ĐỀ CƯƠNG LÀM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TÊN ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ TRANG BỊ ĐIỆN - TỰ ĐỘNG HOÁ CHO HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG NÂNG
HẠ ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG

Giáo viên hướng dẫn : T.S Trần Xuân Minh
Sinh viên thiết kế : Nguyễn Đình Hoàng
Lớp : K45.TĐH02
Ngày giao đề tài :
Ngày hoàn thành :
PHẦN I
Giới thiệu công nghệ lò hồ quang và đặc điểm yêu cầu của hệ thống
truyền động nâng hạ điện cực của lò
1: GIỚI THIỆU CHUNG
I. Công dụng
II. Phân loại
III.
2. Các giai đoạn làm việc của lò HQ luyện thép
* Giai đoạn 1:
Là giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại
* Giai đoạn 2:
Giai đoạn oxy hoá và hoàn nguyên
* Giai đoạn 3
Giai đoạn tinh luyện
100%
60%
30%
p
hq
t

10 KV
∼
6
∼
3
TU
V
A
II. Máy biến áp lò
IV. Mạch ngắn
4 . ĐIỀU CHỈNH CÔNG SUẤT LÒ - YÊU CẦU
VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN
I. Yêu cầu về điểu chỉnh công suất và ổn định công suất HQ
II. Điều chỉnh công suất hồ quang
- Điều chỉnh có cấp bằng cách thay đổi có cấp điện áp bên cuộn thứ cấp máy BAL nhờ việc thay
đổi điểm đấu phân áp hoặc cách đấu dây cuộn sơ cấp
- Điều chỉnh trơn hoặc bằng cách thay đổi chiều dài HQ (khoảng cách từ bề mặt điện cực đến
kim loaị) nhờ hệ thống truyền động dịch chuyển điện cực
III. Ổn định công suất
Ổn định chiều dài HQ nhờ hệ truyền động dịch điều cực
5. CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG DỊCH
ĐIỆN CỰC LÒ HQ NUNG NÓNG TRỰC TIẾP CÁC
PHƯƠNG PHÁP KHỐNG CHẾ HỆ THỐNG TĐĐ
I. Các yêu cầu
1. Đủ độ nhạy để đảm bảo sự làm việc của lò duy trì được dòng điện HQ không sai
lệch khoảng (4÷5)% giá trị đặt và có 1 vùng không nhạy phù hợp, ở giai đoạn đầu:
±(3÷6)%, giai đoạn 2: ±2%.
2. Tác động nhanh, loại trừ ngắn mạch làm vỉa và đứt HQ với thời gian từ (1,5÷3)s
3. Thời gian điều chỉnh nhỏ
4. Hạn chế đều mức tối đa dịch điện cực không cần thiết đặc biệt đối với lò HQ nhiều

5. Chọn phương pháp điều khiển bộ biến đổi
Trong phần thiết kế mạch điều khiển có các yêu cầu sau :
1. Chọn loại phản hồi
2. Thiết kế mạch phát xung điều khiển
3. Nêu nguyên lý hoạt động của một kênh phát xung
4. Thiết kế bộ tổng hợp và khuyếch đại trung gian
5. Thiết kế nguồn nuôi
2. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG MỘT PHA KHỐNG CHẾ
DỊCH ĐIỆN CỰC HỒ QUANG
Một hệ điều chỉnh công suất tự động lò HQ có sơ đồ chức năng đơn giản nh hình 2.1
2
4
5
1'
1
3
6
Hình 2.1- Sơ đồ chức năng hệ điều chỉnh công suất lò HQ
3. SỰ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
I. Giới thiệu chung
Trong khuôn khổ một đồ án tốt nghiệp chuyên ngành điện tự động hoá, em đi sâu vào
nghiên cứu, lựa chọn phương án truyền động sử dụng hệ thống điện. Dưới đây là 2 phương pháp
truyền động dịch điện cực bằng điện là hệ thống truyền động dùng máy điện khuyếch đại và hệ
thống truyền động dùng Thysistor.
II. Phân tích một số phương án truyền động
1. Điều khiển dịch điện cực lò HQ dùng hệ MĐKĐ - Đ (Máy điện khuyếch đại từ trường
ngang - Động cơ một chiều kích từ độc lập)
a. Giới thiệu sơ đồ
* Phần mạch lực
Đ: Động cơ một chiều kích từ độc lập dùng để truyền động cho cơ cấu dịch cực (nâng,

T§
C§C1
5
6
T§
5R
RD
3R
RD
+
_
RA
RTh
RTh
CK§
9R
§
+
_
HN
_
+
RA
M§K§
CB
8R
4CL
3CL
7R
10R

m
4r
ktm
nkt
t
ba
a
380
-
+
c2
r6
2r
c3
3r
ndk
Ng
XP1
XP2
H×nh 2- 3 : S¬ ®å ®iÒu khiÓn dÞch cùc lß hå quang b»ng hÖ thèng T - §
b. Giới thiệu sơ đồ hệ thống truyền động điện.
* Phần mạch lực
b. Hoạt động của sơ đồ.
* Khi lò làm việc bình thường.
c. Đặc tính tính của động cơ dịch cực.
V
+U
max
max
_U

* Động cơ không đồng bộ.
* Động cơ đồng bộ.
b. Động cơ một chiều
* Động cơ một chiều kích từ nối tiếp
* Động cơ điện một chiều kích từ độc lập
c. nhn xột
nờu u nhc im ca cỏc loi ng c trờn
sau ú chn loi ng c mt chiu kớch t c lp
2. La chn cỏc phng ỏn
a. Chn s b bin i
* S chnh lu hỡnh tia 3 pha:
a
b
c
m
ckt
ck
i
B
i
A
i
C
*
*
*
a
b
c
*

U
* Các biểu thức tính toán khác.
3
d
T
I
I
TB
=
;
3
d
T
I
I =
; U
T thmax
= U
T thumax
=
6
U
2
Dòng điện hiệu dụng của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp:
I
2
= I
T
=
3

23
.
dd
IU
π
S
tt BA
=
dd
IU
SS
.)23(6
32
21
+=
+
π
Số lần đập mạch n = 3
Sụt áp trên van dẫn
π
γ
2
.3
da
IX
U
=∆
* Sơ đồ chỉnh lưu hình cầu:
Hình 2.7 là sơ đồ nguyên lý bộ chỉnh lưu cầu 3 pha.
Chỉnh lưu cầu 3 pha gồm 6 Thysistor chia làm nhóm:

T
3
1
T
5
T
6
T
2
T
4
T
H.2.7: Sơ đồ nguyên lý cầu 3 pha
Căn cứ vào các yêu cầu về điện áp và công suất động cơ ta chọn bộ chỉnh lưu hình tia 3
pha mắc song song ngược để cung cấp điện áp 1 chiều cho động cơ truyền động.
c. Lựa chọn phương án điều khiển 2 bộ chỉnh lưu.
Để điều khiển 2 bộ biến đổi làm việc song song ngược có 2 phương pháp.
- Điều khiển độc lập (điều khiển riêng)
- Điều khiển phối hợp (điều khiển chung)
* Điều khiển độc lập
* Điều khiển chung.
Trong phương pháp này gồm có:
- Điều khiển phối hợp tuyến tính
- Điều khiển phối hợp phi tuyến.
* Nhận xét.
Từ những phân tích ở trên ta thấy phương pháp điều khiển phối hợp tuyến tính có thể áp ứng yêu
cầu truyền động dịch cực lò HQ nên chọn phương pháp này là phương pháp điều khiển 2 bộ
chỉnh lưu.
2. Sơ đồ mạch động lực.
a. Sơ đồ:


*

0

1

T

2

T

3

T

6

T

5

T

T

4

C


n b. Chức năng của các phần tử trong sơ đồ
c. Nguyên lí làm việc của mạch động lực
II.Thiết kế mạch điều khiển.
1. MẠCH PHÁT XUNG
* Khái niệm mạch phát xung
Mạch phát xung phải đảm bảo các xung có đủ độ lớn, độ rộng, các góc pha thích hợp gửi
đến các nhóm van chỉnh lưu và nghịch lưu theo quan hệ α
1
+ α
2
=
π
Trong đó α
1
là góc mở của bộ chỉnh lưu thuận (bộ 1), α
2
là góc mở của bộ nghịch lưu.
Mạch phát xung theo nguyên tắc đồng bộ, nghĩa là xung được tạo ra đồng bộ với nửa chu kỳ
dương của điện áp đồng bộ U
AK
của Thysistor, Để điều khiển góc mở cho bộ biến đổi hình tia 3
U
U
®k2
U
U

để đưa tới mạch động lực để điều khiển các Thysistor. Để thực hiện được quan hệ: α
1
+α
2
=
π
với một điện áp răng cưa t phải phối hợp các điện áp điều khiển U
đk1
và U
đk2
theo quan hệ:
U
đk1
+ U
đk2
= U
rcmax
Với U
rcmax
là biên độ cực đại
của điện áp răng cưa.
Thật vậy, giả sử điện áp răng cưa, điện áp điều khiển U
đk1
, U
đk2
với các góc mở α
1
, α
2
sao cho α

- U
đk1
do đó U
đk1
+ U
đk2
=U
rcmax
Nếu coi U
đk1
= U
đk
đưa từ mạch tổng hợp tín hiệu thì cần tạo U
đk2
sao cho:
U
đk2
= U
rcmax
- U
đk1
2. §ång bé ho¸ vµ ph¸t sãng r¨ng ca.
r3
•
∗
•
•
-ucc
•
wr1

•
•
u
ss
+u
RC
-u
dk
+u
cc
-u
cc
4. M¹ch söa xung
r
6
c
2
d
2
•
tr
2
r
7
r
8
•
+
u
cc

dk
t
bax
u
sx
5. M¹ch khuyÕch ®¹i xung
r9
t
r
4
••
t
r
3
•
k
•
+u
cc
•
•
∗
d3
d5
d
4
•
g
•
u

+E
R3
R11 R
13
R
18
WR
1
A4
+
-
D2
R4
R5
R6
R
1
D1
R
15
R
14
R
7
R
8
R
9
R
10

C
-E
-Ud
-bU
hq
+
A2
H×nh 2 - 25
+U
cc
-U
cc
+U
cc
+U
cc
-aI
hq
2. Mạch cổng - Chỉnh lưu điện áp
U
1
U
2
U
3
R'
1
R'
2
R'

v

+
-
R
0
A1
D1
D2
U'
r
0 Uv
Ur
(II)
(I)
c.Mạch chỉnh lưu nửa sóng phần tư thứ tư
U
v

H×nh 2- 29
R
A1
+
-
R'
0
U
r

U'r

-
+
R19
R0
-Ucc
-
+
R18
R'13
WR1
A4
+Ucc
T
D5
UKC
∆U
R10
R7
+
D4
A5
D3
R'12
-
-E
D
C
Khi đó
∆
U = a.I

A
2
+
-
R
6
C
1
R
7
-U
cc
R
8
R
11
R
10
A
3
-
+
R
9
Ur
WR
+U
cc
C
2

R
5
A
2
+
-
U
H×nh 2 - 34
R
4
2.Mạch lọc
H×nh 2 - 35
C
1
C
3
R
7
R
6
R
9
R
8
Ur
A
3
-
R
10

cc
A
3
-
C
2
R
1
RR
1
R
2
R
3
R
4
R
5
R
fh
U
r
K
5
K
4
K
3
K
2

fh
R
5
K
5
K
4
K
3
R
3
K
2
R
2
K
1
R
1
R
+
-
A4
H×nh 2 - 37
VI.Vi mạch đặt điện áp
R
0
0
R
0

U
1
K
1
K
1
K
1
K
cc
+U
4
R
2
R
3
R
1
A
1
R
Ihq
A
D
5
T
6
T
D
5

R
3
0
R
1
0
2
R
1
R
1
T
3
1
T
2
R
R
2
2
R
R
W R
+
A
3
_
U
ra
R

D
5
R
T
B
Nguyên lý làm việc :
2. Mạch đặt điện áp.
Sơ đồ nguyên lý nh hình 2.40

6. MẠCH LOGIC TỔNG HỢP TÍN HIỆU