Trang bị điện các máy nông nghiệp

rÞ sè t−¬ng øng víi tèc ®é V0. HÕt hµnh tr×nh ng−îc c«ng t¾c 2KC bÞ Ên, N mÊt ®iÖn, T l¹i cã ®iÖn… b. Nguyªn lý ho¹t ®éng cña kh©u h¹n chÕ dßng: Khi dßng ®iÖn cßn nhá gi¸ trÞ dßng ng¾t (I− < Ing) th× sôt ¸p trªn cuén d©y cùc tõ phô cña ®éng c¬ vµ m¸y ph¸t lµ: ∆U = (RCPF + RCPD).I− = β.I−R−Σ cßn ®iÖn ¸p so s¸nh lÊy trªn ®iÖn trë 3R, c¸c diot 1D, 2D kh«ng th«ng, trong cuén CK4 kh«ng cã dßng ®iÖn, søc tõ ®éng F4= 0 Khi I− ≥ Ing t−¬ng øng ∆U ≥ Uss, c¸c van 1D (2D) th«ng, trong cuén CK4 xuÊt hiÖn dßng ®iÖn vµ søc tõ ®éng cña cuén CK4 sÏ t¸c dông ng−îc chiÒu víi søc tõ ®éng cña c¸c cuén CK1 – CK3 lµm ®iÖn ¸p m¸y ph¸t gi¶m, tèc ®é ®éng c¬ gi¶m nhanh khi dßng ®iÖn phÇn øng t¨ng, t¹o ra ®Æc tÝnh d¹ng dèc. §Æc tÝnh c¬ cã d¹ng nh− h×nh vÏ: c. Nguyªn lý ®iÌu chØnh tèc ®é ®éng c¬: I®m Ing I− n
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 24 §éng c¬ ®−îc ®iÒu chØnh tèc ®é b»ng ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p phµn øng. §iÒu chØnh tèc ®é theo chiÒu thuËn b»ng biÕn trë BTT vµ chiÒu ng−îc b»ng biÕn trë BTN. Gi¶ sö, ®éng c¬ ®ang quay thuËn víi tèc ®é n1 t−¬ng øng víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o Ucd1, muèn gi¶m tèc ®é ®éng c¬ xuèng n2 ta ®iÒu chØnh gi¶m ®iÖn ¸p chñ ®¹o xuèng Ucd2. Nõu bá qua qu¸n tÝnh ®iÖn tõ, chØ xÐt qu¸n tÝnh c¬ th×: FM§K§ = K13.[Ucd2 – γdt.n1] sÏ gi¶m nhá h¬n tr−íc (nÕu Ucd2 < γdt.n1 th× FM§K§ sÏ ®æi chiÒu). Gi¶ sö, gi¶m chiÒu s©u tèc ®é lµm cho U13 = Ucd – γdt.n1 < 0, do qu¸n tÝnh ®iÖn tõ cña M§K§ vµ F mµ søc ®iÖn ®éng m¸y ph¸t EF kh«ng gi¶m ngay mµ gi¶m mét c¸ch tõ tõ, song EF < ED → x¶y ra qu¸ tr×nh h+m t¸i sinh → tèc ®é ®éng c¬ gi¶m dÇn → U13 t¨ng dÇn → EF t¨ng dÇn. Cho tíi tèc ®é n2 th× EF ®¹t gi¸ trÞ æn ®Þnh t−¬ng øng víi ®iÖn ¸p chñ ®¹o ®+ ®¹t vµ hÖ lµm viÖc æn ®Þnh. Muèn t¨ng tèc ®é ta tiÕn hµnh ng−îc l¹i. d. Nguyªn lý æn ®Þnh tèc ®é: Gi¶ thiÕt ®éng c¬ ®ang quay thuËn víi tèc ®é n1 v× lý do nµo ®ã t¶i t¨ng lªn → tèc ®é ®éng c¬ gi¶m. Ban ®Çu ta cã U13 = Ucd – γ.n1, khi n < n1 th× U13 = Ucd – γ.n sÏ lín h¬n U13 → FM§K§ t¨ng → EM§K§ t¨ng → Φ1 t¨ng → E1 t¨ng → Kðo theo tèc ®é còng t¨ng lªn. e. Nguyªn lý ®¶o chiÒu: ViÖc ®¶o chiÒu ®éng c¬ cã thÓ ®−îc thùc hiÖn b»ng tay hoÆc tiÕn hµnh tù ®éng trong qu¸ tr×nh lµm viÖc. Gi¶ sö ®éng c¬ ®ang quay thuËn t−¬ng øng víi Ucd1, tiÕn hµnh ®¶o sang chiÒu quay ng−îc t−¬ng øng víi Ucd2 th× U13 tr−íc vµ sau thêi ®iÓm ®¶o chiÒu cã gi¸ trÞ U13t = Ucd1 – γdt.n1 : U13S = Ucd2 – γdt.n1, nh− vËy ®iÖn ¸p ®Æt lªn cuén chñ ®¹o ®¶o chiÒu vµ cã gi¸ trÞ lín. Do qu¸n tÝnh ®iÖn tõ cña hÖ thèng nªn EF ch−a ®¶o chiÒu ngay mµ gi¶m tõ tõ cµ cã gi¸ trÞ nhá hoen ED → dßng phÇn øng ®éng c¬ ®¶o chiÒu, chuyÓn sang chÕ ®é h+m t¸i sinh. Dßng ®iÖn h+m ban ®Çu cã trÞ sè lín h¬n Ing, ®iÖn ¸p ph¶n håi dßng ®¶o chiÒu vµ cã gi¸ trÞ lín h¬n ®iÖn ¸p gi÷a hai ®iÓm 2,3 trªn ®iÖn trë 3R → 2D th«ng, xuÊt hiÖn dßng i4 qua cuén CK4 vµ còng t¹o ra tõ th«ng chñ ®¹o lµm EF gi¶m chËm. §ång thêi lóc nµy U13S cã gi¸ trÞ lín lµm 3D th«ng, xuÊt hiÖn dßng ip ch¹y trong m¹ch vßng CK4 – 3R – 3D, ip + i4 sÏ t¸c dông t¹o ra tõ th«ng khö tõ lµm EF gi¶m chËm. Khi EF=0 vµ b¾t ®Çu d−¬ng, tèc ®é ®éng c¬ ch−a b»ng 0, ®éng c¬ h+m ng−îc cho tíi tèc ®é b»ng 0 vµ khëi ®éng theo chiÒu ng−îc. Ch−¬ng V Trang bÞ ®iÖn – t®h cho cÇu trôc §5.1. kh¸i niÖm chung 1. Kh¸i niÖm chung: CÇu trôc lµ mét thiÕt bÞ thuéc nhãm m¸y n©ng vËn chuyÓn, ®−îc dïng ®Ó n©ng h¹ d chuyÓn hµng ho¸, chi tiÕt trong c¸c ph©n x−ëng. 2. C¸c chuyÓn ®éng c¬ b¶n trªn cÇu trôc vµ yªu cÇu TB§: a. C¸c chuyÓn ®éng c¬ b¶n trªn cÇu trôc: Trªn cÇu trôc cã 3 chuyÓn ®éng c¬ b¶n.  ChuyÓn ®éng cña c¬ cÊu n©ng h¹ hµng: Cã ®Æc ®iÓm phô t¶i th−êng mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng, cã yªu cÇu ®¶o chiÒu, yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é trong ph¹m vi kh«ng lín l¾m vµ yªu cÇu dõng chÝnh x¸c.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 25 Trong thùc tÕ, T§ n©ng h¹ hµng th−êng hay sö dông ®éng c¬ xoay chiÒu K§B 3 pha roto lång d©y quÊn, ®iÒu chØnh tèc ®é còng nh− h¹n chÕ dßng ®iÖn khi khëi ®éng vµ ®¶o chiÒu b»ng ®iÖn trë phô trong m¹ch r«to.  ChuyÓn ®éng theo chiÒu däc ph©n x−ëng cña toµn bé hÖ thèng cÇu trôc th−êng ®−îc gäi lµ chuyÓn ®éng cña xe lín hoÆc xe cÇu, chuyÓn ®éng nµy cã c¸c ®Æc ®iÓm vµ yªu cÇu: - Yªu cÇu ®¶o chiÒu quay. - Mc manh tÝnh chÊt ph¶n kh¸ng. - Yªu cÇu dõng chÝnh x¸c - Yªu cÇu ®iÒu chØnh tèc ®é trong ph¹m vi kh«ng lín vµ ®iÒu chØnh cã cÊp. → V× vËy ng−êi ta th−êng sö dông c¸c hÖ thèng T§ ®éng c¬ xoay chiÒu K§B 3 pha r«to d©y quÊn ®éng c¬ nhiÒu tèc ®é vµ h¹n chÕ dßng ®iÖn b»ng ®iÖn trë phô trong m¹ch r«to.  ChuyÓn ®éng theo chiÒu ngang cña ph©n x−ëng: §©y lµ chuyÓn ®éng cña mét c¬ cÊu mµ trªn nã cã hÖ thèng T§ n©ng h¹ th−êng gäi lµ xe con, chuyÓn ®éng nµy cã ®Æc ®iÓm t−¬ng tù nh− cña xe cÇu vµ còng sö dông hÖ T§ t−¬ng tù nh−ng víi c«ng suÊt nhá h¬n. b. Yªu cÇu trang bÞ ®iÖn: C¸c c¬ cÊu trªn cÇu trôc th−êng lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn hÕt søc nÆng nÒn, tÇn sè ®ãng c¾t lín, thêi gian qu¸ tr×nh qu¸ ®é yªu cÇu nhanh, thêi gian lµm viÖc ë c¸c tr¹ng th¸i nh− khëi ®éng, h+m, ®¶o chiÒu nhiÒu, v× vËy c¸c hÖ thèng T§§ còng nh− m¹ch ®iÖn nãi chung cña cÇu trôc th−êng cã mét sè yªu cÇu sau: - S¬ ®å cÊu tróc cña hÖ ®iÒu khiÓn tù ®éng ph¶i ®¬n gi¶n. - C¸c phÇn tö trong m¹ch ®iÖn ph¶i cã ®é tin cËy cao, dÔ söa ch÷a vµ thay thÕ. - Trong m¹ch ®iÒu khiÓn ph¶i bè trÝ thiÕt bÞ b¶o vÖ mÊt ®iÖn ¸p (b¶o vÖ ®iÖn ¸p kh«ng), b¶o vÖ qu¸ t¶i vµ ng¾n m¹ch. - Qu¸ tr×nh khëi ®éng ph¶i diÔn ra theo quy luËt ®Þnh tr−íc, s¬ ®å diÒu khiÓn c¸c hÖ T§ vµ tõng ®éng c¬ ph¶i ®éc lËp nhau. - Ph¶i cã c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh ®Ó giíi h¹n c¸c hµnh tr×nh lµm viÖc cña c¸c c¬ cÊu trªn cÇu trôc. - §¶m b¶o h¹ t¶i ë tèc ®é thÊp vµ ph¶i tù ®éng c¾t ®iÖn khi cã ng−êi lµm viÖc trªn xe cÇu, khi më cöa cabin… §.5.2. m¹ch ®iÖn hÖ thèng truyÒn ®éng cho C¬ cÊu n©ng h¹ cÇu trôc 1. Giíi thiÖu s¬ ®å: §iÒu khiÓn lµ ®éng c¬ xoay chiÒu K§B 3 pha roto d©y quÊn dïng ®Ó T§ cho c¬ cÊu n©ng h¹. R1 – R7 lµ c¸c cÊp ®iÖn trë phô trong m¹ch r«to ®éng c¬ ®−îc sö dông ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn khi khëi ®éng, h+m vµ ®iÒu chØnh tèc ®é ®éng c¬. NCH: Nam ch©m ®iÖn cña c¬ cÊu phanh RI: Lµ r¬le dßng ®iÖn dïng ®Ó b¶o vÖ qu¸ dßng cho ®éng c¬. RA: Lµ r¬le ®iÖn ¸p dïng ®Ó b¶o vÖ mÊt ®iÖn ¸p. §Ó ®iÒu khiÓn sù lµm viÖc cña ®éng c¬ sö dông bé khèng chÕ chØ huy cã 12 tiÕp ®iÓm, 6 vÞ trÝ bªn ph¶i vµ 6 vÞ trÝ bªn tr¸i, kÕt hîp víi c¸c c«ng t¾c t¬ KCMX, KCML lµ c¸c c«ng t¾c hµnh tr×nh dïng ®Ó giíi h¹n hµnh tr×nh xuèng vµ lªn.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 26 §iÖn ¸p cung cÊp cho m¹ch ®iÒu khiÓn lµ ®iÖn ¸p xoay chiÒu 380V 2. Nguyªn lý lµm viÖc: - ë vÞ trÝ 0: C¸c c«ng t¾c t¬ 1KH, 2KH vµ 1KT ÷ 4KT mÊt ®iÖn. - ë vÞ trÝ 1: Thªm 1KH cã ®iÖn - ë vÞ trÝ 2: Thªm 2KH cã ®iÖn - ë vÞ trÝ 3: Thªm 1KT cã ®iÖn - ë vÞ trÝ 4: Thªm 2KT cã ®iÖn - ë vÞ trÝ 5: Thªm 3KT cã ®iÖn - ë vÞ trÝ 6: Thªm 4KT cã ®iÖn a. §iÒu khiÓn n©ng: §Ó chuÈn bÞ cho c¬ cÊu n©ng h¹ lµm viÖc, tr−íc tiªn ta ®ãng cÇu dao 1CD vµ 2CD, chuyÓn tay g¹t vÒ vÞ trÝ dõng (vÞ trÝ sè 0) K1 kÝn, r¬le ®iÖn ¸p RA ®−îc cÊp ®iÖn, nã ®ãng tiÕp ®iÓm RA ®Ó tù duy tr× ®ång thêi chuÈn bÞ cÊp ®iÖn cho c¸c c«ng t¾c t¬. §Ó ®iÒu khiÓn lµm viÖc theo chiÒu n©ng ta chuyÓn tay g¹t ®iÒu khiÓn sang c¸c vÞ trÝ tõ sè 1 ®Õn sè 6 bªn ph¶i. * VÞ trÝ 1: K3 kÝn ®Ó tù duy tr× cho RA
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 27 K5 kÝn → KL cã ®iÖn K6 kÝn → KPH cã ®iÖn → më phanh K7 kÝn → 1KH cã ®iÖn §Æc tÝnh c¬ lµ ®−êng sè 2, lóc nµy nÕu trªn mãc ch−a cã hµng (MC = MC3) ®éng c¬ thùc hiÖn quay theo chiÒu n©ng víi tèc ®é thÊp → ®iÓm lµm viÖc lµ ®iÓm K. Tr−êng hîp t¶i träng lín (MC = MC1) lóc nµy ®éng c¬ thùc hiÖn quay víi tèc ®é thÊp ®Ó c¨ng c¸p, khi c¸p c¨ng th× ®éng c¬ ngõng quay. * VÞ trÝ 2: So víi vÞ trÝ sè 1 cã thªm K8 kÝn → 2KH cã ®iÖn, ®éng c¬ chuyÓn sang lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh sè 3 thùc hiÖn n©ng hµng ë tèc ®é thÊp M = Mc1 ®iÓm lµm viÖc ë E * VÞ trÝ 3: So víi vÞ trÝ sè 2 cã thªm K9 kÝn → 1KT cã ®iÖn, ®éng c¬ lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh sè 4 víi tèc ®é n©ng cao h¬n, ®iÓm lµm viÖc lµ ®iÓm D. T−¬ng tù nh− vËy ë c¸c vÞ trÝ tiÕp theo. (*) Chó ý: Trong thùc tÕ sau khi c¨ng c¸p ng−êi vËn hµnh cã thÓ chuyÓn nhanh tay g¹t sang vÞ trÝ sè 6 ®Ó thùc hiÖn n©ng t¶i víi tèc ®é cao nhÊt, lóc nµy qu¸ tr×nh t¨ng tèc cña ®éng c¬ t−¬ng tù nh− qu¸ tr×nh khëi ®éng qua nhiÒu cÊp ®iÖn trë phô khèng chÕ theo nguyªn t¾c thêi gian nhê thêi gian t¸c déng riªng cña c¸c c«ng t¾c t¬. Khi ®éng c¬ ®ang lµm viÖc theo chiÒu n©ng, ta chuyÓn tay g¹t ®iÒu khiÓn vÒ vÞ trÝ dõng, tÊt c¶ c¸c c«ng t¾c t¬ mÊt ®iÖn, ®éng c¬ mÊt ®iÖn, c¬ cÊu phanh gi÷ chÆt ®éng c¬ lµm ®éng c¬ dõng nhanh. b. §iÒu khiÓn h¹: * H7m ng−îc: Khi t¶i mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng vµ cã t¶i träng lín trªn mãc hµng, ng−êi ta cã thÓ h¹ t¶i víi tèc ®é thÊp b»ng c¸ch cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h+m ng−îc, lóc nµy chuyÓn tay g¹t ®iÒu khiÓn sang vÞ trÝ sè 1 hoÆc vÞ trÝ sè 2 bªn tr¸i (vÞ trÝ C cña c«ng t¾c ®iÒu khiÓn lµ vÞ trÝ chuÈn bÞ cho qu¸ tr×nh h¹ t¶i). - VÞ trÝ sè 1 bªn tr¸i: KL cã ®iÖn, KPH cã ®iÖn më phanh, 1KH cã ®iÖn, ®éng c¬ lµm viÑc trªn ®Æc tÝnh sè 2, diÓm lµm viÖc ë vÞ trÝ G, h¹ t¶i víi tèc ®é thÊp trong qu¸ tr×nh h+m ng−îc. - VÞ trÝ sè 2 bªn tr¸i: 1KH mÊt ®iÖn → ®Æch tÝnh sè 1 → ®iÓm lµm viÖc H * H¹ ®éng lùc: Tr−êng hîp kh«ng t¶i, momen t¶i mang tÝnh chÊt, lóc nµy ®Ó cho ®éng c¬ lµm viÖc theo chiÒu h¹ ta ph¶i cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é quay ng−îc b»ng c¸ch ®æi vÞ trÝ 2 pha nguån xoay chiÒu cung cÊp cho m¹ch stator ®éng c¬ so víi c¸c tr−êng hîp tr−íc. Lóc nµy ph¶i chuyÓn tay g¹t ®iÒu khiÓn sang c¸c vÞ trÝ 3,4,5 bªn tr¸i ®éng c¬ lµm viÖc trªn c¸c ®Æc tÝnh t−¬ng øng (gãc phÇn t− thø ba) ë c¸c ®iÓm lµm viÖc nµy ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ lªn ng−êi ta gäi lµ h¹ ®éng lùc. *H¹ h7m t¸i sinh: Tr−êng hîp phô t¶i mang tÝnh chÊt thÕ n¨ng (MC = MC1) khi cÇn h¹ víi tèc ®é cao ta cã thÓ cho ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é h+m t¸i sinh b»ng c¸hc chuyÓn tay g¹t sang vÞ trÝ tËn cïng bªn tr¸i, ®éng c¬ lµm viÖc trªn ®Æc tÝnh 7’, ®iÓm lµm viÖc A’’ øng víi chÕ ®é h+m t¸i sinh.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 28 Ch−¬ng VI Trang bÞ ®iÖn – tù ®éng ho¸ cho lß ®iÖn trë §6.1. kh¸i niÖm chung vµ ph©n lo¹i 1. Nguyªn lý: Lß ®iÖn trë lµ thiÕt bÞ biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng th«ng qua d©y ®èt (d©y ®iÖn trë). Tõ d©y ®èt, qua bøc x¹, ®èi l−u vµ truyÒn nhiÖt dÉn nhiÖt, nhiÖt n¨ng ®−îc truyÒn tíi vËt cÇn gia nhiÖt. Lß ®iÖn trë th−êng dïng ®Ó nung, nhiÖt luyÖn, nÊu ch¶y kim lo¹i mµu vµ hîp kim mµu. 2. Ph©n lo¹i lß ®iÖn trë: a. Theo nhiÖt ®é lµm viÖc cña lß: - Lß nhiÖt ®é thÊp (t0 < 6500C) - Lß nhiÖt ®é trung b×nh (t0 = 6500C ÷ 12000C) - Lß nhiÖt ®é cao (t0 > 12000C) b. Theo n¬i dïng lß: - Lß dïng trong c«ng nghiÖp - Lß dïng trong phßng thÝ nghiÖm - Lß dïng trong gia ®×nh c. Theo ®Æc tÝnh lµm viÖc: - Lß lµm viÖc liªn tôc - Lß lµm viÖc gi¸n ®o¹n Lß lµm viÖc liªn tôc ®−îc cÊp ®iÖn liªn tôc vµ nhiÖt ®é gi÷ v÷ng æn ®Þnh ë mét gi¸ trÞ nµo ®ã sau qu¸ tr×nh khëi ®éng lß (h×nh a). Khi khèng chÕ nhiÖt ®é b»ng c¸ch ®ãng c¾t nguån th× nhiÖt ®é sÏ dao ®éng quanh gi¸ trÞ nhiÖt ®é æn ®Þnh (h×nh b).
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 29 Lß lµm viÖc gi¸n ®o¹n th× ®å thÞ nhiÖt vµ c«ng suÊt nh− h×nh c d. Theo kÕt cÊu lß:Lß buång, lß giÕng, lß chôp, lß bÓ… f. Theo môc ®Ých sö dông: Lß t«i, lß ram, lß ñ, lß nung, lß nÊu ch¶y… 3. Yªu cÇu víi vËt liÖu lµm d©y ®èt: Trong lß ®iÖn trë, d©y ®èt lµ phÇn tö chÝnh biÕn ®æi ®iÖn n¨ng thµnh nhiÖt n¨ng th«ng qua hiÖu øng Joule. D©y ®èt cÇn ph¶i lµm tõ c¸c vËt liÖu tho¶ m+n c¸c yªu cÇu sau: - ChÞu ®−îc nhiÖt ®é cao. - Cã ®é bÒn c¬ khÝ lãn. - Cã ®iÖn trë suÊt lín (v× ®iÖn trë suÊt nhá dÉn ®Õn d©y dµi, khã bè trÝ trong lß hoÆc tiÕt diÖn d©y nhá, kh«ng bÒn) - HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë nhá (v× ®iÖn trë sÏ Ýt thay ®æi theo nhiÖt ®é, ®¶m b¶o c«ng suÊt lß) - ChËm ho¸ giµ (Ýt bÞ biÕn ®æi theo thêi gian, do ®ã ®¶m b¶o tuæi thä cña lß) VËt liÖu lµm d©y ®èt cã thÓ lµ: - Hîp kim: Cr – Ni; Cr – Al… víi lß cã nhiÖt ®é lµm viÖc d−íi 12000C - Hîp chÊt: SiC, MoSi2… víi lß cã nhiÖt ®é lµm viÖc 1200 0C ÷ 16000C - §¬n chÊt: Mo, W, C… víi lß cã nhiÖt ®é cao h¬n 16000C §6.2. s¬ ®å m¹ch ®iÖn lß ®iÖn trë khèng chÕ τ, P τ0 τmt τ τ P τ, P P τmt τ0 (a) (b) τmt τ, P 0 P
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 30 b»ng khÝ cô cã tiÕp ®iÓm 1. Giíi thiÖu s¬ ®å: a. PhÇn m¹ch lùc: - M¹ch lùc ®−îc cÊp tõ l−íi 220/380V hay qua biÕn ¸p h¹ ¸p - Aptomat 2A - Dßng ®iÖn cÊp cho lß ®−îc ®o qua c¸c Ampe kÕ víi biÕn dßng BD - Bé d©y ®èt 3 pha: Rd®A, Rd®B , Rd®C - C¸c tiÕp ®iÓm chÝnh cña c«ng t¾c K b. PhÇn m¹ch ®iÒu khiÓn - C«ng t¾c t¬ K ®ãng c¾t ®iÖn cho d©y ®èt - R¬le R: ®ãng c¾t ®iÖn cho K - §T: ®¸t trÝc nhiÖt ®é (t−¬ng ®−¬ng nh− mét r¬le t¸c ®éng theo nhiÖt ®é) - C«ng t¾c ®iÒu khiÓn KCI, II, III vµ 3 vÞ trÝ + VÞ trÝ 1: Cho hÖ thèng lµm viÖc tù ®éng + VÞ trÝ 2: §iÒu khiÓn b»ng tay + VÞ trÝ 0: VÞ trÝ dõng - C¸c ®Ìn b¸o nhiÖt ®é. 2. Nguyªn lý lµm viÖc: a. Ho¹t ®éng cña ®¸t trÝc nhiÖt ®é §T: §¸t trÝc nhiÖt ®é §T t−¬ng ®−¬ng nh− mét r¬le t¸c ®éng theo nhiÖt ®é cã hai tiÕp ®iÓm: tiÕp ®iÓm nhiÖt ®é min vµ tiÕp ®iÓm nhiÖt ®é max. t0min, t0max lµ nhiÖt ®é giíi h¹n d−íi vµ nhiÖt ®é giíi h¹n trªn cña ®¸t trÝc (gi¸ trÞ nµy cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc) Tr¹ng th¸i cña hai tiÕp ®iÓm nµy lu«n ng−îc nhau. Gi¶ thiÕt nhiÖt ®é trong lß ®ang nhá h¬n nhiÖt ®é min th× tiÕp ®iÓm t0 min kÝn, nÕu gia t¨ng nhiÖt ®é cña lß trong kho¶ng t0min ≤ t 0 lß < t0max th× tr¹ng th¸i cña tiÕp ®iÓm t 0 min vÉn ch−a thay ®æi. Cho ®Õn khi nhiÖt ®é cña lß t¨ng lªn ®¹t gi¸ trÞ nhiÖt ®é max th× tiÕp ®iÓm t0min më ra. Khi nhiÖt ®é lß t 0lß ≤ t0max ta gi¶m dÇn nhiÖt ®é lß, nÕu t 0lß > t0min th× tiÕp ®iÓm t0min sÏ ®ãng l¹i. b. Khèng chÕ tù ®éng nhiÖt ®é lß: Trong chÕ ®é lµm viÖc nµy, nhiÖt ®é cña lß sau khi kÕt thóc qu¸ tr×nh khëi ®éng sÏ ®−îc duy tr× trong kho¶ng t0min ≤ t 0lß < t0max §ãng Tr¹ng th¸i Më t0min t 0 max
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 31 Khi cÇn cho lß ho¹t ®éng ta ®ãng c¸c Aptomat 1A, 2A, bËt KC vÒ vÞ trÝ (vÞ trÝ tù ®éng) do nhiÖt ®é cña lß ®ang cßn nhá h¬n t0max nªn tiÕp ®iÓm t 0 min kÝn, mÆt kh¸c tiÕp ®iÓm KCI, KCIII kÝn nªn r¬le R cã ®iÖn → tiÕp ®iÓm th−êng më R ®ãng → c«ng t¾c K ®−îc cÊp ®iÖn → ®ãng c¸c tiÕp ®iÓm th−êng më trong m¹ch ®éng lùc nèi nguån cung cÊp vµo c¸c d©y ®èt, nhiÖt l−îng sinh ra trªn c¸c d©y ®èt lµm nhiÖt ®é trong lß t¨ng dÇn. Khi nhiÖt ®é lß t¨ng ®¹t gi¸ trÞ nhiÖt ®é max th× tiÕp ®iÓm t0min më ra → R mÊt ®iÖn → K mÊt ®iÖn → c¸c d©y ®èt bÞ c¾t ®iÖn vµ ngõng sinh nhiÖt. Do qu¸ tr×nh to¶ nhiÖt ra m«i tr−êng qua vá c¸ch nhiÖt cña lß mµ nhiÖt ®é cña lß sÏ gi¶m dÇn, khi nhiÖt ®é lß gi¶m xuèng b»ng t0min th× tiÕp ®iÓm t 0 min ®ãng l¹i → R, K cã ®iÖn → d©y ®èt l¹i ®−îc cÊp ®iÖn ®èt nãng sinh nhiÖt lµm nhiÖt ®é lß t¨ng dÇn ®Õn khi t0lß = t0max → tiÕp ®iÓm t0min më… Qu¸ tr×nh cø diÔn ra nh− vËy lÆp ®i lÆp l¹i. KÕt qu¶ nhiÖt ®é lß ®−îc gi÷ dao ®éng gi÷a hai gi¸ trÞ t0min vµ t 0 max. c. Khèng chÕ b»ng tay: §Ó khëi ®éng lß ®ãng 1A, 2A, chuyÓn c«ng t¾c KC vÒ vÞ trÝ 2 (b»ng tay) → KCII kÝn → R cã ®iÖn → K cã ®iÖn → C¸c d©y ®èt ®−îc cÊp ®iÖn → NhiÖt ®é lß t¨ng Khi nhiÖt ®é lß ®¹t yªu cÇu chuyÓn KC vÒ vÞ trÝ dõng → C¸c tiÕp ®iÓm cña KC më ra → R mÊt ®iÖn → K mÊt ®iÖn → C¾t ®iÖn cña d©y ®èt. 3. B¶o vÖ: - B¶o vÖ m¹ch ®éng lùc dïng Aptomat 2A - B¶o vÖ m¹ch khèng chÕ dïng Aptomat 1A - §Ó chØ thÞ tr¹ng th¸i lµm viÖc cña m¹ch ®iÖn ng−êi ta dïng c¸c ®Ìn tÝn hiÖu vµ ®ång hå ®o dßng ®iÖn. Ch−¬ng VII Trang bÞ ®iÖn – tù ®éng ho¸ cho lß c¶m øng §7.1. kh¸i niÖm chunh vµ ph©n lo¹i 1. Nguyªn lý lµm viÖc cña lß c¶m øng Nguyªn lý lµm viÖc cña lß c¶m øng hay lß tÇn sè lµ dùa vµo hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ. Khi ®Æt mét khèi kim lo¹i vµo trong mét tõ tr−êng biÕn thiªn th× trong khèi kim lo¹i sÏ xuÊt hiÖn (c¶m øng) c¸c dßng ®iÖn xo¸y (dßng Fuco), nhiÖt n¨ng cña dßng ®iÖn xoÊy sÏ ®èt nãng khèi kim lo¹i. 2. NhiÖt n¨ng truyÒn vµo kim lo¹i: Phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: - §iÖn trë suÊt ρ vµ hÖ sè tõ thÈm µ cña kim lo¹i. - C−êng ®é tõ tr−êng H - WnhiÖt ~H2 ~ I2. Thùc tÕ kh«ng thÓ t¨ng m+i dßng ®iÖn ®Ó t¨ng c−êng ®é tõ tr−êng v× d©y ph¶i rÊt lín vµ qu¸ nãng. - TÇn sè dßng c¶m øng WnhiÖt ~ f. Thùc tÕ th−êng dïng ph−¬ng ph¸p thay ®æi tÇn sè ®Ó ®iÒu chØnh nhiÑt n¨ng truyÒn vµo kim lo¹i. Do vËy lß c¶m øng cßn ®−îc gäi lµ lß tÇn sè vµ nguån cÊp cho lß nguån ®iÖn tÇn sè cao. 3. Nguån ®iÖn cao tÇn Cã thÓ t¹o ra b»ng nhiÌu c¸ch: - Dïng m¸y ph¸t ®iÖn tÇn sè cao: Do h¹n chÕ vÒ kÝch th−íc vµ sè vßng quay nªn d¶i tÇn sè cña c¸c m¸y ph¸t ®iÖn quat kh«ng qu¸ 10KHz, hiÑu suÊt cña c¸c m¸y nµy cã thÓ ®¹t cì 70÷8-%. Do m¸y ph¸t nµy ®−îc chÕ t¹o víi tÇn sè, c«ng suÊt, ®iÖn ¸p nhÊt ®Þnh nªn khi cÇn
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 32 gia nhiÖt víi ®iÖn ¸p kh¸c thÊp h¬n th−êng cÇn cã biÕn ¸p ®Ó phèi hîp c¸c tham sè gi÷a nguån vµ phô t¶i. - Dïng ®Ìn ph¸t ®iÖn tö: Khi tÇn sè lín h¬n 10KHz, hiÖu suÊt cña ®Ìn ph¸t ®iÖn tö chØ ®¹t gÇn 60% v× qua nhiÒu kh©u biÕn ®æi vµ tæn hao nhiÖt lín. - Dïng Tiristor: Cßn bÞ h¹n chÕ ë d¶i tÇn sè cao vµ c«ng suÊt lín. Sö dông t«t ë c¸c lß trung tÇn c«ng suÊt nhá vµ võa. 4. −u ®iÓm cña thiÕt bÞ gia nhiÖt tÇn sè: - Cã thÓ truyÒn n¨ng l−îng cho vËt cÇn gia c«ng nhiÖt mét c¸ch nhanh chãng vµ trùc tiÕp, kh«ng ph¶i qua kh©u trung gian nªn cã thÓ tù ®éng ho¸ ë møc ®é cao vµ cã thÓ tiÕn hµnh gia nhiÖt ë m«i tr−êng trung tÝnh, ch©n kh«ng. - Cã thÓ t«i bÒ mÆt chi tiÕt mét c¸ch ®¬n gi¶n nhê hiÖu øng mÆt ngoµi cña dßng cao tÇn. VËt t«i cã thÓ cã h×nh d¹ng bÊt kú. - T¨ng ®−îc n¨ng suÊt lao ®éng, gi¶m c−êng ®é lao ®éng. 5. øng dông cña thiÕt bÞ gia nhiÖt tÇn sè: - NÊu ch¶y kim lo¹i trong kh«ng khÝ, khÝ tr¬, ch©n kh«ng. - Nung ph«i ®Ó rÌn, dËp, Ðp - Hµn - Gia c«ng ho¸ nhiÖt - SÊy, nung, hµn chÊt ®iÖn m«i, b¸n dÉn nh−: sÊy gç, d¸n gç, sÊy khu«n ®óc, sø, hµn, hµn d¸n nhùa, l−u ho¸ cao su ViÖc gia nhiÖt chÊt ®iÖn m«i (sÊy, nung…) thùc hiÖn nhê ®iÖn tr−êng E biÕn thiªn, trong ®iÖn tr−êng biÕn thiªn c¸c phÇn tö ®iÖn m«i bÞ ph©n cùc, sù thay ®æi h−íng ph©n cùc th−êng chËm sau theo sù thay ®æi h−íng cña ®iÖn tr−êng vµ cÇn mét n¨ng l−îng, n¨ng l−îng nµy lµm nãng ®iÖn m«i hoÆc c¸c chÊt b¸n dÉn lªn. TÇn sè gia nhiÖt ®iÖn m«i lªn tíi 1MHz 6. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ gia nhiÖt tÇn sè: a. Theo tÇn sè lµm viÖc: - ThiÕt bÞ tÇn sè c«ng nghiÖp - ThiÕt bÞ trung tÇn víi tÇn sè lµm viÖc 500 ÷ 1000Hz. ThiÕt bÞ nµy th−êng dïng m¸y ph¸t ®iÖn quay tÇn sè cao hay dïng tiristor khi c«ng suÊt nhá hoÆc võa. - ThiÕt bÞ cao tÇn víi tÇn sè lµm viÖc trªn 10000Hz, th−êng dïng ®Ìn ph¸t hoÆc tiristor. b. Theo ph¹m vi sö dông: - ThiÕt bÞ tÇn sè ®Ó nÊu ch¶y kim lo¹i vµ hîp kim. Chia thµnh 2 lo¹i: + Lß m¸ng: Lß cã lâi thÐp, dung l−îng nhá vµ nhiÖt ®é thÊp, hay dïng ®Ó nÊu ch¶y kim lo¹i mµu + Lß nèi: Kh«ng cã lâi thÐp, cã dung l−îng nåi cµng lín th× tÇn sè cµng gi¶m (®Ó nãng ®Òu gi÷a nåi) dung l−îng nåi cã thÓ tíi 10T, lµm viÖc ë tÇn sè 50Hz, c«ng suÊt 1500KW - ThiÕt bÞ nung ph«i cho rÌn, dËp, c¸n - ThiÕt bÞ t«i bÒ mÆt th−êng lµm viÖc ë tÇn sè cao - ThiÕt bÞ nung, sÊy chÊt ®iÖn m«i vµ b¸n dÉn. §7.2. c¸c lo¹i thiÕt bÞ t¹o nguån cung cÊp cho lß c¶m øng I. Nguån tÇn sè c«ng nghiÖp: §Ó cung cÊp cho c¸c lß c¶m øng lµm viÖc víi tÇn sè dßng ®iÖn qua vßng c¶m øng b»ng tÇn sè cña l−íi ®iÖn c«ng nghiÖp th× chØ cÇn sö dông MBA.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 33 II. C¸c bé biÕn tÇn cung cÊp cho lß trung tÇn (500Hz ÷ 10KHz) 1. M¸y ph¸t cao tÇn: Khi cÇn nguån ®iÖn cã tÇn sè cao h¬n tÇn sè l−íi ®iÖn c«ng nghiÖp nh−ng nhá h¬n 500Hz ng−êi ta sö dông m¸y ph¸t ®ång bé cùc låi víi sè ®«i cùc lín vµ tèc ®é cao, nh−ng víi nguån ®iÖn xoay chiÒu dïng ®Ó cung cÊp cho c¸c lß trung tÇn víi tÇn sè tõ 500Hz trë lªn th× ng−êi ta kh«ng sö dông m¸y ph¸t ®ång bé v× yªu cÇu sè ®«i cùc tõ qu¸ lín mµ ng−êi ta sö dông mét lo¹i m¸y ph¸t cao tÇn ®Æc biÖt cßn ®−îc gäi lµ m¸y ph¸t c¶m øng cã tõ tr−êng ®Ëp m¹ch. S¬ l−îc cÊu t¹o cña m¸y ph¸t nµy nh− sau: - Trªn stator cña m¸y ph¸t ng−êi ta quÊn hai cuén d©y: + Cuén d©y lµm viÖc hay cßn gäi lµ cuén phÇn øng. Trªn cuén nµy sÏ cã ®iÖn ¸p xoay chiÒu tÇn sè cao ®−îc dïng ®Ó cung cÊp cho cuén d©y lß. + Cuén kÝch thÝch: Cuén nµy ®−îc cung cÊp bëi ®iÖn ¸p mét chiÒu vµ qua ®ã sÏ cã dßng ®iÖn mét chiÒu sinh ra mét tõ tr−êng trong m¹ch tõ cña m¸y ph¸t. Cßn roto cña m¸y ph¸t ®−îc chÕ t¹o nh− mét b¸nh r¨ng. Ho¹t ®éng cña m¸y ph¸t nh− sau: Khi roto cña m¸y ph¸t ®−îc ®éng c¬ s¬ cÊp kÐo quay, tõ tr−êng do cuén d©y kÝch thÝch g©y ra sÏ khÐp vßng qua m¹ch tõ cña stator vµ cuén d©y lµm viÖc råi vßng qua r«to. Do mÆt ngoµi cña roto cã d¹ng r¨ng lªn khi roto quay th× khe hë m¹ch tõ gi÷a roto vµ stator sÏ thay ®æi dÉn ®Õn tõ trë thay ®æi vµ dßng tõ th«ng khÐp vßng sÏ biÕn thiªn. Khi roto dÞch chuyÓn ®−îc mét b−íc r¨ng th× tõ th«ng mãc vßng qua cuén lµm viÖc sÏ ®Ëp m¹ch mét chu kú, do sù biÕn thiªn cña tõ th«ng mãc vßng qua cuén lµm viÖc dÉn ®Õn trªn cuén d©y lµm viÖc sÏ c¶m øng c¸c ®iÖn ¸p xoay chiÒu víi chu kú b»ng chu kú ®Ëp m¹ch cña tõ tr−êng. Nh− vËy tÇn sè cña ®iÖn ¸p ®Çu ra ®−îc x¸c ®Þnh nh− sau: π ω 2 . )( 60 . 22 ZHz Zn f == n: Tèc ®é quay Z2: Sè r¨ng roto ω: Tèc ®é gãc cña roto Tõ th«ng trong c¸c r¨ng roto kh«ng biÕn thiªn theo thêi gian nªn kh«ng xuÊt hiÖn dßng ®iÖn xo¸y trong r«to v× vËy roto cã thÓ chÕ t¹o b»ng c¸ch ®óc liÒn hoÆc còng cã thÓ ghÐp b»ng c¸c l¸ thÐp máng. Cßn trong stator, tõ th«ng lµ ®Ëp m¹ch nªn sÏ xuÊt hiÖn dßng ®iÖn xo¸y v× vËy stator ph¶i ®−îc chÕ t¹o b»ng c¸ch ghÐp c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn. TÇn sè lµm viÖc cña m¸y ph¸t lo¹i nµy cã thÓ ®¹t tíi 8KHz, c«ng suÊt cña m¸y ph¸t ®−îc chÕ t¹o tõ 0,5 ÷ 1500KW. §Ó kÐo c¸c m¸y ph¸t c«ng suÊt nhá ng−êi ta cã thÓ dïng ®éng c¬ K§B 3 pha roto lång sãc, cßn víi c¸c m¸y ph¸t trªn 100KW ng−êi ta sö dông ®éng c¬ ®ång bé. Th−êng roto cña ®éng c¬ s¬ cÊp vµ roto cña m¸y ph¸t ®−îc chÕ t¹o chung mét trôc vµ hai phÇn tö nµy hîp thµnh mét bé biÕn tÇn thèng nhÊt. 2. C¸c bé biÕn tÇn dïng dông cô b¸n dÉn c«ng suÊt: §èi víi c¸c lß tÇn sè ng−êi ta th−êng sö dông c¸c BBT gi¸n tiÕp cã kh©u trung gian mét chiÒu mµ kh«ng dïng c¸c BBT trùc tiÕp, c¸c BBT gi¸n tiÕp nµy th−êng cã c¸c thiÕt bÞ nh− sau:
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 34 CL: Bé chØnh l−u th−êng lµ chØnh l−u cã ®iÒu khiÓn dïng tiristor, cã nhiÖm vô biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu tÇn sè c«ng nghiÖp thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu ®Ó cung cÊp cho s¬ ®å nghÞch l−u, s¬ ®å th−êng ®−îc sö dông lµ s¬ ®å chØnh l−u cÇu h×nh tia 3 pha. Läc: Khèi läc ®Çu vµo ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p ®Çu ra cña s¬ ®å chØnh l−u cßn ®Çu ra lµ ®iÖn ¸p hoÆc dßng ®iÖn mét chiÒu tuú theo s¬ ®å nghÞch l−u lµ nghÞch l−u dßng hoÆc nghÞch l−u céng h−ëng sö dông nguån dßng hoÆc tô ®iÖn m¾c song song víi ®Çu ra cña s¬ ®å nghÞch l−u khi cÇn cung cÊp cho nghÞch l−u lµ d¹ng nguån ¸p. NL: Khèi nghÞch l−u, th«ng th−êng ®èi víi c¸c BBT dïng ®Ó cung cÊp cho c¸c lß tÇn sè th× s¬ ®å nghÞch l−u lµ nghÞch l−u 1 pha cã thÓ thùc hiÖn ë d¹ng nghÞch l−u céng h−ëng hoÆc nghÞch l−u phô thuéc. T¶i: Gåm MBA lß vµ cuén d©y lß (cuén c¶m øng). III. Bé nguån cung cÊp cho lß cao tÇn: 1. Bé biÕn ®æi dïng Tranzitor: 2. ThiÕt bÞ ph¸t dao ®éng dïng ®Ìn ®iÖn tö ch©n kh«ng: Th−êng sö dông víi tÇn sè cao cã thÓ ®Õn 1MHz, c«ng suÊt 25 ÷ 500KW. Trong thiÕt bÞ nµy ng−êi ta thùc hiÖn biÕn ®æi ®iÖn ¸p xoay chiÒu 3 pha cña m¹ng c«ng nghiÖp thµnh ®iÖn ¸p xoay chiÒu 3 pha cã gi¸ trÞ tõ 10 ÷ 15KV b»ng c¸ch sö dông MBA t¨ng ¸p, tr−íc ®©y ®iÖn ¸p xoay chiÒu thø cÊp cña MBA th−êng cã gi¸ trÞ kh«ng ®æi nh−ng víi c¸c lß s¶n xuÊt trong thêi gian gÇn ®©y ®iÖn ¸p nµy th−êng ®iÒu chØnh ®−îc trong giíi h¹n réng nhê sö dông BBD xoay chiÒu – xoay chiÒu 3 pha bªn phÝa s¬ cÊp MBA. §iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu ra MBA lµ ®iÖn ¸p ®−îc chØnh l−u thµnh ®iÖn ¸p mét chiÒu, ®èi víi c¸c lß s¶n xuÊt ë giai ®o¹n tr−íc ng−êi ta sö dông bé chØnh l−u kh«ng ®iÒu khiÓn b»ng c¸c diot b¸n dÉn. Nguån ®iÖn ¸p mét chiÒu sau khi chØnh l−u sÏ ®−îc sö dông ®Ó cung cÊp cho mét bé ph¸t dao ®éng gåm c¸c phÇn tö: ®Ìn ph¸t (th−êng lµ ®Ìn 3 cùc), mét m¹ch céng h−ëng gåm c¸c tô ®iÖn vµ ®iÖn c¶m, ngoµi ra cßn cã mét sè thiÕt bÞ phô trî ®Ó ®¶m b¶o tÝnh chÊt tù dao ®éng cña m¹ch… Ch−¬ng VIII Trang bÞ ®iÖn – tù ®éng ho¸ cho lß hå quang §8.1. kh¸i niÖm chung vµ ph©n lo¹i 1. Nguyªn lý gia nhiÖt trong lß hå quang: Läc CL NL T¶i §K TÝn hiÖu ®Æt ~ 50Hz
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 35 Lß hå quang lµ lß lîi dông nhiÖt cña ngän löa hå quang gi÷a c¸c ®iÖn cùc hoÆc gi÷a c¸c ®iÖn cùc vµ kim lo¹i ®Ó nÊu ch¶y kim lo¹i. Lß hå quang dïng ®Ó nÊu thÐp hîp kim chÊt l−îng cao. 2. Ph©n lo¹i: a. Theo dßng ®iÖn sö dông: - Lß hå quang mét chiÒu - Lß hå quang xoay chiÒu b. Theo c¸ch ch¸y cña ngän löa hå quang: - Lß nung nãng gi¸n tiÕp: NhiÖt cña ngän löa x¶y ra gi÷a hai ®iÖn cùc (Graphit, than) ®−îc dïng ®Ó nÊu ch¶y kim lo¹i. - Lß nung nãng gi¸n tiÕp: NhiÖt cña ngän löa hå quang x¶y ra gi÷a ®iÖn cùc vµ kim lo¹i dïng ®Ó nÊu ch¶y kim lo¹i. c. Theo ®Æc ®iÓm chÊt liÖu vµo lß: - Lß chÊt liÖu bªn s−ên b»ng ph−¬ng ph¸p thñ c«ng hay m¸y mãc qua cöa lß. - Lß chÊt liÖu trªn ®Ønh lß xuèng nhê gÇu chÊt liÖ. Lo¹i lß nµy cã c¬ cÊu n©ng h¹ vßm mãc. 3. KÕt cÊu cña lß hå quang: Mét lß hå quang bÊt lú ®Òu cã c¸c bé phËn chÝnh sau: - Nåi lß cã líp vá c¸ch nhiÖt vµ cã cöa lß vµ miÖng rãt. - Vßm nãc lß cã vá c¸ch nhiÖt. - C¬ cÊu gi÷ vµ dÞch chuyÓn ®iÖn cwcj truyÒn ®éng b»ng ®iÖn hay thuû lùc. - C¬ cÊu nghiªng lß, truyÒn ®éng b»ng ®iÖn hay thuû lùc - PhÇn dÉn ®iÖn tõ biÕn ¸p lß tíi lß. Ngoµi ra, ®èi víi lß hå quang n¹p liÖu tõ trªn cao cßn cã c¬ cÊu n©ng, quay vßm lß, c¬ cÊu rãt kim lo¹i còng nh− gÇu n¹p liÖu. Trong c¸c lß hå quang cã nåi lß s©u, kim lo¹i láng ë tr¹ng th¸i tÜnh cã chÖnh lÖch nhiÖt ®é theo ®é cao (kho¶ng 1000C/m), trong ®iÒu kiÖn ®ã ®Ó t¨ng c−êng ph¶n øng cña kim lo¹i (víi xØ) vµ ®Ó ®¶m b¶o kh¶ n¨ng nung nãng kim lo¹i tr−íc khi rãt cÇn ph¶i khuÊy trén kim lo¹i láng. ë c¸c lß dung l−îng nhá (d−íi 6 tÊn) th× viÖc khuÊy trén thùc hiÖn b»ng tay qua c¬ cÊu c¬ khÝ. Víi lß cã dung l−îng trung b×nh (12 ÷ 50 tÊn) vµ ®Æc biÖt lín (100 tÊn vµ lín h¬n) th× thùc hiÖn b»ng thiÕt bÞ khuÊy trén ®Ó kh«ng nh÷ng gi¶m lao ®éng vÊt v¶ cña thî mµ cßn n©ng cao ®−îc chÊt l−îng cña kim lo¹i nÊu. ThiÕt bÞ khuÊy trén kim lo¹i láng th−êng lµ thiÕt bÞ ®iÖn tõ cã nguyªn lý lµm viÖc t−¬ng tù nh− ®éng c¬ K§B roto ng¾n m¹ch. Tõ tr−êng ch¹y t¹o ra ë lß cã ®¸y phi kim lo¹i nhê hai cuén d©y (stator) dßng ®iÖn xoay chiÒu tÇn sè 0,5 ÷ 1Hz, lÖch pha nhau 900, do tõ tr−êng nµy mµ kim lo¹i cã lùc ®iÖn tõ däc trôc lß. Khi ®æi nèi, dßng trong c¸c cuén d©y cã thÓ thay ®æi h−íng chuyÓn ®éng cña kim lo¹i trong nåi theo h−íng ng−îc l¹i. C¸c th«ng sè quan träng cña lß hå quang lµ: - Dung l−îng ®Þnh møc cña lß: Sè tÊn kim lo¹i láng trong mét mÎ nÊu. - C«ng suÊt ®Þnh møc cña biÕn ¸p lß: ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn thêi gian nÊu luyÖn (n¨ng suÊt lß). Theo møc ®é c«ng suÊt t¸c dông cña biÕn ¸p trong giai ®o¹n nÊu ch¶y ®èi víi 1 tÊn kim lo¹i láng, lß hå quang cßn chia ra: lß cã c«ng suÊt b×nh th−êng, cao vµ siªu cao. VÒ cÊu tróc lß hå quang c«ng suÊt cao vµ siªu cao cßn cã hÖ lµm m¸t b»ng n−íc qua vá lß. §8.2 c¸c giai ®o¹n lµm viÖc cña lß hå quang nÊu thÐp
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 36 Chu tr×nh lµm viÖc cña lß hå quang gåm 3 giai ®o¹n víi c¸c ®Æc ®iÓm c«ng nghÖ nh− sau: 1. Giai ®o¹n nung nãng liÖu vµ nÊu ch¶y kim lo¹i: Trong giai ®o¹n nµy lß cã c«ng suÊt nhiÖt lín nh¸t, ®iÖn n¨ng tiªu thô chiÕm kho¶ng 60 – 80% n¨ng l−îng toµn mÎ nÊu vµ thêi gian cña nã chiÕm 50 ÷ 60% toµn bé thêi gian mét chu tr×nh. §Ó ®¶m b¶o c«ng suÊt nÊu ch¶y, ngän löa hå quang cÇn ph¶i ch¸y æn ®Þnh. khi ch¸y, ®iÖn cùc bÞ ¨n mßn dÇn, kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÖn cùc vµ kim lo¹i t¨ng lªn. §Ó duy tr× hå quang, ®iÖn cùc cÇn ph¶i ®−îc ®iÒu chØnh vµo gÇn kim lo¹i. Lóc ®ã dÔ x¶y ra hiÖn t−îng ®iÖn cùc ch¹m vµo kim lo¹i - gäi lµ qu¸ tr×nh ®iÒu chØnh - vµ g©y ra ng¾n m¹ch lµm viÖc. Ng¾n m¹ch lµm viÖc tuy x¶y ra trong thêi gian ng¾n nh−ng l¹i hay x¶y ra nªn c¸c thiÕt bÞ ®iÖn trong m¹ch ®éng lùc th−¬ng ph¶i lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn nÆng nÒ. §©y lµ ®Æc ®iÓm cÇn l−u ý khi tÝnh to¸n vµ chän thiÕt bÞ cho lß hå quang. Ng¾n m¹ch lµm viÖc còng cã thÓ g©y ra do sôt lë c¸c thµnh phÇn cña hè bao quanh ®Çu ®iÖn cùc t¹o ra trong liÖu hoÆc sù nãng ch¶y cña c¸c mÈu liÖu còng cã thÓ ph¸ huû ngän löa hå quang do t¨ng chiÒu dµi ngän löa. Lóc ®ã ph¶i tiÕn hµnh måi l¹i b»ng c¸ch h¹ ®iÖn cùc xuèng cho ch¹m vµo kim lo¹i råi n©ng lªn t¹o hå quang. Trong giai ®o¹n nµy, sè lÇn ng¾n m¹ch lµm viÖc cã thÓ lªn tíi 100 lÇn hoÆc h¬n. Mçi lÇn x¶y ra ng¾n m¹ch lµm viÖc, c«ng suÊt h÷u Ých gi¶m m¹nh vµ cã khi b»ng 0 víi tæn hao cùc ®¹i, thêi gian cho phÐp cña mét lÇn ng¾n m¹ch lµm viÖc lµ tõ 2 ÷ 3s. Tãm l¹i, giai ®o¹n nung nãng liÖu vµ nÊu ch¶y lµ gia ®o¹n hå quang ch¸y kÐm æn ®Þnh nhÊt, c«ng suÊt nhiÖt cña hå quang dao ®éng m¹nh vµ ngän löa hå quang rÊt ng¾n th−êng tõ vµi nm ®Õn 10 ÷ 15mm. Do vËy trong giai ®o¹n nµy ®iÖn ¸p cÊp vµ c«ng suÊt ra cña biÕn ¸p lß lµ lín nhÊt. 2. Giai ®o¹n «xi ho¸ vµ hoµn nguyªn: §©y lµ giai ®o¹n khö C cña kim lo¹i ®Õn mmét giíi h¹n nhÊt ®Þnh tuú theo yªu cÇu c©u nghÖ, khö P vµ khö S, khö khÝ trong gang råi tinh luyÖn. Sù ch¸y hoµn toµn C g©y s«i kim lo¹i m¹nh. Giai ®o¹n nµy c«ng suÊt nhiÖt yªu cÇu vÒ c¬ b¶n lµ ®Ó bï l¹i c¸c tæn hao nhiÖt vµ nã b»ng kho¶ng 60% c«ng suÊt nhiÖt cña giai ®o¹n 1, hå quang còng cÇn duy tr× æn ®Þnh. Tr−íc khi thÐp ra lß ph¶i qua giai ®o¹n hoµn nguyªn lµ giai ®o¹n khö «xi, khö sufua vµ hîp kim ho¸ kim lo¹i. C«ng suÊt lóc nµy yªu cÇu chØ cì 30% so víi giai ®o¹n 1. ChÕ ®é n¨ng l−îng t−¬ng ®èi æn ®Þnh vµ chiÒu dµi ngän löa hå quang kho¶ng vµi chô mm. 3. Giai ®o¹n phô: §©y lµ giai ®o¹n lÊy s¶n phÈm ®+ nÊu luyÖn, tu söa, lµm vÖ sinh, chÊt liÖu vµo lß. §8.3. m¹ch ®iÖn chÝnh lß hå quang 1. Giíi thiÖu chung: - §iÖn ¸p cÊp cho lß hå quang lÊy tõ tr¹m biÕn ¸p lß. - CÇu dao c¸ch ly CL dïng ®Ó ph©n c¸ch m¹ch ®éng lùc cña lß víi l−íi khi cÇn thiÕt. - M¸y c¾t 1MC dïng ®Ó b¶o vÖ lß hå quang khái ng¾n m¹ch sù cè. Nã ®−îc chØnh ®Þnh ®Ó kh«ng t¸c ®éng khi ng¾n m¹ch lµm viÖc, ®ång thêi nã còng dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch lùc d−íi t¶i. - Cuén kh¸ng CK dïng ®Ó h¹n chÕ dßng ®iÖn khi x¶y ra ng¾n m¹ch lµm viÖc vµ æn ®Þnh sù ch¸y cña hå quang. Khi b¾t ®Çu nÊu luyÖn hay x¶y ra ng¾n m¹ch lµm viÖc, lóc ng¾n m¹ch lµm viÖc m¸y c¾t 2MC më ra ®Ó cuén kh¸ng CK tham gia vµo m¹ch ®Ó h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch. Khi liÖu ch¶y hÕt lß cÇn c«ng suÊt nhiÖt lín ®Ó nÊu luyÖn, 2MC ®ãng l¹i ®Ó
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 37 ng¾n m¹ch cuén kh¸ng CK. ë giai ®o¹n hoµn nguyªn, c«ng suÊt lß yªu cÇu Ýt h¬n, 2MC l¹i më ra ®Ó ®−a CK vµo m¹ch lµm gi¶m c«ng suÊt cÊp cho lß (víi lß cã c«ng suÊt lín h¬n nhiÒu th× kh«ng cã cuén kh¸ng CK, viÖc æn ®Þnh hå quang vµ h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch lµm viÖc do c¸c phÇn tö c¶m kh¸ng cña s¬ ®å lß ®¶m nhiÖm). - BiÕn ¸p lß BAL dïng ®Ó h¹ ¸p vµ ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p, viÖc ®æi nèi cuén s¬ cÊp thµnh tam gi¸c hay h×nh sao thùc hiÖn nhê c¸c m¸y c¾t 3MC, 4MC. Cuén thø cÊp cña biÕn ¸p lß nèi víi c¸c ®iÖn cùc cña lß qua mét m¹ch ng¾n MN kh«ng ph©n nh¸nh. PhÝa s¬ cÊp cña biÕn ¸p lß cã ®Æt r¬le dßng cùc ®¹i ®Ó t¸c ®éng lªn cuén ng¾t cña m¸y c¾t 1MC. R¬le nµy cã duy tr× thêi gian, thêi gian duy tr× nµy gi¶m khi béi sè qu¸ t¶i dßng t¨ng, nhê vËy 1MC ng¾t m¹ch lùc cña lß hå quang khi chØ cã sù ng¾n m¹ch sù cè vµ khi ng¾n m¹ch lµm viÖc kÐo dµi mµ kh«ng xö lý ®−îc. Víi ng¾n m¹ch lµm viÖc trong mét thêi gian t−¬ng ®èi ng¾n 1MC kh«ng c¾t m¹ch mµ chØ cã tÝn hiÖu ®Ìn b¸o vµ chu«ng. PhÝa s¬ cÊp BAL cßn cã c¸c dông cô ®o l−êng kiÓm tra nh−: v«n kÕ, ampe kÕ, c«ng t¬ ®iÖn, pha kÕ,… PhÝa thø cÊp còng cã c¸c m¸y biÕn dßng 2TI nèi víi c¸c ampe kÕ ®o dßng hå quang. 2. Mét sè thiÕt bÞ chÝnh: a. M¸y biÕn ¸p lß: M¸y biÕn ¸p lß dïng cho lß hå quang ph¶i lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn ®Æc biÖt nÆng nÒ nªn cã c¸c ®Æc ®iÓm sau: - C«ng suÊt th−êng rÊt lín (cã thÓ tíi hµng chôc MW) vµ dßng ®iÖn thø cÊp rÊt lín (hµng tr¨m KA) - §iÖn ¸p ng¾n m¹ch lín ®Ó h¹n chÕ dßng ng¾n m¹ch d−íi (2,5 ÷ 4)I®m - Cã ®é bÒn c¬ häc cao ®Ó chÞu ®−îc c¸c lùc ®iÖn tõ ph¸t sinh trong c¸c cuén d©y, thanh dÉn khi cã ng¾n m¹ch. - Cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®iÖn ¸p s¬ cÊp d−íi t¶i trong mét giíi h¹n réng. - Ph¶i lµm m¸t tèt v× dßng lín, hay cã ng¾n m¹ch vµ v× BA ®Æt ë n¬i kÝn l¹i gÇn lß. - Cuén thø cÊp BAL th−êng ®Êu tam gi¸c v× dßng ng¾n m¹ch ®−îc ph©n ra hai pha vµ nh− vËy ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c¸c cuén d©y sÏ nhÑ h¬n. M¸y biÕn ¸p lß th−êng ph¶i lµm viÖc trong t×nh tr¹ng ng¾n m¹ch vµ ph¶i cã kh¶ n¨ng qu¸ t¶i nªn th−êng chÕ t¹o to, nÆng h¬n c¸c MBA ®éng lùc cïng c«ng suÊt. b. M¹ch ng¾n (MN): M¹ch ng¾n hay d©y dÉn dßng thø cÊp cã dßng ®iÖn lµm viÖc rÊt lín tíi hµng chôc, hµng tr¨m ngh×n ampe. Tæn hao c«ng suÊt ë m¹ch ng¾n chiÕm tíi 70% tæn hao trong toµn bé thiÕt bÞ lß hå quang. Do vËy yªu cÇu c¬ b¶n cña m¹ch ng¾n lµ ph¶i ng¾n nhÊt trong ®iÒu kiÖn cã thÓ (biÕn ¸p lß ph¶i ®Æt rÊt gÇn lß) ®Ó gi¶m bít tæn hao, ®ång thêi ®−îc ghÐp tõ c¸c tÊm ®ång l¸ thµnh c¸c thanh mÒm ®Ó cã thÓ uèn dÎo lªn xuèng theo c¸c ®iÖn cùc. Ngoµi ra, ®èi víi lß hå quang ba pha, m¹ch ng¾n cßn ph¶i ®¶m b¶o sù c©n b»ng rnm vµ xnm gi÷a c¸c pha ®Ó cã c¸c th«ng sè ®iÖn (c«ng suÊt, ®iÖn ¸p, dßng ®iÖn) nh− nhau cña c¸c lß hå quang. Khi 3 pha m¹ch ng¾n ph©n bè ®èi xøng th× hç c¶m gi÷a hai pha bÊt kú sÏ b»ng nhau vµ søc ®iÖn ®éng hç c¶m b»ng 0. Tr−êng hîp nÕu kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c pha kh«ng nh− nhau, hç c¶m gi÷a c¸c pha sÏ kh¸c 0. Trong mét pha nµo ®ã sÏ xuÊt hiÖn søc ®iÖn ®éng phô ng−îc chiÒu dßng ®iÖn trong pha ®ã vµ t¹o ra mét sôt ¸p trªn ®iÖn trë thuÇn pha ®ã dÉn ®Õn ®iÖn trë thuÇn pha nµy t¨ng lªn g©y ra tæn hao c«ng suÊt phô vµ c«ng suÊt hå quang cña pha nµy sÏ gi¶m ®i so víi c¸c pha kh¸c. §ång thêi ë mét pha kh¸c, søc ®iÖn ®éng phô l¹i cïng chiÒu víi dßng ®iÖn nªn ®iÖn trë t¸c dông cña pha nµy gi¶m vµ c«ng suÊt hå quang sÏ t¨ng lªn. HiÖn t−îng trªn g©y lªn sù mÊt ®èi xøng vÒ ®iÖn ¸p gi÷a c¸c hå quang, sù ph©n bè c«ng suÊt kh«ng ®ång ®Òu gi÷a c¸c pha, gi¶m hiÖu suÊt lß vµ víi lß c«ng suÊt cang lín th× sù mÊt ®èi xøng ®iÖn tõ ë m¹ch ng¾n sÏ cµng lín.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 38 §8.4. C¸c ph−¬ng ph¸p khèng chÕ hÖ thèng T§ dÞch chuyÓn ®iÖn cùc trong lß hå quang 1. C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng T§ dÞch chuyÓn ®iÖn cùc lß hå quang Mçi giai ®o¹n lµm viÖc cña lß hå quang ®ßi hái mét c«ng suÊt nhÊt ®Þnh mµ c«ng suÊt nµy l¹i phô thuéc vµo chiÒu dµi ngän löa hå quang. Nh− vËy ®iÒu chØnh ®iÖn cùc tøc lµ ®iÒu chØnh chiÒu dµi ngän löa hå quang, do ®ã ®iÒu chØnh ®−îc c«gn suÊt lß hå quang lµ nhiÖm vô c¬ b¶n cña hÖ thèng T§ dÞch cùc lß hå quang. C¸c yªu cÇu ®èi víi mét hÑ T§ dÞch cùc lß hå quang lµ: - §ñ ®é nh¹y ®Ó ®¶m b¶o chÕ ®é lµm viÖc ®+ cho cña lß. Duy tr× dßng ®iÖn hå quang kh«ng tôt qu¸ (4 ÷ 5)% trÞ sè dßng lµm viÖc. Vïng kh«ng nh¹y cña bé ®iÒu chØnh kh«ng qu¸ (4 ÷ 6)% trong giai ®o¹n nÊu ch¶y vµ (2 ÷ 4)% trong c¸c giai ®o¹n kh¸c. - T¸c ®éng nhanh, ®¶m b¶o khö ng¾n m¹ch hay ®øt hå quang trong thêi gian (1,5 ÷ 3)s. DiÒu ®ã sÏ lµm gi¶m sè lÇn ng¾t m¸y c¾t chÝnh, gi¶m sù thÊm C cña kim lo¹i… - H¹n chÕ tèi thiÓu sù dÞch cùc kh«ng cÇn thiÕt nh− khi chÕ ®é lµm viÖc bÞ ph¸ vì trong thêi gian rÊt ng¾n hay trong chÕ ®é thay ®æi tÝnh ®èi xøng. Yªu cÇu nµy rÊt cÇn thiÕt ®èi víi lß hå quang 3 pha kh«ng cã d©y trung tÝnh. C¸c chÕ ®é hå quang cña mét pha nµo ®ã bÞ ph¸ huû sÏ dÉn theo ph¸ huû chÕ ®é hå quang cña c¸c pha cßn l¹i. §iÖn cùc c¸c pha cßn l¹i ®ang ë vÞ trÝ chu¶n còng cã thÓ bÞ dÞch chuyÓn. Do vËy mçi pha cÇn cã hÖ ®iÒu chØnh ®éc lËp ®Ó sù lµm viÖc cña nã kh«ng ¶nh h−ëng tíi chÕ ®é lµm viÖc cña c¸c pha kh¸c. - Thay ®æi c«ng suÊt lß b»ng ph¼ng trong giíi h¹n (20 ÷ 125)% trÞ sè ®Þnh møc víi sai sè kh«ng qu¸ 5%. - Cã thÓ chuyÓn ®æi nhanh tõ chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng sang chÕ ®é ®iÒu khiÓn b»ng tay do ph¶i thùc hiÖn mét thao t¸c phô nµo ®ã (ch¼ng h¹n nh− n©ng ®iÖn cùc lªn tr−íc khi vµo lß) vµ ng−îc l¹i, chuyÓn nhanh vÒ chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng. - Tù ®éng ch©m löa hå quang khi b¾t ®Çu lµm viÖc vµ sau khi hå quang bÞ ®øt. Khi ng¾n m¹ch lµm viÖc th× thùc hiÖn n©ng ®iÖn cùc lªn vµ kh«ng lµm ®øt hå quang. - Dõng mäi ®iÖn cùc khi mÊt ®iÖn l−íi. 2. C¸c ph−¬ng ph¸p khèng chÕ hÖ T§ dÞch cùc: §Ó ®iÒu chØnh vµ æn ®Þnh c«ng suÊt lß hå quang th«ng qua hÖ thèng T§ dÞch chuyÓn ®iÖn cùc ng−êi ta ®−a ra 3 ph−¬ng ph¸p ®Ó kh«ng chÕ T§ dÞch ®iÖn cùc, ®ã lµ: - Duy tr× dßng ®iÖn hå quang kh«ng ®æi Ihq = const. - Duy tr× ®iÖn ¸p hå quang kh«ng ®æi Uhq = const. - Duy tr× tæng trë hå quang kh«ng ®æi Zhq = const. Bé ®iÒu chØnh duy tr× dßng hå quang kh«ng ®æi sÏ kh«ng måi hå quang tù ®éng ®−îc, ngoµi ra khi dßng ®iÖn trong mét pha nµo ®ã thay ®æi sÏ kÐo theo dßng ®iÖn trong hai pha cßn l¹i thay ®æi. Bé ®iÒu chØnh ¸p hå quang kh«ng ®æi cã khã kh¨n trong viÖc ®o th«ng sè nµy. Thùc tÕ cuén d©y ®o ®−îc nèi gi÷a th©n kim lo¹i cña lß vµ thanh c¸i thø cÊp cña BAL. Do vËy, ®iÖn ¸p ®o phô thuéc dßng t¶i vµ sù thay ®æi dßng cña mét pha sÏ ¶nh h−ëng tíi hai pha cßn l¹i Bëi vËy, hai biÖn ph¸p trªn th−êng chØ ¸p dông cho lß hå quang mét pha. Ph−¬ng ph¸p −u ®iÓm h¬n c¶ lµ dïng bé ®iÒu chØnh duy tr× Zhq = const. Víi ph−¬ng ph¸p nµy th× tÝn hiÖu ®Ó khèng chÕ hÖ T§ sÏ lµ: UKC = a.Uhq – b.Ihq Trong ®ã a, b lµ c¸c hÖ sè phô thuéc hÖ sè c¸c biÕn ¸p ®o l−êng vµ ®iÖn trë ®iÒu chØnh trªn m¹ch. Khi Ihq = Ihq0, Uhq = Uhq0 th×:
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 39 0 0 0 hq hq hq U I Z = : Tæng trë ®Æt vïng hå quang Khi UKC = 0 → a.Uhq = b.Ihq → 0 0 0 hq hq hq Z a b I U == + Khi Zhq = Zhq0 th× UKC = 0: §iÖn cùc ®øng yªn + Khi Zhq < Zhq0 th× UKC < 0: N©ng ®iÖn cùc lªn + Khi Zhq > Zhq0 th× UKC > 0: H¹ ®iÖn cùc xuèng * Muèn ®iÒu chØnh t¨ng c«ng suÊt hå quang → gi¶m Zhq → gi¶m chiÒu dµi hå quang. §8.5. s¬ ®å ®iÒu khiÓn hÖ thèng n©ng h¹ ®iÖn cùc lß hå quang dïng hÖ m®k® - ® 1. Giíi thiÖu s¬ ®å: a. PhÇn m¹ch lùc: §: §éng c¬ mét chiÒu kÝch tõ ®éc lËp. Dïng ®Ó truyÒn ®éng cho c¬ cÊu dÞch chuyÓn ®iÖn cùc (n©ng, h¹) CK§: Cuén kÝch tõ cña ®éng c¬ M§K§: M¸y ®iÖn khuÕch ®¹i tõ tr−êng ngang dïng ®Ó cung cÊp ®iÖn ¸p cho ®éng c¬ CB: Cuén bï cña M§K§ M¸y ®iÖn khuÕch ®¹i cã mét sè cuén d©y: + C§C1: Cuén kÝch thÝch ®−îc ®Æt tÝn hiÖu chñ ®¹o khi lµm viÖc ë chÕ ®é tù ®éng. + C§C2: Cuén kÝch thÝch ®−îc ®Æt tÝn hiÖu chñ ®¹o khi lµm viÖc ë chÕ ®é ®iÒu khiÓn b»ng tay. + CFE: Cuén d©y thùc hiÖn ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p m¹ch phÇn øng ®éng c¬. b. M¹ch ®iÒu khiÓn: - Kh©u lÊy tÝn hiÖu tû lÖ víi ®iÖn ¸p hå quang gåm cã: 2CD, CC, 2R, c¸c tiÕp ®iÓm 1K, 2K, bé chØnh l−u h×nh cÇu 1 pha kh«ng ®iÒu khiÓn 2CL. chiÕt ¸p 4R. PhÇn ®iÖn ¸p mét chiÒu gi÷a ®iÓm nèi chung 4R, 5R vµ con tr−ît 4 R tû lÖ víi gi¸ trÞ hiÖu dông cña ®iÖn ¸p vïng hå quang vµ ®−îc ký hiÖu lµ a.Uhq - Kh©u lÊy tÝn hiÖu tû lÖ víi dßng ®iÖn hå quang gåm m¸y biÕn dßng BD, 1CD, 1R, 1BA, chØnh l−u cÇu mét pha kh«ng ®iÒu khiÓn 1CL vµ chiÕt ¸p 5R. PhÇn ®iÖn ¸p lÊy gi÷a ®iÓm nèi chung 4R vµ 5R víi chiÕt ¸p 5R lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu tû lÖ víi gi¸ trÞ hiÖu dông cña dßng hå quang vµ ®−îc ký hiÖu lµ b.Ihq - M¾c nèi tiÕp víi 5R cã cuén d©y cña r¬le dßng ®iÖn RD vµ tiÕp ®iÓm cña nã m¾c song song víi ®iÖn trë 3R. - §Ó ®iÒu khiÓn c¸c chÕ ®é lµm viÖc (b»ng tay, tù ®éng) ng−êi ta sö dông c«ng t¾c quay cã c¸c tiÕp ®iÓm: + T§: Tù ®éng + N, H: n©ng, h¹ b»ng tay + l: vÞ trÝ dõng - Ngoµi ra m¹ch khèng chÕ cßn cã ®iÖn trë 7R, 10R, 9R, cuén d©y r¬le ®iÖn ¸p RA, r¬le thêi gian Rth, c¸c diot 3CL, 4CL. - §Ó cung cÊp ®iÖn ¸p cho cuén d©y kÝch tõ cña ®éng c¬ vµ cuén C§C2 khi ®iÒu khiÓn b»ng tay ng−êi ta sö dông nguån mét chiÒu.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 40 - §Ó ®iÒu chØnh gi¸ trÞ tèc ®é n©ng vµ h¹ khi ®iÒu khiÓn b»ng tay, s¬ ®å sö dông chiÕt ¸p 6R. - Cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p trªn ®éng c¬ khi ®éng c¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®éng c¬ theo chiÒu n©ng vµ h¹ ®−îc biÓu diÔn trªn s¬ ®å. 2. Nguyªn lý lµm viÖc: a. Khi hÖ thèng ®@ ®i vµo lµm viÖc b×nh th−êng: * ë chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng: Khi hÖ thèng lµm viÖc ë chÕ ®é ®iÒu khiÓn tù ®éng th× c«ng t¾c ®iÒu khiÓn §K ®Ó ë vÞ trÝ T§, tiÕp ®iÓm nèi gi÷a c¸c ®iÓm 5,6 vµ 7 kÝn cßn c¸c tiÕp ®iÓm kh¸c hë m¹ch. Nh− vËy, trªn cuén d©y C§C1 vµ ®iÖn trë 3R ®−îc ®Æt ®iÖn ¸p UKC = a.Uhq – b.Ihq (Lêy ë hai ®iÓm gi÷a con tr−ît 4R vµ 5R), cßn cuén C§C2 kh«ng lµm viÖc. - Khi tæng trë hå quang b»ng gi¸ trÞ ®Æt: Zhq = Zhq0 →Uhq = 0, nh− vËy M§K§ kh«ng ®−îc kÝch tõ nªn søc ®iÖn ®éng cña nã b»ng 0 → ®éng c¬ kh«ng ®−îc cÊp ®iÖn ¸p vµ ®iÖn cùc kh«ng dÞch chuyÓn. - Khi tæng trë hå quang Zhq < Zhq0, tøc lµ ®iÖn cùc gÇn kim lo¹i h¬n so víi kho¶ng c¸ch ®Æt dÉn ®Õn dßng hå quang t¨ng, ®iÖn ¸p vïng hå quang gi¶m. → UKC a. Uhq – b.Ihq < 0 → Cuén C§C1 ®−îc cÊp ®iÖn ¸p → M§K§ ®−îc kÝch thÝch vµ ph¸t ra mét søc ®iÖn ®éng cã cùc tÝnh lµm cho ®éng c¬ quay theo chiÒu n©ng ®iÖn cùc lªn → kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÖn cùc vµ kim lo¹i t¨ng dÇn → Ihq gi¶m dÇn, Uhq t¨ng dÇn vµ khi kho¶ng c¸ch b»ng gi¸ trÞ ®Æt th× Uhq = 0 → søc ®iÖn ®éng cña M§K§ b»ng 0 → ®éng c¬ ngõng quay vµ ®iÖn cùc ngõng dÞch chuyÓn. - Khi Zhq > Zhq0, tøc lµ ®iÖn cùc xa kim lo¹i h¬n so víi kho¶ng c¸ch ®Æt → Ihq gi¶m, Uhq t¨ng → UKC > 0 → M§K§ còng ®−îc kÝch thÝch nh−ng víi chiÒu tõ th«ng ng−îc víi chiÒu cña tr−êng hîp trªn dÉn ®Õn cùc tÝnh cña M§K§ ng−îc l¹i → ®éng c¬ quay theo chiÒu h¹ ®iÖn cùc ®Ó gi¶m kho¶ng c¸ch gi÷a ®iÖn cùc vµ kim lo¹i, vµ khi kho¶ng c¸ch b»ng gi¸ trÞ ®Æt th× UKC = 0 → ®éng c¬ ngõng quay vµ ®iÖn cùc ngõng dÞch chuyÓn. b. Lo¹i trõ ng¾n m¹ch lµm viÖc: Khi lß hå quang ®ang lµm viÖc nÕu x¶y ra ng¾n m¹ch th× Uhq sÏ gi¶m vÒ b»ng 0, dßng hå quang t¨ng lªn rÊt lín lµm cho UKC sÏ rÊt ©m. MÆt kh¸c do ®iÖn ¸p ®Çu ra 1CL lín nªn dßng qua cuén d©y cña RD ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng, nã ®ãng tiÕp ®iÓm RD m¾c song song víi 3R lµm cho dßng qua C§C1 cã gi¸ trÞ lín dÉn ®Õn søc ®iÖn ®éng cña M§K§ cã gi¸ trÞ lín vµ cã cùc tÝnh lµm cho ®éng c¬ quay theo n©ng ®iÖn cùc, ®éng c¬ thùc hiÖn t¸ch ®iÖn cùc ra khái kim lo¹i vµ nang nhanh ®iÖn cùc lªn, hå quang l¹i xuÊt hiÖn. MÆt kh¸c, víi cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nh− ®+ giíi thiÖu trªn s¬ ®å th× dßng ®iÖn ®i qua cuén CGA ph¶i ®i qua ®iÖn trë 7R lµm cho hÖ sè ph¶n håi ©m ®iÖn ¸p nhá h¬n tr−êng hîp ®éng c¬ quay theo chiÒu h¹ → t¨ng søc ®iÖn ®éng cña M§K§ → t¨ng tèc ®é n©ng. §ång thêi víi cùc tÝnh cña ®iÖn ¸p nh− ®+ nªu vµ cã gi¸ trÞ lín th× r¬le ®iÖn ¸p RA t¸c ®éng më tiÕp ®iÓm RA → c¾t ®iÑn cuén d©y r¬le thêi gian Rth, sau kho¶ng thêi gian duy tr× cña r¬le thêi gian tiÕp ®iÓm Rth më sÏ bèi nèi tiÕp ®iÖn ttrë 9R víi cuén CK§ lµm tõ th«ng cña ®éng c¬ gi¶m → t¨ng tèc ®é n©ng ®Ó t¨ng nhanh kho¶ng c¸ch, gi¶m nhanh gi¸ trÞ dßng ®iÖn qua ®iÖn cùc. Khi ®iÖn cùc ®+ t¸ch khái kim lo¹i, dßng hå quang gi¶m cßn ¸p hå quang t¨ng dÇn, r¬le RD ngõng t¸c ®éng → tiÕp ®iÓm RD më, nèi nèi tiÕp ®iÖn trë 3 R vµo m¹ch cuén day C§C1 lµm dßng qua C§C1 gi¶m nhiÒu → søc ®iÖn ®éng M§K§ gi¶m nhiÒu → RA ngõng t¸c ®éng → r¬le Rth ®−îc cÊp ®iÖn → tiÕp ®iÓm Rth ®ãng → ®iÖn trë 9R bÞ ng¾n m¹ch khái cuén CKD → tõ th«ng cña ®éng c¬ t¨ng b»ng ®Þnh møc. TÊt c¶ c¸c t¸c ®éng trªn lµm gi¶m tèc ®é khi n©ng tr¸nh hiÖn t−îng mÊt hå quang. Khi kho¶ng c¸c b»ng gi¸ trÞ ®Æt th× ®éng c¬ ngõng quay.
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 41 c. Tù ®éng måi hå quang khi mÊt hå quang hoÆc khi b¾t ®Çu khëi ®éng lß: Gi¶ sö, ®iÖn cùc ch−a ch¹m vµo kim lo¹i (ch−a cã hå quang) ta ®ãng nguån cung cÊp cho MBA lß ®Ó thùc hiÖn ®−a lß vµo lµm viÖc vµ phÇn m¹ch khèng chÕ ®Æt ë chÕ ®é lµm viÖc tù ®éng (c«ng t¾c ®iÒu khiÓn ®Ó ë vÞ trÝ tù ®éng T§). §ãng cÇu dao 2CD vµ c¾t 1CD → Uhq = U (®iÖn ¸p kh«ng t¶i thø cÊp MBA) cßn Ihq = 0 → UKC > 0 vµ cã gi¸ trÞ lín nhÊt → ®iÖn cùc ®−îc h¹ xuèng víi tèc ®é nhanh nhÊt, khi ®iÖn cùc ch¹m vµo kim lo¹i x¶y ra hiÑn t−îng ng¾n m¹ch Uhq = 0 cßn Ihq t¨ng rÊt lín → UKC ®æi chiÒu vµ cã gi¸ trÞ rÊt lín → søc ®iÖn ®éng M§K§ ®¶o chiÒu → ®éng c¬ ®¶o chiÒu thùc hiÖn qu¸ tr×nh lo¹i trõ ng¾n m¹ch lµm viÖc lµm xuÊt hiÖn hå quang. d. Khèng chÕ b»ng tay qu¸ tr×nh dÞch chuyÓn ®iÖn cùc: Trong tr−êng hîp nµy khi cÇn n©ng ta ®Ó c«ng t¾c ®iÒu khiÓn ë vÞ trÝ n©ng N, khi cÇn h¹ ®Ó c«ng t¾c ®iÌu khiÓn ë vÞ trÝ H, nguån ®iÖn mét chiÒu ®Æt lªn 6R vµ cuén C§C2 ®−îc cÊp ®iÖn ¸p bëi mét phµn ®iÖn ¸p trªn 6R → ®éng c¬ thùc hiÖn qóa tr×nh n©ng hoÆc h¹ ®iÖn cùc. §iÒu chØnh tèc ®é n©ng, h¹ nhê con tr−ît trªn 6R (t¨ng tèc dÞch con tr−ît xuèng phÝa d−íi). Chó ý: Muèn t¨ng Phq cÇn gi¶m Zhq vµ ng−îc l¹i a b Z hq = + T¨ng Phq → gi¶m b (kÐo con tr−ît 5R xuèng d−íi) t¨ng a (kÐo con tr−ît 4 R xuèng d−íi) + Gi¶m Phq: t−¬ng tù
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 42 Ch−¬ng IX trang bÞ ®iÖn – tù ®éng ho¸ cho thiÕt bÞ hµn ®iÖn §9.1. kh¸i niÖm chung vµ ph©n lo¹i 1. Kh¸i niÖm chung vÒ hµn ®iÖn: Hµn ®iÖn lµ mét c«ng nghÖ ®Ó nèi ghÐp kim lo¹i dïng nhiÖt l−îng sinh ra bëi nguån ®iÖn (hå quang ®iÖn hoÆc hiÖu øng Jun) Hµn ®iÖn cã c¸c −u ®iÓm sau: - TiÕt kiÖm ®−îc nguyªn vËt liÖu so víi c¸c ph−¬ng ph¸p gia c«ng kh¸c. - Cã ®é bÒn c¬ häc cao - Gi¸ thµnh h¹, n¨ng suÊt cao - C«ng nghÖ ®¬n gi¶n - DÔ tù ®éng ho¸ nªn cã thÓ c¶i thiÖn ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc 2. Ph©n lo¹i thiÕt bÞ hµn ®iÖn: Mét c¸ch tæng thÓ cã thÓ ph©n lo¹i c¸c ph−¬ng ph¸p hµn ®iÖn nh− sau: - Hµn hå quang: + B»ng tay + Tù ®éng: - Hµn d−íi líp trî dung - Hµn trong ga b¶o vÖ - Hµn tiÕp xóc: + Hµn nèi + Hµn ®−êng + Hµn ®iÓm - Hµn mét ®iÓm hai mÆt - Hµn hai ®iÓm mét mÆt §9.2. c¸c lo¹i nguån hµn hå quang 1. C¸c yªu cÇu ®èi víi nguån hµn hå quang: - §iÖn ¸p kh«ng t¶i ®ñ lín ®Ó måi ®−îc hå quang: + Khi nguån hµn lµ mét chiÒu víi ®iÖn cùc lµ: - Kim lo¹i: U0min = (30 ÷ 40)V - Than: U0min = (45 ÷ 55)V + Khi nguån hµn lµ xoay chiÒu: U0min = (50 ÷ 60)V - §¶m b¶o an toµn khi ë chÕ ®é lµm viÖc còng nh− khi ë chÕ ®é ng¾n m¹ch lµm viÖc, béi sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch kh«ng ®−îc qu¸ lín 1,1 2,1 1 == dm nm I I λ Trong ®ã: - λ1: Béi sè dßng ®iÖn ng¾n m¹ch - Inm: Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch - Idm: Dßng ®iÖn hµn ®Þnh møc - Nguån hµn ph¶i cã c«ng suÊt ®ñ lín
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 43 - Nguån hµn ph¶i cã kh¶ n¨ng ®iÒu chØnh ®−îc dßng hµn, v× dßng ®iÖn hµn phô thuéc vµo ®−êng kÝnh que hµn. Dßng ®iÖn hµn ®−îc tÝnh theo biÓu thøc sau: Ih = (40 ÷ 60)d Trong ®ã: - Ih: Dßng ®iÖn hµn (A) - d: §−êng kÝnh que hµn (mm) - §−êng ®Æc tÝnh ngoµi (®Æc tÝnh V – A) cña nguån hµn ph¸i ®¸p øng theo tõng lo¹i ph−¬ng ph¸p hµn. + Nguån hµn dïng cho ph−¬ng ph¸p hµn hå quang b»ng tay ph¶i cã ®−êng ®Æc tÝnh ngoµi dèc. + Nguån hµn dïng cho ph−¬ng ph¸p hµn hå quang tù ®éng ph¶i cã ®−êng ®Æc tÝnh ngoµi cøng. 2. C¸c nguån hµn hå quang xoay chiÒu: Nguån hµn hå quang xoay chiÒu th−êng dïng biÕn ¸p hµn v× cã nh÷ng −u ®iÓm næi bËt sau: + DÔ chÕ t¹o, gi¸ thµnh h¹ + Cã thÓ t¹o ra dßng ®iÖn lín BiÕn ¸p hµn phæ biÕn nhÊt lµ biÕn ¸p hµn mét pha, cã khi lµ ba pha. Th«ng th−êng biÕn ¸p hµn ba pha dïng cho nhiÒu ®Çu hµn. a. BiÕn ¸p hµn cã cuén kh¸ng ngoµi: BiÕn ¸p hµn lo¹i nµy ngoµi lâi thÐp chÝnh cña m¸y biÕn ¸p cßn cã mét c¬ cÊu phô gäi lµ cuén kh¸ng ngoµi. Thay ®æi khe hë trong m¹ch tõ cña cuén kh¸ng ngoµi cã thÓ nhËn ®−îc hä ®Æc tÝnh ngoµi cña m¸y biÕn ¸p hµn nh− sau: W1 W2 WCK
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 44 - Khi kh«ng t¶i: U0 = U2 U0: §iÖn ¸p kh«ng t¶i U2: §iÖn ¸p thø cÊp cña m¸y biÕn ¸p → §iÖn ¸p kh«ng t¶i thay ®æi khi ®iÒu chØnh chÕ ®é hµn - Khi cã t¶i: U2 = Uhq + UCK Uhq: §iÖn ¸p hå quang UCK: §iÖn ¸p r¬i trªn cuén kh¸ng UCK = I2. rCK + j.I2.xCK ≈ ω.L. I2 a: Khe hë trong m¹ch tõ cuén kh¸ng ngoµi Khi thay ®æi a → UCK sÏ thay ®æi → U0 thay ®æi. b. M¸y biÕn ¸p hµn kiÓn hçn hîp: a1 < a2 < a3 a1 a2 a3 Inm1 Inm2 Inm3 U0 U I
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 45 Lo¹i m¸y biÕn ¸p nµy cã m¹ch tõ cña cuén kh¸ng cã quan hÖ trùc tiÕp víi m¹ch tõ chÝnh §iÒu chØnh khe hë m¹ch tõ a ta sÏ nhËn ®−îc hä ®Æc tÝnh nh− h×nh vÏ: - Khi kh«ng t¶i: U0 = U2 + UCK Khi thay ®æi khe hë m¹ch tõ a, UCK thay ®æi nªn U0 còng thay ®æi - Khi cã t¶i, ®iÖn ¸p r¬i trªn cuén kh¸ng vµ cuén thø cÊp cña biÕn ¸p hµn b»ng: W1 W2 WCK a1 < a2 < a3 a1 a2 a3 Inm1 Inm2 Inm3 I U03 U02 U01 U
ThuyÕt minh nguyªn lý lµm viÖc cña c¸c m¸y c«ng nghiÖp Copyright by NguyenVanToan® 46 Ur = I2.(x2 + xCK) §iÖn ¸p hå quang sÏ lµ: Uhq = U2 + UCK → Ur = U2 + UCK = I2 (x2 + xCK) Khi dßng I2 t¨ng ®Õn b»ng Inm th× ®iÖn ¸p hå quang b»ng 0 vµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch b»ng: CK CK nm xx UU I + + = 2 2 Khi khe hë m¹ch tõ t¨ng, tõ trë m¹ch tõ t¨ng → ®iÖn c¶m L gi¶m → dßng ®iÖn ng¾n m¹ch t¨ng lªn