 án môn hc in t công sut

1
Phần I TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ VÀ YÊU CẦU KỸ
THUẬT CỦA LÒ TÔI THÉP.

I.Giới thiệu về lò cảm ứng
.

1.1 Khái quát chung:
Hin nay trong công nghip luyn kim, luyn thép trong lò in là mt khâu
quan trng. Các loi lò in thng dùng là
- Lò in tr
- Lò h quang
- Lò cm ng
Trong ó lò cm ng c ng dng rt rng rãi, c bit là các lò tôi tn s
.Trong nhng lò này, nguyên liu c nung nóng nh dòng in xoay chiu
vi tn s cao nh vào hi
u ng dòng Fucô.

1.2 Lò tôi cao tần:
-Tôi thép là s nung nóng thép n nhit  cao hn các bin i pha, hãm 
nhit  ó và làm ngui nhanh vi tc  ln hn tc  ti hn.
-Mc ích ca quá trình tôi thép:
+ Nâng cao  cng (HRC) b mt,  bn và tính mài mòn ca thép.
+ t c s phi hp tt các tính cht c khí khác.
Tôi tn s cao (tôi cm 
ng) là phng pháp tôi công ngh tiên tin, ch yu
Mt cách gn úng có th coi  là chiu sâu ca lp có dòng in chy qua,
cng chính là chiu sâu lp tôi và c tính theo công thc: f.
.5030
μ
ρ
δ
=
(cm)

trong ó:
 : in tr sut (.cm)
 :  t thm
f : tn s dòng in (Hz)

 án môn hc in t công sut

3
Nng lng chuyn thành nhit trong khi liu W
W = I
2
.n
2
.2..(d/h).
10 ( f
μρ

các nhà máy ch to c khí.
 án môn hc in t công sut

4

1.2.3 Đặc điểm của công nghệ tôi tần số:
Trong quá trình tôi thép bng lò tôi cao tn,  t thm và in tr sut
ca thép s thay i do nhit  thay i. Tuy nhiên nhit  tôi ch t n
nhit  Quire ( thép cha chy ) nên in tr sut và  t thm thay i
không áng k
. Mt khác tn s dòng in rt ln nên khi tôi, chiu sâu lp
tôi thay i không áng k vì
f.
.5030
μ
ρ
δ
=
(cm). Hn na chiu sâu lp
tôi rt nh so vi ng kính vt tôi. Do ó trong quá trình tôi, vt tôi( ti) thay i không áng k và có tính cht
cm.

lu trong t C, thông qua các diode mc song song ngc vi các van ng
lc chính.  án môn hc in t công sut

6
Xét  th hot ng ca mch:
- in áp nghch lu có dng xung vuông ch nht, có tn s f
N
to ra
nh óng m các cp van T1,T2 và T3,T4 mt cách có chu k: f
N
=f
k

(L
d
->
∞
) nhm san phng dòng u vào: T
d
= const.

- Dòng in nghch lu có dng xung ch nht, có tn s f
N
to ra nh
óng m các cp van T1,T2 và T3,T4 mt cách có chu k. Do ó có th thay
i f
N
theo tn s iu khin f
k
.

- Xét  th hot ng ca mch:
 án môn hc in t công sut

8- u nhc im:
+ u im:
• iu chnh c tn s f
N

• Van s dng là van Tiristor nên có công sut ln hn rt nhiu so vi

d
liên tc. Lúc này i
N
có dng nhp
nhô do vn cha các sóng iu hoà bc cao. Dng in áp gn
sine hn nhng góc khoá
β
gim i.
 án môn hc in t công sut

9
o L
d
<∞ dòng b gián on. Khi ó trong mch có th xy ra
cng hng L,C in áp s tr nên sine nhng góc khoá
β
là
min.

3. Nghịch lưu cộng hưởng:

*  nghch lu dòng (hoc áp) thì dng dòng iên i
N
(hoc in áp u
N
) u
có cha thành phn sóng iu hoà bc cao. Vì vy s làm gim hiu sut ca
BB.  tng hiu sut ca BB ta xét nghch lu cng hng.
* Do ti có tính cm kháng vì vy ta phi u vi ti t C  bù li tính cm
kháng nhm to ra cng hng trong mch. Nhng do ti thay i liên tc

lò tôi thép
*Xét hot ng ca mch: - in áp nghch lu dng xung ch nht, dòng in trên ti gn sine và
dòng in vt tr
c in áp ( do thc hin mi chm  chc chn cp van
c khoá mi m cp van khác).
- Ti thi im
θ
= 0 cho xung m van T1,T2: dòng i t A-> B, t C
c np. Khi t C c np y dòng qua van T1,T2 gim v 0. Nhng do
ti mang tính cm nên dòng vn gi nguyên chiu c nên khép mch qua
D3,D4 và C
0
. Khi ó in áp u
c
t lên T1,T2 làm chúng b khoá chc chn.
 án môn hc in t công sut

11
- Ti thi im
2
θ
θ
=
phát xung m T3,T4 dòng i t B->A và t C c
np theo chiu ngc li. Khi t C np y dòng qua T3,T4 gim v 0, dòng
li khép mch qua D1,D2 và C
0


- Do hin tng cng hng nên u
N
, i
N
có dng gn sine cha ít thành
phn sóng iu hoà bc cao do ó mà nâng cao c hiu sut ca BB.
- Các i lng du/dt, di/dt có giá tr nh nên phù hp  s dng cho
thit b làm vic vi tn s cao, mà không òi hi nhiu v mch bo v van
tránh hin tng xung.
- Nghch lu cng hng có d tr góc
β
ln  nghch lu làm vic n
nh và tn s f
0
<f
N
_ tn s nghch lu,  m bo các van c khoá
chc chn
- Ngch lu cng hng song song s dng ngun dòng nên không th
làm vic c  ch  không ti.

Về vấn đề khởi động :
 á
n

Ngh
khô
n
ngh

n
g phù h
p

ch lu c
n
m
ch s 

s
 làm vi
c
c
nghch l


 này 
m
u
a nhng
p
ở
ng
nối tiế
p
ồ
n lò tôi t
h

 khái qu

ư
h
ép.
á
t nh hìn
h
ô
ng sut
s
ong song

i hay có s

n
i tip 

g
hiu qu
m
t khon
g

ng ni ti

g
ti là hì
n
r
ên ta i 


i
ng bn
g
trong quá

ng bng c
á

t phát hu
y
h
có th xá
c
à
m vic 
c
n
: sử dụn
g

h
iết kế ph
ầ
g
mch kh
t
r
ình làm
v
á

0
,
cộng
lưu cho b
h
i
ộ

 án môn hc in t công sut

14
Phần III: TÍNH TOÁN MẠCH LỰC
1.Tính toán các thông số lò tôi:

S liu cho trc: P = 30kW
f
ra
= 80kHz

Chn s vòng cm ng bng 3, ng kính dây  = 8 c,
Chi tit tôi là lõi thép hình tr 20, in tr sut  = 180.10
-9
m
2

2
/cm.
Vi không khí =1.

 = 5030
f
ρ
= 5030
80000
10.180
7−
= 0.075 cm

1.1.Tính điện trở của lớp dẫn điện bề mặt chi tiết tôi:
R = 
s
l
= 
h
d
δ
π
'Nu ly theo n v thc t ( : m
2
/m).
R =
h

Vi n: s vòng dây.
D: ng kính trong vòng cm ng.
h: chiu cao cun dây.
Thay s:
L =
2
4.2
)3314.3( xx
x10
-9
= 332.76x10
-9
(H)
1.3.Biến đổi sơ đồ:
Theo phân tích  trên, h thng coi nh 1 máy bin áp lý tng, vi t s
máy bin áp k = 3:1.

S  thay th
 án môn hc in t công sut

16Quy i máy bin áp:
R’ = k
2
x R = 9R = 559.08x10

-6
(H)

1.4.Đề xuất phương án:
L’
R
’’

L
R
’

I
2
I
1
L
R
 án môn hc in t công sut

17

Theo  yêu cu P
tôt
= 30kW
P
tôi
= I
2
2

1.5.Tính toán chọn van:
Chnh lu cu 3 pha to ra ngun mt chiu có tr s:

E = 2.34 x 220 = 515 (V)

 th vector làm vic  ch  ti hn f = f
0
:
R’’

L’

C

I
n
I
1
V
3
V
2
V
4
V
1
E
 án môn hc in t công sut

18


Chn h s d tr K
i
= 2 thì dòng nh mc ca van là:
I
van
= K
i
x I
max
= 2x50.4 = 100.8 (A)

in áp ngc cc i van phi chu:
U
ngmax
= E =515 (V)

Chn h s d tr K
u
= 2 thì:
U
van
= K
u
x U
ngmax
= 2x515 = 1030 (V)

T các thông s trên ta chn IGBT GA125TS120U module ca hãng IR có:
V

2
= 0.25 F.

Phần IV: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN

Cấu trúc mạch điều khiển
R
2
C
2
 án môn hc in t công sut

20
CHC NNG CÁC KHÂU TRONG MCH IU KHIN:

- Khâu khi ng : khâu này có chc nng to ra xung iu khin lúc
khi ng và c tách ra khi ã có xung phn hi t mch lc, lúc
mch ã hot ng.
- Khâu chia xung: khâu này có tác dng to ra xung có tn s phù hp
vi yêu cu ca mch lc b ngu
n. ng thi khâu này có chc nng
phân xung iu khin vào tng kênh cho các nhóm van trong mch
lc.
- Khâu phn hi có tác dng to ra xung phn hi iu khin mch (sau
khi mch ã hot ng). ng thi khâu này còn phi thc hin chn
xung iu khin t khâu phát xung khi ng.
- PLL : là khâu tng hp tn s, có chc nng m bo cho t

k
=2.f
N
(vì khi sau
khi i qua khâu chia xung, phân kênh là T-Flip-Flop thì tn s s b gim i
mt na)
 án môn hc in t công sut

21
-  ây ta s dng mch to dao ng dùng Op-Amp là ph bin hin
nay:
S  mch:

Tn s dao ng ca mch phù hp vi tn s xung m Tristor là:
f
k
= 2f
N
= 2.150000 = 300000(Hz)

Ta có chu k xung ca mch là:
T = 2.RC.ln
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛

- Ta s dng T-Flip-Flop làm mch chia xung ( chia 2) và phân kênh.
 án môn hc in t công sut

22
T Flip-Flop c to ra t D-Flip-Flop bng cách ni u ra
Q
vi u vào
D. Xung iu khin c a vào u vào xung nhp C ca D Flip-Flop.
Chn D Flip-Flop là IC 4013

3. Chọn IGBT driver

Vi các thông s tính toán trong mch lc, ta chn driver tích hp
trong IC VLA513-01R vi các thông s:
V
CC
= 15V
V
EE
= -8V
in áp tín hiu vào: -1 - +7V
V
OH
= 14V
V
OL
= -8V

- - Tín hiu ra khi bin dòng là tín hiu áp hình sin, i vào h thng
PLL  tng hp tn s.
b, To tín hiu chn xung iu khin:
-  to tín hiu chn xung iu khi
n ta thc hin nh sau: + Khi có tín hiu in áp (dng sin) phn hi thì nó c chnh lu qua
mch cu Diode và c lc bng t. Nó to thành dòng chy qua cc gc
phát ca Trazitor làm cho Tranzitor dn  trng thái bão hòa, do ó tín hiu
 án môn hc in t công sut

25
Q s  mc thp “0” logic ( V
Q
= 0,6 V). Ngc li khi không có tín hiu
phn hi thì tín hiu Q s  mc cao ( V
Q
= 5 V).
+ Tip ó tín hiu phn hi c a vào mch có thêm phn t NOT và
AND nh hình v: nu không có tín hiu phn hi tng ng vi Q = “1”
thì nó s cho tín hiu xung iu khin i qua còn khi có tín hiu iu khin
tng ng vi Q= “0” thì nó s không cho tín hiu xung iu khin i qua và
nh vy tín hiu iu khin s b chn l
i.
+ Tính toán, la chn cho khâu phn hi nh sau:
o Chn cu Diode chnh lu loi 2KBP005 có các thông s nh
sau:
U
ng_D

PLL là mt h thng hi tip gm có khâu dò pha, khâu lc thông thp và
b bin i áp -> tn ( VCO)

-Khi dò pha ( Phase Detector)
B này có nhiêm v cho ra mt tín hiu áp ph thuc vào hiu s pha(
hiu tn s) ca hai tín hiu vào.
-B lc thông thp: dùng  ly tín hiu tn s thp, ly ra in th DC.
Trong h thng này ngi ta thng dùng các b lc qua bc m
t  m
bo tính n nh ca h thng.