TỰ ĐỘNG HOÁ CHO hệ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NÂNG hạ điện cực lò hồ QUANG

Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại. Lò điện hồ quang dùng để nấu thép chất lượng cao Năng suất lò hồ quang và chi phí năng lượng điện cho một tấn thép ở một mức độ lớn phụ thuộc vào việc định ra chế độ điện trong quá trình nấu luyện. Chế độ điện hợp lý thì quá trình nấu luyện sẽ kinh tế. Chế độ điện hợp lý có liên quan đến chế độ nhiệt hợp lý. Trong quá trình nấu luyện chế độ nhiệt ở các thời kỳ khác nhau do đó chế độ điện cũng khác nhau

PHẦN I

GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ LÒ HỒ QUANG VÀ ĐẶC ĐIỂM YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG TRUYỀN

ĐỘNG NÂNG HẠ ĐIỆN CỰC CỦA LÒ

1: GIỚI THIỆU CHUNG

I Công dụng

Lò hồ quang (HQ) là một loại lò điện mà quá trình biến đổi điện năngthành nhiệt năng thông qua ngọn lửa HQ xuất hiện giữa các điện cực với kimloại được gia nhiệt

Lò HQ được sử dụng chủ yếu để nấu chảy kim loại, thường được sử dụng

để nấu thép hợp kim chất lượng cao

II Phân loại

Có rất nhiều cách phân loại

* Phân loại theo dòng điện cấp cho lò

- Lò HQ một chiều

- Lò HQ xoay chiều:

+ Lò HQ 1 pha+ Lò HQ 3 pha

 Phân loại theo cách phát sinh và duy trì HQ

- Lò HQ nung nóng trực tiếp: HQ phát sinh giữa điện cực và kim loại gianhiệt (Hình 1.1.a)

- Lò nung gián tiếp: HQ phát sinh giữa 2 điện cực (Hình 1.1.b)

H×nh 1.1b: Lß nung nãng gi¸n tiÕp

* Giai đoạn 1:

- Là giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại Đây là giai đoạn thựchiện qúa trình gia nhiệt để nhiệt độ của khối nguyên liệu trong lò tăng đến nhiệt

độ nóng chảy và nguyên liệu chuyển sang dạng lỏng

- Giai đoạn này chiếm khoảng thời gian bằng 50 - 60% thời gian 1chutrình nấu luyện Trong giai đoạn này điện năng cấp cho lò chiếm từ 60 - 80%năng lượng điện cấp cho 1 chu trình Yêu cầu HQ đạt giá trị lớn nhất

- Do đặc điểm của giai đoạn này là sự biến động nhiều của bề mặt khốinguyên liệu trong lò nên thường hay xảy ra 1 số lần mất HQ và ngắt mạch.

* Giai đoạn 2: Giai đoạn oxy hoá và hoàn nguyên

- Giai đoạn này có thể chia thành 2 giai đoạn nhỏ

+ Giai đoạn này người ta cấp nhiệt cho khối kim loại lỏng để thực hiệnquá trình oxy hoá cácbon cũng như các hợp chất của lơu huỳnh, phốt pho Doviệc oxy hoá cácbon sinh ra 1 nhiệt lượng tương đối lớn, cho nên trong giai đoạnnày công suất HQ chỉ cần 60% công suất giai đoạn 1 Cũng do việc oxy hoácácbon gây nên hiện tượng sôi rất mạnh của kim loại nên cũng dễ xảy ra một sốlàn ngắn mạch, HQ ở giai đoạn này cũng yêu cầu duy trì tương đối ổn đinh

+ Giai đoạn trước khi cho thép ra lò Trong giai đoạn này tiếp tục quátrình khử các hợp chất của lưu huỳnh, của oxy giảm dần nhiệt độ hợp kim hoákim loại Nhiệt năng cấp cho lò ở giai đoạn này cần tương đối ít Công suất của

HQ chỉ bằng cỡ 30% công suất của giai đoạn 1 và cũng yêu cầu HQ phải ổnđịnh

oxyho¸

tinh luyÖn

( 3 - 4 ) h

3 MẠCH ĐIỆN CHÍNH LÒ HỒ QUANG

I Giới thiệu chung về sơ đồ:

Sơ đồ mạch điện chính lò HQ được trình bày ở hình 1.3

Điện áp cấp cho lò lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào là 6, 10, 35, hay

110 KV tuỳ theo công suất lò

Sơ đồ có các thiết bị chính như sau:

Cầu dao cách li CL dùng phân cách mạch động lực của lò với lưới khi cầnthiết, chẳng hạn lúc sửa chữa

Máy cắt 1MC dùng để bảo vệ lò HQ khỏi ngắn mạch sự cố Nó đượcchỉnh định để không tác động khi ngắn mạch làm việc Máy cắt 1MC cũng dùng

để đóng cắt mạch lực dưới tải

Cuộn kháng K dùng hạn chế dòng điện khi ngắn mạch làm việc và ổnđịnh sự cháy của HQ Khi bắt đầu nấu luyện xảy ra ngắn mạch làm việc, máycắt 2MC mở ra để cuộn kháng K tham gia vào mạch, hạn chế đóng mạch Khinguyên liệu chảy hết, lò cần công suất nhiệt lớn để nấu luyện, 2MC đóng lại đểngắn mạch cuộn kháng ở giai đoạn hoàn nguyên, công suất lò yêu cầu cần íthơn thì 2MC lại mở ra để đưa cuộn kháng K vào mạch, làm giảm công suất cấpcho lò

Với lò HQ công suất lớn hơn nhiều thì không có cuộn kháng K Việc ổnđịnh HQ và hạn chế dòng ngắn mạch làm việc do các phần tử cảm kháng của sơ

đồ lò đảm nhiệm

Sơ đồ điện lò hồ quang dung lượng dưới 20T (H.1.3)

Biến áp lò BAL dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp Việc đổi nối cuộn sơcấp thành hình  hay hình sao thực hiện nhờ các máy cắt 3MC, 4MC Cuộn thứcấp của BAL nối với các điện cực của lò qua một mạch ngắn “MN” không phânnhánh, không có mối hàn

H.1.2: Đồ thị công suất hữu côngtiêu thụ ở lò hồ quang 100 T

Phí sơ cấp BAL có đặt Rơle dòng điện cực đại để tác động lên cuộn ngắtmáy cắt 1MC Rơle này có duy trì thời gian Thời gian duy trì này giảm khi bội

3  6  10 KV

CL 1MC

A A

Số quá tải dòng tăng Nhờ vậy 1MC ngắt mạch lực của lò khi chỉ có ngắnmạch sự cố và khi ngắn mạch làm việc kéo dài mà không xử lý được Với ngắnmạch làm việc trong thời gian tương đối ngắn, 1MC không cắt mà chỉ có tínhiệu đều và chuông Phía sơ cấp BAL còn có các dụng cụ đo lường, kiểm tranhư vôn kế, ampe kế, công tơ điện, pha kế Phía thức cấp cũng có các máy biếndòng 2TI nối với các ampe kế đo dòng HQ, cuộn dòng điện của bộ điều chỉnh tựđộng và Rơle dòng điện cực đại Dòng tác động và thời gian duy trì của Rơledòng được chọn sao cho khi có ngắn mạch thời gian ngắn, bộ điều chỉnh làmgiảm dòng điện của lò chỉ sau thời gian duy trì của Rơle Nhiều khí cụ điềukhiển, kiểm tra và bảo vệ khác trong khối BVĐK cũng được nối với máy biếnđiện áp TU và các máy biến dòng 1TI, 2TI.

II Máy biến áp lò

Máy BAL dùng cho lò HQ phải làm việc trong các điều kiện đặc biệtnặng nề nên có các đặc điểm sau:

- Công suất thường rất lớn (có thể tới hàng chục MW) và dòng điện thứcấp rất lớn (tới hàng trăm KA)

- Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch dưới (2-4)Iđm

- Có độ bền cơ học cao để chịu được các lực điện từ phát sinh trong cáccuộn dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch

- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dưới tải trong một thờihạn rộng

- Phải làm mát tốt vì dòng lớn, hay có các ngắn mạch và vi biến áp đặt ởnơi kín lại gần lò

- Công suất BLA có thể xác định gần đúng từ điều kiện nhiệt trong giaiđoạn nấu chay vì ở các giai đoạn khác, lò đòi hỏi công suất tiêu thụ ít hơn

- Nếu coi rằng, trong giai đoạn nấu chảy, tổn thất năng lượng trong lò HQ,trong BAL và cuộn kháng K được bù trừ bởi năng lượng của phản ứng toả nhiệtthì công suất BLA có thể xác định bởi nhiều biểu thức:

Tnc: Thời gian nóng chảy (trừ lúc dừng lò)

Ksd: hệ số sử dụng công suất BAL trong giai đoạn nấu chảycos: hệ số công suất của thiết bị là HQ

W: năng lượng hữa ích và tổn hao nhiệt trong thời gian nấu chảy vàdừng là giữa 2 mẻ nấu (KWh)

W= w.GTrong đó:

G: khối lượng kim loại nấu (T) w: suất chi phí điện năng để nấu chảy suất chi phí điện năng giảmđối với là có dung lượng lớn

Cuộn thứ cấp BAL thường nối  vì dòng ngắn mạch được phân ra 2 pha

và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây số nhẹ hơn Máy BAL thườngphải làm việc trong tình trạng ngắn mạch và phải có khả năng quá tải nênthường chế tạo to, nặng hơn các máy biến áp động lực cùng công suất

III Mạch ngắn

Mạch ngắn là phần dây dẫn điện nối từ đầu của bên thứ cấp BAL đến điệncực, dòng điện đi qua mạch ngắn rất lớn có thể đạt đến hàng trăm KH và tổn haonhiệt trên mạch ngắn chiếm 7080% toàn bộ tổn hao trong lò HQ Do vậy, yêucầu đặt ra với mạch ngắn là càng ngắn, càng tốt (BAL phải đặt gần lò) Do đặcđiểm của phần dây đấu từ thứ cấp máy BAL đến điện cực phải chịu được dòngđiện rất lớn nhưng dây dẫn phải mềm dẻo nên người ta thường chế tạo bằng các

lá đồng mỏng ghép lại Ngoài ra đối với các lò HQ 3 pha 1 yêu cầu quan trọngđối với mạch ngắn là tổng trở của mạch ngắn trong 3 pha phải bằng nhau Điềunày thường khó thực hiện do hiệu tương hỗ cảm giữa các dây dẫn Để khắc phục

sự mất đối xứng của tổng trở mạch ngắn gây nên bởi hiện tượnghỗ cảm người tathực hiện bố trí các điện cực nằm ở trên các đinh của một tam giác đều trên nắp

lò đồng thời thực hiện nối hình  cuộn dây thứ cấp MBA lò ở ngay trên điệncực Trong trường hợp này mạch ngắn được bố trí thành các hệ 2 dây

Đ4 ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT LÒ - YÊU CẦU

VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

I Yêu cầu về điểu chỉnh công suất và ổn định công suất HQ

Từ công nghệ của lò HQ, ví dụ như đối với lò luyện thép ta tháy rằngtrong 1 mẻ nấu luyện ở các khoảng thời gian khác nhau yêu cầu công suát HQkhác nhau Như vậy, trong quá trình làm việc yêu cầu phải điều chỉnh được côngsuất HQ Mặt khác ở 1 chỗ đo cụ thể thì yêu cầu phải giữ ổn định công suất HQ

II Điều chỉnh công suất hồ quang

Để thực hiện điều chỉnh công suất HQ khi lò đang làm việc

- Điều chỉnh có cấp bằng cách thay đổi có cấp điện áp bên cuộn thứ cấpmáy BAL nhờ việc thay đổi điểm đấu phân áp hoặc cách đấu dây cuộn sơ cấp

- Điều chỉnh trơn hoặc bằng cách thay đổi chiều dài HQ (khoảng cách từ

bề mặt điện cực đến kim loaị) nhờ hệ thống truyền động dịch chuyển điện cực

III Ổn định công suất

Ổn định chiều dài HQ nhờ hệ truyền động dịch điều cực

Đ 5 CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG DỊCH

ĐIỆN CỰC LÒ HQ NUNG NÓNG TRỰC TIẾP CÁC

PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ HỆ THỐNG TĐĐ

I Các yêu cầu

1 Đủ độ nhạy để đảm bảo sự làm việc của lò duy trì được dòng điện HQkhông sai lệch khoảng (45)% giá trị đặt và có 1 vùng không nhạy phù hợp, ởgiai đoạn đầu: (36)%, giai đoạn 2: 2%

2 Tác động nhanh, loại trừ ngắn mạch làm vỉa và đứt HQ với thời gian từ(1,53)s

3 Thời gian điều chỉnh nhỏ

4 Hạn chế đều mức tối đa dịch điện cực không cần thiết đặc biệt đối với

lò HQ nhiều pha, hệ thống truyền động của điện cực phải độc lập

5 Có khả năng điều chỉnh trơn công suất HQ từ (20 - 125%) công suấtđịnh mức với sai số không được quá 5%

6 Có thể chuyển đổi nhanh chế độ điều khiển từ tự động sang bằng tay vàngược lại

7 Tự mồi HQ khi bắt đầu làm việc và khi đang làm việc xảy ra mất HQhoặc ngắn mạch

8 Dừng tất cả các điện cực khi mất điện lưới

II Các phương pháp khống chế hệ truyền động dịch điện cực.

Để điều chỉnh và ổn định công suất HQ thông qua hệ thống truyền độngdịch chuyển điện cực người ta đưa ra 3 phương pháp để khống chế hệ truyềnđộng dịch điện cực:

- Duy trì điện áp HQ không đổi: Uhq = const

- Duy trì dòng điện HQ không đổi: Ihq = const

- Duy trì tổng trở HQ không đổi: Zhq = const

Nhược điểm lớn nhất là có sự ảnh hưởng lẫn nhau giữ các hệ truyền độngdịch chuyển điện cực nên thường chỉ áp dụng cho lò HQ 1 pha, phương phápthứ 3 có nhiều ưu điểm hơn và được sử dụng để khống chế lò HQ nhiều pha

Sơ đồ tương đương 1 pha:

Với phương pháp duy trì tổng trở HQ không đổi thì tín hiệu để khống chế

Khi Zhq = Zhq0: Ukc = 0: Điện cực đứng yên

Khi Zhq < Zhq0: Ukc < 0: Nâng điện cực

u

~

zng zhg

H.1.4

1 GIỚI THIỆU CHUNG

Các lò HQ nấu luyện kim loại đều có hệ thống điều chỉnh tự động việcdịch điện cực vì nó có cho phép giảm thời gian nấu luyện, nâng cao năng suấtchi phí năng lượng, giảm thấm cácbon cho kim loại, nâng cao chất lượng thép,giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động

Trong phần II của đồ án, em thiết kế sơ đồ nguyên lý hệ thống truyềnđộng dịch điện cực lò hồ quang Trong đó, thiết kế mạch lực, mạch điều khiển,ngoài ra do yêu cầu công nghệ của lò HQ ta phải thiết kế thêm mạch tạo luậtđiều khiển và mạch tổng hợp tín hiệu

Trong phần thiết kế mạch lực phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế sau :

1 Chọn động cơ truyền động và phương pháp điều chỉnh tốc độ

2 Chọn loại bộ biến đổi

3 Chọn sơ đồ bộ biến đổi

4 Chọn phương pháp đảo chiều động cơ

5 Chọn phương pháp điều khiển bộ biến đổi

Trong phần thiết kế mạch điều khiển có các yêu cầu sau :

1 Chọn loại phản hồi

2 Thiết kế mạch phát xung điều khiển

3 Nêu nguyên lý hoạt động của một kênh phát xung

4 Thiết kế bộ tổng hợp và khuyếch đại trung gian

5 Thiết kế nguồn nuôi

2 SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG MỘT PHA KHỐNG CHẾ

1

3

6

Hình 2.1- Sơ đồ chức năng hệ điều chỉnh công suất lò HQ

Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 6 (lò HQ) và bộ điều chỉnh vi sai Bộ điềuchỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và áp 1’, phần tử so sánh 3, bộ khuyếchđại 4, cơ cấu chấp hành 5 và thiết bị đặt 2 Trên phần tử so sánh có 2 tín hiệu từđối tượng điều chỉnh tới (tương ứng tỉ lệ với dòng và áp HQ) và một tín hiệu từthiết đặt tới Tín hiệu sai lệch từ phần tử so sánh được khuyếch đại qua bộ

khuyếch đại 4 rồi tới cơ cấu chấp hành 5 để dịch cực theo hướng giảm sai lệch.

Để hoàn thiện đặc tính động của hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ

đồ còn có các phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng áp hồquang Trong sơ đồ này cũng có thể có các phần tử chương trình hoá, máytính

3 SỰ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG

I Giới thiệu chung

Có nhiều hệ thống truyền động dịch điện cực lò HQ như hệ thống truyềnđộng dùng máy điện khuyếch đại, khuyếch đại từ, Thysistor, thuỷ lực, ly hợpđiện từ Công nghệ luyện thép đòi hỏi những yêu cầu khác nhau về hệ thốngtruyền động và cũng phải phù hợp với tình hình thực tế, điều kiện kinh tế củatừng khu vực, từng công ty Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp chuyênngành điện tự động hoá, em đi sâu vào nghiên cứu, lựa chọn phương án truyềnđộng sử dụng hệ thống điện Dưới đây là 2 phương pháp truyền động dịch điệncực bằng điện là hệ thống truyền động dùng máy điện khuyếch đại và hệ thốngtruyền động dùng Thysistor

II Phân tích một số phương án truyền động

1 Điều khiển dịch điện cực lò HQ dùng hệ MĐKĐ - Đ (Máy điệnkhuyếch đại từ trường ngang - Động cơ một chiều kích từ độc lập)

a Giới thiệu sơ đồ

MĐKĐ: Máy điện khuyếch đại từ trường ngang dùng để cung cấp điện ápcho động cơ

CB: Cuộn bù của MĐKĐ

8R: Điệu trở điều chỉnh mức độ bù

CĐC1: Cuộn dây kích từ được đặt tín hiệu chủ đạo khi làm việc ở chế độ

tự động

2K CC 2CD

3 4 NH 12 11

C§C2

9 10

1 2 N

7 8 4R

T§

C§C1

5 6 T§

5R

RD 3R RD

+ _

RA RTh

RTh CK§ 9R

§

+ _HN _ +

RA M§K§

CB

8R 4CL

3CL 7R

10R

CFA 1CL

1BA 1R

1CD

BD

Hình 2.2 Sơ đồ điều khiển hệ thống nâng hạ điện cực lò HQ dùng hệ MĐKĐ-Đ

CĐC2: Cuộn điều chỉnh 2 là cuộn dây kích thích được đặt tín hiệu chủđạo trong chế độ làm việc bằng tay.

CFA: Cuộn phản hồi âm áp, sử dụng làm nhiệm vụ phản hồi âm áp mạchphần ứng động cơ

Chiết áp 4R

Phần điện áp một chiều giữa điểm nối chung của 4R, 5R và con trượt 4R

tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của điện áp vùng HQ và được ký hiệu là bUhq

- Khâu lấy tín hiệu tỉ lệ với dòng BD gồm máy biến dòng HQ, cầu dao1CD, biến trở 1R, Máy biến áp 1BA, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển1CL

N & H: Nâng hạ bằng tay và 1 vị trí dừng

Ngoài ra mạch khống chế còn có các điện trở 7R, 10R, 9R Cuộn dâyRơle điện áp RA và Rơle thời gian Rth Các điốt 3CL và 4CL để cung cấp điện

áp cho cuộn kích từ của động cơ và cuộn CĐC2 Khi điều khiển bằng tay người

* Khi hệ thống đã đi vào làm việc bình thường ở chế độ điều khiển tự động

Khi cho hệ thống làm việc ở chế độ điều khiển tự động thì công tắc tơđiều khiển để ở vị trí TĐ, tiếp điểm nối giữa các điểm 5 - 6 7 - 8, sẽ kín, còn cáctiếp điểm khác hở mạch

Như vậy, trên cuộn dây CĐC1 và điện trở 3R được đặt điện áp Ukc

Ukc = aIhq - bUhq (Lấy giữa con trượt của 4R, 5R)

+) Khi Zhq < Zhq0, tức là điện cực gần kim loại hơn so với khoảng cách đặtdẫn đến dòng HQ tăng làm cho điện áp vùng HQ sẽ giảm

bUhq < bUhq0; aIhq > aIhq0

 Ukc = aIhq - bUhq < 0Cuộn CĐC1 được cấp điện dẫn đến MĐKĐ được kích thích phát ra mộts.đ.đ có cực tính làm cho động cơ quay theo chiều nâng điện cực, kết quả làkhoảng cách giữa kim loại và điện cực tăng dần lên, làm cho Ihq giảm dần, Uhq

tăng dần

Khi khoảng cách bằng giá trị đặt thì Ukc = 0

S.đ.đ của MĐKĐ bằng 0, động cơ sẽ ngừng quay và điện cực ngừng dịchchuyển.

+) Khi Zhq >Zhq0  Ihq Ihq  Uhq  Ukc > 0

 MĐKĐ cũng được kích thích nhưng chiều của từ thong thì ngược lại  Động

cơ quay theo chiều hạ điện cực cho đến khi Zhq = Zhq0  Ukc = 0

* Loại trừ ngắn mạch làm việc

Khi lò đang làm việc, nếu xảy ra ngắn mạch Uhq giảm bằng 0, Ihq tăng rấtlớn dẫn đến aUhq = 0 và bIhq rất lớn làm cho Ukc sẽ rất âm Mặt khác, do điện ápđầu ra bộ chỉnh lưu 1CL lớn nên dòng qua cuộn RD đạt giá trị tác động đóngtiếp điểm RD mắc song song với 3R làm cho cuộn CĐC1 có giá trị rất lớn S.đ.đMĐKĐ sẽ có giá trị lớn và cực tính làm cho động cơ quay theo chiều nâng điệncực, động cơ sẽ thực hiện tách điện cực ra khỏi kim loại và nâng nhanh điện cựclên, HQ lại xuất hiện

Mặt khác, với cực tính của điện áp trên động cơ như đẫ giới thiệu ở trên

sơ dồ thì dòng điện đi qua cuộn dây CFA phải đi qua 7R làm cho hệ thống sẽphản hồi âm áp nhỏ hơn trường hợp động cơ quay theo chiều hạ, dẫn đến làmtăng giá trị s.đ.đ MĐKĐ làm tăng tốc độ nâng Đồng thời với cực tính của điện

áp RA sẽ tác động làm mở tiếp điểm RA thường kín trong mạch cuộn dây Rơletrung gian Rth, dẫn đến Rth mất điện Sau một thời gian duy trì, tiếp điểm Rth mắcsong song với 9R với động cơ làm giảm từ thông động cơ Điều này cũng dẫnđến tăng tốc độ nâng để tăng nhanh khoảng cách, giảm nhanh gía trị dòng điện.Khi động cơ đã tách ra khỏi kim loại, dòng HQ giảm còn điện áp hồ quang tăng,Rơle RD ngừng tác động, nối tiếp điện trở 3R vào mạch cuộn dây CĐC1 làmcho dòng qua CSSC1 giảm nhiều  S.đ.đ của MĐKĐ giảm Điều này dẫn đếnRơle điện áp RA ngừng tác động Rth lại có điện thực hiện nối ngắn mạch điệntrở 9R, làm cho từ thông động cơ tăng lên bằng định mức Tất cả các tác độngtrên làm giảm tốc độ nâng để tránh hiện tượng mất HQ và khi khoảng cách tănglên bằng giá trị đặt thì động cơ sẽ ngừng quay

* Tự động mồi HQ khi mất điện hoặc khi bắt đâùy khởi động lò.

Giả sử điện cực chưa chạm vào kim loại, ta đóng nguồn cung cấp chomáy biến áp lò để thực hiện đưa lò vào làm việc và phần mạch khống chế đặt ởchế độ làm việc tự động

- Công tắc điều khiển chế độ làm việc để ở vị trí tự động

- Tự đóng cầu dao 2CD, cắt cầu dao 1CD

Lúc này Uhq=U2 (điện áp không tải cuộn thứ cấp MBA) còn Ihq=0Ukc > 0

và có giá trị lớn nhất, điện cực sẽ được hạ xuống với tốc độ nhanh nhất theochiều hạ Khi điện cực tiếp xúc với kim loại xảy ra hiện tượng ngắn mạch  Uhq

giảm bằng 0, còn Ihq tăng rất lớn, Ukc đổi chiều và có giá trị lớn nhất làm chos.đ.đ MĐKĐ đổi chiều, động cơ sẽ đổi chiều quay thực hiện quá trình loại trừngắn mạch xuất hiện HQ (Nguyên lý làm việc của giai đoạn này như đã giớithiệu ở phần loại trừ ngắn mạch làm việc phần trên)

* Khống chế bằng tay quá trình dịch điện cực

Trong trường hợp này, khi cần nâng ta để công tắc điều khiển ở vị trí N,khi cần hạ ta để công tắc ở vị trí H Nguồn điện một chiều đặt lên chiết áp 6R,động cơ thực hiện nâng hoặc hạ điện cực Điều khiển tốc độ nâng hạ nhờ contrượt của 6R (tăng tốc độ thì con trượt giảm)

* Điều chỉnh công suất lò nhờ tác động vào hệ thống truyền động dịchđiện cực

Muốn tăng Phq thì cần giảm Zhq0 và ngược lại

Zhq0 =

a b

Tăng Phq  giảm b  tăng a: Trượt con trượt 5R xuống, 4R xuống

Giảm Phq  tăng b  giảm a: Trượt con trượt 5R lên, 4R lên

Mỗi điện cực trong lò HQ nhiều pha thường có riêng một hệ thống truyềnđộng, thông thường người ta luôn có sẵn một hệ truyền động để dự phòng, ngoài

truyền động điện dùng động cơ một chiều hiện nay người ta ngày càng sử dụngcác hệ truyền động lồng sóc được cung cấp và điều chỉnh tốc độ nhờ bộ biến tần.

2BA

2CL2C

a Giới thiệu sơ đồ hệ thống truyền động điện.

Sơ đồ hình 2.3:

* Phần mạch lực

M: Động cơ một chiều kích từ độc lập dùng để nâng hạ điện cực

BAĐL: Máy biến áp động lực

2 sơ đồ chỉnh lưu hình tra 3 pha gồm 6 van: T1, T2, T3 (sơ đồ thuận) và T4, T5, T6,các cuộn kháng cân bằng CB1, CB2, là bộ phận biến đổi đảo dòng điều khiểnphối hợp tuyến tính được dùng để cấp điện cho động cơ M

AB: Là áptomat dùng để đóng cắt và bảo vệ cho phần mạch lực

* Phần mạch khống chế (điều khiển)

Gồm 2 bộ phát xung điều khiển FX1 và FX2 để tạo ra các xung điềukhiển cho 2 sơ đồ thuận và ngược, KĐ & ĐK là bộ phận khuyếch đại và xử lýcác tín hiệu điều khiển của hệ truyền động

Khâu tạo điện áp tỉ lệ với điện áp HQ gồm 1R & bộ công tắc nối với 1R,máy biến áp 2BA, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha 2CL, tụ điện 2C và chiết áp 3R

Khâu tạo tín hiệu tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của dòng HQ gồm máy biếndòng BP, máy biến áp 1BA, bộ chỉnh lưu cầu 1 pha 1CL, tụ 1C, chiết áp 2R.Các chiết áp P1, P2 và nguồn một chiều là các phần tử của khâu không nhạy(khâu có vùng chết)

Bộ phận lấy tín hiệu tỉ lệ với điện áp động cơ (phản hồi âm điện áp) gồmchiết áp 4R, 4R tụ điện 3C, Điot D & Điot ổn áp DZ

NKT là bộ phận biển đổi để điện áp kích từ cho động cơ M KTM là cuộnkích từ, Ngoài ra trong hệ thống còn sử dụng phản hồi âm dòng điện co ngắt(trên sơ đồ khống chế biểu diễn)

b Hoạt động của sơ đồ.

* Khi lò làm việc bình thường

- Tín hiệu ở đầu bộ khuyếch đại KĐ gồm:

Ukc - U  U

U là hiện lượng điện áp đặt của khâu không nhạy Tín hiệu này đượcđưa qua khâu không nhạy đến đầu vào bộ KĐ, nó được khuyếch đại lên, cũngnhư chỉ tạo ra làm chức năng điều khiển và xử lý để điều khiển 2 bộ phát xungFX1, FX2

Khi Ukc - U > 0 và Ukc - U < U

U là giá trị điện áp giữa điểm nối chung của R1, R2 và điểm con trượt của R1

(đầu Anot của D1)

 Chưa có tín điện áp đến đầu vào KĐ

Khi Ukc - U < 0 và Ukc - U > -U

Mà U kc  U  Uthì cũng chưa có điện áp vào bộ ĐK

Khi UVKĐ = 0  góc điều khiển của 2 sơ đồ chỉnh lưu 1 = 2 = 2 (900)

Điện áp đầu ra của bộ biến đổi bằng 0, động cơ chưa làm việc, điện cựckhông dịch chuyển

d1

rv_

H×nh 2.4

U thì điện áp vào bộ KĐ bằng 0  1 = 2 = 900 Động cơ ngừng quay.

Trường hợp ngược lại khi điện cực quá gần bề mặt kim loại UKC âm hơn

U

UVKĐ = UKC - U + U

Và trên đầu vào bộ KĐ sẽ xuất hiện điện áp

UVKĐ < 0  1 tăng lớn hơn 900, 2 giảm nhỏ hơn 900

 Sơ đồ 2 làm việc ở chế độ chỉnh lưu cấp điện cho động cơ quay theo chiềunâng điện cực Khi sai lệch nằm trong một khoảng cách nhất định hoặc sai lệchtăng theo chiều tổng trở HQ thì sai lệch càng lớn giá trị tuyệt đối của UKC càngtăng tương ứng tốc độ dịch chuyển điện cực tăng lên một lượng một cách tỉ lệ

Nhưng nếu điện cực quá gần bề mặt hoặc xảy ra ngắn mạch thì điện ápđặt lên động cơ sẽ theo chiều nâng điện cực đồng thời có gía trị lớn Lúc nàyĐiot ổn áp DZ làm việc, điện áp phản hồi âm điện áp lấy trên chiết áp 5R sẽ cógiá trị không đổi bộ KĐ sẽ bị bão hoà Tín hiệu đầu ra của bộ KĐ có giá trịlớn nhất, góc điều khiển của 2 sơ đồ đạt giá trị nhỏ nhất làm cho động cơ đượccấp điện áp lớn nhất theo chiều nâng và tốc độ nâng là nhanh nhất Quá trìnhnày sẽ tồn tại cho đến khi một giá trị nhất định, lúc đó, điện áp trên phần ứngđộng cơ đưa qua 4R đến khâu lấy tín hiệu phản hồi không còn làm việc cho DZ

làm việc

c Đặc tính tính của động cơ dịch cực

Đặc tính như hình 2.5 cho khả năng

loại trừ nhanh chế độ sai lệch và trong giai

V

+U max

đoạn hoàn nguyên, các sai lệch nhỏ không có tác động hoặc có tác động ở vùngtốc độ nhỏ do đó loại trừ được hiện tượng qua điều chỉnh Sau khi sai lệch bị trừkhử, tín hiệu sai lệch nhỏ hơn vùng không nhạy và dưới tác động của phản hồi

sẽ xảy ra hãm điện Hai nhóm Thysistor sẽ thực hiện lần lượt chế độ chỉnh lưu

và nghịch lưu tuỳ hướng chuyển động

Vùng không nhậy của bộ điều chỉnh Oa1, Oa2

Khi Uhq tăng thì động cơ điện tụt xuống: a2b2

Khi Ihq tăng thì động cơ nâng điện lực lên ở

vùng thay đổi nhỏ của Ihq thì tốc độ nâng tỉ lệ của

số gia Ihq đoạn a1b1 ở vùng thay đổi lớn của Ihq thì

tốc độ nâng nhảy vọt

3 Nhận xét, lựa chọn phương án

So với hệ truyền động MĐKĐ - Đ thì hệ truyền động dùng Thysistor có nhiều

ưu điểm hơn Sơ đồ điều khiển dùng Thysistor có độ tác động nhanh, có thể bỏqua quán tính của bộ biến đổi Bộ điều chỉnh công suất lò HQ bằng Thysistor là

có triển vọng nhất Nó thoả mãn các yêu cầu đề ra và chỉ thua kém hệ thuỷ lực

về sự tác động nhanh Sơ đồ này có thể giảm tiếng ồn, không yêu cầu nền móngphức tạp, gọn nhẹ hơn, cải thiện chất lượng hệ thống, tổng hợp được nhiều tínhiệu do vậy có thể tự động hoá ở mức cao Hệ số khuyếch đại của hệ T - Đ lớnhơn nhiều so với hệ thống dùng máy điện khuếch đại

Sức điện động đầu ra của bộ biến đổi có dạng đáp mạch vì nó có thànhphần sóng hài bậc cao và điều này gây ra tổn thất Hệ thống van bán dẫn chịuquá tải kém, hệ số cos rất thấp nhất là khi điều chỉnh sâu gây méo điện áp lưới

Từ các nhận xét trên ta chọn vùng hệ T - Đ để dịch cực lò HQ vì hệ thốngnày đảm bảo cả về kinh tế lẫn kỹ thuật

 4 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

I Thiết kế mạch động lực

1 Lựa chọn các phương án

a Chọn sơ đồ bộ biến đổi

Có nhiều sơ đồ chỉnh lưu đáp ứng được yêu cầu công nghệ Tuy nhiên, ởmỗi sơ đồ có các chỉ tiêu chất lượng khác nhau Các sơ đồ 1 pha tuy rẻ song cóchất lượng điện áp ra kém, nhất là khi góc mở  lớn, chuyển động có phạm viđiều chỉnh lớn đòi hỏi góc mở  dao động rộng và như vậy sơ đồ 1 pha khó đápứng được Vì vậy hệ truyền động của ta chỉ nên chọn sơ đồ 3 pha Ta đi sâunghiên cứu sơ đồ hình tia 3 pha và hình cầu 3 pha

* Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha:

sơ đồ nghiên cứu chỉnh lưu hình tia 3 pha

Hình 2.6 là sơ đồ nghiên cứu chỉnh lưu hình tia 3 pha Trong sơ đồ:

- BA là máy biến áp 3 pha dùng để cung cấp cho sơ đồ chỉnh lưu

- Các Thysistor T1, T2, T3 dùng để biến điện áp xoay chiều 3 pha bên thứcấp máy biến áp BA là Ua, Ub, Uc thành điện áp 1 chiều trên tải Ud

c i

i T1

2 T

i

i T3

H.2.6: Sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha

- iA, iB, iC là dòng cáp pha cuộn dây sơ cấp của BA

- ia, ib, ic là dòng cáp pha cuộn dây thứ cấp của BA

Giả thiết trước thời điểm t= 1= 

t= 1=  thì trong sơ đồ van T3 đang dẫn dòng, các van khác ở trạng thái khoá,khi đó trên van T1 sẽ có điện áp thuận

Tại t= 1=  thì T1 có tín hiệu điều khiển, T1 có đủ hai tín hiệu để mởnên T1 mở và UT1 giảm về bằng 0

thì Ua = Ub, đây là thời điểm mở tự nhiên đối với T2, nhưng

vì chưa có tín hiệu điều khiển, do Ua vẫn dương kết hợp với tác dụng cùng chiềucủa sức điện động tự cảm trong Ld mà T1 vẫn tiếp tục dẫn dòng

Đến t=thì Ua = 0 và sau đó chuyển sang âm nhưng T2 còn chưa mởnên T1 tiếp tục dẫn dòng nhờ sức điện động tự cảm của Ld (với  > 300)

Tại t= 2= 5 /6 +  thì T2 có tín hiệu điều khiển và do đang có điện ápthuận nên T2 mở, T2 mở thì UT2 giảm về bằng 0 nên Ud = Ub và UT1 = Uab mà tại

2

 thì Uab < 0 tức là T1 bị đặt điện áp ngược nên khoá lại Do vậy, từ  2chỉ có T2

dẫn dòng

Ud = Ub

Trong mạch tải có dòng điện id thực tế là dòng điện liên tục; Id = id; góc

mở  được tính từ giao điểm của 2 điện áp pha (phần giá trị dương)

* Giá trị trung bình của điện áp tải là:

 cos 2

6 3

I

I TB 

d T

; I1 = . 3

ba

d K I

Công suất tính toán của máy biến áp:

S1 = 3U1I1 = 2

3 3 U d I d



S2 = 3U2I2 = 2

2 3 U d I d



Stt BA = S S 6 ( 3 2 )U d.I d

3 2

2

Số lần đập mạch n = 3

* Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu:

Hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu cầu 3 pha

Chỉnh lưu cầu 3 pha gồm 6 Thysistor chia làm nhóm:

2U2   

3

4 sin(

T3 1

6

4 T

Khi      

6

1 do xung điều khiển mở T1 Thysistor này mở vì Ua > 0

Sự mở của T1 làm cho T3 khoá lại một cách tự nhiên Vì Ua > Ub lúc này T6 và T1

cho dòng chảy qua

Điện áp trên tải: Ud = Uab = Ua - Ub

Khi       

6

3

khi T6 dẫn dòng nó đặt Ub lên Anot T2

Khi    1 thì Ub > Uc Sự mở của T2 làm cho T6 khoá một cách tự

nhiênvì Ub > Uc Các xung điều khiển lệch nhau một góc

đồ chỉnh lưu hình tia 3 pha động cơ làm việc tốt hơn, an toàn hơn

Sơ đồ hình cầu cho ta dạng điện áp và dòng điện chỉnh lưu với độ nhấpnhô nhỏ hơn Tuy nhiên, việc điều khiển đóng mở các van trong sơ đồ hình cầuphức tạp hơn nhiều sơ đồ chỉnh lưu hình tia

Căn cứ vào các yêu cầu về điện áp và công suất động cơ, ta chọn bộ chỉnhlưu hình tia 3 pha mắc song song ngược để cung cấp điện áp 1 chiều cho động

cơ truyền động

b Lựa chọn phương án đảo chiều

Để đảm bảo cho động cơ điện một chiều có 2 hướng là đảo chiều dòngkích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ

* Đảo chiều dòng kích từ:

Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ thì

ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không đặt áp đặt vào phầnứng động cơ vì nếu không động cơ có nguy cơ ngắn bị mạch Ta biết rằng:

u

u u

u u

R

k U R

E U

hình tia có sụt áp và tổn thất công suất chỉ tiêu thụ trên một van nên ít hơn hìnhcầu, tổn thất do trung dẫn (chuyển mạch các van) cũng ít hơn do với sơ đồ hìnhcầu Bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha điện áp ra có giá trị trung bình lớn hơn chấtlượng điện áp ra tốt hơn so với sơ đồ cầu 3 pha Sơ đồ chỉnh lưu hình tia 3 phađộng cơ làm việc tốt hơn, an toàn hơn.

Sơ đồ hình cầu cho ta dạng điện áp và dòng điện chỉnh lưu với độ nhấpnhô nhỏ hơn Tuy nhiên, việc điều khiển đóng mở các van trong sơ đồ hình cầuphức tạp hơn nhiều sơ đồ hình tia

Căn cứ vào các yêu cầu về điện áp và công suất động cơ ta chọn bộ chỉnhlưu hình tia 3 pha mắc song song ngược để cung cấp điện áp 1 chiều cho động

cơ truyền động

b Lựa chọn phương án đảo chiều

Để đảo chiều cho động cơ điện một chiều có hướng là đảo chiều dòngkích từ và đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ

* Đảo chiều dòng kích từ

Khi thực hiện đảo chiều quay của động cơ bằng đảo chiều dòng kích từ thì

ta phải giảm điện áp đặt vào phần ứng động cơ vì nếu không động cơ có nguy cơ

bị ngắn mạch Ta biết rằng:

u

u u

u u

R

k U R

E U

Khi đảo chiều tức là Uư giữa các giá trị dương, E đổi dấu chuyển sang âm(U - E) chuyển thành một tổng của 2 thành phần cùng dấu nên rất lớn làm chodòng kích từ Iư rất lớn Đồng thời khi  = 0 (Rư rất nhỏ) thì Iư càng tăng có nguy

cơ phá hỏng động cơ Như vậy, thì thời gian đảo chiều lớn làm giảm năng suấtcủa hệ thống Mặt khác ở phương pháp này hệ thống có đặc tính cơ xấu

b Đảo chiều điện áp đặt vào phần ứng động cơ

Phương pháp này có thể dùng:

- Cầu tiếp điểm của khối động cơ

-Dùng 2 bộ biến đổi có đảo dòng bằng 2 sơ đồ chỉnh lưu mắc song songngược hoặc dấu chéo.

Khi dùng cầu tiếp điểm thì kém bền vì hệ thống của ta khi làm việcthường xuyên đảo chiều, mỗi lần đảo chiều dòng HQ một chiều làm mòn tiếpđiểm Mặt khác, khi đó vùng hãm tái sinh nhỏ, vùng hãm ngược lớn gây giảmquá trình hãm ngược còn làm dòng phần ứng lớn vì:

Iư =

u

u u

u

R

E U R

Dòng điện này có giá trị lớn

Khi sử dụng sơ đồ đấu chéo mạch lại trở nên phức tạp đòi hỏi máy biến

áp phải có 2 cuộn dây thứ cấp

Khi dùng 2 BBĐ mắc song song ngược sẽ đảm bảo khắc phục hết nhữngnhược điểm của các phương pháp kia, hơn nữa phương pháp này là phù hợp hơncả

c Lựa chọn phương án điều khiển 2 bộ chỉnh lưu

Để điều khiển 2 bộ biến đổi làm việc song song ngược có 2 phương pháp

- Điều khiển độc lập (điều khiển riêng)

- Điều khiển phối hợp (điều khiển chung)

* Điều khiển độc lập

ở phương pháp này có 2 bộ biến đổi làm việc đọc lập với nhau Khi phátcho bộ biến đổi thuận làm việc thì bộ biến đổi ngược không được phát xung sẽkhóa lại và ngược lại Phương pháp này có ưu điểm là không phát sinh dòng cânbằng song nhược điểm của nó là thời gian đảo chiều lớn Vì để đảm bảo cho sơ

đồ làm việc an toàn thì yêu cầu phải có thời gian ngừng dòng để cho các van của

bộ biến đổi làm việc ở giai đoạn trước phục hồi lại có tính chất điều khiển vànhư vậy làm giảm độ tác động nhanh của hệ thống

Tuy vậy, vẫn có thể tăng tốc độ tác động nhanh của hệ thống bằng cáchgiảm thời gian ngừng dòng xuống cực tiểu nhờ mạch kiểm tra tác động nhanh

* Điều khiển chung.

Trong phương pháp này gồm có:

- Điều khiển phối hợp tuyến tính

- Điều khiển phối hợp phi tuyến

(+) Phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính

ở phương pháp này người ta đồng thời phát xung tới mở cho cả 2 bọ biến

(+) Phương pháp điều khiển phối hợp phi tuyến

ở phương pháp này người ta cho 2 BBĐ làm việc với quan hệ góc mở

* Nhận xét

Từ những phân tích ở trên ta thấy phương pháp điều khiển phối hợp tuyếntính có thể áp ứng yêu cầu truyền động dịch cực lò HQ nên chọn phương phápnày là phương pháp điều khiển 2 bộ chỉnh lưu

2 Sơ đồ mạch động lực

a Sơ đồ:

Sơ đồ nguyên lý mạch động lực được trình bày ở hình 2.8

b Chức năng của các phần tử trong sơ đồ

- AB là Aptomat dùng để đóng các mạch động lực, có tác dụng bảo vệquá tải, ngắn mạch

- BAĐL là máy biến áp động lực, cung cấp điện áp cho bộ biến đổi

- M là động cơ 1 chiều kích từ độc lập dùng để nâng hạ điện cực lò HQ

- CK là cuộn kháng có tác dụng hạn chế dòng ngắn mạch, tốc độ tăngdòng qua Anot của các van đồng thời hạn chế sự ảnh hưởng của lưới điện tới hệthống.

2 T

3

5 T

T4

r

C c

c r r

c

r C

cb1

m

a n

H.2.8: Sơ đồ nguyên lý mạch động lực

- CB1, CB2 là các cuộn kháng cân bằng hạn chế dòng cân bằng phát sinhgây tổn thất trong bộ biến đổi, giảm công suất tính toán cho các công trình.

- CKT: Cuộn kích từ cho động cơ

- T1 T6 : bộ chỉnh lưu điện áp có đảo chiều gồm 2 bộ chỉnh lưu hình tia 3pha (T1, T2, T3) và (T4,T5,T6) đấu song song ngược có tác dụng biến điện áp xoaychiều thành điện áp một chiều điều khiển được và có đảo chiều

- R-C: Các phần tử bảo vệ cho Thyistor Do Thysistor rất nhạy với điện ápquá lớn so với điện áp định mức (quá áp) dễ gây nên phá hỏng Thyistor Nguyênnhân của hiện tượng quá áp thì có nhiều loại gồm nguyên nhân phát sinh mangtính ngẫu nhiên ở bên ngoài và các nguyên nhân do quá trình làm việc của bộbiến đổi gây nên, có thể không lặp lại hoặc lặp lại theo chu kỳ Một nguyên nhânkhác đáng chú ý là do quá trình chuyển mạch qua các van Hiện tượng quá áp ta

sử dụng mạch R-C mắc song song với các van

c Nguyên lí làm việc của mạch động lực

Mỗi bộ biến đổi có thể làm việc ở chế độ chỉnh lưu hay nghịch lưu Bộđiều khiển phải tạo ra góc điều khiển theo quan hệ: 1 + 1 = , 2 + 2 =,

2 + 1 =, với 1, 1 và 2, 2 là góc mở và góc thông của 2 bộ biến đổi

Giả sử cho động cơ quay thuận (1 <900) thì bộ biến đổi thứ nhất làmviệc ở chế độ chỉnh lưu tạo ra sức điện động là Ed1 còn bộ biến đổi 2 làm việc ởchế độ chờ nghịch lưu (1 > 900) với sức điện động là Ed2

Giá trị của Ed1 và Ed2 được tính:

Ed1 = Ed0 cos1

Ed2 = Ed0 cos2.

®k +U -U®k



 2

Để chuẩn bị khởi động cho động cơ cần Ed1 = Ed2 = 0 tức là 1 = 2 =

/2 Quan hệ giữa 1 và 2 và đặc tính điều khiển của bộ biến đổi được biểudiễn như hình vẽ 2.9:

Giả sử muốn giảm tốc độ động cơ ta giảm nhỏ Uđk Khi đó 1 tăng và 2

=  - 1 giảm đi Lúc này do quán tính nên sức điện động của động cơ là E sẽgiảm chậm hơn | E | > | Ed1|, | E | > | Ed2| Bộ biến đổi ứng với Ed1 khoá còn bộbiến đổi ứng với Ed2 sẽ tham gia vào nghịch lưu Tốc độ động cơ giảm xuốngđến khi E < Ed1thì động cơ làm việc ổn định ở tốc độ mới Nếu tiếp tục giảm Uđk

= 0 thì 1 + 2 = /2  Ed1 =Ed2 = 0 thì động cơ dừng lại

Nếu Uđk < 0 thì 1 > /2 và 2 < /2 Khi đó bộ biến đổi ứng với Ed2 làmviệc ở chế độ chỉnh lưu còn bộ biến đổi Ed1 làm việc ở chế độ nghịch lưu Động

cơ có chiều quay ngược lại Sự phối hợp 1 và 2 theo quan hệ 1 và 2 theoquan hệ 1 + 2 = được gọi là phối hợp tuyến tính Nhược điểm của sơ đồ làmviệc đảo chiều theo kiểu phối hợp tuyến tính là có dòng điện cân bằng tưcs thời

do hiệu số các giá trị tức thời giữa điện áp chỉnh lưu và nghịch lưu sinh ra Dòngcân bằng chạy từ quẩn trong các bộ biến đổi mà không qua tải Nó không sinh

ra được công có ích mà làm tăng công suất máy biến áp Để hạn chế dòng cânbàng này trong sơ đồ mạch động lực ta dùng các cuộn kháng cân bằng CB1 vàCB2

II.Thiết kế mạch điều khiển.

MẠCH PHÁT XUNG

* Khái niệm mạch phát xung

Mạch phát xung phải đảm bảo các xung có đủ độ lớn, độ rộng, các gócpha thích hợp gửi đến các nhóm van chỉnh lưu và nghịch lưu theo quan hệ 1 +

Điện áp xoay chiều Uđb lấy từ máy biến áp đồng bộ, các xung đồng bộ quakhâu dịch pha có dạng chữ nhật Mụch đích là tạo điện áp răng cưa không phụthuộc vào biên độ điện áp lưới Điện áp răng cưa so sánh với điện áp chủ đạo đểtạo góc mở  và được khuyếch đại đủ công suất để đưa tới mạch động lực để

Hình 2 - 10 : Sơ đồ khối mạch điều khiển theo pha đứng

Khuếch đại xung

So sánh

So sánh

Ngựơc Thuận

điều khiển các Thysistor Để thực hiện được quan hệ: 1 +2 =  với một điện

áp răng cưa t phải phối hợp các điện áp điều khiển Uđk1 và Uđk2 theo quan hệ:

Uđk1 + Uđk2 = Urcmax

Với Urcmax là biên độ

cực đại của điện áp răng

cưa

Thật vậy, giả sử điện áp răng cưa, điện áp điều khiển Uđk1, Uđk2 với các góc mở

1, 2 sao cho 1 + 2 =

Xét 2 tam giác OAB và O’A’B’ ta thấy bằng nhau và A’B’=AB = Uđk1

Uđk2 = B’C = A’C -A’B =Urcmax - Uđk1 do đó Uđk1 + Uđk2 =Urcmax

Nếu coi Uđk1 = Uđk đưa từ mạch tổng hợp tín hiệu thì cần tạo Uđk2 sao cho:

H×nh 2.11.a

đko đk1

Hình 2.11b

Do đặc điểm của bộ chỉnh lưu hình tia 3 pha: Nếu như một van nào đóđang dẫn dòng (giả sử pha A) Nếu bây giờ có xung điều khiển mở Thysistorcủa pha B mà điện áp đặt lên van pha B vẫn nhỏ hơn van pha AQ thì các vankhông mở được Thời điểm kể từ khi điện áp đặt lên van sắp bắt đầu lớn hơnđiện áp pha đang dẫn là  = 300 Vì vậy, nếu pha trong khoảng nhỏ hơn 300 để

mà có xung điều khiển thì nó cũng không mở được Để cho van mở tức thờingay sau khi nhận xung điều khiển thì ta phải dịch gốc toạ độ đi 300 (hay là làmdịch pha điện áp đồng bộ đi 300) Có thể thực hiện điều này nhờ phối hợp các trị

số R-C mắc thứ cấp đồng bộ như hình vẽ

Từ công thức:  = arctg

1

R R

c





ta có thể xác định được các trị số R và Ccần thiết

Để nhận biết các chu kỳ âm và dương cho việc phát xung thích hợp tớicác nhóm (nhóm chỉnh lưu phát xung vào nửa chu kỳ dương và nhóm nghịchlưu phát xung vào nửa chu kỳ âm) ta sử dụng các Transistor mắc như hình 2.12

Khối đồng bộ hoá có nhiệm vụ nhận tín hiệu điện áp vào hình sin quakhối này biến đổi thành điện áp ra có dạng hình vuông

40

U ®bA U