CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ NHIỆT.
Lò nhiệt là một thiết bị điện biến điện năng thành nhiệt năng dùng
trong các quá trình công nghệ khác nhau như nung hoặc nấu luyện các vật
liệu, các kim loại và các hợp kim khác nhau v.v
 Ưu điểm của lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu
Lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu có những ưu điểm sau :
- Có khả năng tạo được nhiệt độ cao
- Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao
- Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và nhiệt độ
- Kín
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên liệu và
vận chuyễn vật phẩm
- Đảm bảo điều khiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị
gọn nhẹ
 Nhược điểm của lò nhiệt.
- Năng lượng điện đắt.
- Yêu cầu có trình độ cao khi sử dụng.
1.1.1 . NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA LÒ NHIỆT.
Lò nhiệt làm việc dựa trên cơ sở khi có một dòng điện chạy qua một
dây dẫn hoặc vật dẫn thì ở đó sẽ toả ra một lượng nhiệt theo định luật Jun-
Lenxơ :
Q=I
2
RT
Q - Lượng nhiệt tính bằng Jun (J)
I - Dòng điện tính bằng Ampe (A)
R - Điện trở tính bằng Ôm
T - Thời gian tính bằng giây (s)
Từ công thức trên ta thấy điện trở R có thể đóng vai trò :
- Vật nung : Trường hợp này gọi là nung trực tiếp

đệm tăng cường bằng các loại thép hình.
Vỏ lò chữ nhật được dựng lên nhờ các thép hình U, L và thép tấm cắt
theo hình dáng thích hợp. Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tuỳ theo
yêu cầu kín của lò. Phương pháp gia công vỏ lò loại này chủ yếu là hàn và
tán.
b) Lớp lót
Lớp lót lò nhiệt thường gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cách nhiệt.
Phần vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và
gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng và kích thước đã cho của buồng lò.
Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi
là các khối đầm. Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến
hành ở ngoài nhờ các khuôn.
Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau :
+ Chịu được nhiệt độ làm việc cực đại của lò.
+ Có độ bền nhiệt đủ lớn khi làm việc.
+ Có đủ độ bền cơ học khi xếp vật nung và đặt thiết bị vận chuyển
trong điều kiện làm việc.
+ Đảm bảo khả năng gắn dây nung bền và chắc chắn.
+ Có đủ độ bền hoá học khi làm việc, chịu được tác dụng của khí quyển
lò và ảnh hưởng của vật nung.
+ Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với lò làm việc chu kỳ.
Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục
đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần
cách nhiệt đòi hỏi phải có độ bền cơ học nhất định còn các phần khác nói
chung không yêu cầu.
Yêu cầu cơ bản của phần cách nhiệt là :
+ Hệ số dẫn nhiệt cực tiểu
+ Khả năng tích nhiệt cực tiểu
+ ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định.

càng được dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người
một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nước
điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v
1.3. YÊU CẦU CÔNG NGHỆ.
• Yêu cầu của vật liệu dùng làm dây nung
Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện
khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau :
+ Chịu nóng tốt, ít bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao
+ Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao
+ Điện trở suất phải lớn
+ Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ
+ Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi
+ Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng
• Những yêu cầu cơ bản đối với cấu tạo lò điện
+Hợp lý về công nghệ
Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp với
quá trình công nghệ yêu cầu mà cọn tính đến khả năng sử dụng nó đối với
quá trình công nghệ khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và
làm tăng giá thành một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo được các điều kiện
như thế mới coi là hợp lý nhất. Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu
cầu về lò nhiệt vượt xa khả năng sản xuất ra nó.
+ Hiệu quả về kỹ thuật
Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết cấu
khi các thông số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng
giá thành v.v ).
Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một
đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v là các chỉ tiêu cơ
bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu hoặc
chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất dẫn động, mô men
xoắn, lực v.v ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành kết cấu.

công ít nhất và tận dụng đưọc các thiết bị, dụng cụ thông thường có sẵn
trong các nhà máy chế tạo để gia công.
- Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất.
- Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để dễ dàng
đổi lẫn và thuận tiện khi lắp ráp.
- Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo ( đúc,
hàn, dập ). Bỏ các chi tiết và các khâu gia công cơ khí không hợp lý.
+ Hình dáng bề ngoài đẹp
Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết phải có hình
dáng và tỷ lệ các cạnh phù hợp, dễ coi. Tuy vậy cũng cần chú ý rằng, độ bền
của kết cấu khi trọng lượng nhỏ và hình dáng bề ngoài đẹp có quan hệ khăng
khít với nhau.
Việc gia công lần cuối như sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với hình
dáng bề ngoài của lò điện. Song cũng cần tránh sự trang trí không cần thiết.
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN MẠCH CÔNG SUẤT
2.1. CÁC PHƯƠNG ÁN MẠCH ĐỘNG LỰC
Các bộ chỉnh lưu 3 pha
a) Chỉnh lưu 3 pha hình tia
U
d
=
π
2
3
∫
+
+
θ
π
θ

không đối xứng qua trục hoành, do vậy khi khai triển chuỗi Furie thì
xuất hiện thành phần một chiều và thành phần xoay chiều. Tuy nhiên
máy biến áp chỉ làm việc với thành phần xoay chiều nên làm giảm hiệu
suất máy biến áp.
b) Chỉnh lưu cầu 3 pha
U
d
=
π
2
6
∫
+
+
α
π
α
π
6
5
6
2
2U
sinθ.dθ=
π
2
63 U
cosα
I
d

Các van T1, T2 lần lượt dẫn dòng theo 1 chiều xác định nên dòng qua cặp
tiristor đấu song song ngược này là dòng xoay chiều. Các van tiristor được
phát xung điều khiển lệch nhau góc 180 độ điện để đảm bảo dòng qua cặp
van là hoàn toàn đối xứng.
Một ưu điểm của việc sử dụng hai van thyristor đấu song song ngược
nhau thay thế cho triac trong mạch điều áp xoay chiều là khả năng điều
khiển để mở và khoá tiristor dễ dàng hơn nhiều so với triac.
Các mạch điều áp xoay chiều có nhược điểm cơ bản là trong quá trình
điều chỉnh, mạch luôn làm việc ở chế độ dòng điện gián đoạn, cả dạng dòng
điện và điện áp ra tải đều không sin nên chỉ phù hợp với các tải loại điện trở
như lò điện trở , bóng đèn loại sợi đốt v v Dòng điện sẽ liên tục và đồng
thời trở thành hình sin hoàn chỉnh chỉ khi điện áp ra tải lấy bằng điện áp
nguồn. Như vậy, khi điều chỉnh trên tải nhận được một dải n sóng hài hình
sin. Mặc dù vậy, với tải là điện trở thuần thì việc dạng điện áp ra tải không
sin cũng không ảnh hưởng đến chế độ làm việc của lò. Các mạch điều áp
xoay chiều không phù hợp với tải dạng cảm kháng như biến áp hoặc động cơ
điện, nên chỉ dùng khi phạm vi điều chỉnh điện áp không lớn. Trong thực
tế công nghiệp, các mạch điều áp xoay chiều thường sử dụng là các mạch
điều áp xoay chiều ba pha, tải mắc hình sao( Y ) hoặc tải hình tam giác ( ).
Quá trình làm việc của mạch điều áp xoay chiều ba pha phức tạp hơn nhiều
so với mạch một pha vì ở đây các pha ảnh hưởng mạnh sang nhau và nó còn
tuỳ thuộc vào nhiều yếu tố như sơ đồ đấu van, góc điều khiển cụ thể, tính
chất tải
Hình trên là sơ đồ thường dùng nhất, đó là sơ đồ có sáu tiristor đấu
thành ba cặp song song ngược.
2.1.2. Mạch điều áp xoay chiều 1 pha
=
U
ñk
Tải

1
U
L
U
Hình 3.2: ng cong i n áp ra khi t i trĐườ đ ệ ả ở
Π
2
Π
t
t
Nh trên hình 3.2 ta có th th y rõ nguyên lý làm vi c c a b đi u áp m t pha. ư ể ấ ệ ủ ộ ề ộ
Trong th i gian ch a phát l nh m Tiristor (t th i đi m ban đ u đ n th i ờ ư ệ ở ừ ờ ể ầ ế ờ
đi m ể ϕ), điện áp ra bằng 0. Trong nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, khi
có lệnh mở Tiristor , Tiritor T1 sẽ dẫn cho đến cuối bán kỳ với điện áp ra
bằng điện áp nguồn. Còn Tiristor sẽ dẫn dòng ở bán kỳ còn lại khi có l nh ệ
m Tiristor.ở
i v i tr ng h p t i c m, các Tiristor s d n dòng t khi có l nh m và Đố ớ ườ ợ ả ả ẽ ẫ ừ ệ ở
v t qua cu i bán k m t đo n ượ ố ỳ ộ ạ ϕ do tính chất của tải điện cảm (trong điều
kiện điện áp dương Anod).
Ng i ta c ng có th s d ng Triac đ thay th cho c p Tiristor m c songườ ũ ể ử ụ ể ế ặ ắ
song ng c v i ch t l ng đi n áp ra t t h n. Nh ng hi n t i ch t l ng ượ ớ ấ ượ ệ ố ơ ư ệ ạ ấ ượ
Triac ch a th t cao và vi c s d ng c p Tiristor m c song song ng c ư ậ ệ ử ụ ặ ắ ượ
v n là ph bi n. Do đó trong ph n đ án này s không đ c p đ n đi u áp b ng ẫ ổ ế ầ ồ ẽ ề ậ ế ề ằ
Triac.
2.2. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN
2.2.1. Chọn phương án
2.2.2. Quan hệ giữa góc điều khiển và công suất ra tải
Khi phân tích hoạt động của sơ đồ ta cần xác định rõ xem trong các
giai đoạn sẽ có bao nhiêu van dẫn và nhờ các quy luật dưới đây ta có thể có
được biểu thức điện áp của từng giai đoạn, từ đó mới tiến hành tính toán.

suất ra tải P và góc điều khiển α :
=
= (1)
b. Khoảng van dẫn ứng với α = 60
0
÷ 90
0
Trong phạm vi này luôn chỉ có các giai đoạn hai van dẫn. Ta có đồ thị
điện áp ra ở dưới :
Dựa vào đồ thị ta có thể xác định được biểu thức liên quan giữa công
suất ra tải P và góc điều khiển α :
=
= (2)
c. Khoảng van dẫn ứng với α = 90 ÷ 150
0
:
Trong phạm vi này chỉ có các giai đoạn hai van dẫn hoặc không có
van nào dẫn xen kẽ nhau. Ta có đồ thị điện áp ra như ở dưới :
Dựa vào đồ thị ta có thể xác định được biểu thức liên quan giữa công suất ra
tải P và góc điều khiển α :
=
= (3)
Theo ba biểu thức (1), (2), (3) và cho các giá trị α khác nhau và lấy P
ở α = 0 là 100% ta có bảng các giá trị và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa công
suất ra tải P và góc điều khiển α :
α
P%
α
P%
0 100 90 29,3

[
R
U3
2
dm
α
+
α
−
π
π
Với α = 60 ÷ 90
o
:
P =
]2cos
16
3
2sin
16
3
12
[
R
U3
2
dm
α+α+
π
π

max
P
= 50 (kw)
Dựa vào công thức (1) ta tính được công suất ra tải khi α = 0
t
2
dm
max
R2
U
P =

3
2
max
2
dm
t
10.50.2
380
P2
U
R ==
= 1,444 (Ω)
ta xác định được dây điện trở của lò có giá trị là 1,444 (Ω). Từ đây,
dựa vào công nghệ chế tạo ta có thể tiến hành thiết kế chi tiết cho dây điện
trở để có thể đảm bảo được các yêu cầu kinh tế kĩ thuật của lò nhiệt.
Tiếp theo, ta tiến hành chọn van thông qua các thông số kỹ thuật
của van là điện áp ngược lớn nhất, dòng trung bình qua van
Như đã nói ở trên, hoạt động của mạch điều áp xoay chiều cũng


)]0cos(cos[
R2
U
I
maxf
maxtb
−−π−
π
=

444,1.
2.220
I
maxtb
π
=
= 68,6 (A)
Khi chọn van ta phải chú ý đến điều kiện làm mát cho van vì khi
hoạt động, van toả nhiệt rất lớn nên điều kiện làm mát cho van sẽ ảnh