I. Giới thiệu chung
1. Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ dùng hệ MĐKĐ-Đ Giới thiệu sơ đồ:
Giới thiệu sơ đồ:
Phần mạch lực của hệ thống truyền động gồm có:
+Động cơ một chiều Đ đợc cung cấp từ máy điện khuyếch đại, cuộn kích từ của động cơ đợc cấp điện áp một chiều thông qua điện trở 9R mắc song song với tiếp điểm thờng hở mở chậm của rơle thời gian Rth để giảm từ thông trong trờng hợp nâng.
+ Máy điện khuyếch đại sử dụng 3 cuộn dây khống chế trong đó cuộn CĐC1 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển tự động; cuộn CĐC2 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển bằng tay; cuộn CFA là cuộn phản hồi âm điện áp; hệ số phản
hồi điện áp khác nhau đối với trờng hợp hạ và nâng. Cực tính của điện áp đặt lên động cơ khi hạ(H), nâng (N) đợc cho trong sơ đồ. Do 7R mắc song song với 3CL nên ta có hệ số phản hồi áp khi hạ là αH =α; khi nâng α=0.3α.
+ ở chế độ điều khiển bằng tay thì điện áp một chiều cấp cho cuộn chủ đạo là CĐC2 lấy từ nguồn một chiều
+ ở chế độ điều khiển tự động thì tín hiệu chủ đạo cấp cho cuộn CĐC1 là hiệu số của tín hiệu tỷ lệ theo dòng và áp của hồ quang, phần tín hiệu tỷ lệ theo dòng đợc tạo nên bởi: mạch vòng MBD (BD), điện trở 1R, MBA là 1BA, bộ chỉnh lu 1CL và bộ phân áp điện trở 5R. Mạch tạo ra tín hiệu tỷ lệ với điện áp hồ quang nhờ điện trở có cấp 2R, bộ chỉnh lu 2CL và bộ phân áp 4R.
- Nguyên lý hoạt động
*ở chế độ điều khiển bằng tay:
Trong chế độ điều khiển bằng tay có 2 trờng hợp nâng và hạ:
- Giả sử bật công tắc điều khiển ở vị trí nâng thì tiếp điểm 1 và 2, 3 và 4 sẽ kín còn các tiếp điểm khác hở, cuộn CĐC2 đợc cung cấp điện áp với giá trị điện áp có thể điều chỉnh bằng 6R và cực tính dơng ở phía con trợt của 6R. Lúc này điện áp phát ra của máy điện khuyếch đại có cực tính làm cho động cơ quay theo chiều nâng điện cực, tốc độ nâng phụ thuộc vào vị trí con trợt trên 6R. Muốn dừng ta bật công tắc về vị trí dừng, tất cả các công tắc của tiếp điểm hở và động cơ sẽ đ- ợc hãm.
- Giả sử bật công tắc điều khiển về vị trí hạ(H) 9 và 10; 11 và 12 kín dẫn đến cuộn CĐC2 cũng đợc cấp điện nhng cực tính của điện áp trên cuộn dây lúc này ngợc so với trờng hợp để công tắc ở vị trí nâng dẫn đến máy điện khuyếch đại sẽ phát ra một sức điện động với cực tính ngợc lại, động cơ sẽ quay theo chiều hạ điện cực. CD 2R 1K 2K RD 3R CĐC1 CĐC2 11 12 3 4 1 2 9 10 7 8 5 6 RA Y 9R RA 4CL 8R CB MĐK Đ CK 10R 3CL 7R 1BA BD 1CL Đ 2CL Điện cực
Sơ đồ1pha khống chế dịch cực lò dùng hệ MĐKĐ -Đ
Trong trờng hợp hạ điện cực thì do hệ số phản hồi âm điện áp tăng lên tốc độ hạ sẽ nhỏ hơn tốc độ nâng khi cùng một giá trị điện áp đặt lên cuôn CĐC2.
* ở chế độ điều khiển tự động:
Bật công tắc điều khiển ở vị trí tự động thì tiếp điểm 5 và 6, 7 và 8 kín đồng thờ cắt cầu dao 1cầu dao đóng cầu dao 2cầu dao thì trên 5R và 4R sẽ có các điện áp một chiều tỷ lệ với dòng hồ quang và áp hồ quang, hiệu số 2 điện áp này sẽ đặt lên cuộn CĐC1 và khống chế MĐKĐ điều khiển quá trình nâng hạ điện cực tự động ở chế độ khống chế tự động ta xét một số quá trình nh sau:
+ Khi làm việc bình thờng: Giả sử lò đang làm việc có phần điện áp lấy trên các phân áp 4R và 5R trên 4R ký hiệu là aUhồ quang, trên 5R ký hiệu là bIhồ quang .
Trong đó a, b là các hằng số có thể điều chỉnh đợc bằng các biến trở.
Ta quy ớc chiều quay của động cơ khi hạ điện cực là chiều quay dơng tức là chiều quay thuận và lúc này tơng ứng điện áp trên cuộn CĐC1 cũng dơng thì chiều quy - ớc của điện áp trên CĐC1 (Ucđ) : Điện áp chủ đạo nh hình vẽ.
Ucđ=aUhồ quang - bIhồ quang
Nếu Ucđ = 0 thì sức từ động của cuộn chủ đạo CĐC1 bằng 0 và động cơ không quay. Điện cực sẽ không dịch chuyển, khoảng cách giữa điện cực và bề mặt kim loại trong trờng hợp này bằng khoảng cách đặt và giá trị của điện áp hồ quang cũng nh dòng điện hồ quang, trong trờng hợp này cũng đợc gọi là giá trị đặt: Uhq0 , Ihq0 .Ta có: aUhq0 = bIhq0 => (Zhq0 = ) 0 0 a b I U hq hq =
Thông thờng khi làm việc điện cực sẽ mòn dần dẫn đến khoảng cách giữa điện cực và kim loại sẽ tăng dần lên, dòng điện hồ quang sẽ giảm và điện áp hồ quang sẽ tăng (tổng trở hồ quang tăng). Lúc đó:
aUhq > aUhq0 và bIh<bIhq0 => Ucđ dơng xuất hiện sức điện động của máy điện khuyếch đại làm cho động cơ quay để hạ điện cực. Nếu sai lệch càng lớn thì giá trị của điện áp đặt lên cuộn CĐC1 càng lớn thì tốc độ dịch chuyển điện cực càng cac. Ngợc lại khi khoảng cách giữa điện cực và kim loại giảm xuống bằng giá trị đặt thì Ucđ = 0 và động cơ sẽ ngừng quay. Nếu điện cực quá gần bề mặt kim loại thì Ucđ sẽ âm động cơ sẽ làm việc sẽ theo chiều nâng điện cực để tự động
duy trì khoảng cách giữa điện cực và bề mặt kim loại(tức là duy trì chiều dài hồ quang hay tổng trở hồ quang)
+ Quá trình mồi hồ quang khi khởi động:
Giả thiết trớc khi làm việc điện cực không tiếp xúc với kim loại trong lò, để khởi động sơ đồ ta đóng nguồn cung cấp cho mạch chính của lò cắt 1CĐ và đóng 2CĐ đặt chế độ làm việc (xác định giá trị a và b bằng 1R, 2R , 4R và 5R). khởi động động cơ sơ cấp kéo máy điện khuyếch đại và đóng các nguồn cung cấp cho mạch kích từ động cơ. Muốn khởi động lò và cho làm việc ở chế độ khống chế tự động ta bật công tắc điều khiển về vị trí tự động. Lúc này do Ihq=0 nên Uhq đạt giá trị lớn nhất dẫn đến Ucđ đạt giá trị lớn nhất và dơng, động cơ sẽ quay với tốc độ t- ơng đối lớn. Để thực hiện việc hạ điện cực khi điện cực chạm vào kim loại thì xảy ra ngắn mạch, dòng điện hồ quang sẽ tăng lên và điện áp sẽ hồ quang sẽ giảm xuống xấp xỉ bằng 0; điện áp chủ đạo đổi chiều và có giá trị lớn làm cho động cơ đổi chiều quay với gia tốc lớn. Tách nhanh điện cực ra khỏi kim loại làm xuất hiện hồ quang ở giai đoạn đầu khi dòng điện còn lớn thì rơle dòng điện RD tác động làm ngắn mạch điện trở 3R nên dòng điện qua cuộn CĐC1 càng lớn, mặt khác phản hồi âm điện áp có hệ số phản hồi nhỏ càng làm tăng sức điện động của máy điện khuyếch đại dẫn đến tốc độ nâng sẽ càng lớn. Khi khoảng cách giữa điện cực tăng dần thì Uhồ quang tăng và Ihồ quang giảm => Ucđ giảm. Khi dòng hồ quang giảm đến một giá trị nào đó thì RD tác động, điện trở 3R sẽ mắc nối tiếp với cuộn dây CĐC1. Cả hai điều trên đều có tác dụng làm giảm sức điện động của máy điện khuyếch đại dẫn đến làm giảm của máy điện khuyếch đại dẫn đến làm giảm tốc độ nâng để tránh làm mất hồ quang và khi khoảng cách giữa điện cực với kim loại bằng khoảng cách đặt thì hệ thống sẽ làm việc tơng tự nh bình thờng ở chế độ đặt đã nêu.
+ Loại trừ nhanh chế độ ngắn mạch dòng điện và tự động mồi lại hồ quang khi đứt hồ quang
Điều chỉnh công suất: Để điều chỉnh công suất thì thay đổi a hoặc b Zhq0 =b/a là giá trị đặt
Điều chỉnh thô: Điều chỉnh ở 2R nhờ 1K, 2K Điều chỉnh trơn: Điều chỉnh ở 4R, 5R
(1R dùng để chỉnh định ban đầu không điều chỉnh khi điều chỉnh công suất lò) Hệ thống này đợc sử dụng khá nhiều, nó có những u điểm riêng nh hệ thống có khả năng làm việc quá tải , điều chỉnh tốc độ tơng đối dễ dàng, điện áp ra của MĐKĐ tơng đối bằng phẳng.
Tuy nhiên đây là hệ thống truyền động cổ điển và nó tồn tại những nhợc điểm cơ bản:
Hệ thống sử dụng bộ biến đổi quay nên cồng kềnh chiếm nhiều diện tích lắp đặt trong nhà xởng, cần có nền móng phải vững chắc.
Đây là hệ thống cơ nên có quán tính lớn, gây ra tiếng ồn, khả năng ổn định hệ thống kém, độ tin cậy không cao. Hiệu suất của hệ thống thấp, công suất lắp đặt cao vì phải qua nhiều khâu biến đổi.Giá thành của hệ thống cao.