Thiết kế lò điện để nung chi tiết hợp kim

Lò điện trở

 Sinh hoạt của con ngời: bếp điện, nồi cơm điện, bình đun nớc, máy sÊy…ch.

Phơng án thiết kế

Kết cấu của lò điện trở

Trong nhiều trờng hợp, ngay trong một lò thể xây chịu tác dụng của nhiều yếu tố nh: Nhiệt độ cao, môi trờng tải trọng thì cần phân tích mức độ gây tác hại của từng yếu tố để quyết định chọn loại gạch cho phù hợp. Đờng kính trung bình của vòng xoắn D càng lớn thì khả năng phân bố công suất trên 1 m2 tờng lò càng lớn, nhng độ bền cơ học yếu đi và dễ xảy ra biến dạng của đờng xoắn dới tác dụng trọng lợng của bản thân dây xoắn.

Tính toán dây đốt cho lò điện

Dòng điện làm việc Ilv(A) ở nhiệt độ tính toán ttt(0C). Điều kiện đặt dây đốt Km. Điều kiện bao quanh dây đốt KC. Dây quấn lò xo và căng ngang treo trong không. Có các thông số:. - Chọn nhiệt độ làm việc của dây đốt:. Chọn nhiệt độ làm việc của dây đốt để dây đốt có khả năng làm việc tốt theo điều kiện làm việc của dây phải thoả mãn:. tlvthiết bi < tdđ < tmax. Đối với điều kiện bao quanh dây đốt là không khí tĩnh nên ta chọn đợc hệ sè KC = 1. Qua các thông số đã đợc chọn ta tính đợc nhiệt độ tính toán của lò là:. Tiết diện của dây đốt là s=. Theo phơng pháp trên thì ta tính chọn dây có đờng kính d=4,5mm do đó ở. đây ta cũng chọn dây có d=4,5mm sau đó tính lại chiều dài dây đốt để so sánh xem phơng án tính có bị sai khác nhau nhiều không. Nên kết quả tính toán kích thớc ở trên là hoàn toàn chấp nhận đợc. Nh vậy việc tính toán ra kích thớc sơ bộ dây đốt:. Khối lợng dây nung một pha:. Trọng lợng dây nung trong toàn bộ lò kể cả dự trữ 10%:. Tính toán thông số kết cấu và bố trí dây đốt trong lò:. Có nhiều cách để bố trí dây nung, có thể đặt ở tờng bên, đáy lò hoặc dới nóc lò. Ta có các kiều bố trí dây điện trở trong lò nh sau:. - Đặt trên các viên gạch đua ra ở tờng bên. - Dây xoắn đặt trong ống gốm. Nh ở trên ta đã chọn kiểu dây tròn uốn ziczắc để bố trí trong lò. Mỗi một pha dây đốt sẽ đợc ghim vào các thành trong của lò. Lò gồm 3 pha có kết cấu giống nhau do vậy ở đây ta chỉ tính toán bố trí dây đốt cho 1 pha. Hai pha còn lại đợc bố trí tơng tự. Bố trí dây nung xung quanh tờng lò ,với dây quấn kiểu ziczac ta có. Số bớc uốn của dâylà. Mỗi pha ta quấn thành 2 hàng. Nh vậy chiều dài của 1 hàng dây quấn là:. Chiều dài của một hàng dây quấn này cũng chính là chu vi của thành trong của lò điện. Từ đây ta có thể tính đợc bán kính của lò là D=. Lựa chọn các ph ơng pháp điều chỉnh nhiệt độ. Muốn thiết kế mạch điều khiển nói chung ta phải đáp ứng đợc các yêu cầu sau:. - Phù hợp yêu cầu công nghệ đặt ra. - Điều khiển đơn giản tin cậy. - Thuận tiện linh hoạt trong điều khiển. - Đơn giản cho vận hành tìm kiếm sự cố. - Tác động chính xác khi vận hành và khi có sự cố. Để thỏa mãn yêu cầu nói trên trong thiết kế mạch điều khiển nhiệt độ ta có thể sử dụng các phơng pháp điều khiển từ truyền thống đến hiện đại:. - Điều chỉnh theo cấp: Dùng thiết bị đơn giản nh thay đổi cấp điện trở ở tải Đổi nối Y ↔ Δ ), dùng biến trở, dùng biến áp tự ngẫu. Để thay đổi công suất nhiệt bằng cách điều chỉnh R ta cũng có thể dùng sơ đồ đóng cắt các cấp điện trở, khi mắc song song các điện trở này với nhau thì điện trở tơng đơng giảm xuống dẫn đến nhiệt độ của dây nung tăng(hay dòng điện dây nung tăng lên).

Tính chọn các thiết bị cho mạch động lực

Để bảo vệ các linh kiện bán dẫn (Khi bị ngắn mạch, khi có xung điện áp từ lới đa xuống, khi có xung điện áp do trong quá trình chuyển van bán dẫn sinh ra)ta có thế xây dựng mạch điện nh hình dới đây. Đợc phép bỏ qua quán tính nhiệt của van bán dẫn là vì: Khi chọn van, chúng ta có một hệ số Ki đủ lớn, bản thân Ki này nói lên rằng chúng ta đã.

Thiết kế mạch điều khiển cho lò

Cặp nhiệt ngẫu đợc chế tạo dựa trên hiện tợng nhiệt điện hiện tợng đó nh sau: Nếu tạo một mạch bằng hai vật dẫn( hay hai vật bán dẫn) khác nhau A, B, nối hai đầu chúng lại với nhau, trong đó nhiệt độ t1 ở một đầu nối khác với nhiệt độ t0 ở đầu nối kia thì trong mạch xuất hiện một sức điện động gọi là sức điện động nhiệt điện và bằng hiệu hai hàm số của nhiệt độ ở chỗ nối của vật dẫn : EAB(t1,t0) = f(t1) – f(t0).Thông thờng nhiệt độ của một mối hàn đợc giữ ở một nhiệt độ nhất định và biết trớc, gọi là nhiệt độ chuẩn( T1= Tref ). Điên áp này rất nhỏ (cỡ mV) nên sẽ đợc qua một mạch khuếch đại (bằng op-am) để tăng điện áp lên cỡ vài Voltage. Điện áp phản hồi sau khi đợc khuếch đại sẽ qua mạch cộng điện áp không đảo với lại điện áp đặt ban đầu rồi đa vào chân 11 của IC TCA785. Do nhiệt độ của lò tăng dần nên điện áp phản hồi về cũng tăng dần tức là điện áp điều khiển ở chân 11 tăng dần làm cho góc mở của Tiristor tăng dần, làm cho điện áp trên tải giảm dần. Khi mà nhiệt độ trong lò đạt 10000C thì điện áp điều khiển sẽ đạt đến giá trị đợc tính toán để cho góc mở của Tiristor là 1800. Điều này có nghĩa là Tiristor sẽ ở trạng thái khóa mặc dù vẫn có xung mồi ở cửa cực của nó. Tiristor khóa thì. dòng qua tải cũng mất, nhng do cấu tạo của lò ở dạng kín, cách nhiệt với môi trờng bên ngoài nên nhiệt độ này sẽ đợc duy trì trong một khoảng thời gian nhất định nào đấy. Sau đó thì nhiệt độ của lò giảm xuống làm cho điện áp. điều khiển giảm xuống, Tiristor tiếp tục đợc kích mở cho dòng qua dây đốt trong lò làm cho nhiệt độ của lò lại tăng lên. Qua trình này lặp đi lặp lại để duy trì ổn định nhiệt độ trong lò cho tới khi nào ngời vận hành lò ngặt điện để lấy sản phẩm ra. Cặp nhiệt điện Nhiệt độ làm việc 0C. E,mV Độ chính xác. Ta có đờng đặc tÝnh nh sau:. Nhiệt độ nhỏ nhất là 00C. Điện áp trên cặp nhiệt ngẫu là rất là nhỏ nên ta phải khuếch đại điện áp. Bây giờ ta cần tính xem cần phải khuyếch đại tín hiẹu điện áp lên bao nhiêu lần để để khi nhiệt độ lò ở 00C thì van Thyristor mở thông hoàn toàn, và khi ở 10000C thì Thyristor khoá hoàn toàn. Từ đồ thị các đờng cong cơ bản của mạch điều khiển ta có:. Điện áp đỉnh răng ca đã tính chọn là 12V. Tơng ứng với. Do điện áp từ cặp nhiệt ngẫu rất nhỏ nên ta phải khuyếch đại điện áp:. Khâu khuyếch đại tín hiệu hản hồi:. Hệ số khuyếch đại K:. Sau khi khuếch đại điện áp phản hồi thì ta đa vào mạch cộng không đảo cùng với điện áp đặt để cho ra điện áp điều khiển. Trình tự tính toán các giá trị điện trở nh sau:. Tính toán máy biến áp nguồn nuôi cho mạch điều khiển. Nguồn nuôi cho mạch điều khiển gồm hai loại nguồn sau:.  Một nguồn cấp điện áp 5 VDC cấp cho mạch hiển thì và tạo điện áp. Sơ đồ các nguồn nh sau:. Nguồn nuôi cho IC785 và mạch hiển thị nhiệt độ 6.2 Nguồn nuôi cho mạch hiển thị. Can nhiệt Khếch đại. Giải mã Mạch đếm. Thông số của các tụ trong mạch:. Mạch hiển thị nhiệt độ 7.1 Sơ đồ khối. Tín hiệu điện nhận từ can nhiệt đợc đi qua khâu khuếch đại lên một điện. áp cần thiết sau đó đợc đa vào bộ biến đổi ADC để chuyển thành tín hiệu số. Tín hiệu số này đợc đa vào bộ đếm. Bộ đếm này sẽ tách tín hiệu từ bộ ADC thành các bit cao và bit thâp để đa vào bộ giải mã. Bộ giải mã có nhiệm vụ biến đổi mã nhị phân từ bộ đếm thành mã thập phân để hiện thị trên LED 7 thanh. Tín hiệu điện từ can nhiệt là rất nhỏ không thể đa trực tiếp vào bộ biến đổi ADC đợc mà phải đợc khuếch đại lên để tăng độ phân giải. thì tín hiệu sau khi khuếch đại sẽ là 10V. Mạch khếch đại sử dụng op-am nh sau:. Hệ số khuếch đại của mạch:. Chuyển đổi từ tín hiệu tơng tự sang tín hiệu số. ở đây ta chọn phơng pháp : Chuyển đổi ADC theo phơng pháp đếm đơn giản. Điện áp sau khi đợc khuếch đại sẽ đợc đa vào cửa âm của op-am để so sánh với điện áp răng ca đợc lấy trực tiếp từ chân V10 của TCA785. Đầu ra của op-am này đợc đa vào cổng AND cùng với một xung đồng hồ. Đầu ra của cổng AND sẽ là một chùm xung mang thông tin của điện áp từ can nhiệt. Dựa vào chùm xung này mà qua mạch đếm sẽ hiển thị đợc nhiệt. Số lợng xung trong chùm xung phụ thuộc vào giá trị điện áp phản hồi ở chân 2 của op-am. Nh vậy thì đầu ra của bộ ADC phải đếm đợc 1000 xung cấp đến bộ giải mã. Khoảng thời gian mà đầu ra của op-am duy trì giá trị 1 sẽ là:. Trong khoảng thời gian này thì đầu ra của ADC phải xuất hiện 1000 xung cấp đến bộ giải mã. Ta sẽ dùng vi mạch NE555 để tạo dao động cho bộ ADC. Các giá trị điện trở đợc tính nh sau:. Điên trở R22 có tác dụng hạn chế dòng vào op-am. Giản đồ điện áp nh sau:. Khi một trong hai chân này ở trạng thái thấp thì mạch đếm mới hoạt động. Khi hai đầu này ) ở mức cao mạch sẽ đợc reset về giá trị 0.