  Lò nhiệt là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng dùng trong các quá trình công nghệ khác nhau như nung hoặc nấu luyện các vật liệu, các kim loại và các hợp kim khác nhau v.v  Ưu điểm của lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu Lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu có những ưu điểm sau : - Có khả năng tạo được nhiệt độ cao. - Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao. - Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và nhiệt độ - Kín. - Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên liệu và vận chuyển vật phẩm. - Đảm bảo điều kiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị gọn nhẹ.  Nhược điểm của lò nhiệt. - Năng lượng điện đắt. - Yêu cầu có trình độ cao khi sử dụng. 1  Lò nhiệt làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ toả ra một lượng nhiệt theo định luật Jun- Lenxơ : Q=I 2 RT Q - Lượng nhiệt tính bằng Jun (J) I - Dòng điện tính bằng Ampe (A) R - Điện trở tính bằng Ôm T - Thời gian tính bằng giây (s) Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò : - Vật nung : Trường hợp này gọi là nung trực tiếp. - Dây nung : Khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này gọi là nung gián tiếp. Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng để nung những vật có hình dạng đơn giản ( tiết diện chữ nhật, vuông và tròn ). Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho nên nói đến lò nhiệt không thể không đề cập đến vật liệu để làm dây nung, bộ phận phát nhiệt của lò.  ! Lò nhiệt thông thường gồm ba phần chính : vỏ lò, lớp lót và dây nung. " Vỏ lò nhiệt là một khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong quá trình làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò. 2 Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín, còn đối với các lò nhiệt bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổn thất nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao lò. Trong những trường hợp riêng, lò nhiệt có thể làm vỏ lò không bọc kín. Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu được tải trọng của lớp lót, phụ tải lò ( vật nung ) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lò. - Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v - Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp v.v - Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò chữ nhật khi cùng một lượng kim loại để chế tạo vỏ lò. Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta thường dùng thép tấm dày 3- 6 mm khi đường kính vỏ lò là 1000- 2000 mm và 8- 12 mm khi đường kính vỏ lò là 2500- 4000 mm và 14- 20 mm khi đường kính vỏ lò khoảng 4500- 6500 mm. Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng các vòng đệm tăng cường bằng các loại thép hình. Vỏ lò chữ nhật được dựng lên nhờ các thép hình U, L và thép tấm cắt theo hình dáng thích hợp. Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tuỳ theo yêu cầu kín của lò. Phương pháp gia công vỏ lò loại này chủ yếu là hàn và tán. #$ Lớp lót lò nhiệt thường gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cách nhiệt. Phần vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng và kích thước đã cho của buồng lò. Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi 3 là các khối đầm. Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến hành ở ngoài nhờ các khuôn. Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau : - Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại của lò. - Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc. - Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển trong điều kiện làm việc. - Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn. - Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu được tác dụng của khí quyển lò và ảnh hưởng của vật nung. - Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với lò làm việc chu kỳ. Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói chung không yêu cầu. Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt là : - Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu. - Khả năng tích nhiệt cực tiểu. - Ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định. Phần cách nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thể điền đầy bằng bột cách nhiệt. %&' 4 Theo đặc tính của vật liệu dùng làm dây nung, người ta chia dây nung làm hai loại : dây nung kim loại và dây nung phi kim loại. Trong công nghiệp, các lò nhiệt dùng phổ biến là dây nung kim loại. Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò nhiệt công nghiệp, dây nung kim loại đều được chế tạo bằng các hợp kim Crôm-Nhôm và Crôm-Niken là các hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên chất được dùng để chế tạo dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất thường có những tính chất không có lợi cho việc chế tạo dây nung như : - Điện trở suất nhỏ. - Hệ số nhiệt điện trở lớn. - Bị ôxy hoá mạnh trong môi trường khí quyễn bình thường. Dây nung kim loại thường được chế tạo ở dạng tròn và dạng băng. Dây nung phi kim loại. Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than. %# (&) Lò nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật : - Sản xuất thép chất lượng cao. - Sản xuất các hợp kim phe-rô. - Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện. - Nung các vật phẩm trước khi cán, rèn dập, kéo sợi. - Sản xuất đúc và kim loại bột. Trong các lĩnh vực công nghiệp khác : 5 - Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò nhiệt được dùng để sất, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm. - Trong các lĩnh vực khác, lò nhiệt được dùng để sản xuất các vật phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật liệu chịu lửa v.v Lò nhiệt không những có mặt trong các ngành công nghiệp mà ngày càng được dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nước điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v *+ • ,-./-.01234567-89:;5<=8>?:-:; Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau : - Chịu nóng tốt, ít bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao. - Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao. - Điện trở suất phải lớn. - Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ. - Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi. - Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng. • @A:;?,-./-.BCD:EF62G6.H-4IJ5KE67: - LM5N2O.P:;:;@7 Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp với quá trình công nghệ yêu cầu mà còn tính đến khả năng sử dụng nó đối với quá trình công nghệ khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và làm tăng giá thành một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo được các điều kiện 6 như thế mới coi là hợp lý nhất. Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu cầu về lò nhiệt vượt xa khả năng sản xuất ra nó. - 67-Q-D2ORS4@-34 Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết cấu khi các thông số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng giá thành, v.v ). Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v là các chỉ tiêu cơ bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất dẫn động, mô men xoắn, lực, v.v ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành kết cấu. - @T..@T:R@65<=267. Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của chất lượng kết cấu của các lò nhiệt. Thường các lò điện làm việc liên tục trong một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản suất chung. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các lò nhiệt làm việc liên tục trong dây chuyền sản xuất tự động. Ngay đối với các lò nhiệt làm việc chu kỳ, lò ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa là phá huỷ chế độ làm việc bình thường của lò ) có thể dẫn đến làm hư hỏng sản phẩm, lãng phí nguyên vật liệu và làm tăng giá thành sản phẩm. Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận nào đó của lò nhiệt là khả năng thay thế nhanh hoặc khả năng dự trữ lớn khi lò làm việc bình thường. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đến các bộ phận quan trọng nhất, quyết định sự làm việc liên tục của lò. Thí dụ : dây nung, băng tải, v.v 7 - 67:5L6R@6UV8W:; Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yêu cầu: + Số nhân viên phục vụ tối thiểu. + Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực và sự dẻo dai của nhân viên phục vụ. + Số lượng các thiết bị hiếm và qúy bị hao mòn nhanh yêu cầu tối thiểu. + Bảo quản dễ dàng, kiểm tra và sửa chữa tất cả các bộ phận của thiết bị thuận lợi. + Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp vệ sinh và tuyệt đối an toàn. - XY2<EB:;6D:R@6.@Z4IJ Về mặt này yêu cầu như sau : + Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu qúy và hiếm ( các kim loại mầu, các hợp kim có hàm lượng niken cao, v.v ). + Công nghệ chế tạo đơn giản nghĩa là khả năng chế tạo phải sao cho ngày công ít nhất và tận dụng đưọc các thiết bị, dụng cụ thông thường có sẵn trong các nhà máy chế tạo để gia công. + Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất. + Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để dễ dàng đổi lẫn và thuận tiện khi lắp ráp. + Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo ( đúc, hàn, dập ). Bỏ các chi tiết và các khâu gia công cơ khí không hợp lý. - [:@8\:;CO:;J<6E]M Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết phải có hình dáng và tỷ lệ các cạnh phù hợp, dễ coi. Tuy vậy cũng cần chú ý rằng, độ bền 8 của kết cấu khi trọng lượng nhỏ và hình dáng bề ngoài đẹp có quan hệ khăng khít với nhau. Việc gia công lần cuối như sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hình dáng bề ngoài của lò điện. Song cũng cần tránh sự trang trí không cần thiết. %^_^`!a  b_c %d b_c 6e6U4Je.@f=g.@J8K:;.@D?Q-1R@64@JD=h:@16E6O-R67: U AK > 0 I G > 0 Khi tiristor chuyển sang trạng thái dẫn thì cực điều khiển không còn tác dụng. Tiristor chỉ trở về trạng thái khoá nếu dòng điện I A < I H . ( I H : dòng điện duy trì ). Chức năng của mạch điều khiển : 9 + Điều chỉnh được vị trí xung trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện áp đặt lên A-K của tiristor. + Tạo ra được các xung đủ diều kiện mở tiristor, độ rộng xung t x được tính theo biểu thức : dtdi I t H x / = (3.1) di/dt : tốc độ biến thiên dòng tải. % Xi b_cXj!X U AK : điện áp điều khiển ( điện áp một chiều ). U t : điện áp tựa ( đồng bộ với điện áp A-K của tiristor ). Hiệu điện áp | U đk – U t | đưa vào khâu so sánh. (1) : làm việc như một trigơ. Đầu ra nhận được một chuỗi xung chữ nhật. (2) : khâu tạo xung. (3) : khâu khuếch đại xung. (4) : khâu biến áp xung. Thay đổi U đk có thể điều chỉnh được vị trí xung điều khiển tức là điều chỉnh được góc α. %%db_c Có hai nguyên tắc : 1 ;-?,:4T.E6O-R@6k:4@l:;Em:;4-?Z:4n:@ U đk + U t đưa đến đầu vào của một khâu so sánh bằng cánh làm biến đổi U đk ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung tức là điều chỉnh được góc α. Khi U đk = 0 ta có α = 0 10 [...]... đó được đưa vào bộ PI gồm Uđặt, R15, C3, R17, đầu ra là Uchuẩn ( U1, U2, U3, U4, U5, U6) 3.4 TÍNH TOÁN MẠCH ĐIỀU KHIỂN Trong mạch điều khiển ta chọn toàn bộ IC là TL084 có các thông số : Vcc = ± 15V 11 P tiêu thụ = 680 MW Rin = 106 MΩ U1 = Urabh = ±13 (V) U2 = Urabh = ±13 (V) Điốt trong mạch điều khiển là loại 1N4009 có các thông số : Ilvmax = 10 A Ungược = 25 V Umở = 1 V Điốt Zenner là loại BZD23-C9V1... Ptth=680mW, AND 4081 cóPtth=2,5nW Vậy công suất tiêu thụ ở 6 IC TL084 và AND 4081 là P8IC = 6.0,68+8.2,5.10-9 = 4,08 W Công suất biến áp cấp cho 6 cực điều khiển là P x = 6UgIg = 6 2,5 0,25 = 3,75W Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi : P = Pđf + P8IC + Px = 0,06 + 4,08 + 3,75 = 7,89 W Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất trong máy S = 1,05.P = 1,05.7,89 = 8,28 W 24 Dòng điện thứ cấp máy biến áp... nhiệt kế xuất hiện một điện áp ∆Et sao cho ∆Et = ∆U Vì vậy mV kế vẫn chỉ 0 V Ta dùng cặp nhiệt điện Platin – Platin Rôđi (90% là Pt, 10% là Rh) đo lâu dài với nhiệt độ là 1000 – 12000C Khoảng 1000C thì tăng 0,64 mV Ta có đồ thị quan hệ giữa Et = f(t0C) Nhiệt độ nhỏ nhất là 8000C Tra đồ thị ta được Et = 5,1 mV Nhiệt độ cao nhất là 10000C Tra đồ thị ta được Et = 6,4 mV Điện áp đo được trên mV kế là nhỏ... Thường lấy B = Uđkmax Khi Uđk = 0 thì α = π/2 Nguyên tắc này được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu chất lượng cao Nhận xét: Yêu cầu của điều áp xoay chiều ba pha có thể dùng nguyên tắc điều khiển thẳng đứng tuyến tính vì nó đơn giản và đáp ứng được yêu cầu mạch lực Tín hiệu phản hồi là sensor nhiệt độ biến tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện, bao gồm sơ đồ cầu R 9, R10, R11, R*, En Tín hiệu điện này... em có thể hoàn thiện được đề tài của mình một cách tốt nhất Em xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Điện tử công suất- Nguyễn Bính Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật-1995 2 Điện tử công suất lý thuyết -thiết kế- ứng dụng tập 1 Lê văn Doanh - Nguyễn Thế Công - Trần văn Thịnh Chủ biên: Lê văn Doanh Nhà xuất bản khoa học và kĩ thuật Hà Nội 30 ... đo nhiệt độ trong lò lấy tín hiệu ra là điện áp Et : Trong sơ đồ trên : 20 R20, R18, R19 là điện trở Manganin R17 là điện trở thay đổi theo nhiệt độ được làm bằng Cu hoặc Ni Ở 00C cầu được tính toán cân bằng, lúc này E t = 0 Khi nhiệt độ môi trường thay đổi cầu mất cân bằng Lúc này giá trị của R 17 cũng thay đổi làm xuất hiện trên hai đầu A,B một điện áp ∆U Mặt khác nhiệt độ thay đổi nên hai đầu nhiệt. .. thoả mãn điều kiện chọn C4, C5 là tụ làm phẳng 330 µF – 25 V Sơ đồ tạo điện áp –E có các thông số tương ứng hoàn toàn tương tự 23 3.4.7 Tính toán biến áp nguồn nuôi Chọn : U2 = U21 = Udf = 10 V I2 = Idf = 1 mA Công suất máy biến áp đồng pha Pđf =6 Udf Idf=0,06W Có 21 khuếch đại thuật toán nên ta chọn 6 IC TL084, 6 con AND nên ta chọn 2 IC 4081 TL084 có Ptth=680mW, AND 4081 cóPtth=2,5nW Vậy công suất tiêu... D4 chỉ lấy xung chữ nhật dương U4 Uđk có thể thay đổi, khi nhiệt độ tăng | Uđk | giảm, góc phát xung lớn lên làm điện áp đầu ra của thyristor giảm và ngược lại, khi nhiệt độ giảm | U đk | góc phát xung giảm đi làm điện áp đầu ra của thyristor tăng ( Khâu phản hồi điện áp là phản hồi âm để ổn định ở một điện áp nhất định, tương ứng với một nhiệt độ nhất định ) Xung U4 và xung chùm Ux được đưa qua con... 0 ta có α > 0 Quan hệ giữa α và Uđk như sau : α =π U dk U t max (3.2) Ta lấy Uđkmax = Utmax b Nguyên tắc điều khiển thẳng đứng “arccos” Nguyên tắc này dùng hai điện áp : Điện áp động bộ Ut vượt trước điện áp A-K của tiristor một góc bằng π/2 ( Nếu UAK = Asinωt thì Ut = Bcosωt ) UAK có thể điều khiển được theo hai hướng dương và âm U t + Uđk được đưa đến đầu vào khâu so sánh Khi Ut + Uđk = 0 ta nhận... đưa qua con AND Đầu ra AND là xung chùm Xung chùm này được qua T3, T4 mắc đalinhtơn để khuyếch đại công suất ( khuyếch đại dòng ) Đưa xung qua biến áp xung BAX, cho độ rộng xung và biên độ xung như mong muốn Bộ phát xung chùm là đa hài tự dao động gồm R 11, R12, R13, C2 và IC A4, qua D6 lấy xung chùm dương Kết luận 29 Sau một thời gian thực hiện đề tài nhờ được sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Đoàn . vỏ lò. - Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v - Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp v.v - Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò. điểm của lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu Lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu có những ưu điểm sau : - Có khả năng tạo được nhiệt độ cao. - Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao. -. các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn kín, còn đối với các lò nhiệt bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổn thất nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò,