I. Trang bị ựiện các loại lò ựiện
4. Sơ ựồ khống chế dịch cực 1 pha lò hồ quang dùng hệ F-đ
a) Nguyên lý dịch cực
Khi ựóng ựiện vào mạch chắnh, HQ chưa phát sinh. Thiết bị tựựộng sẽ từ từ hạựiện cực xuốn ựểựầu ựiện cực chạm vào kim loại trong lò làm phát sinh HQ.
Sau khi HQ phát sinh thì các ựiện cực phải ựược nâng nhanh lên ựể giải phóng ngắn mạch nhưng phải giữ khoảng cách nào ựó với KL trong lò ựể HQ không tắt.
Trong quá trình cháy của HQ thì làm cho ựiện cực ngắn dần, dòng HQ giảm, do ựó yêu cầu hạựiện cực xuống ựểựảm bảo khoảng cách.
Phần ựiều khiển dịch cực lò phải thỏa mãn các ựiều kiện: - Hạ chậm ựiện cực xuống.
- Kéo nhanh ựiện cực khi phát sinh HQ.
- Hạ dần ựiện cực trong quá trình cháy và giữ cho HQ tồn tại.
Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp và sự phân bố nhiệt hay nhiệt ựộ trong lò.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TđH _ Khoa điện 151 b) Nguyên lý hoạt ựộng của sơựồ
động cơđ làm dịch chuyển ựiện cực lò hồ quang, ựược cấp ựiện từ MđKđ. MđKđ gồm 3 cuộn kắch từ:
+ CFA: Cuộn phản hồi âm áp.
+ CđC2: Cuộn làm việc theo chếựộ bằng tay, ựược cấp ựiện từ nguồn ngoài qua một bộ tay gạt:
(1-2) + (3-4): Nâng ựiện cực (N). (9-10) + (11-12): Hạựiện cực (H).
+ CđC1: Cuộn làm việc ở chếựộ tựựộng, ựược ựóng bằng các tay gạt (5-6) + (7-8). Dòng ựiện qua cuộn CđC1 ICđC1 phụ thuộc vào U5R - U4R. Trong ựó: U5R tỉ lệ với dòng ựiện hồ quang, lấy từ bộ chỉnh lưu 1CL, ựiện áp của bộ chỉnh lưu 1CL lại lấy từ thứ cấp của bộ biến dòng BD.
U4R lấy từ bộ chỉnh lưu 2CL. điện áp ựặt lên 2CL tỉ lệ với ựiện áp của hồ quang.
Chếựộ tựựộng:
Khi mạch chắnh có ựiện, do hồ quang chưa phát sinh nên lúc này Uhq = max còn Ihq = 0. => U5R = 0 còn U4R = max.
-> Trên cuộn CđC1 có dòng chảy qua, tạo sức từựộng F1. Sức từựộng tổng: Ft = F1 - FA.
Do Ihq = 0 nên lúc này rơle dòng ựiện RD chưa tác ựộng -> 3R ựược nối tiếp với cuộn CđC1 -> Làm cho F1 bị giảm xuống. đồng thời lúc này cực tắnh (+) của ựộng cơđựang ở cực phắa trên -> ựiôt 3CL trên mạch lực thông -> 7R bị nối tắt -> dòng qua cuộn CFA tăng -> FA tăng lên. => Kết quả là làm cho sức từựộng tổng Ft giảm xuống -> ựiện áp ra của MđKđ giảm -> ựông cơđ quay chậm -> ựiện cực ựược hạ xuống chậm.
Khi ựiện cực chạm vào kim làm phát sinh hồ quang, lúc này Ihq = max còn Uhq ≈ 0. Kết quả là U5R = max, U4R ≈ 0, do ựó dòng ựiện trong cuộn CđC1 ựảo chiều (dẫn ựến sức từựộng ựảo chiều) và lúc này rơle dòng ựiện RD tác ựộng, tiếp ựiểm RD dóng lại làm 3R bị nối tắt, làm cho dòng ựiện qua cuộn CđC1 tăng lên dẫn ựến F1 tăng lên. đồng thời lúc này cực tắnh (+) của ựộng cơđở phắa dưới nên ựiôt 3CL bị khóa, ựiện trở 7R ựược ựưa vào nối tiếp với cuộn CFA, làm giảm FA, kết quả làm sức từựộng tổng Ft tăng lên. MđKđ phát ựiện áp cấp cho ựộng cơđ kéo ựiện cực lên nhanh.
đồng thời lúc này ựiôt 4CL thông, rơle áp RA tác ựộng, tiếp ựiểm thường kắn của nó mở ra làm cuộn dây rơle thời gian RTh mất ựiện, tiếp ựiểm thường mở mở chậm RTh ựưa ựiện trở 9R nối tiếp cuộn CKđ làm giảm dòng ựiện qua cuộn CKđ. Từ thông ựộng cơđ giảm làm tốc ựộựộng cơđ tăng lên, ựiện cực ựược kéo nhanh lên.
Quá trình ựi lên của ựiện cực làm Ihq giảm, Uhq tăng. đến lúc U4R và U5R xấp xỉ bằng nhau thì dòng ựiện qua cuộn CđC1 ICđC1 ≈ 0, do ựó ựộng cơ sẽ dừng quay, ựiện cực có một khoảng cách nào ựó ựối với kim loại và ựảm bảo hồ quang ựược duy trì.
Trong quá trình cháy của ựiện cực, ựiện cực sẽ ngắn dần làm khoảng cách giữa ựiện cực và kim loại tăng dần, dẫn ựến Ihq giảm, Uhq tăng, thế cân bằng bị phá vỡ. Lúc này dòng trong
cuộn CđC1 khác không (ICđC1 ≠ 0), ựộng cơựược khởi ựộng lại, chạy hạ ựiện cực xuống, lập lại thế cân bằng mới.
* Tác dụng mở chậm của rơle RTh: Chờ cho ựiện áp ựộng cơ ựạt ựịnh mức rồi mới giảm từ thông φđ của ựộng cơ.
SƠ đỒ NGUYÊN LÝ đIỀU KHIỂN DỊCH CỰC 1 PHA LÒ HỒ QUANG
1CD 1R 1CL 2CL 2CD 2K 1K 2R 4R 5R 3R RD 5 6 7 8 CđC1 CđC2 1 2 9 10 11 12 3 4 6R RA RTh RTh 9R CKđ 7R 10R 3CL CFA MđKđ 8R 4CL RA đ + _ CB BD RD + _ + H- - N +
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TđH _ Khoa điện 153
I.4 Lò cảm ứng
1. Khái niệm chung
Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng dựa vào hiện tượng cảm ứng ựiện từ khi ựưa một khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên, trong khối kim loại xuất hiện một dòng ựiện xoáy, nhiệt năng do dòng ựiện xoáy ựốt nóng khối kim loại.
Nhiệt năng truyền vào kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau: - điện trở suất ρ và hệ số từ thẩm ộ của kim loại.
- Trị số dòng ựiện của nguồn cấp. Nếu tăng trị số dòng ựiện lên 2 lần thì nhiệt năng tăng lên 4 lần.
- Tần số dòng ựiện của nguồn cấp. Nếu tăng tần số lên 4 lần thì nhiệt năng sẽ tăng lên hai lần.
Từựó ta thấy rằng tăng dòng ựiện của nguồn cấp hiệu quả hơn tăng tần số của nguồn cấp nhưng thực tế trị số dòng ựiện không thể tăng lên ựược mãi vì lý do cách ựiện, trị số dòng ựiện lớn sẽ làm nóng chảy vòng cảm ứng (mặc dù ựã ựược làm mát bằng dòng nước liên tục) cho nên trên thực tế người ta tăng tần số của nguồn cấp.
a) Các bộ nguồn tần số cao: Các bộ nguồn tần số cao có thểựược tạo ra bằng các phương pháp sau:
- Dùng máy phát ựiện tần số cao, do kết cấu cơ khắ nên tần số của máy phát không vượt quá f = 2000Hz.
- Bộ biến tần dùng Thyristor, do công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa chế tạo ựược các loại Thyristor tần số cao nên tần số chỉ giới hạn tới f = 2000Hz.
- Bộ tần số dùng ựèn ựiện tử, khi cần tần số cao tới f = 400kHz thì dùng ựèn phát là ựèn ựiện tử ba cực (triôt). Hiệu suất của bộ nguồn dùng ựèn phát không cao, tuổi thọ của ựèn thấp.
b) Phạm vi ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số
- Nấu chảy kim loại trong môi trường không khắ (lò kiểu hở), trong môi trường chân không hoặc khắ trơ (lò kiểu kắn).
- Thực hiện các nguyên công nhiệt luyện như tôi, ram, thường hóa. đặc biệt ứng dụng ựể tôi bề mặt các chi tiết như bánh răng, cổ trục khuỷu của ựộng cơ ựiezen khi yêu cầu ựộ cứng bề ngoài cao. Hình dáng chi tiết cần tôi có thể có hình dáng bất kỳ. Do hiệu ứng mặt ngoài của dòng cao tần, bề mặt ngoài của chi tiết ựược nung nóng trong thời gian một vài giây, trong khi ựó bên trong
lòng của chi tiết chưa kịp nung nóng. Tôi bề mặt chi tiết bằng dòng ựiện tần số cao
- Hàn ựường ống trong công nghệ chế tạo ống nước tráng kẽm. - Sấy các chất ựiện môi, các chất bán dẫn.
c) Phân loại các thiết bị gia nhiệt tần số
+ Phân loại theo tần số làm việc:
- Thiết bị gia nhiệt tần số công nghiệp f = 50Hz.
- Thiết bị gia nhiệt trung tần (lò trung tần), có tần số làm việc f = (0,5 ọ 10) kHz. - Thiết bị gia nhiệt tần số cao tần, có tần số làm việc f = (10 ọ 40) kHz.
+ Phân loại theo cấu tạo của lò
- Lò cảm ứng có lõi thép, thường là lò có tần số công nghiệp ựược cấp nguồn từ biến áp ựộng lực có công suất từ 75 ựến 1000kVA.
- Lò cảm ứng không lõi thép kiểu hở và kiểu kắn dùng nấu chảy thép chất lượng cao, gang, kim loại màu và hợp kim.