Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn cho lò điện trở Đồ án được chia thành các phần sau: Chương 1: Tổng quan về lò điện trở. Chương 2: Tổng quan về bộ chỉnh lưu cầu một pha điều khiển hoàn toàn. Chương 3: Thiết kế và tính toán mạch lực. Chương 4: Thiết kế và tính toán mạch điều khiển. Chương 5: Mô phòng mạch lực và mạch điều khiển.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT TÊN ĐỀ TÀI Thiết kế chỉnh lưu cầu pha điều khiển hồn tồn cho lị điện trở Giảng viên hướng dẫn: Đàm Khắc Nhân Sinh viên thực hiện: Đỗ Văn Tùng Mã sinh viên: 20810410101 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật điều khiển Tự động hóa Chuyên ngành: Tự động hóa điều khiển thiết bị điện công nghiệp Lớp: D15TDH&DKTBCN2 Năm học: 2022 - 2023 Hà Nội, tháng … năm 2023 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: … …………….………….…… Mã số sinh viên: ……………… Lớp:…………… Chuyên ngành: ……………… Tên đề tài đồ án: ……………………………………………… ……………………………………… ……………………………………………………………………………………… Các số liệu liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… ………………………………………………………………………………………… … ………………………………….… ……………………… …………… … …………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………… … …………………………………………………………………………………… Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: …………… ………………… Hà Nội, ngày tháng năm 2023 Giảng viên hướng dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ 1.1 Khái niệm chung 1.2 Phân loại lò điện trở 1.3 Nguyên lý làm việc lò 1.4 Cấu tạo lò điện trở 10 1.5 Kết luận chương 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ BỘ ĐIỀU KHIỂN CHỈNH LƯU CẦU PHA ĐIỀU KHIỂN HOÀN TOÀN 13 2.1 Tổng quan chỉnh lưu 13 2.1.1 Cấu trúc mạch chỉnh lưu 13 2.1.2 Phân loại chỉnh lưu 13 2.2 Tổng quan thyristor 14 2.3 Phân tích số mạch chỉnh lưu 15 2.3.1 Mạch chỉnh lưu pha có điểm giữa, tải trở, có điều khiển 15 2.3.2 Chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 16 2.4 Kết luận chương 2: 19 CHƯƠNG 3: TÌNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH LỰC 20 3.1 Giới thiệu chung mạch lực 20 3.2 Tính tốn lựa chọn phần tử mạch 21 3.2.1 Tính chọn van mạch lực 21 3.2.2 Tính chọn biến áp lực 23 3.2.3 Tính chọn phần tử bảo vệ 23 3.2.4 Tính tốn khâu lọc chiều 24 3.3 Kết luận chương 25 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KÊ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 26 4.1 Yêu cầu mạch điều khiển: 26 4.2 Thiết kế mạch điều khiển 26 4.2.1 Khâu đồng pha tạo điện áp đồng 26 4.2.2 Khâu tạo điện áp cưa 29 4.2.3 Khâu so sánh 31 4.2.4 Khâu tạo xung chùm 33 4.2.5 Khâu khuếch đại xung biến áp xung 35 CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG MẠCH LỰC VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 38 5.1 Mạch lực 38 5.2 Mạch điều khiển 39 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 DANH MỤC HÌNH Y Hình 1: Cấu tạo lị điện trở trực tiếp gián tiếp Hình 2: đồ thị nhiệt độ lị điện trở Hình 1: cấu trúc mạch chỉnh lưu 13 Hình 2: cấu trúc bán dẫn (a) ký hiệu van thyristor (b) 15 Hình 3: Sơ đồ mạch chỉnh lưu pha có điểm giữa, tải trở 15 Hình 4: Đồ thị mạch chỉnh lưu pha có điểm giữa, tải trở 15 Hình 5: Sơ đồ mạch chỉnh lưu cầu pha có điều khiển 16 Hình 6: Đồ thị mạch chỉnh lưu cầu pha, tải trở cảm, có điều khiển 17 Hình 7: đồ thị mạch chỉnh lưu cầu pha có điều khiển với tải trở 18 Hình 8: đồ thị mạch chỉnh lưu cầu pha có điều khiển, tải trở cảm Hình 1: sơ đồ mạch lực 20 Hình 2: sơ đồ bảo vệ cho van 24 Hình 3: sơ đồ mạch lọc chiều điện dung Hình 1: sơ đồ khối mạch điều khiển 26 Hình 2: mạch lực đồ thị khâu đồng pha tạo điện áp đồng 27 Hình 3: mạch lực đồ thị khâu tạo điện áp cưa 29 Hình 4: mạch lực đồ thị khâu so sánh 32 Hình 5: mạch lực đồ thị khâu tạo dao động 34 Hình 6: mạch lực đồ thị khâu tạo xung chùm 34 Hình 7: mạch lực đồ thị khâu khuếch đại xung 35 Hình 1: sơ đồ mạch lực 38 Hình 2: đồ thị mạch lực 38 Hình 3: sơ đồ mạch điều khiển 39 Hình 4: đồ thị khâu đồng pha tạo điện áp đồng 40 Hình 5: đồ thị khâu tạo điện áp cưa điện áp đồng 40 Hình 6: đồ thị khâu tạo điện áp cưa khâu so sánh 40 Hình 7: đồ thị khâu tạo dao động 41 Hình 8: đồ thị khâu tạo xung chùm 41 Hình 9: đồ thị khâu khuếch đại xung 41 DANH MỤC BẢNG BI Bảng 1: thông số van thyristor 22Y Bảng 1: bảng thông số giá trị khâu đồng pha tạo điện áp đồng 29 Bảng 2: bảng thông số giá trị khâu tạo điện áp cưa 31 Bảng 3: bảng thông số giá trị linh kiện khâu so sánh 33 Bảng 4: Bảng thông số giá trị phần tử khâu khuếch đại xung 37 LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp sản xuất, công nghệ nung nhiệt luyện, nấu chảy kim loại… thường sử dụng lị điện trở Loại cơng nghệ với nhiều ưu điểm như: nung nhanh, cấu trúc lò đơn giản, dễ vận hành, dễ sửa chữa,… lò điện trở thường sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, chí dân dụng Thiết kế chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn toàn cho lị điện trở, u cầu đồ án mà em giao tìm hiểu nghiên cứu Đồ án chia thành phần sau: Chương 1: Tổng quan lò điện trở Chương 2: Tổng quan chỉnh lưu cầu pha điều khiển hoàn tồn Chương 3: Thiết kế tính tốn mạch lực Chương 4: Thiết kế tính tốn mạch điều khiển Chương 5: Mơ phịng mạch lực mạch điều khiển CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN TRỞ 1.1 Khái niệm chung Lò điện trở thiết bị biến đổi điện thành nhiệt thông qua dây đốt (dây điện trở) Từ dây đốt, qua xạ, đối lưu truyền dẫn nhiệt, nhiệt truyền tới vật cần gia nhiệt Lò điện trở thường dùng để nung, nhiệt luyện, nấu chảy kim loại màu hợp kim màu… 1.2 Phân loại lò điện trở Phân loại theo phương pháp toả nhiệt: - Lò điện trở tác dụng trực tiếp Lò điện trở tác dụng gián tiếp a, lò điện trở trực tiếp b, lò điện trở gián tiếp vật liệu đốt nóng trực tiếp Aptomat đầu vào Biến áp Đầu cấp điện Dây đốt Vật liệu nung nóng gián tiếp Hình 1: Cấu tạo lị điện trở trực tiếp gián tiếp Phân loại theo nhiệt độ làm việc: - Lò nhiệt độ thấp: nhiệt độ làm việc lị 6500C Lị nhiệt trung bình: nhiệt độ làm việc lò từ 6500C đến 12000C Lò nhiệt độ cao: nhiệt độ làm việc lò 12000C Phân loại theo nơi dùng: - Lò dùng cơng nghiệp Lị dùng phịng thí nghiệm Lị dùng gia đình Phân loại theo đặc tính làm việc: - Lò làm việc liên tục Lò làm việc gián đoạn a, lị liên tục b, lị làm việc có tính lặp lại c, lị gián đoạn Hình 2: đồ thị nhiệt độ lò điện trở 1.3 Nguyên lý làm việc lò Lò điện trở làm việc dựa sở có dịng điện chạy qua dây dẫn vật dẫn toả lượng nhiệt theo định luật Jun-Lenxơ : Q I RT (1.1) Trong đó: Q - Lượng nhiệt tính Jun (J) I - Dịng điện tính Ampe (A) R - Điện trở tính (Ơm) T - Thời gian tính giây (s) Từ cơng thức ta thấy điện trở R đóng vai trị : - Vật nung : Trường hợp gọi nung trực tiếp - Dây nung : Khi dây nung nung nóng truyền nhiệt cho vật nung xạ, đối lưu, dẫn nhiệt phức hợp Trường hợp gọi nung gián tiếp Trường hợp thứ gặp dùng để nung vật có hình dạng đơn giản ( tiết diện chữ nhật, vng trịn ) Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều thực tế cơng nghiệp Cho nên nói đến lị điện trở khơng thể không đề cập đến vật liệu để làm dây nung, phận phát nhiệt lò 1.4 Cấu tạo lị điện trở Lị điện trở thơng thường gồm ba phần chính: vỏ lị, lớp lót dây nung a) Vỏ lò: Vỏ lò điện trở khung cứng vững, chủ yếu để chị tải trọng trình làm việc lò Mặt khác vỏ lò dùng để giữ lớp cách nhiệt rời đảm bảo kín hồn tồn tương đối lị Đối với lị làm việc với khí bảo vệ, cấn thiết vỏ lị phải hồn tồn kín, cịn lị điện trở bình thường, kín vỏ lị cần giảm tổng thất nhiệt tránh lùa khơng khí lạnh vào lị, đặc biệt theo chiều cao lò Trong trường hợp riêng, lò điện trở làm vỏ lị khơng bọc kín Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chị tải trọng lớp lót, phụ tải lị ( vật nung ) cấu khí gắn vỏ lị – Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v… – Vỏ lò tròn dùng lò giếng vài lò chụp v.v… – Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên tốt vỏ lò chữ nhật lượng kim loại để chế tạo vỏ lò Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta thường dùng thép dày – Từ – mm đường kính vỏ lị 1000 – 2000 mm – 12 mm đường kính vỏ lị 2500 – 4000 mm 14 – 20 mm đường kính vỏ lị khoảng 4500 – 6500 mm Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng vòng đệm tăng cường loại thép hình Vỏ lị chữ nhật dựng lên nhờ thép hình U, L thép cắt theo hình dáng thích hợp Vỏ lị bọc kín, khơng tuỳ theo u cầu kín lị Phương pháp gia cơng vỏ lị loại chủ yếu hàn tán 10