1
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ LÒ ĐIỆN.
I. Giới thiệu chung
- Trong đời sống, sản xuất.yêu cầu về sử dụng nhiệt là rất lớn trong các
ngành công nghiệp khác nhau .nhiệt năng dùng để nung , sấy ,nhiệt luyện, nấu
chẩy kim loại, hợp kim, Nhiệt năng là một yêu cầu không thể thiếu, nguồn
nhiệt năng này đuợc chuyển từ
điện năng qua các lò điện là rất phổ biếnvà
thuận tiện.
- Từ điện năng có thể thu được nhiệt năng bằng nhiều cách:
Nhờ hiệu ứng joule dùng trong lò điện trở.
Nhờ phóng điện hồ quang dùng trong lò hồ quang .
Nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ dùng trong lò cảm ứng.vv
- Lò điện là thiết bị biến đổi đổ
i điện năng thành nhiệt năng sử dụng trong
công nghệ nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng, công nghệ nhiệt luyện và
cả trong ngành y tế.vv
1. Đặc điểm của lò điện.

- Là thiết bị có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt độ tập chung trong một
thể tích nhỏ, do nhiệt năng tập chung nên lò có tốc độ nung nhanh và có năng
xuất cao.
- Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh khống chế nhiệt và chế độ nhiệt.
- Lò đảm bảo được độ kín và khả năng nung trong chân không hoặc trong
môi trường có khí bảo vệ vì vậy mà độ cháy tiêu hao kim loại không đáng k
ể .

5- Dây đốt (dây điện trở) .
6 - Vật liệu nung nóng gián tiếp.

3
1. 2 Phương phương pháp biến đổi điện năng trong lò điện trở.
Dựa trên định luật joule: Khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn, thì trên dây
dẫn toả ra một nhiệt lượng Q ,và Q được tính theo biểu thức: Q = I
2
.R.t ,[J]
Trong đó: I là Cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn, A
R là Điện trở của dây dẫn, Ω
t là Thời gian dòng điện chạy qua dây dãn , s
1. 3 Phân loại lò điện trở.
* Theo nhiệt độ làm việc của lò.
- Lò nhiệt độ thấp ( t
0
<650
0
C

).
- Lò nhiệt độ trung bình (t
0
=650-1200
0
C ).
- Lò nhiệt độ cao (t

điện cực hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại. Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý

1- Điện cực.
2- Ngọn lửa hồ quang.
3- Vật gia nhiệt (kim loại).
4 -Tường lò.
2. 2 Phương pháp biến đổi điện n
ăng trong lò hồ quang điện.
Dựa vào ngọn lửa hồ quang ,hồ quang điện là một trong những hiện
tượng phóng điện qua chất khí .
Trong những điều kiện bình thường thì chất khí không dẫn điện, nhưng
nếu ion hoá chất khí dưới điện trường thì khí sẽ dẫn điện, khi hai điện cực tiếp
cận nhau thì giữa chúng xuất hiện ngọn lửa h
ồ quang để gia nhiệt cho vật
nung hay nấu chảy.

2. 3 Phân loại. 5
* Theo dòng điện sử dụng.
- Lò hồ quang một chiều.
- Lò hồ quang xoay chiều.
* Theo cách cháy của ngọn lửa hồ quang.
6
Khi cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách giữa các điện cực và kim
loại tăng lên. Để duy trì hồ quang điện cực phải được điều chỉng gần kim loại
lúc đó dễ xảy ra hiện tượng điện cực bị chạm vào kim loại ( gọi là quá điều
chỉnh) và gây ra hiện tượng ngắn mạch làm việc.
Ngắn mạ
ch làm việc xảy ra trong thời gian ngắn nhưng lại hay xảy ra nên
các thiết bị điện trong mạch động lực thường phải làm việc ở điều kiện nặng
nề. Đây là đặc điểm nổi bật cần lưu ý khi tính toán chọn thiết bị cho lò hồ
quang.
Ngắn mạch làm việc cũng có thể gây ra do xụt lở thành của hố bao quanh
đầu điện cực t
ạo ra ở trong liệu.
Trong giai đoạn này , số lần ngắn mạch làm việc có thể lên tới 100 hoặc
hơn, mỗi lần ngắn mạch công suất hữu ích giảm mạnh và có khi bằng 0 với
tổn hao cực đại. Thời gian cho phép của một lần ngắn mạch làm việc là 2 ÷
3s.
Giai đoạn nấu chảy là gian đoạn hồ quang cháy kém ổn định nhất, công
suất nhiệt củ
a hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ quang rất ngắn, trong
giai đoạn này điện áp cấp và công suất ra của biến áp lò là lớn nhất.
+ Giai đoạn ôxy hoá và hoàn nguyên.
Đây là giai đoạn khử C của kim loại đến một giới hạn nhất định tuỳ theo
yêu cầu công nghệ. Khử P và S khử khí trong gang rồi tinh luyện. Giai đoạn
này ngọn lửa hồ quang cần duy trì ổn định.
Tr
ước khi thép gia lò phải qua giai đoạn hoàn nguyên , giai đoạn khử
ôxy, khử sufua và hợp kim hoá kim loại. Công suất yêu cầu lúc này chỉ cỡ

lượng của t
ừ trường biến thiên. Nếu đặt vào trong từ trường biến thiên đó một
khối kim loại thì trong khối kim loaị sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng (dòng
foucault), nhiệt năng do dòng điện này gây ra sẽ nung nóng khối kim loại. 8
Nhiệt năng truyền vào kim loại phụ thuộc vào các yếu tố :
- Điện trở suất ρ và hệ số từ thẩm μ của kim loại.
- Cường độ từ trường H W
nhiệt
≈H
2
≈I
2
. Nếu tăng trị số của dòng điện lên
hai lần thì nhiệt năng tăng lên bốn lần.
- Tần số dòng điện của nguồn cấp W
nhiệt
≈ √f . Nếu tăng tần số lên
bốn lần thì nhiệt năng tăng lên hai lần. Tăng dòng điện của nguồn cấp hiệu
quả hơn tăng tần số của nguồn cấp nhưng thực tế trị số dòng không thể tăng
lên mãi vì lý do cách điện, cho nên trên thực tế dùng tăng tần số của nguồn
cấp.
* Các bộ nguồn tần số cao:
- Dùng máy phát điện tần số cao. Do hạn chế về kết cấu cơ khí nên tần số của
các máy phát điện quay không quá 10kHz.
- Dùng đèn phát điện tử. Khi cần tần số lớn hơn 10kHz.
- Dùng biến tần thyristor, sử dụng trong các lò trung tần công suất vừa và nhỏ.
3. 3 Phân loại lò cảm ứng:

đoạn.
Sửa chữa vá nồi lò.
Chất liệu.
Nấu chảy.
Hợp kim hoá.
Khử 0
2
và ra lò.
- Sửa chữa nồi lò:
Được tiến hành tuỳ theo nhu cầu sau mỗi mẻ nấu, vật liệu vá lò phải
đúng như vật liệu chế tạo nồi .Trước khi chất liệu vào lò cần kiểm tra sự bào
mòn và vết nứt trong thành lò.
Đặc biệt cần chú ý đến vị trí xung quanh đáy nồi lò và các thành nồi song
song với ống dây cảm ứng.
- Chất liệu:
Tiến hành bằng tay đối v
ới lò nhỏ với lò lớn phải được cơ khí hoá .
Phôi liệu phải rất sạch , được phân loại theo thành phần hoá học ( đặc biệt
hồi liệu hợp kim )
Thành phần hoá học trung bình của thép vụn được chọn thế nào để tiêu
thụ chất hợp kim hoá ít nhất .
Chỉ riêng Ni được cho vào sau khi phôi liệu đã tan chảy. Để trong quá
trình nấu luyện đạt được hệ số sử dụng năng lượ
ng điện lớn nhất .
Thì phôi liệu cần phải được xếp gần cuộn cảm, do vậy cần đảm bảo tỷ số
nhất định giữa cục lớn và cục nhỏ . Chất tạo xỉ được xếp vào đáy lò , sau đó 10
xếp các cục thép vụn cỡ lớn vào sát thành lò và xếp các cục phôi liệu nhỏ ,nhẹ

Hiện nay, trong các thiết bị gia nhiệ
t bằng dòng điện cao tần, nguồn cao
tần (các bộ biến tần ) có thể là máy phát điện quay, đèn phát điện tử hay biến
tần dùng thyristor. 11
- Máy phát điện tần số cao làm việc với tần số 500 ÷ 8000 Hz với công
suất 0,5 ÷ 1500 kW
- Đối với tần số dưới 500 Hz dùng máy phát không đồng bộ cực lồi có số
cặp cực lớn và số vòng quay cao.
- Đèn phát tần số thường dùng đèn 3 cực chân không. Tần số phát từ vài
trục kHz đến hàng trăm MHz.
- Biến tần thyristor phổ biến nhất gồm 2 khâu cơ bả
n:
Chỉnh lưu có điều khiển và nghịch lưu độc lập.
Công suất của các bộ nghịch lưu thyristor có thể tới 12.000kW, điện áp
hơn 1000V, tần số tới 10kHz.

b- Vòng cảm ứng.
Do dòng qua vòng cảm ứng lớn nên tổn hao điện chiếm tới 25 ÷ 30%
công suất hữu ích của thiết bị. Do vậy cần làm mát vòng cảm ứng. Làm mát
bằng không khí cho phép mật độ dòng đi
ện 2 ÷ 5A/mm
2
.
Làm mát bằng nước chảy trong vòng cảm ứng rỗng tiết diện tròn, ô van .
Dây dẫn làm vòng cảm ứng có thể rỗn vì dòng cao tần chỉ phân bố ngoài dây.
c- Tụ điện.
Tụ điện dùng trong các sơ đồ của lò làm chứ năng phân li dòng điện một


CÁC PHƯƠNG ÁN LỰA CHỌN.
I. Chỉnh lưu.
1. Khái niệm: Chỉnh lưu là quá trình biến đổi năng lượng dòng điện xoay
chiều thành năng lượng dòng điện một chiều.
2. Các thông số cơ bản của mạch chỉnh lưu.
a- Về phía tải:
+ Dòng điện trung bình trên tải, kí hiệu I
d

+ Điện áp trung bình trên tải, kí hiệu U
d
() ()
2
00
11
2
T
dd d
UUtdt Ud
T
π
θ θ
π
==
∫∫


2
ba sd d
SS
SkP
+
==
13

1
U
,
1
I
, là trị số hiệu dụng của điện áp và dòng điện sơ cấp

2i
U
,
2i
I
là trị số hiệu dụng của điện áp và dòng điện thứ cấp
m số cuộn dây thứ cấp

sd
k
- hệ số sơ đồ ,
d
II -
CÁC MẠCH CHỈNH LƯU CƠ BẢN.
1
. Chỉnh lưu không điều khiển.
a- Chỉnh lưu cầu một pha. Sơ đồ nguyên lý.
14 Hình 1. Sơ đồ chỉnh lưu cầu 1pha.
Dạng điện áp tải và điện áp chỉnh lưu.

Điện áp chỉnh lưu:
22
0
122
2sin 0,9
2
d
UdUU

15
b- Chỉnh lưu cầu 3 pha.
Sơ đồ nguyên lý.

Hình 2. Chỉnh lưu cầu 3 pha.
Dạng điện áp tải và điện áp chỉnh lưu, dòng điện trên van

Mạch van gồm 2 nhóm:
+ Các điốt D
1
, D
3
, D
5
đấu kiểu catốt chung vì thế:
D
1
dẫn trong khoảng
θ
1

÷

θ
3
thì u
a

, D
6
đấu kiểu anốt chung nên:
D
2
dẫn trong khoảng
θ
2
÷

θ
4
thì u
c
âm nhất. 16
D
4
dẫn trong khoảng
θ
4

÷

θ
6
thì u
a

= - U
cb
U
ca
= U
c
- U
a
= - U
ac

Ta thấy trong một chu kì của điện áp xoay chiều, điện áp U
d
sẽ hình thành từ
6 đoạn điện áp dâycủa nguồn xoay chiều theo thứ tự:
U
ab
- U
ac
– U
bc
- U
ba
– U
ca
– U
cb
.

Điện áp trung bìng trên tải

d
d
d
U
I
R
=
Dòng điện qua van ( điốt ):
3
d
d
I
I
=
Điện áp ngược cực đại trên van:
2
6
ngmaX
UU=
c- Chỉnh lưu một pha nửa chu kì.