Luận Văn Thiết kế hệ thống điều khiển nâng hạ điện cực lò hồ quang, ứng dụng biến tần và PLC S7-200

Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, trong sự nghiệp công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước, ngành
công nghiệp luyện kim đóng vai trò quan trọng. Đây là ngành công nghiệp có vị
trí then chốt trong việc phát triển ngành công nghiệp nặng nói riêng và ngành
công nghiệp nước nhà nói chung. Ngành công nghiệp luyện kim ở Việt Nam
hiện nay đang được phát triển mạnh cả về lượng và chất, là một mũi nhọn trong
công cuộc xây dựng và kiến thiết đất nước. Việc ứng dụng các thành tựu khoa
học - kỹ thuật tiên tiến, các dây truyền hiện đại về luyện kim của các nước tiên
tiến trên thế giới đã làm cho ngành công nghiệp luyện kim ở Việt Nam có sự
phát triển vượt bậc.
Có nhiều phương pháp luyện thép song phương pháp luyện thép bằng lò
hồ quang đã và đang được áp dụng một cách rộng rãi trong các nhà máy luyện
thép ở Việt Nam. Phương pháp này có ưu điểm cơ bản là đơn giản, tiện lợi, dễ
điều chỉnh để tạo ra mác thép mong muốn, đồng thời phương pháp này đem lại
hiệu quả kinh tế cao.
Sau 5 năm học tập và nghiên cứu tại trường, em đã cơ bản hoàn thành
được nhiệm vụ học tập của mình, và được giao đồ án tốt nghiệp với đề tài:
“Thiết kế hệ thống điều khiển nâng hạ điện cực lò hồ quang, ứng dụng biến
tần và PLC S7-200 ” phục vụ cho ngành luyện kim.
Sau thời gian hơn 3 tháng tìm tòi nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của
Thầy giáo Đào Thanh và sự chỉ bảo của các thầy cô trong bộ môn TĐH –
XNCN cùng với sự giúp đỡ của các bạn bè, và sự nỗ lực của bản thân, đến nay
đề tài tốt nghiệp của em đã được hoàn thành với đầy đủ các nội dung yêu cầu.
Với khả năng có hạn về kiến thức và tài liệu tham khảo cho nên bản đồ án
này sẽ không chánh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ
chỉ bảo của các thầy cô và các bạn bè để đề tài được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Ngày 5 tháng 06 năm 2008
Sinh viên

GVHD: Đào Thanh  1  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Vũ Thị Yến

PHẦN I
KHÁI QUÁT VỀ CÔNG NGHỆ
CỦA LÒ HỒ QUANG
1.1. CÔNG NGHỆ LÒ HỒ QUANG
1.1.1. Khái niệm chung và phân loại:
1.1.1.1. Khái niệm:
Lò hồ quang: lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các điện cực
hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chẩy kim loại. Lò điện hồ quang dùng để
nấu thép chất lượng cao.
GVHD: Đào Thanh  2  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
1.1.1.2. Phân loại:
a. Theo dòng điện sử dụng:
- Lò hồ quang một chiều (sử dụng dòng điện một chiều).
- Lò hồ quang xoay chiều (sử dụng dòng điện xoay chiều).
b. Theo phương thức hình thành hồ quang
- Lò hồ quang nung nóng gián tiếp: Hồ quang được hình thành giữa hai
điện cực ở phía trên vật liệu cần được gia nhiệt.
- Lò hồ quang nung nóng trực tiếp: Hồ quang được xuất hiện trực tiếp giữa
kim loại cần được gia nhiệt và các điện cực.
1
2
3
4
1
2

3
4
a
b.
H1.1: a. Lò hồ quang nung nóng gián tiếp
b. Lò hồ quang nung nóng trực tiếp
Trong đó:
1: Than điện cực; 2: Tường lò
3: Ngọn lửa hồ quang; 4: Vật gia công nhiệt.
c. Theo đặc điểm chất liệu vào lò:
- Lò chất liệu từ đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu, loại lò này có cơ cấu nâng
ván móc.
- Lò chất liệu bên sườn bằng phương pháp thủ công hay máy móc qua cửa lò.
GVHD: Đào Thanh  3  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
d. Theo số tấn thép được luyện (dung lượng định mức của lò) 0,5; 1,5; 3,5;
9; 12… tấn.
e. Theo dung dịch nấu luyện: Lò axit, lò bazơ.
f. Theo tính chất nấu luyện:
- Lò hồ quang chân không.
- Lò hồ quang plasma.
1.1.2. Cấu tạo của lò hồ quang.
1.1.2.1. Thiết bị cơ khí lò điện hồ quang.
a. Vỏ lò:
Cần có độ bền cơ học cao, có khả năng chịu tải trọng của kim loại và áp
lực giãn nở khi nung nóng. Vỏ lò thường được làm bằng thép tấm dầy 10ữ30
mm bằng cách ghép hay hàn. Trong vỏ lò có xây vật liệu chịu lửa, vỏ thân lò
thường có dạng hình trụ, hình côn hoặc phối hợp trụ côn, đáy vỏ lò thường có
dạng hình cầu, hình thang.
b. Cửa lò:

Lò gồm 2 cửa, cửa ra xỉ và cửa ra thép. Cửa lò được đóng mở bằng khí nén
thuỷ lực hoặc bằng động cơ điện.
c. Cặp điện cực:
Trong lò điện, cặp điện cực để giữ điện cực và dẫn dòng điện đến điện cực
nó gồm có các bộ phận: mặt đầu, cặp lò xo, khí nén và bàn trượt.
d. Nắp lò:
Được làm bằng thép tấm có đầm vât liệu chịu lửa.
e. Máy rót thép:
f. Vành làm chặt:
Để làm giảm khe hở giữa điện cực và nắp lò.
g. Thiết bị nghiêng lò:
GVHD: Đào Thanh  4  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Tuỳ theo dung lượng mà chọn kiểu nghiêng lò cho thích hợp, đảm bảo
nghiêng lò 40 ữ45 độ về phía rót thép và 10ữ15 độ về phía cào xỉ và chất liệu.
Có hai kiểu nghiêng lò:

H1.2: Sơ đồ nghiêng lò
+ Nghiêng lò bên hông:
Ưu điểm là thiết bị đơn giản, gọn gàng, khi mất điện có thể quay bằng tay
tránh được sự bám dính của xỉ và kim loại.
+ Nghiêng lò đặt dưới đáy:
Ưu điểm là quay lò rất vững chắc, quay êm và đều, có thể tự động điều
khiển hoàn toàn.
Nhược điểm là dễ rơi xỉ và kim loaị vào động cơ điện, công việc bảo
quản thiết bị khó khăn phức tạp.
Tất cả các lò trung bình và lớn đều có cơ cấu nghiêng lò loại 2.
h. Thiết bị cơ khí nâng hạ điện cực:
Thông thường lò hồ quang điện thường có 3 điện cực tương ứng với nó là 3
cơ cấu nâng, hạ điện cực của 3 pha. Khi động cơ quay sẽ làm cho tang quay kéo

dây cáp, dây cáp sẽ nâng hoặc hạ điện cực lên hoặc xuống. Trong cơ cấu nâng
hạ còn có đối trọng, nhờ đó mà tốc độ nâng điện cực luôn lớn hơn tốc độ xuống.
Tuỳ theo loại lò mà tốc độ lên hoặc xuống của điện cực cũng khác nhau.
+ Đối với lò lớn:
V
lên
= 1 ữ1,5 m/ph.
V
xuống
= 0,5 ữ0,8 m/ ph.
+ Đối với lò nhỏ:
V
lên
= 1,5 ữ2 m/ph.
V
xuống
= 1,2ữ1,5 m/ ph.
GVHD: Đào Thanh  5  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Có 2 lọai thiết bị nâng hạ điện cực.
+ Loại bàn trượt:
Loại này dùng thích hợp cho lò nhỏ vì thiết bị đơn giản, dễ chế tạo nhưng
có nhược điểm là do trụ đứng cần có chiều cao nhất định nên ảnh hưởng đến sự
làm việc chung của cầu trục trong phân xưởng .
+ Loại trụ xếp :
Loại này thích hợp cho những lò có dung tích lớn, có thể hạ thấp chiều cao
khi cần thiết, kết cấu chắc chắn nhưng phức tạp
i. Ngoài ra đối với lò hồ quang nạp liệu trên cao còn có cơ cấu quay vòm
lò, (nắp lò ) cơ cấu nạp liệu…
k. Trong các lò hồ quang có nồi lò sâu kim loại lỏng ở trạng thái tĩnh có sự

chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100
0
c/m) trong điều kiện đó để tăng
cường phản ứng của kim loại và để đảm bảo khả năng nung nóng của kim loại
trước khi rót cần phải khuấy trộn kim loại lỏng. ở các lò dung lượng nhỏ (dưới 7
tấn ) thì việc khuấy trộn được khuấy trộn bằng tay qua cơ cấu cơ khí. Với lò có
dung lượng trung bình (9 ữ50) tấn và đặc biệt > 100 tấn thì được thực hiện bằng
thiết bị khuấy để không những làm giảm sự vất vả của người thợ nấu mà còn nâng
cao chất lượng của kim loại. Thiết bị khuấy trộn của kim loại nóng thường là
thiết bị điện từ có nguyên lý tương tự nh động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc.
1.1.2.2. Cơ cấu làm mát cho lò:
Vì trong quá trình nấu luyện kim loại thì nhiệt độ trong và xung quanh lò
đạt nhiệt độ rất cao, do đó cần phải có thiết bị làm mát để giảm nhiệt độ và tăng
tuổi thọ lò.
Các bộ phận cần được làm mát:
- Mặt đầu của cặp điện cực.
- Èng dẫn điện.
- Vành làm chặt giữa các cặp điện cực và nắp lò.
- Tấm chắn cửa chính và cửa phụ.
GVHD: Đào Thanh  6  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
- Vòm cửa lò và cột của cửa làm việc.
- Vành nắp lò.
- Thân vỏ lò và trên lỗ rót thép.
- Ngoài ra còn có cần làm nguội ở các ống mềm và phần dây cáp.
- Hệ thống bơm nước làm mát tuần hoàn được thực hiện bằng một động cơ
điện, nước được đi vào trong ống rồi tời lò.
1.1.2.3. Các thông số quan trọng cua lò hồ quang:
- Dung lượng định mức của lò: số tấn kim loại lỏng trong một mẻ nấu.
- Công suất định mức của biến áp lò: ảnh hưởng quyết định đến thời gian

nấu luyện, nghĩa là tớ năng suất lò.
Theo mức độ công suất tác dụng của biến trong giai đoạn nấu chảy đối với một
tấn kim loại lỏng, lò hồ quang được chia ra: lò có công suất bình thường, cao siêu
cao. Lò hồ quang công suất cao và siêu cao còn có hệ thống làm mát qua vỏ lò.
1.1.3. Chu trình làm việc và làm mát Lò Hồ Quang
- Năng suất lò hồ quang và chi phí năng lượng điện cho một tấn thép ở
một mức độ lớn phụ thuộc vào việc định ra chế độ điện trong quá trình nấu
luyện. Chế độ điện hợp lý thì quá trình nấu luyện sẽ kinh kế. Trong quá trình
nấu luyện chế độ nhiệt ở các thời kỳ khác nhau, do đó chế độ điện cũng khác
nhau.

0
1
2
3
4
10
20
30
t (h)
P
(MW)
NÊu chÈy
oxy ho¸
hoµn nguyªn
H1.3: Đồ thị P (t)
*. Yêu cầu công suất điện trong quá trình nấu luyện.
1.1.3.1. Giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại :
GVHD: Đào Thanh  7  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Đây là giai đoạn cần công suất nhiệt độ

lớn nhất. Điện năng cung cấp cho
nó có thể chiếm từ (60 ữ80)% toàn bộ điện năng của mẻ nấu luyện và thời gian
của quá trình này cỡ từ (50ữ60)% toàn mẻ nấu, ở giai đoạn này có những yếu tố
ảnh hưởng đến sự làm việc của hồ quang. Trong giai đoạn này có thể xẩy ra
ngắn mạch nhiều lần và có trường hợp gây mất hồ quang. Do vậy hệ thống điện
phải đảm bảo được sự làm việc của lò với số lần ngắn mạch cho phép có thể lên
tới hàng trăm lần hoặc hơn. Hệ thống phải tự loại trừ nhanh ngắn mạch mà
không làm cho các thiết bị bảo vệ tác động đồng thời phải tự mồi lại khi mất hồ
quang. Thời gian cho phép của một lần ngắn mạch làm việc là từ 2 ữ3(s).
Trong giai đoạn này thường xảy ra trường hợp ngắn mạch sự cố, bởi vì lúc
đầu khối kim loại dưới các điện cực được ngọn lửa hồ quang nung nóng chẩy,
do quá trình chất liệu vào lò vẫn còn các khe hở lên kim loại bị nung nóng chẩy
sẽ chảy xuống phía dưới .Lúc này khoảng cách giữa điện cực và kim loại tăng
trong khi đó khối kim loại ở hai bên thành lò chưa đủ nhiệt độ nóng chẩy nên
chưa chẩy, mà điện cực phải dịch xuống đáy lò để đảm bảo ngọn lửa hồ quang
cháy ổn định. Do đó dẫn đến sự sụt liệu, toàn bộ kim loại ở phía trên sẽ sụt
xuống và chèn lên các điện cực ngây nên ngắn mạch sự cố. Khi ngắn mạch sự cố
thì các thiết bị bảo vệ phải tác động nâng nhanh điện cực lên phía trên để loại trừ
ngắn mạch sự cố hoặc phải cắt nhanh nguồn điện cung cấp cho lò.
- Tóm lại giai đoạn nấu chẩy là giai đoạn hồ quang cháy kém ổn định
nhất.Công suất nhiệt của hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ quang rất
ngắn, thường từ vài (mm) đến 10 ữ15(mm). Trong giai đoạn này cần cung cấp
cho lò một công suất lớn.
1.1.3.2.Giai đoạn oxy hoá:
Trong giai đoạn này có qúa trình oxy hoá để khử C,P,S…Do việc oxy hoá
C gây ra một nhiệt lượng lớn nên công suất hồ quang trong giai đoạn này yêu
cầu nhỏ hơn ở các giai đoạn trước. Thường bằng 60% công suất của giai đoan
nung nóng chẩy vật liệu .

1. 1.3.3. Giai đoạn hoàn nguyên:
GVHD: Đào Thanh  8  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Trong giai đoạn này nhiệt độ của kim loại, tường, nắp lò đã cao và tương
đối ổn định, vì vậy công suất không lớn lắm nhưng yêu cầu ổn định, nghĩa là
công suất nhỏ hơn công suất trung bình. Tuỳ theo phương pháp luyện thép và
mác thép mà cần chọn chế độ điện trong thời kỳ hoàn nguyên.
1.1.4. mục đích yêu cầu điều chỉnh lò hồ quang
1.1.4.1. Mục đích của việc điều chỉnh hồ quang:
- Cải thiện điều kiện làm việc của công nhân, muốn vậy phải dùng hệ
thống dịch điện cực có khả năng tự đông hoàn toàn.
- Tiết kiệm năng lượng điện, tận dụng hết công suất máy biến thế lò.
Muốn vậy phải dùng thiết bị dịch điện cực có độ nhạy cao, thoả mãn với điều
kiện kỹ thuật.
- Đảm bảo thời gian nấu luyện nhanh nhất, muốn vậy phải giảm thời gian phô.
1.1.4.2. Yêu cầu điều chỉnh hồ quang:
- Các lò hồ quang nấu luỵên kim loại đều có các bộ điều chỉnh tự động
việc dịch điện cực vì nó cho phép giảm thời gian nấu luyện, nâng cao năng suất
lò, giảm chi phí năng lượng, giảm thấp cacbon cho kim loại, nâng cao chất
lượng thép. Giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao
động….
- Điều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay đổi
điện áp ra của biến áp lực hoặc bằng sự dịch chuyển điện cực để thay đổi chiều
dài của ngọn lửa hồ quang và như vậy sẽ thay đổi được điện áp hồ quang, dòng
diện hồ quang và công suất tác dụng của hồ quang.
- Việc điều chỉnh cũng nh khống chế tự động khoảng cách điện cực và bề
mặt kim loại có thể thực hiện theo ba phương pháp sau.
+ Phương pháp duy trì dòng hồ quang không đổi: I
hq

= const
+ Phương pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi: U
hq
= const
+ Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang không đổi: Z
hq
= U
hq
/I
hq
= const
GVHD: Đào Thanh  9  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Cả ba phương pháp đều cho ta công suất hồ quang là không đổi tuy rằng
mỗi phương pháp khống chế khác nhau. Sau đây ta sẽ phân tích và chọn phương
pháp tối ưu nhất.
a. Phương pháp duy trì dòng hồ quang không đổi :
Phương pháp này cho phép mồi hồ quang tự động. Ngoài ra khi dòng
điện một pha nào đó thay đổi sẽ kéo theo hai pha còn lại thay đổi. Ví dụ khi hồ
quang của một trong ba pha bị đứt.Thì hồ quang làm việc như một phụ tải một
pha với hai pha còn lại nối tiếp vào điện áp dây, lúc đó các bộ điều chỉnh hai pha
còn lại sẽ tiến hành hạ điện cực, mặc dù việc đó là không cần thiết. Phương
pháp duy trì lò hồ quang không đổi chỉ dùng cho lò hồ quang mét pha và chủ
yếu dùng cho lò hồ quang chân không.
b. Phương pháp duy trì điện áp hồ quang không đổi u
hq
= const:
Phương pháp này có khó khăn trong việc kiểm tra chính xác điện áp hồ
quang. Khi có sự thay đổi điện áp hồ quang của một pha cũng làm ảnh hưởng

đến các pha khác, thực tế cuộn dây đo được nối với giữa dây kim loại của cửa lò
và thanh cái thứ cấp máy biến áp, do vậy điện áp đo phụ thuộc vào dòng tải, sự
thay đổi của một pha sẽ ảnh hưởng đến hai pha còn lại. Vì vậy phương pháp này
Ýt được dùng.
c. Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang:
Z
hq
= U
hq
/I
hq
= const thông qua tỷ số tín hiệu dòng và áp hồ quang:
a.I
hq
- b.U
hq
= b.I
hq
(Z
0hq
-Z
hq
) (*)
Trong đó a,b: Là hệ số phụ thuộc, hệ số biến áp đo lường (biến dòng, biến
điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng tay khi chỉnh định)
Z
0hq
, Z
hq
: Giá trị đặt, giá trị thực tế của tổng trở hồ quang

Từ (*) ta có:
Ihqb
UhqbIhqa
.

−

= (Z
0hq
- Z
hq
) =
Zhq
∆
Như vậy việc điều chỉnh chỉ thực hiện theo chế độ lệch tổng trở hồ quang
so với giá trị đặt, phương pháp này dễ mồi hồ quang, duy trì được công suất Ýt
chịu ảnh hưởng của dao động điện áp nguồn cũng như ảnh hưởng lẫn nhau giữa
các pha, mỗi giai đoạn làm việc của hồ quang (nấu chẩy, oxi hoá, hoàn nguyên)
đòi hỏi một công suất nhất định mà công suất này phụ thuộc vào ngọn lửa hồ
quang. Nh vậy điều chỉnh điện cực chiều dài của ngọn lửa hồ quang chính là
điều chỉnh được công suất hồ quang .
GVHD: Đào Thanh  10  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
d. Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò hồ quang:
- Đủ độ nhậy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lò: Duy trì dòng hồ
quang không đứt quá (4 ữ 5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhậy của
bộ điều chỉnh không quá ± (3ữ6)% trong giai đoạn nấu chẩy và ± (1 ữ2)% trong
các giai đoạn khác.
- Tác động nhanh, đảm bảo khi ngắn mạch hay đứt hồ quang trong (1,5
ữ3)s điều này sẽ làm giảm số lần cắt của máy cắt chính, giảm sự thấm cacbon

của kim loại…
Các lò hồ quang hiện đại không cho phép cắt máy cắt chính hai lần trong
giai đoạn nóng chẩy. Đảm bảo yêu cầu này nhờ tốc độ dịch cực nhanh từ 2,5 ữ3
(m/ph) trong giai đoạn nấu chảy khi dùng truyền động điện cơ và 5ữ 6 (m/ph)
khi dùng truyền động thuỷ lực. Dòng điện hồ quang càng lệch xa trị số đặt thì
tốc độ dịch cực càng phải nhanh.
- Thời gian điều chỉnh ngắn.
- Hạn chế tối thiểu sự dịch cực không cần thiết khi chế độ làm việc bị phá
vỡ trong thời gian rất ngắn (vài phần giây ) hay trong chế độ thay đổi tính đối
xứng. Yêu cầu này càng cần đối với lò ba pha không có dây trung tính. Chế độ
hồ quang của một pha nào đó bị phá huỷ sẽ làm phá huỷ chế độ hồ quang của
các pha còn lại. Điện cực của các pha còn lại đang ở vị trí chuẩn cũng có thể bị
dịch chuyển do vậy mỗi pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để không làm ảnh
hưởng đến các pha khác.
-Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn (20ữ125) % trị số định
mức với sai số không quá 5%.
- Có thể chuyển nhanh chế độ điều khiển tự động sang bằng tay do phải
thực hiện thao tác phụ nào đó chẳng hạn nâng điện cực lên nhanh trước khi chất
liệu vào lò và ngược lại.
- Tự động mồi hồ quang khi bắt đầu làm việc và khi hồ quang bị đứt.
Khi ngắn mạch thì việc nâng điện cực lên không làm đứt hồ quang.
- Dừng mọi điện cực khi mất điện lưới.
- Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực) có thể thực hiện bằng điện, cơ hay
thuỷ lực trong cơ cấu điện cơ trước đây người ta hay dùng động cơ điện một
chiều kích từ độc lập vì nó có mô men khởi động lớn, dải điều chỉnh rộng, bằng
GVHD: Đào Thanh  11  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
phẳng, dễ điều chỉnh và dễ mở máy, đảo chiều, hãm… Ngày nay với sự phát
triển ngày càng cao của kĩ thuật vi xử lí đã cho phép giải quyết các thuật toán
phức tạp trong quá trình điều khiển động cơ điện xoay chiều ba pha trong điều

kiện thời gian thực với chất lượng cao, điều này dẫn đến xu hướng thay thế dần
các hệ thống truyền động dùng động cơ một chiều.
GVHD: Đào Thanh  12  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
1.2. GIỚI THIỆU MẠCH LỰC LÒ HỒ QUANG

§kbv
bal
mc4
mc3
mc2
bi3
mn
k
mc1
cd
a
tu
a b
c
a
a
a
kw
h
v
v
v
bi2
bi1

r
a
r
b
r
c
H1.4
Trong phân xưởng luyện thép lò điện thường có một biến thế riêng có điện
áp vào là 6, 10, 35 KV. Tuỳ theo công suất lò mà điện thế của lò 100
÷
600 (V).
Cường độ dòng điện có thể lên tới 10 KA.
GVHD: Đào Thanh  13  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
1.2.1. Máy biến thế lò :
Thường làm việc trong các điều kiện rất nặng nề nên có những đặc điểm sau:
- Công suất lớn (có thể lên tới hàng trục MW) và dòng điện thứ cấp rất lớn.
- Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng điện ngắn mạch (2,5 ữ 4) I
đm
.
- Có độ bền cơ học cao để chịu được những lực phát sinh trong các cuộn
dây, thanh dẫn khi có ngắn mạch.
- Có khả năng điều chỉnh điện áp sơ cấp dưới tải trong một giới hạn rộng.
- Có khả năng quá tải.
- Phải làm mát tốt vì dòng lớn, hay xẩy ra ngắn mạch. Biến thế đặt ở nơi
kín, gần lò.
- Công suất biến thế lò có thể xác định gần đúng từ điều kiện nhiệt trong
giai đoạn nấu chẩy. Vì ở giai đoạn khác lò đòi hỏi công suất tiêu thụ Ýt hơn.
Nếu coi rằng trong giai đoạn nóng chẩy, tổn thất năng lượng trong lò hồ
quang, trong biến thế lò, và cuộn kháng được bù trừ bởi năng lượng của phản

ứng toả nhiệt, thì công suất biến thế lò có thể xác định bởi công thức sau
S
BAL
=
ϕ
cos ksdtnc
W
KVA.
Trong đó:
t
nc
: Thời gian nấu chẩy.
K
sd
: Hệ số sử dụng công suất biến thế lò trong giai đoạn nấu chẩy.
Cos(
ϕ
): là hệ số công suất của thiết bị lò hồ quang.
W: Là năng lượng hữu Ých và tổn hao nhiệt trong thời kỳ nấu
chẩy và dừng lò giữa 2 mẻ nấu.
W = w.G
Trong đó :
G: là khối lượng kim loại nấu.
w: là suất chi phí để nấu chẩy (KWh/T) suất chi phí điện năng
giảm với lò có dung lượng lớn thường w = (400ữ 600) KWh/T.
Thời gian nấu chẩy được tính từ lúc cho lò vào làm việc, sau khi chất liệu
cho đến khi kết thúc nấu chẩy. Thường thì thời gian này từ (1 ữữữữ3)h tuỳ theo
dung lượng của lò.
Hệ số sử dụng công suất của lò thường là 0,8 ữ0,9 gây ra do sử dụng không
đầy đủ công suất biến thế lò do biến động các thông số của lò, do hệ số tự động

điều chỉnh không hoàn hảo, do không đối xứng giữa 3 pha… Hiện nay công suất
GVHD: Đào Thanh  14  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
biến thế lò ngày càng tăng do nã cho phép giảm thời gian nấu chẩy, giảm suất
chi phí do hạ tổn hao nhiệt, năng suất của lò phụ thuộc vào dung lượng máy biến
áp. Giá trị công suất định nghĩa dung lượng biến thế lò của lò điện hồ quang
Γ
OTC7206 như sau.
Dung lượng định mức của lò (T): 0.5, 1.5, 3, 5, 9, 10, 20, 40, …
Công suất danh nghĩa biến thế (KVA): 400, 1000, 1800, 2800, 5000, 9000,
15000.
Cuộn thứ cấp biến áp lò được nối tam giác vì dòng ngắn mạch được phân
ra 2 pha và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhẹ nhàng hơn. Biến
áp lò thường phải làm việc trong điều kiện ngắn mạch và phải có khả năng quá
tải nên thường chế tạo to, nặng hơn các máy biến thế động lực có cùng công
suất.
1.2.2. Thiết bị đóng cắt, đo lường và bảo vệ:
1.2.2.1. Thiết bị đóng cắt:
Cầu dao cách ly dùng để phân cách mạch động lực của lò với lưới khi
cần thiết.
Máy cắt: MC1 dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố. Nó được
chỉnh định để không tác động khi ngắn mạch làm việc. MC1 cũng dùng để đóng
và cắt mạch lực dưới tải. MC2 dùng để đóng, cắt cuộn kháng. MC3 và MC4
dùng để thay đổi nối của sơ cấp máy biến áp để điều chỉnh điện áp.
1.2.2.2. Thiết bị đo lường và bảo vệ:
- Để lấy tín hiệu từ lưới người ta dùng biến dòng 1Ti và TU. Phía sơ cấp
biến áp lực có đặt rơle dòng điện cực đại để tác động lên cuộn cắt MC1. Rơle
này duy trì thời gian, thời gian này giảm khi bội số quá tải dòng tăng. Nhờ vậy
MC1 cắt mạch lực của lò hồ quang chỉ khi có ngắn mạch sự cố và ngắn mạch
làm việc kéo dài mà không xử lý được. Với ngắn mạch làm việc trong một thời

gian tương đối ngắn, MC1 không cắt mạch mà chỉ có tín hiệu đèn và chuông.
Phía sơ cấp biến áp lực còn có các dụng cụ đo lường, kiểm tra nh Vôn kế, Ampe
kế, công tơ điện.
- Phía thứ cấp cũng có các máy biến dòng 2Ti nối với các Ampe kế đo dòng hồ
quang, cuộn dòng điện của bộ điều chỉnh tự động và rơle dòng điện cực đại. Dòng
tác động và thời gian duy trì của rơle dòng được chọn sao cho khi có ngắn mạch thời
gian ngắn bộ điều chỉnh làm giảm dòng điện của lò chỉ sau thời gian duy trì của rơle.
GVHD: Đào Thanh  15  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra và bảo vệ khác (trong khối điều khiển bảo vệ)
cung được nối với máy biến điện áp BA và các máy biến dòng 1Ti, 2Ti.
1.2.3. Cuộn điện kháng (K):
Cuộn điện kháng được mắc phía cao thế (trước biến áp lò) với mục đích
làm cho hồ quang cháy bền, hạn chế sự thay đổi đột ngột khi chập mạch. Cuộn
điện kháng dùng để hạn chế dòng ngắn mạch khi làm việc không ảnh hưởng đến
lưới.
Điện kháng của cuộn điện kháng rất lớn, do đó khi dòng điện đi qua cuộn
điện kháng, sẽ tổn thất một năng lượng điện đáng kể. Vì vậy người ta nối cuộn
điện kháng song song với MC2. Khi không cần thiết MC2 sẽ cắt mạch dòng
điện qua cuộn điện kháng. Khi bắt đầu nấu luyện hay xẩy ra ngắn mạch làm
việc, lúc ngắn mạch làm việc máy cắt MC2 mở ra để cuộn kháng tham gia vào
mạch hạn chế dòng ngắn mạch. Khi liệu chảy hết lò cần công suất nhiệt lớn để
nấu luyện, MC2 đóng lại để ngắn mạch cuộn kháng K, ở thời kỳ hoàn nguyên
công suất lò yêu cầu Ýt hơn thì MC2 lại mở ra để đưa cuộn kháng K vào mạch
làm giảm công suất cấp cho lò. Với những lò hồ quang công suất lớn hơn nhiều
thì không có cuộn kháng K. Việc ổn định hồ quang và hạn chế dòng ngắn mạch
làm việc do các phần tử cảm kháng của sơ đồ lò đảm nhiệm. Thực tế cuộn kháng
làm việc rất Ýt, khoảng 10ữ 15 phút đầu của thời kỳ nấu chẩy liệu.
1.2.4. Bộ phận chuyển đổi điện thế MC3, MC4:
Để điều chỉnh công suất của biến áp lò cho phù hợp với thời kỳ nấu luyện.

Nhìn chung có thể chia quá trình nấu luyện ra làm hai thời kỳ dựa trên mức độ
yêu cầu năng lượng khác nhau.
Thời kỳ nấu chẩy liệu rắn cần nhiều năng lượng để nấu chẩy liệu và giữ
nhiệt độ đó để tiếp tục các quá trình sau. Thời kỳ hoàn nguyên cần lượng nhiệt
nhỏ với mục đích chủ yếu là giữ nhiệt độ kim loại không bị giảm và nấu chẩy
GVHD: Đào Thanh  16  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
các. Điện thế thứ cấp được thay đổi bằng cách thay đổi cuộn dây biến áp lò bằng
MC3 và MC4. Sự chuyển đổi cuộn dây từ tam giác sang sao cho phép giảm điện
thế thứ cấp xuống
3
lần và nh vậy công suất sẽ giảm
3
lần.
1.2.5. Mạch ngắn:
Mạch ngắn hay dây dẫn dòng điện, thứ cấp có dòng điện làm việc rất lớn
tới hàng trục và cả hàng trăm nghìn (A). Tổn hao công suất của mạch ngắn
∆
P =
I
2
mn
.R
mn
đạt tới 70% tổn hao trong toàn bộ thiết bị lò hồ quang. Do vậy yêu cầu
cơ bản của mạch ngắn là phải ngắn nhất trong điều kiện có thể (biến áp lò phải
đặt rất gần lò). Để giảm bớt tổn hao, đồng thời mạch ngắn được ghép từ các tấm
đồng lá thành các thanh mềm có thể lên xuống theo các điện cực. Ngoài ra mạch
ngắn còn phải đảm bảo sự cân bằng giữa r
mn

và x
mn
giữa các pha để có các thông
số điện (công suất, điện áp, dòng điện) như nhau của các hồ quang.Khi 3 pha
mạch ngắn phân bố đối xứng thì hỗ cảm giữa hai pha bất kì sẽ bằng và sđđ hỗ
cảm bằng 0.Trường hợp nếu khoảng cách giữa các pha không như nhau, hỗ cảm
giữa các pha sẽ khác nhau. Trong mét pha nào đó sẽ xuất hiện sđđ phụ ngược
chiều dòng điện pha đó và tạo ra một sụt áp phụ trên điện trở thuần pha đó. Kết
quả như thể tăng điện trở tác dụng gây ra một tỏn hao công suất phụ và công
suất hồ quang của pha này sẽ giảm so với pha khác. Đồng thời một pha khác,
sđđ phụ lại cùng chiều với dòng điện của pha, điện trở tác dụng như bị giảm và
công suất hồ quang pha này tăng lên. Hiện tượng trên xảy ra gây ra sự mất đối
xứng về điện áp giữa các hồ quang, sự phân bố công suất không đồng đều giữa
các pha, giảm hiệu suất lò và với lò càng lớn thì sự mất đói xứng ở mạch ngắn sẽ
càng lớn.
Chống hiện tương trên bằng cách phân bố đối xứng về mặt hình học về
mặt điện từ của MN và các điện cực ở 3 đỉnh một tam giác đều.Với lò dung
lượng trên 10T thì mạch ngắn nối theo sơ đồ tam giác.Thiếu sót của cách này là
GVHD: Đào Thanh  17  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
không đối xứng của các dây dẫn chuyển dòng tới các điện cực không được bù
trừ.
Với các lò dung lượng lớn, MN thường nối tam giác ở các điện cực. Hai
bên cần giữ điện cực có đặt hai dây dẫn dòng pha cách điện nhau ở sơ đồ này thì
hai pha có dây dẫn dòng từ đầu và đầu cuối tới điện cực kề sát nhau, tạo ra hai
dây, còn fa thứ 3 dẫn dòng tới 2 cần giữ ngaòi cùng sẽ ko có tính chất của hệ hai
dây. Tính không đối xứng của mạch đã giảm nhưng không hoàn toàn. Nếu thực
hiện dẫn dòng hệ hai dây cho cả ba pha, nhờ thêm cần phụn, mang dây đầu cuối
3 pha tới điện cực 1 vòng qua điện cực 3. Cần đỡ phụ và cần đỡ điện cực 1 được
dịch chuyển đồng bộ với nhau qua liên kết cơ học, do đó giảm được tính không

đối xứng của MN xuống mức tối tiểu.
1.2.6. Hệ thống nâng hạ điện cực:
Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dịch cực), có thể truyền động bằng điện, cơ hay
thuỷ lực. Trong cơ cấu điện động cơ được dùng phổ biến là động cơ điện một
chiều kích từ độc lập vì nó có mô men khởi động lớn, dải điều chỉnh rộng, bằng
phẳng, dễ điều chỉnh và có thể mở máy, đảo chiều, hãm một cách dễ dàng. Đôi
khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mô men quán tính của rotor nhá.
Trong các lò một pha với điện cực nằm ngang người ta thường điều chỉnh
điện cực bằng tay vì chế độ điện không thay đổi nhiều, công suất máy biến thế
bé, điện cực nhỏ. Đối với những lò điện 3 pha, điện cực bố trí thẳng đứng, chế
độ điện luôn thay đổi, hồ quang cháy mãnh liệt, công suất máy biến thế lò lớn
thì không điều chỉnh bằng tay được mà phải tự động điều chỉnh bằng máy riêng
với độ chính xác cao.
1.2.7. Một số thiết bị điện phụ khác:
Ngoài các thiết bị đã nêu thì trong lò điện còn có các hệ thống điện cho các
truyền động phụ kiện phục vụ lò nh:
GVHD: Đào Thanh  18  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Truyền động nghiêng lò, nâng nắp lò, bơm nước làm mát lò, di chuyển lò,
quạt làm mát máy biến áp lò… Các tủ điện động lực và tủ điện điều khiển, bàn
điều khiển, hệ thống đèn báo, nút Ên.

PHẦN II
CHỌN PHƯƠNG ÁN
TRUYỀN ĐỘNG
GVHD: Đào Thanh  19  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
2.1. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG KHỐNG CHẾ MỘT PHA ĐIỆN CỰC LÒ
HỒ QUANG
Một hệ điều chỉnh công suất tự động lò hồ quang có sơ đồ chức năng đơn

giản như sau:
2
1
3
4
5
6
1'
Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 6 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai. Bộ
điều chỉnh gồm các biến dòng 1 và 1’, phần tử so sánh 3, bộ khuếch đại 4, cơ
cấu chấp hành 5 và thiết bị đặt 2. Trên phần tử so sánh có hai tín hiệu từ đối
tượng điều chỉnh tới (tương ứng tỉ lệ với dòng và áp hồ quang) và tín hiệu từ
thiết bị đặt tới. Tín hiệu sai lệch từ phần tử so sánh được khuếch đại qua bộ
khuếch đại 4 rồi tới cơ cấu chấp hành 5 để dịch cực theo hướng giảm sai lệch.
Để hoàn thiện đặc tính động của hệ, nâng cao chất lượng điều chỉnh, thường sơ
đồ còn có các phản hồi về tốc độ dịch cực, về tốc độ thay đổi dòng, áp hồ
quang… trong sơ đồ cũng có thể có các phần tử chương trình hoá máy tính…
Hệ điều chỉnh có thể dung khuếch đại máy điện, khuếch đại từ, thyristor,
thuỷ lực, ly hợp điện tử…
2.2. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRUYỀN ĐỘNG
2.2.1Sơ đồ điều khiển dịch cực lò hồ quang dùng hệ MĐKĐ_Đ:
2.2.1.1.Phần mạch lực của hệ thống gồm có:
GVHD: Đào Thanh  20  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ Động cơ 1 chiều Đ được cấp điện từ MĐKĐ, cuộn kích từ của động cơ
được cấp điện áp một chiều thông qua điện trở 9R mắc song song với tiếp điểm
thường hở mở chậm của rơle thời gian Rth để giảm từ thông trong trường hợp
nâng.
+ MĐKĐ sử dụng 3 cuộn dây khống chế trong đó cuộn CĐC1 là cuộn chủ
đạo ở chế độ điều khiển tự động, cuộn CĐC2 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều

khiển bằng tay. Cuộn CFA là cuộn phản hồi âm điện áp, hệ số phản hồi điện áp
khác nhau đối với trường hợp hạ và nâng. Cực tính của điện áp đặt lên động cơ
khi hạ (H) và khi nâng (N) cho sơ đồ. Do 7R mắc song song với 3CL nên ta có
hệ số phản hồi áp khi hạ là αh = α, khi αN=0,3 α.
Ở chế độ làm việc bằng tay thì điện áp một chiều cấp cho cuộn chủ đạo là
CĐC2lấy từ nguồn một chiều.
Ở chế độ điều khiển tự động thì tín hiệu chủ đạo cấp cho cuộn CĐC1 là
hiệu số của tín hiệu tỷ lệ theo dòng và áp của hồ quang, phần tín hiệu được tỷ lệ
theo dòng được tạo lên bởi mạch vòng MBD, 1R, 1BA,bộ chỉnh lưu 1CL và bộ
phân áp 5R.Mạch tạo ra tín hiệu tỷ lệ với điện áp hồ quang nhờ điện trở có cấp
2R bộ chỉnh lưu 2CL và bộ phân áp 4R.
Nguyên lý hoạt động
Ở chế độ điều khiển bằng tay: có hai trường hợp nâng và hạ
Giả sử bật công tắc ở vị trí nâng thì tiếp điểm 1và2, 3và 4sẽ kín còn tiếp
điểm khác sẽ hở. Cuộn CĐC2 được cấp điện áp với giá trị điện áp có thể điều
chỉnh được bằng 6R và cực tính dương ở phía con trượt 6R. Lúc này điện áp
phát ra của máy MĐKĐ có cực tính làm cho động cơ quay theo chiều nâng điện
cực, tốc độ nâng phụ thuộc vào vị trí con trượt 6R. Muốn dừng ta bật công tắc
dừng, tất cả công tắc của tiếp điểm hở và động cơ sẽ được hãm .
Giả sử bật công tắc điều khiển ở vị trí hạ (H) thì 9và 10, 11và 12 sẽ kín
cuộn CĐC2 được cấp điện nhưng cực tính của điện áp trên cuộn dây lúc này ngược
so với trường hợp để công tắc ở vị trí nâng,dẫn đến máy điện khuyếch đại sẽ Phát
ra một sực điện động với cực tính ngược lại, động cơ sẽ quay theo chiều hạ điện
cực. Trong trường hợp hạ điện cực thì do hệ số phản hồi âm điện áp tăng lên tốc độ
hạ sẽ nhỏ hơn tốc độ nâng cùng một giá trị điện áp đặt lên cuộn CDC2.
2.2.1.2. Ở chế độ điều khiển tự động:
GVHD: Đào Thanh  21  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Các tiếp điểm 5 và 6, 7 và 8 kín. Mở 1CD và đóng 2CD điện áp ra trên
chỉnh lưu 1CL tỉ lệ với dòng điện hồ quang rơi trên 5R. Điện áp trên chinh lưu

2CD tỉ lệ với áp hồ quang và rơi trên điện trở 4R. Cuộn dây điều chỉnh CĐC1
của MĐKĐ nối với hiệu số điện áp lấy trên một phần của 5R và 4R nghĩa là
thực hiện một quy luật điều chỉnh.
+ Khi chưa có hồ quang:
Dòng hồ quang bằng 0 và điện áp lớn nhất, STĐ của cuộn CĐC1 có chiều để
MĐKĐ phát điện áp cho động cơ Đ hạ điện cực xuống chậm. Lúc này Rơle dòng
RD chưa tác động lên 3R tham gia vào mạch CĐC1 và STĐ của cuộn CĐC1 nhỏ.
GVHD: Đào Thanh  22  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
H¹ H
T? d?ng
Nãng N
}
}
}
Tay g¹t: 1 - 2
3 - 4
5 - 6
7 - 8
9 - 10
11 - 12
S¬ ®å mét pha khèng chÕ
®iÖn c?c lò h? quang
+
-
N
-
H
+
(-U)

-
+
6
CDC1
F1
2CD
2R
1k
2R
2CL
N
H
4
3
12
11
6R
F2
H
10
9
2
1
N
CDC2
-
+
RTh
RA
KTD

RTh
9R
3R
RD
TD
5
5R
RD
D
RA
4CL
8R
MDKD
3CL
1DR
CFA
7R
1CL
1R
1CD
Sơ đồ một pha khống chế điện cực lò hồ quang
Tay gạt: 1 - 2
3 - 4
5 - 6
7 - 8
9 - 10
11 - 12
GVHD: Đào Thanh  23  SVTK: Vũ Thị Yến
N©ng N
Tù ®éng

H¹ H
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
Mặt khác như hình vẽ khi hạ điện cực động cơ sẽ được cấp điện với cực
tính dương ở trên lên 3CL thông mạch nối tắt 7R làm tăng dòng phản hồi âm áp
CFA hạn chế bớt STĐ của cuộn CĐC1 ( cỡ 50%) do vậy điện cực hạ xuống
chậm.
Khi điện cực chạm vào kim loại, dòng lớn nhất và điện áp bằng 0 (ngắn
mạch làm việc ). Lµm STĐ trong cuộn CĐC1 đổi chiều, mặt khác rơle dòng RD
tác động, nối tắt 3R, làm cho máy điện MĐKĐ phát ra điện áp có chiều ngược
lại cấp cho động cơ Đ quay theo chiều kéo điện cực đi lên nhanh. Lúc này động
cơ có cực tính (-) ở trên làm cho 4CL được đặt điện áp thuận nên rơle RA có
điện làm tiếp điểm thường kín mở ra, do đó rơle thời gian Rth mất điện.
Sau thời gian duy trì, tiếp điểm thường mở mở chậm Rth sẽ đưa 9R vào
mạch kích từ KTĐ của động cơ để giảm từ thông và tốc độ động cơ nâng cực
tăng lên. Cũng lúc này do cực tính (-) làm cho 3CL khoá và điện trở 7R tham gia
vào mạch cuộn phản hồi CFA, làm giảm dòng qua CFA sự hạn chế STĐ cuộn
CĐC1 giảm bớt (còn 30%). Do vậy điện áp phát ra của MĐKĐ cũng tăng lên.
Điện cực dời khỏi kim loại thì hồ quang được mồi.
Trong quá trình điện cực đi lên dòng Ihq giảm và áp Uhq tăng. Hiệu điện
áp lấy trên 4R,5R giảm dần STĐ cuộn CĐC1 giảm, điện áp MĐKĐ phát ra giảm
và động cơ nâng cực lên chậm dần. Khi điện áp phát ra của MĐKĐ dưới
ngưỡng nhả của rơle RA thì 9R được tách khỏi mạch kích từ Đ, tốc độ động cơ
quay càng chậm.
Khi cân bằng, điện áp tỷ lệ với dòng hồ quang rơi trên 5R và điện áp tỷ lệ
với áp HQ rơi trên 4R thì STĐ của cuộn CĐC1 bằng 0 làm cho điện áp phát ra
của MĐKĐ cũng bằng 0 và động cơ Đ ngừng quay và hồ quang cháy ổn định.
Nếu xảy ra sự cố:
Mất ổn định hiệu số điện áp sẽ khác 0 và cuộn CĐC1 sẽ có STĐ và
MĐKĐ phát điện áp chạy động cơ dịch cực. Chiều và tốc độ động cơ dich cực
phụ thuộc chiều và độ lớn của STĐ của cuộn CĐC1.

Nếu Ihq tăng thì Đ nâng điện cực lên, còn Ihq giảm thì ngược lại.
* Ưu điểm của hệ thống:
+ Mạch điện đơn giản.
+ Động cơ dịch cực được sử dụng phổ biến.
GVHD: Đào Thanh  24  SVTK: Vũ Thị Yến
Trường ĐHKT Công Nghiệp  Thuyết minh đồ án tốt nghiệp
+ Giá thành hạ.
* Nhược điểm của hệ thống:
+ Không thoả mãn đầy đủ yêu cầu công nghệ của lò hồ quang.
+ Không tự loại trừ được các sự cố mà ta phải theo dõi để tự loại trừ sự cố.
+ Chất lượng sản phẩm thấp.
+ Vận hành phức tạp.
+ Tuổi thọ thấp, hệ thống lạc hậu, ưu điểm Ýt, có nhiều nhược điểm.
2.2.2. Sơ đồ điều khiển dịch cực lò hồ quang bằng thyristor-Hệ thống T-
D.
Sơ đồ này dùng hệ thống van động cơ có độ tác động nhanh, có thể bỏ qua
quán tính của bộ biến đổi. Nó thoả mãn yêu cầu đề ra và chỉ thua kém hệ thống
thuỷ lực về sự tác động nhanh. Bộ chỉnh lưu thyristor có thể làm việc với lò
dung lượng 200T. Động cơ dịch cực có công suất 11kw. Tốc độ dịch cực lớn
nhất (4,5 ữ5 )m/ph khi dùng thanh răng và 1,5 m/ph khi dùng tời.
Sơ đồ này sử dụng bộ chỉnh lưu điều khiển dùng Thyristor mắc theo sơ đồ
tia ba pha mắc song song ngược.
Giới thiệu sơ đồ:
BA
1
, BA
2
: Các máy biến áp tín hiệu dòng,áp hồ quang.
CL
1

,CL
2
: Các bộ chỉnh lưu đi ốt (mắc sơ đồ cầu).
KN : Khối không nhậy.
KĐ : Khối khuếch đại (khuếch đại tín hiệu điều khiển).
NĐK : Nguồn điều khiển (đưa tín hiệu điều khiển tới các khâu phát
xung XP
1
,XP
2
để điều khiển góc mở của các Thyristo).
Ng : Khối nguồn (nguồn nuôi cho các khối khuếch đại).
Ta thấy rằng tốc độ động cơ được quyết định bởi hiệu số của tín hiệu ra
khối KN và tín hiệu phản hồi âm điện áp.
Đi ốt ổn áp 4VD được đưa vào nhằm mục đích tạo chế độ rơle trên đặc tính
(trên đoạn đặc tính mà động cơ quay theo chiều nâng điện cực).
Khi tín hiệu điện áp lấy trên BA
1
,BA
2
tức là tín hiệu tỷ lệ với dòng điện áp
hồ quang được đưa tới các bộ chỉnh lưu CL
1
,CL
2
, sù mất cân bằng giữa các tín
hiệu đầu vào sẽ được đưa tới khâu vùng không nhậy KN. Từ đó tới khâu khuếch
đại bán dẫn KĐ. Ngoài ra tới khâu KĐ còn có tín hiệu phản hồi âm tốc độ của
GVHD: Đào Thanh  25  SVTK: Vũ Thị Yến