đồ án kỹ thuật điện điện tử Thiết kế hệ truyền động một chiều tiristor – động cơ cho hệ thống dịch cực lò quang luyện thiết với công suất của động cơ một chiều

Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
LỜI NÓI ĐẦU

Trong Thời đại Ngày nay truyền động điện đang ngày càng được
ứng dụng rộng rãi trong mọi lónh vực của đời sống nhờ những ưu thế
của nó như kết cấu gọn nhẹ, độ bền và độ tin cậy cao. Không gây ảnh
hưởng xấu đến môi trường (như : ô nhiễm, nhiễu, gây ồn). Bên cạnh đó
truyền động điện còn có một ưu thế nổi bậc, đặc biệt đối với truyền
động điện một chiều là khả năng điều khiển dễ dàng. Chính vì vậy mà
truyền động điện một chiều cómột vai trò quan trọng trong các dạng
truyền động hiện nay đang dùng. Nhất là trong lónh vực đòi hỏi khả
năng điều khiển cao như trong các máy sản xuất.
Tuy nhiên truyền động điện một chiều đòi hỏi phải có nguồn điện
một chiều với các cấp điện áp khác nhau, vì vậy việc tạo ra những bộ
nguồn một chiều thích hợp đã và đang là những vấn đề đặt ra. Trong
một số trường hợp người ta dùng các nguồn điện hóa như pin, ăc qui …
nhược điểm của loại nguồn này là giá thành khá cao mà nguồn công
suất lại hạn chế. Trong một số trường hợp khác, người ta dùng nguồn
máy phát một chiều có khả năng cho công suất lớn nhưng giá thành
cũng khá cao và kết cấu lại cồng kềnh.
Ngày nay cùng với sự phát triển của ngành kỹ thuật bán dẫn các bộ
nguồn một chiều dùng chỉnh lưu bán dẫn ngày càng chiếm ưu thế nhờ
có kết cấu gọn nhẹ, hiệu suất và độ tin cậy cao, giá thành hạ không có
tiếng ồn … cũng chính loại nguồn này mà truyền động điện một chiều
ngày càng trở nên tiện lợi và ứng dụng rộng rãi hơn.
Xuất phát từ những vấn đề mà thực tiễn đặt ra trên bảng đồ án này
sẽ nghiên cứu, thiết kế hệ truyền động một chiều tiristor – động cơ cho
hệ thống dòch cực lò quang luyện thiết với công suất của động cơ một
chiều kích từ độc lập là :
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
1

Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
P = 2,7 kw – 1500 vòng/phút
Nội dung của bảng đồ án gồm 5 chương
Chương 1 : tổng quan về công nghệ lò hồ quang, yêu cầu của truyền
động dòch cực lò hồ quang luyện thiếc.
Chương 2 : Tổng quan về các phương pháp điều tốc động cơ một chiều.
Chương 3 : Tổng quan về các sơ đồ chỉnh lưu thyristor.
Chương 4 : Tính chọn sơ đồ động lực.
Chương 5 : Thiết kế mạch điều khiển hệ kín và hở.
Sau một thời gian làm việc dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy cao
văn thành em đã hoàn thành đồ án của mình. Nhưng vì khả năng và
thời gian có hạn nên chắc chắn vẫn còn sai sót nhất đònh.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Cao Văn Thành đã tận tình
giúp đỡ cho em trong quá trình hoàn thành đồ án. Em cũng xin bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô giáo trong bộ môn thiết bò điện -
điện tử và các thầy cô giáo trưiờng đại học bách khoa Hà Nội đã nhiệt
tình giảng dạy, giúp đỡ tạo điều khiện trong suốt quá trình học tập và
rèn luyện của em để đến ngày hôm nay em hoàn thành được nhiệm vụ
học tập của mình.
Em xin chân thành cảm ơn.
Hà Nội, tháng 5 năm 2004
Sinh viên thiết kế.
Tô Ngọc Quốc
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
2
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LÒ HỒ QUANG,
YÊU CẦU CỦA TRUYỀN ĐỘNG DỊCH CỰC LÒ HỒ QUANG
LUYỆN THIẾC.
⇓1 ĐẶC ĐIỂM CÔNG NGHỆ LÒ HỒ QUANG

Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lửa hồ quang giữa các
điện cực hoặc giữa điện cực và kim loại để nấu chảy kim loại. Lò điện
hồ quang dùng để nấu thiếc hợp kim chất lượng cao.
Theo dòng điện sử dụng, hồ quang được chia thành :
- Lò hồ quang một chiều
- Lò hồ quang xoay chiều
Theo cách cháy của ngọn lửa hồ quang được chia thành hai loại :
lò nung nóng gián tiếp và trực tiếp :
+ Lò nung nóng gián tiếp : Nhiệt của ngọn lửa xảy ra giữa hai điện
cực (graphit, than) được dùng để nấu chảy kim loại.
+ Lò nung nóng trực tiếp : nhiệt của ngọn lửa hồ quang xảy ra giữa
điện cực và kim loại dùng để nấu chảy kim loại.
3
4
2
4
3
1
2
1
lò nung gián tiếp lò nung trực tiếp
1. điện cực, 2. ngọn lửa hồ quang, 3. kim loại, 4. vỏ lò nung
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
3
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
1.Theo đặc điểm chất liệu vào lò, lò hồ quang được phân thành lò chất
liệu (liệu rắn, kim loại vụn) bên xườn bằng phương pháp thủ công hay
máy móc (máy chất liệu, máy trục có máng) qua cửa lò, lò chất liệu
trên đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu. Loại lò này có cơ cấu nâng vùng
nóc.

* về kết cấu, một lò hồ quang bất kỳ có các bộ phận chính :
1. Nồi lòcó lớp vỏ cách nhiệt và có cữa lò và miệng rót.
2. vòm nóc lò có vỏ cách nhiệt.
3. Cơ cấu giữ và dòch chuyển điện cực, truyền động bằng điện hay
thủy lực.
`4. Cơ cấu nghiêng lo,ø truyền động bằng điện hay thủy lực.
5. Lò dẫn điện từ máy biến áp lò tới lò.
Ngoài ra, đối với lò hồ quang nạp liệu từ trên cao, còn có cơ cấu
nâng, quay vòm lò, cơ cấu rót kim loại cũng như gầu nạp liệu.
Trong các lò hồquang có nồi lò sâu, kim loại lỏng ở trạng thái tónh
có chênh lệch nhiệt độ theo độ cao (khoảng 100
0
C/m). trong điều kiện
đó, để tăng cường phản ứng của kim loại (với xỉ) và để đảm bảo khả
năng nóng kim loại trước khi rót, cần phải khuấy trộn kim loại lỏng.
các lò dung lượng nhỏ (dưới 6 tấn) thì việc khuấy trộn thực hiện bằng
tay qua cơ cấu cơ khí . với lò dung lượng trung bình (12
÷
50 tấn) và đặc
biệt lớn (100 tấn và hơn) thì thực hiện bằng thiết bò khuấy trộn để
không những giảm lao động vất vả của thợ nấu mà còn nâng cao chất
lượng của kim loại nấu.
Thiết bò khuấy trộn kim loại lỏng thường là thiết bò điện từ có
nguyên lý làm việc tương tự động cơ không đồng bộ rôto ngắn mạch.
Từ trường chạy tạo ra ở lò có đáy phi kim loại nhờ hai cuộn dây (stato)
dòng xoay chiều tần số 0,5
÷
1 hz lệch pha nhau góc 90
0
điện. Do từ

trường này mà kim loại có lực điện từ dọc trục lò. Khi đổi nối dòng
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
4
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
trong các cuộn dây, có thể thay đổi hướng chuyển động của kim loại
trong nồi theo hướng ngược lại.
* các thông số quan trọng của lò hồ quang là :
+Dung lượng đònh mức của lò: số tấm kimloại lỏng trong một mẻ
nấu
+Công suất đònh mức của biến áp lò : nh hưởng quyết đònh tới thời
gian nấu luyện nghóa là tới năng suất lò.
-Theo mức độ công suất tác dụng của máy biến áp, nấu chảy một
tấm kim loại lỏng lò hồ quang còn chia ra : lò có công suất bình thường,
cao và siêu cao. Lò hồ quang công suất cao và siêu cao còn có hệ thống
làm mát.
* Chu trình làm việc của lò hồ quang gồm 3 giai đoạn với các đặc
điểm công nghệ sau :
*Giai đoạn 1 : giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại. Trong
giai đoạn này, lò cần công suất nhiệt lớn nhất, điện năng tiêu thụ
chiếm khoảng 60
÷
80% năng lượng toàn mẻ nấu. Và thời gian của nó
chiếm khoảng 50
÷
60 % toànbộ thời gian một chu trình.
Để đảm bảo công suất nấu chảy, ngọn lửa hồ quang phải cháy ổn
đònh. Khi cháy, điện cực bò ăn mòn dần, khoảng cách giữa điện cực và
kim loại tăng lên. Để duyhồ quang, điện cực phải điều chỉnh gần vào
kim loại. Lúc đó, dễ xảy ra hiện tượng điện cực chạm vào kimloại – gọi
là quá điều chỉnh – và gây ra ngắn mạch làm việc. Ngắn mạch làm việc

tuy xảy ra trong thời gian ngắn nhưng lại hay xảy ra nên các thiết bò
điện trong mạch động lực thường phải làm việc ở điều kiện nặng nề.
Đây là đặc điểm nổi bậc cần lưu ý khi tính toán và chọn thiết bò cho lò
hồ quang.
Ngắn mạch làm việc cũng có thể gây ra do sụt lở các thành của hố
bao quanh đầu điện cực tạo ra ở trong liệu. Rồi sự nóng chảy của các
mẫu liệu cũng có thể phá hỏng ngọn lửa hồ quang do tăng chiều dài
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
5
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
ngọn lửa. Lúc đó phải tiến hành mồi lại bằng cách hạ điện cực xuống
cho chạm kim loại rồi nâng lên, tạo hồ quang.
Trong giai đoạn này, số lần ngắn mạch làm việc có thể tới 100 lần
hoặc hơn. Mỗi lần xảy ra ngắn mạch làm việc, công suất hữu ích giảm
mạnh và có khi bằng không với tổn hao cực đại. Thời gian cho phép
của một lần ngắn mạch làm việc là 2
÷
3s.
Tóm lại, giai đoạn nấu chảy là giai đoạn hồ quang cháy kém ổn đònh
nhất, công suất nhiệt của lò hồ quang dao động mạnh và ngọn lửa hồ
quang rất ngắn, thường từ vài mm đến 10
÷
15 mm, do vậy, trong giai
đoạn này, điện áp cấp và công suất ra của biến áp lò là lớn nhất.
*Giai đoạn 2 : giai đoạn Oxi hóa và hoàn nguyên. Đây là giai đoạn
khử cacbon của kim loại đến một giới hạn nhất đònh tùy theo yêu cầu
công nghệ, khử P và S, khử khí trong gang rồi tinh luyện. Sự cháy hoàn
toàn của cacbon gây sôi mạnh kim loại. giai đoạn này, công suất
nhiệt yêu cầu về cơ bản là để bù lại các tổn hao nhiệt và nó bằng
khoảng 60% công suất nhiệt của giai đoạn 1. hồ quang cũng cần duy trì

ổn đònh.
Trước khi thiết ra lò phải qua giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn
khử Oxi, khử sunFua và hợp kim hóa kim loại. Công suất yêu cầu lúc
này chỉ cỡ 30% so với giai đoạn 1. chếđộ năng lượng tương đối ổn đònh
và chiều dài ngọn lửa hồ quang khoảng vài chục mm.
*Giai đoạn 3 : Giai đoạn phụ, đây là giai đoạn lấy sản phẩm đã nấu
luyện, tu sửa, làm vệ sinh và chất liệu vào lò.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
6
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Đồ thò công suất hữu công tiêu thụ ở lò hồ quang 100tấn.
⇓1.2 SƠ ĐỒ ĐIỆN (THIẾT BỊ CHÍNH MẠCH LỰC) LÒ HỒ QUANG
Điện cấp cho lò là hồ quang lấy từ trạm biến áp lò. Điện áp vàp
là 6; 10; 35 hay 110 KV là tùy theo công suất lò.
Sơ đồ có các thiết bò chính sau :
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
0
10
2
1
Nấu chảy
ôxi hoá
20
30
P(MW)
Tu sửa làm vệ sinh
4
3
Tinh luyện
t(h)

7
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Sơ đồ điện lò hồ quang
CL : cầu dao cách ly dùng phân cách mạch động lực của lò với lưới khi
cần thiết, như lúc sửa chữa.
1MC : máy cắt dùng để bảo vệ lò hồ quang khỏi ngắn mạch sự cố, và
dùng đóng mạch lực dưới tải.
2MC : mở ra để cuộn kháng K tham gia vào mạch, hạn chế dòng ngắn
mạch.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
3
∼
6 - 10 kV
CL
1MC
1TI
2MC
3MC
4MC
BAL
K
A
A
A
A
V
V
V
W
KWh

MN
2TI
TU
ĐKBV
8
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
3MC, 4MC : là máycắt dùng để đổi nối cuộn sơ cấp thành ∆ hay Y, và
nối với các điện cực của lò qua mạch ngắn (MN) không có mối hàn .
K : cuộn kháng dùng hạn chế dòng điện khi ngắn mạch làm việc và ổn
đònh sự cháy hồ quang.
BAL : biến áp lò dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp.
TI : biến dòng điện
TU : biến điện áp
ĐKBV : điều khiển bảo vệ
MN : mạch ngắn
Ở giai đoạn hoàn nguyên, công suất lò yêu cầu ít hơn thì 2MC lại
mở ra để đưa vào 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 đònh hồ quang và hạn chế dòng ngắn mạch làm việc
do các phần tử cảm kháng của sơ đồ lòđảm nhiệm
Biến áp lò BAL dùng để hạ áp và điều chỉnh điện áp . Việc đổi
nối cuộn sơ cấp thành hình tam giác hay sao thực thiện nhờ các máy
cắc 3MCvà4MC .Cuộn thứ cấp củabiến áp lò nối với các điện cực của
lò qua một mạch ngắn (MN) không phân nhánh, không có mối hàn.
Phía sơ cấp BAL có đặc rơle dòng điện cực đại để tác động lên
cuộn ngắt máy cắt 1MC. Rơle này có duy trỳ thời gian. Thời gian duy
trỳ này giảm khi bội số quá tái dòng tăng. Nhờ vậy ,1MC ngắt mạch
lực của lò HQ chỉ khi có ngắn mạch sự cố và ngắn mạch làm việc kéo
dài mà không sử lý được. Với ngắn mạch làm việc trong một thờigian
tương đối ngắn ,1MC không cắt mạch mà chi có tín hiệu đèn và

chuông. Phía sơ cấp BAL còn có các dụng cụ đo lường ,kiểm tra : như
vonkế, ampe kế ,công tắctơ ,pha kế…vv.phíathứ cấp nối các ampekế đo
dòng HQ, cuộn dòng điện của bộ điều chỉnh tự động và rơle cực đại.
Dòng tác động và thời gian duy trỳ của rơle được chọn sao cho khi
ngắn mạch thời gian ngắn ,bộ điều chỉnh làm giảm dòng điện của lò
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
9
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
chỉ sau thời gian duy trỳ của rơle. Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra và
bảo vệ khác(trong khối ĐKBV) cũng được nối với máy biến điện áp TU
và các máy biến dòng 1TI,2TI.
*. Máy biến áp lo ø(BAL).
Máy BAL dùng cho lò hồ quang phải làm việc trong các điều kiện đặc
biệt nặng nề nên có các đặc điểm sau:
-Công suất thường rất lớn (có thể tới hàng chục MW) và dòng điện
thứcấp rất lớn (tới hàng trăm KA).
-Điện áp ngắn mạch lớn để hạn chế dòng ngắn mạch dưới (2,5 ÷
4)I
đm
có độ bền cơ học cao để chòu được các lực điện từ 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.
-Phải làm mát tốt vì dòng lớn , hay có ngắn mạch và vì biến áp đặt
ở nơi kín lại gần lò.
Công suất BAL có thể xác đònh gần đúng từ điều kiện nhiệt trong giai
đoạn nấu chảy vì ở các giai đoạn khác, lò đòi hỏi công suất tiêu thụ ít
hơn.
Nếu coi rằng, trong giai đoạn nấu chảy tổn thất năng lượng lò hồ
quang trong BALvà cuộn kháng K được bù trừ bởi năng lượng của

phần ứng tỏa nhiệt thì công suất BAL có thể xác đònh bởi biểu thức :

bal
nc sd
W
S
t .K .cos
=
ϕ
(KVA)
Trong đó :
t
nc
– thời gian nấu chảy (h).
k
sd
– hệ số sử dụng công suất BAL trong giai đoạn nấu
chảy.
Cosϕ – hệ số công suất của thiết bò lò hồ quang.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
10
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
W – năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời gian
nấu chảy và dừng lò giữa hai mẻ nấu (KW- h).

W = w.G.
Trong đó : G – khối lượng kim loại nấu (tấn).
w – suất chi phí điện năng để nấu chảy (KWh/tấn).
Suất chi phí điện năng giảm đối với lò có dung lượng lớn, thường w =
(400 ÷ 600) (KWh/tấn).

+ Thời gian nấu thường từ (1÷ 3h) tùy dung lượng lò.
+ Hệ số sử dụng công suất BAL thường 0,8 ÷ 0,9.
Hiện nay công suất BAL ngày càng có xu hướng tăng vì nó cho phép
giảm thời gian nấu chảy, giảm suất chi phí năng lượng do hạ tổn hao
nhiệt.
Cuộn dây thứ cấp BAL thường nối ∆ vì dòng ngắn mạch được phân
ra hai pha và như vậy điều kiện làm việc của các cuộn dây sẽ nhe hơn.
BAL thường phải làm việc trong trình trạng ngắn mạch và phải có
khả năng quá tải nên thường chế tạo to , nặng hơn các máy biến áp
động lực cùng công suất.
*. Mạch ngắn(MN).
Mạch ngắn hay dây dẫn dòng thứ cấp có dòng điện làm việc rất lớn ,
tới hàng chục và ngay cả hàng trăm nghìn ampe.
Tổn hao công suất ở mạch ngắn
∆P
mn
= I
2
mn
.r
rmn
Do vậy BAL phải đặt gần lò để giảm bớt tổn hao.ngoài ra mạch ngắn
còn phải đảm bảo sự cân bằng r
m
và x
m
giữa các pha đe åco ùcác thông số
điện(công suất , điện áp, dòng) như nhau của các hồ quang.
Khi 3 pha mạch ngắn phân bố đối xứng thì hổ cảm giưa hai pha bất
kỳ sẻ bằng nhau và sức điện động hổ cảm bằng không. Trường hợp nếu

khoảng cách giữa các pha không như nhau, hổ cảm giữa các pha sẻ
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
11
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
khác nhau. Trong một pha nào đó sẻ xuất hiện sưc điện động phụ
ngược chiều dòng điện trong pha đó và tạo ra một xụp áp phụ trên
điện trở thuần trên pha đó. Kết quả là pha này như thể tăng điện trở
tác dụng, gây ra một tổn hao công suất phụ và công suất hồ quang của
pha này sẻ giảm so với pha
khác . Đồng thời , ở một pha khác sđđ Phụ lại cùng chiều với dòng điện
của pha, điện trở tác dụng như bò giảm và công suất hồ quang pha này
tăng lên. Hiện tượng trên gây ra sự mất đôùi xứng và điện áp giưã các
hồ quang , sự phân bố công suất không đồng đều giữa các pha , giảm
hiệu suất lò và với lò công suất càng lớn thì sự mất đối xứng điện từ ở
mạch ngắn sẻ càng lớn.
Để chống hiện tượng trên bằng cách phân bố đối xứng về mặt
hình học và về mạch điện từ của mạch ngắn và các điện cực đặc ở 3
đỉnh một tam giác đều với lò dung lượng dưới 10 tấn thì mạch ngắn
thường được nối theo sơ đồ ∆ . lò dung lượng lớn , ngắn mạch thường
được nối ∆ ơ ûcác điện cực.
⇓1.3 YÊU CẦU VỚI CÁC SƠ ĐỒ ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG
Các lò hồ quang nấu luyện kim loại đều có các bộ đều chỉnh tự
động việc dòch điện cực . vì nó cho phép giảm thời gian nấu luyện ,
nâng cao năng suất lò , giảm năng suất chi phí năng lượng , giãm thấm
các bon cho kim loại , nâng cao chất lượng thiết, giảm lao động công
suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện lao động…vv.
Chất lượng thiết nấu luyện phụ thuộc vào công suất và sự phân bố
nhiệt hay nhiệt độ trong nồi lò.
Điều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay
đổi điện áp ra BAL hoặc bằng sự dòch chuyển điện cực để thay đổi

Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
12
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
chiều dài ngọn lửa hồ quang và như vậy sẻ thay đổi điện áp hồ quang ,
dòng điện hồ quang và công suất tác dụng của hồ quang.
Về nguyên tắc , việc duy trì công suất lò hồ quang có thể thông qua
một trong các thông số sau: Dòng điện hồ quang Ihq ,điện áp hồ quang
Uhq, tỉ số giữa dòng điện và điện áp hồ quang,
hq
hq
hq
U
Z
I
=
Bộ điều
chỉnh này duy trì dòng hồ quang không đổi (I
hq
= const) sẻ không mồi
hồ quang được. Ngoài ra, khi dòng điện trong một pha nào đó sẻ thay
đổi sẻ kéo theo dòng
điện trong 2 pha còn lại thay đổi. Ví dụ, khi hồ quang trong một pha bò
đứt thì lò hồ quang làm việc như một phụ tải một pha với 2 pha còn lại
nối tiếp vào điện áp dây. Lúc đó các bộ điều chỉnh 2 pha còn lại sẻ tiến
hành hạ điện cực mặc dù không cần việc đó. Các bộ điều chỉnh này chỉ
dùng cho lò hồ quang một pha và chủ yếu dùng trong lò hồ quang chân
không.
Bộ điều chỉnh duy trì điện áp hồ quang không đổi (U
hq
= const) có

khó khăn trong việc đo thông số này . thực tế , cuộn dây đo được nối
giữa thân kim loại của lò và thanh cái thứ cấp BAL . Do vậy , điện áp
đo phụ thuộc dòng tải và sự thay đổi dòng của một pha sẻ ảnh hưởng
tới hai pha còn lại như đã trình bày đối với bộ điều chỉnh giữ I
hq
= const
Phương pháp tốt nhất là dùng bộ điều chỉnh duy trì
hq
hq
hq
U
Z
I
=
= const
Thông qua hiệu số cáctín hiệu dòng áp:

a.I
hq
– b.U
hq
= b.I
hq
(Z
ohq
-Z
hq
)
trong đó:
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành

13
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
a,b - hệ số phụ thuộc hệ số các biến áp đo lường (biến
dòng , biến điện áp) và điện trở điều chỉnh trên mạch (thay đổi bằng
tay khi điều chỉnh).
Z
ohq
, Z
hq
– gía trò đặt và gía trò thực của tổng trở hồ quang.
Từ phng trình trên suy ra :

hq hq
ohq hq hq
hq
a.I b.U
Z Z Z
b.I
−
= − = ∆
Như vậy, việc điều chỉnh thực hiện theo độ lệch của tổng trở hồ
quang so với giá trò đặt (điều chỉnh vi sai). Phương pháp này dễ mồi hồ
quang, duy trì được công suất, ít chòu ảnh hưởng của dao động điện áp
nguồn cũng như ảnh hưởng lẫn nhau giữa các pha.
Mỗi giai đoạn làm việc của lò hồ quang (nấu chảy, Oxi hóa, hoàn
nguyên) đòi hỏi một công suất nhất đònh, mà công suất này lại phụ
thuộc
chiều dài ngọn lửa hồ quang. Như vậy, điều chỉnh dòch điện cực tức là
điều chỉnh chiều dài ngọn lửa hồ quang, do đó điều chỉnh được công
suất lò hồ quang. Đó là nhiệm vụ cơ bản của các bộ điều chỉnh tự động

các lò hồ quang.
*.Các yêu cầu chính đề ra cho một bộ điều chỉnh công suất lò hồ
quang là :
1.Đủ nhạy để đảm bảo chế độ làm việc đủ cho lò. Duy trì dòng điện
hồ quang không tụt quá (4
÷
5)% trò số dòng điện làm việc. Vùng không
nhạy của bộ điều chỉnh không quá
±
(2
÷
4)% trong các giai đoạn khác.
2.Tác động nhanh, đảm bảo khử ngắn mạch hay đứt hồ quang trong
thời gian 1,5
÷
3 s. điều đó sẽ làm giảm số lần ngắt máy cắt chính, giảm
sự thấm C của kim loại …vv. Các lò hồ quang hiện đại không cho phép
ngắt máy cắt chính quá 2 lần trong giai đoạn nấu chảy. Đảm bảo yêu
cầu này nhờ tốc độ dòch cực nhanh, tới 2,5
÷
3 m/ph trong giai đoạn
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
14
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
nấu chảy (khi dùng truyền động điện cơ) và 5
÷
6 m/ph (truyền động
bằng thủy lực). Dòng điện hồ quang càng lệch xa trò số đặt thì tốc độ
dòch cực càng phải nhanh.
3. thời gian điều chỉnh ngắn.

4. Hạn chế tối thiểu sự dòch cực không cần thiết như khi chế độ làm
việc bò 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 3 pha không
có dây trung tính. Chế độ hồ quang của một pha nào đó bò phá hủy sẽ
dẫn theo phá hủy chế độ hồ quang của các pha còn lại. Điện cực các
pha còn lại đang ở vò trí chủ cũng có thể bò dòch chuyển. Do vậy mỗi
pha cần có hệ điều chỉnh độc lập để sự làm việc của nó không ảnh
hưởng tới chế độ làm việc của các pha khác.
5. Thay đổi công suất lò bằng phẳng trong giới hạn 20
÷
125 % trò
số đònh mức với sai số không quá 5%.
6. Có thể chuyển đổi nhanh từ chế độ điều khiển tự động sang chế
độ điều khiển bằng tay do phải thực hiện thao tác phụ nào đó (chẳng
hạn nâng điệu cực trước khi chất liệu vào lò) và ngược lại, chuyển
nhanh chế độ tự động.
7. tự động châm lửa hồ quang khi bắt đầu làm việc và sau khi hồ
quang bò đứt. Khi ngắn mạch thì được nâng điện cực lên không làm đứt
hồ quang.
8. Dừng mọi điện cực khi mất lưới điện.
Cơ cấu chấp hành (cơ cấu dòch cực) có thể truyền động bằng điện –
cơ hay thủy lực. Trong cơ cấu điện – cơ, động cơ được dùng phổ biến là
động cơ một chiều kích từ độc lập vì nó có mômen khởi động lớn, dải
điều chỉnh rộng, bằng phẳng, dễ điều chỉnh và có thể dễ mở máy, đảo
chiều, hãm. Đôi khi cũng dùng động cơ không đồng bộ có mômen quán
tính của rôto nhỏ.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
15
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
⇓1.4 YÊU CẦU ĐIỀU CHỈNH 3 ĐIỆN CỰC LÒ HỒ QUANG DÙNG 3 ĐỘNG CƠ

MỘT CHIỀU TRÊN 3 ĐIỆN CỰC.
Trong quá trình nung luyện thiếc, 3 điện cực bò ăn mòn không đồng
đều, cho nên ta nâng hạ 3 điện cực này không đồng bộ với nhau. Vì vậy
ta thường điều khiển từng cực, trong quá trình điều khiển điện cực có
thể có cực được hạ xuống sâu vì điện cực bò ăn mòn. Để điều khiển 3
điện cực này ta dùng 3 động cơ điện một chiều trên 3 điện cực (mỗi
điện cực gắn một động cơ). Là động cơ điện một chiều kích từ độc lập
vì nó co mômen khởi động lớn, dải điều chỉnh rộng, bằng phẳng, dễ
điều chỉnh và có thể dễ mở máy, đảo chiều quay hãm.

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU
CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU.
⇓ 2.1 ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN.
Trong quá trình làm việc tốc độ của động cơ điện thường bò thay
đổi do sư biến thiên của tải, của nguồn và do đó gây ra sự sai lệch về
tốc độ thực so với tốc độ đặt, hay tốc độ mong muốn (tốc độ làm việc
của hệ thống truyền động điện do công nghệ yêu cầu). Bởi vậy, việc
điều chỉnh tốc độ là một trong những vấùn đề quan trọng trong truyền
động điện tự động.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
16
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Một yêu cầu đatê ra khi thiết kế hệ truyền đôïng là sự phù hợp giữa
đặc tính điều chỉnh của động cơ điện và đặc tính của tải. Người ta
thường chọn hệ truyền động cũng như phương pháp điều chỉnh nào cho
đặc tính điều chỉnh bám sát yêu cầu của tải. Mặc khác , vẫn phải luôn
đãm bảo được tính ổn đònh công tác trong chế độ làm việc xác lập cũng
như quá trình quáđộ.
Đối với động cơ điện một chiều kích từ động lập, về phương diện
điều chỉnh tốc độ có nhiều ưu việc do khả năng điều chỉnh tốc độ dễ

dàng, cấu trúc mạch lạc, mạch điều khiển đơn giản, chất lượng điều
chỉnh cao trong dải điều chỉnh tốc độ rộng. Sau đây là các phương pháp
điều chỉnh động cơ điện một chiều kích từ độc lập.
⇓ 2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH TỐC ĐỘ ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ ĐIỆN
MỘT CHIỀU KÍCH TỪ ĐỘC LẬP.
Để có những phương pháp điều chỉnh tốc độ hợp lý thì ta phải xem
xét đặc tính cơ của động cơ điện một chiều kích từ độc lập, nó biểu thò
quan hệ giữa tốc độ quay và mômen. n = f(M) và được viết dưới dạng :

2
e
M e
R .M
U
n=
C .
C .C .
−
φ
φ
(2-1)
Với những điều kiện U = C
te
, It = C
te
, khi M (hoặc Iư) thay đổi, từ
thông của động cơ điện một chiều cũng hầu như không đổi vì thực ra
ảnh hưởng làm giảm bớt từ thông của phần ứng ngang trục rất nhỏ cho
nên biểu thức (2 –1) có thể viết dưới dạng :

= =
ư
o
R .M
n n
K
(2-2)
Và đặc tính cơ của động cơ điện kích từ là một đường thẳng như
hình vẽ (hình 2 -1).
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
17
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Hình2-1.Đặc tính cơ(và đặc tính tốc độ)

Đường đặc tính cơ trên ứng với trường hợp mạch của phần ứng
không có điện trở phụ và được gọi là đường đặc tính cơ tự nhiên. Do R
ư
rất nhỏ nên khi thay đổi từ thông đến đònh mức, tốc độ giảm rất ít
(khoảng 2 ÷ 8% tốc độ đònh mức) cho nên đặc tính cơ của động cơ điện
một chiều kích từ độc lập rất cứng.

1. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi từ thông.
Muốn thay đổi từ thông động cơ, ta tiến hành thay đổi dòng điện kích
từ của động cơ qua một điện trở mắc nối tiếp ở mạch kích từ (hình 2 –
2a). rõ ràng, phương pháp này chỉ cho phép tăng điện trở vào mạch
kích từ nghóa là chỉ có thể giảm dòng điện kích từ (I
kt
≤ I
ktđm
) do đó chỉ

có thể thay đổi
về phía giảm từ thông. Khi giảm từ thông, đặc tính dốc hơn và có tốc
độ không tải lớn hơn. Họ đặc tính cơ khi giảm từ thông như (hình 2- 2b)
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
n
n
o
n
đm
M
đm
I
ưđm
M(I
ư
)
18
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Hình2-2.Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng
phương pháp thay đổi từ thông.
Phương pháp điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi từ thông có đặc điểm :
+Từ thông càng dảm thì tốc độ không tải lý tưởng của đặc tính cơ càng
tăng, tốc độ động cơ càng lớn.
+Độ cứng đặc tiùnh cơ giảm khi giảm từ thông
+Có thể điều chỉnh trơn trong dải điều chỉnh
D ≈ 3:1
+chỉ thay đổi được tốc độ về phía tăng theo phương pháp này.
+Do độ dốc đặc tiùnh cơ tăng lên khi giảm từ thông nên các đặc tính sẽ
cắt nhau và do vậy, với tải không lớn (M
đm1

) thì tốc độ tăng khi từ
thông giảm (hình2 – 2b), còn ở vùng tải lớn (M
đm2
) tốc độ có thể tăng
hoặc giảm tùy theo tải. thực tế, phương pháp này chỉ sử dụng ở vùng
tải không quá lớn so với đònh mức.
Phương pháp này rất kinh tế vì việc điều chỉnh tốc độ thực hiện ở
mạch kích từ với dòng kích từ là (1 ÷ 10)% dòng đònh mức của phần
ứng. Tổn hao điều chỉnh thấp.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
R
KT
E
CKT
I
KT
ω
ω
ω
ω
02
01
0
Iư
hình a.
M
đm2
M
đm1
M

nm1
M
nm2
M
nm
M
0
2
1
hình b.
φφ
φ
19
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Hình 2-2c. Đặc tính cơ.
2. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở ở mạch phần ứng.
Sơ đồ nguyên lý nối dây như (hình 2 – 3a). khi tăng mạch phần ứng, đặc
tính cơ dốc hơn nhưng vẫn giữ nguyên tốc độ không tải lý tưởng. Họ
đặc tính cơ khi thay dổi điện trở mạch phần ứng (hình 2 – 3b).
Khi có thêm điện trỏ phụ Rf vào mạch phần ứng thì biểu thức (2 – 2)
trở thành :

+
= −
ư f
o
(R R ).M
n n
K
Ứng với các trò số khác nhau của R

f
thì có các đường đặc tính cơ khác
nhau. Trong đó ứng với R
f
= 0 là đường đặc tính cơ tự nhiên. Điều này
thể hiện ở (hình 2 – 3b)
Ta thấy rằng nếu Rf càng lớn đặc tính cơ sẽ có độ dốc càng cao và
do đó mền hơn và ngược lại.

Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
TN
Inm
ω
ω
ω
ω
02
01
0
I
φ
φ
φ
đm
1
2
20
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Nghóa là tốc độ sẽ thay đổi nhiều khi tải thay đổi. Cũng như trên giao
điểm của những đường đó với đường M

0
=f(n) cho biết trò số tốc độ xác
lập khi điều chỉnh tốc độ bằng thay đổi điện trở phụ Rf.
E
hình a.
CKT
I
KT
R
KT
Hình b.
n
n
o
0
M
R
f1
R
f2
R
f3
R
f4
R
f=
0
Hình 2-3. Điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng
phương pháp thay đổi điện trở mạch phần ứng.
3. Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp :

Phương pháp này chỉ áp dụng được với động cơ điện 1 chiều kích từ
độc lập hoặc động cơ kích từ song song làm việc ở chế độ kích từ độc
lập.
Hình 2-4.Đặc tính cơ (và đặc tinh tốc độ) động cơ một chiều kích từ độc
lập ở những điện áp trên phần ứng khác nhau.
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
M
I
1 U
đm
n
2
3
4
n
01
n
02
n
03
n
04
21
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
Khi thay đổi U ta có một hệ đặc tính cơ có cùng độ dốc đường 1
ứng với U
đm
, đường 2,3 ứng với U
đm
> U

2
> U
3
và đường 4 ứng với U
4
>U
đm
.
Nhưng không cho phép vượt quá điện áp đònh mức nên việc điều
chỉnh tốc độ trên tốc độ đònh mức không được áp dụng hoặc chỉ được
thực hiện trong một
phạm vi rất hẹp. Phương pháp này lúc điều chỉnh tốc độ, mômen
không đổi vì φ và Iư điều không đổi. I
ư
không đổi là vì giảm U, tốc độ n
giảm làm E cũng giảm nên :

−
= ≈
te
ư
ư
U E
I C
R
Phương pháp thay đổi điện áp để mở máy và điều chỉnh tốc độ của
động cơ điện 1 chiều kích từ độc lập còn có thể thực hiện được nhờ các
bộ biết đổi tiristor nối theo sơ đồ (hình 2-5) hai bộ biến đổi A và B được
nối song song ngïc, trong đó bộ biến đổi B được dùng khi cần thay đổi
đấu của điện áp Uc để động cơ đổi chiều quay. Trường hợp không cần

đổi chiều quay thì chỉ cần bộ biến đổi A.
Điện áp một chiều Uc đặt vào phần ứng động cơ có quan hệ với
điện áp xoay chiều U theo biểu thức :
U
c
= U
co
. cosα
Trong đó : U
co
= 1,35 U ; 0 < α < 90
0
Khi mở máy cần điều chỉnh góc mở α lớn để có Uc nhỏ, đủ để khắc
phục điện áp rơi trên điện trở phần ứng và hạn chế dòng điện mở máy,
sau đó giảm dần α để tăng tốc độ của động cơ đến giá trò mong muốn.
Để điều chỉnh tốc độ cần thay đổi các giá trò của α để có giá trò Uc
và đặc tính cơ khác nhau như (hình 2-4).
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
22
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
T T
T
T
TT
T
T
T
T
T
T

U
Hình 2 Bộ biến đổi A Bộ biến đổi B
Hinh-5.Dùnh bộ biến đổi tiristor thay đổi Uc điều chỉnh tốc độ động cơ
điện một chiều.
* Điềuchỉnh tốc độ động cơ một chiều kích từ độc lập bằng biện pháp
thay đổi điện áp phần ứng có các đặc điểm:
- Điện áp phần ứng càng giảm, tốc độ động cơ càng nhỏ.
Điều chỉnh trơn trong toàn bộ dải điều chỉnh .
- Độ cứng đặc tính cơ giữ không đổi trong toàn dải điều chỉnh.
- Độ sụt tốc tuyệt đối trên toàn dải điều chỉnh ứng với một mômen
là như nhau. Độ sụt tốc tương đối sẽ lớn nhất tại đặc tính cơ thấp nhất
của dải điều chỉnh. Do vậy, sai số tốc độ tương đối (sai số tónh) của đặc
tính cơ thấp nhất không vượt quá sai số cho phép cho toàn dải điều
chỉnh.
- Dải điều chỉnh của phương pháp này có thể : D ∼ 10 : 1
- Chỉ thay đổi được tốc độ về phía giảm (vì chỉ có thể thay đổi với U
ư
≤ U
đm
).
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
23
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
- Phương pháp điều chỉnh này cần một bộ nguồn có thể thay đổi
trơn điện áp ra.
CHƯƠNG 3 : TỔNG QUAN VỀ CÁC SƠ ĐỒ CHỈNH LƯU
THYRISTOR.
♣3.1 CÁC PHƯƠNG PHÁP CHỈNH LƯU
Để cấp nguồn cho tải một chiều (động cơ kích từ độc lập) chúng ta cần
thiết kế các bộ chỉnh lưu với mục đích biến đổi năng lượng điện xoay

chiều thành một chiều. Các loại bộ biến đổi này có thể là chỉnh lưu
không điều khiển và chỉnh lưu có điều khiển. Với mục đích giảm công
suất vô công, người ta thường mắc song song ngược với tải một chiều
một điôt (loại sơ đồ này được gọi là sơ đồ điôt ngược). Trong các sơ đồ
chỉnh lưu có điôt ngược. Khi có và không có điều khiển, năng lượng
được truyền từ phía xoay chiều sang một chiều, nghóa là các loại chỉnh
lưu đó chỉ có thể làm việc được ở chế độ chỉnh lưu. Đối với các bộ chỉnh
lưu có điều khiển, không điôt ngược có thể trao đổi năng lượng theo cả
hai chiều. Khi năng lượng truyền từ lưới xoay chiều sang tải một chiều,
bộ nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu, còn khi năng lượng truyền theo
chiều ngược lại (từ phía tải một chiều về phía lưới xoay chiều) thì bộ
nguồn làm việc ở chế độ chỉnh lưu trả năng lượngvề lưới.
Theo dạng nguồn cấp xoay chiều chúng ta có thể chia chỉnh lưu
thành một trong ba pha. Các thông số quan trọng của sơ đồ chỉnh lưu
là : dòng điện và điện áp tải, dòng điện chạy trong cuộn dây thứ cấp
biến áp (nếu có), số lần đập mạch trong một chu kỳ. Số lần đập mạch
trong một chu kỳ là quan hệ của tần số sóng hài thấp nhất của điện áp
chỉnh lưu với tần số điện áp xoay chiều. Theo hình dạng của các sơ đồ
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
24
Đồ án tốt nghiệp SV. Tô Ngọc Quốc
chỉnh lưu với chuyển mạch tự nhiên chúng ta có thể phân loại chỉnh lưu
thành các loại sơ đồ sau:
Trường ĐHBK- HN GVHD. Cao Văn Thành
25