Tải Thiết kế bộ nghịch lưu cộng hưởng dùng cho lò nấu thép trung tần công suất 20kw
Chương 1: Lò cảm ứng
Chương 2: Bộ nghịch lưu điều khiển
Chương 3: Tính toán - Thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thuấn
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
khoa kü thuËt ®iÒu khiÓn
-----***-----
b¸o c¸o ®å ¸n m«n häc
§Ò tµi:
ThiÕt kÕ bé nghÞch l−u céng h−ëng dïng cho lß nÊu thÐp trung tÇn
c«ng suÊt 20kw
Gi¸o viªn h−íng dÉn : TS. §¹i t¸ NguyÔn V¨n ThuÊn
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn §øc TuÊn
Líp : §KT§3
Hµ Néi 2007
1
Ch−¬ng I: Lß c¶m øng
1.1. Kh¸i niÖm chung vÒ lß c¶m øng
Nguyªn lý lµm viÖc cña lß c¶m øng dùa vµo hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ, khi
®−a mét khèi kim lo¹i vµo trong mét tõ tr−êng biÕ thiªn, trong khèi kim lo¹i xuÊt
hiÖn mét tõ tr−êng xo¸y (Foucault), nhiÖt t¨ng do dßng ®iÖn xo¸y ®èt nãng khèi
kim lo¹i.
NhiÖt n¨ng truyÒn vµo khèi kim lo¹i phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau:
-§iÖn trë suÊt ρ vµ hÖ sè tõ thÈm μ cña kim lo¹i
-TrÞ sè dßng ®iÖn cña nguån cÊp. NÕu t¨ng trÞ sè dßng ®iÖn lªn hai lÇn th×
nhiÖt n¨ng t¨ng lªn bèn lÇn.
-TÇn sè dßng ®iÖn cña nguån cÊp. NÕu t¨ng tÇn sè lªn bèn lÇn th× nhiÖt n¨ng
sÏ t¨ng lªn hai lÇn.
Tõ ®ã ta nhËn thÊy r»ng: t¨ng dßng ®iÖn cña nguån cÊp hiÖu qu¶ h¬n tÇn sè
cña nguån cÊp nh−ng thùc tÕ trÞ sè dßng kh«ng thÓ t¨ng lªn ®−îcqu¸ lín v× lý do
c¸ch ®iÖn, trÞ sè dßng lín lµm nãng ch¶y vßng c¶m øng (mÆc dÇu ®· ®−îc lµm m¸t
b»ng dßng n−íc liªn tôc) cho nªn thùc tÕ ng−êi ta t¨ng tÇn sè cña nguån cÊp
C¸cbé nguån tÇn sè cao:
C¸c bé nguån tÇn sè cao cã thÓ t¹o ra b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p sau:
-Dïng m¸y ph¸t ®iÖn ®Æc biÖt tÇn sè cao do kÕt cÊu c¬ khÝ nªn tÇn sè cña
m¸y ph¸t kh«ng v−ît qu¸ 2000Hz.
-Bé biÕn tÇn dïng thyristor do c«ng nghÖ chÕ t¹o linh kiÖn b¸n dÉn ch−a chÕ
t¹o ®−îc lo¹i thyristor tÇn sè cao nªn tÇn sè chØ giíi h¹n tíi 2000Hz.
-Bé biÕn tÇn dïng ®Ìn ph¸t ®iÖn tö, tÇn sè cao tíi 400kHz b»ng c¸ch dïng
®Ìn ®iÖn tö ba cùc nh−ng hiÖu suÊt cña bé nguån kh«ng cao, tuæi thä cña ®Ìn thÊp.
Ph¹m vi øng dông cña thiÕt bÞ gia nhiÖt tÇn sè:
-NÊu ch¶y kim lo¹i trong m«i tr−êng kh«ng khÝ (lß kiÓu hë) trong m«i
tr−êng ch©n kh«ng hoÆc khÝ tr¬ (lß kiÓu kÝn).
-Thùc hiÖn c¸c chuyªn c«ng nhiÖt luyÖn nh− t«i, ram; ®Æc biÖt øng dông ®Ó
t«i bÒ mÆt c¸c chi tiÕt nh− b¸nh r¨ng, cæ trôc khuûu cña ®éng c¬ ®iªzen khi yªu
2
tui chi tiết bằng dòng cao tần
1. Chi tiết cần tui 2. Vòng cảm ứng
cÇu ®é cøng bÒ ngoµi cao. H×nh d¸ng chi
tiÕt cÇn t«i cã thÓ cã h×nh d¸ng bÊt kú.
1.2. S¬ ®å lß c¶m øng
1.2.1. Lò cảm ứng trung tần dùng máy phát điện cao tần
H×nh: Lß trung tÇn cÊp nguån tõ m¸y ph¸t cao tÇn
Hai lß c¶m øng trung tÇn lß 1 vµ lß 2 ®−îc cÊp nguån tõ cïng mét m¸y ph¸t
cao tÇn F. M¸y ph¸t cao tÇn ®−îc ®ång c¬ kh«ng ®ång s¬ cÊp § kÐo; c¸c tô C1 vµ
C2 bï c«ng suÊt v« c«ng nh»m n©ng cao hÖ sè c«ng suÊt (cosϕ). BiÕn ¸ ®o l−êng
TU (biÕn ®æi ®iÖn ¸p), biÕn dßng (TI) cÊp nguån cho c¸c ®ång hå ®o: V«n kÕ (V),
ampe kÕ (A), wat kÕ (W) vµ c«ng t¬ v« c«ng (VAr). §èi víi tÇn sè (150-500) Hz
th−êng dïng m¸y ph¸t ®ång bé th«ng th−êng cùc låi, cuén d©y kÝch tõ quÊn trªn
r«to cña m¸y ph¸t. Đối với tần số (150 ÷ 500) Hz thường dùng máy phát đồng bộ
3
thông thường cực lồi, cuộn dây kích từ quấn trên rôto của máy phát.
Đối với tần số (1000 ÷ 8000)Hz dùng loại máy phát kiểu cảm ứng, cuộn
dây kích thích và cuộn dây làm việc quấn trên stato của máy phát, còn roto
có dạng bánh răng. Kết quả từ thông do cuộn kích thích sinh ra là từ
thông đập mạch, cảm ứng ra trong cuộn dây làm việc dòng điện tần số cao.
1.2.2. Lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
Sợ đồ khối chức năng được thể hiện trên hình dưới
Trong sơ đồ khối chức năng của lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
gồm có các khâu chính sau:
- Mạch lực gồm có các khâu:
* CL - Bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor biến đổi điện áp xoay
chiều của lưới điện thành điện áp một chiều.
* NL - Khâu nghịch lưu cộng hưởng biến điện áp một chiều thành điện áp
xoay chiều cung cấp cho vòng cảm ứng của lò.
* CKL - Khâu lọc điện áp một chiều dùng cuộn kháng lọc với trị số điện
cảm (L) khá lớn (vì bộ nguồn cung cấp cho bộ nghịch lưu là bộ nguồn
dòng).
* Lò trung tần: có vòng cảm ứng quấn xung quanh nồi lò và một bộ tụ
điện.
Hình: Sơ đồ khối chức năng của lò cảm ứng dùng bộ biến tần
4
- Mạch điều khiển gồm có các khâu:
* KNg - khâu nguồn một chiều cung cấp cho tất cả các khâu trong mạch
điều khiển.
* KĐCS- khâu điều chỉnh công suất tiêu thụ của lò cảm ứng.
* KĐK-2 - khâu điều khiển bộ chỉnh lưu
* KĐK-1 - khâu điều khiển bộ nghịch lưu.
* KĐK-3 - khâu điều khiển công nghệ dùng rơle - công tắc tơ… đo lường
và bảo vệ.
Sơ đồ nguyên lý lò trung tần nấu thép:
Hiện nay nước ta nhập rất nhiều lò trung tần nấu thép từ các nước khác
nhau, thường có các thông số công nghệ như sau:
- Dung tích mỗi mẻ nấu từ 50kg đến 2000kg.
- Công suất tiêu thụ định mức của lò từ 100kW đến 1200kW.
- Tần số làm việc: f = 1000Hz.
Nhìn chung dù nguồn gốc sản xuất khác nhau, nhưng về cấu tạo, nguyên
lý hoạt động sơ đồ khối chức năng về cơ bản giống nhau. Sơ đồ nguyên lý
mạch lực lò trung tần nấu thép KGPS -250 được trình bày ở hình dưới.
Trong mạch lực của lò cảm ứng trung tần nấu thép gồm các phần tử chính
sau:
* CK- cuộn kháng xoay chiều lõi không khí với chức năng hạn chế dòng
ngắn mạch và hạn chế tốc độ tăng dòng anot để bảo vệ các thyristor 1T ÷ 6T.
5
* 1T ÷ 6T- cầu chỉnh lưu ba pha điều khiển hoàn toàn, điện áp ra của cầu
chỉnh lưu (UA) có thể thay đổi từ 0 đến 500V.
UA = 2,34U.cosα
Trong đó U - điện áp pha của nguồn cấp (lưới điện)
α - góc mở của các thyristor
* CKSB - cuộn lọc dòng điện một chiều.
* 1TC ÷ 4TC, bộ nghịch lưu cộng hưởng dùng thyristor tần số cao, nối
theo sơ đồ cầu 1 pha, điện áp ra trên tải có dạng gần hình sin.
* Phụ tải của bộ nghịch lưu cộng hưởng là cuộn cảm ứng L của lò, là tải
cảm nên hệ số công suất rất thấp (cosφ = 0,1 ÷ 0,5). Tụ C nối song song với
vòng cảm ứng để tạo thành mạch vòng cảm ứng để tạo thành mạch vòng dao
động và nâng cao hệ số công suất cosφ của lò. Điên cảm đầu vào LCKSB có gía
trị lớn. Nguồn cấp cho bộ nghịch lưu cộng hưởng có thế là nguồn dòng.
Điện áp ra (cấp cho vòng cảm ứng của lò) có dạng gần sin, còn dòng
nghịch lưu có dạng chữ nhật như trên hình.
* Các phần tử còn lại: TI1 ÷ TI3 lấy tín hiệu tỷ lệ với dòng điện tiêu thụ của
lò để bảo vệ quá tải. Biến áp BA gia công tín hiệu để đo lường (đo tần số, đo điện
áp xoay chiều trên tải) và điều khiển bộ nghịch lưu cộng hưởng.
* Khởi động bộ nghịch lưu gồm các phần tử cầu chỉnh lưu CL, tụ hoá CM,
Hình: Sơ đồ nguyên lý mạch lực lò trung tần KGPS - 250
6
thyristor khởi động TM và công tắc tơ khởi động KC.
Như đã biết, bộ nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng chỉ làm việc trong chế
độ mạch tải là mạch dao động, như vậy vấn đề đầu tiên là cần tạo ra ít nhất một
chu kỳ dao động trên tải sau đó là điều khiển các thyristor 1TC ÷ 4TC để dao
động trên tải tiếp tục được duy trì. Để cung cấp năng lượng cho tải thì nguồn vào
phải làm việc ở chế độ nguồn dòng, như vậy lúc ban đầu phải tạo ra nguồn dòng
xác lập.
Nguyên lý làm việc của mạch
khởi đông như sau: khi bắt đầu khởi ...
Download miễn phí Thiết kế bộ nghịch lưu cộng hưởng dùng cho lò nấu thép trung tần công suất 20kw
Chương 1: Lò cảm ứng
Chương 2: Bộ nghịch lưu điều khiển
Chương 3: Tính toán - Thiết kế mạch điều khiển toàn hệ thống
Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thuấn
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
HäC VIÖN Kü THUËT QU¢N Sùkhoa kü thuËt ®iÒu khiÓn
-----***-----
b¸o c¸o ®å ¸n m«n häc
§Ò tµi:
ThiÕt kÕ bé nghÞch l−u céng h−ëng dïng cho lß nÊu thÐp trung tÇn
c«ng suÊt 20kw
Gi¸o viªn h−íng dÉn : TS. §¹i t¸ NguyÔn V¨n ThuÊn
Sinh viªn thùc hiÖn : NguyÔn §øc TuÊn
Líp : §KT§3
Hµ Néi 2007
1
Ch−¬ng I: Lß c¶m øng
1.1. Kh¸i niÖm chung vÒ lß c¶m øng
Nguyªn lý lµm viÖc cña lß c¶m øng dùa vµo hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ, khi
®−a mét khèi kim lo¹i vµo trong mét tõ tr−êng biÕ thiªn, trong khèi kim lo¹i xuÊt
hiÖn mét tõ tr−êng xo¸y (Foucault), nhiÖt t¨ng do dßng ®iÖn xo¸y ®èt nãng khèi
kim lo¹i.
NhiÖt n¨ng truyÒn vµo khèi kim lo¹i phô thuéc vµo c¸c yÕu tè sau:
-§iÖn trë suÊt ρ vµ hÖ sè tõ thÈm μ cña kim lo¹i
-TrÞ sè dßng ®iÖn cña nguån cÊp. NÕu t¨ng trÞ sè dßng ®iÖn lªn hai lÇn th×
nhiÖt n¨ng t¨ng lªn bèn lÇn.
-TÇn sè dßng ®iÖn cña nguån cÊp. NÕu t¨ng tÇn sè lªn bèn lÇn th× nhiÖt n¨ng
sÏ t¨ng lªn hai lÇn.
Tõ ®ã ta nhËn thÊy r»ng: t¨ng dßng ®iÖn cña nguån cÊp hiÖu qu¶ h¬n tÇn sè
cña nguån cÊp nh−ng thùc tÕ trÞ sè dßng kh«ng thÓ t¨ng lªn ®−îcqu¸ lín v× lý do
c¸ch ®iÖn, trÞ sè dßng lín lµm nãng ch¶y vßng c¶m øng (mÆc dÇu ®· ®−îc lµm m¸t
b»ng dßng n−íc liªn tôc) cho nªn thùc tÕ ng−êi ta t¨ng tÇn sè cña nguån cÊp
C¸cbé nguån tÇn sè cao:
C¸c bé nguån tÇn sè cao cã thÓ t¹o ra b»ng c¸c ph−¬ng ph¸p sau:
-Dïng m¸y ph¸t ®iÖn ®Æc biÖt tÇn sè cao do kÕt cÊu c¬ khÝ nªn tÇn sè cña
m¸y ph¸t kh«ng v−ît qu¸ 2000Hz.
-Bé biÕn tÇn dïng thyristor do c«ng nghÖ chÕ t¹o linh kiÖn b¸n dÉn ch−a chÕ
t¹o ®−îc lo¹i thyristor tÇn sè cao nªn tÇn sè chØ giíi h¹n tíi 2000Hz.
-Bé biÕn tÇn dïng ®Ìn ph¸t ®iÖn tö, tÇn sè cao tíi 400kHz b»ng c¸ch dïng
®Ìn ®iÖn tö ba cùc nh−ng hiÖu suÊt cña bé nguån kh«ng cao, tuæi thä cña ®Ìn thÊp.
Ph¹m vi øng dông cña thiÕt bÞ gia nhiÖt tÇn sè:
-NÊu ch¶y kim lo¹i trong m«i tr−êng kh«ng khÝ (lß kiÓu hë) trong m«i
tr−êng ch©n kh«ng hoÆc khÝ tr¬ (lß kiÓu kÝn).
-Thùc hiÖn c¸c chuyªn c«ng nhiÖt luyÖn nh− t«i, ram; ®Æc biÖt øng dông ®Ó
t«i bÒ mÆt c¸c chi tiÕt nh− b¸nh r¨ng, cæ trôc khuûu cña ®éng c¬ ®iªzen khi yªu
2
tui chi tiết bằng dòng cao tần
1. Chi tiết cần tui 2. Vòng cảm ứng
cÇu ®é cøng bÒ ngoµi cao. H×nh d¸ng chi
tiÕt cÇn t«i cã thÓ cã h×nh d¸ng bÊt kú.
1.2. S¬ ®å lß c¶m øng
1.2.1. Lò cảm ứng trung tần dùng máy phát điện cao tần
H×nh: Lß trung tÇn cÊp nguån tõ m¸y ph¸t cao tÇn
Hai lß c¶m øng trung tÇn lß 1 vµ lß 2 ®−îc cÊp nguån tõ cïng mét m¸y ph¸t
cao tÇn F. M¸y ph¸t cao tÇn ®−îc ®ång c¬ kh«ng ®ång s¬ cÊp § kÐo; c¸c tô C1 vµ
C2 bï c«ng suÊt v« c«ng nh»m n©ng cao hÖ sè c«ng suÊt (cosϕ). BiÕn ¸ ®o l−êng
TU (biÕn ®æi ®iÖn ¸p), biÕn dßng (TI) cÊp nguån cho c¸c ®ång hå ®o: V«n kÕ (V),
ampe kÕ (A), wat kÕ (W) vµ c«ng t¬ v« c«ng (VAr). §èi víi tÇn sè (150-500) Hz
th−êng dïng m¸y ph¸t ®ång bé th«ng th−êng cùc låi, cuén d©y kÝch tõ quÊn trªn
r«to cña m¸y ph¸t. Đối với tần số (150 ÷ 500) Hz thường dùng máy phát đồng bộ
3
thông thường cực lồi, cuộn dây kích từ quấn trên rôto của máy phát.
Đối với tần số (1000 ÷ 8000)Hz dùng loại máy phát kiểu cảm ứng, cuộn
dây kích thích và cuộn dây làm việc quấn trên stato của máy phát, còn roto
có dạng bánh răng. Kết quả từ thông do cuộn kích thích sinh ra là từ
thông đập mạch, cảm ứng ra trong cuộn dây làm việc dòng điện tần số cao.
1.2.2. Lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
Sợ đồ khối chức năng được thể hiện trên hình dưới
Trong sơ đồ khối chức năng của lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
gồm có các khâu chính sau:
- Mạch lực gồm có các khâu:
* CL - Bộ chỉnh lưu có điều khiển dùng thyristor biến đổi điện áp xoay
chiều của lưới điện thành điện áp một chiều.
* NL - Khâu nghịch lưu cộng hưởng biến điện áp một chiều thành điện áp
xoay chiều cung cấp cho vòng cảm ứng của lò.
* CKL - Khâu lọc điện áp một chiều dùng cuộn kháng lọc với trị số điện
cảm (L) khá lớn (vì bộ nguồn cung cấp cho bộ nghịch lưu là bộ nguồn
dòng).
* Lò trung tần: có vòng cảm ứng quấn xung quanh nồi lò và một bộ tụ
điện.
Hình: Sơ đồ khối chức năng của lò cảm ứng dùng bộ biến tần
4
- Mạch điều khiển gồm có các khâu:
* KNg - khâu nguồn một chiều cung cấp cho tất cả các khâu trong mạch
điều khiển.
* KĐCS- khâu điều chỉnh công suất tiêu thụ của lò cảm ứng.
* KĐK-2 - khâu điều khiển bộ chỉnh lưu
* KĐK-1 - khâu điều khiển bộ nghịch lưu.
* KĐK-3 - khâu điều khiển công nghệ dùng rơle - công tắc tơ… đo lường
và bảo vệ.
Sơ đồ nguyên lý lò trung tần nấu thép:
Hiện nay nước ta nhập rất nhiều lò trung tần nấu thép từ các nước khác
nhau, thường có các thông số công nghệ như sau:
- Dung tích mỗi mẻ nấu từ 50kg đến 2000kg.
- Công suất tiêu thụ định mức của lò từ 100kW đến 1200kW.
- Tần số làm việc: f = 1000Hz.
Nhìn chung dù nguồn gốc sản xuất khác nhau, nhưng về cấu tạo, nguyên
lý hoạt động sơ đồ khối chức năng về cơ bản giống nhau. Sơ đồ nguyên lý
mạch lực lò trung tần nấu thép KGPS -250 được trình bày ở hình dưới.
Trong mạch lực của lò cảm ứng trung tần nấu thép gồm các phần tử chính
sau:
* CK- cuộn kháng xoay chiều lõi không khí với chức năng hạn chế dòng
ngắn mạch và hạn chế tốc độ tăng dòng anot để bảo vệ các thyristor 1T ÷ 6T.
5
* 1T ÷ 6T- cầu chỉnh lưu ba pha điều khiển hoàn toàn, điện áp ra của cầu
chỉnh lưu (UA) có thể thay đổi từ 0 đến 500V.
UA = 2,34U.cosα
Trong đó U - điện áp pha của nguồn cấp (lưới điện)
α - góc mở của các thyristor
* CKSB - cuộn lọc dòng điện một chiều.
* 1TC ÷ 4TC, bộ nghịch lưu cộng hưởng dùng thyristor tần số cao, nối
theo sơ đồ cầu 1 pha, điện áp ra trên tải có dạng gần hình sin.
* Phụ tải của bộ nghịch lưu cộng hưởng là cuộn cảm ứng L của lò, là tải
cảm nên hệ số công suất rất thấp (cosφ = 0,1 ÷ 0,5). Tụ C nối song song với
vòng cảm ứng để tạo thành mạch vòng cảm ứng để tạo thành mạch vòng dao
động và nâng cao hệ số công suất cosφ của lò. Điên cảm đầu vào LCKSB có gía
trị lớn. Nguồn cấp cho bộ nghịch lưu cộng hưởng có thế là nguồn dòng.
Điện áp ra (cấp cho vòng cảm ứng của lò) có dạng gần sin, còn dòng
nghịch lưu có dạng chữ nhật như trên hình.
* Các phần tử còn lại: TI1 ÷ TI3 lấy tín hiệu tỷ lệ với dòng điện tiêu thụ của
lò để bảo vệ quá tải. Biến áp BA gia công tín hiệu để đo lường (đo tần số, đo điện
áp xoay chiều trên tải) và điều khiển bộ nghịch lưu cộng hưởng.
* Khởi động bộ nghịch lưu gồm các phần tử cầu chỉnh lưu CL, tụ hoá CM,
Hình: Sơ đồ nguyên lý mạch lực lò trung tần KGPS - 250
6
thyristor khởi động TM và công tắc tơ khởi động KC.
Như đã biết, bộ nghịch lưu cộng hưởng nguồn dòng chỉ làm việc trong chế
độ mạch tải là mạch dao động, như vậy vấn đề đầu tiên là cần tạo ra ít nhất một
chu kỳ dao động trên tải sau đó là điều khiển các thyristor 1TC ÷ 4TC để dao
động trên tải tiếp tục được duy trì. Để cung cấp năng lượng cho tải thì nguồn vào
phải làm việc ở chế độ nguồn dòng, như vậy lúc ban đầu phải tạo ra nguồn dòng
xác lập.
Nguyên lý làm việc của mạch
khởi đông như sau: khi bắt đầu khởi ...