Đồ án tốt nghiệp: Lò cảm ứng điện từ

MỤC LỤC Lời nói đầu Lời cam kết CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ LÒ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ…………………..1 1.1 Đặt vấn đề …………………………………………………………………… ..1 1.2 Lịch sử phát triển của phương pháp lò điện …………………………………. . 1 1.3 Đặc điểm chủ yếu của phương pháp lò điện……………………………………3 1.4 Cơ sở lý thuyết về lò cảm ứng không lõi sắt ………………………………….. 4 1.5 Đặc điểm nguyên lý cảm ứng điện trong lò cảm ứng không lõi sắt …………. . 6 1.5.1 Mức độ cảm ứng ……………………………………………………………... . 6 1.5.2 Công suất điện ………………………………………………………………... .8 1.5.3 Hệ thống tụ điện bù …………………………………………………………. . .8 1.5.4 Ảnh hưởng của từ thông tán xạ và từ thông trong khối kim loại …………….. 10 1.6 Phân loại……………………………………………………………………… . 11 1.6.1 Theo tần số làm việc………………………………………………………….. 11 1.6.2 Theo phạm vi ứng dụng………………………………………………………. .11 1.7 Nguồn điền cao tần có thể được tạo ra bằng nhiều cách khác nhau ………… 13 1.7.1 Dùng máy phát điện tần số cao…………………… ………………………... 13 1.7.2 Dùng đèn phát tần số…………………………………………………….. …..13 1.7.3 Dùng Thyristor……………………………………………… ……………….. 14 1.8 Ưu nhược điểm của lò cảm ứng không lõi sắt…… ………………………….. 14 1.8.1 Ưu điểm……………………………………………………………………… 14 1.8.2 Nhược điểm………………………………………………………………….. 15 1.9 Ứng dụng của lò cảm ứng không lõi sắt… …………………………………… 15 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LÒ CẢM ỨNG VÀ MỘT SỐ LOẠI LÒ KHÁC ……. .17 2.1 Lò cảm ứng………………………………………………………………. …...17 2.1.1 Sơ đồ chức năng của lò cảm ứng dùng bộ biến tần…………...…………… ....17 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý của lò cảm ứng………………………………………… …. 18 2.1.3 Các bộ phận chính của lò cảm ứng………………………………………… …20 2.1.4 Đặc điểm nguyên lý lò trung tần nấu thép phần chỉnh lưu……………………30 2.1.5 Đặc điểm nguyên lý lò trung tần nấu thép phần nghịch lưu…………………..33 2.2 Lò điện trở….………………………………………………………….............37 2.2.1 Khái niệm…...………………………………………………………………...37 2.2.2 Yêu cầu đối với vật liệu làm dây đốt………………………………………….37 2.2.3 Tính toán dây đốt…………………………………………………………… 38 2.2.4 Sơ bộ kết cấu lò điện trở………………………...……………………………39 2.3 Lò hồ quang………………………………………………………………… 40 2.3.1 Khái niêm chung và phân loại…………………………… ………………… 402.3.1 Kết cấu của lò hồ quang…………………………………………………… 41 2.3.2 Chu trình làm việc của lò hồ quang……………………………………… 42 2.3.3 Lò hồ quang chân không………………………………………………… 43 2.3.4 Lò hồ quang Plasma………………………………………………………...45 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC .…………………..……………48 3.1 Sơ đồ ……………………………………………………………………….48 3.2 Thyết minh sơ đồ mạch lực…………………………………………………49 3.3 Số liệu tính toán…………………………………………………………… 49 3.4 Tính toán thiết kế phần mạch chỉnh lưu………………………………… ... 50 3.4.1 Tính toàn chọn van chỉnh lưu………………………………..….……… . .. 50 3.4.2 Chọn van chỉnh lưu……………………………………………..………… 51 3.4.3 Lựa chọn phương pháp bảo vệ van chỉnh lưu…………………..……… …52 3.4.4 Bảo vệ quá dòng cho van chỉnh lưu……………………………..…………53 3.4.5 Tính toán lưa chọn máy cắt………………………………………..……….53 3.4.6 Bảo vệ tốc độ tăng dong didt cho van chỉnh lưu…………………..……. 57 3.4.7 Bảo vệ qua điện áp cho van chỉnh lưu………………………………..… . . 58 3.4.8 Thiết kế cuộn kháng một chiều………………………………………........ 60 3.5 Tính toán thiết kế phần mạch nghịch lưu………………..…………………65 3.5.1 Phân tích sơ đồ…………………………………………… ..……………….65 3.5.2 Tính toán giá trị điện cảm của lò……… ……………………...…………… 67 3.5.3 Tính toán giá trị điện dung của giàn tụ………………………..…………... 68 3.5.4 Tính toán chọn van nghịch lưu………………………………… ...……….. 68 3.5.5 Lựa chọn van nghịch lưu…………………………………………..……… 69 3.5.6 Lựa chọn phương pháp bảo vệ van nghịch lưu …………….……………. 70 3.5.7 Bảo vệ tốc độ tăng dong didt cho van nghịch lưu…………..……………. 70 3.5.8 Bảo vệ quá điện áp cho van nghịch lưư…… ………………….………….. 71 CHƯƠNG 4 KHẢO SÁT BẢNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LÒ TRUNG TẦN NẤU THÉP 4.1 Các đặc tính cơ bản của phần tử bán dẫn…………………………………….72 4.2 Thyristor công suất…………………………………………………………...72 4.2.1 Cấu tạo của thyristor công suất………………………………………………72 4.2.2 Tín hiệu điều khiển Thyristor công suất…………………………………….. 73 4.2.3 Nguyên tắc điều khiển Thyristor công suất…………………………………..74 4.2.4 Chức năng của bảng mạch điều khiển……………………………………….76 4.3 Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép……………………….77 4.3.1 Khái quát……………………………………………………………………..77 4.3.2 Tên gọi sản phẩm…………………………………………………………….78 4.3.3 Lắp đặt lò trung tần nấu thép……………………………………………… 78 4.3.4 Điều kiện sử dụng lò trung tần nấu thép……………………………………..78 4.3.5 Các thông số kỹ thuật chủ yếu của lò………………………………………..79 4.3.6 Nguyên lý mạch điện của bảng điếu khiển…………………………………..79 4.3.7 Nguyên lý chung của mạch điều khiển………………………………………804.4 Nguyên lý làm việc của bộ chỉnh lưu……………………………………… 80 4.4.1 Khâu đồng pha chỉnh lưu…………………………………………………….83 4.4.2 Khâu tạo xung chỉnh lưu……………………………………………………..84 4.4.3 Khâu điều khiển chỉnh lưu…………………………………………………...85 4.4.4 Khâu điều chỉnh công suất…………………………………………………..86 4.4.5 Khâu phản hồi điện áp và dòng điện…………………………………………87 4.5 Nguyên lý làm việc của bộ nghịch lưu……………………………………… 88 4.5.1 Khâu đồng pha nghịch lưu…………………………………………………...89 4.5.2 Khâu điều khiển nghịch lưu………………………………………………….90 4.5.3 Khâu khởi động và kết thúc khởi động khi không khởi động được………… 90 4.5.4 Khâu tạo tần số khởi động…………………………………………………... 92 4.5.5 Khâu bảo vệ quá dòng………………………………………………………. 93 4.5.6 Khâu đo thiếu điện áp……………………………………………………….. 93 4.5.7 Khâu bảo vệ quá áp…………………………………………………………..94 4.5.8 Khâu bảo vệ mất nước………………………………………………………..95 4.5.9 Nguyên lý hoạt động và tác dụng của các chiết áp trên bảng mạch………….95 4.5.10 Khâu tạo điện áp cung cấp cho các phần tử của bảng mạch…………………95 4.5.11 Thiết kế riêng bộ biến áp xung ngịch lưu…………………………………….96 CH ƯƠNG 5 THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN LÒ VÀ GIỚI THIỆU BẢNG ĐẤU DÂY 5.1 Thiết kế tủ điều khiển……………………………………………………… 101 5.2 Giới thiệu bảng đấu dây…………………………………………… ……….102LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan bản đồ án tốt nghiệp: “ Khảo sát và thiết kế lò trung tần nấu thép công suất 1250 kW, tần số 500Hz ” do tự em làm dưới sự hướng dẫn của thầy giáo TẠ DUY HÀ. Cac số liệu và kết quả tính toán là hoàn toàn đúng với thực tế làm việc tại xưởng của công ty MATEXIM, công ty phân phối và lắp đặt “ Lò nấu thép “, các thiết bị và linh kiện của “Lò nấu thép “ chủ yếu là nhập của Trung Quốc. Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng những tài liệu đã được sử dụng trong bảng những tài liệu tham khảo mà không sử dụng bất cứ một tài liệu nào khác. Nếu phát hiện ra có sự sao chép em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Sinh viên Lưu TrungLêi nãi ®Çu Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y kÜ thuËt ®iÖn tö vµ b¸n dÉn c«ng suÊt lín ph¸t triÓn m¹nh mÏ. C¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö c«ng suÊt nµy cã nhiÒu u ®iÓm lµ cã kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn réng, cã chØ tiªu kinh tÕ cao, kÝch thíc vµ träng lîng thÊp, ®é tin cËy vµ chÝnh x¸c cao... øng dông cña chóng vµo viÖc biÕn ®æi vµ ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn xoay chiÒu thµnh mét chiÒu vµ ngîc l¹i mét chiÒu thµnh xoay chiÒu ngµy cµng s©u réng. Do ®ã mµ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö ®iÒu khiÓn cã mÆt trong hÇu hÕt c¸c lÜnh vùc cña cuéc sèng. Do yªu cÇu cña thùc tÕ s¶n xuÊt, hiÖn nay hÇu hÕt c¸c kÜ s ®Òu ®îc häc vÒ m«n ®iÖn tö c«ng suÊt. Sau khi ra trêng, hä lµm viÖc cã liªn quan ®Õn lÜnh vùc ®iÖn tö c«ng suÊt lµ rÊt phæ biÕn. ThËt may m¾n ®Ò tµi tèt nghiÖp cña em ®· sö dông rÊt nhiÒu kiÕn thøc cña m«n nµy. §å ¸n tèt nghiÖp gåm n¨m ch¬ng: Ch¬ng 1 : T×m hiÓu c«ng nghÒ lß c¶m øng ®iÖn tõ Ch¬ng 2 : Giíi thiÖu lß c¶m øng vµ mét sè lo¹i lß kh¸c Ch¬ng 3 : ThiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch lùc Ch¬ng 4 : Kh¶o s¸t b¶ng m¹ch ®iÒu khiÓn lß trung tÇn nÊu thÐp Ch¬ng 5: ThiÕt kÕ tñ ®iÒu khiÓn vµ giíi thiÖu b¶ng ®Êu d©y Trong qu¸ lµm ®å ¸n chóng em v« cïng c¶m ¬n sù híng dÉn tËn t×nh cña thÇy gi¸o T¹ Duy Hµ ®· gióp ®ì chóng em hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp. V× qu¸ tr×nh hoµn thµnh ®å ¸n tèt nghiÖp kh«ng ®îc dµi nªn ch¾c ch¾n cßn rÊt nhiÒu thiÕu sãt em rÊt mong ®îc sù gãp ý cña c¸c thÇy c« gi¸o . Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n. Ngµy 1 th¸ng 6 n¨m 2007 Sinh viªn L¦U TRUNGChương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 1 CHƯƠNG 1 TÌM HIỂU CÔNG NGHỆ LÒ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.1. Đặt vấn đề Trong các thế kỉ trứơc các ngành công nghiệp chưa được chưa được phát triển đặc biệt các ngành công nghiệp như là ngành công nghiệp luyện kim ,ngành chế tạo máy , vấn đề chất lượng thép và thép hợp kim chưa đựoc quang tâm đúng mức Đến thế kỷ 20 , nhất là sau Chiến tranh thế giới lần thứ nhất, nền công nghiệp ngày càng phát triển mạnh. Trên thế giới lúc bấy giờ các ngành công nghiệp , nhất là ngành luyện thép và hợp kim , ngành đúc chi tiết , ngành chế tạo máy , ngành điện lực , ngành điện tử … đang đà phát triển về sản lượng và chất lượng sản phẩm . Do yêu cầu và điều kiện kĩ thuật mới , sắt thép thông thường như trước không thỏa mãn với các dụng cụ, máy móc thiết bị tối tân , vì ở đây đòi hỏi chúng phải làm việc trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao , chống được ăn mòn hóa học và điện hóa , chống bào mòn cơ học, chống nóng, chống rỉ…. do đó phải sản xuất ra các loại thép và hợp kim có tính năng đặc biệt như độ bền cơ học cao , độ bền chống ăn mòn của môi trường axít , nước sông , nước biển, chống mài mòn do va đập … Đặc biệt cần phải sản xuất ra các loại thép có tính đàn hồi cao , có tính nhiễm từ tốt , có tính chống nhiễm từ cao . Do các tính chất đặc biệt trên nên thép đựơc sản xuất ra từ lò thổi không khí không thể đáp ứng được nữa , mà phải nấu luyện trong các loại điện. Vậy phương pháp luyện thép trong lò điện là một công nghệ mới hiện đại. Để luyện thép và hợp kim trong lò điện người ta tận dụng điện năng biến thành nhiệt năng dưới dạng hồ quang , cảm ứng điện từ , điện trở và dạng plasma. Thường sử dụng lò điện hồ quang xoay chiều hoặc lò điện hồ quang một chiều để sản xuất thép cácbon chất lượng , thép hợp kim thấp , trung bình và cao với sản lượng lớn. Để luyện một số thép hợp kim chuyên dùng , hoặc các thép hợp kim cao ít cácbon người ta sử dụng các loại lò điện cảm ứng cao tần , trung tần và tần số công nghiệp. Để nấu loại thép và hợp kim , tinh luyện kim loại và thép đạt chất lượng cao hơn nữa người ta sử dụng lò điện xỉ, lò điện cảm ứng chân không , lò hồ quang chân không , lò điện từ chân không sâu , lò plasma … Để nung nguyên liệuChương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 2 các loại vật liệu , các dụng cụ , chi tiết máy người ta sử dụng lò điện trở nung trực tiếp hoặc gián tiếp. 1.2. Lịch sử phát triển của phương pháp lò điện cảm ứng không lõi sắt. Đầu thế kỷ 20 đã có những đề nghị đầu tiên về hợp kim và luyện kim trong lò cảm ứng không lõi sắt bằng dòng điện tần số cao. Nhà phát minh đèn điện A.N Lôđưgin trong thời gian 1905 – 1907 đã đề nghị nhiều kết cấu dây nung cảm ứng và năm 1908 đã đăng trong tạp chí “ Điện “ bài báo cáo về nguyên tắc làm việc và cấu tạo lò cảm ứng không lõi sắt. Đồng thời trong thời kỳ này ở các nước đã có những bằng chứng về phát minh lò điện tần số cao (Bằng chứng nhận của công ty Pháp Snoi đe Cređô. Bằng chứng nhận của Thụy Điển Ôsanđera, bằng chứng nhận của Anh Héc đen và nhiều nước khác.) Song lò không có lõi sắt trong thời kỳ đó vẫn chưa có ý nghĩa thực tế vì hồi đó chưa có dòng điện tần số cao. Những thí nghiệm đầu tiên về nấu luyện bằng dòng điện tần số cao được thực hiện năm 1912 1923 ở công ty cổ phần Loren nguồn cấp điện cho lò không có lõi sắt là máy phát hồ quang tạo ra dòng điện tần số cao mà bản thân vòng dao động là hệ thống cuộn cảm ứng . Việc nấu luyện trong nồi lò đặt bên trong cuộn cảm ứng nằm trong vòng dao động . Kẽm được chất trong nồi để luyện chỉ trong khoảng 20 gam và mẻ luyện kéo dài 2 phút. Bắt đầu chiến tranh thế giới lần thứ nhất năm 1914 công việc thí nghiệm trên bị đình chỉ và chỉ sau 2 năm nghĩa là năm 1916, người Mỹ Noóc đúp đã đề nghị một sơ đồ mới , theo sơ đồ này nhận được dòng điện cao tần người ta phóng tia lửa điện . Trong thời kỳ chiến tranh lần thứ nhất , nung cảm ứng thực tế được dùng trong công nghiệp điện chân không để nung các chi tiết đèn rađiô trong thời gian thoát khí. Sau khi kết thúc chiến tranh thế giới lần thứ nhất lò không lõi sắt bắt đầu được dùng rộng rãi hơn trong công nghiệp. Ở Mỹ việc sản xuất các lò theo sơ đồ Noóc trúp bắt đầu chiếm vai trò chủ yếu trong công ty Ajax Electrothemic corporation năm 1920. Ở Châu Âu độc lập với Noóctrúp năm 1920 bắt đầu các thí nghiệm về việc tạo ra lò tần số cao có thiết bị phóng tia lửa điện tự quay Ribơ. Sự phát triển của kỹ thuật rađio đã sinh ra máy phát dòng điện tần số cao khác nhau , máy phát hồ quang , máy phát tia lửa điện , máy phát có các đèn điện tử .Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 3 Do đó đến đầu những năm 30 , thế kỷ 20 giá thành năng lượng các dòng cao tần đã giảm chỉ còn bằng 2 – 4 lần giá thành năng lượng dòng điện công nghiệp. Đó là một trong những sơ đồ tốt để sử dụng rỗng rãi trong công nghiệp lò tấn số cao và tần số cao hơn. Năm 1937 công suất của thiết bị lò tần số cao trên toàn thế giới đã tăng đến 100.000 kW và dung tích của các lò này lần đầu tiên là vài Kg nay đã lên đến 12 tấn ( Các nhà máy luyện thép Bofooc Thụy Điển năm 1951). Nguồn cơ bản cho tần số cao để cung cấp cho thiết bị điện nhiệt hiện nay đối với tần số 10000 Hz máy phát cảm ứng và đối với tần số lớn hơn là máy phát bằng đèn. Công lao đặc biệt trong các công trình xây dựng các máy cảm ứng ở nước Nga là giáo sư V.P vôlôgđin tron thời gian từ năm 19101935 ông đã tạo ra nhiều máy công suất từ 0,5 – 600 KW và tấn số từ 1000 đến 60000 Hz , giáp sư V.P vôlôgđin và các thí nghiệm của ông đã mở đầu cho lĩnh vực nghiên cứu tạo ra các lò cảm ứng hiện đại Nga . Năm 1930 V.P vôlôgđin cùng với những người cộng tác của mình đã bắt đầu nghiên cứu lò luyện cảm ứng không lõi sắt , năm 1932 đã xây dựng các lò luyện 10 và 200 Kg thép , cũng trong năm đó , công nghiệp Nga đã bắt đầu sản xuất được toàn bộ lò cùng với các trang bị điện của chúng như máy phát môtơ, các tụ điện …giáo sư V.P vôlôgđin đã phát minh ra lò điện cảm ứng đầu tiên không có lõi sắt ở nước Nga với máy phát bằng đèn năm 1939. Sau chiến tranh thế giới lần thứ hai lò điện đã được xây dựng và phát triển rộng khắp thế giới . Như ở Đức đã ứng dụng lò điện hồ quang 10 60 tấn mẻ để sản xuất thép công cụ và thép hợp kim , ở Tiệp Khắc đã sử dụng lò điện hồ quang 20 30 tấn mẻ để nấu tất cả các loại thép cácbon và hợp kim thấp . Ngày nay người ta sử dụng phổ biến các loại lò điện hồ quang với dung lượng 100 400 tấn mẻ dung lượng biến áp 35000 165000 kVA. Đặc biệt ở Mỹ người ta đã chạy thường xuyên loại lò 360 tấn mẻ với chế độ siêu công suất 160000 kW để sản xuất thép cacbon chất lượng , đảm bảo năng suất 100 120 tấn thép giờ. Từ năm 1990 đến nay đã thiết kế xây dựng các loại lò điện hồ quang hiện đại như loại hồ quang một chiều siêu công suất ( 150tấn mẻ ) lò hồ quang thân cột có dung lượng lò 100 300 tấnmẻ.Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 4 Sản lượng lò điện hồ quang chiếm 80 90% tổng lượng thép lò điện . Số lượng thép còn lại được sản xuất ra từ lò cảm ứng cao tần , trung tần và tần số công nghiệp. Lò cảm ứng cao tần có dung lương 50  100 kgmẻ với tấn số làm việc f = 35000 55000 Hz được sử dụng để sản xuất loại thép hợp kim chuyên dùng. Hiện nay loại lò này ít được sử dụng để nấu thép mà chủ yếu để tôi bề mặt chi tiết máy . Lò cảm ứng trung tần có dung lương 100, 200, 500, 900, và 1000 kgmẻ với tần số làm việc từ 1000 đến 3000 Hz được sử dụng để nấu thép hợp kim cao có hàm lượng cacbon thấp ( C  0,10% ) . Loại lò được ứng dụng phổ biến khắp nơi như ở xưởng đúc , xương cơ khí , xưởng luyện thép , luyện gang … Ngày nay nền công nghiệp điện tử đang đà phát triển thì lò điện cảm ứng trung tần được trang bị thiết bị tối tân để vận hành lò thuận lợi nhanh chóng và chính xác. 1.3. Đặc điểm chủ yếu của phương pháp lò điện Để nấu luyện thép và hợp kim trong lò điện người ta sử dụng năng lượng điện biến thành nhiệt năng , do đó tập trung được năng lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại nhanh đặc biệt các kim loại khó chảy như colfram, molipden… Ở lò điện có nhiệt độ cao  1700 0 nên tạo điều kiện hòa tan các nguyên tố hợp kim nhiều trong thép , thỏa mãn đầy đủ cho các phản ứng luyện kim tạo điều kiện tăng tốc độ phản ứng hóa học, thúc đẩy quá trình phản ứng oxi hóa và hoàn nguyên kim loại xảy ra nhanh chóng và triệt để. Trong quá trình nấu luyện thép ở lò điện , dễ dàng nâng nhiệt độ cho bể kim loại và đồng thời tiến hành điều chỉnh chính xác thành phần hóa học của thép lỏng và xỉ. Nấu luyện được tất cả các loại thép cácbon cao ,thấp có chất lượng tốt, luyện được tất cả các loại thép hợp kim cao hoặc đặc biệt mà đảm bảo cháy hao các nguyên tố hợp kim rất thấp . Đặc biệt luyện được các mác thép có hàm lượng phospho và lưu huỳnh rất thấp. Giá thành các loại thép lò điện cao còn vì tiêu tốn điện năng và điện cực lớn (điện cức grafit phải nhập từ nước ngoài vì nước ta chưa sản xuất được). Vì vậy cần phải áp dụng các biện pháp cải tiến thiết bị và cường hóa quá trình luyện thép trong lò điện để nâng cao chất lượng và hạ giá thành sản phẩm.Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 5 Chọn và tính toán hợp lý đảm bảo ít phospho và lưu huỳnh kích thước nguyên liệu phải phù hợp với dung lượng lò và phương pháp chất liệu vào lò để đảm bảo vận hành lò tốt . Sử dụng và khống chế chế độ điện một cách tối ưu trong quá trình nấu luyện thép , đảm bảo thời gian nấu một mẻ thép thấp nhất năng suất lò cao nhất. Áp dụng các biện pháp cường hóa trong giai đoạn nấu chảy oxi hóa và hoàn nguyên . Áp dụng các công nghệ mới như tạo xỉ đơn , tạo xỉ bọt , thổi oxi nguyên chất , thổi các chất khử và khí trơ vào lò để đảm bảo tốc độ phản ứng luyện kim xảy ra nhanh do đó khử bỏ được các tạp chất và các khí có hại trong thép một cách triệt để . 1.4. Cơ sở lý thuyết về lò cảm ứng không lõi sắt ( lò tần số ) là dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ . Khi đặt một khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên thì trong khối kim loại sẽ xuất hiện( cảm ứng ) các dòng điện xoáy ( dòng Foucault ) . Nhiệt năng của dòng điện xoáy sẽ đốt nóng khối kim loại. Lò cảm ứng được cấu tạo dựa trên nguyên lý của một máy biến áp không khí cuộn cảm ứng được chế tạo bằng đồng theo dạng xoắn ốc bọc xung quang tường lò. Cuộn cảm ứng được coi như là cuộn sơ cấp , cuộn kim loại chứa đựng trong lò được coi như là cuộn thứ cấp máy biến áp . Khi ta cho dòng điện xoay chiều đi qua cuộn cảm ứng thì sẽ sinh ra từ thông biến thiên . Từ thông đi qua kim loại sản sinh ra mốt sức điện động cảm ứng là E2. Kim loại ở đây coi như là một dây dẫn, khép kín và thẳng góc với từ thông biến thiên . Xuất hiện trong kim loại một dòng điện cảm ứng và năng lương của dòng điện cảm ứng sinh ra một lượng nhiệt lớn để nung chảy kim loại. Như vậy khi lò làm việc thì xuất hiện hai sức điện động cảm ứng trong cuộn cảm ứng E1 và trong kim loại E2. Giá trị E1 và E2 được tính theo công thức: E1 = 4,44. .f.n1.10 8 V E2 = 4,44. .f.n2.10 8 V. Trong đó:  từ thông biến thiên , Wb f tấn số làm việc, Hz n1 – số vòng của cuộn cảm ứng (sơ cấp); n2 số vòng cảm ứng của cuộn thứ cấp ( kim loại coi là một khối thống nhất nên có n2 = 1 );Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 6 Do giữa cuộn cảm ứng và kim loại chứa trong lò bị ngăn cách bởi độ dày của nồi lò ( bằng vật liệu chịu lửa ) và các vòng của cuộn cảm ứng có những khoảng cách nhất định nên từ thông biến thiên bị mât mát lớn ( từ thông tản ra ngoài không khí ) do vậy sức điện động cảm ứng E1 > E2 . Vì vậy cần phải cấp vào cuộn cảm ứng một năng lượng điện lớn để tạo ra E1 cao phù hợp với dung lượng lò và đồng thời tạo ra E2 đủ lớn để làm nóng chảy kim loại trong lò . Khi kim loại bị cảm ứng thì trong kim loại sẽ lập tức sinh ra từ thông chống lại từ thông do cuộn cảm ứng sinh ra, do đó chiều dòng điện I1 ngược chiều với chiều dòng điện Foucault (I2). Ta có : 1 2 1 2 1 2 I I n n E E   và do đó I2 = I1.n1; Như vậy dòng điện I2 phụ thuộc vào nguồn cung cấp và phụ thuộc vào số vòng của cuộn cảm ứng. Khi một dòng điện xoay chiều vào cuộn cảm ứng thì lập tức trong kim loại sinh ra một dòng điện I2 (Phucô) . Dòng điện I2 lớn gấp n1 so với I1 nghĩa là khi có I1 = const và tăng số vòng cuộn cảm ứng thì dòng I2 tăng cao. Và nhờ có dòng điện Phucô ( I2 ) tạo ra một lượng nhiệt lớn để nấu chảy kim loại. Năng lương điện nấu chảy kim loại được tính theo công thức : W = I 2 2 .2 2 .d.h. .. f .109 ; (W); W = (I1.n1).2 2 .d.h. .. f .109 ; (W); Trong đó : I1.n1 – gọi là ampe vòng ,( A.mm); d đường kính nồi chứa kim loại, ( mm ) h – chiều cao nồi lò, ( mm).  điện trở suất kim loại, (  mm2 m ). f – tần số làm việc , (Hz).Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 7 Qua công thức trên ta thấy nhiệt cung cấp cho lò nấu phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó tỷ lệ với bình phương ampe vòng . Lượng nhiệt này còn phụ thuộc vào số vòng của cuộn sơ cấp ( n1 ) và cường độ dòng điện cảm ứng (I1) . Mỗi một loại lò cảm ứng đều có mạch điện riêng để đảm bảo cung cấp dòng điện I1 và tấn số làm việc ở múc độ tối thiểu. fmin  2,5 . 10 9 . 2  d ; Trong đó :  điện trở suất của nguyên liệu ,  mm 2 m; d đường kính lò chứa nguyên liệu , mm . Nhân xét : Đường kính nồi lò tỷ lệ nghịch với đường kính làm việc . Khi tăng tấn số làm việc thì phải giảm đường kính nồi lò . Vậy tần số làm việc quyết định dung lương định mức của lò ( tấnmẻ ). 1.5. Đặc điểm nguyên lý cảm ứng điện trong lò cảm ứng không lõi sắt 1.5.1. Mức độ cảm ứng Mức độ cảm ứng của khối kim loại chứa trong lò khác nhau , phụ thuộc vào từng vùng, tính chất của nguyên liệu và tần số làm việc. Mật độ dòng điện cảm ứng phân bố trong lò không đều . Kim loại sá tường lò, gần cuộn cảm ứng thì có mật độ điện lớn nhất và giảm dần theo hướng vào tâm lò, tức là nguyên liệu ch

MỤC LỤC Lời nói đầu Lời cam kết CHƯƠNG TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ LỊ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ………………… 1.1 Đặt vấn đề …………………………………………………………………… 1.2 Lịch sử phát triển phương pháp lò điện ………………………………… 1.3 Đặc điểm chủ yếu phương pháp lò điện……………………………………3 1.4 Cơ sở lý thuyết lị cảm ứng khơng lõi sắt ………………………………… 1.5 Đặc điểm nguyên lý cảm ứng điện lị cảm ứng khơng lõi sắt ………… 1.5.1 Mức độ cảm ứng …………………………………………………………… 1.5.2 Công suất điện ……………………………………………………………… 1.5.3 Hệ thống tụ điện bù ………………………………………………………… .8 1.5.4 Ảnh hưởng từ thông tán xạ từ thông khối kim loại …………… 10 1.6 Phân loại……………………………………………………………………… 11 1.6.1 Theo tần số làm việc………………………………………………………… 11 1.6.2 Theo phạm vi ứng dụng……………………………………………………… .11 1.7 Nguồn điền cao tần tạo nhiều cách khác ………… 13 1.7.1 Dùng máy phát điện tần số cao…………………… ……………………… 13 1.7.2 Dùng đèn phát tần số…………………………………………………… … 13 1.7.3 Dùng Thyristor……………………………………………………………… 14 1.8 Ưu nhược điểm lị cảm ứng khơng lõi sắt……………………………… 14 1.8.1 Ưu điểm……………………………………………………………………… 14 1.8.2 Nhược điểm………………………………………………………………… 15 1.9 Ứng dụng lị cảm ứng khơng lõi sắt……………………………………… 15 CHƯƠNG GIỚI THIỆU LÒ CẢM ỨNG VÀ MỘT SỐ LOẠI LỊ KHÁC …… .17 2.1 Lị cảm ứng……………………………………………………………… … 17 2.1.1 Sơ đồ chức lò cảm ứng dùng biến tần………… …………… 17 2.1.2 Sơ đồ nguyên lý lò cảm ứng…………………………………………… 18 2.1.3 Các phận lị cảm ứng……………………………………………20 2.1.4 Đặc điểm nguyên lý lò trung tần nấu thép phần chỉnh lưu……………………30 2.1.5 Đặc điểm nguyên lý lò trung tần nấu thép phần nghịch lưu………………… 33 2.2 Lò điện trở….………………………………………………………… 37 2.2.1 Khái niệm… ……………………………………………………………… 37 2.2.2 Yêu cầu vật liệu làm dây đốt………………………………………….37 2.2.3 Tính tốn dây đốt…………………………………………………………… 38 2.2.4 Sơ kết cấu lò điện trở……………………… ……………………………39 2.3 Lò hồ quang………………………………………………………………… 40 2.3.1 Khái niêm chung phân loại……………………………………………… 40 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 CHƯƠNG 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.4.5 3.4.6 3.4.7 3.4.8 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8 Kết cấu lị hồ quang…………………………………………………… 41 Chu trình làm việc lò hồ quang……………………………………… 42 Lò hồ quang chân khơng………………………………………………… 43 Lị hồ quang Plasma……………………………………………………… 45 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH LỰC ………………… ……………48 Sơ đồ ……………………………………………………………………….48 Thyết minh sơ đồ mạch lực…………………………………………………49 Số liệu tính tốn…………………………………………………………… 49 Tính tốn thiết kế phần mạch chỉnh lưu………………………………… 50 Tính toàn chọn van chỉnh lưu……………………………… ….……… 50 Chọn van chỉnh lưu…………………………………………… ………… 51 Lựa chọn phương pháp bảo vệ van chỉnh lưu………………… ……… …52 Bảo vệ dòng cho van chỉnh lưu…………………………… …………53 Tính tốn lưa chọn máy cắt……………………………………… ……….53 Bảo vệ tốc độ tăng dong di/dt cho van chỉnh lưu………………… …… 57 Bảo vệ qua điện áp cho van chỉnh lưu……………………………… … 58 Thiết kế cuộn kháng chiều……………………………………… 60 Tính tốn thiết kế phần mạch nghịch lưu……………… …………………65 Phân tích sơ đồ…………………………………………… ……………….65 Tính tốn giá trị điện cảm lị…………………………… …………… 67 Tính toán giá trị điện dung giàn tụ……………………… ………… 68 Tính tốn chọn van nghịch lưu………………………………… ……… 68 Lựa chọn van nghịch lưu………………………………………… ……… 69 Lựa chọn phương pháp bảo vệ van nghịch lưu …………….…………… 70 Bảo vệ tốc độ tăng dong di/dt cho van nghịch lưu………… …………… 70 Bảo vệ điện áp cho van nghịch lưư……………………….………… 71 CHƯƠNG KHẢO SÁT BẢNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN LÒ TRUNG TẦN NẤU THÉP 4.1 Các đặc tính phần tử bán dẫn…………………………………….72 4.2 Thyristor công suất………………………………………………………… 72 4.2.1 Cấu tạo thyristor cơng suất………………………………………………72 4.2.2 Tín hiệu điều khiển Thyristor công suất…………………………………… 73 4.2.3 Nguyên tắc điều khiển Thyristor công suất………………………………… 74 4.2.4 Chức bảng mạch điều khiển……………………………………….76 4.3 Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép……………………….77 4.3.1 Khái quát…………………………………………………………………… 77 4.3.2 Tên gọi sản phẩm…………………………………………………………….78 4.3.3 Lắp đặt lò trung tần nấu thép……………………………………………… 78 4.3.4 Điều kiện sử dụng lò trung tần nấu thép…………………………………… 78 4.3.5 Các thông số kỹ thuật chủ yếu lò……………………………………… 79 4.3.6 Nguyên lý mạch điện bảng điếu khiển………………………………… 79 4.3.7 Nguyên lý chung mạch điều khiển………………………………………80 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.4.5 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 4.5.8 4.5.9 4.5.10 4.5.11 Nguyên lý làm việc chỉnh lưu……………………………………… 80 Khâu đồng pha chỉnh lưu…………………………………………………….83 Khâu tạo xung chỉnh lưu…………………………………………………… 84 Khâu điều khiển chỉnh lưu………………………………………………… 85 Khâu điều chỉnh công suất………………………………………………… 86 Khâu phản hồi điện áp dòng điện…………………………………………87 Nguyên lý làm việc nghịch lưu……………………………………… 88 Khâu đồng pha nghịch lưu………………………………………………… 89 Khâu điều khiển nghịch lưu………………………………………………….90 Khâu khởi động kết thúc khởi động không khởi động được………… 90 Khâu tạo tần số khởi động………………………………………………… 92 Khâu bảo vệ dòng……………………………………………………… 93 Khâu đo thiếu điện áp……………………………………………………… 93 Khâu bảo vệ áp………………………………………………………… 94 Khâu bảo vệ nước……………………………………………………… 95 Nguyên lý hoạt động tác dụng chiết áp bảng mạch………….95 Khâu tạo điện áp cung cấp cho phần tử bảng mạch…………………95 Thiết kế riêng biến áp xung ngịch lưu…………………………………….96 CH ƯƠNG THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN LÒ VÀ GIỚI THIỆU BẢNG ĐẤU DÂY 5.1 Thiết kế tủ điều khiển……………………………………………………… 101 5.2 Giới thiệu bảng đấu dây…………………………………………………….102 LỜI CAM ĐOAN ! Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp: “ Khảo sát thiết kế lị trung tần nấu thép cơng suất 1250 kW, tần số 500Hz ” tự em làm hướng dẫn thầy giáo TẠ DUY HÀ Cac số liệu kết tính tốn hồn tồn với thực tế làm việc xưởng công ty MATEXIM, cơng ty phân phối lắp đặt “ Lị nấu thép “, thiết bị linh kiện “Lò nấu thép “ chủ yếu nhập Trung Quốc Để hoàn thành đồ án em sử dụng tài liệu sử dụng bảng tài liệu tham khảo mà không sử dụng tài liệu khác Nếu phát có chép em xin hồn tồn chịu trách nhim Sinh viờn Lu Trung Lời nói đầu Trong năm gần kĩ thuật điện tử bán dẫn công suất lớn phát triển mạnh mẽ Các thiết bị điện tử công suất có nhiều -u điểm có khả điều khiển rộng, có tiêu kinh tế cao, kích th-ớc trọng l-ợng thấp, độ tin cậy xác cao ứng dụng chúng vào việc biến đổi điều khiển điện áp dòng điện xoay chiều thành chiều ng-ợc lại chiều thành xoay chiều ngày sâu rộng Do mà thiết bị điện tử điều khiển có mặt hầu hết lĩnh vực sống Do yêu cầu thực tế sản xuất, hầu hết kĩ s- đ-ợc học môn điện tử công suất Sau tr-ờng, họ làm việc có liên quan đến lĩnh vực điện tử công suất phổ biến Thật may mắn đề tài tèt nghiƯp cđa em ®· sư dơng rÊt nhiỊu kiÕn thức môn Đồ án tốt nghiệp gồm năm ch-ơng: Ch-ơng : Tìm hiểu công nghề lò cảm ứng điện từ Ch-ơng : Giới thiệu lò cảm ứng số loại lò khác Ch-ơng : Thiết kế tính toán mạch lực Ch-ơng : Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép Ch-ơng 5: Thiết kế tủ điều khiển giới thiệu bảng đấu dây Trong làm đồ án chúng em vô cảm ơn h-ớng dẫn tận tình thầy giáo Tạ Duy Hà đà giúp đỡ chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp Vì trình hoàn thành đồ án tốt nghiệp không đ-ợc dài nên chắn nhiều thiếu sót em mong đ-ợc góp ý thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn Ngày tháng năm 2007 Sinh viên LƯU TRUNG Chng 4: Kho sỏt bng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép CHƯƠNG TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ LỊ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 1.1 Đặt vấn đề Trong kỉ trứơc ngành công nghiệp chưa chưa phát triển đặc biệt ngành công nghiệp ngành công 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, công nghiệp ngày phát triển mạnh Trên giới lúc ngành công 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 yêu cầu điều kiện kĩ thuật , sắt thép thông thường trước khơng thỏa mãn với dụng cụ, máy móc thiết bị tối tân , địi hỏi chúng phải làm việc điều kiện nhiệt độ áp suất cao , chống ăn mịn hóa học điện hóa , chống bào mịn học, chống nóng, chống rỉ… phải sản xuất loại thép hợp kim có tính đặc biệt độ bền học cao , độ bền chống ăn mịn 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 lị thổi khơng khí khơng thể đáp ứng , mà phải nấu luyện loại điện Vậy phương pháp luyện thép lò điện công 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 chuyên dùng , thép hợp kim cao cácbon người ta sử dụng loại lò điện cảm ứng cao tần , trung tần tần số công nghiệp Để nấu loại thép hợp kim , tinh luyện kim loại thép đạt chất lượng cao người ta sử dụng lò điện xỉ, lị điện cảm ứng chân khơng , lị hồ quang chân khơng , lị điện từ chân khơng sâu , lò plasma … Để nung nguyên liệu Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 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 lị cảm ứng khơng lõi sắt dịng điện tần số cao Nhà phát minh đèn điện A.N Lô-đư-gin thời gian 1905 – 1907 đề nghị nhiều kết cấu dây nung cảm ứng năm 1908 đăng tạp chí “ Điện “ báo cáo nguyên tắc làm việc cấu tạo lò cảm ứng không lõi sắt Đồng thời thời kỳ nước có chứng phát minh lò điện tần số cao (Bằng chứng nhận công ty Pháp Snoi đe- Cređô Bằng chứng nhận Thụy Điển Ôsanđera, chứng nhận Anh Héc đen nhiều nước khác.) Song lị khơng có lõi sắt thời kỳ chưa có ý nghĩa thực tế hồi chưa có dịng điện tần số cao Những thí nghiệm nấu luyện dòng điện tần số cao thực năm 1912 -1923 công ty cổ phần Loren nguồn cấp điện cho lị 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 công việc thí nghiệm bị đình sau năm nghĩa năm 1916, người Mỹ Noóc- 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 công nghiệp điện chân không để nung chi tiết đèn rađiơ thời gian khí Sau kết thúc chiến tranh giới lần thứ lị khơng lõi sắt bắt đầu dùng rộng rãi công nghiệp Ở Mỹ việc sản xuất lị theo sơ đồ Nc- trúp bắt đầu chiếm vai trị chủ yếu cơng ty Ajax Electrothemic corporation năm 1920 Ở Châu Âu độc lập với Noóc-trúp năm 1920 bắt đầu thí nghiệm việc tạo lị 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lị trung tần nấu thép 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 lị số cao tần số cao Năm 1937 công suất thiết bị lị 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 Công lao đặc biệt cơng trình xây dựng máy cảm ứng nước Nga giáo sư V.P vôlôgđin tron thời gian từ năm 1910-1935 ông tạo nhiều máy công suất từ 0,5 – 600 KW số từ 1000 đến 60000 Hz , giáp sư V.P vôlôgđin thí nghiệm ơng mở đầu cho lĩnh vực nghiên cứu tạo lò cảm ứng đại Nga Năm 1930 V.P vôlôgđin với người cộng tác bắt đầu nghiên cứu lị 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 lị với trang bị điện chúng máy phát môtơ, tụ điện …giáo sư V.P vôlôgđin phát minh lị 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 công 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 xuyên loại lị 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 công suất ( 150tấn/ mẻ ) lị hồ quang thân cột có dung lượng lị 100  300 tấn/mẻ Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép Khãa Dw4 IC3C Rw4 R39 LM324 C21 C20 C22 D31 LM324 IC3B D30 R47 Rw3 C29 R40 R41 Vcc Vcc C23 R69 Khóa Vcc IC4A LM339 Vcc Đo khởi động thÊt b¹i Hình 4.18 Mạch khởi động kết thúc khởi động không khởi động 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 quét 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 quét lại lần nữa,có đến khởi động thành công.Chu kỳ khởi động trở lại vào khoảng 0,5 giây 4.5.4 Khâu tạo tần số khởi động 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép RW6 f max VCC R53 D34 R52 IC4B LM339 + D33 R51 VCC R48 + C30 khoa3 C27 IC4C LM339 C26 Hình 4.19 Khâu tạo tần số khởi động nghịch lưu Ngoài phát sinh bảo vệ điện áp,bộ dao động bảo vệ điện áp IC6 dao động,dẫn gấp lần xung khởi động tần số đổi chiều lớn nhất,làm cho Thyristor cầu đổi chiều thông điện IC4A đo kiểm tra khởi động thất bại, đầu khống chế mạch khởi động nội IC6 4.5.5 Khâu bảo vệ q dịng Hình 4.20 Khâu bảo vệ dòng 93 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lị trung tần nấu thép Tín hiệu bảo vệ dòng sau qua Q3 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 W1 điều chỉnh mức điện dòng Trường hợp đầu vào xoay chiều pha bị thiếu pha,bảng khống chế thực bảo vệ thị nguồn điện.Nguyên 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 nguông khống chế.Trong khoảnh khắc mở máy,mạch điện khống chế công tác không 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 nguyên nhân gây nên điện áp chiêu thấp bảng khống chế,bộ ổn áp 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,phịng 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 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 áp Hình 4.22 Khâu bảo vệ áp Q2 đo 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 dịng,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 W2,có thể điều chỉnh mức qua điện áp 4.5.8 Khâu bảo vệ nước Hình 4.23 Khâu bảo vệ nước IC4D mạch chung quanh cấu tạo thành mạch bảo vệ áp suất nước thấp kéo dài thời gian ,thời gian kéo dài khoảng giây.Dẫn vào đến 27P 95 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 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 công 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 phần tử bảng mạch Ở dùng phẩn tử ổn áp 7805 để tạo điện áp V 7815 để tạo điện áp 15V 4.5.10 Nguyên 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 dịng lớn nhất,khi có dịng phản hồi xác định dịng 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép -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 không 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 bốn van mà van van nghịch lưu khác loại D1 24V OUT1 G1 C1 D2 R1 C2 K1 G2 D3 R2 D4 K2 G3 C3 D5 D6 K3 G4 R3 C4 D7 OUT2 D8 K4 R4 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép BAX phải làm việc với tần số cao nên lõi thép biến áp cho tần số lưới điện 50HZ không 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 thông 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: 98 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép μtb = ΔB/μ0.ΔH = 0,3/1,25.30 = 8.10 (H/m) Trong μ0=1,25.10-6 (H/m) độ từ thẩm khơng khí - Thể tích lõi thép cần có là: V  Q.L  Thay số vào ta : V = μ tb μ t x sx U1.I1 ΔB 8.103.1,25.10 6.80.10 6.0,15.3,96.0,036 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  = 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  = 4.0,0267 = 0,034 (mm) 0,314 Chọn dây có đường kính d2 = 0,08 (mm), S2 = 0,02 mm2 99 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép CHƯƠNG THIẾT KẾ TỦ ĐIỀU KHIỂN LÒ VÀ GIỚI THIỆU BẢNG ĐẤU DÂY 5.1 Thiết kế tủ điều khiển lò 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lị trung tần nấu thép Máy cắt DELIXI DW16-2000 2000A 400V 55KG 380V 66x59x40cm3 Mạch điều khiển loø TI 5-0,2A 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 Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lị trung tần nấu thép 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 Maïch RC Chương 4: Khảo sát bảng mạch điều khiển lò trung tần nấu thép 103 TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh Điện tử công suất – Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật – 2001 Phạm Quốc Hải, Dương Văn Nghi Phân tích giải mạch điện tử công suất - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Phạm Minh Hà Thuật – 2001 Kỹ thuật mạch điện tử - Nhà Xuất Bản Khoa Học Kỹ Thuật – 1997 Vũ Quang Hồi, Nguyễn Văn Chất, Nguyễn Thị Liên Anh Trang bị điện – Điện tử máy công nghiệp dung chung Nhà xuất giáo dục – 2000 Phạm Quốc Hải Hướng dẫn thiết kế mạch điện tử công suất Công ty Matexim Sổ tay lò trung tần nấu thép VCC VCC 1 1 VCC 1 VCC 2 1n 2 - 1k 2 2 1k 1k 1k P21 1 P21 R12 P21 C3 P21 2 2 2 P21 1 2 2 81 P21 2 VCC 2 1n T? 1 1 1 1 1 1 1 81 1n 1k VCC 1 VCC C CF B BF A AF OUT7 OUT6 OUT5 OUT4 OUT3 OUT2 OUT1 start + - D? 0V 1k 2 C2 2 R8 - VCC VCC C1 VCC 1k VCC 1 + + 1 R4 VCC 1n 2 2 2 VCC T? IC6-ASIC2 DC 1k VCC 2 22 1 1 81 OUT8 OUT9 CLOCK1 T? 81 VCC 2 22 T? VCC 21 1 VCC 81 1n 1 2 2 1 1 - D13 1 + D12 2 D11 2 12 1 + 41 - 81 + 2 1k 1n 2 1k 2 1 D10 2 3 1k VCC D9 - + - 1k + D8 VCC - D7 VCC + 1 2 VCC VCC 1n 1 VCC 2 D16 VCC Hz D15 D14 1 - 1 + - VCC 2 1n 1 1 21 1n VCC 1k 1 1 1k + VCC 2 2 1k 1 2 VCC 1n VCC 1 21 2 1 1 2 2 1 - + VCC 2 11k 2 1n 21 2 VCC 4 - + - U? + 2 - + VCC 2 R? 2 2 1k 1k 1k VCC 1n 2 1n 1 1k + VCC - 1 2 2 2 1 1n 1n 1n 1n Title Size Date: Nguyễn ngọc Thăng Document Number Sunday , March 06, 2005 Rev Sheet of CÁC THIẾT B? CỦA TU ẹIEU KHIEN LOỉ TRUNG TAN bảng điểm nồi thi? t b? điện TEN THIET B? Điểm nối TEN THIẾT B? §iĨm nèi TÊN THIẾT B? §iĨm nèi TÊN THIẾT B? §iĨm nèi BẢNG ĐIỀU KHIỂN 95 96 9B T§1 8B 7B 6B 5B 4B 3B 2B 1B MáY CắT 97 98 BDC ck1 BDC 63 64 62 ck2 10 BDC 65 66 11 40 41 42 43 44 45 T-CL3 85 73 t4 t5 t6 86 87 88 89 T-CL4 K20 A23 T-CL6 ck21 32 ck12 33 c32 ck22 c34 37 CK3 34 BDC 35 MẠCH NGH?CH LƯU K16 G156 30 RC-NL1 31 36 RC-NL2 37 30 RC-NL3 33 35 RC-NL4 36 K21 T-CL5 A24 T-CL2 T-nL1 A30 T-nl3 K31 A37 T-nl2 K33 A34 T-nl4 G221 BDC K36 G222 T-CL1 K36 K18 V1 ÑH Nước 13 RC-CL1 19 14 RC-CL3 20 15 RC-CL5 21 16 RC-CL4 22 17 RC-CL6 23 18 RC-CL2 24 109 V2 V3 BAX-NL1 T-CL4 V4 BAX-NL2 110 R1 R3 R2 V5 ĐT Shunt BDC G220 A30 K17 G152 G155 V7 V6 BAX-NL3 116 R5 R6 T-CL3 R4 V8 BAX-NL4 R7 T-CL6 R8 T-CL5 Ck 113 V1000 103 51T 106 V450 99 V600 101 114 104 A3000 105 CK1 CK2 ck11 G219 115 K§T BA- NGUåN 12 K19 A22 G153 A15 72 T1 T2 t3 74 75 76 77 BACS 82 83 G154 G151 A14 ATM 81 46 47 48 49 70 71 84 MẠCH CHỈNH LƯU T-CL1 79 80 máy cắt 31 A13 78 BD-Hạ G1 K1 G4 K4 G3 K3 G6 K6 G5 K5 G2 K2 BAX1 BAX4 BAX3 BAX6 BAX5 BAX2 67 ck3 T§2 9A 8A 7A 6A 5A 4A 3A 2A 1A 102 107 100 51 53t HZ 53 52 55 54t 54 cf2 N-21 N-12 108 T-CL2 123 52t N-11 56 111 BT N-22 57 124 91 92 93 Lß NÊU 112 RC- CL1 RC- CL4 121 cf1 58 122 1234-7 5-8 6-9 95 -53t 96 - 54t 97 - 57 98 - 58 7-4 10 - 13 8-4 11 - 14 RC- CL5 RC- CL2 t- nL1 t- nL2 t- nL3 t- nL4 9-6 12 - 15 62 - 40 63 - 41 64 - 42 65 - 43 66 - 44 67 - 45 G151 - G1 K19 - K1 A13 - 10 K19 - 25 G154 - G4 K16 - K4 A22 - 28 K16 - 10 G153 - G3 K20 - K3 A14 - 11 K20 - 25 G156 - G6 K17 - K6 A23 - 28 K17 - 11 G155 - G5 K21 - K5 A15 - 12 K21 - 25 G152 - G2 K12 - K2 A24 - 28 K12 - 12 19 - K19 13 - A13 18 - K16 22 - A22 bax- nL1 bax- nL2 bax- nL3 bax- nL4 RC- nL1 RC- nL2 RC- nL3 RC- nL4 ck11 ck12 ck13 ck14 v450 v600 21 - k21 15 - A15 18 - K18 24 - A24 G219 - r1 k31 - r2 a30 - 30 G220 - r3 k36 - 36 a37 - 32 G221 - r5 k33 - 33 a30 - 30 G222 - r7 k36 - 36 a35 - 34 v1 - 4a v2 - 5a r1 - g219 r2 - k31 v3 - v1 v4 - v8 r3 - g221 r4 - k33 v5 - v3 v6 - v2 r5 - g220 r6 - k36 v7 - v5 v8 - v4 r7 - g222 r8 - k36 30 - a30 31 - k30 37 - a37 36 - k36 30 - a30 33 - k33 34 - a34 36 - k36 31 - k31 c32 - 32 33 - k33 34 - c34 37 - a37 32 - c32 35 - a35 c34 - 34 99 - 82 100 - 82 101 - 25 102 -29 v1000 103 - 86 104 - 87 105 - 28 106 - 29 107 - 8a 108 - 9a RC- CL3 20 - K20 14 - A14 A3000 RC- CL6 17 - K17 23 - A23 hz ®h-Nc n-11 n-12 n-21 n-22 bd-hạ kđt 109 - 6a 110 - 7a 51t - 73 52t - 55 51 -51t 52 - 55 55 - 52 56 - 82 53t - 95 54t - 96 53t - 51t 54t - 54 51 - 53 58 - 98 57 - 97 40 - 62 41 - 63 42 - 64 43 - 65 44 - 66 45 - 67 47 - 49 49 - 71 46 - 3b 48 - 4b 70 - 5b 72 - 83 72 - T2 73 - T4 73 - 74 73 - 51t ba-nguån 74 - 73 75 - (-) 76 - 1a 77 - 2a cf1 121 - 59 122 - 34 cf2 lß nÊu atm ck ®t - shunt BAcs 123 - 112 124 - 34 111 - 59 112 - 97 78 - 79 - 80 - 82 - 72 83 - 100 83 - 99 113 - 29 114 - 30 115 - 28 116 - 29 84 - 32 83 - 34 86 - 103 87 - 104 88 - 1b 89 - 2b bt bax1 bax2 bax3 bax6 bax5 bax2 t®1 t®2 91 - 7b 92 - 8b 93 - 9b g1 - g151 k1 - k19 g4 - g154 k4 - k16 g3 - k153 k3 - k20 g6 - g156 k6 - k18 g5 - g155 k5 - k21 g2 - g152 k2 - k18 1b - 88 2b - 89 3b - 46 4b - 48 5b - 70 6b 7b - 91 8b - 92 9b - 93 1a - 76 2a - 77 3a - (-) 4a - v1 5a - v2 6a - 109 7a - 110 8a - 107 9a - 108 ... 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... bù Điện áp cuộn cảm ứng lò UL = U1.X = U1  L; Điện áp tụ điện bù Uc = I1 điện trở có điện áp .C Ur = I1.r dẫn đến làm tăng điện áp lị ( I  ), đơi cao qdễ làm thủng lớp cách điện vòng cảm ứng. .. điều khiển lò trung tần nấu thép 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 Lị cảm ứng cao