ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
------

ĐỒ ÁN
Điều chỉnh và khống chế nhiệt
độ lá điện trở

Kết quả điểm đỏnh giỏ :
- Quỏ trỡnh thiết kế :
- Điểm duyệt :
- Điểm bảo vệ :
THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MễN HỌCĐỀ TÀI
ĐIỀU CHỈNH VÀ KHỐNG CHẾ NHIỆT ĐỘ Lề ĐIỆN TRỞ

1. Cỏc số liệu cho trước :
Nhiệt độ lũ 400 - 600 ( C)
0
Cụng suất định mức 40 ( kW )
Tổn hao nhiệt 10 ( kW )
Điện ỏp nguồn lưới 3*380 ( V )

2. Nội dung cỏc phần thuyết minh và tớnh toỏn :
Chương 1 Giới thiệu chung về lũ điện trở
Chương 2 Giới thiệu về mạch điều ỏp xoay chiều ba pha
Chương 3 Thiết kế và tớnh toỏn mạch lực
Chương 4 Thiết kế và tớnh toỏn mạch điều khiển
Kết luận

3. Cỏc bản vẽ :
Bản vẽ tổng thể toàn bộ sơ đồ nguyờn lý mạch thiết kế (cả mạch lực và mạch

Tài liệu tham khảo................................................................................... LỜI NểI ĐẦU
Trong thực tế cụng nghiệp và sinh hoạt hàng ngày, năng lượng nhiệt
đúng một vai trũ rất quan trọng. Năng lượng nhiệt cú thể được dựng để nung
núng, sấy khụ... Vỡ vậy việc sử dụng nguồn năng lượng này một cỏch hợp lý
và cú hiệu quả là rất cần thiết. Lũ điện trở được ứng dụng rất rộng rói trong
cụng nghiệp vỡ đỏp ứng được nhiều yờu cầu thực tiễn đặt ra.
Ở
lũ điện trở,
yờu cầu kĩ thuật quan trọng nhất là phải điều chỉnh và khống chế được khiệt
độ của lũ. Đõy cũng chớnh là yờu cầu của đồ ỏn mụn học điện tử cụng suất
mà em đó được giao.
Đồ ỏn đó được thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tỡnh của thầy giỏo
Phạm Quốc Hải. Đồ ỏn được chia thành ba phần chớnh sau:
1. Giới thiệu sơ lược về cấu tạo và nguyờn lý hoạt động của lũ điện
và lũ điện trở.
2. Thiết kế và tớnh toỏn mạch lực.
3. Thiết kế và tớnh toỏn mạch điều khiển.
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ CẤU TẠO VÀ

vận chuyễn vật phẩm
- Đảm bảo điều khiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tỏc tốt, thiết bị
gọn nhẹ
3 - Nhược điểm của lũ điện
- Năng lượng điện đắt
- Yều cầu cú trỡnh độ cao khi sử dụng
II-Giới thiệu chung về lũ điện trở

1 - Nguyờn lý làm việc của lũ điện trở
Lũ điện trở làm việc dựa trờn cơ sở khi cú một dũng điện chạy qua một
dõy dẫn hoặc vật dẫn thỡ ở đú sẽ toả ra một lượng nhiệt theo định luật Jun-
Lenxơ :
Q=I
2
RT
Q - Lượng nhiệt tớnh bằng Jun (J)
I - Dũng điện tớnh bằng Ampe (A)
R - Điện trở tớnh bằng ễm
T - Thời gian tớnh bằng giõy (s)
Từ cụng thức trờn ta thấy điện trở R cú thể đúng vai trũ :
- Vật nung : Trường hợp này gọi là nung trực tiếp
- Dõy nung : Khi dõy nung được nung núng nú sẽ truyền nhiệt cho vật nung
bằng bức xạ, đối lưu, dẫn nhiệt hoặc phức hợp. Trường hợp này gọi là
nung giỏn tiếp.
Trường hợp thứ nhất ớt gặp vỡ nú chỉ dựng để nung những vật cú hỡnh
dạng đơn giản ( tiết diện chữ nhật, vuụng và trũn )
Trường hợp thứ hai thường gặp nhiều trong thực tế cụng nghiệp. Cho
nờn núi đến lũ điện trở khụng thể khụng đề cập đến vật liều để làm dõy nung,
bộ phận phỏt nhiệt của lũ.
2 - Những vật liệu dựng làm dõy nung

cầy về lũ điện vượt xa khả năng sản xuất ra nú.
2 - Hiệu quả về kỹ thuật
Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiờu suất cực đại của kết cấu
khi cỏc thụng số của nú xỏc định ( kớch thước ngoài, cụng suất, trọng lượng
giỏ thànhv.v... ).
Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trờn một
đơn vị cụng suất định mức, suất tiờu hao điện để nung v.v... là cỏc chỉ tiờu cở
bản của hiệu quả kỹ thuật. Cũn đối với từng phần riờng biệt của kết cấu hoặc
chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đỏnh giỏ bằng cụng suất dẫn động, mụ men
xoắn, lực v.v... ứng với trọng lượng, kớch thước hoặc giỏ thành kết cấu.
3 - Chắc chắn khi làm việc
Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiờu quan trọng nhất của
chất lượng kết cấu của cỏc lũ điện. Thường cỏc lũ điện làm viờc liờn tục trong
một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một bộ
phận nào đú khụng hoàn hảo sẽ ảnh hưởng đến quỏ trỡnh sản suất chung.
Điều này đặc biệt quan trọng đối với cỏc lũ điện làm việc liờn tục trong dõy
chuyền sản xuất tự động. Ngay đối với cỏc lũ điện làm việc chu kỳ, lũ ngừng
cũng làm thiệt hại rừ rệt cho sản xuất vỡ khi ngừng lũ đột ngột ( nghĩa là phỏ
huỷ chế độ làm việc bỡnh thường vủa lũ ) cú thể dẫn đến làm hư hỏng sản
phẩm, lóng phớ nguyờn vật liờu và làm tăng giỏ thành sản phẩm.
Một chỉ tiờu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận đú của lũ
điện là khả năng thay thế nhanh hoặc khả nằng dự trữ lớn khi lũ làm việc
bỡnh thường. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chỳ ý đến cỏc bộ
phận quan trọng nhất, quyết định sự làm việc liờn tục của lũ. Thớ dụ : dõy
nung, băng tải v.v...
4 - Tiện lợi khi sử dụng
Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yờu cầu
- Số nhõn viờn phục vụ tối thiểu
- Khụng yờu cầu trỡnh độ chuyờn mụn cao, khụng yờu cầu sức lực và sự
dẻo dai của nhõn viờn phục vụ.

quỏ trỡnh làm việc của lũ. Mặt khỏc vỏ lũ cũng dựng để giữ lớp cỏch nhiệt
rời và đảm bảo sự kớn hoàn toàn hoặc tương đối của lũ.
Đối với cỏc lũ làm việc với khớ bảo vệ, cấn thiết vỏ lũ phải hoàn toàn
kớn, cũn đối với cỏc lũ điện trở bỡnh thường, sự kớn của vỏ lũ chỉ cần giảm
tổng thất nhiệt và trỏnh sự lựa của khụng khớ lạnh vào lũ, đặc biệt theo chiều
cao lũ.
Trong những trường hợp riờng, lũ điện trở cú thể làm vỏ lũ khụng bọc
kớn.
Khung vỏ lũ cần cứng vững đủ để chị được tải trọng của lớp lút, phụ tải
lũ ( vật nung ) và cỏc cơ cấu cơ khớ gắn trờn vỏ lũ.
- Vỏ lũ chữ nhật thườnng dựng ở lũ buồng, lũ liờn tục, lũ đỏy rung v.v...
- Vỏ lũ trũn dựng ở cỏc lũ giếng và một vài lũ chụp v.v...
- Vỏ lũ trũn chịu lực tỏc dụng bờn trong tốt hơn vỏ lũ chữ nhật khi cựng
một lượng kim loại để chế tạo vỏ lũ. Khi kết cấu vỏ lũ trũn, người ta thường
dựng thộp tấm dày
3 - 6 mm khi đường kớnh vỏ lũ là 1000 – 2000 mm và 8 – 12 mm khi
đường kớnh vỏ lũ là 2500 – 4000 mm và 14 – 20 mm khi đường kớnh vỏ lũ
khoảng 4500 – 6500 mm.
Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lũ trũn, người ta dựng cỏc vũng
đệm tăng cường bằng cỏc loại thộp hỡnh.
Vỏ lũ chữ ngật được dựng lờn nhờ cỏc thộp hỡnh U, L và thộp tấm cắt
theo hỡnh dỏng thớch hợp. Vỏ lũ cú thể được bọc kớn, cú thể khụng tuỳ theo
yờu cầu kớn của lũ. Phương phỏp gia cụng vỏ lũ loại này chủ yếu là hàn và
tỏn.
2 - Lớp lút
Lớp lút lũ điện trở thường gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cỏch nhiệt.
Phần vật liệu chịu lửa cú thể xõy bằng gạch tiờu chuẩn, gạch hỡnh và
gạch hỡnh đặc biệt tuỳ theo hỡnh dỏng và kớch thước đó cho của buồng lũ.
Cũng cú khi người ta đầm bằng cỏc loại bột chịu lửa và cỏc chất dớnh dết gọi
là cỏc khối đầm. Khối đầm cú thể tiến hành ngay trong lũ và cũng cú thể tiến

I - Mạch điều ỏp xoay chiều ba pha :
Như đó núi ở trờn, cụng suất ra tải của lũ được tớnh theo cụng thức:
P = 3.
t
2
f
R
U

Như vậy, để thay đổi cụng suất đưa ra tải , ta cú thể thay đổi hoặc
. Tuy nhiờn, trong thực tế, người ta thường chọn cỏch thay đổi để cú
thể thay đổi cụng suất ra tải.
t
R
f
U
f
U
Khi cú sẵn một nguồn điện xoay chiều, để cú thể thay đổi điện ỏp ra tải
ta cú thể dựng bộ điều chỉnh điện ỏp xoay chiều ( ĐAXC ) dựng van bỏn dẫn.
Việc điều chỉnh điện ỏp ra tải dựa theo nguyờn tắc tương tự như ở cỏc bộ
chỉnh lưu tức là thay đổi điểm mở của van so với điểm qua khụng của điện ỏp
nguồn, vỡ vậy cũn gọi là phương phỏp điều khiển pha (thay đổi gúc mở van ).
Do diot chỉ cú thể dẫn dũng theo một chiều mà ta lại yờu cầu điện ỏp ra
tải là xoay chiều nờn trong mạch điều ỏp xoay chiều người ta khụng dựng diot
mà dựng triac vỡ đõy là loại van bỏn dẫn duy nhất cho phộp dũng điện xoay
chiều đi qua nú. Tuy nhiờn, do triac khụng thụng dụng bằng thyristor nờn
thực tế người ta thường dựng sơ đồ 2 thyristor đấu song song ngược nhau
thay cho triac như hỡnh dưới :
Cỏc van T1, T2 lần lượt dẫn dũng theo 1 chiều xỏc định nờn dũng qua

giai đoạn sẽ cú bao nhiờu van dẫn và nhờ cỏc quy luật dưới đõy ta cú thể cú
được biểu thức điện ỏp của từng giai đoạn, từ đú mới tiến hành tớnh toỏn.
Dưới đõy là cỏc quy luật dẫn dũng của van trong mạch điều ỏp xoay chiều ba
pha:


Nếu mỗi pha cú một van dẫn thỡ toàn bộ điện ỏp ba pha nguồn
đều nối ra tải.


Nếu chỉ hai pha cú van dẫn thỡ một pha nguồn bị ngắt ra khỏi
tải, do đú điện ỏp đưa ra tải là điện ỏp dõy nào cú van đang dẫn.


Khụng thể cú trường hợp chỉ cú một pha dẫn dũng.
Dựa vào quy luật dẫn dũng của van trong từng giai đoạn mà ta cú thể
xõy dựng được đồ thị điện ỏp ra của mạch điều ỏp xoay chiều ba pha. Tiếp
theo, từ những biểu thức điện ỏp của từng giai đoạn đú ta lại cú thể tớnh toỏn
được cỏc đại lượng cần tớnh như điện ỏp, dũng điện, cụng suất...
Ta xột hoạt động của mạch điều ỏp xoay chiều ba pha dựng sỏu
thyristor đấu song song ngược, tải thuần trở đấu hỡnh sao ở trờn và dựng đồ
thị quan hệ giữa cụng suất tải và gúc
α
:
Cụng suất tải là :
R.I.3P
2
= trong đú I là trị số hiệu dụng của dũng
điện tải. Dũng điện này biến thiờn theo hai trong ba quy luật dẫn dũng của
van như sau :

suất ra tải P và gúc điều khiển α :
R.I.3P
2
=
=
)d
3
sin
d
4
sin
d
3
sin
d
4
sin
d
3
sin
(
R
U3
3
2
2
3
2
3
2

α+
π
π
α
α+
π
π

=
]
8
2sin
46
[
R
U3
2
dm
α
+
α
−
π
π
(1)
5
32
22
2
dm
θ
θ
+θ
θ
π
∫∫
α+
π
−
π
α+
π
−
π
α+
π
−
π
α+
π
−
π

=
]2cos

Dựa vào đồ thị ta cú thể xỏc định được biểu thức liờn quan giữa cụng
suất ra tải P và gúc điều khiển α :
R.I.3P
2
=
=
∫∫
π
α+
π
−
π
π
α+
π
−
π
θ
θ
+θ
θ
π
3232
22
2
dm
]d
3
sin
d