max phải nhỏ tốc độ tăng dòng chịu van, hay là: di dt max < 200 Uf → L → L> < 200 220 200.106 Ta chọn kháng bão hòa có giá trị 1.6 µH A µs A µs = 1,555 µH , loại lõi không khí điện cảm nhỏ 3.1.4 Bảo vệ áp Sau tính toán bảo vệ chống tốc độ tăng dòng ta tính toán bảo vệ áp cho van Người ta chia làm hai loại nguyên nhân gây lên áp: +) Nguyên nhân nội tại: tích tụ điện tích lớp bán dẫn Khi khóa van thyristor điện áp ngược, điện tích nói đổi ngược lại hành trình, tạo dòng điện ngược thời gian ngắn Sự biến thiên nhanh chóng dòng điện ngược gây nên sức điện động cảm ứng lớn điện cảm, vốn luôn có đường dây nguồn dẫn đến thyristor Vì vậy, anốt catốt thyristor xuất điện áp Ta có đồ thị thể trình biến thiên điện áp dòng điện van: Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực u i t t +) Nguyên nhân bên ngoài: nguyên nhân thường xảy ngẫu nhiên đóng cắt không tải máy biến áp đường dây, cầu chì bảo vệ nhẩy, có sấm sét…Để bảo vệ điện áp tích tụ điện tích chuyển mạch gây nên người thường dùng mạch RC đấu song song với thyristor hình dưới: Thông số R,C phụ thuộc vào mức độ điện áp xảy ra, tốc độ biến thiên dòng điện chuyển mạch, điện cảm đường dây, dòng điện từ hóa máy biến áp… Việc tính toán thông số mạch R,C phức tạp, đòi hỏi nhiều thời gian Có hai phương pháp để xác định thông số R C dựa vào kinh nghiệm thực tế phương pháp tính toán dựa vào đồ thị đặc tính van chọn Tuy nhiên, thực tế, tính toán thiết kế bảo vệ van khó có đầy đủ tất đường cong đặc tính cần thiết nên người ta thường chon giá trị R,C theo kinh nghiệm: R= 20 ÷ 100 (Ω) C = 0,1 ÷ ( µF ) Với dòng qua van nhỏ, ta chọn giá trị R lớn, C nhỏ Với dòng qua van lớn, ta chọn giá trị R nhỏ, C lớn Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Theo tính toán, dòng qua van 164,09 A lớn nên ta chon giá trị R, C sau: R = 50 Ω C=1 µF ( giá trị chuẩn) Ngoài ra, mạch lực cần có thêm thiết bị bảo vệ ngắn mạch, tải… apstomat, cầu chì, … pha cầu chì trước van để tăng cao tính an toàn cho mạch Ta có mạch hoàn chỉnh dưới: Sơ đồ mạch lực có thiết bị bảo vệ dòng áp 3.2 Tính chọn vật liệu sợi đốt Do nhiệt độ lò từ 800 – 1000 nên việc truyền nhiệt chủ yếu xạ Dây đốt dùng lò điện trở có tiết diện tròn hay chữ nhật có kích cỡ sau Kích thước dây đốt (m.m) Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Nhiệt độ làm việc lò () 800-1000 Dây tròn (đường kính d) Dây chữ nhật (kích thước a*b), a/b = m 4-5 20*2 3.3 Tính toán mạch điều khiển Mạch động lực thiết kế chương mạch sáu thyristor đấu song song ngược có tải trở nên ta thiết kế mạch điều khiển gồm khâu sau: - Khâu đồng pha dùng máy biến áp hai cuộn dây sơ cấp - Khâu tạo điện áp tựa dạng cưa nửa chu kì kiểu tuyến tính xuống dùng transistor tụ điện - Khâu so sánh dùng khuếch đại thuật toán OA kiểu hai cổng - Khâu tạo xung phát xung kép nửa chu kì Trong đó, để phát xung theo góc điều khiển α sử dụng mạch vi phân R8C2, xung thứ hai lấy từ kênh tiếp sau theo nguyên tắc đấu vòng tròn kín cách ghép nhờ điốt Đ2, Đ3 - Khuếch đại xung dùng biến áp nhằm cách ly mạch lực mạch điều khiển ***) Nguyên lý hoạt động sơ đồ Cấp nguồn 220V cho cuộn sơ cấp máy biến áp đồng pha Điện áp phần thứ cáp điện áp đồng pha Ta lấy điện áp U21, U22 để diễn giải : -U21 so sánh mức điện áp 0V, qua D1 lấy xung vuông U1 -U22 so sánh mức điện áp 0V, , qua D1 lấy xung vuông U2 U1 U2 đưa vào tạo điện áp cưa ( gồm R3, R4, R5, R6, D1, D2, D3, A3, T1, T2), đầu nhận điện áp cưa U3 Uđk so sánh với U3 qua A4, cho xung chữ nhật vuông Xung chữ nhật vuông qua D4 lấy xung chữ nhật dương U Uđk thay đổi nhiệt độ tăng │Uđk│giảm, góc phái xung lớn lên làm điện áp đầu thyristor giảm ngược lại, nhiệt độ giảm │U đk│góc phát xung giảm làm điện áp đầu thyristor tăng Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Khâu phản hồi điện áp phản hồi âm đê ổn định điện áp định tương xứng với nhiệt độ định Xung U4 xung chùm Ux đưa qua cồng AND Đầu AND xung chùm Xung chùm qua T3, T4 mắc Darlington để khuếch đại công suất ( khuếch đại dòng) Đưa xung qua biến áp xung BAX, cho độ rộng xung biên độ xung mong muốn Bộ phát xung chùm đa hài tự dao động gồm R11, R12, R13, C2 IC A4 qua D6 lấy xung chùm dương Tín hiệu phản hồi sensor nhiệt độ biến tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện, bao gồm sơ đồ cầu R9, R10, R11, R*, En Tín hiệu điện đưa qua khuếch đại (R12, R13, R14, IC A5), sau đưa qua phận PI gồm U đặt, R15, C3, R17, đầu Uchuẩn ( U1, U2, U3, U4, U5, U6) Trong mạch điều khiển ta chọn toàn IC TL084 có thông số : Vcc = ± 15V Ptiêu thụ = 680mV Rin = 106 mΩ U1 = Urabh = ± 13V U2 = Urabh = ± 13V Điôt mạch điều khiển loại 1N4009 có thông số : I1vmax = 10A Ungược = 25V Umở = V Điôt Zenner loại BZD23-C9V1 có thông số : UDZ = 9V 1, Khâu đồng pha Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực A Sơ đồ khâu đồng pha U21 = U2 sin ωt U22 = U2 sin ωt Tức : - Trong nửa chu kì đầu ( ÷ π ) : U21 > 0, U22 < → T1 dẫn, T4 khóa - Trong nửa chu kì sau ( π ÷ 2π ) : U21 < 0, U22 > → T4 dẫn, T1 khóa Có I1v < 1mA Do U21/R1 < mA → R1 > 10/1 = 10 KΩ Ta chọn R1 = R2 = R1’ = R2’ = 12 KΩ 2, Khâu tạo điện áp cưa + Z1 VS4 12 + OP1 uA741 Udb R6 1k + OP3 uA741 - + D5 1N1200 + R7 100k Urc D2 - D1 + R1 15k C2 220n VS6 12 Sơ đồ khâu tạo cưa +) Ở nửa chu kỳ đầu điện áp Udb < (OA1 bão hòa âm:Ubd =-Ubh), điôt D3 dẫn Sử dụng đặc điểm OA điện hai cửa (+) (-) Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực nhau, ta có điện điểm (-) OA2 = 0, điểm (+) nối với 0V Lúc theo sơ đồ mạch ta thấy: • Điện áp tụ điện C điện áp đầu OA2: Uc=Urc • Điện áp điện trở R7 điện áp đầu OA1: UR2=Udb Từ điều kiện t có: Udb =uC =dt = dt = dt = t +) Ở nửa chu kì sau điện áp Udb>0 (OA1 bão hòa dương: Udb = Ubh), điôt D3 khóa nên dòng qua R2 = Lúc dòng qua tụ C dòng qua điện trở R 7, dòng điện ngược chiều với dòng qua tụ C nửa chu kỳ trước, có nghĩa tụ C phóng điện: URC = uC = UDz - dt = UDz - dt = UDz - ***)Tính toán Điện áp đồng pha Udp thường có trị số hiệu dụng cỡ (10 , nên giá trị điện trở R khoảng (10 để dòng qua điôt D1, D2 cỡ 1mA Tụ C chọn (0,10,2)μF Điôt ổn áp Dz chọn theo biên độ điện áp cưa Còn R tính theo công thức với điều kiện sau nửa chu kì điện áp lưới xoay chiều, điện áp tụ giảm từ giá trị U Dz xuống đến 0, tức thời gian phóng điện tụ C =T/2 uC ( = UDz - = 0, Rút ra: R7 = ; Trị số R7 không lên chọn 10k → chọn R7 = 100 k Nếu hạn chế chặt chẽ thời gian nạp tụ (t n) điện trở R6 lấy theo điều kiện R6 = (0,1 0,25)R7 Trường hợp thời gian nạp t n bị hạn chế ta cần tính biểu thức cho tụ, phải tính đến dòng i R3 không bỏ qua phân tích định tính: Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực uC(t) = ( Trong thời gian tn điện áp tụ phải vượt giá trị điện áp, suy ra: ( UDz Từ rút R6( lấy sụt áp điôt D1 0,7V) R6 → chọn R6 = k (R6 điện trở hạn chế dòng đầu OA1 nên không nhỏ mức cho phép OA chọn.) 3, Khâu so sánh Khâu có chức so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa để định thời điểm phát xung điều khiển, thường thời điểm hai điện áp Nói cách khác khâu xác định góc điều khiển α.Khâu so sánh thực phần tử transistor hay khuếch đại thuật toán OA Sử dụng nhiều OA cho phép đảm bảo độ xác cao Ở ta sử dụng kiểu so sánh dùng khuếch đại thuật toán OA kiểu hai cửa có điện áp tựa (Urc) đưa vào cửa đảo mạch so sánh ta sử dụng mạch tạo cưa tuyến tính xuống để tạo điện áp tựa cho mạch điều khiển + R9 15k Udk 5,5 - + OP4 uA741 Uss + R8 15k Sơ đồ nguyên lý so sánh kiểu hai cửa: Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực Mạch so sánh kiểu hai cửa Trong kiểu hai điện áp cần so sánh đưa tới hai cực khác OA Điện áp tuân theo quy luật: Ura = K0Δu = K0(u+ - u-) Trong đó: K0 hệ số khuếch đại OA Tùy thuộc vào điện áp tựa điều khiển đưa vào cửa mà điện áp xuất sườn xung âm dương thời điểm cân giá trị chúng Điện áp điều khiển đưa vào cửa (+), điện áp tựa đưa vào cửa (-) có nghĩa u + ≡ uđk, u- ≡ utựa hình điện áp : Ura = K0(u+ - u-) = K0(uđk - utựa) Do đó: uđk > utựa ura = +Ubh uđk < utựa ura = -Ubh → Ta chọn R8 = R9 = 15 kΩ Chọn R10 = R8//R9 = 7,5 kΩ Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực ... điều chỉnh khống chế nhiệt độ lò Đây yêu cầu đồ án tốt nghiệp mà em giao Đồ án thực hướng dẫn tận tình thầy hướng dẫn ĐINH VĂN THẮNG Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG... Chương 3: Tính toán thiết kế mach lực - góc mở van khác có dòng tải gián đoạn Kết luận: Trong thực tế loại sơ đồ sử dụng loại sơ đồ nối thích hợp loại tải pha có đầu dây b Sơ đồ đấu dùng Thiristor... cuộn kháng bão hòa có đặc tính là: dòng qua cuộn kháng ổn định điện cảm cuộn kháng gần không lúc cuộn dây dẫn điện dây dẫn bình thường Ta có mạch hình vẽ: Để tính toán giá trị cuộn kháng ta xét