TRÌNH BÀY VỀ LUYỆN THÉP VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NÓ

Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: SV: Hồng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền Đồ án Điện tử công suất TRÌNH BÀY VỀ LUYỆN THÉP VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NĨ Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: SV: Hoàng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền PHỤ LỤC Lời nói đầu……………………………………………………………… Chƣơng 1:Giới thiệu cơng nghệ u cầu kỹ thuật…… I Tìm hiểu lị nấu thép…………………………………………… II Tìm hiểu đề tài………………………………………………… Chƣơng 2: Đề xuất phƣơng án lựa chọn mạch lực… I Phương án mạch lực……………………………………………… II Tính tốn lựa chọn van…………………………………………… Chƣơng 3: Mạch điều khiển…………………………………… I Nguyên lý điều khiển……………………………………………… II Thiết kế mạch điều khiển Chƣơng 4: Kết mô phỏng………………………………… Tài liệu tham khảo…………………………………………………… Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: SV: Hồng Ngọc Tú Đặng Xn Quyền Lời Nói Đầu Trong phát triển ngày giới, lĩnh vực sống, nông nghiệp,du lịch, điện tử, công nghệ thông tin…Ngành cơng nghiệp nặng chiếm vị trí quan trọng, tiền đề cơng trình lớn, phát triển sở hạ tầng Ngày nay, đánh dấu thành to lớn ngành cơng nghiệp: đóng tầu, sản xuất ơtơ, luyện kim… Trong luyện kim chiếm vai trị quan trọng, tạo nhiều nguyên liệu cho ngành khác sử dụng Để tìm hiểu thêm vấn đề này, Dưới số trình bày ngành luyện thép nguyên lý hoạt động Trong đề tài, có tham gia hai sinh viên Hoàng Ngọc Tú Đặng xuân quyền với giúp đỡ thầy Thiếu sót báo cáo khơng thể tránh khỏi, xin chân thành cảm ơn chân trọng ý kiến dóng góp phê bình bạn, để đề tài hồn thiện hơn… Đồ án : Điện Tử Công Suất GVHD: SV: Hoàng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền CHƢƠNG 1.GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LỊ NẤU THÉP I.Tìm hiểu lị nấu thép - Ngành luyện kim đời từ lâu, sản phẩm đáp ứng nhu cầu moi lĩnh vực Trong thời gian đầu, phưong pháp luyện thép cổ điển như: lò cao, lò Mactanh loại lò dùng nhiên liệu đốt củi than… Ngày nay, với sử dụng rộng rãi điện phương pháp nấu luyện thép điện chiếm ưu - Nấu luyện thép lò điện phương pháp nhanh nhất, mang lại hiệu kinh tế cao phương pháp biến đổi điện thành nhiệt - Điều chỉnh nhiệt độ dễ dàng, khả tự động hố cao có khả luyện, nấu nhiều loại thép khác nhau, dùng cho mục đích khác - Ít gây nhiễm mơi trường - Có loại lị phổ biến sau: lò hồ quang, lò điện trở, lò cảm ứng - Trong loại lị điện lị cảm ứng có ưu điểm trội - Nấu chảy kim loại nhất, vận hành đơn giản nấu chảy chân khơng hay mơi trường đặc biệt So với lị điện trở lị hồ quang hiệu nhiệt lị điện cảm ứng 80% so với 60%-75% lò hiệu suât nhiệt lên tới 96% Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: SV: Hồng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền - Tuy nhiên lò cảm ứng có hệ số cơng suất giảm điện trở vật liệu giảm để tăng nhiệt số thường người ta mắc tụ điện song song với lò Nhiệt độ xỉ thấp khó tinh luyện thép - Một điểm ý lò điện cảm ứng tần số lò cao khối lượng phối liệu nấu nòi mẻ thấp: - 500 000Hz lị nhỏ, nấu thí nghiệm 10g - 100g - 8000Hz - 4000Hz lị thí nghiệm nấu vài kg - 2000Hz lị cơng nghiệp nhỏ, mẻ 50 kg - 500kg - 1000Hz lò mẻ 250kg-2000kg - 50Hz (tần số cơng nghiệp) với lị nấu lớn cơng nghiệp Nói riêng lị cảm ứng - Lị cảm ứng Theo ứng dụng chia làm loại là: lị có lõi sắt khơng có lõi sắt - Loại lị có lõi sắt giữa: xuất sức điện động hỗ cảm vào nguyên liệu rắn: E2 = 4,44.f.W2  10-8 f : tần số (Hz), chu kỳ (s) W2 : số vòng cuộn dây thứ cấp Đồ án : Điện Tử Công Suất GVHD:  SV: Hồng Ngọc Tú Đặng Xn Quyền : từ thơng sinh lõi sắt (Wb) - Nhờ dòng xoay chiều gây cho từ trường nam châm lõi sắt mà kim loại rắn nung nóng dần, cuối chảy vào rãnh lấy ngồi Loại thơng dụng suất khơng cao, xỉ ln ln bị nguội - Loại khơng có lõi sắt thơng dụng nay: Đặc điểm loại lị từ trường từ cuộn dây cảm ứng dẫn thẳng vào kim loại Tại sinh dòng điện hỗ cảm có cường độ khơng dây đồng Mật độ dịng điện tập trung mặt ngồi dây, giảm dần Cấu tạo lò Gồm hai phận vịng cảm ứng nồi lò: - Vòng cảm ứng làm đồng ống sắt dẹt Vì dịng qua vịng cảm ứng cỡ hàng ngàn ampe nên tổn hao điện chiếm tới 25 ÷30% cơng suất hữu ích thiết bị Do cần làm mát vịng cảm ứng Làm mát khơng khí cho phép mật độ dịng điện ÷ 5A/mm2 Làm mát nước vòng cảm ứng rỗng cho phép dịng điện tới 50 ÷ 70A/mm2 - Nồi lị làm vật liệu chịu lửa II.Tìm hiểu tải 1.Đặc tính tải q trình nấu thép - Tải lị nấu thép tải có tính cảm kháng.Đầu tiên ta dễ nhận thấy tải phụ thuộc nhiệt độ theo công thức: Đồ án : Điện Tử Công Suất GVHD: SV: Hoàng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền Rt = R0 *(1 + α *t) - Tải lò nấu thép tải có tính biến động, thơng qua đồ thị dưới: Hình 1.1: Đồ thị tính biến động tải lị Μ : độ từ thẩm thép Ρ : suất điện trở thép(Ωcm) - Nhận thấy nhiệt độ khoảng 800-9000c tải tính cảm kháng cịn tính trở (do μ giảm mạnh ,cịn ρ tăng mạnh) - Tải lò nấu thép tải ngắn mạch , nên nguồn cấp cho tải phải làm việc chế độ ngắn mạch, ta chọn nguồn cấp cho tải nghịch lưu nguồn dòng 2.Quan hệ f,p,U - Nhiệt đốt nóng kim lọai tính theo công thức: d h W= I12.n2  p. f 10 9 (W) Trong đó: I1 : dịng điện cuộn cảm ứng (A) Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: SV: Hồng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền n : số vòng dây cuộn cảm ứng d : đường kính lị h : chiều cao mẻ liệu (cm) I1.n : số ampe vịng Từ cơng thức ta thấy: - Năng lượng biến thành điện mẻ liệu tỉ lệ thuận với bình phương ampe vòng, tức tỉ lệ với cường độ từ trường bình phương điện trở riêng tần số Wnhiệt ≈ H2 ≈ I2 Wnhiệt ≈ f - Như để tăng lượng nhiệt cung cấp cho vật liệu tăng cường độ dịng điện tần số Nhưng thực tế khơng thể tăng dịng điện lên dây phải lớn q nóng, nóng chảy (dù có nước làm mát) - Thường dùng phương pháp tăng tần số, lò cảm ứng gọi lò cao tần - Mặt khác tần số cịn ảnh hưởng đến kích thước cục nguyên liệu Năng lượng truyền từ nguồn điện (tần số), qua vòng cảm ứng, biến đổi thành lượng trường điện từ Trong vật gia nhiệt điện dòng xoáy cảm ứng chuyển thành nhiệt Khi truyền sâu kim loại, độ lớn vectơ E, H (hai thành phần trường điện từ) bị giảm dần lượng trường điện từ giảm dần (theo độ sâu truyền z) Độ sâu thẩm thấu: Đồ án : Điện Tử Công Suất GVHD:  SV: Hoàng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền p (m)  503 .  a  f Trong đó: ω : tần số (rad)  a = . : hệ số từ thẩm tuyệt đối kim loại  : hệ số từ thẩm tương đối kim loại  0 μ =  10-7 H/m : hệ số từ thẩm chân không ρ γ= p : điện dẫn kim loại - Tính tốn thực tế cho thấy z = δ 0,864 phần lượng điện từ có bề mặt kim loại bị tiêu tán để đốt nóng lớp kim loại dày δ, 0.316 phần lượng tiếp tục truyền sâu vào lớp kim loại bên Tần số lớn δ nhỏ lượng điện từ tập trung đốt nóng lớp mặt ngồi kim loại Do để giảm lượng điện mát kim loại trình nấu chảy ngun vật liệu cần thiết phải tính tốn cách hợp lý tỉ mỉ kích thước cục nguyên liệu chất khít chặt với tần số tương ứng - Để có hiệu suất nấu chảy kim loại cao, tần số lớn kích thước cục ngun liệu phải nhỏ, tần số thấp kích thước cục ngun liệu to Ví dụ: Đồ án : Điện Tử Cơng Suất GVHD: Tần số (Hz) SV: Hoàng Ngọc Tú Đặng Xuân Quyền Kích thước cục nguyên liệu (mm) 500 ≥ 20 1000 10 10000 - Nếu số lớn kích thước cục ngun liệu nhỏ 5mm - Tấn số có quan hệ chặt chẽ với chất cuă vật liệu công suất lị Cơng thức gần để tính tần số dòng điện là: fmin = 25.10 p d2 - Cơng thức cho thấy cơng suất lị lớn, nghĩa bán kính liệu dung tích lò lớn điện trở liệu nhỏ, tần số dịng điện cung cấp lấy thấp - Đối với kim loại sắt, niken, crôm hợp kim chúng người ta thường dùng tàn số giới hạn 1000 ÷ 3000 Hz Đối với bạc, đồng, đồng thanh, đồng đỏ, hợp kim bạc niken, đồng niken tần số dùng từ 50 ÷ 500 Hz - Để đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật, việc lựa chọn tần số phụ thuộc nhiều vào công suất lị Quan hệ giũă tần số cơng suất lò thể qua số liệu sau: Cơng suất lị (kW) 0 điốt D1 dẫn làm cho tụ ngăn mạch nên Urc=0, UA