Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

1 Đề tài : Diều áp xoay chiều 3 pha điều khin nhiệt độ lò sấy 600-800 ̊C
U=380V, f=50Hz, Công suất định mức 4kW
Lời nói đầu

Trong thực tế công nghiệp và sinh hoạt hàng ngày, năng lượng nhiệt đóng một
vai trò rất quan trọng. Năng lượng nhiệt có th được dùng đ nung nóng, sấy khô
Vì vậy việc sử dụng nguồn năng lượng này một cách hợp lý và có hiệu quả là rất cần
thiết. Lò điện trở được ứng dụng rất rộng rãi trong công nghiệp vì đáp ứng được
nhiều yêu cầu thực tiễn đặt ra. ở lò điện trở, yêu cầu kĩ thuật quan trọng nhất là phải
điều chỉnh được khiệt độ của lò. Đây cũng chính là yêu cầu của đồ án 1 mà em đã
được giao.
Đồ án đã được thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo Vũ Đức
Trọng đã giúp em hoàn thành đồ án này. Đồ án được chia thành ba phần chính sau:
1. Giới thiệu sơ lược về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của lò điện và lò
điện trở.
2. Sơ đồ mạch động lực.
3. Tính toán mạch lực
4. Mạch điều khin
5. Mô phng trong proteus
Chương 1- Giới thiệu về lò điện trở

1.1 - Giới thiệu chung về lò điện
1.1.1 - Định nghĩa
Lò điện 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

- Yều cầu có trình độ cao khi sử dụng
1.2 - Nguyên lý làm việc của lò điện trở
Lò điện trở 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)
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

3

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 th đóng vai trò :
- Vật nung : Trường hợp này gọi là nung trực tiếp
- Dây nung : Khi dây nung được nung nóng nó sẽ truyền nhiệt cho vật nung bằng
bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này gọi là nung gián tiếp.
Trường hợp thứ nhất ít gặp vì nó chỉ dùng đ nung những vật có hình dạng đơn
giản ( tiết diện chữ nhật, vuông và tròn )
Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế công nghiệp. Cho nên nói
đến lò điện trở không th không đề cập đến vật liều đ làm dây nung, bộ phận phát
nhiệt của lò.
1.3 - Cấu tạo lò điện trở
Lò điện trở thông thường gồm ba phần chính : v lò, lớp lót và dây nung.
1.3.1 - Vỏ lò
V lò điện trở là một khung cứng vững, chủ yếu đ chị tải trọng trong quá trình
làm việc của lò. Mặt khác v lò cũng dùng đ giữ lớp cách nhiệt rời và đảm bảo sự
kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò.

+ 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 chuyn 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 quyn lò và
ảnh hưởng của vật nung.
+ Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiu. Điều này đặc biệt quan trọng đối với lò
làm việc chu kỳ.
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

5

Phần cách nhiệt thường nằm giữa v lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục đích chủ
yếu của phần này là đ giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần cách nhiệt đòi
hi 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 tiu
+ Khả năng tích nhiệt cực tiu
+ ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định.
Phần cách nhiệt có th xây bằng gạch cách nhiệt, có th điền đầy bằng bột cách
nhiệt.
1.3.3 - Dây nung
Theo đặc tính của vật liệu dùng làm dây nung, người ta chia dây nung làm hai
loại : dây nung kim loại và dây nung phi kim loại.
Trong công nghiệp, các lò điện trở dùng phổ biến là dây nung kim loại.
Chương 2: Sơ đồ mạch động lực

2.1 . Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng Thiristor
2.1.1. Sơ đồ tải đấu sao dùng thiristor có trung tính

cần thiết xung điều khin rộng hoặc xung
khẳng định đ đàm bảo sơ đồ hoạt động. Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

7

Chỉ cần 1 xung đơn là đủ.
Nhược đim:
- Tuy nhiên nếu các Thyristor nối tam giác sẽ có điện áp ngược cực đại phải chịu là
từ 1.5V
m
đến
3
V
m
.

2.2. Sơ đồ điều áp xoay chiều ba pha bằng Triac
2.2.1. Sơ đồ tải đấu sao dùng Triac có trung tính
Tương tự như sơ đồ tải đấu sao dùng 2 thiristor nối ngược có trung tính.
Ưu đim hơn về mặt điều khin đối xứng và đơn giản về cách ghép. 2.2.2 Sơ đồ tải đấu sao dùng Triac không trung tính
Tương tự như sơ đồ tải đấu sao dùng 2

Đ chọn van bán dẫn, ta chọn van bán dẫn có giá trị bằng 1,6 đến 2 lần Ungmax vậy
chọn van có Udm = 600V
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

9

Dòng điện trên van :
4
6,1
3 . os 3.0,38.1
P
Iv
Uc

  
A
Vì dòng van không quá lớn nên ta chọn cách làm mát bằng gió cưỡng bức, khi đó
van có th chụi được dòng đến 40% dòng đanh định trên van. Chọn van có Idm=
15A
Vậy ta chọn van BCR150B12 có Udm =600V, Idm =150A, I
pinkmax
= 2000A, Igmax
=300mA, Ugmax =3V….
Chương 4: Mạch điều khiển

4.1. Nguyên tắc điều khiển Triac
4.1.1. Điều khiển Triac thẳng đứng tuyến tính
Đ điều khin được góc mở anpha với điện áp giữa anot và catot U
AK
, ta phải

. Uđk
Urc
(Trong α tính theo đơn vị rađian)
Ưu đim của sơ đồ này là góc mở α tuyến tính với U
đk
do đó dễ điều chỉnh, do
vậy khi thiết kế ta chọn cách điều khin này.
4.1.2 . Điều khiển theo arcos
Giả sử ta có nguồn U
AK
= U
m
.sin wt
Ta đặt vào 1 điện áp đồng bộ vượt trước một góc ∏/ 2 khi đó:
U
đb
= U
m
sin(wt + ∏/ 2)= U
m
. cos(wt)

So sánh điện áp một chiều và điện áp đồng bộ. Tại thời đim U
đb
= U
rc
thì phát xung
điều khin. Khi đó:

s(α)= U

ngmax
=100V.Điện trở cho tải chỉnh lưu R
1
=1kΩ

Mạch so sánh tạo xung đồng bộ .Chọn OA loại TL081 chọn điện trở R
2
=15kΩ
Chọn góc điều khin 170
0
,có nghĩa là góc điều chỉnh nh nhất phải là α
min
=0,5.(180
0
-
170
0
)=5
0
;thì điện áp ngưỡng sẽ bằng :
U
ng
=√2U
dp
sinα
min
=√2.10.sin5
0
=1,23V.Tuy nhiên nếu tính đến sụt áp trên điốt chỉnh
lưu thì ngưỡng này giảm đi cỡ 0,5V;do đó U
Điện áp đồng bộ

Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

13 4.4.2.To răng cưa tuyến tnh 2 nửa chu k
Chọn OA loại TL082
Thời gian phóng tụ C
1
chính là khoảng thời gian điều chỉnh phạm vi điều khin α nên
170
0
quy đổi sang thời gian là
T
p
=
2
170.10
180

=9,44ms
Chọn điot ổn áp BZX79 có U
DZ
=10V
Chọn tụ C
1

bh
=E-1,5=12,5
R
4
≤
6
33
0,7 12,5 0,7
.
0,22.10 .10 14
5
0,56.10 60.10
Ubh
CUdz E
Tn R






=3,35kΩ.chọn R
4
=2kΩ.
Mạch mô phng
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

14
cc
= 3 - 15 V. Ta chọn V
cc
= E = 15 V.
Công suất tiêu thụ : 2,5 nW / 1 cổng.
I
lv
< 1mA
Điện áp ứng với mức lôgic 1 là 2 - 4,5 V.

Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

17 4.4.6.Khâu khuếch đi xung và máy biến áp xung
Chọn biến áp xung có tỉ số bằng K=3, vậy tham số điện áp và dòng điện sơ cấp là:
U
1
=U.K=6.3=24V(lấy điện áp điều khin triac là 6V).
I
1
=I
g
/k=25mA/3=8mA(dòng điều khin triac 25mA).
Nguồn công suất phải có giá tri lớn hơn U1 d bù sụt áp trên điện trở vì vậy chọn
E=30V.
Từ 2 giá trị I1 và E chọn bóng Q2 loại BD135 có tham số:
U
ce

Tấn số xung chùm 10kHz tương ứng với 1 chu kỳ là 100µs.
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

18

Cho rằng đối xứng thì khoảng nghỉ bằng nửa T suy ra t
n
=50µs.
Vậy C
3
11
3
n
t
R

6
3
50.10
3.10


1,66.10
-8
chọn C
3
=1nF.
Bóng Q1 chọn BC 107 có U
ce
=45V.I

đặt
-300U
nhiệt ngẫu.

Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

19

4.4.8. kết quả mô phỏng

Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

20

Chương 5: Mô phng trong proteus
Dưới đây là các công cụ và các thao tác cơ bản nhất giúp người sử dụng nhanh
chóng sử dụng Protues như một công cụ mô phng, học tập và nghiên cứu khi điều
kiện thực hiện mạch thực tế còn thiếu thốn, hạn chế hoặc kim chứng cá c hoạt động
của mạch nguyên lý trước khi thực hiện lắp ráp mạch. Tuy nhiên , mô phng chỉ
giúp chú ng ta tiên



Chọn:

Menu File Load Design… hoặc Click lên hoặc nhấn L khi hộp thoại
Load ISIS Design file bật lên , tìm kiếm file cần mở trong vù ng Lookin và
cửa
sổ file, nhấn nút
Open
đ mở bản vẽ đã lưu
5.Đặt kích thước cho trang giấy bản vẽ
Chọn System Set sheet sizes…

Chọn khổ giấy từ A0 A4 trong hộp thoại Sheet Size Configuration hoặc người
sử dụng có th tự nhập kích cỡ giấy cho riêng mình ở phần lựa chọn User.
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

21

6.Đặt tên linh kiện bản vẽ

Lấy linh kiện đặt lên bản vẽ
Ø Chọn menu Library > Pick device/symbol… hoặc click vào biu tượng
hoặc
Ø click vào chữ P trê n

Ø Trong cửa sổ Pick Devices, ta đá nh tê n linh kiện cần tìm vào ô keywords
(không cần đánh chính xác tên, protues sẽ tìm cá c linh kiện có tê n gần giống
với từ khóa) hoặc ta có th tìm kiếm kết quả trong khung Category và
Results.


8.Di chuyn linh kiện đã đặt
Ø Click phải lên linh kiện cần di chuyn. Nhấn và giữ chuột trái trên linh kiện rê
đến nơi cần đặt, thả chuột trái, linh kiện sẽ xuất hiện tại vị trí mới hoặc

Ø chọn , rê chuột đến vị trí mới và click đ đặt linh kiện.

9.Sao chp 1 linh kiện đã đặt trên bản vẽ
Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni

22

Ø Click phải lên linh kiện cần chép. Chọn , rê chuột đến vị trí mới và click
đ đặt linh kiện hoặc

Ø nhấn nút , rồi nhấn nút , rê chuột đến vị trí mới và click đ đặt linh
kiện.
10.Xoay và vẽ đối xứng linh kiện
Đ xoay hoặc vẽ đối xứng linh kiện, ta click phải lên linh kiện cần thực hiện,
và click lựa chọn nút tương ứng trong thanh tác vụ như sau: . Các
nút từ trái qua phải lần lượt là: xoay phải, xoay trái, xoay với góc cho trước, đối
xứng qua trục dọc, đối xứng qua trục ngang.

Chúý: nếu linh kiện chưa chọn thì thanh tác v này sẽ có màu xanh da tri.

11.Chỉnh sửa thông số linh kiện
Đ chỉnh sửa thông số cho linh kiện hoặc đối tượng, ta click chọn nút instant
edit mode ( ) rồi click vào linh kiện hoặc đối tượng cần chỉnh sửa. Khi người sử
dụng muốn thực hiện bất kỳ thao tá c nào trê n linh kiện hay đối tượng trong
Protues đều phải click ph i chọn đối tượng cần thao tác. Ta cũng có th chọn linh
kiện bằng chuột phải rồi click trái đ chỉnh giá trị của linh kiện.

Nút Bus. ( ): phần mềm sẽ tự quyết định lú c nào người sử dụng đang muốn
vẽ

đường bus, hay đang muốn vẽ đường mạch. Thông thường, khi đường vẽ bắt đầu
từ 1

đường mạch hoặc từ 1 châ n linh kiện thì má y sẽ quyết định là ta đang vẽ đường
mạch. Cá c trường hợp còn lại là ta đang vẽ đường bus.

Ø Đ vẽ đường BUS: ta chọn nút Bus., click vào vùng trống cần vẽ, kéo chuột
đ vẽ nên các đường thẳng, muốn rẽ hướng, ta click đ xá c định đim quẹo.
Double click đ kết thú c vẽ đường Bus.

Ø Đ vẽ đường mạch : ta click vị trí bắt đầu vẽ từ chân linh kiện hoặc từ 1
đường mạch có sẵn.

14.Tạo đim nối dây

Đ tạo đim nối dâ y, ta chọn công cụ Junction Dot. ( ) ở trên thanh công cụ.
Sau đó click vào nơi giao nhau giữa cá c đường dâ y mà ta muốn đặt đ tạo đim nối.

15.Phát dùng trong mô phng
Protues sử dụng một số nguồn điện AC, DC và nguồn tín hiệu ảo như nguồn Sin,
nguồn xung vuông, nguồn â m thanh, nguồn xung clock… cá c nguồn ảo này chúng


Ø chọn menu Debug

Ø Pause Animation.
c) Dừng mô phng:

Ø click lên nút ( ) hoặc

chọn menu Debug Stop Animation.
d,Một số chức năng khác
Bỏ qua việc thực hiện một đoạn chương trình § chọn Debug > Step Over hoặc

§ nhấn nút F10 trên bàn phím.

Bước vào thực hiện chương trình con

§ chọn Debug > Step Into hoặc

§ nhấn nút F11 trê n bàn phím.
nhảy đến thực hiện chương trình  1 v trí ch đnh
chọn Debug > Step to hoặc nhấn nút Ctrl+F10 trên bàn phím. Đ n 1 Đi hc Bch khoa H Ni