THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG DỊCH CỰCLÒ HỒ QUANG

Trong công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá hiện nay, ngành tự động hoá đóng một vai trò hết sức quan trọng. Việc áp dụng các hệ thống truyền động theo vòng kín nhằm tăng năng suất và tăng hiệu quả kinh tế. Một hệ thống làm việc ổn định thì sẽ cho ra những sản phẩm đảm bảo chất lượng cao.Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, đặc biệt là ngành điện tử công suất. Với việc phát minh ra các linh kiện bán dẫn đã và đang ngày càng đáp ứng được các yêu cầu của các hệ thống truyền động. Ưu điểm của việc sử dụng các linh kiện bán dẫn mà làm cho hệ thống trở nên gọn nhẹ hơn, giá thành thấp hơn và có độ chính xác tác động cao hơn. Với nhu cầu sản suất và tiêu dùng như hiện nay, thì việc tự động hoá cho xí nghiệp trong đó sử dụng các linh kiện gọn nhẹ là một nhu cầu hết sức cấp thiết.Sau hơn 4 năm học tập và nghiên cứu ở trường, em đã được làm quen với các môn học thuộc ngành . Để áp dụng lý thuyết với thực tế trong học kỳ này chúng em được giao đồ án môn học tổng hợp hệ điện cơ với yêu cầu “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG VAN ĐỘNG CƠ VỚI CỎC YỜU CẦU CHO TRƯỚC SỬ DỤNG BỘ BIẾN ĐỔI CHỈNH LƯU CÚ ĐIỀU KHIỂN CẦU 3 PHA” . Với sự nỗ lực của bản thân và sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn Nguyễn Như Hiển và các thầy giáo trong bộ môn, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành.

Lời nói đầu

Cùng với sự phát triển mạnh mẽ và nhanh chóng của nền công nghiệp thế giới trong những năm gần đây Một mặt chúng ta áp dụng những thành tựu khoa học kỹ thuật tiến vào sản xuất, một mặt chúng ta nghiên cứu chế tạo đồng thời tiến hành sản xuất các thiết bị cho phù hợp với trình độ vận hành và thực tiễn sản xuất.Trong sự nghiệp CNH - HĐH đất nớc, ngành công nghiệp luyện kim đóng một vai trò đặc biệt quan trọng Hiện tại ở Việt Nam, trong công nghiệp luyện kim phơng pháp luyện thép bằng lò hồ quang đợc dùng tơng đối phổ biến, với u điểm cơ bản là đơn giản, tiện lợi, dễ điều chỉnh để tạo ra mác thép mong muốn

Là một kỹ s tơng lai, em luôn xác định rõ trách nhiệm học tập của mình về kiến thức và kinh nghiệm để sau này có thể góp phần thúc đẩy sự phát triển nền công nghiệp nớc nhà tiến gần đến các nền công nghiệp tiên tiến của các nớc trên thế giới Sau 5 năm học tập và nghiên cứu tại trờng, em đợc nhận đề tài tốt nghiệp

là " Thiết kế hệ thống truyền động dịch cực lò hồ quang " phục vụ cho ngành

công nghiệp luyện kim Qua thời gian tìm tòi nghiên cứu, cùng với sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo TRẦN XUÂN MINH cùng các thầy giáo bộ môn Tự động

hóa Đến nay đề tài tốt nghiệp của em đã hoàn thành bao gồm các phần lớn sau:

Ch ơng 1 : Giới thiệu về công nghệ của lò điện hồ quang

ơng 6 : Thuyết minh sơ đồ nguyên lý

Do hạn chế thời gian và kiến thức nên trong đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, em mong các thầy chỉ bảo và ý kiến của các bạn đồng nghiệp để đề tài

đợc hoàn thiện hơn Em xin chân thành cảm ơn các thầy trong bộ môn đã nhiệt tình giúp đõ em hoàn thành đề tài này

Thái nguyên 0/0/2011 Sinh viờn: Cao Văn Tài

ch¬ng I

GiíI THIÖU C«ng nghÖ Vµ Y£U CÇU TRANG BÞ §IÖN Cho lß Hå QUANG

A-GiớI THIệU CÔNG NGHệ Lò Hồ QUANG

I Khái niệm chung và phân loại lò hồ quang

1 Khái niệm:

Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện hồ quang dùng để nấu thép chất lợng cao

Theo đặc điểm chất liệu vào lò:

Lò chất liệu trên đỉnh lò xuống nhờ gầu chất lợng,loại lò này có cơ cấu nâng ván nóc

Lò chất lợng bên sờn bằng phơng pháp thủ công hay máy móc qua cửa lò.Theo số tấn thép đợc luyện (dung lợng định mức của lò) 0,5;1,5;3;5;12; tấn

Theo dung dịch nấu luyện:Lò axit;lò bazơ

Theo tính chất nấu luyện:Lò hồ quang chân không, lò hồ quang plasma;

II- Kết cấu chung của lò hồ quang:

Thiết bị cơ khí lò điện hồ quang:

1 Vỏ lò:

Vỏ lò cần có độ bền cơ học cao, có khả năng chịu tải trọng của kim loại và

áp lực giãn nở khi nung nóng, vỏ lò thờng làm bằng thép tấm dày 10 ữ 30mm bằng cách ghép hay hàn.Trong vỏ lò có xây vật liệu chịu lửa, vỏ thân lò thờng có dạng hình trụ hình côn hoặc phối hợp trụ côn, đáy vỏ lò có thể là hình cầu, hình thang

+ Nghiêng lò bên hông: Loại này có u điểm là thiết bị đơn giản gọn gàng, khi mất điện có thể quay bằng tay, tránh đợc sự bám dính của xỉ và kim loại

+Nghiêng lò đặt dới đắy: Loại này có u điểm là quay lò rất vững chắc, quay

êm và đều, có thể tự động điều khiển hoàn toàn Loại này có nhợc điểm là dễ rơi

xỉ và kim loại vào động cơ điện Công việc bảo quản thiết bị khó khăn, phức tạp Tất cả các lò có dung tích trung bình và lớn đều có cơ cấu nghiêng lò loại 2

8.Thiết bị cơ khí nâng hạ điện cực:

Bình thờng lò điện có 3 điện cực, tơng ứng có 3 cơ cấu nâng hạ điện cực của

3 pha Khi động cơ quay sẽ làm cho tang quay kéo giây cáp, dây cáp sẽ nâng hoặc hạ điện cực lên hoặc xuống

Trong cơ cấu nâng hạ còn có đối trọng, nhờ có đối trọng mà tốc độ lên của

điện cực luôn lớn hơn tốc độ xuống.Tuỳ theo loại lò mà tốc độ lên và xuống của

điện cực cũng khác nhau

Đối với lò lớn: Vlên=1ữ1,5 m/p’

Vxuống=0,5 ữ 0,8 m/p’

Đối với lò nhỏ: Vlên=1,5ữ2 m/p’

Vxuống=1,2 ữ 1,5 m/p’

Có hai loại thiết bị nâng hạ điện cực:

+Loại bàn trợt: Loại này thờng dùng thích hợp cho lò có dung tích nhỏ, vì thiết bị đơn giản, dễ chế tạo nhng có nhợc điểm là do trụ đứng cần có chiều cao nhất định lên ảnh hởng đến sự làm việc chung của cần trục trong phân xởng

+Loại trụ xếp: Loại này dùng thích hợp cho những lò có dung tích lớn, có thể hạ thấp chiều cao khi cần thiết, kết cấu chắc chắn nhng phức tạp

ở đồ án này với lò dung tích 12 tấn dùng thiết bị nâng hạ điện cực kiểu bàn trợt với sự dẫn động bằng động cơ điện

9 Ngoài ra đối với lò hồ quang nạp liệu từ trên cao con có cơ cấu nâng quay vòm lò, cơ cấu nạp liệu

Trong các lò hồ quang có nồi lò sâu, kim loại lỏng ở trạng thái tĩnh có chênh nhiệt độ theo độ cao (khoảng 1000C/m) trong điều kiện đó để tăng cờng phản ứng của kim loại và để đảm bảo khả năng nung nóng kim loại trớc khi rót Cần phải khuấy trộn kim loại lỏng ở các lò dung lợng nhỏ (dới 6T) thì việc khuấy trộn thực hiện bằng tay qua cơ cấu cơ khí.Với lò dung lợng trung bình(12 ữ 50)T

và đặc biệt lớn(100T và hơn) thì thực hiện bằng thiết bị khuấy để không những giảm lao động vất vả của thợ nấu mà còn nâng cao đợc chất lợng của kim loại nấu Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thờng là thiết bị điện từ có nghuyên lý làm việc tơng tự nh động cơ không đồng bộ Rôto lồng sóc

10 Cơ cấu làm mát cho lò:

Vì trong quá trình nấu luyện kim loại thì nhiệt độ trong và xung quanh lò

đạt rất cao do đó cần phải có thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ và tăng tuổi thọ cho lò Làm nguội bằng nớc yêu cầu cần có các bộ phận sau:

+ Mặt đầu của cặp điện cực

+ ống dẫn điện

+ Vành làm chặt giữa điện cực và nắp lò

+ Tấm chắn cửa chính và cửa phụ

+ Vòm cửa lò và cột của cửa làm việc

+ Vành nắp lò

+ Thân vỏ lò và trên lỗ rót thép

Ngoài ra còn cần làm nguội ở các ống mềm, phần dây cáp Hệ thống bơm nớc làm mát tuần hoàn đợc thực hiện bằng một động cơ điện, nớc đợc đi vào trong ống rồi tới lò.

III Sơ đồ mạch điện lò hồ quang(thiết bị chính mạch lực)

1 Điện cực :

1.1 Khái niệm :

Dòng điện đi vào khoảng không nóng chảy của lò hồ quang theo các điện cực Nhờ điện cực mà điện năng biến thành nhiệt năng nấu chảy kim loại, do đó chất lợng của điện cực và phơng pháp dẫn dòng điện đến nó có ý nghĩa lớn Giá thành điện cực chiếm 10% chi phí nấu luyện một tấn thép

Trong lò hồ quang hay dùng 2 loại điện cực: Điện cực than và điện cực grafit Điện cực than dùng cho lò lớn

Trong quá trình làm việc điện cực thờng bị mòn do bị oxy hóa bởi khí lò và bay hơi do sự cháy của hồ quang do đó điện cực ngắn dần nên cần phải nối điện cực bằng ren

1.2 Yêu cầu đối với điện cực

- Độ dẫn điện và độ bền cơ học phải cao, để giảm tổn thất năng lợng điện và hạn chế sự h hỏng của điện cực khi làm việc

- Nhiệt độ bắt đầu bị oxy hóa ở không khí phải cao để giảm chi phí điện cực

do bị oxy hóa và tăng chất lợng của thép

- Tạp chất có trong điện cực phải ít, nhất là tro và lu huỳnh

- Giá thành thấp và dễ sản xuất

1.3 Kích thớc của điện cực.

- Đối với lò nhỏ đờng kính điện cực = 200 ữ 300mm

- Đối với lò trung bình đờng kính điện cực = 400 ữ 500mm

- Đối với lò lớn đờng kính điện cực = 500 ữ 600mm

- Chiều dài của điện cực phụ thuộc vào chiều cao của lò Đờng kính của

điện cực đợc xác định theo công thức sau:

d =

k

I ρ

406 ,

cm

2 Hồ quang điện.

2.1 Thí ngiệm của Menpor về hồ quang.

Năm 1803 giáo s vật lí Menpor đã làm thí nghiệm nh sau: Nối 2 điện cực với nguồn điện, sau đó cho 2 điện cực chạm vào nhau thoạt tiên sinh ra hiện tợng

chập mạch, 2 đầu điện cực đợc nung nóng đến nhiệt độ rất cao(35000 ữ 45000)C Khi tách 2 điện cực ra sẽ có hiện tợng phóng điện, đồng thời vùng không khí xung quanh bị ion hóa và cho dòng điện hồ quang đi qua Ngời ta thấy rằng dòng điện

hồ quang phụ thuộc rất nhiều yếu tố nh: Nguồn điện cung cấp, bản chất vật liệu làm điện cực, môi trờng không khí

Ngời ta thấy rằng điện thế hồ quang tỷ lệ với hiệu điện thế giữa 2 điện cực và chiều dài vùng hồ quang Nhiệt độ hồ quang tỷ lệ thuận với hồ quang khi hồ quang cháy

2.2 Yêu cầu và tính chất của hồ quang trong lò điện.

a Yêu cầu:

-Hồ quang phát ra phải mạnh

-Hồ quang cháy phải bền và liên tục trong quá trình nấu luyện để đảm bảo cháy liệu nhanh, tiết kiệm điện và an toàn thiết bị lò

b.Tính chất của hồ quang

-Sự gián đọan của hồ quang: Hồ quang có thể sinh ra từ dòng điện một chiều và xoay chiều, nhng trong lò điện luyện thép hầu hết đều dùng dòng điện xoay chiều Đối vời nguồn xoay chiều do điện áp biến thiên hình sin nên làm cho

hồ quang bị gián đoạn

- Sự thay đổi của hồ quang: Trong quá trình nấu luyện khoảng cách giữa

điện cực và bề mặt kim loại luôn thay đổi do đó làm cho hồ quang thay đổi theo

3 Sơ đồ mạch điện

Trong phân xởng luyện thép lò điện thờng có một biến thế riêng có điện áp vào là 6, 10, 35kv tuỳ theo công suất của lò mà điện thế của lò 100 ữ 600V và c-ờng độ dòng điện có thể lên tới 10KA

Sơ đồ thiết bị của mạch lực nh hình vẽ:

v

w TU

3.1 M¸y biÕn thÕ lß.

Để chuyển năng lợng từ điện thế cao sang điện thế làm việc ngời ta dùng biến thế lò Máy biến thế của lò làm việc trong điều kiện rất nặng nề nên nó có

đặc điểm sau:

- Công suất thờng rất lớn (có thể tới hàng chục MW) và dòng điện thứ cấp rất lớn (tới hàng trăm KA)

- Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch dới (2,5 ữ 4)Iđm

- Có độ bền cơ học cao để chịu đợc các lực điện từ phát sinh trong các cuộn dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch

- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dới tải trong một giới hạn rộng

- Có khả năng quá tải

- Phải làm mát tốt vì dòng rất lớn, hay xẩy ra ngắn mạch, biến thế đặt ở nơi kín lại ở gần lò

Công suất biến thế lò có thể xác định gần đúng từ điều kiện nhiệt trong giai

đoạn nấu chảy vì ở các giai đoạn khác, lò đòi hỏi công suất tiêu thụ ít hơn

Nếu coi rằng trong giai đoạn nấu chảy, tổn thất năng lợng nấu chảy trong lò

hồ quang, trong biến thế lò và cuộn kháng L đợc bù trừ bởi năng lợng của phản ứng toả nhiệt thì công suất biến thế lò có thể xác định bởi biểu thức sau:

SBTL = Tnc Ksd cos ϕ

W

(KVA)

Trong đó: Tnc là thời gian nấu chảy (từ lúc dừng lò, giờ)

Ksd là hệ số sử dụng công suất biến thế lò trong giai đoạn nấu chảy

cosϕ là hệ số công suất của thiết bị lò hồ quang

W là năng lợng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời kỳ nấu chảy và dừng lò giữa 2 mẻ nấu (KWh) W = w.G

G là khối lợng kim loại nấu (T)

w là suất chi phí điện năng để nấu chảy (KWh/T), suất chi phí điện năng giảm đối với lò có dung lợng lớn, thờng w = (400 ữ 600KWh/T)

Thời gian nấu chảy đợc tính từ lúc cho lò làm việc sau khi chất liệu cho đến khi kết thúc việc nấu chảy Thờng thì thời gian này từ 1 ữ 3h tuỳ theo dung lợng của lò

Hệ số sử dụng công suất biến thế lò thờng là 0,8 ữ 0,9 gây ra do sử dụng không đầy đủ công suất biến thế lò, do biến động các thông số của lò, do hệ số tự

động điều chỉnh không hoàn hảo, do không đối xứng giữa 3 pha Hiện nay công suất biến thế lò ngày càng tăng vì nó cho phép giảm thời gian nấu chảy, giảm suất chi phí do hạ tổn hao nhiệt Năng suất của lò phụ thuộc vào dung lợng biến thế lò,

giá trị công suất danh nghĩa (dung lợng biến thế ) lò của lò điện hồ quang theo

điện áp

b Thiết bị đo lờng và bảo vệ

Để lấy tín hiệu từ lới ngời ta dùng biến dòng 1TI,,biếnáp Tu Phía sơ cấp BAL có đặt Rơle dòng điện cực đại để tác động lên cuận cắt máy cắt 1MC Rơle này có duy trì thời gian, thời gian duy trì này giảm khi bội số quá tải dòng tăng Nhờ vậy 1MC cắt mạch lực của lò hồ quang, chỉ khi có ngắn mạch sự cố và khi ngắn mạch làm việc kéo dài mà không xử lí đợc Với ngắn mạch làm việc trong 1 thời gian tơng đối ngắn, 1MC không cắt mạch mà chỉ có tín hiệu đèn và chuông Phía sơ cấp BAL còn có các dụng cụ đo lờng, kiểm tra nh: vôn kế, ampe kế, công tơ điện

Phía thứ cấp cũng có các máy biến dòng 2TI nối với các ampe kế do dòng

hồ quang, cuộn dòng điện của bộ điều chỉnh tự động và Rơle dòng điện cực đại Dòng tác động và thời gian duy trì của Rơle dòng đợc chọn sao cho khi có ngắn mạch thời gian ngắn bộ điều chỉnh làm giảm dòng điện của lò chỉ sau thời gian duy trì của Rơle Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra và bảo vệ khác (trong khối

điều khiển bảo vệ )cũng đợc nối với máy biến điện áp Tu và các máy biến dòng 1TI và 2TI

3.3 Cuộn điện kháng (K).

Cuộn điện kháng đợc mắc phía cao thế trớc biến thế lò, với mục đích làm cho hồ quang cháy bền hạn chế sự thay đổi đột ngột khi chập mạch Cuộn điện kháng dùng để hạn chế dòng ngắn mạch khi làm việc không ảnh hởng đến lới Cuộn điện kháng khác với biến thế lò là chỉ có cuộn dây sơ cấp không có cuộn thứ cấp.

Điện kháng của cuộn điện kháng rất lớn so với điện trở của nó, do đó khi dòng điện qua cuộn điện kháng tổn thất một năng lợng đáng kể do đó ngời ta nối cuộn điện kháng song song với máy cắt 2MC Khi không cần thiết 2MC sẽ cắt mạch dòng điện qua cuộn điện kháng Khi bắt đầu nấu luyện hay sẩy ra ngắn mạch làm việc Lúc ngắn mạch làm việc máy cắt 2MC mở ra để cuộn kháng tham gia vào mạch, hạn chế dòng ngắn mạch Khi liệu chảy hết, lò cần công suất nhiệt lớn để nấu luyện, 2MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng K ở thời kỳ hoàn nguyên công suất lò yêu cầu ít hơn thì 2MC lại mở ra để đa cuộn kháng K vào mạch, làm giảm công suất cấp cho lò Với những lò hồ quang công suất lớn hơn nhiều thì không có cuộn kháng K.Việc ổn định hồ quang và hạn chế dòng ngắn mạch là việc do các phần tử cảm kháng của sơ đồ lò đảm nhiệm Thực tế cuộn

điện kháng làm việc rất ít, khoảng 10ữ 15 phút đầu của thời kỳ nấu chảy liệu

3.4 Bộ phận chuyển đổi điện thế (3 MC, 4MC):

Bộ phận chuyển đổi điện thế để điều chỉnh công suất biến thế lò cho phù hợp với các thời kỳ nấu luyện Nhìn chung có thể chia quá trình nấu luyện ra làm

2 thời kỳ dựa trên mức độ yêu cầu năng lợng điện khác nhau:

Thời kỳ nấu chảy liệu rắn cần lợng nhiệt lớn để nấu chảy liệu và dữ nhiệt độ

đó để tiếp tục các quá trình sau Thời kỳ hoàn nguyên cần lợng nhiệt nhỏ với mục

đích chủ yếu là giữ nhiệt độ kim loại không bị giảm và nấu chảy các vật liệu phụ

Xuất phát từ yêu cầu đó cần thay đổi lợng nhiệt bằng cách thay đổi công suất biến thế lò

Công suất của mạch 3 pha đợc tính nh sau:

P = 3.U.I.Cosϕ

Giảm công suất có thể là giảm dòng điện khi điện áp không đổi hoặc giảm

điện áp khi dòng điện không đổi Điện thế đợc thay đổi trong từng thời kỳ nh sau

-Thời kỳ nấu chảy U = 240 ữ 420V

-Thời kỳ oxy hóa U = 160 ữ 300V

-Thời kỳ hoàn nguyên U = 110 ữ 140V(Giá trị lớn đợc dùng cho lò lớn hơn ), mức cao của điện thế trong thời gian nấu chảy có lợi: Giảm thời gian nấu

luyện, nâng cao hiệu suất điện,Cosϕ Khi đó sẽ cho phép giảm đờng kính của

điện cực

Điện thế thứ cấp đợc thay đổi bằng cách thay đổi cuộn dây sơ cấp, sự chuyển đổi cuộn dây sơ cấp từ tam giác sang sao cho phép giảm điện thế thứ cấp xuống 3 lần và nh vậy công suất cũng giảm 3 lần

3.5 Mạch ngắn.

Mạch ngắn là dây dẫn dòng điện từ cuộn dây thứ cấp của máy biến thế lò

đến điện cực, nó có dòng điện làm việc rất lớn tới hàng trăm nghìn A Tổn hao công suất mạch ngắn ∆Pmn = I2

mn .rmn đạt tới 70% toàn bộ tổn hao trong toàn bộ thiết bị lò hồ quang, do vậy yêu cầu cơ bản của mạch ngắn là phải ngắn nhất trong

điều kiện có thể (biến thế lò phải đặt rất gần lò ) để giảm bớt tổn hao, đồng thời mạch ngắn đợc ghép từ các tấm đồng lá thành các thanh mềm để có thể uốn dẻo lên xuống các điện cực

Có thể chia mạch ngắn ra làm 3 phần nh sau:

-Thanh dẫn từ máy biến thế lò đến dây dẫn ở sau tờng của phòng đặt máy biến thế lò

-Dây cáp mềm từ tờng đến ống mềm của bộ phận điện cực

-Thanh dẫn điện từ cuối đoạn cáp mềm đến vành ôm điện cực

Phần dây cáp mềm rất cần thiết khi nghiêng lò và nâng hạ điện cực, chiều dài của đoạn này làm sao có thể đảm bảo ngiêng lò 450 để rót thép

Ngoài ra mạch ngắn còn phải đảm bảo sự cân bằng rmn và xmn giữa các pha

để có các thông số điện (công suất, điện áp,dòng điện ) nh nhau của các hồ quang Khi 3 pha mạch ngắn phân bố đối xứng thì hỗ cảm giữa 2 pha bất kỳ sẽ bằng nhau

và sức điện động hỗ cảm sẽ bằng không Trờng hợp nếu khoảng cách giữa các pha không nh nhau, hỗ cảm giữa các pha sẽ khác nhau

Trong một pha nào đó sẽ suất hiện một sức điện động phụ ngợc chiều dòng

điện trong pha đó và tạo ra một sụt áp phụ trên điện trở thuần pha đó Kết quả là pha này nh thể tăng điện trở tác dụng, gây ra một tổn hao công suất phụ và công suất hồ quang của pha này sẽ giảm so với pha khác Đồng thời ở một pha khác sức

điện động phụ lại cùng chiều với dòng điện của pha, điện trở tác dụng nh bị giảm

và công suất hồ quang của pha này tăng nên Hiện tợng trên gây ra sự mất đối xứng về điện áp giữa các hồ quang, sự phân bố công suất không đồng đều giữa các pha, giảm hiệu suất lò và với lò công suất càng lớn thì sự mất đối xứng điện từ ở mạch ngắn sẽ càng lớn Chống hiện tợng trên bằng cách phân bố đối xứng về mặt hình học và về mặt điện từ của mạch ngắn và các điện cực đặt ở 3 đỉnh của một

tam giác đều Với lò dung lợng 10 tấn thì mạch ngắn đợc nối theo sơ đồ tam giác (hình a).Thiếu sót của cách này là sự không đối xứng của các dây dẫn chuyển dòng tới các điện cực không đợc bù trừ.

Sơ đồ mạch ngắnVới các lò dung lợng lớn mạch ngắn thờng đợc nối tam giác ở các điện cực (hình b) Hai bên mỗi cần giữ điện cực có đặt hai dây dẫn dòng pha cách điện nhau, ở sơ

đồ này thì 2 pha có các dây dẫn dòng từ đầu đầu và đầu cuối tới 2 điện cực kề sát nhau tạo ra hệ 2 dây, còn pha thứ 3 dẫn dòng tới hai cần giữ ngoài cùng sẽ không

có tính chất của hệ hai dây Tính không đối xứng của mạch ngắn đã giảm nhiều nhng cha hoàn toàn Sơ đồ (hình c) thực hiện dẫn dòng hệ 2 dây cho cả 3 pha nhờ thêm cần phụ mang dây đầu cuối pha 3 tới điện cực 1 vòng qua điện cực 3 Cần đỡ phụ và cần đỡ điện cực 1 đợc dịch chuyển đồng bộ với nhau qua liên kết cơ học Sơ đồ này giảm tính không đối xứng của mạch ngắn xuống đến mức tối thiểu

3.6 Hệ thống nâng hạ điện cực.

Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực) có thể truyền động bằng điện, cơ hay thuỷ lực Trong cơ cấu điện cơ động cơ đợc dùng phổ biến là động cơ một chiều kích từ độc lập vì nó có mô men khởi động lớn dải điều chỉnh rộng bằng phẳng, dễ

điều chỉnh và có thể dễ mở máy, đảo chiều, hãm Đôi khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mô men quán tính của Roto nhỏ.

Trong các loại lò một pha với điện cực bố trí nằm ngang ngời ta thờng điều chỉnh điện cực bằng tay vì chế độ điện không thay đổi nhiều, công suất máy biến thế bé, điện cực nhỏ Đối với những lò điện luyện thép 3 pha điện cực bố trí thẳng

đứng, chế độ điện luôn thay đổi, hồ quang cháy mãnh liệt,công suất máy biến thế

lò lớn, trong trờng hợp này không điều chỉnh bằng tay đợc mà phải đợc tự động

điều chỉnh bằng máy riêng với độ chính xác cao

IV Chế độ năng lợng điện làm việc của lò hồ quang

Năng suất lò hồ quang và chi phí năng lợng điện cho một tấn thép ở một mức độ lớn phụ thuộc vào việc định ra chế độ điện trong quá trình nấu luyện, chế

độ điện hợp lý thì quá trình nấu luyện sẽ kinh tế Chế độ điện hợp lý có liên quan

đến chế độ nhiệt hợp lý Trong quá trình nấu luyện chế độ nhiệt ở các thời kỳ khác nhau do đó chế độ điện cũng khác nhau

* Yêu cầu công suất điện trong quá trình nấu luyện

1.Thời kỳ nấu chảy.

Trong thời kỳ này yêu cầu công suất điện đa vào lò cực đại Pmax = (1,25ữ

1,3) Ptb Ptb : là công suất trung bình, Ptb = 0,7ữ 0,75Pđm

Khi mới cho điện vào lò hồ quang cháy trên mặt liệu rắn gần nắp lò Cho nên ở đầu thời kỳ nấu chảy ( 5 ữ 10)phút nên dùng công suất nhỏ hơn công suất cực đại, sau khi liệu đã bắt đầu chảy thành 3 hố, mới cho phép tăng dần đến giá trị cực đại Cuối thời kỳ nấu chảy, công suất giảm dần xuống bằng giá trị trung bình Đồ thị P(t):

Tuỳ theo phơng pháp luyện mà chọn công suất cho lò cao hay thấp Nấu luyện có giai đoạn sôi ở đầu thời kỳ oxy hóa cần tạo xỉ nhiều nên yêu cầu công suất điện phải lớn và bằng công suất trung bình Cuối thời kỳ oxy hóa khi đã tạo xỉ xong yêu cầu công suất điện nhỏ hơn công suất trung bình.

2 Thời kỳ hoàn nguyên

Trong thời kỳ này nhiệt độ của kim loại, tờng và nắp lò đã cao và tơng đối

ổn định, vì vậy công suất điện không lớn lắm nhng yêu cầu ổn định nghĩa là công suất nhỏ hơn công suất trung bình

Tuỳ theo phơng pháp luyện thép và mác thép mà cần chọn chế độ điện cho

lò trong thời kỳ hoàn nguyên

V Công nghệ nấu luyện thép trong lò hồ quang.

1 Nguyên vật liệu.

Nguyên vật liệu chính để sản xuất thép lò điện là sắt thép vụn, phế liệu hợp kim, sắt công nghiệp (sắt mềm), gang luyện, chất tạo sỉ, chất khử o xy và hợp kim hoá( phụ gia kim loại) và chất tăng cacbon

1.1.Sắt thép vụn.

- Phế phẩm thép ở các xởng cơ khí, nh phoi bào, phoi tiện

- Phế phẩm từ các xởng đúc nh vật liệu đúc hỏng, thép thừa khi đúc

1 4 Gang.

Gang trong luyện thép lò điện làm nhiệm vụ tăng hàm lợng sắt và hàm lợng cacbon Ngoài ra do gang có nhiệt độ chảy thấp ( 1250 ữ 13000c) Nên gang trong

lò điện còn làm nhiệm vụ giúp cho các chất khó chảy khác ( thép vụn) trở nên dễ chảy hơn.

1.5 Chất tạo xỉ.

Để tạo xỉ trong lò điện hay dùng các chất tạo xỉ sau

a Đá vôi (CaCO3): Đá vôi cho vào để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử

P và S Đá vôi có thể cho vào ở thời kỳ nấu chảy, thời kỳ oxy hóa, và cả thời kỳ hoàn nguyên, lợng cho vào tuỳ thuộc qúa trình công nghệ Dùng đá vôi có u điểm

là độ bền cao, độ ẩm thấp, ít lu huỳnh

b Vôi: Cũng nh đá vôi, vôi cho vào lò để tạo xỉ có độ kiềm thích hợp nhằm khử P và S

c Huỳnh thạch: Trong lò điện có tác dụng giảm nhiệt độ chảy của xỉ có độ kiềm cao

d Cát: ở một số nhà máy ngời ta ít dùng cát với số lợng không lớn lắm để tạo xỉ hoàn nguyên

e Bột samot: Bột samốt chứa gần 60% SiO2 và 35% Al2O3 Bột samot làm vật liệu tạo xỉ khi luyện thép không gỉ, để làm loãng xỉ manhezit mà nó đợc mang vào khi vá lò

1 6 Chất oxy hóa:

Mục đích cho các chất oxy hóa vào lò để:

-Tăng lợng oxy trong kim loại, chủ yếu ở thời kỳ nấu chảy và thời kỳ oxy hóa, nhằm mục đích tăng tốc độ khử phôt pho, cacbon, silic và Mangan do đó rút ngắn đợc thời gian oxy hóa các nguyên tố trên

-Tăng sự sôi trong nồi lò kim loại, do đó tạo điều kiện tốt cho việc khử khí (N2, H2 ) và tạp chất đợc triệt để, ngoài ra sự sôi còn làm cho thành phần và nhiệt

độ kim loại đợc đồng đều Trong lò điện hay dùng các chất oxy hóa sau.,

a Quặng sắt: Là chất oxy hóa rất quan trọng, vì vậy hầu hết các phơng pháp luyện thép đều dùng quặng sắt làm chất oxy hóa, lợng quặng sắt dùng khoảng 40ữ

50 kg/ 1tấn thép Yêu cầu đối với quặng sắt phải có hàm lợng oxy cao, hàm lợng SiO2 và P2O5 thấp, khi dùng quặng sắt làm chất oxy hóa có u điểm là sắt lắng xâu vào lòng kim và oxy ngay trong lòng kim loại giúp cho kim loại sôi mạnh, dùng quặng sắt rất kinh tế vì nó rất rẻ mà tăng đợc lợng sắt Dùng quặng sắt có nhợc

điểm là lợng xỉ nhiều vì trong quặng sắt ngoài oxit sắt ra còn có SiO2, Al2O3 và MnO Do đó tốn vôi để tạo xỉ, năng lợng điện lớn, công nhân làm việc vất vả nhất là khi cào xỉ Đồng thời khi cho quặng vào làm cho nhiệt độ dễ bị giảm

b Vẩy sắt: Vẩy sắt lấy từ xởng rèn, xởng cán, vẩy sắt có ít tạp chất, nhng

có nhợc điểm là nhẹ cho vào lò sắt dễ dàng nổi trên mặt xỉ

c Oxy: Oxy đợc thổi vào lò ở thời kỳ nấu chảy hoặc có khi cả thời kỳ oxy hóa với lu lợng 20 m3/ h, áp suất 9ữ 12 at, độ nguyên chất 99,8%

1.7.Chất khử oxy:

Trong lò điện để khử oxy còn lại trong kim loại lỏng khử các tạp chất có hại nh S và P đồng thời hợp kim hoá thép ngời ta dùng các chất Ferô - mangan, Ferô -Silic, nhôm

1.8 Chất tăng cacbon:

Để tăng cacbon ngời ta dùng vụn điện cực và cốc để khử oxy của xỉ dùng bột cốc, bồ hóng, than gỗ Vật tăng cacbon rất tốt là bột điện cực vì nó chứa ít S,

có trọng lợng riêng tơng đối lớn vì vậy dễ hoà tan với kim loại

2 Chuẩn bị nguyên vật liệu mẻ luyện:

Tất cả nguyên liệu đợc tập kết ở bãi liệu sau đó đem cắt gọn, vệ sinh rồi vận chuyển vào phân xởng luyện thép

* Chuẩn bị quá trình luyện:

Quá trình luyện có thể chia làm các giai đoạn sau: Vá lò, chât liệu ( chính), nấu chảy kim loại (chính), khử phốt pho, sôi và nung kim loại, cào xỉ oxy hóa, tăng cacbon, khử oxy, khử lu huỳnh, điều chỉnh thành phần hoá học Một số trong các giai đoạn trên có thể tiến hành song song Giai đoạn khử phốt pho, sôi và nung kim loai, cào xỉ oxy hóa thuộc về thời kỳ oxy hóa, còn giai đoạn tăng cacbon khử oxy, khử lu huỳnh, điều chỉnh thành phần hoá học thuộc về thời kỳ hoàn nguyên

2 1 Vá lò:

- Sau khi rót thép song, đáy lò và tờng lò bị lồi lõm do kim loại và xỉ bào mòn không đều trong quá trình nấu luyện, chỗ bị bào mòn nhiều thì bị lõm xuống, chỗ bị thép và xỉ bám dính do rót không hết thì lồi lên Do đó tờng lò, đáy

lò chóng bị hỏng Mặt khác những chỗ lồi lõm đó sẽ cản trở cho qua trình rót thép

ra ở mẻ sau Để đảm bảo tuổi thọ đáy lò và tờng lò cao, chất lợng thép tốt, trớc khi bứơc vào luyện mẻ sau phải thực hiện vá lò

Những yêu cầu khi vá lò:

- Thời gian vá lò ngắn nhất để giảm tổn thất nhiệt và rút ngắn thời gian luyện Thời gian vá lò từ 7ữ 15’ tùy theo dung lợng lò

- Vật liệu vá lò không ảnh hởng đến thành phần của thép luyện trong lò, vật liệu vá lò hay dùng là bột manhezit, bột đôlômit

-Phơng pháp vá lò là bằng tay (vá thủ công) đợc ứng dụng với các lò nhỏ, hoặc vá lò bằng máy đợc ứng dụng với các lò lớn.

2 2 Chất liệu.

Kỹ thuật chất liệu có ảnh hởng quyết định đến quá trình nấu chảy, sự cháy

hồ quang và tuổi thọ lò Nếu chất liệu tốt thì quá trình nấu chảy sẽ nhanh hồ quang cháy đều và ổn định, năng suất lò tăng, tuổi thọ lò cao Tuỳ theo phơng pháp chất liệu mà thời gian chất liệu cũng khác nhau Đối với lò lớn thời gian chất liệu trong khoảng 15ữ 20’ và lò nhỏ 10 ữ 15’ khi chất liệu bằng máy thì thời gian chất liệu giảm xuống 5ữ 10’, đặc biệt chất liệu bằng thùng từ trên suống thì thời gian chất liệu rút ngắn chỉ 3ữ 5’

a Nguyên tắc chất liệu và thứ tự chất liệu Khi chất liệu vào lò cần dựa trên nguyên tắc sau:

- Nguyên liệu khó chảy, có kích thớc lớn thì chất ở vùng dới 3 điện cực, vì

đấy có nhiệt độ cao nhất (19000ữ 20000 ) Liệu mỏng, bé, nhẹ rễ chảy, dễ bay hơi thì chất ở vùng hông lò (xa 3 điện cực) Chất nh vậy liệu sẽ cháy đều và nhanh, hồ quang cháy mạnh, đều và ổn định tổn thất nhiệt ít

- Ngời ta chất một lớp liệu nhỏ vụn và vôi xuống đáy lò nhằm mục đích tạo

ra một lớp đệm dới đáy lò, để hạn chế sự va chạm của những cục liệu lớn vào đáy

lò khi chất liệu, nhất là khi chất liệu bằng thùng từ trên suống Mặt khác lớp đệm

đó sẽ ngăn cản tia hồ quang xiên sâu suống đáy lò làm h hỏng lò

b Phơng pháp cho chất liệu vào lò:

Có 3 phơng pháp chất liệu vào lò hồ quang nh sau

- Phơng pháp chất liệu bằng tay: Dùng cho lò nhỏ nó có u điểm là đơn giản, chất đều và có nhợc điểm là liệu chất không đợc đầy lò, thời gian chất liệu lâu, thao tác chất liệu vất vả

- Phơng pháp chất liệu bằng máy qua cửa lò: Dùng cho lò trung bình và lớn

nó có u điểm là năng suất chất cao, chất đợc đầy lò, nhng có nhợc điểm là chất không đều, máy chất liệu chạm vào cửa lò và tờng lò làm hỏng chúng

- Phơng pháp chất liệu bằng thùng từ trên suống: Dùng cho lò trung bình và

đặc biệt là thích hợp cho lò lớn Năng suất chất rất cao, chất đều và đầy lò, chất liệu rất an toàn Nhng chất liệu bằng pháp này rất phức tạp cần nhiều thiết bị khác

hỗ trợ nh quay nắp lò, cầu trục Ngoài ra chất bằng thùng từ trên xuống dễ làm hỏng tờng và đáy lò khi liệu va vào lò

* Quá trình nấu luyện:

Sau khi đã thực hiện song quá trình chất liệu thì thực hiện thao tác đóng

điện cho lò Quá trình nhiệt trong lò diễn ra nh sau:

a.Thời kì nấu chảy:

-Thời kỳ nấu chảy là thời kỳ rất quan trọng quyết định năng suất của lò vì

đây là thời kỳ dài nhất Nhiệm vụ chủ yếu của thời kỳ này là biến liệu rắn trong lò thành lỏng để dễ dàng oxy hóa các tạp chất và oxy hóa một phần các tạp chất

-Thời gian nấu chảy phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, công suất máy biến thế và vào dung lợng lò Đối với lò nhỏ thời gian nấu chảy là 1 giờ 15 phút

đến 1giờ 45 phút Đối với lò lớn từ 1 giờ 30 phút đến 2 giờ 45 phút Sau khi chất liệu vào lò xong, bắt đầu đóng cầu dao cấp điện vào lò Các điện cực từ từ hạ xuống gần liệu rắn, ở vùng dới 3 điện cực dần dần chảy lỏng và hình thành 3 hố sâu Do đó điện cực lại tiếp tục hạ xuống dần dần và làm chảy tiếp những phần liệu gần điện cực làm cho 3 hố sâu đó dần dần rộng và sâu hơn

Sau 30 phút điện cực đã xuống đến vị trí thấp nhất ( vị trí này đợc xác định bởi kim loại lỏng chứa trong lò) và coi nh dừng lại cách mặt kim loại lỏng một khoảng nhất định, khoảng cách này phụ thuộc vào điện thế thứ cấp máy biến áp

Hình 5-1: Quá trình nấu luyện

Hố kim loại bây giờ rộng dần do kim loại xung quanh điện cực lần lợt nóng chảy, do đó mặt kim loại lỏng dâng cao dần và điện cực có xu hớng đi lên theo mức dâng của kim loại lỏng Sau gần hai giờ thì không có nó nữa mà kim loại rắn hầu nh hoàn toàn biến thành kim loại lỏng

Trong thời kỳ nấu chảy thờng xảy ra một số hiện tợng sau:

* Lúc đầu hồ quang cháy trên mặt liệu rắn nên phát ra tiếng kêu Tiếng kêu

đó phụ thuộc vào điện thế thứ cấp máy biến áp và vào tính chất của liệu trong lò

* Ngọn lửa lộ ra khỏi nắp lò và cửa lò dài và có màu nâu sẫm ( do cháy sắt

và khói) sau đó lửa chuyển sang màu nâu nhạt ( do cháy Si, Mn, P ) rồi chuyển dần màu trắng đục và trắng ( do có C cháy)

* Sau gần 2 giờ thì toàn bộ kim loại nhỏ và trung bình đã cháy song còn lại một ít liệu lớn cha chảy hết nằm ở hai bên hông lò Ngời ta thực hiện khuấy trộn kim loại để làm mất vùng ‘chết’( liệu cha chảy ) trong lò và làm cho nhiệt độ, thành phần kim loại đợc đồng đều

* Cuối thời kỳ nấu chảy thờng thấy xỉ trào lên cửa lò, điều đó trứng tỏ xỉ hình thành tốt và với số lợng lớn Lúc này nếu xỉ không chảy ra khỏi lò thì có thể nhìn bằng mắt qua cửa lò để phán đoán tình hình xỉ tốt hay sấu rồi quyết định cho thêm chất tạo xỉ hoặc cào xỉ và tạo xỉ mới

* Thời kỳ nấu chảy là thời kỳ hồ quang cháy bất ổn định nhất, vì vậy vấn đề

điều chỉnh diện thế hồ quang ở thời kỳ này là rất quan trong và cần thiết Nhiệt độ kim loại cuối thời kỳ nấu chảy khoảng 14800ữ 15200.

b Thời kỳ oxy hóa:

- Tiếp theo thời kỳ nấu chảy là đến thời kỳ oxy hóa, đến thời kỳ này có nhiệm vụ làm giảm hàm lợng P trong kim loại đến nhỏ hơn 0,015%, giảm hàm l-ợng hiđrô các tạp chất phi kim, tạo môi trờng oxy hóa mạnh và nâng nhiệt độ kim loại cao hơn nhiệt độ ra thép Đồng thời sảy ra quá trình oxy hóa C , Mn, Si, Cr và các nguyên tố khác

- Sau khi lấy mẫu kim loại đầu tiên ngời ta cào xỉ (không cắt điện) với số ợng 60 ữ 70 % tổng lợng xỉ có trong lò hay lớn hơn nữa tuỳ theo yêu cầu của mác thép Trong xỉ lần đầu này chứa rất nhiều P bị oxy hóa từ thời kỳ nấu chảy Để cào

l-xỉ ngời ta nghiêng lò về phía của l-xỉ 1 góc 10 ữ 120

- Sau khi cào xỉ song, chất thêm vôi vào lò với số lợng (1ữ 5)% so với trọng lợng mẻ nấu và một ít huỳnh thạch, samot để tạo xỉ Do phản ứng khử cacbon mà trong nồi lò sinh ra sự sôi rất mãnh liệt làm cho xỉ dâng lên và tự chảy qua cửa lò

Đến cuối thời kỳ oxy hóa ( hàm lợng C trong kim loại nhỏ hơn hàm lợng C quy

định của mác thép 0,02 ữ 0,03% Nhiệt độ kim loại cao hơn nhiệt độ ra thép một ít ) ngời ta tiến hành cào xỉ oxy hóa Để nhệt độ kim loại không bị giảm nhiều, đầu tiên ngời ta cào xỉ nhng không cắt điện, sau đó nâng điện cực lên rồi cào nhanh cho hết tất cả xỉ còn lại Điều này rất quan trọng, vì nếu không trong thời kỳ hoàn nguyên P từ xỉ còn lại sẽ bị hoàn nguyên hoàn toàn và chuyển vào kim loại

Nếu xỉ quá lỏng trớc khi cào xỉ có thể cho thêm một ít vôi

* Các phản ứng oxy hóa nh sau

oxy hóa sắt: Fe+1/2O2 = FeO

FeO3+Fe = 3FeO

Fe2O4+Fe = 4FeO

5FeO+2P = P2O5+5Fe 2P+5FeO+4CaO = 4CaOP2O5+5FeTóm lại có thể nói rằng thời kỳ oxy hóa là quan trọng vì vậy không thể thiếu đợc khi luyện bất kỳ loại thép nào trong lò điện từ nguyên vật liệu không bình thờng, đặc biệt ở các nhà máy chúng ta mẻ luyện nhiều gang ( 40ữ 60%), do

đó thời kỳ oxy hóa là tối cần thiết

c Thời kỳ hoàn nguyên:

Thời kỳ hoàn nguyên tiếp sau thời kỳ oxy hóa Nhiệm vụ của thời kỳ hoàn nguyên là:

- Khử oxy ra khỏi kim loại

-Tạo xỉ khử oxy tốt, độ kiềm cao, tính chảy lỏng tốt để gia công kim loại

- Hợp kim hóa thép, sau khi cào xỉ oxy hóa xong, bắt đầu hạ công suất điện

đến mức thấp hơn, vì trong thời kỳ hoàn nguyên nhiệt độ kim loại đã cao, yêu cầu

hồ quang cháy êm và tỏa khắp mặt kim loại để tạo điều kiện thuận lợi cho viêc khử S và O2 Môi trờng lò điện ở thời kỳ này là môi trờng hoàn nguyên, đó là một

điểm khác cơ bản đối với các loại lò luyện thép nh lò chuyển, lò máctanh

Để đảm bảo hiệu suất khử oxy tốt và tiết kiệm chất khử oxy, trong quá trình khử nên lần lợt cho và lò từ chất khử yếu đến chất khử mạnh Thờng thờng

đầu tiên cho ferômangan để khử oxy sơ bộ sau cho ferôsilic hoặc bột huỳnh thạch

và cuối cùng cho nhôm vào để khử triệt để O2 Khử oxy là một khâu quan trọng trong quá trình hoàn nguyên và tăng sự có mặt của oxy trong thép sẽ làm giảm cơ tính của thép làm tăng tác dụng sấu của lu huỳnh gây ra thiên tính Trong quá trình đúc, oxy tác dụng với cacbon tạo ra các bọt khí C0 nằm trong thép làm giảm chất luợng của thép vì vậy trong bất kỳ quá trình luyện nào cũng không đợc bỏ qua nhiệm vụ khử oxy

Những phản ứng oxy hóa khử sảy ra nh sau

FeO + C = Fe + CO2FeO + Si = 2Fe + SiOFeO + Mn = MnO + Fe2Al + 3FeO = Al2O3

Có 3 phơng pháp khử oxy chủ yếu là khử Iâng, khử khuếch tán và khử phức hợp Kết thúc thời kỳ hoàn nguyên cũng chính là lúc kết thúc quá trình luyện thép, chuẩn bị thực hiện rót thép và đúc thép.

B-yêu cầu trang bị điện cho lò hồ quang

I Mục đích điều chỉnh hồ quang

-Cải thiện điều kiện lao động của công nhân, muốn vậy phải ứng dụng loại máy dịch điện cực có khả năng điều chỉnh tự động hoàn toàn

-Tiết kiệm năng lợng điện, tận dụng hết công suất máy biến thế lò Muốn vậy phải sử dụng thiết bị tự động dịch điện cực có độ nhậy cao, thoả mãn với điều kiện kỹ thuật

-Đảm bảo thời gian nấu luyện nhanh nhất, muốn vậy phải giảm mọi thời gian phụ

II Yêu cầu điều chỉnh hồ quang

Các lò hồ quang nấu luyện kim loại đều có các bộ điều chỉnh tự động việc dịch điện cực vì nó cho phép giảm thời gian nấu luyện, nâng cao năng suất lò, giảm suất chi phí năng lợng, giảm thấp các bon cho kim loại, nâng cao chất lợng thép, giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động

Điều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện thay đổi bằng cách thay

đổi điện áp ra của BAL hoặc bằng sự dịch chuyển điên cực để thay đổi chiều dài ngọn lửa hồ quang và nh vậy sẽ thay đổi đợc điện áp hồ quang, dòng điện hồ quang và công suất tác dụng của hồ quang Về nguyên tắc, việc duy trì công suất

lò hồ quang có thể thông qua việc duy trì một trong các thông số sau: Dòng điện

hồ quang Ihồ quang, điện áp hồ quang Uhồ quang, tỉ số giữa điện áp và dòng điện hồ

quang, tức là tổng trở về thời kỳ Zhồ quang=

nh phụ tải một pha với hai pha còn lại nối tiếp vào điện áp dây Lúc đó các bộ điều chỉnh hai pha còn lại sẽ tiến hành hạ điện cực mặc dù không cần việc đó Các bộ

điều chỉnh loại này chỉ dùng cho lò hồ quang một pha và chủ yếu dùng trong lò hồ quang chân không

Bộ điều chỉnh duy trì điện áp hồ quang không đổi (Uhồ quang=const) có khó khăn trong việc đo thông số này Thực tế cuộn dây đo đợc nối giữa dây kim loại của cửa lò và thanh cái thứ cấp BAL, do vậy điện áp đo phụ thuộc vào dòng tải và

sự thay đổi dòng của một pha sẽ ảnh hởng tới hai pha còn lại nh đã trình bày đối với bộ điều chỉnh dữ Ihồ quang=const

Phơng pháp tốt nhất là dùng bộ điều chỉnh duy trì

=const thông qua các hiệu số tín hiệu dòng và áp:

a.Ihồ quang-b.Uhồ quang=b.Ihồ quang(Z0hồ quang-Zhồ quang) (*)

Trong đó: a,b là hệ số phụ thuộc hệ số các biến áp đo lờng (biến dòng, biến

điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng tay khi chỉnh định) a=b.Z0hồ quang.

Z0hồ quang và Zhồ quang giá trị đặt và giá trị tổng trở của hồ quang.Từ (*) ta có:

hq

hq hq

I b

U b I a

.

.

=Z0hồ quang-Zhồ quang=∆Zhồ quang

Nh vậy việc điều chỉnh thực hiện theo độ lệch của tổng trở hồ quang so với giá trị đặt (điều chỉnh vi sai) Phơng pháp này dễ mồi hồ quang, duy trì đợc công suất, ít chịu ảnh hởng của giao động điện áp nguồn cũng nh ảnh hởng lẫn nhau giữa các pha Mỗi giai đoạn làm việc của lò hồ quang (nấu chảy, oxy hoá, hoàn nguyên) đòi hỏi một công suất nhất định mà công suất này lại phụ thuộc chiều dài ngọn lửa hồ quang Nh vậy điều chỉnh dịch điện cực tức là điều chỉnh chiều ngọn lửa hồ quang do đó điều chỉnh đợc công suất lò hồ quang Đó là nhiệm vụ cơ bản của các bộ điều chỉnh tự động các lò hồ quang và cũng là công việc chính của đồ

án này Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang này là:

-Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò, duy trì dòng điện hồ quang không tụt quá (4ữ 5)% trị số dòng điện làm việc.Vùng không nhạy của bộ

điều chỉnh không quá ±(2ữ 4)% trong các giai đoạn khác

-Tác động nhanh đảm bảo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang, trong thời gian 1,5ữ 3 giây, điều đó sẽ làm giảm số lần ngắt máy cắt chính quá hai lần trong giai

đoạn nấu chảy đảm bảo yêu cầu này nhờ tốc độ dịch điện cực nhanh tới (2,5ữ

3)m/h trong giai đoạn nấu chảy(khi dùng truyền động điện cơ)và(5ữ 6)m/h khi dùng truyền động thuỷ lực Dòng điện hồ quang càng lệch xa trị số đặt thì tốc độ dịch cực càng phải nhanh, thời gian điều chỉnh ngắn

-Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết nh khi chế độ làm việc bị phá

vỡ trong thời gian rất ngắn (vài phần giây) hay trong chế độ thay đổ tính đối xứng.Yêu cầu này càng cần đối với lò 3 pha không có dây trung tính Chế độ hồ quang của một pha nào đó bị phá huỷ sẽ dẫn theo phá huỷ chế độ hồ quang của các pha còn lại Điện cực các pha còn lại đang ở vị trí chuẩn cũng có thể bị dịch chuyển Do vậy mỗi pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để sự làm việc của nó không

ảnh hởng tới chế độ làm việc của các pha khác

-Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn (20ữ 125)% trị số định mức với sai số không quá 5%

-Có thể chuyển đổi nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế độ điều khiển bằng tay do phải thực hiện thao tác phụ nào đó chẳng hạn nâng điện cực tr-

ớc khi chất liệu vào lò và ngợc lại, chuyển nhanh về chế độ điều khiển tự động

-Tự động châm lửa hồ quang khi bắt đầu làm việc và sau khi hồ quang bị

đứt Khi ngắn mạch thì việc nâng điện cực lên không làm đứt hồ quang

-Dừng mọi điện cực khi mất điện lới

chơng II

PHÂN TíCH Và CHọN PHƯƠNG áN

TRUYềN ĐộNG

I Giới thiệu chung

Truyền động điện là một hình thức tiêu thụ điện năng chủ yếu trong các ngành sản suất và đặc biệt nó hầu nh là nguồn động lực chính dùng trong công

nghiệp Nó là phơng tiện chủ yếu để giải phóng sức lao động cho ngời công nhân.

Giá thành điện năng rẻ hơn nhiều loại năng lợng khác nên cho phép giảm giá thành trên các máy dùng truyền đông điện Thông thờngtiền tiêu hao năng l-ợng chiếm khoảng 3-8% tổng số chi phí dùng để chế tạo ra sản phẩm

Truyền động điện có u điểm tuyệt đối về khả năng tự động hoá Do đó hiện nay các máy dùng truyền động điện phần lớn là các máy tự động hoặc bán

tự động Những máy này không những công suất cao , thao tác dễ ,nhẹ và chất ợng chính xác

l-Ngoài ra truyền động điện còn có u điểm về tính linh hoạt trong việc phân phối năng lợng ,truyền đạt năng lợng theo hai chiều giữa nguồn và tải ,độ tin cậy cao

Việc chọn đợc phơng án truyền động phù hợp với yêu cầu công nghệ là rất quan trọng vì sẽ giảm đợc chi phí lắp đặt , năng suất cao , ít tổn hao năng lợng Ngoài ra viêc chọn phơng án truyền động phù hợp sẽ tạo ra những sản phẩm có chất lợng cao , giải phóng sức lao động , giảm chi phí vận hành , bảo dỡng

Qua phân tích ta thấy việc lựa chọn đợc phơng án truyền đông điện hợp lý

là một khâu rất quan trọng trong việc thiết kế một hệ thống truyền động điện

II Giới thiệu một số loại đông cơ

Động cơ điện gồm 2 loại chủ yếu là:

+ Đông cơ 1 chiều kích từ song song

+ Động cơ 1 chiều kích từ nối tiếp

Nhng việc điều chỉnh tốc độ, khống chế quá trình là rất khó khăn do mômen mở máy nhỏ, dòng lớn và tốc độ rất khó ổn định đặc biệt là trờng hợp tải

Nh vậy, loại động cơ này có yêu cầu cao về chỉ tiêu kỹ thuật, công nghệ cũng nh về chỉ tiêu kinh tế nên không phù hợp với yêu cầu của đề tài.

2 Động cơ một chiều

2.1 Động cơ một chiều kích từ nối tiếp.

0 Sơ đồ nguyên lý

Ta thấy loại này có cuộn kích từ nối tiếp với phần ứng động cơ nên dòng kích từ chính là dòng phần ứng động cơ

Do vậy khi I biến đổi thì từ thông Φ cũng biến đổi sẽ gây ra hiện tợng từ d(tổn thất phụ) lớn

độ rất thấp và hiệu quả không cao, ở tốc độ cao đạt đợc điều này là rất khó khăn

Do vậy, động cơ này không phù hợp với yêu cầu

2.2 Động cơ điện một chiều kích từ độc lập.

Cuộn kích từ hoàn toàn độc lập với phần ứng động cơ và cần phải có 2 nguồn, nguồn cung cấp cho phần ứng động cơ và nguồn cung cấp cho mạch kích từ

Ta có phơng trình đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ độc lập là :

(*).)

K

R R K

Φ

+

−Φ

=

ωGiả thiểt rằng phản ứng phần ứng đợc bù đủ Φ = const thì đờng đặc tính cơ

Giả thiết U = Uđm = const và Φ = Φđm = const

Trờng đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên

_ +

-kt

+

.)( Φ 2

+

−Φ

U

dm

dm =Φ

=

0

ωNhng độ cứng đặc tính cơ lại thay đổi theo biều thức

f u

dm

R R

Nh vậy , Rf càng lớn thì đặc tính càng dốc và ứng với một phụ tải nào đó thì

Rfcàng lớn thì tốc độ động cơ càng giảm đồng thời dòng điện ngẵn mạch và mômen ngắn mạch cũng giảm theo

Thay đổi điện áp phần ứng Thay đổi điện trở phụ

Nên sự ảnh hởng của thông số này thờng đợc ứng dụng để hạn chế dòng

điện và điều chỉnh tốc độ thấp hơn tốc độ định mức ω < ωđm

b- ảnh h ởng của điện áp phần ứng

Từ phơng trình đặc tính cơ :

M K

R R K

)

+

− Φ

R

K M

f u

dm = +

R R K

)

+

− Φ

U

2

0

Φβ

Φω

Do cấu tạo của động cơ điện, nên thờng điều chỉnh Φ < Φđm Nên khi

Trớc hết, ta thấyđợc về phơng diện điều chỉnh tốc độ thì động cơ 1 chiều có nhiều u việt hơn so với các loại động cơ khác Nó không những có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn

đồng thời lại đạt hất lợng điều chỉnh cao , trong giải điều chỉnh tốc độ rộng

Thực tế có 3 phơng pháp điều chỉnh tốc độ của động cơ:

- Đa Rf và mạch phần ứng động cơ

- Điều chỉnh điện áp cấp cho phần ứng động cơ

- Điều chỉnh điện áp cấp cho mạch kích từ động cơ

Nhng thực tế có phơng pháp 2 và 3 đợc coi là hai phơng pháp cơ bản và đợc ứng dụng nhiều hơn

1 Nguyên lý điều chỉnh điện áp phần ứng động cơ.

Để điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ 1 chiều cần các thiết bị là nguồn điện 1 chiều nh máy phát , bộ biến đổi Với bộ biến đổi biến điện áp xoay chiều thành suất điện động Eb là một chiều, muốn điều chỉnh đợc phải nhờ vào

0

βω

ω

ω

M U

I k

R R k

E

dk

u dm

ud b

dm b

-EE

Do từ thông Φ của động cơ đợc giữ không đổi nên ta có độ cứng đặc tính cơ (đặc tính cơ điện) β = const Xong tốc độ không tải lý tởng phụ thuộc vào Uđk Do

đó ta chọn phơng pháp điều chỉnh này là hợp lý

Mặt khác, để xác định giải điều chỉnh ta có thể thấy rằng ωmax bị chặn bởi

đặc tính cơ tự nhiên và ωmin bị giới hạn bởi yêu cầu của sai số tốc độ và Mnm khi

Mc=Mđm thì :

β ω

ω

β ω

max 0 max

Để thoả mãn dợc khả năng quá tải thì đặc tính thấp nhất của giải điều chỉnh phải có Mnm là :

1(

)1(

1)(

max 0 max

min min

m

dm o

m

dm dm

nm

k

M M

k

M D

k

M M

M

βω

β

βω

ββ

ω

Nhng với một hệ thống cơ cấu máy cụ thể thì ωmax , Mđm , km là hoàn toàn xác định, do đó mà D chỉ phụ thuộc tuyến tính vào β Mặt khác, quá trình điều chỉnh điện áp vào phần ứng động cơ bằng các thiết bị nguồn điều chỉnh thì tổng trở mạch phần ứng gấp khoảng 2 lần điện trở mạch phần ứng động cơ

Do đó : 0max ≤ 10

dm

M

β ω

Vì vậy với tải có đặc tính mômen cản Mc = const thì phạm vi điều chỉnh tốc

độ cũng không vợt quá 10

Đối với các máy có yêu cầu cao về dải điều chỉnh và độ chính xác duy trì tốc độ, thì việc sử dụng các hệ thống hở nh trên là không thoả mãn yêu cầu Trong phạm vi phụ tải cho phép có thể có các đặc tính cơ của động cơ một chiều kích từ

độc lập là tuyến tính Trong quá trình điều chỉnh điện áp, độ cứng của đặc tính β = const Do đó,sai lệch tĩnh sẽ đạt giá trị cực đại ở đặc tính cơ thấp nhất hay nói

khác ở đặc tính này mà Stmin≤ [St] thì hệ luôn làm việc với St ≤ [St] trong toàn bộ giải điều chỉnh.

[ ]

][ 0min

min 0 min

0

min min

0

min min

0 min

t dm

t t

S M

S S

ω

ω ω

ω ω

ω ω

Mà [St] , Mđm , ω0min là hoàn toàn xác định

) (

R

M k

MR

R I E

E R

I E I

E I

dm

u u

b u

u u

b u

+

= Φ

+

=

+

= +

=

⇒

ω

ω ω

ω η

Khi làm việc ở chế độ xác lập, ta có mômen do động cơ sinh ra đúng bằng mômen tải trên trục M* = Mc*

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp phần ứng là hoàn toàn phù hợp với yêu cầu Mc = const Trong toàn giải điều chỉnh và ta cũng thấy đợc không nên nối thêm Rf vào phần ứng động cơ vì nó sẽ làm giảm đáng kể hiệu suất của cả

r

e

k b

k k

Φ+

+

Trong đó : rk : là điện trở dây quấn kích thích

rb : là điện trở của nguồn điện áp kích thích

ωk::là số vòng của dây quấn kích thích

Trong chế độ xác lập ta có :

k b

k k

r r

e i

+

= ; Φ = f(ik)Mặt khác, khi điều chỉnh từ thông Φ thì điện áp phần ứng U đợc giữ nguyên bằng giá trị định mức Do đó, đặc tính cơ thấp nhất trong vùng điều chỉnh từ thông

là đặc tính có điện áp phần ứng U = Uđm và có Φ= Φđm gọi là đặc tính cơ tự nhiên Tốc độ lớn nhất của dải điều chỉnh từ thông bị hạn chế bởi khả năng chuyển mạch của cổ góp điện Khi giảm từ thông để tăng tốc độ thì đồng thời đảm bảo điều kiện chuyển mạch của cổ góp cũng bị xấu đi Mà để đảm bảo điều kiện chuyển mạch bình thờng thì cần giảm dòng phần ứng I , nhng khi đó mômen trên trục động cơ giảm rất nhanh: M = KΦI

Ngay cả khi giữ nguyên I thì độ cứng đặc tính cơ cũng bị giảm nhanh khi giảm từ thông kích từ:

R

) K (

=

2

Φ β

Nh vậy thì phơng pháp thay đổi từ thông mạch kích từ hoàn toàn không phù hợp với yêu cầu, đặc biệt trong trờng hợp tải Mc = const

3 Nguyên tắc thay đổi điện trở phần ứng

Giả thiết rằng : U = Uđm = const ; Φkt = Φđm = const.Thì phơng trình đặc tính cơ của động cơ là:

M K

R K

R R K

U

dm

f u dm

K

R R const

K

U

dm

f u dm

ω ω

Rf=0

M,I

ο

Rf1 Rf2 Rf1<Rf2<Rf3Rf3

Mc

Đặc tính cơ khi thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng

4 Kết luận.

Qua phân tích các phơng pháp điều chỉnh tốc độ trên, ta thấy phơng pháp

điều chỉnh điện áp đặt vào phần ứng động cơ là phơng pháp có nhiều u điểm nổi bật nh : đảm bảo đợc độ cứng của đặc tính cơ β tốt hơn, sai lệch tĩnh St nhỏ hơn ,

điều chỉnh vô cấp tốt hơn, khả năng quá tải tốt hơn

Nh vậy ta chọn đông cơ 1 chiều kích từ độc lập làm đông cơ truyền động và phơng pháp điều chỉnh tốc độ là phơng pháp thay đổi điện áp phần ứng động cơ

III CáC PHƯƠNG PHáP khống chế dịch cực lò hồ quang

*Trớc đây ngời ta thờng dùng loại máy điều chỉnh bằng hơi nớc có áp suất cao, bằng dầu Nói chung các loại máy này có cấu tạo phức tạp, chiếm nhiều diện tích trên mặt bằng, độ chính xác không cao Sau đó ngời ta dùng loại máy điều chỉnh bằng điện, trong đó phổ biến nhất là loại điều chỉnh tự động dùng hệ MĐKĐ

- Đ loại này có nhợc điểm là cần công suất đặt lớn, gây tiếng ồn, điện cực vẫn còn dao động Hiện nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật chất bán dẫn ngày càng

đợc sử dụng phổ biến do đó các hệ cũ đợc thay bằng các hệ T - Đ

Hệ gồm đối tợng điều chỉnh 6(lò hồ quang )và bộ điều chỉnh visai, bộ điều chỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và áp 1', phần tử so sánh 3, bộ khuếch đại 4, cơ cấu chấp hành 5 và thiết bị đặt 2 Trên phần tử so sánh có 2 tín hiệu từ đối tựng

điều chỉnh tới (tơng ứng tỷ lệ với dòng và áp hồ quang ) và một tín hiệu từ thiết bị

Tín hiệu sai lệch từ phần tử so sánh đợc khuếch đại qua bộ khếch đại 4 rồi tới cơ cấu chấp hành 5 để dịch cực theo hớng giảm sai lệch Để hoàn thiện đặc tính động của hệ, nâng cao chất lợng điều chỉnh, thờng sơ đồ có các phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng, áp hồ quang Trong sơ đồ cũng có thể

có các phần tử chơng trình hoá, máy tính Hệ điều chỉnh có thể dùng MĐKĐ,…KĐT, T - Đ

+ 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

RA

4CL

8R CB

MĐK

Đ CK

10R

3CL 7R

1BA BD

1CL

Đ

2CL

Điện cực

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

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