ĐỒ Án Lò Hồ Quang

Đồ án TBĐ ĐỒ Án Lò Hồ Quang

MỤC LỤC

.3

Trong nền công nghiệp hiện nay ngành cơ khí luyện kim đóng một vai trò rất quan trọng, là ngành công nghiệp không thể thiếu và sản phẩm của ngành luôn có mặt ở tất cả mọi lĩnh vực.

Hiện nay trong công nghiệp luyện kim, phương pháp nấu luyện thép bằng

lò hồ quang được dùng phổ biến với ưu điểm là đơn giản dễ tạo ra các loại thép

có chất lượng như mong muốn

Qua quá trình học tập vừa qua em được giao đồ án “Nghiên cứu khái quát

về truyền động điện điều chỉnh điện cực lò hồ quang.Thiết kế chương trình điều khiển điện cực lò” Trong quá trình thực hiện đồ án, do kiến thức chưa được hoàn thiện nên đồ án còn nhiều sai sót, em mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và các bạn để bẩn đồ án này hoàn thiện hơn

Chương 1 Tổng quan truyền động điện điều chỉnh điện

cực lò hồ quang

1.1 Giới thiệu chung về lò hồ quang

1.1.1 Khái niệm

Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực

và kim loại để nấu chảy kim loại

1.1.2 Phân loại

a Theo dòng điện sử dụng lò hồ quang được chia thành

- Lò hồ quang một chiều

- Lò hồ quang xoay chiều

b Theo cách cháy của ngọn lửa hồ quang lò hồ quang được chia thành

- Lò nung nóng gián tiếp: Nhiệt của ngọn lửa xảy ra giữa hai điện cực (graphít, than) được dùng để nấu chẩy kim loại (hình 1.a)

- Lò nung nóng trực tiếp: Nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa điện cực và kim loại dùng để nấu chảy kim loại (hình 1.b)

c Theo đặc điểm chất liệu vào lò

- Lò chất liệu (liệu rắn, kim loại vụn) bên sườn bằng phương pháp thủ công hay máy móc (máy chất liệu, máy trục có máng) qua cửa lò

- Lò chất liệu trên đỉnh lò xuống nhờ gần chất liệu Loại lò này có cơ cấu nâng vòm nóc

1.1.3 Kết cấu lò hồ quang.

Gồm các bộ phận chính sau

1 Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt và có cửa lò và miệng rót

2 Vòm nóc lò có vỏ cách nhiệt

3 Cơ cấu giữ và dịch chuyển điện cực, truyền động bằng điện hay thuỷ lực

4 Cơ cấu nghiêng lò, truyền động bằng điện hay thuỷ lực

5 Phần dẫn điện từ biến áp lò tới lò

Ngoài ra đối với lò hồ quang nạp liệu từ trên cao còn có cơ cấu nâng quay vòm lò, cơ cấu rót kim loại cũng như gầu nạp liệu

Trong các lò hồ quang có nồi lò sâu, kim loại lỏng ở trạng thái tĩnh có chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100°C/m) Trong điều kiện đó để tăng cường phản ứng của kim loại (với xỉ) và để đảm bảo khả năng nung nóng kim loại trước khi rót cần phải khuấy trộn kim loại lỏng ở các lò dung lượng nhỏ (dưới 6 T) thì việc khuấy trộn thực hiện bằng tay qua cơ cấu cơ khí Với lò dung lượng trung bình (12 ÷ 50 T) và đặc biệt lớn (100 T và hơn) thì thực hiện bằng thiết bị khuấy trộn để không những giảm lao động vất vả của thợ nấu mà còn nâng cao được chất lượng kim loại nấu

Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thường là thiết bị điện từ có nguyên lý làm việc tương tự động cơ không đồng bộ rôto ngắn mạch Từ trường chạy tạo

ra ở lò có đáy phi kim loại nhờ hai cuộn dây (Stato) dòng xoay chiều tần số 0,5

÷ 1 Hz lệch pha nhau 90° Do từ trường này mà kim loại có lực điện từ dọc trục

lò Khi đổi nối dòng trong các cuộn dây có thể thay đổi hướng chuyển động của kim loại trong nồi theo hướng ngược lại

1.1.4 Các thông số quan trọng của lò hồ quang

a Dung lượng định mức của lò

- Số tấn kim loại lỏng trong một mẻ nấu

b Công suất định mức của biến áp lò

- ảnh hưởng, quyết định tới thời gian nấu luyện Nghĩa là tới năng suất lò

1.1.5 Chu trình làm việc của lò hồ quang

a Giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại

Trong giai đoạn này lò cần công xuất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ chiếm khoảng 60 ữ 80% năng lượng toàn mẻ nấu và thời gian của nó chiếm 50 ữ 60% toàn bộ thời gian một chu trình

Để đảm bảo công suất nấu chảy ngọn lửa hồ quang cần phải cháy ổn định Khi cháy điện cực bị ăn mòn, khoảng cách giữa điện cực và kim loại tăng lên

Để duy trì hồ quang điện cực phải được điều chỉnh vào gần kim loại Lúc đó để xẩy ra hiện tượng điện cực chạm vào kim loại gọi là quá điều chỉnh và gây ra ngắn mạch làm việc Ngắn mạch làm việc tuy xảy ra trong thời gian ngắn nhưng lại hay xảy ra nên các thiết bị điện trong mạch động lực thường làm việc ở điều kiện nặng nề

Ngắn mạch làm việc cũng có thể gây ra do sụt nở các thành của hố bao quanh đầu điện cực tạo ra ở trong liệu, rồi sự nóng chảy của các mẩu liệu cũng

có thể phá huỷ ngọn lửa hồ quang do tăng chiều dài ngọn lửa Lúc đó phải tiến hành mồi lại bằng cách hạ điện cực xuống cho chạm kim loại rồi nâng lên tạo hồ quang

Trong giai đoạn này số lần ngắn mạch làm việc có thể tới 100 lần hoặc hơn Mỗi lần xảy ra ngắn mạch làm việc công xuất hữu ích giảm mạnh và có khi bằng 0 với tổn hao cực đại Thời gian cho phép của một lần ngắn mạch làm việc

là (2 ÷ 3)s

Do vậy giai đoạn nấu chảy là giai đoạn hồ quang cháy kém ổn định nhất, công suất nhiệt của hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ quang rất ngắn, thường thì vài mm đến 10 ÷ 15 mm Trong giai đoạn này điện áp cấp và công suất ra của máy biến áp lò là lớn nhất

b Giai đoạn ôxy hoá

Đây là giai đoạn khử C của kim loại đến một giới hạn nhất định tuỳ theo yêu cầu công nghệ, khử P và S, khử khí trong gang rồi tinh luyện, sự cháy hoàn toàn của C gây ra sôi mạnh kim loại ở giai đoạn này công suất nhiệt yêu cầu về

cơ bản là để bù lại tổn hao nhiệt và nó bằng khoảng 60% công suất nhiệt của

c Giai đoạn hoàn nguyên

Trước khi thép ra lò phải qua giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử ôxy, khử sun phua và hợp kim hoá kim loại Công suất yêu cầu lúc này cỡ 30% so với giai đoạn một Chế độ năng lượng tương đối ổn định và chiều dài ngọn lửa

hồ quang khoảng vài trục mm

luyệnOxy

hoá

ra mạch khống chế để điều khiển việc nâng hạ điện cực giữ cho nhiệt độ lò hồ quang ổn định.

1.1.6 Sơ đồ mạch động lực

Điện áp cung cấp cho lò hồ quang lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vào là 6, 10,

35 hay 100 KV là tuỳ theo công suất lò (Hình 1.3)

sơ đồ mạch điện chính của lò hồ quang dung lượng dưới 20 tấn

W

KWh

ĐK - BV

VMN

2TI

BAL

CK

1

TI

1MC

Hình 1.4: Sơ đồ điện cơ bản của lò hồ quang.

Trong sơ đồ có các thiết bị chính sau

+ Cầu dao cách ly (CL) dùng để phân cách mạch động lực của lò hồ quang với lưới điện khi cần thiết

+ Máy cắt 1MC dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố Nó được chỉnh định sao cho không tác động khi sảy ra khi ngắn mạch làm việc Máy cắt 1MC cũng dùng để đóng cắt mạch lực dưới tải

+ Cuộn kháng K dùng để hạn chế dòng điện khi xảy ra ngắn mạch làm việc và ổn định sự cháy của hồ quang Khi bắt đầu nấu luyện hay xảy ra ngắn mạch làm việc, khi xảy ra ngắn mạch làm việc thì máy cắt 2MC mở lại để cuộn kháng K tham gia vào mạch để 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 giai đoạn hoàn nguyên, công suất lò yêu cầu ít hơn thì 2MC lại mở ra để đưa 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, hạn chế dòng ngắn mạch làm việc do các phần tử cảm kháng của sơ đồ lò đảm nhiệm

+ Biến áp lò (BAL) dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp, việc đổi nối cuộn sơ cấp thành hình ∆ hay  thực hiện nhờ các máy cắt 3MC, 4MC Cuộn thứ cấp của biến áp lò nối với các điện cực của lò qua một mạch ngắn (MN) không phân nhánh, không có mối hàn

+ Phía sơ cấp biến áp lò có đặt rơle dòng điện cực đại để tác động lên cuộn ngắt 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 lý được Với ngắn mạch làm việc trong một thời gian tương đối ngắn 1MC không cắt mạch mà chỉ có tín hiệu đèn và chuông Phía sơ cấp biến áp lò còn có các dụng cụ đo lường, kiểm tra như : vôn kế, ămpekế, công tơ điện, pha kế… và các thiết bị điều khiển khác

Trong mạch lực đối tượng cần quan tâm nhất là biến áp lò và mạch ngắn

“MN” vì nó đóng vai trò quyết định đến chất lượng sản phẩm

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

- Có độ bền cơ học cao để chịu được 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 dưới tải trong một giới hạn rộng

- Phải làm mát tốt vì dòng lớn, hay có ngắn mạch và vì máy biến áp đặt ở nơi kín lại gần lò

Nếu coi rằng trong giai đoạn nấu chảy tổn thất năng lượng trong lò hồ quang, trong biến áp lò và cuộn kháng K được bù trừ bởi năng lượng của phản ứng tỏa nhiệt thì công suất biến áp lò có thể xác định bằng biểu thức:

[KVA]

K t

W S

sd nc BAL = * * cos ϕ

Trong đó:

tnc : Thời gian nấu chảy (trừ lúc dừng lò);(h) tnc=(1÷3)h

Ksd : Hệ số sử dụng công suất biến áp lò trong giai đoạn nấu chảy

Ksd= (0,8 ÷ 0,9)

cosϕ: Hệ số công suất của thiết bị lò hồ quang

W : Năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời gian nấu chảy và dừng lò giữa hai mẻ nấu (KWh)

W= w*GTrong đó:

G: Khối lượng kim loại nấu (T)

w: Suất chi phí điện năng để nấu chảy [KWh/T]

Suất chi phí điện năng giảm đối với lò có năng lượng lớn, thường : w=(400 ÷ 600)KWh/T

Cuộn thứ cấp máy biến áp lò thường nối ∆ vì dòng ngắn mạch được phân

ra 2 pha và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhẹ hơn Máy biến

áp lò thường làm việc trong tình trạng ngắn mạch và phải có khả năng quá tải nên thường chế tạo to, nặng hơn máy biến áp động lực cùng công suất.

 Mạch ngắn: (MN)

Mạch ngắn hay dây dẫn dòng thứ cấp có dòng điện làm việc rất lớn tới hàng trục thậm chí cả hàng trăm nghìn ampe Tổn hao công suất ở mạch ngắn:

∆Pmn = I2 mn * RmnChiếm khoảng 70% toàn bộ tổn hao trong toàn bộ thiết bị lò hồ quang Do vậy cần phải hạn chế sao cho tổn hao trong mạch này là nhỏ nhất và nó được chế tạo với chiều dài là ngắn nhất Mạch ngắn được ghép từ các tấm đồng lá thành các thanh mềm để có thể uốn dẻo nên xuống theo các thanh điện cực 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) như nhau của các lò hồ quang Khi 3 pha mạch ngắn phân bố đối xứng thì hỗ cảm giữa 2pha bất kỳ sẽ bằng nhau và sức điện động hỗ cảm bằng 0 Trường hợp nếu khoảng cách giữa các pha không như nhau hỗ cảm giữa các pha sẽ khác nhau Trong một pha nào đó sẽ xuất hiện sức điện động phụ ngược chiều dòng điện trong pha đó và tạo ra một sụt áp trên điện trở thuần pha đó Kết quả là pha này như 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 pha khác sức điện động phụ lại cùng chiều với dòng điện của pha, điện trở tác dụng như bị giảm đi và công suất hồ quang pha này sẽ tăng lên Hiện tượng 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 có công suất cùng lớn thì sự mất đối xứng điện từ ở mạch ngắn sẽ càng lớn

Để chống lại hiện tượng trên bằng cách phân bố đối xứng về mặt hình học

và về mặt điện từ của mạch ngắn và các điện từ đặt ở 3 đỉnh một tam giác đều Với lò dung lượng lớn dưới 10 T thì mạch ngắn thường được nối theo ∆

1.2 Giới thiệu truyền động điện điều chỉnh điện cực lò hồ quang

1.2.1 Yêu cầu với các sơ đồ điều chỉnh điện cực lò hồ quang

a Khái quát

Các lò hồ quang nấu luyện kim loại đều có các bộ diều 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 lượng, giảm thấm các bon cho kim loại, nâng cao chất lượng thép, giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động

Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp và sự phân bố nhiệt hay nhiệt độ trong nồi lò

Điều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay đổi điện áp ra của BAL hoặc bằng sự thay đổi dịch chuyển điện cực để thay dổi chiều dài ngọn lửa hồ quang và như vậy sẽ thay đổi được 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 Ihq

- Điện áp hồ quang Uhq

- Tỉ số giữa điện áp và dòng điện hồ quang tức là tổng trở Zhq

Zhq =

hq

hq

I U

Bộ điều chỉnh duy trì dòng hồ quang không đổi (Ihq= const) sẽ không mồi

hồ quang tự động được Ngoài ra khi dòng điện trong một pha nào đó thay đổi sẽ kéo theo dòng điện trong hai pha còn lại thay đổi Ví dụ khi hồ quang trong một pha đứt thì lò hồ quang làm việc như phụ tái một pha với hai pha còn lại nối tiếp vào điện áp dây Lúc đó các bộ điều chỉnh trong 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 1 pha và chủ yếu dùng cho lò hồ quang chân không

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

và sự thay đổi dòng của 1 pha sẽ ảnh hưởng đến 2 pha còn lại như đã trình bày đối với bộ điều chỉnh giữ Ihq = const

Phương pháp tốt nhất là dùng bộ điều chỉnh duy trì tỉ số:

a*Ihq-b*Uhq=b*Ihq*(Z0hq-Zhq) Trong đó:

a, b : Hệ số phụ thuộc hệ số các biến áp đo lường (biến dòng, biến điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng tay khi chỉnh định)

Z0hq , Zhq: Giá trị đặt và giá trị thực của tổng trở hồ quang

Từ đó ta có:

hq

hq hq

I b

U b I a

*

*

= Z0hq - Zhq = ∆Zhq Như vậy việc điều chỉnh thực hiện theo độ lệch của tổng trở hồ quang so với giá trị đặt (điều chỉnh vi sai) Phương pháp này để mồi hồ quang, duy trì được công suất, ít chịu ảnh hưởng của dao động điện áp nguồn cũng như ảnh hưởng 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 vào chiều dài ngọn lửa hồ quang Như vậy điều chỉnh dịch điện cực tức là điều chỉnh chiều dài ngọn lửa hồ quang do đó điều chỉnh được công suất lò hồ quang

b Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang

1 Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò Duy trì dòng điện

hồ quang không tụt quá (4 ÷ 5) trị số giá trị dòng điện làm việc

Vùng không nhạy của bộ điều chỉnh không quá ± (3 ÷ 6)% trong giai đoạn nấu chẩy và ± (2 ÷ 4)% trong các giai đoạn khác

2 Tác động nhanh, đảm báo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang trong thời gian (1,5 ÷ 3)s Điều này sẽ làm giảm số lần ngắt máy cắt chúng, giảm sự thấm

C của kim loại …

Các lò hồ quang hiện đại không cho phép ngắt máy cắt chính quá 2 lần trong giai đoạn nấu chẩy Đảm bảo yêu cầu này nhờ nấu tốc độ dịch cực nhanh tới (2,5 ÷ 3)m/ph.Trong giai đoạn nấu chẩy (khi dùng truyền động điện cơ).và (5 ÷ 6)m/ph (khi truyền động thuỷ lực) Dòng điện hồ quang càng lệch xa trị số đặt thì tốc độ dịch cực càng phải nhanh

3 Thời gian điều chỉnh ngắn

4 Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết như khi chế độ làm việc

bị phá vỡ trong thời gian rất ngắn (vài phần giây) hay trong chế độ thay đổi tính đối xứng, yêu cấu này càng cần đối với lò hồ quang 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 của 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 hưởng tới chế độ làm việc của các pha khác

5 Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn (20 ữ 50)% trị số định mức với sai số không quá 5%

6 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 trước khi chất liệu vào lò) và ngược lại chuyển nhanh về chế độ điều khiển tự động

7 Tự động mồi 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

8 Dừng mọi điện cực khi mất điện lưới

Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịnh cực) có thể truyền động bằng điện - cơ hay thuỷ lực Trong cơ cấu điện - cơ, động cơ được dùng phổ biến là động cơ một chiều kích từ độc lập vì nó có mômen khởi động lớn, giải điều chỉnh rộng, bằng phẳng, rễ điều chỉnh và có thể rễ mở máy, đảo chiều, hãm Đôi khi cũng dùng động cơ KĐB có mômen quán tính của rôto nhỏ

Chương 2 Thiết kế hệ thống điều chỉnh điện cực lò sử

dụng động cơ điện một chiều

2.1 Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực lò hồ quang.

Một hệ điều chỉnh công suất tự động lò hồ quang có sơ đồ chức năng đơn giản như hình vẽ (Hình 2.1)

Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 6 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai Bộ điều chỉnh gồm các bộ 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 tượng điều chỉnh tới (tương ứng

tỷ lệ với dòng và áp hồ quang) và một tín hiệu từ thiết bị đặt tới

Tín hiệu sai lệch từ phần tử so sánh được khuếch đại qua bộ khuếch đại (4) rồi tới cơ cấu chấp hành (5) để dịch cực theo hướng giảm sai lệch

Hệ điều chỉnh tự động có thể dùng: Khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, thiristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ…

2.2 Các phương án truyền động

2.2.1 Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò hồ quang dùng hệ MĐKĐ-Đ

Hình 2.2 biểu thị sơ đồ dịch cực cho một pha lò hồ quang và mỗi pha đều có một bộ điều chỉnh như vậy

Máy điện khuếch đại cấp điện cho động cơ (Đ) để dịch cực và có 3 cuộn kích từ

Cuộn điều chỉnh CĐC1 để khống chế tự động

Cuộn điều chỉnh CĐC2 để khống chế bằng tay

Cuộn phản hồi âm áp CFA Cuộn này có sđđ ngược chiều với cuộn trên

1’6

3

ở chế độ tự động TĐ các tiếp điểm 5 - 6 ; 7 - 8 kín, mở 1CD đóng 2CD Điện

áp ra trên chỉnh lưu 1CL tỷ lệ với dòng điện hồ quang và rơi trên điện trở 5R Điện áp ra trên chỉnh lưu 2CL tỷ lệ với điện áp hồ quang và rơi trên điện trở 4R Cuộn dây điều chỉnh CĐC1 của MĐKĐ nối vào hiệu số điện áp lấy trên một phần của 5R và 4R

Nghĩa là thực hiện quy luật điều chỉnh a * Ihq - b *Uhq = b * Ihq *(Z0hq- Zhq) khi chưa có hồ quang, dòng bằng không và điện áp lớn nhất Sđđ cuộn CĐC1 có chiều để MĐKĐ phát điện áp cho động cơ Đ hạ điện cực xuống chậm Lúc này rơle dòng RĐ chưa tác động nên 3R tham gia vào mạch CĐC1 và stđ của CĐC1 nhỏ khi hạ do cực tính (+) ở trên lên điốt 3CL nối tắt 7R làm tăng dòng cuộn phản hồi âm áp CFA, hạn chế bớt stđ của CĐC1 (cỡ 50%) Do vậy điện cực được hạ xuống chậm

Khi điện cực chạm vào kim loại thì dòng là lớn nhất còn điện áp bằng O (ngắn mạch làm việc) rơle RD tác động nối tắt 3R trong mạch cuộn CĐC1 Stđ cuộn này đổi chiều và có giá trị lớn, MĐKĐ phát điện áp cấp cho Đ kéo điện cực lên nhanh (cực tính (-) điện áp cấp ở trên) mặt khác lúc này điốt 4CL thông mạch rơle áp RA với điện áp lớn của MĐKĐ nên rơle thời gian Rth mất điện Sau thời gian duy trì tiếp điểm thường mở mở chậm Rth sẽ đưa điện trở 9R vào mạch kích từ KTĐ của động cơ Đ để giảm từ thông và tốc độ động cơ nâng điện cực tăng lên Lúc này do cực tính điện áp (-) ở trên nên 3CL khoá và 7R tham gia vào mạch cuộn phản hồi âm áp CFA làm giảm dòng qua CFA, sự hạn chế stđ cuộn CĐC1 giảm bớt (còn hạn chế cỡ 30%) do vậy điện áp phát ra của MĐKĐ cũng tăng lên

Điện cực rời khỏi kim loại thì hồ quang cũng được mồi Trong quá trình điện cực đi lên thì Ihq giảm và Uhq tăng Hiệu điện áp lấy trên 4R và 5R giảm dần stđ cuộn CĐC1 giảm, điện áp MĐKĐ phát ra giảm và động cơ nâng cực lên chậm dần Khi điện áp phát ra của MĐKĐ dưới ngưỡng nhả của rơle áp RA thì điện trở 9R được tách ra khỏi mạch kích từ động cơ Đ, tốc độ động cơ càng chậm Khi cân bằng điện áp tỷ lệ với dòng hồ quang rơi trên 5R và điện áp tỷ lệ với áp hồ quang rơi trên 4Rthì stđ của CĐC1 bằng 0, điện áp MĐKĐ = 0 động

cơ Đ dừng quay và hồ quang cháy ổn định

Đ HN

RD

8R

4R 5R

1K

2CD

CC

2K 2R

i n c cĐ ệ ự

RA 9R

Hình 2.2

Nếu mất ổn định thì hiệu số điện áp sẽ có và cuộn CĐ1 sẽ có stđ làm MĐKĐ phát điện áp cấp cho động cơ Đ để dịch cực Chiều và tốc độ dịch cực phụ thuộc vào chiều và độ lớn stđ cuộn CĐC1 Nếu dòng Ihq tăng (chiều dài ngọn lửa giảm) thì Đ nâng điện cực lên Nếu Ihq giảm thì ngược lại

Khi đứt hồ quang (Ihq=0) thì quá trình diễn ra như lúc mồi hồ quang.

Ở chế độ khống chế bằng tay cầu dao 1CD được đóng và 2CD được mở Tay gạt ở vị trí nâng (N) hay hạ (H) tuỳ yêu cầu nâng hạ điện cực Tác dụng cuộn CĐC2 lúc này giống cuộn CĐC1 ở chế độ tự động

2.2.2 Sơ đồ điều chỉnh dịch cực lò điện hồ quang bằng thiristor

Sơ đồ bộ điều chỉnh lò hồ quang bằng thyristor được chỉ ra trên (hình 2.3) Sơ đồ điều chỉnh 1 pha

Bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang bằng thyristor là có triển vọng nhất

Nó thoả mãn các yêu cầu đề ra và chỉ thua kém hệ thuỷ lực về sự tác động nhanh

Bộ điều chỉnh thyristor có thể làm việc với lò dung lượng 200T Động cơ dịch cực có công suất 11KW Tốc độ dịch cực lớn nhất (4.5 ữ 5)m/ph khi dùng thanh răng và 1.5m/ph khi dùng tời

Tín hiệu tỷ lệ với dòng Ihqvà áp Uhq của 1 pha từ các biến dòng TI và biến

áp TU tới các bộ chỉnh lưu 1CL, 2CL Sự mất cân bằng giữa các tín hiệu đầu vào sẽ được đưa tới khâu vùng không nhạy KN Từ đó tới khâu khuếch đại bán dẫn KĐ còn có tín hiệu phản hồi âm tốc độ của động cơ dịch cực M Từ khâu khuếch đại tín hiệu sai lệch sẽ tới khâu nguồn điều khiển ĐK và qua đó tới các khâu xung pha: FX1,FX2 để điều chỉnh góc mở thyristor cấp điện cho phần ứng động cơ M

Cấp điện cho khối khuếch đại là khối nguồn NG Nếu chế độ điện của lò

hồ quang tương ứng như chế độ đặt thì khối KĐ không có tín hiệu ra, động cơ M không quay và không dịch cực

NKT

KTM

M

FX2ĐK

Nếu chế độ làm việc mà sai lệch khỏi chế độ đặt (như Ihq tăng do ngắn mạch, Uhq tăng do chưa mồi hay đứt hồ quang…) mà độ lớn tín hiệu vượt quá vùng không nhạy của bộ điều chỉnh (oa1,oa2 trên hình 2.4)

Thì đầu ra khối KN có tín hiệu qua KĐ, ĐK,

FX1, FX2 sẽ điều khiển mở thyristor cấp điện cho động cơ M quay dịch cực Khi Uhq tăng thì động cơ hạ điện cực xuống Tốc độ động cơ xác định bởi hiệu số tín hiệu ra của khối không nhạy và tín hiệu phản hồi âm áp Quy luật điều chỉnh hạ điện cực là tỷ lệ trên toàn giải tín hiệuvào kể cả khi đứt hồ quang (đoạn a2, b2)

Khi Ihq tăng thì động cơ nâng điện cực lên, ở vùng thay đổi nhỏ của Ihq thì tốc độ nâng tỷ lệ với số gia ∆Ihq (đoạn a1,b1) ở vùng thay đổi lớn của Ihq thì tốc độ nâng nhảy vọt, chế độ rơle đạt được nhờ ổn áp Dz trong mạch phản hồi âm điện áp

Đặc tính tĩnh như hình 6 cho khả năng loại trừ nhanh chế độ sai lệch (ngắn mạch, đứt hồ quang) và trong giai đoạn hoàn nguyên, các sai lệch nhỏ không có tác động hoặc tác động ở vùng tốc độ nhỏ, do vậy loại trừ hiện tượng quá điều chỉnh

Công nghệ thực tế hiện nay của lò hồ quang việc truyền động dịch cực có thể dùng động cơ điện 1 chiều hoặc động cơ điện xoay chiều không đồng bộ Tuy nhiên viêc truyền động dùng động cơ KĐB đến nay vẫn bị hạn chế dùng bởi phương pháp điều khiển mặc dù trên thị trường đã có các bộ biến tần, nhưng giá thành còn đắt, việc điều chỉnh tốc độ còn nhiều khó khăn

Động cơ điện một chiều hiện nay được dùng rất phổ biến trong các hệ thống truyền động đặc biệt là trong truyền động dịch cực lò hồ quang Với ưu

-Vmax

lực đơn giản, đặc tính cơ cứng, khả năng làm việc quá tải lớn Chính vì vậy mà trong công nghệ lò hồ quang thường hay dùng động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập.

Vậy ta có sơ đồ mạch động lực như hình vẽ dưới đây:

o o

o o

o o

o

Trong đó:

BA: Máy biến áp động lực

BBĐI, II: Bộ biến đổi I và II dùng để cung cấp điện cho động cơ làm việc theo chiều quay mong muốn

CB1 ÷ CB2: Hai cuộn kháng cân bằng

Csb: Cuộn kháng san bằng

CKĐ:Cuộn kích từ động cơ

Đ: Động cơ điện một chiều kích từ độc lập

2.3.2.Bộ chỉnh lưu có điều khiển.

Như đã biết trong quá trình làm việc của lò hồ quang thì có sự ăn mòn điện cực làm cho công suất lò hồ quang thay đổi

Để ổn định chế độ làm việc của ngọn lửa hồ quang (ổn định công suất lò hồ quang) thì ta có thể sử dụng hệ thống nâng hạ điện cực lò hồ quang một cách tự động hoặc khi cần thay đổi công suất lò thì ta có thể nâng hạ điện cực bằng tay Trong nhiều trường hợp ta cần phải thay đổi dược chiều dòng qua phụ tải của

bộ chỉnh lưu, mà do tính dẫn dòng một chiều của các van nên ta phải đảo chiều bằng công tắc tơ hoặc sử dụng các sơ đồ, đặc biệt sử dụng 2 bộ chỉnh lưu mà mỗi bộ chỉnh lưu tạo ra dòng điện theo một hướng

Để điều khiển 2 bộ chỉnh lưu trong trường hợp có đảo chiều người ta có thể sử dụng một số phương pháp sau:

- Điều khiển riêng rẽ (điều khiển độc lập) 2 sơ đồ chỉnh lưu

- Điều khiển phối hợp 2 sơ đồ chỉnh lưu Trong phương pháp này lại được chia thành

+ Điều khiển phối hợp tuyến tính

+ Điều khiển phối hợp phi tuyến

Phụ thuộc vào phương pháp điều khiển 2 sơ đồ chỉnh lưu trong hợp bộ biến đổi mà sơ đồ mạch động lực bộ biến đổi cũng có sự khác nhau Khi điều khiển phối hợp các sơ đồ chỉnh lưu thì trong mạch động lực buộc phải sử dụng các cuộn kháng để hạn chế dòng cân bằng.Phương pháp điều khiển này có độ tác động nhanh, quan hệ giữa góc điều khiển và điện áp chỉnh lưu trung bình là đơn trị

Nội dung của phương pháp điều khiển bộ biến đổi đảo chiều theo phương pháp phối hợp tuyến tính Khi thực hiện phương pháp điều khiển này người ta