Chuong 3 trang bi dien thiet bi gia nhiet

CHƯƠNG 3. TRANG BỊ ĐIỆN LỊ ĐIỆN
1. Khái niệm
Lị điện là thiết bị biến đổi năng lượng điện thành nhiêt năng, dùng trong
công nghệ nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong cơng nghệ nhiệt
luyện.
2. Đặc điểm của lị điện:
+ Có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt năng được tập trung trong một thể
tích nhỏ.
+ Do nhiệt tập trung nên lị có tốc độ nung nhanh và năng suất cao
+ Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh, khống chế nhiệt và chế độ nhiệt
+ Lò đảm bảo được độ kín, có khả năng nung trong chân khơng hoặc trong
mơi trường có khí bảo vệ, vì vậy độ cháy tiêu hao kim loại không đáng kể
+ Đảm bảo điều kiện vệ sinh: khơng có bụi, khơng có khói


TRANG BỊ ĐIỆN LÒ ĐIỆN
3. Các phương pháp gia nhiệt
a) Phương pháp điện trở: nhiệt lượng tỏa ra tuân theo luật Joul - Lence


TRANG BỊ ĐiỆN LÒ ĐiỆN
3. Các phương pháp gia nhiệt
b) Phương pháp cảm ứng: Dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Khi cho dịng
điện đi qua cuộn cảm thì điện năng được biến thành năng lượng từ trường
biến thiên. Khi đặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên đó, trong
khối kim loại sẽ xuất hiện dịng cảm ứng. Nhiệt năng của dịng điện xốy sẽ
nung nóng khối kim loại


TRANG BỊ ĐIỆN LÒ ĐIỆN
3. Các phương pháp gia nhiệt

c) Phương pháp hồ quang điện: Dựa vào hiện tượng hồ quang điện. Trong
điều kiện bình thường thì chất khí khơng dẫn điện, nhưng nếu ion hóa và
dưới tác dụng của điện trường thì chất khí sẽ dẫn điện. Khi hai điện cực tiếp
cận nhau thì giữa chúng xuất hiện ngọn lửa hồ quang. Lợi dụng nhiệt năng
của ngọn lửa hồ quang để gia nhiệt cho vật nung hoặc nấu chảy.


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.1. Phân loại
- Theo phương pháp tỏa nhiệt:
Lò điện trở tác dụng trực tiếp
Lò điện trở tác dụng gián tiếp
- Theo nhiệt độ làm việc:
Lò nhiệt độ thấp: <650 độ
Lị nhiệt độ trung bình từ 650 độ đến 1200 độ
Lò nhiệt độ cao: nhiệt độ làm việc lớn hơn 1200 độ
4.2. Yêu cầu đối với vật liệu làm dây điện trở
- Khả năng chịu được nhiệt độ cao, khơng bị oxy hóa trong mơi trường
khơng khí nhiệt độ cao
- Độ bền nóng cao, độ bền cơ khí tốt
Crom-Niken; Crom- nhôm; Molipden;
- Điện trở suất cao
Tantan; Wonfram; Cacbuarun; Cripton;
- Hệ số nhiệt điện trở bé


4. LÒ ĐIỆN TRỞ


4. LỊ ĐIỆN TRỞ

4.3. Tính tốn kích thước dây điện trở

Lò điện
thường
chọn tải
bề mặt:
8,0 12,0


4. LỊ ĐIỆN TRỞ
4.3. Tính tốn kích thước dây điện trở

U2 U2
P

R . L
S
U 2 .S
L
 .P

P Wdd .C.L
P
L
Wdd .C

P 2 .
C.S 
Wdd .U 2
- Dây tiết diện tròn:

- Dây tiết diện chữ nhật:

4. .P 2
d 3 2 2
 .U .Wdd

 .P 2
a 3
2.m.(m  1).U 2 .Wdd

VD: Một lò điện có cơng suất 3.7 kW, cung cấp từ nguồn 1 pha 220V, dây đốt làm từ Ni-Cr
có điện trở suất 1.1*10-6 (Ω.m). Tính kích thước của dây đốt tiết diện tròn, giả thiết tải bề
mặt dây đốt bằng 11 W/cm2?


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.4. Khống chế và ổn định nhiệt độ lị điện trở

Điều chỉnh nhiệt độ lị có
thể thực hiện bằng cách
điều chỉnh cơng suất cấp
cho lị điện trở:
- Đấu thêm điện trở phụ
- Thay đổi sơ đồ đấu dây
điện trở
- Điều chỉnh điện áp
nguồn cấp
- Công suất điện cần cung cấp cho phần tử nung có độ dài l:

- Cơng suất tiêu thụ của lị điện trở:


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.4. Khống chế và ổn định nhiệt độ lị điện trở
Điều chỉnh nhiệt độ lị có
thể thực hiện bằng cách
điều chỉnh cơng suất cấp
cho lị điện trở:
- Đấu thêm điện trở phụ
- Thay đổi sơ đồ đấu dây
điện trở
- Điều chỉnh điện áp
nguồn cấp

2- Khâu điều chỉnh
4 – Khâu đo lường nhiệt độ
3- Lò điện trở
Taylor


4. LÒ ĐiỆN TRỞ
4.5. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng triac

VR3- Đặt nhiệt độ làm việc
VR1, VR2- Chỉnh định điểm làm việc hợp lý


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.5. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng triac

4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.6. Sơ đồ khống chế từng cấp cơng suất lị điện trở


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.6. Sơ đồ khống chế từng cấp cơng suất lị điện trở


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.7. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng bộ điều áp 3 pha


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.7. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng bộ điều áp 3 pha


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.7. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng bộ điều áp 3 pha
Mạch phát xung
Schmitt

Mạch phát xung cổng
NAND


4. LÒ ĐIỆN TRỞ
4.7. Sơ đồ khống chế nhiệt độ lò điện trở dùng bộ điều áp 3 pha

5. LỊ CẢM ỨNG
5.1. Khái niệm chung
Lị cảm ứng làm việc theo nguyên lý cảm ứng điện từ. Nhiệt năng truyền vào
kim loại phụ thuộc vào:
- Điện trở suất và hệ số từ thẩm của kim loại
- Trị số dòng điện nguồn cấp: tăng dịng lên 2 lần thì nhiệt năng tăng lên 4
lần
- Tần số dòng điện nguồn cấp: tăng tần số 4 lần thì nhiệt năng tăng lên 2 lần
Việc tăng dòng điện của nguồn cấp là hiệu quả hơn khi tăng tần số. Tuy
nhiên, không thể tăng dịng lên mãi vì lý do cách điện, cho nên trên thực thế
giải pháp tăng tần số nguồn cấp được sử dụng phổ biến.
Các bộ nguồn tần số cao:
- Dùng máy phát điện đặc biệt tần số cao (f=2kHz)
- Dùng bộ biến tần (f=2kHz)
- Dùng đèn phát điện tử (f= 400kHz): hiệu suất thấp, tuổi thọ đèn thấp


5. LÒ CẢM ỨNG
5. 2. Phân loại các thiết bị gia nhiệt tần số
- Theo tần số làm việc:
+ Thiết bị gia nhiệt tần số công nghiệp
+ Thiết bị gia nhiệt trung tần (0,5-10)kHz
+ Thiết bị gia nhiệt tần số cao (0,5-40)kHz
- Theo cấu tạo của lò:
+ Lò cảm ứng có lõi thép (làm việc với tần số cơng nghiệp):


5. LÒ CẢM ỨNG

5. LÒ CẢM ỨNG
5.3. Phạm vi ứng dụng:
- Nấu chảy kim loại trong mơi trường khơng khí, chân khơng, hoặc khí trơ
- Thực hiện các ngun cơng nhiệt luyện: tơi, ram thường hóa.
- Hàn đường ống trong cơng nghệ chế tạo ống nước tráng kẽm
- Sấy các chất điện môi, các chất bán dẫn


5. LỊ CẢM ỨNG
5. 4. Lị cảm ứng trung tần dùng máy phát điện cao tần
- Đối với tần số (150-500)Hz thường dùng MFĐB thơng thường cực lồi,
cuộn dây kích từ quấn trên roto của máy phát.
- Đối với tần số (1-8) kHz dùng loại máy phát kiểu cảm ứng, cuộn dây kích
thích và cuộn dây làm việc quấn trên stato, cịn rotor có dạng bánh răng. Kết
quả từ thơng do cuộn kích thích sinh ra là từ thơng đập mạch, cảm ứng ra
trong cuộn dây làm việc dòng điện tần số cao.


5. LỊ CẢM ỨNG
5. 5. Lị cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
CKL-khâu lọc điện áp 1 chiều; KNg-khâu nguồn điều khiển; KĐCS-khâu
điều chỉnh công suất tiêu thụ của lò; KĐK2-khâu đk bộ chỉnh lưu; KĐK1khâu đk bộ nghịch lưu; KĐK3-khâu đk công nghệ dùng rơ le-contactor…đo
lường và bảo vệ.


6. LỊ HỒ QUANG
6.1. Khái niệm chung
- Đặc điểm: Lị hồ quang lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang để nấu chảy
kim loại và nấu thép hợp kim chất lượng cao. Lò được cấp nguồn từ Biến áp

lò với điện áp cuộn sơ cấp 6-10 kV, và có hệ tự động điều chỉnh điện áp.
- Các thông số cơ bản:
+ Dung tích lị: Số tấn kim loại lỏng của một mẻ nấu
+ Cơng suất định mức biến áp lị: ảnh hưởng quyết định tới thời gian nấu
luyện và năng suất lị.
- Chu trình nấu luyện:
+ Giai đoạn nung nóng nguyên liệu và nấu chảy kim loại: chiếm 60-80%
năng lượng toàn mẻ; ngọn lửa HQ kém ổn định.
+ Giai đoạn ô xy hóa: khử cacbon, khử phốt pho và khử lưu huỳnh; chiếm
60% công suất nhiệt của giai đoạn nấu chảy.
+ Giai đoạn hồn ngun: khử ơ xy, khử sun fua; công suất nhiệt ổn định,
chiếm khoảng 30% giai đoạn nấu chảy.