Nghiên cứu, thiết kế hệ điều khiển nhiệt độ lò điện trở

70 787 5
Nghiên cứu, thiết kế hệ điều khiển nhiệt độ lò điện trở

Đang tải... (xem toàn văn)

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

Thông tin tài liệu

Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Lời nói đầu Đất nớc ta trình tiến lên công nghiệp hoá đại hoá Đời sống nhân dân ngày đợc nâng cao Vì lợng đóng vai trò quan trọng Năng lợng đợc sử dụng nhiều lĩnh vực: lợng nhiệt dùng để nung nóng, sấy khô, nhiệt luyện Sử dụng nguồn lợng hợp lý có hiệu cần thiết Mang lại hiệu cao lợi ích to lớn cho ngời sử dụng nh cho đất nớc nói chung Lò điện đợc sử dụng rộng rãi công nghiệp đáp ứng đợc nhiều nhu cầu thực tiễn đặt Trong thực tế công nghiệp sinh hoạt hàng ngày, lợng nhiệt đóng vai trò quan trọng Năng lợng nhiệt dùng để nung nóng, sấy khô Vì việc sử dụng nguồn lợng cách hợp lý có hiệu cần thiết Lò điện trở đợc ứng dụng rộng rãi công nghiệp đáp ứng đợc nhiều yêu cầu thực tiễn đặt Trong lò điện trở yêu cầu kỹ thuật quan trọng phải điều chỉnh kiểm xoát đợc nhiệt độ lò Đó yêu cầu đồ án tốt nghiệp mà em đợc giao Đồ án tốt nghiệp đợc thực dới bảo tận tình thầy giáo : GS.TS Nguyễn Công Hiền Đề tài: Nghiên cứu, thiết kế hệ điều khiển nhiệt độ lò điện trở Đồ án đợc chiâ làm phần nh sau: Giới thiệu chung lò điện trở Thiết kế tính toán mạch lực Thiết kế tính toán mạch điều khiển Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Chơng I giới thiệu chung lò điện trở giới thiệu lò điện 1.1 Định nghĩa: Lò điện thiết bị biến điện thành nhiệt dùng trình công nghệ khác nh: nung nấu luyện vật liệu, kim loại hợp kim khác Lò điện đợc sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực khác nh: * Trong lĩnh vực kỹ thuật luyện kim chế tạo máy: + Sản xuất thép chất lợng cao + Sản xuất hợp kim Phero + Nhiêt luyện hoá nhiệt luyện + Nung vật phẩm trớc cán, rèn, dập kéo sợi + Sản xuất đúc kim loại bột * Trong lĩnh vực công nghiệp khác: + Trong công nghiệp nhẹ thực phẩm: Lò điện đợc dùng sấy, mạ vật phẩm chuẩn bị vật phẩm Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu + Trong công nghệ hoá học: Lò điện đợc dùng để sản xuất vật phẩm nh thuỷ tinh, gốm sứ, vật liệu chịu lửa Lò điện có mặt ngành công nghiệp mà ngày đợc dùng phổ biến đời sống sinh hoạt hàng ngày ngời cách phong phú đa dạng nh: Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nớc điện, thiết bị nung rắn, sấy 1.2 Cấu tạo chung lò điện: Lò điện thông thờng gồm ba phần chính: vỏ lò, lớp lót, dây nung 1.2.1 vỏ lò: Vỏ lò điện khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trình làm việc lò Mặt khác vỏ lò dùng để giữ lớp cách nhiệt rời đảm bảo kín hoàn toàn tơng đối lò Đối với lò làm việc với khí bảo vệ cần thiết vỏ lò kín hoàn toàn, lò điện trở bình thờng kín vỏ lò cần giảm tổn thất nhiệt tránh lùa không khí lạnh vào lò đặc biệt theo chiều cao lò Trong trờng hợp riêng, lò điện trở làm vỏ lò không bọc kín Khung vỏ lò cần cứng vững để chịu đợc tải trọng lớp lót, phụ tải lò (vật nung) cầu khí gắn vỏ lò Vỏ lò tròn dùng lò gíêng vài lò chụp Vỏ lò chữ nhật thờng dùng lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên tố vỏ lò chữ nhật cùn lợng kim loại đợc chế tạo vỏ lò Khi kết cấu vỏ lò tròn, ngời ta thờng dùng thép dầy: + Khoảng đến mm đờng kính vỏ lò từ 1000 đến 2000 mm + Khoảng đến 12 mm đờng kính vỏ lò từ 2500 đến 4000 mm + Khoảng 14 đến 20 mm đờng kính vỏ lò từ 4500 đến 6500 mm Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn ngời ta dùng vòng đệm tăng cờng loại thép hình Vỏ lò chữ nhật đợc dựng lên nhờ thép hình chữ U, L thép theo hình dáng thích hợp Vỏ lò đợc bọc kín, không tuỳ theo yêu cầu kín lò Phơng pháp gia công vỏ lò chủ yêú hàn tán .2.2 lớp lót: Lớp lót lò điện thờng gồm hai phần là: Phần vật liệu chịu lửa phần vật liệu cách nhiệt Phần vật liệu chịu lửa xây gạch tiêu chuẩn, gạch hình gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng kích thớc cho buồng lò Cũng có ngời ta dầm loại bột chịu lửa chất kết dính tạo thành khối gọi khối dầm Khối dầm tiến hành vỏ lò tiến hành nhờ khuôn Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo yêu cầu sau: + Chịu đợc nhiệt độ làm việc cực đại lò + Có độ bền nhiệt đủ lớn làm việc + Có đủ độ bền học xếp vật nung đặt thiết bị vận chuyển điều kiện làm việc + Đảm bảo khả gắn dây nung bền chắn + Có đủ độ bền hoá học làm việc, chịu đợc tác dụng khí lò ẩnh hởng vật nung + Đảm bảo khả tích nhiệt cực tiểu, điều đặc biệt quan trọng lò làm việc chu kỳ Phần cách nhiệt thờng nằm vỏ lò có phần vật liệu chịu lửa Mục đích chủ yếu phần để làm giảm tổn thất nhiệt làm việc Giêng đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền học định phần khác nói chung không yêu cầu Yêu cầu phần cách nhiệt: + Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu + Khả cách nhiệt max Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu + ổn định tính chất lý, nhiệt điều kiện làm việc xác định Phần cách nhiệt xây gạch cách nhiệt điền đầy bột cách nhiệt 1.2.3 Dây nung: * Yêu cầu vật liệu làm dây nung Dây nung phận phát nhiệt lò, làm việc điều kiện khắc nghiệt đòi hỏi phải đảm bảo yêu cầu sau: + Chịu nóng tốt, không bị ô xy hoá môi trờng không khí có nhiệt độ cao + Phải có độ bền học cao, không bị biến dạng nhiệt độ làm việc: So với vật liệu xây dựng dây điện trở không yêu cầu độ bền cao, nhng dây điện trở không đợc biến dạng, chúng tự bền vững dới tác dụng thân dây điện trở + Điện trở xuất phải lớn: Điện trở xuất lớn có u việt tạo cho dây điện trở có cấu trúc gọn đáp ứng công suất yêu cầu, dễ dàng bố trí lò + Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ: Hầu hết vật liệu chế tạo dây điện trở có hệ số nhiệt điện trở nhỏ dơng (nhiệt độ cao điện trở lớn) + Các tính chất điện phải cố định thay đổi: + Các kích thớc phải ổn định không thay đổi sử dụng:Một số vật liệu, ngày chảy dài ra, đứng mặt cấu tạo, lắp ráp không thuận lợi, xây lò lắp ráp phải chừa chỗ dự phòng cho giãn dài dây, nh không đạt yêu cầu chắn + Dễ gia công kéo dây, dễ hàn, vật liệu phi kim cần ép khuôn * Theo đặc tính vật liệu làm dây nung, ngời ta chia dây nung làm hai loại dây nung kim loại dây nung phi kim Dây điện trở hợp kim: Đa số lò điện trở dùng dây điện trở hợp kim Crôm_Niken; hợp kim Crôm _ Nhôm Những hợp kim có điện trở suất lớn Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Các kim loại nguyên chất đợc sử dụng điện trở suất chúng không lớn; hệ số nhiệt điện trở lớn, dễ bị ôxyhoá không khí Những kim loại có nhiệt độ chảy cao: Môlipden ( Mo ); Tantan ( Ta ); Volfram (W) đợc dùng làm dây điện trở lò điện trở chân không lò điện trở có khí bảo vệ Trong lò điện trở nhiệt độ thấp, chế độ làm việc ngắn dùng thép xây dựng làm dây điện trở + Hợp kim Nicrôm: Hợp kim Nicrôm có độ bền nóng tốt có lớp màng ôxít Crôm (Cr2O3) bảo vệ chắc; chịu thay đổi nhiệt độ tốt nên làm việc lò có chế độ làm việc gián đoạn Hợp kim Nicrôm có tính tốt nhiệt độ thờng nh nhiệt độ cao: Dẻo, dễ gia công điện trở suất lớn dễ hàn, hệ số nhiệt điện trở nhỏ, tợng già hoá + Hợp kim Fe Crôm Al: Hợp kim chịu nhiệt độ cao, thoả mãn yêu cầu tính chất điện nhng có nhợc điểm giòn, khó gia công, bền học nhiệt độ cao Vì thiết kế ý tránh tác động tải trọng dây điện trở Một nhợc điểm hợp kim Fe Crôm - Al nhiệt độ cao dễ bị ô xít sắt, ô xít SiO2 tác dụng hoá học, phá hoại lớp màng bảo vệ ô xít Al2O3 Cr2O3 Vì tờng lò nơi tiếp xúc với hợp kim phải vật liệu chứa nhiêù Alumin ( Al2O3 70% ; Fe2O3 1% ) Độ giãn dài tới 30 đến 40% gây khó khăn lắp đặt lò, cần tránh đoản mạch dây dẫn giãn dài bị cong - 626 Liên Xô cũ ngời ta chế tạo hai hợp kim - 595 Nhiệt độ làm việc đật 13000C Chúng hợp kim Crôm có hàm lợng lớn, đợc biến tính lợng nhỏ kim loại kiềm thổ, nên tăng độ dẻo 10000C, chúng có độ bền cao Các dây điện trở đợc tiêu chuẩn hoá sản xuất Dây điện trở hợp kim X13I04; OX23IOA; - 595 XO27IO5A ( - 626 ) Có đờng kính dây: Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu 2.2 5.5 2.5 2.8 6.5 3.5 7.5 4.5 8.5 mm Dây điện trở có tiết diện chữ nhật ( a.b ) 1,8 1,2.20 1,5.12 1,8.20 2,2.25 3.25 1.10 1,4.10 1,5.15 2.15 2,5.20 3.30 1,2.10 1,4.15 1,5.20 2.20 2,5.25 3.40 mm 1,2.12 1,4.20 1,8.15 2.25 2,5.30 1,2.15 1,5.10 1,8.18 2,2.20 2,5.40 Những kích thớc đợc dùng phổ biến nhất: + Dây điện trở có dạng xoắn lò xo: đờng kính dây; 5; 5,5; 6; 6,5; mm + Dây điện trở dạng lõi, cấu trúc kiểu zíc zắc: Đờng kính dây; 8; 8,5; mm +Dây có tiết diện chữ nhật cấu chúc kiểu zíc zắc: 2,2; 2,5.25; 3.30 +Trong lò đối lu tuần hoàn, buồng nung không khí ngời ta dùng dây điện trốc đờng kính: 3; 3,5; 4; 4,5 mm dây băng có tiết diện ( 1.10 ); (1,2.12); (1,5.15) Bảng 1.2 Giới thiệu đặc tính vật liệu kim loại chế tạo dây điện trở Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Điện trở Hệ số Trọng l- suất nhiệt độ Vật liệu làm ợng 00c, điện chảy dây điện trở riêng trở lỏng, 200C, g/cm3 o , mm2/m 10 Nhiệt Nhiệt độ Nhiệt độ làm việc t0C làm việc cực đại, C C Làm việc liên tục Làm việc gián đoạn - X20H80 8,40 1,100 0,035 1400 1150 1050 1000 Nirôm X20H80T 8,20 1,270 0,022 1400 1200 1050 1000 - X15H60 8,30 1,100 0,100 1400 1050 950 900 Thép X25H20 7,85 0,900 0,350 1400 1100 850 800 Hợp kim X13IO4 7,20 1,260 0,150 1450 900 750 650 Hợp kimOX17IO5 7,10 1,300 0,060 1450 1050 Hợp kimOX25IO5 7,00 1,400 0,050 1450 1200 - 595 ( OX23IO5A ) 7,30 1,350 0,050 1525 1250 1050 1000 - 626 ( OX27IO5A ) 7,20 1,420 0,022 1525 1300 1150 1100 Vônffram, W 19,34 0,050 4,300 3410 3000* Môlipđen,Mo 10,20 0,052 5,100 2625 2200* Platin, Pt 21,46 0,098 8,950 1755 1400 Fe, Sắt 7,88 0,090 11,300 1535 400 Niken, Ni 8,90 0,065 13,400 1452 1000 1250 1200 Những vật liệu phi kim loại ( **) Silic (Cacborun) 2,30 800ữ1900 Graphit 1,60 8ữ3 Thay đổi theo - nhiệt độ Cacbon (than) 1,6 10ữ60 đất sét) - nhiệt Cripton (hỗn hợp Graphit, bon (Hệ số 1,00ữ1,25 600ữ2000 điện trở - 1500 2000 (2800)* 2000 (2500)* 1800 âm) Ghi chú: * Trong chân không môi trờng khí bảo vệ ** Trọng lợng riêng thay trọng lợng đống = (1 + t ) Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Trong lò điện trở, dây điện trở thờng có tiết diện tròn tiết diện chữ nhật Từ hai loại dây ngời ta cấu chúc thành kiểu khác _ Dây điện trở tròn có cấu trúc xoắn (xoắn trụ xoắn phẳng) Dây nung kim loại thờng dây nung dạng băng dây nung dạng tròn Dây nung dạng băng thờng có hình zíczắc, bớc zíczắc h phụ thuộc vào chiều rộng b băng: h = 1,4 ữ 2,6 b Dây nung dạng tròn thờng dạng xoắn, bớc h dây nung xoắn thờng phụ thuộc vào đờng kính d dây h = 3,2 ữ 4,8 d Khi chọn dây điện trở lắp đặt dây điện trở vào lò cần lu ý: + Khả ăn mòn hoá học giây điện trở lớp lót tiếp súc với dây cao 9000C không đợc đặt trực tiếp dây điện trở lên tờng lò Samốt (để tránh tạo hợp chất dễ chảy dây samốt) Để giữ cố định dây điện trở ta dùng gạch gốm chất lợng tốt làm gạch đỡ dây điện trở (Samốt loại A, vật liệu Alumin, vật liệu dầu Al2O3) + Dây điện trở săt Crôm Nhôm bị giòn môi trờng chứa CO Trong môi trờng CO ta dùng dây Cr Al a Cấu tạo dây điện trở có tiết diện chữ nhật Dây điện trở có tiết diện chữ nhật thờng đợc cấu chúc theo kiểu zíc zắc Chúng thờng đựoc treo thẳng đứng tờng lò đặt nằm ngang đáy lò lò Những kích t = 2e thớc dây điện trở tiết diện chữ nhật t = 2e có cấu chúc zíczắc đợc mô tả hình (1.1.1) Kích thớc dây d a điện trở H e e H b a A (a) (b) A A-A Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu D B t t (c) Hình.1.1.1 Các kích thớc dây điện trở Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu T4 mở, đặt lên R12 thiên áp làm T5 mở dòng chảy từ E nguồn qua R13 vào cực E, C T5 qua R14 vào sơ cấp biến áp xung T5 mở dẫn đến T6 mở dòng từ E nguồn vào cực E, C T6, qua R14 vào sơ cấp biến áp xung Diốt D8 diốt bảo vệ sơ cấp biến áp xung sinh sức điện động cảm ứng Tín hiệu xung móc vòng qua cuộn biến áp xung để mở Thyristor theo yêu cầu Các diốt D9, D10,D11,D12 cho xung dơng qua Tóm lại sơ đồ mạch điều khiển chiết áp VR2 điều chỉnh đợc với dải Uđk từ 3V đến 8V tơng ứng với điện áp cấp vào lò từ 220V xuống 120V cách xoay chiết áp VR2 theo chiều kim đồng hồ 3.1 Khối nguồn chiều + Đa số mạch điều khiển đòi hỏi nguồn cung cấp điện áp chiêù, trị số điện áp độ ổn định tuỳ thuộc khâu mạch Năng lợng cấp cho nguồn thông thờng lấy từ lới điện nhờ biến áp điều khiển Có thể chia thành ba loại nguồn + Nguồn khồng đòi hỏi độ ổn định cao Loại cấp cho khu vực rơle điều khiển (12V 24V) khâu khuếch đại công suất (trị số xấp xỉ 20V) Độ dao động điện áp cho phép đến 10% nữa, xong có đặc điểm tiêu thụ dòng lớn, lên tới vài ampe Vì hay sử dụng mạch chỉnh lu lọc tụ điện không cần ổn áp, điện áp thay đổi theo độ dao động lới điện thông qua biến áp điều khiển + Nguồn chiều ổn áp có giá trị theo cấp Loại cấp nguồn cho mạch bán dẫn, vi mạch (OA, IC logic) đòi hỏi độ ổn định điện áp không 2% với ảnh hởng (nguồn lới, biến động tải) Vì nguồn thực chất mạch ổn áp Trị số điện áp phụ thuộc vào linh kiện đợc dùng tuân theo quy chuẩn chung, thông dung cấp : 5V; 12; 15V + Nguồn điện áp chuẩn loại cung cấp cho khâu cần ổn định điện áp cao (0.1%) gọi nguồn chuẩn Tuy trị số điện áp không thuộc loại quy chuẩn mà tuỳ thuộc cụ thể yêu cầu kỹ thuật thiết kế, nhiên thờng không 10V Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu En D1 U1 +E 7812 C1 C3 C2 C4 D2 0V BA D3 D4 D5 -E A 7912 Tính toán máy biến áp: máy biến áp nguồn loại công suất nhỏ dựa Hình nguồn chiều vào thực tế ta chọn W23.10 có: UKhối = 17V, I2 = 500 mA Công suất cuộn W2 P2 = U2*I2 P2 công suất máy biến áp Tiết diện lỗi thép: S2 = 1.2 P2 = 1.2* 17 =4.95 (cm) Tra bảng thông số máy biến áp công suất nhỏ ta có: a= 25(mm) B = 32 (mm) C5 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu c= 62.5(mm) H = 87.5(mm) C =100(mm) Số vôn/vòng: Vôn/vòng= 4.44*B*S*f*10-4 Lấy :B = tesla ; f = 50 (Hz) Vậy ta có: vôn/vòng = 4.44*1*4.95*.10-4 = 0,10989 Số vòng cuộn thứ cấp là: W2 = U2 34 = = 309 ( vòng) von / vong 0,10989 Công suất cuộn sơ cấp: P1 =k.P2 ( thờng chọn k=1,2) P1 = 1,2 17 = 20,4 (W ) Dòng điện qua cuộn sơ cấp: I1 = P1 20,4 = = 0,093( A) U 220 Ta chọn I1 = 0,1 A Thiết diện cuộn sơ cấp: S1 = I1 j Trong đó; j mật độ dòng điện, chọn j = 2,75 ( A/mm2 ) Đờng kính cuộn sơ cấp: d1 = 4.S1 = 4.I 4.0,1 = = 0,22 (mm ) j 3,14.2,75 Đờng kính cuộn thứ cấp: Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu d2 = 4.S = 4.I 4.0,5 = = 0,48 (mm ) j 3,14.2,75 Chọn linh kiện khác: Đi ốt D1, D2, D3, D4, D5; chọn ốt Trung Quốc sản xuất loại 1010 có: U = 220 V I = 500 mA Chọn tụ điện: C1 = C2 = 220 àF Với cấp điện áp U = 50 V C3 = C4 = 220 àF Với cấp điện áp U = 16 V Tụ thờng C5 = 103 àF 3.2 Khối đồng pha tạo điện áp ca dùng nguồn dòng tranzistor: DZ R4 R3 R2 U T2 R1 B T1 R5 C6 D6 UB R6 UR2 Uss -E UC Uđk Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Hình 2.11 Mạch tạo ca dùng nguồn dòng trazistor Trong mạch điều khiển chỉnh lu dùng dạng ca lên cho quan hệ điện áp ca góc điều khiển tỷ lệ thuận: Điện áp lớn góc điều khiển lớn Mặt khác ta biết quan hệ góc điều khiển điện áp chỉnh lu nhận đợc tải tuân theo quy luật tỷ lệ nghịch: U d= Udo.cos, dẫn đến tăng Ud lại giảm Nh tơng ứng với việc tăng điện áp ca dẫn đến giảm điện áp chỉnh lu điều nhiều không thuận lợi cho mạch điều chỉnh tự động Để cho quan hệ thuận, nghĩa tơng ứng giá trị điện áp ca lớn điện áp chỉnh lu lớn, cần phải tạo ca có rạng xuống + Nguyên lý hoạt động: Khi điện áp đồng Ucl lớn điện áp đặt R2 làm T1 mở, dòng qua T1 phải chạy từ nguồn +E qua R4 R3, gây sụt áp R4 tạo điện áp thuận mở T2 T2 dẫn dòng theo Dòng qua T2 nạp cho tụ C6 với số thời gian nạp = R4 C6 (nạp phi tuyến), tụ C6 đợc nạp trị số ổn áp Dz dừng lại, đến hết giai đoạn chuẩn bị cho vịêc tạo ca Khi điện áp đồng Ucl nhỏ điện áp đặt R2 làm cho Tranzistor T1 khoá nên dòng qua T1 (cũng dòng qua điện trở R4,R3) không, sụp áp R4 không dẫn đến T2 khoá theo Nh trạng thái Tranzítor T1 T2 giống Từ lúc tụ C Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu bắt đầu phóng điện qua bóng T3 Bóng T3 đấu theo kiểu mạch Êmiter lặp : điện Êmiter lặp lại điện Bazơ nhng thấp 0.7 V có sụt áp độ Bazơ - Êmiter Bazơ nối với điểm 0V mạch điều khiển nên điện Êmiter cố định 0.7V Từ ta thấy điện áp điện trở R6 + VR1 (E - 0.7) V dòng điện qua R6 + VR1 dòng qua bóng T3 dòng phóng tụ C bằng: iC = i E = E 0.7 R + VR1 Rõ ràng dòng không đỏi nguồn điện điện trở cố định Đa vào biểu thức tính điện áp tụ, biết tụ bắt đầu phóng từ giá trị U C (0) = Uôa, ta có: C uc(t)= UC (0)+ iC dt = U oa E 0.7 E 0.7 ( ).dt = U oa t C R + VR1 ( R + VR1) Nh điện áp tụ C giảm theo quy luật tuyến tính Tín hiệu đồng pha qua R1 tín hiệu +E qua R2 đặt vào điểm B sơ đồ Ta có : U0 = 12 Sin ( thiên áp tạo từ R1, R2 ) Chọn = 50C Suy ra: U0 = 12 sin50 = (V) Chọn bóng Tranzister: T1 bóng C828 có UEC = 30 (V) IC = 30 (mA) Hệ số khuyếch đại: = 10 ữ 80 Công suất P = 2,25 (W) _ Tính R1, R2: ta chọn dòng qua IC = 30 (mA) Điện áp đặt vào cực BE T1 là; UBE= T1 chắn mở Dòng IC T1 là: UR1 12.300 = = 1,091(V ) R1 + R2 300 + 3.10 Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Ic = U 12 = = 0,3(mA) R1 + R2 30 _ Tại điểm B cuả sơ đồ ta có xung vuông với tần số f = 100 (Hz) Khi T1 mở cho dòng chảy qua dẫn đến T2 mở tụ C6 đợc nạp UC6 = E UD3V = 12 = (V) _Ta chọn ổn áp D3V loại KC13A có: Uô = (V) Iô = (A) tn = 0,5 (ms) tôf = 9,5 (ms) _ Các điện trở R3, R4 dùng để hạn chế dòng điện qua cực C T1 chọn: R3 = R4 = 5,6 (K) Khi T1 mở, f = 100 ( Hz ), điểm B có xung chữ nhật: U B' = U R1 R1 + R2 Lúc Bazơ T2 có UEB > 0; UEB = 12 UB làm T2 mở bão hoà tụ C6 đợc nạp điện tử +12 D3V T2 C6 Thời gian nạp tn 0,5 (ms) Chọn T2 bóng A564 có: UCE = 25 (V) IC = 300 (A) P = 0,25 (W) = 10 ữ 80 Dòng nạp không đổi phụ thuộc vào điện trở D3V điện trở T2 _ Điện áp tụ C6 tăng tuyến tính: U C6 = I C dt + U 0C C6 Trong đó: U0C6 điện áp tụ thời điểm bắt đầu nạp _ Giá trị dòng nạp: Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu In = R D 3V U I EB I R R5 RT + R5 + RT RD3V: điện trở ốt D3V RT2: điện trở T2 Vì RD3V RT2 có giá trị nhỏ cỡ vài trăm ôm nên dòng nạp có gía trị khoảng vài chục mA Ta chọn: C6 = 0,47 (àF) R5 = 8,2 (K) Ta chọn T3 bóng C828 có: UEC = 30 (V) IC = 300 (mA) = 10 ữ 80 P = 2,25 (W) Tính chọn điện trở: R6 = 20 K VR1 = 15 K 3.3 Khâu so sánh tạo xung: +12V R7 - C D R10 R8 + -12V +E R9 VR2so sánh tạo xung: 3.3.1 Nhiệm vụ khâu +Khâu so sánh có chức so sánh điện áp điều khiển với điện áp tựa (dạng ca) để định thời điểm phát xung điều khiển, thông thờng F Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu thời điểm hai điện áp Nói cách khác khâu xác định góc điều khiển + Khâu so sánh thực phần tử nh khuếch đại từ, tranzister hay khuếch đại thuật toán OA Sử dụng nhiều OA cho phép đảm bảo độ xác cao dùng OA chuyên dụng có giá thành hạ, không cần chỉnh định phức tạp Loại so sánh dùng tranzister đợc dùng sơ đồ đơn giản không đòi hỏi độ xác cao Sơ đồ dạng điện áp dòng điện khối so sánh tạo xung: U C Uđk UD UF 0So sánh dùng khuếch đại thuật toán OA phần tứ so sánh lý tởng lý sau đây: _ Tổng trở vào OA lớn nên không gây ảnh hởng tới điện áp đa vào so sánh, tách biệ hoàn toàn chúng để không tác động sang _ Tầng vào OA thờng loại khuếch đại vi sai, mặt khác số tầng nhiều nên hệ số khuếch đại lớn (có thể lên đến 1000.000 lần) Vì độ xác so sánh cao, độ trễ không vài às _ Sờn xung rốc đứng so với tần số 50 Hz Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu _ thực tế độ chênh lệch giã điện áp tựa điện áp điều khiển khoảng vài mV điện áp đầu thay đổi hoàn toàn từ trạng thái bão hoà âm sang trạng thái bão hoà dơng ngợc lại + Tạo xung đơn mạch vi phân RC: Là mạch đơn giản gồm tụ điện điện trở mắc nh hình vẽ Khi điện áp đa từ khâu so sánh mức thấp (- Ubh) tụ C đợc nạp băng nguồn âm theo đờng từ (V) R C OA (-E) (V) lên đến trị số U bh với dấu điện áp tụ nh hình vẽ Khi Uss chuyển lên mức cao (+ Ubh) thời điểm điện trở R xuất xung điện áp có giá trị điện áp có sẵn tụ cộng U bh với điện áp đồng pha Uss (cũng bằnh Ubh) chúng mắc nối tiếp với nên tổng +2U bh Sau tụ C bắt đầu trình nạp đảo để cuối lại đến trị số U bh nhng ngợc dấu ban đầu Quy luật biến thiên điện áp tụ: uC (t) = Ubh ( 2.e1/ ), với = R C Điện áp nhận đầu mạch vi phân điện áp điện trở R: ur = uR = uss uC = Ubh Ubh ( 2.e1/ ) = 2Ubh e1/ Suy dòng điện có quy luật: t i(t) = 2U bh e R Nh điện áp suy giảm theo hàm mũ với số thời gian , sau thời gian khoảng coi điện áp đến Vậy độ rộng xung đơn tạo theo phơng pháp là: tx = + Điện áp ca Ur qua R7 vào cổng đảo khuếch đại thuật toán, điện áp điều khiển Uđk qua R9 Vào cổng không đảo khuếch đai thuật toán Thuật toán thực so sánh hai tín hiệu điện áp này: _ Nếu Ur < Uđk điểm D cho ta xung dơng _ Nếu Ur > Uđk điểm D cho ta xung âm Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu 3.3.2 Tính chọn thiết bị mạch: _ Chọn khuếch đại thuật toán OA loại àA 741 _ Tính chọn điện trở có trị số: R7 = R8 = 10 (K) R9 = 5,6 (K) R10 = 3,9 (K) VR2 = 15 (K) _ Chọn tụ C: C7 = 103 àF 3.4 Khâu khuếch đại xung biến áp xung: En R11 R13 T6 T5 R12 R14 H T4 D9 D7 * D D D8 D10 * D 3.4.1 Nhiêm vụ: Mạch điều khiển chỉnh lu thờng làm việc điều kiện nhiễu mạnh thân mạch lực gây Các nhiễu truyền theo đờng dây nguồn tới đầu vào mạch khuyếch đại lan đến tận khâu khuếch đại xung Nếu khâu khuếch đai xung có hệ số khuếch đại lớn, đặc biệt dùng Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu mạch khuếch đại có phản hồi dơng dễ gây tợng khuếch đại giảm làm mở van không thời điểm Vì thực tế thờng dùng mạch có hệ số khuếch đại không lớn để đảm bảo trống nhiễu tốt Khuếch đai xung có nhiệm vụ tăng công suất xung khâu tạo dạng xung hình thành đủ mạnh để mở van lực Đại đa số van đợc chế tạo mở chắn với xung điều khiển có UGK = (V) ữ 10 (V); IG = 0,3 (A) ữ (A) thời gian cỡ 100 às Theo sơ đồ cấu chúc hình vẽ đàu khuếch đại xung nối với cực G K van, đầu vào nối với khối tạo xung Do ta sơ xem sét hệ số khuếch đại công xuất K P = KU KI thông qua hệ số khuếch đại áp KU hệ số khuếch đại dòng KI nh sau: a Hệ số khuếch đại điện áp KU: Các tầng khuếch đại xung làm việc chế độ khoá, điện áp tải đạt số nguồn công suất E CS cung cấp cho khuếch đại xung Nguồn ECS đợc chọn có trị số 10 (V) [trong phạm vi 15 (V) ữ 30 (V) ], đồng thời biên độ điện áp xung vào nguồn điều khiển định đợc chọn 10 (V) Nh coi hệ số KU b Hệ số khuếch đại dòng: Tạo dạng xung khâu sét sử dụng tranzister công suất nhỏ chủ yếu loại IC Vì chúng mang đợc tải dòng điện vài mA (gía trị hay dùng mA) dòng IG yêu cầu ta có: KI = I G 0,3 ữ 0,6 = = 100 ữ 200 >> IV 3.10 Nh nhiệm vụ khuếch đại xung thực chất khuếch đại dòng điện KI lớn Với cỡ dòng điện IG nh cần phải dùng tranzister làm chức khuếch đại, tranzister thông dụng cỡ dòng 1A có hệ số khuếch đại dới 100 nên khuếch đại xung thờng gồm hai tầng khuếch đại Khi cần dòng I G mạnh phải dùng đến tầng khuếch đại, ngợc lại với IG nhỏ (các van mở nhạy van nhỏ) trí dùng khuếch đại xung chế tạo sẵn dới dạng vỏ IC Để đơn giản mạch đồng thời đảm bảo hệ số khuếch đại dòng cần thiết, tầng khuếch đại thờng hay đấu kiểu Đarlington Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Cả hai bóng T1, T2 chọn theo kiểu điều kiện điện áp nh chịu đợc trị số nguồn ECS Về dòng điện, bóng T1 chọn theo dòng điện I1 qua cuộn sơ cấp biến áp xung: I C= I1 = IG k Trong đó: IG dòng điều khiển mở van k tỉ số vòng dây sơ cấp thứ cấp biến áp xung thờng nằm phạm vi từ 1ữ Sau chọn đợc T1 (có hệ số khuếch đại 1) chọn đợc T2 dòng qua Colector T2 dòng qua Bazơ T1, nh bóng T2 nhỏ T1 chịu dòng nhở nhiều Vì độ rộng xung điều khiển nhỏ nhiều chu kỳ phát xung nên công xuất phát nhiệt van không đáng kể quan tâm đến tính toán Điện trở R1 chọn từ điều kiện mở bão hoà tốt cho T1, T2 đồng thời không gây tải cho tầng trớc khuếch đại xung: U V max E R1 CS I V max S I max Điốt D2 nhằm chống áp gây hỏng bóng chúng chuyển từ dẫn sang khoá, ảnh hởng sức điện động tự cảm dây biến áp xung 3.4.2 Tính biến áp xung: _ Giá trị cực đại điện áp dòng điều khiển không vợt qúa giá trị cho phép _ Giá trị cực tiểu điện áp đảm bảo mở tất van điều kiện làm việc _ Tổn hao công xuất không vợt giá trị cho phép (P = 2W) Theo định luật cảm ứng điện từ: U1 = K.w1.Q.dB/dt = K.w1.Q.B/tx Suy ra: w1 = U1.tx/K.B.Q Trong đó: K hệ số lấp đầy, K = 0,76 tx chiều rông xung; tx = 10 ữ 600 (às), ta chọn tx = 300 (às) U1 = USC BAX = 8,4 B mật độ từ lõi thép pherit; B = 0,74 (Tesla) Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Q tiết diện lõi pherit; Q = 0,7 (cm2) Vậy số vòng cuộn sơ cấp biến áp xung là: w1 = U t x 8,4.350.10 = 80 (vòng) K B.Q 0,76.0,74.0,7 Số vòng cuộn thứ cấp biến áp xung là: w2 = w1 60 (vòng) 1,2 Chọn dây cho cuộn sơ cấp sơ cấp biến áp xung có đờng kính là: S= d2 = 0,38mm Biến áp xung có tỉ số 1:1,2 Trong phần thiết kế mạch lực chọn van Thyristor T 50 có: IG = 300 (mA) UG = (V) * Điện áp cuộn sơ cấp BAX: USC BAX = UTC BAX 1,2 = 1,2 = 8,4 (V) * Dòng điện cuộn sơ cấp BAX: ISC BAX = ITC BAX / 1,2 = 03,4 / 1,2 = 0,33 (mA) * Tính điện trở R12: R12 = E n U SCBAX 17 8,4 = = 30() I SCBAX 0,33 * Chọn bóng T6 loại B772 có: UEC = 35 (V) IEC = (A) = 10 ữ 80 P = 2,25 (W) Dòng Bazơ qua T6: IBT6 = IECT6 / Chọn = 10, mà IECT6 = ISCBAX suy ra: IECT6 = 3,3.10-1/10 = 3,3 10-2 (mA) * Mặt khác IECT6 = IECT5 ta chọn bóng T5 loại A564 co0s: UEC = 35 (V) Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu IEC = 300 (A) = 10 ữ 80 P = 2,25 (W) Chọn = 10, R13 = 1(K) Dòng Bazơ qua T5: IBT5 = IECT5 / = 3,3 10-2/10 = 3,3.10-3 (mA) * Do IECT5 = IECT4 nên chọn T4 loại C828 có: UEC = 35 (V) IEC = 300 (A) = 10 ữ 80 P = 2,25 (W) Chọn = 10 Dòng Bazơ qua T4: IBT4 = IECT4 / = 3,3 10-3/10 = 3,3.10-4 (mA) * Ta chọn R11 = R12 = 1(K) [...]... tục và nhiệt độ giữ ổn định ở một giá trị nào đó sau quá trình khởi động lò. Khi khống chế nhiệt độ bằng cách đóng cắt nguồn thì nhiệt độ sẽ dao động quanh giá trị nhiệt độ cần ổn định Lò làm việc gián đoạn p p mt t 0 2.4 Phân loại theo kết cấu của lò: Đồ thị nhiệt độ và công suất lò làm việc gián đoạn Lò buồng Lò giếng Lò chụp Lò bể 2.2.5 Phân loại theo mục đích sử dụng của lò: Lò tôi Lò ram Đồ án... đầu Lò ủ Lò nung Lò nấu chảy 2.2.6 Phân loại theo phơng pháp toả nhiệt của lò: Lò điện trở tác dụng trực tiếp là lò điện trở mà vật nung đợc nung nóng trực tiếp bằng dòng điện chạy qua nó Đặc điểm là nung nhanh, cấu trúc lò đơn giản Để đảm bảo nung đều thì vật nung phải có tiết diện nh nhau theo chiều dài vật Lò điện trở tác dụng gián tiếp là lò điện trở mà nhiệt lợng toả ra ở dây điện trở, rồi dây điện. .. tế Lò dùng trong phòng thí nghiệm Lò dùng trong đời sống hàng ngày 2.2 Phân loại theo nhiệt độ làm việc của lò: Lò nhiệt độ thấp (t < 6500C) bình (t = 6500C ữ 12000C) Lò nhiệt độp trung Lò nhiệt độ cao (t > 1200 C) p 0 ôđ 2.2.3 Phân loại theo chế độ làm việc của lò: mt t 0 Đồ thị nhiệt độ và công suất lò làm việc liên tục Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Lò làm việc liên tục đợc cấp điện liên tục và nhiệt. .. dai dây đốt) hoặc điện áp trên tải (điện áp vào lò) Mà tiết điện dây đốt, chiều dài dây đốt là cố định Vậy muốn thay đổi nhiệt đọ lò ta chỉ có thể thay đổi điện áp vào lò qua thiết bị điều khiển + Công thức tính điện trở lò: Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu l () S R= Trong đó: - : Điện trở uất của vật liệu chế tạo dây điện trở, mm2/m (Tính ở nhiệt độ làm việc) - l: Chiều dài của dây điện trở (m) - S: Diện... cho phép của dây điện trở, W/cm2 Vỏ ngoài Vỏ trong Dây đốt Lớp dữ nhiệt Lớp cách nhiệt Hình.1.1.3 Cấu trúc bên trong của lò Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu Chơng II Thiết kế mạch lực 1.Yêu cầu của thiết kế - Yêu cầu của thiết kế là phải điều chỉnh đợc nhiệt độ trong lò theo mong muốn + Công thức tính công suất lò: U2 P= (W ) I + Muốn thay đổi nhiệt độ trong lò thì ta phải thay hoặc điện trở tải (Tiết diện... - Công suất của dây điện trở tơng ứng, KW U - Điện áp giữa hai đầu dây điện trở, V R - Điện trở của dây, - Điện trở xuất của vật liệu chế tạo dây điện trở, .mm2/m (tính ở nhiệt độ làm việc) l - Chiều dài của dây điện trở, m S - Diện tích tiết diện cắt ngang của dây điện trở, mm2 d - Đờng kính của dây điện trở, mm a,b - Chiều dài và chiều rộng của tiết diện cắt ngang dây điện trở dạng băng, mm W -... trở nh: - Điều áp xoay chiều dùng để điều chỉnh ánh sáng đèm sợi đốt và ổn định độ phát quang của hệ chiếu sáng - Điều áp xoay chiều dùng để điều chỉnh và ổn định nhiệt độ các lò điện trở bằng các khống chế công suất đa vào lò - Điều áp xoay chiều đợc sử dụng để điều chỉnh tốc độ động cơ điện không đồng bộ nhng chỉ phù hợp với phụ tải của động cơ dạng quạt gió hoặc máy bơm li tâm với phạm vi điều chỉnh... đặt dây điện trở lắp đặt trong lò b Cấu tạo dây điện trở có tiết diện tròn: Dây điện trở tiết diện tròn đợc cấu tạo theo hai kiểu _ Kiểu dích dắc _ Kiểu xoắn lò xo: kiểu xoắn lò xo có hai dạng; xoắn trụ và xoắn phẳng + Dây tiết diện tròn kiểu xoắn: ở những lò có nhiệt độ thấp, ngời ta cheo tự do dây xoắn hoặc cố định chúng bằng các dây cách điện ở những lò có nhiệt độ trung bình hoặc nhiệt độ cao,... cần chú ý rằng, độ Đồ án tốt nghiệp Lời nói đầu bền của kết cấu khi trọng lợng nhỏ và hình dánh bề ngoài đẹp có quan hệ khăn khít với nhau Việc gia công lần cuối cùng nh sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hình dáng bề ngoài của lò điện trở Song cũng cần tránh sự trang trí không cần thiết 4.2 Nguyên lý làm việc của lò điện trở: Lò điện trở là một thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng thông... lò thờng sử dụng để nung, nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu, hợp kim màu + Dây nung: gọi là nung gián tiếp khi dây nung đợc nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp Vậy nên khi nói đến lò điện trở không thể không đề cập đến vật liệu làm dây nung, nó là bộ phận quan trọng, phát nhiệt của lò 4.2 Cấu tạo lò điện trở: Lò điện trở gồm ba phần chính là; vỏ lò,

Ngày đăng: 23/06/2016, 17:49

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Hình 2.11. Mạch tạo răng cưa dùng nguồn dòng trazistor

  • Kiểu thanh

    • Kích thước, mm

    • Lò giếng

    • Lò điện được dùng để sấy, mạ vật phẩm và chuẩn bị vật phẩm

    • a.Xung đơn (xung kim )

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan