thiết kế mạch công suất điều khiển lò nhiệt công suất lớn



Lò nhiệt 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
 Ưu điểm của lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu
Lò nhiệt so với các lò sử dụng nhiên liệu có những ưu điểm sau :
- Có khả năng tạo được nhiệt độ cao.
- Đảm bảo tốc độ nung lớn và năng suất cao.
- Đảm bảo nung đều và chính xác do dễ điều chỉnh chế độ điện và nhiệt độ
- Kín.
- Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá quá trình chất dỡ nguyên liệu và
vận chuyển vật phẩm.
- Đảm bảo điều kiện lao động hợp vệ sinh, điều kiện thao tác tốt, thiết bị
gọn nhẹ.
 Nhược điểm của lò nhiệt.
- Năng lượng điện đắt.
- Yêu cầu có trình độ cao khi sử dụng.
1

Lò nhiệt 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)
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 thể 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 để 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 nhiệt không thể không đề cập đến vật liệu để làm dây nung,
bộ phận phát nhiệt của lò.
 !
Lò nhiệt thông thường gồm ba phần chính : vỏ lò, lớp lót và dây nung.
"
Vỏ lò nhiệt là một khung cứng vững, chủ yếu để chịu tải trọng trong
quá trình làm việc của lò. Mặt khác vỏ lò cũng dùng để giữ lớp cách nhiệt
rời và đảm bảo sự kín hoàn toàn hoặc tương đối của lò.
2
Đối với các lò làm việc với khí bảo vệ, cần thiết vỏ lò phải hoàn toàn
kín, còn đối với các lò nhiệt bình thường, sự kín của vỏ lò chỉ cần giảm tổn
thất nhiệt và tránh sự lùa của không khí lạnh vào lò, đặc biệt theo chiều cao
lò.
Trong những trường hợp riêng, lò nhiệt có thể làm vỏ lò không bọc kín.
Khung vỏ lò cần cứng vững đủ để chịu được tải trọng của lớp lót, phụ
tải lò ( vật nung ) và các cơ cấu cơ khí gắn trên vỏ lò.
- Vỏ lò chữ nhật thườnng dùng ở lò buồng, lò liên tục, lò đáy rung v.v
- Vỏ lò tròn dùng ở các lò giếng và một vài lò chụp v.v
- Vỏ lò tròn chịu lực tác dụng bên trong tốt hơn vỏ lò chữ nhật khi cùng
một lượng kim loại để chế tạo vỏ lò. Khi kết cấu vỏ lò tròn, người ta
thường dùng thép tấm dày 3- 6 mm khi đường kính vỏ lò là 1000- 2000
mm và 8- 12 mm khi đường kính vỏ lò là 2500- 4000 mm và 14- 20 mm
khi đường kính vỏ lò khoảng 4500- 6500 mm.

Khi cần thiết tăng độ cứng vững cho vỏ lò tròn, người ta dùng các vòng
đệm tăng cường bằng các loại thép hình.
Vỏ lò chữ nhật được dựng lên nhờ các thép hình U, L và thép tấm cắt
theo hình dáng thích hợp. Vỏ lò có thể được bọc kín, có thể không tuỳ theo
yêu cầu kín của lò. Phương pháp gia công vỏ lò loại này chủ yếu là hàn và
tán.
#$
Lớp lót lò nhiệt thường gồm hai phần : vật liệu chịu lửa và cách nhiệt.
Phần vật liệu chịu lửa có thể xây bằng gạch tiêu chuẩn, gạch hình và
gạch hình đặc biệt tuỳ theo hình dáng và kích thước đã cho của buồng lò.
Cũng có khi người ta đầm bằng các loại bột chịu lửa và các chất dính dết gọi
3
là các khối đầm. Khối đầm có thể tiến hành ngay trong lò và cũng có thể tiến
hành ở ngoài nhờ các khuôn.
Phần vật liệu chịu lửa cần đảm bảo các yêu cầu sau :
- 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 chuyển 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 quyển
lò và ảnh hưởng của vật nung.
- Đảm bảo khả năng tích nhiệt cực tiểu. Điều này đặc biệt quan trọng
đối với lò làm việc chu kỳ.
Phần cách nhiệt thường nằm giữa vỏ lò và phần vật liệu chịu lửa. Mục
đích chủ yếu của phần này là để giảm tổn thất nhiệt. Riêng đối với đáy, phần
cách nhiệt đòi hỏi 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 tiểu.

- Khả năng tích nhiệt cực tiểu.
- Ổn định về tính chất lý, nhiệt trong điều kiện làm việc xác định.
Phần cách nhiệt có thể xây bằng gạch cách nhiệt, có thể điền đầy bằng
bột cách nhiệt.
%&'
4
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 nhiệt dùng phổ biến là dây nung kim loại.
Để đảm bảo yêu cầu của dây nung, trong hầu hết các lò nhiệt công
nghiệp, dây nung kim loại đều được chế tạo bằng các hợp kim Crôm-Nhôm
và Crôm-Niken là các hợp kim có điện trở lớn. Còn các kim loại nguyên
chất được dùng để chế tạo dây nung rất hiếm vì các kim loại nguyên chất
thường có những tính chất không có lợi cho việc chế tạo dây nung như :
- Điện trở suất nhỏ.
- Hệ số nhiệt điện trở lớn.
- Bị ôxy hoá mạnh trong môi trường khí quyễn bình thường.
Dây nung kim loại thường được chế tạo ở dạng tròn và dạng băng.
Dây nung phi kim loại.
Dây nung phi kim loại dùng phổ biến là SiC, grafit và than.
%# (&)
Lò nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật :
- Sản xuất thép chất lượng cao.
- Sản xuất các hợp kim phe-rô.
- Nhiệt luyện và hoá nhiệt luyện.
- Nung các vật phẩm trước khi cán, rèn dập, kéo sợi.
- Sản xuất đúc và kim loại bột.
Trong các lĩnh vực công nghiệp khác :
5
- Trong công nghiệp nhẹ và thực phẩm, lò nhiệt được dùng để

sất, mạ vật phẩm và chuẩn bị thực phẩm.
- Trong các lĩnh vực khác, lò nhiệt được dùng để sản xuất các vật
phẩm thuỷ tinh, gốm sứ, các loại vật liệu chịu lửa v.v
Lò nhiệt không những có mặt trong các ngành công nghiệp mà ngày
càng được dùng phổ biến trong đời sống sinh hoạt hàng ngày của con người
một cách phong phú và đa dạng : Bếp điện, nồi nấu cơm điện, bình đun nước
điện, thiết bị nung rắn, sấy điện v.v
*+
• ,-./-.01234567-89:;5<=8>?:-:;
Dây nung là bộ phận phát nhiệt của lò, làm việc trong những điều kiện
khắc nghiệt do đó đòi hỏi phải đảm bảo các yều cầu sau :
- Chịu nóng tốt, ít bị ôxy hoá ở nhiệt độ cao.
- Phải có độ bền cơ học cao, không bị biến dạng ở nhiệt độ cao.
- Điện trở suất phải lớn.
- Hệ số nhiệt điện trở phải nhỏ.
- Các tính chất điện phải cố định hoặc ít thay đổi.
- Các kích thước phải không thay đổi khi sử dụng.
• @A:;?,-./-.BCD:EF62G6.H-4IJ5KE67:
- LM5N2O.P:;:;@7
Hợp lý về công nghệ có nghĩa là cấu tạo lò không những phù hợp với
quá trình công nghệ yêu cầu mà còn tính đến khả năng sử dụng nó đối với
quá trình công nghệ khác nếu như không làm phức tạp quá trình gia công và
làm tăng giá thành một cách rõ rệt. Cấu trúc lò đảm bảo được các điều kiện
6
như thế mới coi là hợp lý nhất. Điều này đặc biệt quan trọng trong khi nhu
cầu về lò nhiệt vượt xa khả năng sản xuất ra nó.
- 67-Q-D2ORS4@-34
Hiệu quả về kỹ thuật là khả năng biểu thị hiệu suất cực đại của kết cấu
khi các thông số của nó xác định ( kích thước ngoài, công suất, trọng lượng
giá thành, v.v ).

Đối với một thiết bị hoặc một vật phẩm sản xuất ra, năng suất trên một
đơn vị công suất định mức, suất tiêu hao điện để nung v.v là các chỉ tiêu
cơ bản của hiệu quả kỹ thuật. Còn đối với từng phần riêng biệt của kết cấu
hoặc chi tiết, hiệu quả kỹ thuật được đánh giá bằng công suất dẫn động, mô
men xoắn, lực, v.v ứng với trọng lượng, kích thước hoặc giá thành kết cấu.
- @T..@T:R@65<=267.
Chắc chắn khi làm việc là một trong những chỉ tiêu quan trọng nhất của
chất lượng kết cấu của các lò nhiệt. Thường các lò điện làm việc liên tục
trong một ca, hai ca và ngay cả ba ca một ngày. Nếu trong khi làm việc, một
bộ phận nào đó không hoàn hảo sẽ ảnh hưởng đến quá trình sản suất chung.
Điều này đặc biệt quan trọng đối với các lò nhiệt làm việc liên tục trong dây
chuyền sản xuất tự động. Ngay đối với các lò nhiệt làm việc chu kỳ, lò
ngừng cũng làm thiệt hại rõ rệt cho sản xuất vì khi ngừng lò đột ngột ( nghĩa
là phá huỷ chế độ làm việc bình thường của lò ) có thể dẫn đến làm hư hỏng
sản phẩm, lãng phí nguyên vật liệu và làm tăng giá thành sản phẩm.
Một chỉ tiêu phụ về sự chắc chắn khi làm việc của một bộ phận nào đó
của lò nhiệt là khả năng thay thế nhanh hoặc khả năng dự trữ lớn khi lò làm
việc bình thường. Theo quan điểm chắc chắn, trong thiết bị cần chú ý đến
các bộ phận quan trọng nhất, quyết định sự làm việc liên tục của lò. Thí dụ :
dây nung, băng tải, v.v
7
- 67:5L6R@6UV8W:;
Tiện lợi khi sử dụng nghĩa là yêu cầu:
+ Số nhân viên phục vụ tối thiểu.
+ Không yêu cầu trình độ chuyên môn cao, không yêu cầu sức lực và sự
dẻo dai của nhân viên phục vụ.
+ Số lượng các thiết bị hiếm và qúy bị hao mòn nhanh yêu cầu tối thiểu.
+ Bảo quản dễ dàng, kiểm tra và sửa chữa tất cả các bộ phận của thiết bị
thuận lợi.
+ Theo quan điểm an toàn lao động, điều kiện làm việc phải hợp vệ sinh và

tuyệt đối an toàn.
- XY2<EB:;6D:R@6.@Z4IJ
Về mặt này yêu cầu như sau :
+ Tiêu hao vật liệu ít nhất, đặc biệt là các vật liệu qúy và hiếm ( các kim
loại mầu, các hợp kim có hàm lượng niken cao, v.v ).
+ Công nghệ chế tạo đơn giản nghĩa là khả năng chế tạo phải sao cho ngày
công ít nhất và tận dụng đưọc các thiết bị, dụng cụ thông thường có sẵn
trong các nhà máy chế tạo để gia công.
+ Các loại vật liệu và thiết bị yêu cầu để chế tạo phải ít nhất.
+ Sử dụng đến mức tối đa các kết cấu giống nhau và cùng loại để dễ dàng
đổi lẫn và thuận tiện khi lắp ráp.
+ Chọn hợp lý các dạng gia công để phù hợp với điều kiện chế tạo ( đúc,
hàn, dập ). Bỏ các chi tiết và các khâu gia công cơ khí không hợp lý.
- [:@8\:;CO:;J<6E]M
Mỗi kết cấu của thiết bị, vật phẩm, các khâu và các chi tiết phải có hình
dáng và tỷ lệ các cạnh phù hợp, dễ coi. Tuy vậy cũng cần chú ý rằng, độ bền
8
của kết cấu khi trọng lượng nhỏ và hình dáng bề ngoài đẹp có quan hệ khăng
khít với nhau.
Việc gia công lần cuối như sơn có vai trò đặc biệt quan trọng đối với
hình dáng bề ngoài của lò điện. Song cũng cần tránh sự trang trí không cần
thiết.
%^_^`!a 
b_c
%d b_c
6e6U4Je.@f=g.@J8K:;.@D?Q-1R@64@JD=h:@16E6O-R67:
U
AK
> 0
I

G
> 0
Khi tiristor chuyển sang trạng thái dẫn thì cực điều khiển không còn tác
dụng. Tiristor chỉ trở về trạng thái khoá nếu dòng điện I
A
< I
H
.
( I
H
: dòng điện duy trì ).
Chức năng của mạch điều khiển :
9
+ Điều chỉnh được vị trí xung trong phạm vi nửa chu kỳ dương của điện
áp đặt lên A-K của tiristor.
+ Tạo ra được các xung đủ diều kiện mở tiristor, độ rộng xung t
x
được
tính theo biểu thức :

dtdi
I
t
H
x
/
=
(3.1)
di/dt : tốc độ biến thiên dòng tải.
% Xi b_cXj!X

U
AK
: điện áp điều khiển ( điện áp một chiều ).
U
t
: điện áp tựa ( đồng bộ với điện áp A-K của tiristor ).
Hiệu điện áp | U
đk
– U
t
| đưa vào khâu so sánh.
(1) : làm việc như một trigơ. Đầu ra nhận được một chuỗi xung chữ nhật.
(2) : khâu tạo xung.
(3) : khâu khuếch đại xung.
(4) : khâu biến áp xung.
Thay đổi U
đk
có thể điều chỉnh được vị trí xung điều khiển tức là điều
chỉnh được góc α.
%%db_c
Có hai nguyên tắc :
1 ;-?,:4T.E6O-R@6k:4@l:;Em:;4-?Z:4n:@
U
đk
+ U
t
đưa đến đầu vào của một khâu so sánh bằng cánh làm biến đổi
U
đk
ta có thể điều chỉnh được thời điểm xuất hiện xung tức là điều chỉnh

được góc α.
Khi U
đk
= 0 ta có α = 0
10
Khi U
đk
< 0 ta có α > 0
Quan hệ giữa α và U
đk
như sau :
maxt
dk
U
U
πα
=
(3.2)
Ta lấy U
đkmax
= U
tmax
.
C ;-?,:4T.E6O-R@6k:4@l:;Em:;o1e JUp
Nguyên tắc này dùng hai điện áp :
Điện áp động bộ U
t
vượt trước điện áp A-K của tiristor một góc bằng π/2.
( Nếu U
AK

= Asinωt thì U
t
= Bcosωt ).
U
AK
có thể điều khiển được theo hai hướng dương và âm. U
t
+ U
đk
được
đưa đến đầu vào khâu so sánh . Khi U
t
+ U
đk
= 0 ta nhận được một xung ở
đầu ra của khâu so sánh.
U
đk
+ Bcosα = 0 (3.3)
⇒ α = arccos( -U
đk
/B ).
Thường lấy B = U
đkmax
.
Khi U
đk
= 0 thì α = π/2.
Nguyên tắc này được sử dụng trong các thiết bị chỉnh lưu chất lượng cao.
Nhận xét: Yêu cầu của điều áp xoay chiều ba pha có thể dùng nguyên tắc

điều khiển thẳng đứng tuyến tính vì nó đơn giản và đáp ứng được yêu cầu
mạch lực. Tín hiệu phản hồi là sensor nhiệt độ biến tín hiệu nhiệt thành tín
hiệu điện, bao gồm sơ đồ cầu R
9
, R
10
, R
11
, R
*
, E
n
. Tín hiệu điện này được đưa
qua bộ khuếch đại ( R
12
, R
13
, R
14
, IC A
5
), sau đó được đưa vào bộ PI gồm
U
đặt
, R
15
, C
3
, R
17

, đầu ra là U
chuẩn
( U
1
, U
2
, U
3
, U
4
, U
5
, U
6
).
%*`!a b_c
Trong mạch điều khiển ta chọn toàn bộ IC là TL084 có các thông số :
V
cc
= ± 15V
11
P
tiêu thụ
= 680 MW
R
in
= 10
6
MΩ
U

1
= U
rabh
= ±13 (V)
U
2
= U
rabh
= ±13 (V)
Điốt trong mạch điều khiển là loại 1N4009 có các thông số :
I
lvmax
= 10 A
U
ngược
= 25 V
U
mở
= 1 V
Điốt Zenner là loại BZD23-C9V1 có các thông số :
U
DZ
= 9 V
%*_@>-Eq:;M@1
U
21
= 10
2
sinωt (V) (3.4)
U

22
= -10
2
sinωt (V) (3.5)
12
Cho qua bộ so sánh so với điện áp 0V. Tín hiệu ra như hình vẽ ( bộ so sánh
đảo)
Chú ý :
I
lv
< 1 mA do đó : U
21
/R
1
< 1 mA
⇒ R1 > 10/1 = 10 KΩ
Ta chọn R
1
= R
2
= R
1’
= R
2’
= 15 KΩ
13
%*_@>-4IJE67:\Mer:;.s1t
4u1
v
- Nguyên lý hoạt động :

+ Trong nửa chu kỳ đầu : U
1
< 0 , U
2
> 0.
U
1
< 0 nên T
1
khoá. Khi đó tụ C
1
được nạp điện áp U
C1
. U
2
> 0 qua điốt
D
1
và ổn định điện áp U
D3
.
U
C1
và U
D3
được đưa qua bộ trừ có điện áp ra là U
3
.
+ Trong nửa chu kỳ sau : U
1

> 0 , U
2
< 0.
U
1
> 0 nên T
1
dẫn. U
C1
phóng điện qua T
1
. Điện áp trên tụ C
1
nhanh
chóng trở về 0. U
2
< 0 nên U
D3
= 0 V. Do vậy U
3
= 0 V.
Ta có đồ thị của khâu tạo điện áp răng cưa như hình vẽ :
14
- Tính toán mạch :
+ Trong nửa chu kỳ đầu :
I
ET2
= I
CT2
= (E – U

D2
– U
BE
) / R
5
. (3.6)
U
C1
=
∫
dtI
C
CT 2
1
1
= (I
CT2
.t) / C
1
= [(E – U
D2
– U
BE
).t] / (R
5
.C
1
). (3.7)
* Khi t = T/2 thì U
C1

= 9 V do đó :
[(E – U
D2
– U
BE
).T/2] / (R
5
.C
1
) = 9 V
Với E = 15 V, U
D2
= 9 V, U
BE
= 0,6 V
⇒ R
5
.C
1
= 0,006
Ta chọn C
1
= 0,47µF ⇒ R
5
= 12,766 KΩ. Chọn R
5
= 13 KΩ
Vì U
D3
= 9 V nên

U
3
= U
D3
– U
C1
= (I
CT2
.t) / C
1
. (3.8)
Chọn R
6
= 3,3 KΩ
I
R6
= I
R7
= U
D3
/ (2.R
6
) = 9 / 6600 = 1,36 mA.
U
R7
= U
2
- ∆U
D1
– U

D3
= 4,3 V. ( ∆U
D1
= 0,7 V )
15
⇒ R
7
= U
R7
/ I
R7
= 3,16 KΩ. Vậy ta chọn R
7
= 3,3 KΩ
Chọn R
3
= 10 KΩ.
I
ET2
= I
CT2
= (E – U
D2
– U
BE
) / R
5
= 0,09 mA
⇒ I
BT2

= I
CT2
/ β.
Chọn T
2
là 2N2904.
Chọn R
4
= 5 KΩ.
%*%_@>-UJU\:@.
Điện áp răng cưa U
3
và U
đk
đưa vào cổng âm A
4
.
Khi | U
3
– U
đk
| = 0 thì trigơ lật trạng thái và có đầu ra U
4
là chuỗi xung
chữ nhật.
Chọn R
8
= R
9

= 10 KΩ
Chọn R
10
= R
8
//R
9
= 5KΩ
Tín hiệu điện áp như hình vẽ :
16
%**_@>-M@\4w-:;.@9=
- Nguyên tắc hoạt động :
Khi U
C2
đạt ngưỡng lật, sơ đồ chuyển trạng thái. Áp có giá trị ngược lại
với giá trị cũ. Sau đó điện áp trên U
C2
thay đổi theo hướng ngược lại và
tiếp tục cho tới khi chưa đạt ngưỡng lật khác.
U
N
= |U
đóng
| = U
max
= ±13V
U
đóng
= -βU

max
(3.10)
17
U
ngắt
= βU
max
(3.11)
⇒ β = R
11
/( R
11
+ R
12
)
213
max
CR
UU
dt
dU
NN
−
±=
(3.12)
U
N
(t) = U
max
= (1 – (1 + βe

-t/R13C2
)) (3.13)
|U
N
(t)| = |U
đóng
| = |U
ngắt
|
Khi T = 2R
13
C
2
ln(1+2R
11
/R
12
). (3.14)
Chọn tần số khâu phát xung chùm : f = 10 KHz.
R
11
= R
12
⇒ T = 2,2R
13
C
2
= 1/(10.10
3
)

R
13
C
2
= 45,5.10
-6
Chọn C
2
= 0,02µF ⇒ R
13
= 2,27KΩ. Ta chọn R
13
= 2,2 KΩ
Chọn R
11
= R
12
= 10KΩ
- @x:.y:;&
Chọn IC CMOS là IC4081 có 4 cổng AND có các thông số sau :
V
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.

18
Tín hiệu điện áp ra như hình vẽ :
%*z_@>-R@-Z.@EI6w-:;2<C6Z:\Mw-:;
U
tc
= U
gk
= 2,5 V
I
tc
= I
g
= 0,25 A
Thường thì tỉ số của máy biến áp xung là k = 2 ÷ 3. Chọn k = 2
19
Từ đó ta có I
sc
= I
tc
/ k = 0,125 A
U
sc
= U
tc
.k = 5 V
I
sc
= I
CT4
Chọn T

3
là C828 có hệ số β
3
= 10 ÷ 30.
Chọn T4 là 2N1613 có hệ số β
4
= 80
Lấy β
3
= 10 ⇒ I
ET3
= I
CT4
/ β
3
= 0,0125 A
Chọn U
BT4
= 0,7 V ⇒ R
16
= U
BT4
/ I
BT4
= 56 Ω
I
BT3
= I
CT4
/ β

3
. β
4
= 15,625 µA.
Ta có U
BT3
= U
BET3
+ U
BT4
= 0,6 + 0,7 = 1,3 (V).
Vì U
s
= 2 ÷ 4,5 V nên ta chọn điện áp sụt trên U
R15
= 1 V ⇒ R
15
= U
R15
/ I
BT3
= 64 KΩ
R
14
≤ (E - U
sc
) / I
sc
= 80 Ω. Ta chọn R
14

= 57 Ω
%*{_@>-M@D:@q6
- Sơ đồ đo nhiệt độ trong lò lấy tín hiệu ra là điện áp E
t
:
Trong sơ đồ trên :
20
R
20
, R
18
, R
19
là điện trở Manganin.
R
17
là điện trở thay đổi theo nhiệt độ được làm bằng Cu hoặc Ni
Ở 0
0
C cầu được tính toán cân bằng, lúc này E
t
= 0. Khi nhiệt độ môi trường
thay đổi cầu mất cân bằng. Lúc này giá trị của R
17
cũng thay đổi làm xuất
hiện trên hai đầu A,B một điện áp ∆U.
Mặt khác nhiệt độ thay đổi nên hai đầu nhiệt kế xuất hiện một điện áp ∆E
t
sao cho ∆E
t

= ∆U. Vì vậy mV kế vẫn chỉ 0 V.
Ta dùng cặp nhiệt điện Platin – Platin Rôđi (90% là Pt, 10% là Rh) đo lâu
dài với nhiệt độ là 1000 – 1200
0
C.
Khoảng 100
0
C thì tăng 0,64 mV.
Ta có đồ thị quan hệ giữa E
t
= f(t
0
C)
Nhiệt độ nhỏ nhất là 800
0
C. Tra đồ thị ta được E
t
= 5,1 mV.
Nhiệt độ cao nhất là 1000
0
C. Tra đồ thị ta được E
t
= 6,4 mV.
Điện áp đo được trên mV kế là nhỏ nên ta phải khuếch đại điện áp.
- Khâu khuếch đại điện áp phản hồi :
Uph = - E
t
.R
22
/ R

21
Ta chọn R
21
= 1 KΩ, R
22
= 40 KΩ.
Uph = (- 0,212) ÷ (-0,256) V
21
Chọn R
23
= R
22
//R
21
= 1 KΩ
- Tạo điện áp điều khiển :
U
D9
= 9 V
Ta có ( E – U
D9
) / R
24
≥ 1mA. Ta chọn R24 = 3,3 KΩ ⇒ R
v
= 0 ÷ 1,5 KΩ
I
R27
+ I
R25

= - I
C3
- I
R26

Uph / R
27
+ Ud / R
25
= - C
3.
( dU
C3
/ dt ) – U
C3
/ R
26
U
C3
= - ( R
26
.Uph / R
27
+ R
26
.U
d
/ R
25
) - C

3
.R
26
( dU
C3
/ dt ) (3.15)
Chọn R
26
= R
25
= 36 KΩ
R
26
/ R
27
= 35 ⇒ R
27
= 1 KΩ
Chọn C
3
= 0,47 µF
R
26
.C
3
= τ
U
đk
= - (U
d

– k.| Uph |) - τ(dU
C3
/ dt) (3.16)
Tín hiệu điện áp ra như hình vẽ :
22
- Khối nguồn.
IC ổn áp loại UA7815 có các thông số là :
U
ngưỡng
= 35 V
I
ra
= 0 – 1,5 A
E = 15 V
IC ổn áp loại UA7915 có các thông số là :
U
ngưỡng
= 40 V
I
ra
= 0 – 1,5 A
-E = -15 V
U
MNmin
= 18 V, ta thường chọn U
MN
= 21 V
Ta có U
MN
= U

a
.2,34 = 10.2,34 = 23,4 V thoả mãn điều kiện chọn
C
4
, C
5
là tụ làm phẳng 330 µF – 25 V
Sơ đồ tạo điện áp –E có các thông số tương ứng hoàn toàn tương tự.
23
%*|n:@4J\:C6Z:\M:;-q::-P6
Chọn :
U
2
= U
21
= U
df
= 10 V
I
2
= I
df
= 1 mA
Công suất máy biến áp đồng pha P
đf
=6 U
df
.I
df
=0,06W

Có 21 khuếch đại thuật toán nên ta chọn 6 IC TL084, 6 con AND nên ta
chọn 2 IC 4081.
TL084 có P
tth
=680mW, AND 4081 cóP
tth
=2,5nW
Vậy công suất tiêu thụ ở 6 IC TL084 và AND 4081 là
P
8IC
= 6.0,68+8.2,5.10
-9
= 4,08 W
Công suất biến áp cấp cho 6 cực điều khiển là P
x
= 6U
g
I
g
= 6. 2,5. 0,25 =
3,75W.
Công suất sử dụng cho việc tạo nguồn nuôi :
P = P
đf
+ P
8IC
+ P
x
= 0,06 + 4,08 + 3,75 = 7,89 W.
Công suất máy biến áp có kể đến 5% tổn thất trong máy

S = 1,05.P = 1,05.7,89 = 8,28 W
24
Dòng điện thứ cấp máy biến áp I
2
= S/6.U
2
= 8,28/(6.10) = 0,138 A
Dòng điện sơ cấp máy biến áp I
1
= S/3.U
A
= 8,28/(3.220) = 12,54 mA
jBEq=I.@E6O-R@6k:
25