đồ án ký thuật điện điện tử Thiết kế hệ thống truyền Động nâng hạ điện cực lò hồ quan

64 600 0
đồ án ký thuật điện điện tử Thiết kế hệ thống truyền Động nâng hạ điện cực lò hồ quan

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Cơng nghiệp luyện kim ngành quan trọng công nghiệp nặng quốc gia Là ngành tạo nguyên liệu cho khí chế tạo, vật liệu xây dùng v.v Việc cung cấp, trang bị trang bị điện cho ngành luyện kim vấn đề lớn Các trang thiết bị luyện kim đại chất lượng sản phẩm cao, đáp ứng nhu cầu cho ngành sản xuất khác chất lượng ngun liệu Trong tiến trình cơng nghiệp hố đại hoá đất nước, tự động hoá dây truyền sản xuất mục tiêu hàng đầu Nó cho phép nâng cao suất, chất lượng, giảm giá thành sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động Trong trình thực tập tìm hiểu trang thiết bị luyện kim cơng ty gang thép em thấy lị hồ quang đối tượng phù hợp với khả Vì sau đồng ý giáo viên hướng dẫn em giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài tốt nghiệp lò hồ quang Bản đồ án hoàn thành với hướng dẫn thầy giáo NGUYỄN NHƯ HIỂN thày giáo Bộ mơn tự động hố - Trường đại học kỹ thuật công nghiệp bạn bè đồng nghiệp Do hạn chế thời gian , thiếu kinh nghiệm thực tế trình độ hiểu biết có hạn nên đề tài em không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong bảo góp ý thêm để hiểu sâu đề tài Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thiết kế Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK : Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đào quang Minh Phần I Những vấn đề chung lò hồ quang A - KHÁI NIỆM CHUNG I- Khái niệm Lò hồ quang (HQ) lò lợi dụng nhiệt lửa HQ điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện HQ dùng để nấu thép hợp kim chất lượng cao II - PHÂN LOẠI Theo dòng điện sử dụng, lò HQ chia thành: - Lò HQ chiều; - Lò HQ xoay chiều Theo cách cháy lửa HQ, lò HQ chia ra: - Lị nung nóng gián tiếp: nhiệt lửa xảy điện cực (graphit, than) dùng để nấu chảy kim loại (hình 1-1a) - Lị nung nóng trực tiếp: nhiệt lửa HQ xẩy điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại (hình 1-1b) 4 H×nh1-1a Đại học cơng nghiệp thái ngun minh H×nh1-1b SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Nguyên lý làm việc lò HQ 1.Điện cực 2.Ngọn lửa lị HQ 3.Vật gia cơng nhiệt(lim loại) 4.Tường lị Phương pháp HQ điện dựa vào lửa HQ điện HQ điện tượng phóng điện qua chất khí Bình thường khơng khí dẫn điện, ion hố chất khí tác dụng điện trường khí dẫn điện Khi hai cực tiếp cận vào chúng xuất lửa HQ Người ta dùng nhiệt lửa HQ để gia nhiệt cho vật nung nóng nấu chảy Theo đặc điểm chất liệu vào lò, lò HQ phân thành: - Lò chất liệu (liệu rắn, kim loại vụn) bên sườn phương pháp thủ công hay máy móc (máy chất liệu, máy trục có máng) qua cửa lò - Lò chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu Loại lị có cấu nâng vịm III – CƠ CẤU LỊ HỒ QUANG Về kết cấu, lò HQ có phận chính: a- Nồi lị có lớp vỏ cách nhiệt có cửa lị miệng rót b- Vịm lị có vỏ cách nhiệt c- Cơ cấu giữ dịch chuyển điện cực, truyền động điện hay thuỷ lực d- Cơ cấu nghiêng lò, truyền động điện hay thuỷ lực e- Phần dẫn điện từ biến áp lị tới lị Đại học cơng nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Ngồi ra, lị HQ nạp liệu từ cao, cịn có cấu nâng, quay vịm lị, cấu rót kim loại gầu nạp liệu Trong lị HQ có nồi lị sâu, kim loại lỏng trạng thái tĩnh có chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100oC/m) Trong điều kiện đó, để tăng cường phản ứng kim loại (với xỉ) để đảm bảo khả nung nóng kim loại trước rót, cần phải khuấy trộn kim loại lỏng Ở lò dung lượng nhỏ (dưới 6T) việc khuấy trộn thực tay qua cấu khí Với lị dung lượng trung bình (12 ÷ 50T) đặc biệt lớn (100T) hơn) thực bảng thiết bị khuấy trộn để giảm lao động vất vả thợ nấu mà nâng cao chất lượng kim loại nấu Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thường thiết bị điện từ có nguyên lý làm việc tương tự động không đồng rotor ngắn mạch Từ trường chạy tạo lị có đáy phi kim loại nhờ hai cuộn dây (stator) dòng xoay chiều tần số 0,5 ÷ 1,0Hz lệch pha 90o Do từ trường mà kim loại có lực điện từ dọc trục lị Khi đổi nối dịng cuộn dây, thay đổi hướng chuyển động kim loại nối theo hướng ngược lại IV- CÁC THỐNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA LÒ HỒ QUANG - Dung lượng định mức lò: Số kim loại lỏng mẻ nấu - Cơng suất định mức biến áp lị: ảnh hưởng định tới thời gian nấu luyện, nghĩa tới suất lị Theo mức độ cơng suất tác dụng biÕn áp giai đoạn nấu chảy 1T kim loại lỏng, lò HQ chia ra: lị có cơng suất bình thường, cao siêu cao Cuối cùng, cấu trúc, lị HQ cơng suất cao siêu cao cịn có hệ làm mát nước qua vỏ lị Đại học cơng nghiệp thái ngun minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp B MẠCH ĐIỆN CUNG CẤP CHO LỊ HỒ QUANG Hình 1-2 Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Điện cấp cho lò HQ lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào 6, 10, 35 hay 110 KV tuỳ theo cơng suất lị (Hình 1-2) Sơ đồ thiết bị sau: Cầu dao cách li CL dùng phân cách mạch động lực lò với lưới cần thiết, chẳng hạn lúc sửa chữa Máy cắt 1MC dùng để bảo vệ lò HQ khỏi ngắn mạch cố Nó chỉnh định để khơng tác động ngắn mạch làm việc Máy cắt 1MC dùng để đóng cắt mạch lực tải Cuộn kháng K dùng hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc ổn định cháy HQ Khi bắt đầu nấu luyện hay xẩy ngắn mạch làm việc Lúc ngắn mạch làm việc, máy cắt 2MC mở để cuộn kháng K tham gia vào mạch, hạn chế dịng ngắn mạch Khi liệu chảy hết, lị cần cơng suất nhiệt lớn để nấu luyện, MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng K Ở giai đoạn hoàn ngun, cơng suất lị u cầu Ýt 2MC lại mở để đưa cuộn kháng K vào mạch, làm giảm cơng suất cấp cho lị Với lị HQ cơng suất lớn nhiều khơng có cuộn kháng K Việc ổn định HQ hạn chế dòng ngắn mạch làm việc phần tử cảm kháng sơ đồ lò đảm nhiệm Biến áp lò BAL dùng để hạ áp điều chỉnh điện áp Việc đổi nối cuộn sơ cấp thành hình ∆ hay hình thực nhờ máy cắt 3MC, 4MC Cuộn thứ cấp BAL nối với điện cực lò qua mạch ngắn “MN” khơng phân nhánh khơng có mối hàn Phía sơ cấp BAL có đặt rơle dịng điện cực tác động lên cuộn ngắt máy cắt 1MC Rơle có trì thời gian Thời gian trì giảm bội số tải dòng tăng Nhờ vậy, 1MC ngắt mạch lực lò HQ có ngắn mạch cố ngắn mạch làm việc kéo dài mà không xử lý Với ngắn mạch làm việc thời gian tương đối ngắn, 1MC khơng cắt mạch mà có tín hiệu đèn chng Phía sơ cấp BAL cịn có dụng cụ đo lường, kiểm tra Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp như: Vonkế ampe kế, công tơ điện, pha kế v.v Phía thứ cấp có máy biến dịng 2TI nối với ampe kế đo dòng hồ quang, cuộn dòng điện điều chỉnh tự động rơle dòng điện cực đại Dịng tác động thời gian trì rơle dịng chọn cho có ngắn mạch thời gian ngắn, điều chỉnh làm giảm dòng điện lị sau thời gian trì rơle Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra bảo vệ khác (trong khối ĐKBV) nối với máy biến áp điện TU máy biến dòng 1TI, 2TI 1- Máy biến áp lò BAL -Máy BAL dùng cho lò HQ phải làm việc điều kiện đặc biệt nặng nề nên có đặc điểm sau: - Cơng suất thường lớn (có thể tới hàng chục MW) dòng điện thứ cấp lớn (tới hàng trăm kA), - Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dịng ngắn mạch 2,5 ÷ 4) Iđm, - Có độ bền học cao để chịu lực điện từ phát sinh cuộn dây, dẫn có ngắn mạch - Có khả điều chỉnh điện áp sơ cấp tải giới hạn rộng - Phải làm mát tốt dịng lớn, hay có ngắn mạch biến áp đặt nơi kín lại gần lị Cơng suất BAL xác định gần từ điều kiện nhiệt giai đoạn nấu chảy giai đoạn khác lị địi hỏi công suất tiêu thụ Ýt Nếu coi rằng, giai đoạn nấu chảy, tổn thất lượng lò HQ, BAL cuộn kháng L bù trừ lượng phản ứng toả nhiệt cơng suất BAL xác định biểu thức: W SBAL =  [k VA] tncksd cosϕ Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Trong đó: tnc - Thời gian nấu chảy (trừ lúc dừng lò) (h); ksd - Hệ số sử dụng công suất BAL giai đoạn nấu chảy; Cosϕ - Hệ số công suất thiết bị lò HQ; W - Năng lượng hữu Ých tổn hao nhiệt thời gian nấu chảy dừng lò hai mẻ nấu (kW-h) W = w G Trong đó: G- khối lượng kim loại nấu, (T); w- suất chi phí điện để nấu chảy, (kWh/T) Suất chi phí điện giảm lị có dung lượng lớn Thường W = (400 ÷ 600 ), kW-h/T Thời gian nấu chảy tính từ lúc cho lò làm việc sau chất liệu đến kết thúc việc nấu chảy Thường thời gian từ 1÷3h tuỳ dung lượng lị Hệ số sử dụng cơng suất BAL thường 0,8 ÷ 0,9 gây sử dụng không đầy đủ công suất BAL, biến động thơng số lị, hệ tự động điều chỉnh khơng hồn hảo, khơng đối xứng pha v.v Hiện nay, công suất BAL ngày có xu hướng tăng cho phép giảm thời gian nấu chảy, giảm suất chi phí lượng hạ tổn hao nhiệt Cuộn thứ cấp BAL thường nối ∆ dịng ngắn mạch phân hai pha đièu kiện làm việc cuộn dây nhẹ Máy BAL thường phải làm việc tình trạng ngắn mạch phải có khả tải nên thường chế tạo to, nặng máy biến áp động lực công suất Mạch ngắn (MN) 2- Mạch ngắn :hay dây dẫn dòng thứ cấp có dịng điện làm việc lớn, tới hàng chục hàng trăm nghìn Ampe.Tổn hao cơng suất mạch ngắn Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp ∆Pmn = I2mn rmn đạt tới 70% toàn tổn hao tồn thiết bị lị HQ Do vậy, yêu cầu mạch ngắn phải ngắn điều kiện (biến áp lị phải đạt gần lò) để giảm bớt tổn hao, đồng thời phép từ đồng thành mềm để uốn dẻo lên xuống theo điện cực Ngồi ra, mạch ngắn cịn phải đảm bảo cân rmn xmn pha để có thơng số điện (cơng suất, điện áp, dòng) HQ Khi pha mạch ngắn phân bố đối xứng hỗ cảm pha s.đ.đ hỗ cảm Trường hợp khoảng cách pha không nhau, hỗ cảm pha khác Trong mét pha xuất s.đ.đ phụ ngược chiều dịng điện pha tạo sụt pháp phụ điện trở pha Kết pha thể tăng điện trở tác dụng, gây tổn hao công suất phụ công suất HQ pha giảm so với pha khác Đồng thời, pha khác, s.đ.đ phụ lại chiều với dòng điện pha, điện trở tác dụng bị giảm công suất HQ pha tăng lên Hiện tượng gây đối xứng điện áp HQ, phân bố công suất không đồng pha, giảm hiệu suất lị với lị cơng suất lớn đối xứng điện từ mạch ngắn lớn Chống tượng cách phân bố đối xứng mặt hình học mặt điện từ mạch ngắn điện cực đặt đỉnh tam giác Với lị dung lượng 10T mạch ngắn thường nối theo sơ đồ ∆ Thiếu sót cách không đối xứng dây dẫn chuyển dịng tới điện cực khơng bù trừ Với lò dung lượng lớn, mạch ngắn thường nối ∆ điện cực Hai bên mối cần giữ điện cực có đạt dây dẫn dịng pha cách điện Ở sơ đồ pha có dây dẫn dịng từ đấu đầu đấu cuối tới điện cực kề sát nhau, tạo hệ dây, pha thứ dẫn dòng tới cần giữ ngồi Đại học cơng nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang Thuyết minh đồ án tốt nghiệp khơng có tính chất hệ dây Tính khơng đối xứng mạch ngắn giảm nhiều chưa hoàn toàn Người ta thực dẫn dòng hệ dây cho pha nhờ thêm cần phụ, mang dây đấu cuối pha tới điện cực vòng qua điện cực Cần đỡ phụ cần đỡ điện cực dịch chuyển đồng với qua liên kết học Cách giảm tính khơng đối xứng mạch ngắn xuống đến mức tối thiểu (Tham khảo sách Trang bị điện) I - ĐẶC ĐIỂM VÀ CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC CỦA LÒ HỒ QUANG Chu trình làm việc lị HQ gồm giai đoạn với đặc điểm công nghệ sau: 1- Giai đoạn nung nóng liệu nấu chảy kim loại Trong giai doạn này, lị cần cơng suất nhiệt lớn nhất, điện tiêu thụ chiếm khoảng 60 ÷ 80% lượng toàn mẻ nấu thời gian chiếm 50 ÷ 60% tồn thời gian mét chu trình Để đảm bảo cơng suất nấu chảy, lửa HQ cần phải cháy ổn định Khi cháy, điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách điện cực kim loại tăng lên Để trì HQ, điện cực phải điều chỉnh gần vào kim loại Lúc đó, dễ xảy tượng điện cực bị chạm vào kim loại (gọi điều chỉnh) gây ngắn mạch làm việc Ngắn mạch làm việc xẩy thời gian ngắn lại hay xảy nên thiết bị điện mạch động lực thường phải làm việc điều kiện nặng nề Đây đặc điểm bật cần lưu ý tính tốn chọn thiết bị cho lị HQ Ngắn mạch làm việc gây sụt lở thành hố bao quanh đầu điện cực tạo trọng liệu Rồi nóng chảy mẩu liệu phá huỷ lửa HQ tăng chiều dài lửa Lúc phải tiến hành mồi lại cách hạ điện cực xuống cho chạm kim loại nâng lên, tạo HQ Đại học công nghiệp thái nguyên minh SVTK: Đào quang 10 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Để đảm bảo an toần cho Tranzitor BAX ta mắc thêm điốt D song song với cuộn sơ cấp Tác dụng D2 sau: Khi xung vào Tranzitor khoá lại gây lên giảm dòng điện cuộn W 1, làm xuất xung điện áp cuộn dây có cực tính ngược với mở Tranzitor xung cuộn sơ cấp đặt thuận lên D2 mở Do mà dòng qua cuộn sơ cấp BAX khơng giảm đột ngột mà trì qua D2 nên xung điện áp xuất cuộn dây có giá trị nhỏ Trong trường hợp điện áp tổng W1 sụt áp điôt mở sức điện động cảm ứng W sụt áp D2 cộng với sụt áp điện trở cuộn sơ cấp có giá trị nhỏ Vì mà xung cuộn thứ cấp có giá trị khơng đáng kể Điện áp Tranzitor thời điểm khoá U cc cộng với điện áp cuộn sơ cấp nên an toàn cho Tranzitor mạch phản hồi a , phản hồi âm tốc độ : (-γn) * Sơ đồ nguyên lý: Ucd n FT WR1 R3 R2 +15V R1 γn IC5 − Ura -15V Điện áp phát máy FT tỷ lệ với tốc độ động UvIC5 = Ucd - γn UraIC5 thay đổi theo tín hiệu UvIC5 Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp SV: Đào quang minh 31 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động b , Phản hồi âm dịng có ngắt (-βIư) Mục đích phản hồi âm dịng có ngắt giúp hệ thống làm việc an tồn, tránh dịng điện phần ứng động tăng mức cho phép khởi động, hãm, đảo chiều hay gặp tải * Sơ đồ nguyên lý: a b c WR3 Ti CL βI R22 D7 Ura R23 +15V R21 -Ung IC6 R5 -15V WR2 Bộ biến dịng Ti chỉnh lưu khơnng điều khiển CL tạo dòng điện tỷ lệ với dòng điện phần ứng động Tín hiệu lấy WR so sánh với điện áp ngưỡng lấy WR2 IC6 có nhiệm vụ tổng hợp hai tín hiệu * Nguyên lý làm việc: Ở chế độ động làm việc bình thường dịng điện phần ứng động nhỏ, nên lượng điện áp lấy WR nhỏ mức điện áp ngưỡng lấy WR2 Tổng hợp hai tín hiệu đặt vào đầu vào đảo IC âm nên đầu IC6 dương, D7 khố lại Phản hồi âm dịng có ngắt chưa tham gia Vì lý mà dòng điện phần ứng động tăng lên làm điện áp lấy WR3 tăng lên Khi điện áp tăng vượt trị số điện áp ngưỡng lấy WR2 tổng hợp đầu vào IC có điện dương, làm đầu âm Lúc D7 mở phản hồi âm dòng điện tham gia Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 32 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Nguồn nuôi thiết bị điều khiển Nguồn nuôi thiết bị điều khiển gồm cấp điện áp chiều sau : ± (42 V , 15 V , 24 V ) chúng lấy từ khối chỉnh lưu cầu pha Để đạt chất lượng điện áp mong muốn ta dùng vi mạch ổn áp : IC 7815 & IC 7915, tơ C có tác dụng cải thiện trình độ giữ cho điện trở đủ nhỏ tần số cao Điện áp xoay chiều cấp cho mạch chỉnh lưu lấy từ biến áp đồng hệ thống * A * B * C * A' * * O B' C' 7815 * +15V * * 7915 * * * -15V D THIẾT KẾ CÁC MẠCH ĐO LƯỜNG , BẢO VỆ , TỔNG HỢP KHUẾCH ĐẠI 1.Thiết kế khâu đo dòng điện hồ quang , khâu đo điện áp hồ quang Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 33 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Như ta biết chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào cơng suất cấp cho lị phân bố nhiệt độ nồi lị Điều chỉnh cơng suất lị hồ quang thay đổi điện áp biến áp lò dịch chuyể điện cực để thay đổi chiều dài lửa hồ quang thay đổi điện áp hồ quang , dịng điện cơng suất tá dụng hồ quang Về nguyên tắc để trì cong suất lị hồ quang thơng qua việc trì biến áp thơng só Ihq , Uhq , Zhq Tuy nhiên phương pháp trì Zhq = const có ưu điểm Ta có Z hq = U hq I hq Để trì Zhq = const ta phải có khâu đo dòng điện điện áp hồ quang Khi dịng điện hồ quang thay đổi điện áp hồ quang cịng thay đổi theo tín hiệu đàu khâu đo dòng hồ quang đo áp hồ quang đưa khâu tỏng hợp khuếch đại thay đổi làm cho điện áp Uđk đầu khâu tịng hợp khuếch đại thay đổi Tín hiệu Uđk có nhiệm vụ điều khiển điện áp đầu rõ dàng hạ điện cực lò nhằm mục đích trì Zhq = const Khi cơng suất hồ quang thay đổi nhiều khâu đo dòng đo áp hồ quang phải đưa sai lệch lớn để trì lai cơng suất hồ quang khoảng thời gian ngắn Tên sở thiế kế mạch đo dịng đo áp hồ quang sau : a , Khâu đo dòng điện hồ quang Trong q trình nấu luyện dịng điện hồ quang lớn ro đẻ dịng điện hồ quang phù hợp với thiết bị ta lấy tín hiệu dịng điện hồ quang thơng qua máy biến dịng Tín hiệu dịng hồ quang thu phải phản ánh đưng giá trị dòng hồ quang thực Một thay đổi nhỏ Ihq phải nhận biết dòng điện Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 34 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động ta không dùng cầu lưu điốt để lÊy Ihq mà ta sử dụng chỉnh lưu KĐTT Sơ đồ nguyên lý khâu đo dòng điện hồ quang R5 R6 +UCC R4 R3 - A2 D1 + D2 R2 U1 -β.Ihq -UCC +Ucc - A1 + Ura1 - Đầu vào A1 A2 có điện áp tỷ lệ với dòng điện hồ quang Khi U1 > ⇒ D2 thông ⇒ Ura A1 = ; U raA = − R6 U = − βI hq < R5 Khi U1 < ⇒ D2 khố,D1 thơng ⇒ Ura A1 = (-R3/R2 ).U1; U raA = − R6 R U − U raA1 R5 R4 U raA = −  R  R3 R5   R R − 1.U = − βI hq < Để cho UraA2 <  R5    R3 R5  − 1 > để trị   R2 R4     R R  βIhq U1 > U1 băng  R R  =2    4 Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 35 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động A1 , A2 đóng vai trị chỉnh lưu cầu điện áp đầu tỷ lệ với dòng điện hồ quang b , Khâu đo điện áp hồ quang Cũng giống đo dòng điện hồ quang tín hiệu điện áp hồ quang đo phải với tín hiệu điện áp hồ quang thực tế có sai lệch nhỏ điện áp hồ quang thực đầu khâu đo điện áp hồ quang phải có tín hiệu để đưa đến điều khiển điện cực cách kịp thời Để đáp ứng yêu cầu khâu đo điện áp hồ quang ta dùng KĐTT sơ đồ nguyên lý khâu đo điện áp hồ quang R10 R9 R8 D3 R11 +Ucc - A4 + D4 R7 U1 α.Uhq -Ucc +Ucc - A3 + Ura3 -Ucc - A3 , A4 đóng vai trị cầu chỉnh lưu Khi UV < D3 thơng D4 khố suy Ura A3 = R Ur = αU hq = − 11 U V R10 © Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp SV: Đào quang minh 36 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Khi UV > Ura A3 = (-R8/R7 ).UV U = − R 11 R R R R UV + 11 UV = 11  − 1.UV  R10 R7 R10 R10  R7   Thiết kế khâu không nhậy Hệ thống ta hệ thống tự động nâng hạ điện cực nên có sai lệch dù nhỏ cho tín hiệu điều khiển để tác động nâng hạ điện cực Trong trình nấu luyện kim loại sai lệch nhỏ ln ln sẩy dòng điện Hệ thống ta liên tục phải làm việc nhiều không cần thiết Để đảm bảo cho hệ thống làm việc có sai lệch vượt giá trị cho phép hẹe thống thiết kế khâu khơng nhậy Khâu khơng nhậy có nhiệm vụ tổng hợp tín hiệu đầu vào dịng điện điện áp hồ quang so sánh với giá trị đặt trước Khi ∆U = αUhq -βIhq mà lớn giá trị đặt vùng khơng nhậy khơng cho tín hiệu điều khiển Cịn ∆U nhỏ giá trị đặt vùng khơng nhậy khơng cho tín hiệu điều khiển -Với nhiệm vụ khâu không nhậy ta đưa sơ đồ thiết kế khây không nhậy sau : R12 D5 +Ucc R19 +Ud R13 D6 R14 - A5 + -Ucc R15 α.Uhq Ukc D7 −β.Ihq R22 R16 D8 R20 R17 - -Ud A6 + R18 Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 37 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Khi αU hq − βI hq < +U dat ⇒ Ura A5 = (Điện cực đứng yên) Khi αU hq − βI hq > +U dat ⇒ Ura A5 > ⇒ Uđk < (Nâng điện cực ) Khi αU hq − βI hq > − U dat ⇒ Ura A6 < ⇒ Uđk > (hạ điện cực ) Khi αU hq − βI hq < − U dat ⇒ Ura A6 = ⇒ (Điện cực đứng yên ) Thiết kế khâu đặt cơng suất cho lị hồ quang Trong q trình nấu luyện kim loại lò hồ quang ứng với giai đoạn cần có cơng suất lị khác ta cần phải có khâu đặt cơng suất để điều chỉnh cơng suất lị hồ quang Khâu đặt cơng suất có nhiệm vụ thay đổi giá trị điện áp đầu tỷ lệ với điện áp đặt (Uđ) đầu vào Khi điện áp thay đổi làm cho cơng suất lị thay đổi Với yêu cầu em thiết kế khâu đặt công suất sau: R20 −βIhq -αUhq R21 +Ucc R22 A7 +U® R23 Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp Ura -Ucc SV: Đào quang minh 38 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Khi βIhq - α.Uhq> Uđ ⇒Ura A7>0 Tín hiệu đưa vào đầu vào khâu tổng hợp khuếch đại cho tín hiệu Uđk< dẫm đến điện cực nâng lên , điện cực nâng lên ( α.Uhq+ β.Ihq) biến thiên Khi( α.Uhq+ β.Ihq) = Uđặt đàu A7 = điện cực khơng nâng lên lúc cơng suất lị hồ quang ổn định với giá trị Uđặt : Phq = Uhq Ihq cosϕ Khi − αU hq − βI hq < U u => UA7 < suy tín hiệu đưa vào đầu khâu THKĐ cho UĐK > tín hiệu cho hệ thống hạ điện cực xuống α.Uhq giảm β.Ihq tăng lên nhanh Thiết kế khâu đặt bảo vệ Trong q trình nấu luyện kim thường xảy sụt liệu , ăn mòn điện cực điều gây tượng ngắn mạch cố pha Lúc thiếy bị bảo vệ phải tác động để loại trừ nhanh cố Tín hiệu kiểm tra để ngắn mạch cốvà pha điện áp hồ quang dòng điện hồ quang a.Thiết kế khâu bảo vệ ngắn mạch cố +uc® r 29 r 30 r 26 tr1 r24 − Ihq β Khi xảy ngắn mạch cố yêu cầu hệ thống phải tác động c1 d10 nhanh nâng điện cực lên tr2 r28 d9 r25 +ung r27 Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 39 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hoá môn : tự động Khi xảy ngắn mạch cố dịng hồ quang lớn so với giá trị dịng ngưỡng.ta sử dụng tín hiệu dịng hồ quang làm tín hiệu đầu vào khâu bảo vệ để báo hiệu có tín hiệu ngắn mạch xảy Tín hiệu khâu bảo vệ phải có tác dụng nâng nhanh điện cực lên Trong khâu có sử dụng thời gian trễ (nếu có ngắn mạch lớn 3s thì có tín hiệu đầu ) Khi làm việc bình thường Ung > β.Ihq suy đầu A8 < nên đầu D9 bị khốvà đầu ADN1 có mức (khơng có tín hiệu) Khi xảy ngắn mạch cố Ung < β.Ihq suy đầu A8 > nên đầu D9 có mức đưa đến đầu đầu vào ADN1 tô c nạp qua Tr2 đầu cịn lại ADN1 có mức lơgíc khơng có tín hiệu đầu ADN1 Sau tụ nạp đầy Tr2 khố lúc đầu vào mức chuyển lên mức có tín hiệu đưa đến THKĐ để nâng nhanh điện cực lên Khi cố loại trừ lúc đầu A8 < đầu phần tử đảo N1 mức tơ C phóng điện qua Tr1 chuẩn bị cho qua trình làm việc b , Thiết kế mạch bảo vệ pha Khi pha dịng điệ hồ quang pha cịn điện áp cực đại Để kiểm tra hệ thống có xảy tượng pha hay khơng tín hiệu đầu vào mạch bảo vệ pha tín hiệu dịng hồ quang Vì cố pha khơng nghiêm trọng nên mạch bảo vệ có thời gian trễ tương đối lớn tín hiệu đầu mạch bảo vệ cố pha đưa tới cuộn cắt máy cắt Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 40 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Sơ đồ thiết kế khâu bảo vệ pha +uc® r3 r35 tr3 c1 d 12 tr4 r33 d 11 r3 r31 - Khi làm việc bình thường đầu vào NAND1 có mức lơgic nên đầu cửa có mức lơgic khơng có tín hiệu cho máy cắt Khi có cố pha tín hiệu đầu vào NAND1 có tín hiệu lơgic tín hiệu có mức nên D9 mở có hiệu mức đưa đến đầu vào AND2 tô C’ nạp qua Tr4, đầu vào AND2 có mức nên khơng cvó tín hiệu để khử đầu AND2 Sau tô C’ nạp đầy Tr4 khố lại nên đầu vào mức chuyển lên mức lúc hai đầu vào AND2 có mứ nên đầu có mứ lúc có tín hiệu đưa tới MC cắt mạch động lực , hệ thống ngừng làm việc Khi giải trừ xong cố lúc đầu NAND1 có mức , đầu vào Tr3 có mức mở cho tụi Cphóng nhanh qua chuẩn bị cho trình D THIẾT KẾ MẠCH LƠGÍC ĐIỀU KHIỂN Do phương pháp đảo chiều hệ thống tuyền động dùng phương pháp điều khiển độc lập Khi cần tín hiệu dịng qua tải theo chiều thuận cịn chỉnh lưu ngược khơng cấp xung Khi cần động quay ngược ta cấp xung điều khiển cho chỉnh lưu ngược đồng thời kắt xung cho chỉnh lưu thuận biến đơỉ đảo chiều có sơ đồ làm việc cịn sơ đồ nghỉ hồn tồn Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghiệp SV: Đào quang minh 41 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Để thực trật tự hoạt động phát xung ta đưa tín hiệu lơgíc đến để đảm bảo thời điểm phát xung, thuận hoàn toàn ngừng àm việc Nhưng để đảm bảo tín hiệu lơgíc đủa đến điều khiển phát xung điều khiển tiristor van chỉnh lưu khố hồn tồn ta sử dụng mạch kiểm tra dẫn van Để tạo thời điểm xung van hoàn tồn ngừng làm việc ta sử dụng mạch lơgíc A B C Khèi kiĨm tra Khèi lôgíc p Khối khuếc h đại Q I Khối kiểm tra độ dẫn van Nhiệm vụ khối kiểm tra độ dẫn dòng van nhánh katốt hay Anốt Ta biết sơ đồ làm việc ln ln có hai van dẫn dịng van nhóm Anốt chung , van nhóm Katốt chung có hai nhóm van làm việc cịn nhóm van nghỉ hoàn toàn Mặt khác, ta biết sơ đồ chỉnh lưu dùng tiristor hai van sơ đồ dẫn dịng điện áp rơi van đếm khơng, cịn tiristor khố cc điện áp ngược đặt lên tiristor +ucó (2) * Sơ đồ nguyên lý (1) r1 cl1 c r1 r1 d1 to1 cl2 c d2 tr1 tín hiệu báo đà cắt tất xung to2 cl3 tr2 c c2 to3 Đại Học Kỹ Thuật Công Nghip nối với đầu điện áp chỉnh SV: Đào quang minh 42 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Trong : CL1 , CL2 , CL3 : Cầu chỉnh lưu dùng điốt , dùng biến đổi điện áp xoay chiều lấy tiristor chỉnh lưu pha mắc song song ngược thành điện áp chiều D1 , D2 , D3 : Các phototriac phận ghép quang , dùng cách ly điện vật mang điện có khác biệt điện lớn Thơng thường ghép quang vang gồm điốt goos phát tia hồng ngoại tranzitor với vật liệu Silíc Với dịng điện thuận điốt phát xạ hồng ngoại chiếu lên mặt âm tranzitor Vật liệu Silíc + Nguyên lý làm việc Giả sử, thời điểm ban đầu V4và V5 dẫn dịng (lúc động quay thuận) điện áp Uuq= Uv5 = tiristor V1 , V2 , V3 , V6 điện áp có CL1 chỉnh lưu khơng có điện áp nên có D2 làm việc Do T1 điện áp định thiên dẫn tới T1 T2 mở Ura = Tương tự cặp van khố khác làm việc ln có phototriac khơng làm việc Do Ukt = Khi ta cần đảo chiều động ta cắt xung điều khiển thới thuận chuẩn bị đưa xung điều khiển tới ngược Trong khoảng thời gian cắt xung điều khiển tới thuận chuẩn bị phát xung cho ngược , thời gian van CL1 , CL2 , CL3 có điện áp nên có phototriac D1 , D2 , D3 dẫn khơng có điện áp định thiên cho T1 nên T1 T2 khố nên điện áp cực góp có mức lơgic “1” Sau nhóm ngược dẫn dịng lại có cặp tiristor dẫn dịng UKT = II Khối lôgic Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 43 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động Khối để đảm bảo trắc chắn thuận ngừng làm việc ngược làm việc ngược lại sơ đồ nguyên lý A1 : khuếch đại thuật tốn đảo tín hiệu tín hiệu báo xung +U cc 1NOT &5 &9 1N &6 & 10 &3 U kc &1 &7 & 11 P +Ucc -Ucc &4 &8 (2) & 12 Q tÝn hiƯu khèng chÕ c¸c xung tr \ -c đảo chiều (1) ú R6 : hn ch điện áp đặt đầu đảo KĐTT A1 R7 : Hạn chế điện áp A1 R8 : hạn chế điện áp đặt phần tử NAND UKT : 1N1÷ 4N3 : Là phần tử NAND UKC : điện áp khống chế từ mạch dịch cực đưa tới Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 44 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp hố mơn : tự động USX : điện áp sửa xung từ mạch phát xung đưa tới U1G : điện áp đưa tới mạch phát xung C Tụ điện tạo thời gian trễ đảo chiều , lúc ngừng cấp xung điều khiển đến tiristor 3N1 , 4N1 ; 3N2 4N2 : tạo nên trigơ R_S chí nhờ trigơ để điều khiển quay thuận hay ngược động PT , PN : Đưa đến mạch khuếch đại tín hiệu khối khuếch định quay thuận hay ngược Nguyên lý làm việc Giả sử bắt đầu khởi động Usx mức lơgic “1” , Ukc mức lôgic “0” (với Ukc< ta mang mức lơgic “0” ) đầu A1 có mức lôgic “1” Ukc mức lôgic “1” Vậy đầu 1N1 có mứ lơgic “0” suy dầu 1N1 2N1 đưa hai đầu hai phần tử 3N1 có mức lơgic “1” đầu 4N1 có mức lơgic “0” GIả sử thời gian , tụ C nạp nên tai B có mứ lơgic “1” điện áp 1N2 có mức lơgic “0” đầu 2N1 có mức lơgic “1” , hai mức lơgic đưa tới đầu 4N2 có mức lôgic “0” tới hai đầu trigơ 3N1 3N2 mức “1” đưa tới đầu 1N3 nên đầu có mức “0” hai đầu trigơ 4N1 4N2 có mức “0” đưa tới đầu vào 3N3 nên đầu có mức “1” Như đầu 1N3 với mức “0” đưa tới PT mạch khuếch đại xung điều khiển phát xung cho bé van thuận nên động quay thuận hạ điện cực xuống Đầu 3N3 có mức “1” đưa tới PN mạch khuếch đại xung nên khơng có xung điều khiển cho bé van ngược Vậy đầu 2N3 có mức “1” đầu 4N3 có mức “0” lúc tụ C pơhóng điện qua 4N3 xuống tiếp đất Tới thời điểm Usx mức “1” Ukcở mức “1” Ukc mức “1” đầu A1 mức “0” , đầu 1N1 mức “1” , 2N1 mức “0” , 3N1 mức “0” 4N1 mức “1” mà lúc tụ C phóng nên B có mức lơgic “0” suy Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp SV: Đào quang minh 45 ... Thuyết minh đồ án tốt nghiệp PHẦN THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG A THIẾT KẾ SƠ ĐỒ ĐỘNG LỰC I CHỌN SƠ ĐỒ MẠCH LỰC 1, lựa chọn phương án điều khiển biến đổi Do yêu cầu hệ thống truyền động có đảo...Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Đào quang Minh Phần I Những vấn đề chung lò hồ quang A - KHÁI NIỆM CHUNG I- Khái niệm Lò hồ quang (HQ) lò lợi dụng nhiệt lửa HQ điện cực điện cực kim loại để... ngắn mạch việc nâng điện cực lên khơng làm đứt HQ 8- Dừng điện cực điện lưới Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực) truyền động điện - hay thuỷ lực Trong cấu điện - cơ, động dùng phổ biến động chiều

Ngày đăng: 11/05/2015, 21:11

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Lời nói đầu

  • Phần I

  • Những vấn đề chung về lò hồ quang

    • IV- CÁC THỐNG SỐ QUAN TRỌNG CỦA LÒ HỒ QUANG

    • D . THIẾT KẾ CÁC MẠCH ĐO LƯỜNG , BẢO VỆ ,

    • D . THIẾT KẾ MẠCH LÔGÍC ĐIỀU KHIỂN

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan