Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Lời nói đầu Công nghiệp luyện kim ngành quan trọng công nghiệp nặng quốc gia Là ngành tạo nguyên liệu cho khí chế tạo, vật liệu xây dựng v.v Việc cung cấp, trang bị trang bị điện cho ngành luyện kim vấn đề lớn Các trang thiết bị luyện kim đại chất lợng sản phẩm cao, đáp ứng đợc nhu cầu cho ngành sản xuất khác chất lợng nguyên liệu Trong tiến trình công nghiệp hoá đại hoá đất nớc, tự động hoá dây truyền sản xuất mục tiêu hàng đầu Nó cho phép nâng cao suất, chất lợng, giảm giá thành sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện làm việc cho ngời lao động Trong trình thực tập tìm hiểu trang thiết bị luyện kim công ty gang thép em thấy lò hồ quang đối tợng phù hợp với khả Vì sau đợc đồng ý giáo viên hớng dẫn em đợc giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài tốt nghiệp lò hồ quang Đề tài đợc hoàn thành gồm chơng: Chơng I: Những vấn đề chung lò hồ quang Chơng II: Thiết kế hệ thống nâng hạ điện cực lò hồ quang Chơng III: Tính chọn thiết bị hệ thống Chơng IV: Nguyên lý hoạt động hệ thống Kèm theo thuyết minh sơ đồ nguyên lý, sơ đồ cung cấp điện hệ thống Bản đồ án đợc hoàn thành với hớng dẫn thày giáo Nguyễn Văn Vỵ thày cô giáo Bộ môn tự động hoá - Trờng đại học kỹ thuật công nghiệp bạn bè đồng nghiệp Do hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tế nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Vì em mong đợc bảo góp ý thêm để hiểu đợc sâu đề tài Em xin chân thành cảm ơn Sinh viên thực Mục lục Lu Tuấn Lợi Lời nói đầu 01 CHơng I Những vấn đề chung lò hồ quang I.1 - KHái niƯm chung  I.1.1 - Kh¸i niƯm  I.1.2 - Phân loại Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 05 05 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá I.1.3 - Kết cấu chung I.1.4 - Các thống số quan trọng lò hồ quang i.2 - sơ đồ trang bị điện cho lò hồ quang i.3 - đặc điểm chế độ làm việc lò hồ quang i.4 - yêu cầu trang bị điện cho lò hồ quang  06 07 07 13 15 CH¬ng II ThiÕt kÕ hệ thống nâng hạ điện cực lò hồ quang Ii.1 - Sơ đồ khống chế pha dịch cực lò hồ quang 19 II.2 - Chọn phơng án truyền động II.2.1 - Sơ đồ điều khiển dịch cực lò hồ quang dùng máy điện khuyếch đại từ trờng ngang II.2.2 - Sơ đồ điều khiển dịch cực lò hồ quang hệ thống tiristor động 24    II.3 - thiÕt kÕ mach ®éng lực II.3.1 - Giới thiệu mạch II.3.2- Nguyên lý làm việc II.4 - thiết kế mach điều khiển II.4.1 - Mạch phát xung 31 32 34 II.4.1.1 Khái niệm mạch phát xung II.4.I.2 Nguyên lý mạch phát xung II.4.1.2.1 Khâu đồng hoá II.4.1.2.2 Khâu tạo điện áp ca II.4.1.2.3 Khâu so sánh II.4.1.2.4 Khâu sửa xung II.4.1.2.5 - Khâu khuyếch đại xung II.4.2 - Mạch logic tổng hợp tín hiệu II.4.2.1 Máy biến dòng II.4.2.2 Khâu đặt tín hiệu thị II.4.2.3 Khâu lấy tín hiệu dòng điện lò hồ quang 49 II.4.2.4 Khâu lấy tín hiệu điện áp lò hồ quang II.4.2.5 Mạch bảo vệ pha II.4.2.6 Khối nhaỵ II.4.2.6.A - Sơ đồ mạch: II.4.2.6.B - Nguyên lý làm việc: II.4.2.7 Khối tổng hợp tín hiệu Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công NghiÖp 35 37 39 43 44 46 50 51 52 53 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá II.4.2.7.A - Sơ đồ mạch tổng hợp tín hiệu: 54 II.4.2.7.B - Khâu tạo chế độ rơle: II.4.2.7.C - Khâu hạn chế tốc độ hạ cực đại: 55 II.4.2.7.D - Khâu tự động điều chỉnh xảy ngắn mạch: 56 II.4.2.7.E - Khâu khống chế vị trí cực hạn điện cực chuyển đổi chế độ làm việc tay sang tự động ngợc lại : 57 II.4.2.8 Mạch phản hồi dòng áp động 59 II.4.2.8.1 Mạch lấy tín hiệu phản hồi tốc độ động 60 II.4.2.8.2 Mạch lấy tín hiệu phản hồi dòng điện động hạn chế dòng điện động 61 Mạch lấy tín hiệu dòng động 2) Mạch hạn chế dòng điện động II.4.2.9 Mạch phản âm tốc độ đẳng trị 63 II.4.2.9 Khâu tổng hợp tín hiệu trung gian 64 II.4.2.9.1 Mạch vòng điều chỉnh tốc độ II.4.2.9.2 Mạch vòng điều chỉnh dòng điện II.4.2.9.3 Nguyên lý ổn định tốc độ II.4.2.10- Nguồn nuôi thiết bị điều khiển 67 II.4.2.11- Bảo vệ cho mạch động lực 68 CHơng III Tính chọn thiết bị III.I - ý nghÜa cđa viƯc tÝnh chän thiÕt bÞ III.2 - tính chọn mạch động lực 70 III.2.1 - Tính chọn động III.2.2 - TÝnh chän tiristor III.2.3 - ThiÕt kÕ MBA chØnh lu III.2.4 - Chän cuén kh¸ng III.2.5 - TÝnh chọn mạch R-C bảo vệ cho tirisstor III.3 - tính chọn mạch điều khiển 74 III.3.1 - Tính chọn khuyếch đại cuối cùng: III.3.2 - Tính chọn khâu so sánh: III.2.3- Tính chọn máy biến áp xung III.2.4 - Chọn cổng NAND AND Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh ®å ¸n tèt nghiƯp      Bé môn: Tự động hoá III.2.5 - Tính chọn khâu tạo điện áp ca đồng pha III.2.6 - Biên độ điện áp đồng III.2.7 Chọn linh kiện khâu đồng hoá III.2.8 - Khâu sửa xung III.4 - tính hệ số khuyếch đại biến đổi 79 III.4.1 - X©y dùng quan hƯ: Ud =f(α)  III.4.2 - Xây dựng đặc tính quan hệ: Uđk=f() III.4.3 - Xây dựng quan hệ: Ud =f(Uđk) CHơng IV Nguyên lý làm việc hệ thống IV.1 - mạch động lực IV.2 - mạch điều khiển IV.3 - nguyên lý hoạt động 82 83 CHơng I Những vấn đề chung lò hồ quang I.1 - KHái niệm chung I.1.1 - Khái niệm Lò hồ quang (HQ) lò lợi dụng nhiệt lửa HQ điện cực điện cực kim loại để nấu chảy kim loại Lò điện HQ dùng ®Ĩ nÊu thÐp hỵp kim chÊt lỵng cao I.1.2 - Phân loại Theo dòng điện sử dụng, lò HQ đợc chia thành: - Lò HQ chiều; - Lò HQ xoay chiều Theo cách cháy lửa HQ, lò HQ chia ra: - Lò nung nóng gián tiếp: nhiệt lửa xảy điện cực (graphit, than) đợc dùng để nấu chảy kim loại (hình 1-1a) - Lß nung nãng trùc tiÕp: nhiƯt cđa ngän lưa HQ xẩy điện cực kim loại dùng để nấu chảy kim loại (hình 1-1b) Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Hình 1-1a Bộ môn: Tự động hoá Hình 1-1b Theo đặc điểm chất liệu vào lò, lò HQ đợc phân thành: - Lò chất liệu (liệu rắn, kim loại vụn) bên sờn phơng pháp thủ công hay m¸y mãc (m¸y chÊt liƯu, m¸y trơc cã m¸ng) qua cửa lò - Lò chất liệu đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu Loại lò có cấu nâng vòm I.1.3 - Kết cấu chung Về kết cấu, lò HQ có phận chính: 1- Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt có cửa lò miệng rót 2- Vòm lò có vỏ cách nhiệt 3- Cơ cấu giữ dịch chuyển điện cực, truyền động điện hay thuỷ lực 4- Cơ cấu nghiêng lò, truyền động ®iƯn hay thủ lùc 5- PhÇn dÉn ®iƯn tõ biÕn áp lò tới lò Ngoài ra, lò HQ nạp liệu từ cao, có cấu nâng, quay vòm lò, cấu rót kim loại nh gầu nạp liệu Trong lò HQ có nồi lò sâu, kim loại lỏng trạng thái tĩnh có chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100oC/m) Trong điều kiện đó, để tăng cờng phản ứng kim loại (với xỉ) để đảm bảo khả nung nóng kim loại trớc rót, cần phải khuấy trộn kim loại lỏng lò dung lợng nhỏ (dới 6T) việc khuấy trộn thực tay qua cấu khí Với lò dung lợng trung bình (12 ữ 50T) đặc biệt lớn (100T) hơn) thực bảng thiết bị khuấy trộn để giảm lao động vất vả thợ nấu mà nâng cao đợc chất lợng kim loại nấu Thiết bị khuấy trộn kim loại lỏng thờng thiết bị điện từ có nguyên lý làm việc tơng tự động không đồng rotor ngắn mạch Từ trờng chạy tạo lò có đáy phi kim loại nhờ hai cuộn dây (stator) dòng xoay chiều tần số 0,5 ữ Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá 1,0Hz lƯch pha 90o Do tõ trêng nµy mµ kim loại có lực điện từ dọc trục lò Khi đổi nối dòng cuộn dây, thay ®ỉi híng chun ®éng cđa kim lo¹i nèi theo hớng ngợc lại I.1.4 - Các thống số quan trọng lò hồ quang - Dung lợng định mức lò: Số kim loại lỏng mẻ nấu - Công suất định mức biến áp lò: ảnh hởng định tới thời gian nấu luyện, nghĩa tới suất lò Theo mức độ công suất tác dụng biến áp giai đoạn nấu chảy 1T kim loại lỏng, lò HQ chia ra: lò có công suất bình thờng, cao siêu cao Cuối cùng, cấu trúc, lò HQ công suất cao siêu cao có hệ làm mát nớc qua vỏ lò i.2 - sơ đồ trang bị điện cho lò hồ quang Điện cấp cho lò HQ lấy từ trạm biến áp lò Điện áp vµo lµ 6, 10, 35 hay 110 KV lµ tuú theo công suất lò (Hình 1-2) Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Hình 1-2: Sơ đồ cấp điện cho lò hồ quang CL 1MC K BAL ĐKBV Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Sơ đồ thiết bị sau: Cầu dao cách li CL dùng phân cách mạch động lực lò với lới cần thiết, chẳng hạn lúc sửa chữa Máy cắt 1MC dùng để bảo vệ lò HQ khỏi ngắn mạch cố Nó đợc chỉnh định để không tác động ngắn mạch làm việc Máy cắt 1MC dùng để đóng cắt mạch lực dới tải Cuộn kháng K dùng hạn chế dòng điện ngắn mạch làm việc ổn định cháy HQ Khi bắt đầu nấu luyện hay xẩy ngắn mạch làm việc Lúc ngắn mạch làm việc, máy cắt 2MC mở để cuộn kháng K tham gia vào mạch, hạn chế dòng ngắn mạch Khi liệu chảy hết, lò cần công suất nhiệt lớn để nấu luyện, MC đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng K giai đoạn hoàn nguyên, công suất lò yêu cầu 2MC lại mở để đa cuộn kháng K vào mạch, làm giảm công suất cấp cho lò Với lò HQ công suất lớn nhiều cuộn kháng K Việc ổn định HQ hạn chế dòng ngắn mạch làm việc phần tử cảm kháng sơ đồ lò đảm nhiệm Biến áp lò BAL dùng để hạ áp điều chỉnh điện áp Việc đổi nối cuộn sơ cấp thành hình hay hình thực nhờ máy cắt 3MC, 4MC Cuộn thứ cấp BAL nối với điện cực lò qua mạch ngắn MN không phân nhánh mối hàn Phía sơ cấp BAL có đặt rơle dòng điện cực tác động lên cuộn ngắt máy cắt 1MC Rơle có trì thời gian Thời gian trì giảm bội số tải dòng tăng Nhờ vậy, 1MC ngắt mạch lực lò HQ có ngắn mạch cố ngắn mạch làm việc kéo dài mà không xử lý đợc Với ngắn mạch làm việc thời gian tơng đối ngắn, 1MC không cắt mạch mà có tín hiệu đèn chuông Phía sơ cấp BAL có dụng cụ đo lờng, kiểm tra nh: Vonkế ampe kế, công tơ điện, pha kế v.v Phía thứ cấp có máy biến dòng 2TI nối với ampe kế đo dòng hồ quang, cuộn dòng điện điều chỉnh tự động rơle dòng điện cực đại Dòng tác động thời gian trì rơle dòng đợc chọn cho có ngắn mạch thời gian ngắn, điều chỉnh làm giảm dòng điện lò sau thời gian trì rơle Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra bảo vệ khác (trong khối ĐKBV) đợc nối với máy biến áp điện TU máy biến dòng 1TI, 2TI Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Máy biến áp lò BAL Máy BAL dùng cho lò HQ phải làm việc điều kiện đặc biệt nặng nề nên có đặc điểm sau: - Công suất thờng lớn (có thể tới hàng chục MW) dòng điện thứ cấp 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 học cao để chịu đợc lực điện từ phát sinh cuộn dây, dẫn có ngắn mạch - Có khả điều chỉnh điện áp sơ cấp dới tải giới hạn rộng - Phải làm mát tốt dòng lớn, hay có ngắn mạch biến áp đặt nơi kín lại gần lò Công suất BAL xác định gần từ điều kiện nhiệt giai đoạn nấu chảy giai đoạn khác lò đòi hỏi công suất tiêu thụ Nếu coi rằng, giai đoạn nấu chảy, tổn thất lợng lò HQ, BAL cuộn kháng L đợc bù trừ lợng phản ứng toả nhiệt công suất BAL xác định biểu thøc: W SBAL =  [k VA] tncksd cosϕ Trong đó: tnc - Thời gian nấu chảy (trừ lúc dừng lò) (h); ksd - Hệ số sử dụng công suất BAL giai đoạn nấu chảy; Cos - Hệ số công suất thiết bị lò HQ; W - lợng hữu ích tổn hao nhiệt thời gian nấu chảy dừng lò hai mẻ nấu (kW-h) W = w G Trong đó: G- khối lợng kim loại nấu, (T); w- suất chi phí điện để nấu chảy, (kWh/T) Suất chi phí điện giảm lò có dung lợng lớn Thờng W = (400 ữ 600 ), kW-h/T Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Thời gian nấu chảy đợc tính từ lúc cho lò làm việc sau chất liệu đến kết thúc việc nấu chảy Thờng thời gian từ 1ữ3h tuỳ dung lợng lò Hệ số sử dụng công suất BAL thờng 0,8 ữ 0,9 gây sử dụng không đầy đủ công suất BAL, biến động thông số lò, hệ tự động điều chỉnh không hoàn hảo, không đối xứng pha v.v Hiện nay, công suất BAL ngày có xu hớng tăng cho phÐp gi¶m thêi gian nÊu ch¶y, gi¶m suÊt chi phí lợng hạ tổn hao nhiệt Cuộn thứ cấp BAL thờng nối dòng ngắn mạch đợc phân hai pha nh đièu kiện làm việc cuộn dây nhẹ Máy BAL thờng phải làm việc tình trạng ngắn mạch phải có khả tải nên thờng chế tạo to, nặng máy biến áp động lực công suất Mạch ngắn (MN) Mạch ngắn hay dây dẫn dòng thứ cấp có dòng điện làm việc lớn, tới hàng chục hàng trăm nghìn Ampe.Tổn hao công suất mạch ngắn Pmn = I2mn rmn đạt tới 70% toàn tổn hao toàn thiết bị lò HQ Do vậy, yêu cầu mạch ngắn phải ngắn điều kiện (biến áp lò phải đạt gần lò) để giảm bớt tổn hao, đồng thời đợc phép từ đồng thành mềm để uốn dẻo lên xuống theo điện cực Ngoài ra, mạch ngắn phải đảm bảo cân r mn xmn pha để có thông số điện (công suất, điện áp, dòng) nh HQ Khi pha mạch ngắn phân bố đối xứng hỗ cảm pha s.đ.đ hỗ cảm Trờng hợp khoảng cách pha không nh nhau, hỗ cảm pha khác Trong pha xuất s.đ.đ phụ ngợc chiều dòng điện pha tạo sụt pháp phụ điện trở pha Kết pha nh thể tăng điện trở tác dụng, gây tổn hao công suất phụ công suất HQ pha giảm so với pha khác Đồng thời, pha khác, s.đ.đ phụ lại chiều với dòng điện pha, điện trở tác dụng nh bị giảm công suất HQ pha tăng lên Hiện tợng gây đối xứng điện áp Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 10 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá CHơng III Tính chọn thiết bị III.I - ý nghÜa cđa viƯc tÝnh chän thiÕt bÞ TÝnh chän thiÕt bÞ cã ý nghÜa rÊt quan träng c¶ vỊ kü tht lÉn kinh tÕ ViƯc tÝnh chän thiết bị xác tỉ mỉ hệ thống làm việc an toàn xác nhiêu đồng thời đảm bảo hiệu xuất cao Nếu không tính chọn tính chọn không hệ thống không làm việc đợc làm việc không chất lợng, có khả bị tải làm cháy hỏng thiết bị hệ thống, điều cần thiết cho thiết bị bán dẫn hệ thống thiết kế III.2 - tính chọn mạch động lực III.2.1 - Tính chọn động Chọn động kích từ độc lập có thông số sau: PĐc U®m IH(A) 220 5.7 nH(v/ph) η% 1000 80 R+Rf GD2(kgm2) 2.05 0.105  III.2.2 - TÝnh chän tiristor Chän tiristor theo điều kiện sau: + Dòng trung bình qua van + Điện áp ngợc cực đại đặt lên van Trong đó: Dòng trung bình qua van chọn ứng với đóng mở máy động Ia=kdt.IH/m với m số pha: m=3 kdt : hệ số dự trữ kể đến dòng mở máy chọn kdt=3 Vậy Ia=3*5.7/3=5.7(A) Điện áp ngợc đặt lên tiristor là: Ungmax=kv.kng.UH Với: kv: Hệ sè dù tr÷ Chän kv=1.5 kng: HƯ sè phơ sơ đồ: kng= 2.09 Vậy Ungmax=1.5*2.09*220=689(v) Từ giá trị Ia Ungmax tra sách Điện tử công suất lớn ta chọn đợc tiristor loại T-10 có thông số nh sau: Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 62 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Kiểu T-10 I®m (A) Ungmax (v) 10 100 ∆U (v) 1.4 Bé môn: Tự động hoá Toff (às) Iđk (A) Uđk (v) di/dt du/dt (A/µs) (v/µs) 600 1.2 2.5 100 100  III.2.3 - ThiÕt kÕ MBA chØnh lu MBA chØnh lu ®Ĩ cung cÊp ®iƯn ¸p xoay chiỊu cho bé biÕn ®ỉi TÝnh chän m¸y biÕn ¸p chØnh lu theo c¸c bớc sau: + Sức điện động dây quấn thứ cấp máy biến áp: E2=kv.ke.kr.k.Ud Trong đó: kv: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ biến đổi Với sơ đồ h×nh tia pha ta chän: kv=0.85 ke : hƯ số dự trữ biến áp, chọn ke=1.1 kr : hệ số kể đến sụt áp điện trở cuộn dây thứ cấp MBA trình chuyển đổi: kr=1.05 k : hệ số kể đến dẫn dòng van : k=1 Thay số liệu vào công thức ta đợc: E2=1.1*1.2*1.05*0.85*220=260(v) Công suất tính toán máy biến áp: Stt=kU.kl.kd.kr.Utt.Itt.103 Trong đó: kU: hệ số phụ thuộc vào sơ đồ, với sơ đồ hình tia pha ta có: kU=1.17 kl: hệ số dự trữ dòng xét đến khác đờng cong dòng anốt với dạng hình chữ nhật: kl=1.1 ta có: Stt=1.17*1.1*1.1*1.2*220*5.7*103=2130(VA) =2.13(kVA) Từ kết tra sách Cung cấp điện - Tập II ta tìm đợc MBA có số liệu sau: U1H (V) 220 U2H (V) 260 I1H (A) 5.27 I2H (A) 6.22 SH (kVA) 2.13  III.2.4 - Chän cuộn kháng Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 63 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp u: Bộ môn: Tự động hoá A, Chọn cuộn kháng cân Công suất cuộn kháng cân thờng đợc chọn 5% công xuất chỉnh lSck=0.05*P =0.05*220*5.7=62.7(W) =0.0627(kW) Điện cảm cuộn kháng đợc tÝnh chän: LCk1+ LCk2 ≥ 2U 3ωI cb Trong ®ã : Icb chän lµ: Icb= 0.6 (A) VËy : LCk1+Lck2 ≥ * 373.7 = 0.94( H ) * 100 * π * 0.6 Chän Lck1=Lck2=047(H) B, chän cuén kh¸ng san b»ng: Ta cã: L∑ = LCk+ LCk1+ LCk2 ≥ * U12 mωI Trong ®ã: U12 biên độ sóng hài điện áp chØnh lu U12 = π π +α ∫E m cos ωtdωtωt π − +α thay c¸c gi¸ trị vào biểu thức tích phân với =180 ta đợc: I0= (0.03ữ0.05)IH =0.05*5.7 =0.285 (A) Thay kết vào biểu thức: L 2U 12 * 130 = = 0.68(H) mI H n H * 100 * * 0.285 Điện cảm phần ứng động cơ: L Đ = UH pI H n H Với động đà chọn: =5.5, p=1, UH=220(v), IH=5.7, n=1000 ⇒ L § = 5.5 220 = 0.21( H) * 5.7 * 1000 Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 64 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Vậy LCK L - LĐ =0.68-0.21 =0.47(H) Chän LCK= 0.47(H)  III.2.5 - TÝnh chän m¹ch R-C bảo vệ cho tirisstor Mạch R-C mắc song song với van, giá trị chúng đợc tính theo c«ng thøc; C= R= 10 * I a ( µF ) U ng [ ] [ ] ( kΩ) I 10 * U ng a0 đó: Ia0 dòng qua van trớc lúc chuyển đổi, thờng lấy Ia0 = kqt * ks * kdt *IH kqt : hÖ số tải: kqt =1.1 ữ1.2 ks : hệ số sơ đồ: ks=0.58 kdt : hệ số dự trữ: kdt=1.05 Vậy Ia0=1.2*0.58*1.05*5.7=4.16(A) IaH: dòng trung bình định mức van: IH=10(A) Thay vào biểu thức xác định R, C ta đợc: C= 10 * 4.16 = 0.04( àF ) 1000 R= 10 * 1000 = 1000( Ω ) = 1( k) 10 III.3 - tính chọn mạch điều khiĨn - Víi lo¹i tirisstor lo¹i T-10 ta dïng xung ®iỊu khiĨn + Ux=8 (v) + Ix =1.2(A) + §é réng xung 600 µs I  II.3.1 - TÝnh chän khuyếch đại cuối cùng: Trong hệ thống điều khiển xung ngêi ta thêng chän m¸y biÕn ¸p xung cã tỉ số máy biến áp thờng từ 1ữ Gọi U1 điện áp phía sơ cấp Khi Ux điện áp phía thứ cấp Chọn tỷ số máy biến áp xung : m=3 Khi ta có: U1=m.Ux=3*8 =24(v) Dòng sơ cấp biến áp xung; Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 65 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá I1=I2/m=1.2/3=0.4(A) Chọn tranzitor T8 loại 605 làm việc chế độ xung cã: β=20÷60 UCE= 40(v) ICmax=1.5 (A) Chän Ic =0.4 (A0, =20 (mA) Trong mạch điều khiển dòng IC nhỏ xung đối xứng Vì ta chọn thêm tầng khuyếch đại trung gian với tranzitor loại M25 có; UCE=40(V) ICmax=300(mA) =13ữ25 chọn IC= 40 (mA); =13 Do đó: IB2 =40/13=3 (mA) ta chọn cho khuyếch đại xung pha với chỉnh lu , pha khác tính tơng tự III.3.2 - Tính chọn khâu so sánh: Chọn IC so sánh chuyên dụng loại LM 324 Các điện trở đầu vào hạn chế chọn: R9=R10 =R21=R22 =10(k) III.2.3- TÝnh chän m¸y biÕn ¸p xung Chän vËt liƯu sắt từ 330, lõi có dạng hình chữ đặc tính từ hoá làm việc phần B=0.7 Tesla ∆H=50 A/m cã khe hë lµ -Tõ thÈm cđa lâi sắt từ: à= sau: B 0.7 = = 1.4 * 10 H 10 * 50 mạch từ có khe hở nên ta phải tính từ thẩm trung bình Sơ chọn nh Chiều dài trung bình đờng sức từ là: l=0.1m, khoảng cách khe hở là: lkh= 10-5 (m) Vậy: Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 66 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp l µ TB = l kh l + µ = Bé môn: Tự động hoá 0.1 10 thể tích lâi s¾t tõ; 0.1 + 1.4 * 10 = 5.8 * 10 V=Q.L = µ TB µ t x2sUI ' (m ) ∆B Trong ®ã: Q: tiết diện lõi sắt từ I2 ': dòng ®iƯn thø cÊp quy ®ỉi vỊ phÝa s¬ cÊp (5.8 * 10 ) * 10 −6 * * 10 −4 * 0.15 * 20 * 0.4 V= 0.7 (m ) V=10.3(cm2) VËy ta chän V=16.35 (cm2) Tra bảng BII.2 chọn đợc kích thớc lõi sắt từ: Q=1.63 (cm2) c=1.2(cm) l=10.03(cm) C=4.8(cm) a=1.2(cm) H=4.2(cm) h=3(cm) B=1.6(cm) ký hiệu lõi sắt từ nh hình vẽ H h c a C B Số vòng dây cuộn sơ cấp biến ¸p xung W1 = U.t x ∆B.Q.k ®ã: tx: tÝnh b»ng gi©y(s) B: Tesla Q: tÝnh b»ng (m2) k=0.76: hệ số chất đầy Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 67 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá Vậy 24 * 6.10 W1 = = 116 vßng 0.7 * 1.63 * 10 − * 0.76 Số vòng cuộn thứ cấp biến áp xung: W2 = * 116 = 56 24 vßng III.2.4 - Chọn cổng NAND AND Nguồn nuôi có giá trị 15v nên ta chọn loại cổng logic kiĨu CMOS lµ IC 4LS01 vµ IC 74LS08  III.2.5 - Tính chọn khâu tạo điện áp ca đồng pha Dùng khuyếch đại thuật toán Tr5 A4 loại LM324 với tụ C điện trở R C Từ dạng điện áp ca ta R có: R8 -+ A ¹o -15v Urc=tgγ=Urcmax/tx Urc =( Urcmax/tx )*2ft tx=1750=: chiều dài xung ca Urcmax=8(v): biên độ điện áp xung ca cực đại Xét mạch A4 T5 kho¸ Urc = - U CC t R * C1 Ucc Víi Ucc =-15(v) ⇒ R C 1= − U cc 15 = = 0.018 2πf 2π * 50 * tx Urcmax Chän C1=0.22 µF VËy R8 = ωt γ tx=1750 π 0.018 = 82.8( kΩ) 0.22 * 10 −6 VËy chän R8= 88(kΩ) Chọn T5 ký hiệu: kT315 có: Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 68 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp (mA) Bộ môn: Tự động hoá Ucc= 20(v); Iccmax =100mA; =70ữ350; Dòng Ib dòng Ic tranzitor: Ib= Ic= 15/88=0.17 9(mA) Để tranzitor bÃo hoà lấy độ dự trữ 10 lần Tức dòng cực gốc: Ib= 1.7 §iƯn trë R6= 15/1.7 = 8.8 (kΩ) Chän R6 = 10(k) R7 đợc tính từ điều kiện khoá tức là: R7 < R8 lấy : R7= 47 (k) III.2.6 - Biên độ điện áp đồng Độ dài xung ca 1750 điện nên khoảng thời gian mà T5 mở) 50 điện Từ giản đồ xung ta thấy biên độ điện áp đồng Um phải thoả mÃn: Umsint=Ungỡng =0.4(v) Với ngìng më cđa tranzitor ωt=5/2=2.50 ®iƯn VËy suy Um= 0.4/sin2.5=9.1 (v) III.2.7 Chọn linh kiện khâu đồng hoá Chọn T1, T2, T3, T4 ký hiệu kT3155 có: Ucc=20(v); Iccmax =100mA; =70ữ350 Chọn dòng làm việc Tranzitor: Ic=1.5mA; Các điện trở hạn chế R5 =R2 =R3 =R4 =UC/Ic=15/1.5=10(kΩ) LÊy β=70 => IB =Ic/β =1.5/70=0.021(mA) Tranzitor cần mở bÃo hoà với: UB =0.4 (v) Vậy: R3=0.4/0.021=18.6 (kΩ) Chän R3= 17(kΩ)  III.2.8 - Kh©u sưa xung Chän Tranzitor T6 cã ký hiÖu kT3155 cã: Iccmax =100mA; =70ữ350 Vì phần lớn làm việc trạng thái mở nên tổn hao không lớn lắm, lấy IC=1.5 mA => R13 =15/1.5=10(k) Điện trở thiên áp R12 có xét tới độ dự trữ 10 lần; R12 = U cc U 70 * 15 = cc = = 70( kΩ) I c 10 * 1.5 10.I B 10 β §iƯn ¸p trªn tơ C2 biÕn thiªn theo quy lt: Trêng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 69 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá tx Uc= − U + 2Ue R16C2 Khi Uc =0 th× T6 mở Độ rộng xung đợc tính nh sau: tx = − U + 2Ue R16C2 => tx= C2.R16 ln2= 0.693.C2.R11 Ta chọn: C2 =0.022àF tx=600às tính đợc: R11 (600*10-6)/0.693*0.022*10-6 =13(k) III.4 - tính hệ số khuyếch đại biến đổi III.4.1 - Xây dựng quan hệ: Ud =f() Vì mạch có điện cảm nên L =Lck +Lck1 +Lck2 +LĐ ++Lng Nên dòng điện liên tục Ud =Ud0cos = U cos α = 304 cos α 2π Ta cã quan hÖ: Ud(α) sau: α Ud 15 30 45 60 75 90 304 294 263 214 152 79 III.4.2 - Xây dựng đặc tính quan hệ: Uđk=f() Ta cã c«ng thøc: α=π U − U dk Um U0 =5V Trong Uv=10(v): biên độ xung ca xác định Uđk tơng ứng với giá trị ta có quan hệ: Udk 15 30 45 60 75 90 4.17 3.33 2.5 1.67 0.83  III.4.3 - X©y dùng quan hệ: Ud =f(Uđk) Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 70 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự ®éng ho¸ Tõ hai quan hƯ: Ud =f(α) U®k=f(α) Víi giá trị biến thiên i ta lập đợc quan hệ: Ud= f(Uđk) Là đờng cong phi tuyến nh hình vẽ sau: cong Hệ số khuyếch đại k biến đổi xác định hệ số góc đờng Để đơn giản cho việc tính toán ta tuyến tính hoá đoạn đặc tính làm việc AB nh sau: U®k Ud 304 4.17 294 3.33 263 2.5 214 1.67 152 0.83 79 0 U® 300 B 250 200 150 A 100 50 A(1.67, 152) ; B(4.17,1 294)2 U®k VËy ta cã: kπ= (294-152)/(4.17-1.67)=56.8 Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 71 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá III.4.4 - Tính hệ số khuyếch đại động kĐ= nH UH IHR Trong đó: R=R+Rf+Rtx+Rck =2.05+0.2+0.48=2.7 Vậy: kĐ= 1000 = 4.9 220 − 5.7 * 2.7 CH¬ng IV IV.1 - mạch động lực 1- Máy BA động lực: Nguyên lý làm việc hệ thống Trờng Đại Học Kỹ Thuật Công Nghiệp 72 Thuyết minh đồ án tốt nghiệp Bộ môn: Tự động hoá BA cung cấp nguồn điện cho BBĐ có tác dụng tạo giá trị điện áp cho phù hợp yêu cầu, hạn chế dòng điện ngắn mạch, giảm tốc độ tăng dòng van cải thiện chất lợng dòng điện nhờ tính cảm kháng cuộn dây 2- BBĐ gồm tổ van đấu song song ngợc: Nhóm anốt chung có T4, T5, T6 Bộ biến đổi làm việc sơ đồ chỉnh lu hình tia pha có đảo chiỊu Khèng chÕ sù lµm viƯc cđa nhãm van phơng pháp điều khiển chung tuyến tính (1+2 =) Khi tổ van làm việc chế độ chỉnh lu, tổ van lại làm việc chế độ chờ nghịch lu - Trong phơng pháp điều khiển chung, thời điểm làm việc có dòng điện tuần hoàn chảy hai nhóm van mà không qua mạch tải Cuộn kháng Ck1 , Ck2 có tác dụng hạn chế dòng tuần hoàn Giá trị L CK đợc tính cho dòng tuần hoàn < 10% dòng định mức chạy qua động - Cuộn kháng Ckl để san điện áp sau chỉnh lu, cải thiện chất lợng dòng áp - Động động chiều kích từ độc lập, nhận điện áp môt chiều từ BBĐ biến đổi thành quay cấu nâng hạ điện cực Tuỳ theo điện áp đặt vào phần ứng động mà động quay thuận hay quay ngợc IV.2 - mạch điều khiển 1- Dòng điên hồ quang: Đợc lấy từ phía thứ cấp BA lò đợc biến đổi qua tầng biến dòng xuống giá trị thích hợp Tín hiệu đực chỉnh lu qua A1, A3 lọc qua A6 đa đến đầu vào A khối nhạy Đồng thời tín hiệu dòng lấy A6 đợc so sánh với điện áp chuẩn biến trở R 14 đa qua mạch logic A5 phối hợp dòng hồ quang