Đang tải... (xem toàn văn)
Phần I: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG 5 I. Lịch sử ra đời lò hồ quang điện 6 II. Công dụng 6 III. Phân loại 7 IV. Công nghệ luyện thép trong lò điện hồ quang 8 V. Đặc điểm cấu tạo chung của lò điện hồ quang 9 VI. Điều chỉnh công suất cho lò hồ quang 12 Phần II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC 15 I. Chọn động cơ truyền động 15 II. Lựa chọn phương án sơ đồ bộ biến đổi 16 III. Tính chọn van bán dẫn 27 IV. Tính toán bộ lọc 28 V. Tính toán bộ bảo vệ van 29 VI. Sơ đồ mô phỏng mạch lực 31 Phần III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN 34 I. Nguyên tắc chung của mạch điều khiển 34 II. Yêu cầu mạch điều khiển chỉnh lưu 34 III. Thiết kế mạch điều khiển 35 Kết luận 48 Tài liệu tham khảo 49
Đồ án: Điện Tử Công Suất Đồ án môn Môn: Điện tử công suất Lớp: Đ5_CNTĐ Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thanh Nam Trần Văn Nam Giáo viên hướng dẫn: thầy Chu Đức Toàn Đề tài: Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động nâng hạ điện cực lò hồ quang Nhận xét giáo viên hướng dẫn: SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Công Suất MỤC LỤC Mục lục Lời nói đầu Phần I: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG I II III IV V VI Lịch sử đời lò hồ quang điện Công dụng Phân loại Cơng nghệ luyện thép lị điện hồ quang .8 Đặc điểm cấu tạo chung lò điện hồ quang .9 Điều chỉnh cơng suất cho lị hồ quang 12 Phần II: THIẾT KẾ MẠCH LỰC .15 I II III IV V VI Chọn động truyền động 15 Lựa chọn phương án sơ đồ biến đổi 16 Tính chọn van bán dẫn 27 Tính tốn lọc 28 Tính tốn bảo vệ van 29 Sơ đồ mô mạch lực 31 Phần III: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN .34 I II III Nguyên tắc chung mạch điều khiển 34 Yêu cầu mạch điều khiển chỉnh lưu .34 Thiết kế mạch điều khiển .35 Kết luận 48 Tài liệu tham khảo .49 SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Cơng Suất LỜI NĨI ĐẦU Trong cơng nghiệp ngành khí luyện kim đóng vai trị quan trọng, ngành cơng nghiệp khơng thể thiếu sản phẩm ngành ln có mặt tất lĩnh vực Hiện công nghiệp luyện kim, phương pháp nấu luyện thép lò hồ quang dùng phổ biến với ưu điểm đơn giản dễ tạo loại thép có chất lượng mong muốn Chất lượng thép đại lượng phụ thuộc vào nhiều yếu tố phụ thuộc phần lớn vào cơng suất cấp cho lị phân bố nhiệt hay nhiệt đọ nồi lò Điều chỉnh cơng suất lị hồ quang thực cách thay đổi điện áp biến áp lò dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều dài lửa hồ quang thay điện áp hồ quang, dòng điện hồ quang công suất tác dụng hồ quang Ngày với phát triển mạnh mẽ cơng nghiệp máy tính thiết bị thơng minh q trình sản xuất ngày có tham gia thiết bị để điều khiển cách xác tự động q trình sản xuất Qua kỳ học tập vừa qua chúng em giao đồ án môn học với nội dung “Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động nâng hạ điện cực lò hồ quang” Nội dung đồ án có phần sau: Phần I: Tìm hiểu cơng nghệ lị điện hồ quang Phần II: Thiết kế mạch lực Phần III: Thiết kế mạch điều khiển SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Công Suất Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn : Chu Đức Toàn giúp đỡ nhiệt tình để chúng em hồn thành đồ án Song khả thời gian có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót Chúng em mong bảo hướng dẫn thầy giáo bạn đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Hà Nội ngày … /… /2013 Nhóm sinh viên thực Nguyễn Thanh Nam Trần Văn Nam SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Công Suất PHẦN I: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ LÒ ĐIỆN HỒ QUANG Hình ảnh lị hồ quang điện luyện thép SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Cơng Suất Quy trình nấu luyện thép I Lịch sử đời của lò hồ quang điện Chiếc lò hồ quang phát triển người Pháp Sau xây dựng theo qui mô công nghiệp hàng loạt Mỹ vào năm 1907 Vào lúc thép lị hồ quang tên loại đặc biệt dùng làm dụng cụ khí lo xo Lị hồ quang dùng để sản xuất đất đèn dùng cho đèn xì.Vào kỉ 19 có vài người tiên phong xây dựng lò hồ quang để nấu thép Humphry Davy dẫn mơ hình lị thực nghệm Sau cơng nghệ hàn Pepys tìm năm 1815 Pinchon thử xây lò nhiệt điện vào năm 1853, vào năm 1878-79 William Siemens sáng chế phần điện lò hồ quang II Cơng dụng Lị hồ quang loại lị điện mà q trình biến đổi điện thành nhiệt thông qua lửa hồ quang điện cực điện cực với kim loại để nấu chảy kim loại SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Cơng Suất Lị điện hồ quang sử dụng chủ yếu để nấu chảy kim loại, thường sử dụng để nấu thép hợp kim chất lượng cao III Phân loại Theo dòng điện sử dụng - Lò hồ quang chiều - Lò hồ quang xoay chiều + Lò hồ quang pha + Lò hồ quang pha Theo cách phát sinh và trì hồ quang - Lò nung gián tiếp: Nhiệt lửa xảy cực grafif than dùng để nấu chảy kim loại - Lò nung trực tiếp: Nhiệt lửa xảy điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại Theo đặc điểm chất liệu vào lò SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Cơng Suất - Lị chất liệu bên sườn: Dùng phương pháp thủ cơng hay máy móc để đưa chất liệu vào cửa lò - Lò chất liệu đỉnh: Đưa chất liệu xuống nhờ gầu chất liệu, loại lị có cấu nâng vịm lị Dựa vào cơng śt biến áp và dung tích chứa thép - Lị điện hồ quang cơng suất thường: ≤ 400KVA/tấn - Lị điện hồ quang cơng suất cao: 600 ÷ 800kVA/tấn - Lị điện hồ quang siêu cơng suất: ≥ 800kVA/tấn IV CÔNG NGHỆ LUYỆN THÉP TRONG LÒ ĐIỆN HỒ QUANG Lò điện hồ quang sử dụng nguồn nhiệt lửa hồ quang sinh điện cực kim loại nấu chảy với giai đoạn: - Giai đoạn nung nóng vật liệu nấu chảy kim loại: Trong giai đoạn lị cần cơng suất nhiệt lớn nhất, điện tiêu thụ chiếm khoảng 60÷80 % lượng tồn mẻ nấu thời gian chiếm 50 ÷ 60% tồn thời gian chu trình Để đảm bảo công suất nấu chảy lửa hồ quang cần phải cháy ổn định cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách điện cực kim loại tăng lên Để trì hồ quang điện cực phải điều chỉnh vào gần kim loại gây ngắn mạch làm việc Ngắn mạch làm việc xảy sụt lở thành hố bao quanh đầu điện cực tạo Rồi nóng chảy mẫu liệu phá hủy lửa hồ quang tăng chiều dài lửa Lúc phải tiến hành mồi lại cách hạ điện cực xuống cho chạm kim loại nâng lên tạo hồ quang Trong giai đoạn nhiệt tiêu tốn lớn, để nấu chảy nhanh cần phải dùng công suất lò lớn, kết hợp thổi thêm oxy - Giai đoạn oxy hóa: Trong giai đoạn xảy phản ứng oxy hóa nguyên tố C, Si, Mn, P, S đồng thời tiến hành khử khí tạp chất phi kim Do phản ứng oxy hóa tỏa nhiệt nên cơng suất lị giai đoạn khơng cần lớn (chỉ khoảng 50% Wmax) Trong giai đoạn oxy hóa cần đảm bảo đủ C, P nhiệt độ đạt yêu cầu - Giai đoạn hoàn nguyên: SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Cơng Suất Giai đoạn hồn ngun luyện lị điện hồ quang có cịn lị khác khơng có Mục đích giai đoạn khử S nến cần, sau khử O hợp kim hóa, đồng thời nâng nhiệt độ thép lỏng cuối giai đoạn hoàn nguyên cho Si Mn vào để đạt hàm lượng yêu cầu mác thép Sau thép chờ lắng ÷ phút, đồng thời để tạp chất lên tăng đồng thành phần tiến hành rót khuôn V ĐẶC ĐIỂM CẤU TẠO CHUNG CỦA LÒ ĐIỆN HỜ QUANG + B̀ng lò: buồng lị gồm ba phần: đáy lị, thân lị, lị Đáy lị: làm nhiệm vụ chứa kim loại xỉ phần đáy lò có dạng hình cơn, góc nghiêng 45 độ, phần có dạng chỏm cầu; chiều dày để xây đáy lị thường từ 650 ÷ 700mm Tường lị: tạo khơng gian chứa liệu, đồng thời tạo lực tác dụng lị Chiều dày tường lị thường từ 350 ÷700mm Nóc lị: có dạng hình chỏm cầu, xây ghạch crom-mandehit gạch dinat, chiều dày khoảng 300mm Ở lò xây chừa lỗ trống để đặt điện cực Các kích thước buồng lị: thường thiết kế lò, số liệu ban đầu cơng suất lị, từ tính khối lượng mẻ kim loại nấu, thể tích kim loại xỉ Trên sở đó, xác định dung tích nồi lị kích thước buồng lò + Thiết bị nghiêng lò: Đối với lò điện hồ quang thép bên máng bên hông, thép phải nghiêng lò, để nghiêng lò ta dùng cấu khí thủy lực + Thiết bị nâng hạ điện cực: Trong trình nấu luyện, mức kim loại điện cực thay đổi, điện cực bị mịn dần…để trì hồ quang cháy ổn định, ba điện cực lò phải chuyển động lên xuống phù hợp Thiết bị nâng hạ điện cực làm nhiệm vụ điều chỉnh điện cực suốt trình nấu luyện, đảm bảo khoảng cách điện cực kim loại xỉ trì theo yêu cầu SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Công Suất Thiết bị nâng hạ điện cực Thiết bị nâng hạ điện cực gồm: Giá lắp điện cực Trụ dẫn hướng Hệ thống dẫn động Kẹp điện cực Đối trọng + Thiết bị điện: Để đảm bảo an toàn cho mạch điện lò người sử dụng người ta phải dùng hệ thống cầu dao, đồng hồ đo, rơle bảo vệ Cuộn cảm máy biến có khả tạo sức điện động cảm ứng để biến hồ quang gián đoạn thành hồ quang liên tục, hồ quang dịng điện ổn định Biến áp chủ yếu để đổi dòng điện hạ phù hợp với giai đoạn nấu luyện Yêu cầu biến áp lò hồ quang cách điện tốt, có khả tải lớn để chịu đoản mạch tải thường xuyên Tùy theo giai đoạn nấu, ta sử dụng biện pháp thích hợp, thơng thường: Giai đoạn nấu chảy: 240 ÷ 380 V Giai đoạn oxy hóa: 160 ÷ 200 V Giai đoạn hồn ngun: 140 ÷ 115 V SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ 10 ... 11 Đồ án: Điện Tử Công Suất 13 Kim loại + Điện cực: Cấu tạo điện cực Than điện cực Đầu nối Điện cực làm nhiệm vụ gây hồ quang điện, có loại: Điện cực tự thiêu Điện cực cacbon Điện cực grafit Điện. .. cách xác tự động q trình sản xuất Qua kỳ học tập vừa qua chúng em giao đồ án môn học với nội dung ? ?Thiết kế mạch chỉnh lưu điều khiển động nâng hạ điện cực lò hồ quang? ?? Nội dung đồ án có phần... cách điện cực kim loại xỉ trì theo yêu cầu SVTH: Nguyễn Thanh Nam - Trần Văn Nam – Đ5CNTĐ Đồ án: Điện Tử Công Suất Thiết bị nâng hạ điện cực Thiết bị nâng hạ điện cực gồm: Giá lắp điện cực Trụ