DATN.DOC ib để lấy file cad

Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



KHOA IN
B MễN TỰ ĐỘNG HỐ

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Tên đề tài :
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PLC VÀ BIẾN TẦN VÀO CƠNG NGHỆ NÂNG HẠ
ĐIỆN CỰC LỊ HỒ QUANG

Sinh viên thiết kế
Lớp
Cán bộ hướng dẫn
Ngày giao đề
Ngày hoàn thành

: Lê Khánh Toàn
: K52TDH03
: Lâm Hùng Sơn
:
:

I, Nội dung thuyết minh :

Phần I : Khái qt về cơng nghệ của lị hồ quang
Phần II : Phân tích một số hệ thống dịch cực lò hồ quang
Phần III : Thiết kế sơ đồ nguyên lí hệ thống
Chương 1:Điều chỉnh tốc độ động cơ xoay chiều bằng
phương pháp điều chế vector không gian
Chương 2: Giới thiệu biến tần Siemens
Chương 3 : Giới thiệu PLC S7-200
Chương 4:Xây dựng sơ đồ nguyên lí hệ thống

Phần IV : Tính chọn thiết bị và chương trình điều khiển của hệ
thống
Phần V :Thuyết minh nguyên lí làm việc hệ thống
II, Bản vẽ :

1) Sơ đồ mạch điều khiển
2) Sơ đồ mạch lực hệ thống
3) Sơ đồ nguyên lí hệ thống
4)Sơ đồ chương trình điều khiển cho PLC
Thái Nguyên, ngày tháng năm 2020
Giáo viên hướng dẫn

Lâm Hùng Sơn
Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

1

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



Li Núi u
Ngy nay, trong sự nghiệp cơng nghiệp hố - hiện đại hố đất nước, ngành
cơng nghiệp luyện kim đóng vai trị quan trọng. Đây là ngành cơng nghiệp có vị trí
then chốt trong việc phát triển ngành cơng nghiệp nặng nói riêng và ngành cơng
nghiệp nước nhà nói chung. Ngành cơng 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 chuyền hiện đại về luyện kim của các nước tiên tiến trên thế giới
đã làm cho ngành cơng 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: “ Nghiên cứu
ứng dụng PLC và Biến Tần vào cơng nghệ nâng hạ điện cực lị hồ quang” phục
vụ cho ngành luyện kim .

Sau thời gian hơn 2 tháng tìm tịi nghiên cứu, được sự giúp đỡ tận tình của
Thầy giáo Lâm Hùng Sơn và sự chỉ bảo của các thầy cơ trong bộ mơn Tự Động
Hố, sự giúp đỡ của các bạn bè, cùng với 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 dồ án
này sẽ khơng tránh khỏi những thiếu sót. Vì vậy em rất mong được sự giúp đỡ chỉ
bảo của các thầy cô và các bạn bè đồng nghiệp để đề tài được hoàn thiện hơn .
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái Ngun, ngày tháng năm 2021
Sinh viên
LÊ KHÁNH TỒN

Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

2

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt

PHN I
KHI QUT VỀ CƠNG NGHỆ
CỦA LỊ HỒ QUANG

I . Khái niệm chung và phân loại
1. Khái niệm
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 chẩy kim loại. Lò điện hồ quang
dùng để nấu thép chất lượng cao.
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 dịng điện xoay chiều).
b. Theo phương thức hình thành hồ quang :
- Lị 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 cc.
1

3

2

4

1

2

3

4
b.

a

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

3

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

H1.1: a. Lũ hồ quang nung nóng gián tiếp

b. Lị hồ quang nung nóng trực tiếp

Trong đó:
1 : Than điện cực ;

2 : Tường lò.

3 : Ngọn lửa hồ quang ;

4 : Vật gia cơng nhiệt.

c. Theo đặc điểm chất liệu vào lị :
- Lò chất liệu từ đỉnh lò xuống nhờ gầu chất liệu, loại lị này có cơ cấu
nâng ván móc .
- Lò chất liệu bên sườn bằng phương pháp thủ cơng hay máy móc qua cửa
lị.
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 : Lị hồ quang chân khơng, lị hồ quang plasma .
II . Cấu tạo của lị hồ quang
1. Thiết bị cơ khí lị điện hồ quang
a. Vỏ lị :
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 lị thường được làm bằng thép tấm dầy 10
đến 30 mm bằng cách ghép hay hàn. Trong vỏ lị có xây vật liệu chịu lửa, vỏ
thân lị thường có dạng hình trụ, hình cơn hoặc phối hợp trụ cơn, đáy vỏ lị
thường có dạng hình cầu, hình thang.
b. Cửa lị :
Lị gồm 2 cửa, cửa ra xỉ và cửa ra thép. Cửa lò được đóng mở bằng khí

nén thuỷ lực hoặc bằng động c in.
c. Cp in cc :
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

4

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



Trong lũ in, cặp điện cực để giữ điện cực và dẫn dòng điện đến điện
cực nó gồm có các bộ phận: mặt đầu, cặp lị xo, khí nén và bàn trượt.
d. Nắp lị :
Được làm bằng thép tấm có đầm vật 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 :

Tuỳ theo dung lượng mà chọn kiểu nghiêng lị cho thích hợp đảm bảo
nghiêng lị 40 đến 45 độ về phía rót thép và 10 đến 15 độ về phía cào xỉ và
chất liệu ; Có hai kiểu nghiêng lò

h1.2: Sơ đồ nghiêng lò
+ Nghiêng lò bên hơng :
Loại này có 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 :
Loại này có ưu điểm là quay lị rất vững chắc , quay êm và đều , có thể
tự động điều khiển hồn tồn. Có nhược điểm là dễ rơi xỉ vào kim loaị và
động cơ điện , công việc bảo quản thiết bị khó khăn phức tạp . Tất cả các lị
trung bình và lớn đều có cơ cấu nghiêng lị loại 2 .
h. Thiết bị cơ khí nâng hạ điện cực :
Thơng thường lị 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. Trong cơ cấu nâng hạ
cịn có đối trọng , nhờ đó mà tốc độ nâng điện cực luôn lớn hơn tốc
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

5

svtk

:Lê Khánh

Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



xung . Tu theo loại lò mà tốc độ lên hoặc xuống của điện cực cũng khác
nhau .
+ Đối với lò lớn :
Vlên

= 1 đến 1,5 m/ph.

Vxuống = 0,5 đến 0,8 m/ ph.
+ Đối với lò nhỏ :
Vlên = 1,5 đến 2 m/ph.
Vxuống = 1,2 đến 1,5 m/ ph.
Có 2 lọai thiết bị nâng hạ điện cực .
+ Loại bàn trượt :
Loại này dùng thích hợp cho lị 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 lị có dung tích lớn , có thể hạ thấp chiều
cao khi cần thiết , kết cấu chắc chắn nhưng phức tạp .
i. Ngồi ra đối với lị hồ quang nạp liệu trên cao cịn có cơ cấu quay
vịm lò , ( nắp lò ) cơ cấu nạp liệu …
k. Trong các lị hồ quang có nồi lị sâu kim loại lỏng ở trạng thái tĩnh có

sự chênh lệch nhiệt độ theo độ cao ( khoảng 100 0c/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 lị có dung lượng trung bình ( 9 đến 50 tấn ) và đặc biệt trên 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 như
động cơ khơng đồng bộ rotor lồng sóc.
2. Cơ cu lm mỏt cho lũ

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

6

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Vỡ trong quỏ trình nấu luyện kim loại thì nhiệt độ trong và xung quanh
lị 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.
- Ống dẫn điện.
- Vành làm chặt giữa các cặp điện cực và nắp lị.
- Tấm chắn cửa chính và cửa phụ.
- Vịm cửa lò và cột của cửa làm việc.
- Vành nắp lò.
- Thân vỏ lị và trên lỗ rót thép.
- Ngồi ra 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 tới lò.
III. Chế độ năng lượng điện và làm mát của 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 k.

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

7

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



P(MW)

30
Nấu chẩy

20

oxy hoá
hoàn nguyªn

10
-

0

1

2

3

4

t (h)

h1.3: Đồ thị P(t)
u cầu cơng suất điện trong q trình nấu luyện:
1. Giai đoạn nung nóng liệu và nấu chảy kim loại
Đây là giai đoạn cần công suất nhiệt độ lớn nhất. Điện năng cung cấp
cho nó có thể chiếm từ (60 80%) toàn bộ điện năng của mẻ nấu luyện và thời
gian của quá trình này cỡ từ (50 60%) 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 2-3(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
chảy, do q trình chất liệu vào lị vẫn cịn các khe hở nên kim loại bị nung
nóng chẩy sẽ chảy xuống phía dưới. Lúc này khoảng cách giữa điện cực và
Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

8

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



kim loi tng trong khi đó khối kim loại ở hai bên thành lị chưa đủ nhiệt độ
nóng chảy nên chưa chảy, 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, tồn 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 lị.
- Tóm lại giai đoạn nấu chảy 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 15(mm). Trong giai đoạn này cần cung cấp
cho lị một cơng suất lớn.
2. Thời kỳ oxy hố
Trong giai đoạn này có qúa trình oxy hố 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 chảy vật liệu.
3. Thời kỳ hồn ngun
Trong giai đoạn này nhiệt độ của kim loại, tường, nắp lò đã cao và

tương đối ổn định, vì vậy cơng suất khơng lớn lắm nhưng yêu cầu ổn định,
nghĩa là công suất nhỏ hơn cơng suất trung bình. Tuỳ theo phương pháp luyện
thép và mác thép mà chọn chế độ điện trong thời kỳ hồn ngun.
IV. Mục đích u cầu điều chỉnh lị hồ quang
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 động hoàn toàn.
- Tiết kiệm năng lượng điện, tận dụng hết cơng suất máy biến thế lị.
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 ph.
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

9

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt

2. Yờu cu điều chỉnh hồ quang
- Các lò hồ quang nấu luyện 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 lị, giảm chi phí năng lượng, giảm thấp cácbon cho kim loại, nâng cao
chất lượng thép. Giảm dao động công suất khi nấu chảy, cải thiện điều kiện
lao động …vv
- Điều chỉnh cơng suất lị hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay đổi
điện áp ra của biến áp lò 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,
dịng diện hồ quang và cơng suất tác dụng của hồ quang.
- Việc điều chỉnh cũng như 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 dịng hồ quang khơng đổi:

Ihq = const

+ Phương pháp duy trì điện áp hồ quang khơng đổi: Uhq = const
+ Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang không đổi: Zhq= Uhq/Ihq = const.
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 dịng hồ quang khơng đổi (Ihq = const)
Phương pháp này cho phép mồi hồ quang tự động. Ngồi ra khi dịng
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 khơng cần thiết.
Phương pháp duy trì lị hồ quang khơng đổi chỉ dùng cho lị hồ quang một pha

và chủ yếu dùng cho lò hồ quang chân khơng.
b. Phương pháp duy trì điện áp hồ quang khơng đổi (uhq = 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 ca
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

10

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

lũ v 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 cịn lại. Vì vậy phương
pháp này ít được dùng.
c. Phương pháp duy trì tổng trở hồ quang
Zhq = Uhq/Ihq = const thông qua tỷ số tín hiệu dịng và áp hồ quang:

a.Ihq - b.Uhq = b.Ihq(Z0hq-Zhq)

(*)

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).
Z0hq, Zhq : Giá trị đặt, giá trị thực tế của tổng trở hồ quang.
Từ (*) ta có:

a.Ihq  b.Uhq
= (Z0hq - Zhq) = Zhq
b.Ihq

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 cơng
suất ít 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 hố,
hồn ngun) địi hỏi một công suất nhất định mà công suất này phụ thuộc
vào ngọn lửa hồ quang. Như vậy điều chỉnh điện cực chiều dài của ngọn lửa
hồ quang chính là điều chỉnh được công suất hồ quang.
d. Các yêu cầu chính cho một bộ điều chỉnh cơng suất lị hồ quang
- Đủ độ nhậy để đảm bảo chế độ làm việc đã cho của lị: Duy trì dịng
hồ quang khơng đứt quá (4 5)% trị số dòng điện làm việc. Vùng không nhậy
của bộ điều chỉnh không quá ± (3 6)% trong giai đoạn nấu chẩy và ±(1 2)%
trong các giai đoạn khác.
- Tác động nhanh, đảm bảo khi ngắn mạch hay đứt hồ quang trong (1,53)s điều này sẽ làm giảm số lần cắt của máy cắt chính, giảm sự thấm cácbon
của kim loại…vv.
Các lò hồ quang hiện đại khơng 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 3 (m/ph) trong giai đoạn nấu chảy khi dùng truyền động điện cơ và 5

6(m/ph) khi dùng truyền động thuỷ lực. Dòng điện hồ quang càng lệch xa trị

số đặt thì tốc độ dịch cực cng phi nhanh.
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

11

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

- Thi 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 lị ba pha khơng 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 cơng suất lị bằng phẳng trong giới hạn (20  125) % 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 mơ men khởi động lớn, dải điều chỉnh rộng,
bằng 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
tốn phức tạp trong q 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.
V. Luyện thép trong lò hồ quang
* Vật liệu và chuẩn bị nguyên vật liệu cho một mẻ luyện:
1. Nguyên vật liệu chính để sản xuất thép lị điện:
Là sắt vụn, phế liệu hợp kim, sắt cơng nghiệp, gang luyện, chất tạo xỉ,
chất khử oxy và hợp kim hoá (phụ gia kim loại) và chất tăng cácbon.
a. St thộp vn:
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

12

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Dựng ph liu, phế phẩm ở các phân xưởng khác và các loại thép vụn
hư hỏng. Hiện nay sắt thép vụn thiếu cần có gang bổ sung thêm.
b. Sắt cơng nghiệp:
Dùng để luyện một số loại thép yêu cầu cácbon thấp lượng nguyên tố
hợp kim cao.
c. Gang:
Có nhiệm vụ tăng hàm lượng sắt và hàm lượng Cacbon giúp các chất
khó chảy khác.
d. Chất tạo xỉ:
Để tạo xỉ trong lò điện, dùng các chất tạo xỉ sau:
+ Đá vơi (CaCO3) có độ kiềm thích hợp nhằm khử P, S.
+ Vơi có tác dụng như đá vôi.
+ Huỳnh thạch: làm giảm nhiệt độ chảy của xỉ có độ kiềm cao.
+ Cát.
+ Bột Samốt: chứa gần 60% SiO2 và 35% Al2O3, làm vật liệu tạo xỉ cho
thép khơng rỉ. Làm lỗng xỉ manhezit và nó được mang vào khi vá lị.
e. Chất oxy hố:

Mục đích dùng để tăng lượng oxy trong kim loại chủ yếu ở thời kỳ nấu
chảy, và thời kỳ oxy hoá nhằm mục đích tăng độ khử P, C, Si và Mn do đó rút
ngắn được thời gian oxy hố các chất trên.
- Tăng sự sơi trong nồi, do đó tạo điều kiện tốt cho việc khử khí N 2H2
và tạp chất đến triệt để, ngồi ra sự sơi cịn làm cho thành phần và nhiệt độ
kim loại được đồng đều. Trong lò điện hay dùng các chất oxy hoá như quặng
sắt, vẩy sắt, oxy.
f. Chất khử oxy:
Trong lò điện để khử oxy cịn lại trong kim loại lỏng, khử các tạp chất
có hại như P, S đồng thời hợp kim hoá thép người ta dùng các chất như Ferô Mn, Ferô - Si, Al.
g. Cht tng cacbon:

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

13

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt

Dựng vn in cực và gốc để khử oxy của xỉ, dùng bột cốc, bồ hóng,
than gỗ. Vật tăng cácbon rất tốt là bột điện cực vì nó chứa ít S, có trọng lượng
riêng tương đối lớn  dễ hoà tan vào kim loại.
2. Chuẩn bị kim loại cho một mẻ
2.1. Chuẩn bị q trình luyện:
Qúa trình luyện có thể chia làm các giai đoạn sau: Vá lị, chất liệu
(chính), nấu chẩy kim loại (chính), khử P, vơi và nung kim loại, cào xỉ oxy
hoá, tăng cacbon, khử oxy, khử S, điều chỉnh thành phần hoá học, một số
trong các giai đoạn trên có thể tiến hành song song. Giai đoạn khử P, vơi
và nung kim loại, cào xỉ, oxy hố thuộc vào thời kỳ oxy hố, cịn giai
đoạn tăng C, khử O 2, khử S , điều chỉnh thành phần hoá học thuộc vào
thời kỳ hồn ngun.
a. Vá lị:
Sau khi rót thép song, đáy lò và thành lò bị lồi lõm do kim loại và xỉ
bào mịn khơng đều trong q trình nấu luyện chỗ nào bị bào mịn nhiều thì
lõm xuống. Chỗ nào bị thép và xỉ bám dính do rót khơng hết thì lồi lên. Do đó
thành lị, đáy lị chóng bị hỏng, mặt khác những chỗ lồi lõm đó sẽ cản trở việc
rót thép ra ở mẻ sau. Để đảm bảo đáy lị và thành lị có tuổi thọ cao, chất
lượng thép tốt trước khi bước vào một mẻ mới phải vá lò với các yêu cầu sau:
- Thời gian vá lò ngắn (từ 7 đến 15 phút) tuỳ theo dung lượng lị.
- Vật liệu vá khơng ảnh hưởng đến thành phần của thép luyện lò
(manhezit, donomit).
b. Chất liệu:
Kỹ thuật chất liệu có ảnh hưởng lớn đến q trình nấu chảy, sự cháy
của hồ quang và sự cháy của lị. Khi chất liệu cần có các ngun tắc sau:
- Ngun liệu khó cháy để phía dưới 3 điện cực cịn các vật liệu mỏng,
bé, nhẹ, dễ chảy để phía hụng lũ (xa 3 in cc).

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

14

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



- Cht mt lớp liệu vụn nhỏ và vơi xuống đáy lị nhằm mục đích tạo một
lớp đệm dưới đáy lị để hạn chế sự va chạm giữa những cục liệu lớn vào đáy lò
khi chất liệu và ngăn cản tia hồ quang xuyên sâu xuống đáy lò làm hư hỏng lò.
2.2. Quá trình nấu luyện
a. Thời kỳ nấu chảy:
Đây là thời kỳ quan trọng quyết định năng suất của lị. Vì vậy đây là
thời kỳ dài nhất, nhiệm vụ chính của thời kỳ này là biến kim loại rắn thành
kim loại lỏng để dễ dàng oxy hoá các tạp chất và oxy hoá một phần các tạp chất.
Thời gian nấu chảy phụ thuộc vào bản chất nguyên liệu, công suất máy
biến áp và dung lượng lị. Trong giai đoạn này lị có công suất nhiệt lớn nhất,

điện năng tiêu thụ chiếm 60 đến 80% năng lượng toàn mẻ nấu và thời gian
chiếm khoảng 50 đến 60% thời gian toàn mẻ nấu.
Để đảm bảo công suất nấu chảy ngọn lửa hồ quang cần phải cháy ổn
định. Khi cháy điện cực bị ăn mòn dần, khoảng cách giữa điện cực và kim
loại tăng lên. Để duy trì hồ quang điện cực phải được điều chỉnh gần vào kim
loại lúc đó dễ xẩy ra hiện tượng điện cực bị chạm vào kim loại (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 bị điện trong mạch lực
thường xuyên phải làm việc trong điều kiện nặng nề.
Ngắn mạch làm việc cũng có thể được gây ra do sụt lở các thành của hố
bao quanh đầu điện cực tạo ra ở trong liệu. Sự nóng chảy của các mẩu liệu
cũng có thể phá huỷ hồ quang do tăng chiều dài ngọn lửa lúc đó phải tiến
hành mồi lại bằng cách hạ điện cực xuống cho chạm vào kim loại rồi nâng lên
tạo hồ quang.
Trong giai đoạn này số lần ngắn mạch xảy ra nhiều có thể lên tới 100
lần hoặc hơn. Mỗi lần xảy ra ngắn mạch làm việc cơng suất hữu ích giảm
mạnh và có thể bằng không với tổn hao cực đại. Thời gian cho phép của mỗi
lần ngắn mạch là 2 đến 3s.
b. Giai on oxy hoỏ v hon nguyờn

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

15

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

õy l giai đoạn khử cacbon của kim loại đến một giới hạn nhất định
tuỳ theo yêu cầu công nghệ, khử P, S, khử khí trong gang rồi tinh luyện. Sự
cháy hồn tồn của cacbon gây sôi mạnh kim loại, ở giai đoạn này công suất
nhiệt yêu cầu về cơ bản là để bù lại tổn hao nhiệt và nó bằng khoảng 60%
cơng suất nhiệt của giai đoạn 1. Hồ quang cũng cần phải duy trì ổn định.
Trước khi thép ra lị phải qua giai đoạn hoàn nguyên là giai đoạn khử
oxy, khử sunfua và hợp kim hố kim loại, cơng suất u cầu lúc này chỉ cỡ
30% so với giai đoạn 1 chế độ năng lượng tương đối ổn định và chiều dài
ngọn lửa hồ quang khoảng vài chục mm.
c. Giai đoạn phụ:
Đây là giai đoạn lấy sản phẩm nấu luyện và tu sửa làm vệ sinh và chất
liệu vào lò.
VI. Chế độ bảo vệ của lị hồ quang
1. Trong q trình nấu luyện lò hồ quang thường xảy ra các sự cố
- Ngắn mạch làm việc.
- Ngắn mạch sự cố.
- Mất hồ quang của 1, 2 hay 3 pha.
- Khi xảy ra sự cố u cầu cơng nghệ của lị phải được trang bị các thiết
bị bảo vệ để tự loại trừ nhanh sự cố hoặc phải cắt điện cung cấp cho lò.
a. Ngắn mạch làm việc

- Ngắn mạch làm việc thường xảy ra trong giai đoạn nấu chảy kim loại
bởi vì trong giai đoạn này có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến sự làm việc của hồ
quang. Ví dụ như khi nạp liệu vào lị thường có các khe hở nên khi kim loại
chảy xuống dưới đáy lò gây mất hồ quang do đó điện cực phải hạ xuống để
mồi lại hồ quang. Khi mồi hồ quang sẽ gây ra hiện tượng ngắn mạch làm việc
trong giai đoạn này. Khi xảy ra ngắn mạch thì hệ thống phải tự loại trừ sự cố
mà không làm cho các thiết bị bảo vệ tác động. đồng thời phải duy trì được hồ
quang sau khi loại trừ được sự cố ngắn mạch làm việc, thời gian cho phép của
một lần ngắn mạch làm vic l t 2 3(s).
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

16

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



b. Ngn mch sự cố

Ngắn mạch sự cố thường xảy ra trong giai đoạn nung nóng liệu và nấu
chảy kim loại. Nguyên nhân chủ yếu là do sụt liệu, lúc này điện cực bị các
thỏi kim loại chèn vào gây ngắn mạch sự cố. Khi xẩy ra hiện tượng ngắn
mạch sự cố các khâu phản hồi trong mạch phải tác động nâng nhanh điện cực
lên để loại trừ ngắn mạch sự cố. Để đề phòng cho trường hợp điện cực bị kim
loại chèn quá chặt, các khâu phản hồi đã tác động nhưng không nâng được
điện cực lên, trong hệ thống phải được đặt các dòng điện cực đại để tác động
a

B

C

lên cuộn cắt của máy cắt, cắt mạch lực của hồ quang ra khỏi lưới, rơ le này có
CD

duy trì thời gian. ThờiMC1
gian này giảm khi bội số quá tải dòng tăng, vì vậy hệ
A

A
thống sẽ ngừng làm việc khi có ngắn
mạch sự cố và khi có ngắn mạch làm
A

việc kéo dài mà không TI1
xử lý được.

TU

c. Mất điện trong khi làm việc

v
v
v

KWh

Ra Rb Rc

- Trong lò hồ quang dùng hai loại điện cực là điện cực bằng than và
bằng grafit trong q trình
làm việc điện cực thường hay bị mịn do bị oxy
TI2
hố bởi khí lị và bay hơi do sự cháy của hồ quang. Do đó điện cực ngắn dần
MC2
việc này dẫn đến
trường hợp điện cực của một pha nào đấy bị cụt gây mất một

pha. Khi một pha bị mất thì dịng điện trong pha đó cũng thay đổi dẫn theo sự
phá huỷ 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. Để đảm bảo chế độ làm việc của các pha
MC3
khác thì mỗi pha
cần một hệ thống dịch chuyển điện cực riêng.

- Khi điện cực bị cụt gây ra hiện tượng mất pha, hệ thống được trang bị
các thiết bị để đo và kiểm tra đồngBAL
thời đưa tín §hiệu
KBV này về cắt tồn bộ mạch

MC4

lực của lò hồ quang, để tiến hành nối và tiến hành thay điện cực.
2. Giới thiệu mạch lực lị hồ quang
Sơ đồ cấp điện cho lị hồ quang
TI

Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn
MN

17

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Trong phõn xng luyện thép lị điện thường có một biến thế riêng có
điện áp vào là 6, 10, 35 KV. Tuỳ theo cơng suất lị mà điện thế của lị 100 

600 (V). Cường độ dịng điện có thể lên tới 10 KA.
2.1. Mỏy bin th lũ
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

18

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Thng lm vic trong các điều kiện rất nặng nề nên có những đặc điểm sau:
- Cơng 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 (từ 2,5  4) Iđm.
- 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 trọng một giới hạn rộng.
- Có khả năng quá tải.
- Phải làm mát tốt vì dịng lớn, hay xảy ra ngắn mạch. Biến thế đặt ở

nơi kín, gần lị.
- Cơng suất biến thế lị có thể xác định gần đúng từ điều kiện nhiệt trong giai
đoạn nấu chảy. Vì ở giai đoạn khác lị địi hỏi cơng suất tiêu thụ ít hơn.
Nếu coi rằng trong giai đoạn nóng chảy, tổn thất năng lượng trong lò hồ
quang, trong biến thế lò, và cuộn kháng L được bù trừ bởi năng lượng của
phản ứng toả nhiệt, thì cơng suất biến thế lị có thể xác định bởi cơng thức
sau:
SBAL =

W
KVA.
t nc .k sd . cos 

Trong đó:
tnc: Thời gian nấu chảy.
Ksd: Hệ số cơng suất biến thế lị trong giai đoạn nấu chảy.
Cos(  ): là hệ số công suất của thiết bị lị hồ quang.
W: Là năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời kỳ nấu chảy
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 lị có dung lượng lớn thường w = (400  600) KWh/T.

Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

19

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Thi gian nu chẩy được tính từ lúc cho lị vào làm việc, sau khi chất
liệu cho đến khi kết thúc nấu chẩy. Thường thì thời gian này từ 1 3h tuỳ theo
dung lượng của lị.
Hệ số sử dụng cơng suất của lị thường là 0,8 0,9 gây ra do sử dụng
không đầy đủ cơng suất biến thế lị do biến động các thơng số của lị, do hệ số
tự động điều chỉnh khơng hồn hảo, do khơng đối xứng giữa 3 pha… Hiện
nay cơng suất biến thế lị ngày càng tăng do nó cho phép giảm thời gian nấu
chảy, giảm suất chi phí do hạ tổn hao nhiệt, năng suất của lị phụ thuộc vào
dung lượng máy biến áp. Giá trị công suất định nghĩa dung lượng biến thế lò
của lò điện hồ quang  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 dịng 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 cơng suất.
2.2. Thiết bị đóng, cắt, đo lường và bảo vệ
a. 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 khơng 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.
b. Thiết bị đo lường và bảo vệ:
- Để lấy tín hiệu từ lưới người ta dùng biến dòng BI1,BI2 và biến áp
Tu. Phía sơ cấp biến áp lực có đặt rơle dịng in cc i tỏc ng lờn cun
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

20

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt

ct MC1. Rle này duy trì thời gian, thời gian này giảm khi bội số quá tải
dòng tăng. Nhờ vậy MC1 cắt mạch lực của lị 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 chng. Phía sơ cấp biến áp lực cịn có các dụng cụ đo lường,
kiểm tra như Vơn kế, Ampe kế, cơng tơ điện.
- Phía thứ cấp cũng có các máy biến dịng BI3 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 dịng 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. Nhiều khí cụ điều khiển, kiểm tra và bảo vệ
khác (trong khối điều khiển bảo vệ) cũng được nối với máy biến điện áp BA
và các máy biến dòng BI.
2.3. Cuộn điện kháng (K)
Cuộn điện kháng được mắc phía cao thế (trước biến áp lị) 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. Cuộn điện kháng khác với biến áp lị là chỉ có cuộn dây sơ
cấp mà khơng có cuộn dây thứ cấp.
Điện kháng của cuộn điện kháng rất lớn so với điện trở của nó, do đó
khi dịng 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 khơng cần
thiết MC2 sẽ cắt mạch dịng điện qua cuộn điện kháng. Khi bắt đầu nấu luyện
hay xảy ra ngắn mạch làm việc, lúc ngắn mạch làm việc máy cắt MC2 mở ra
để cuộn kháng tham gia vào mạch hạn chế dịng ngắn mạch. Khi liệu chảy hết
lị cần cơng suất nhiệt lớn để nấu luyện, MC2 đóng lại để ngắn mạch cuộn

kháng K, ở thời kỳ hồn ngun cơng suất lị u cầu ít hơn thì MC2 lại mở ra
để đưa cuộn kháng K vào mạch làm giảm công suất cấp cho lị. Với những lị
hồ quang cơng suất lớn hơn nhiều thì khơng có cuộn kháng K. Việc ổn định
hồ quang và hạn chế dòng ngắn mạch làm vic do cỏc phn t cm khỏng ca
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

21

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

s lũ đảm nhiệm. Thực tế cuộn kháng làm việc rất ít, khoảng 10 15 phút
đầu của thời kỳ nấu chảy liệu.
2.4. Bộ phận chuyển đổi sơ đồ đấu cuộn sơ cấp BAL MC3, MC4
Là bộ phận chuyển đổi điện thế để điều chỉnh cơng suất của biến áp lị
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 chảy liệu rắn cần nhiều năng lượng để nấu chảy liệu và giữ
nhiệt độ đó để tiếp tục các quá trình sau. Thời kỳ hồn ngun cần lượng
nhiệt nhỏ với mục đích chủ yếu là giữ nhiệt độ kim loại không bị giảm và nấu
chảy cácbon. 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 như vậy công suất sẽ giảm

3 lần.

2.5. Mạch ngắn
Mạch ngắn hay dây dẫn dòng điện thứ cấp có dịng điện làm việc rất
lớn tới hàng trục và cả hàng trăm nghìn (A). Tổn hao cơng suất của mạch
ngắn  P = I2mn.Rmn đạt tới 70% tổn hao trong tồn bộ thiết bị lị hồ quang. Do
vậy yêu cầu cơ bản của mạch ngắn là phải ngắn nhất trong điều kiện có thể
(biến áp lị 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. Ngồi ra mạch ngắn còn phải đảm bảo sự cân bằng giữa r mn và xmn
giữa các pha để có các thơng số điện (cơng suất, điện áp, dịng điện) như nhau
của các hồ quang.
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 mơ 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 b cú mụ men quỏn tớnh ca
rotor nh.
Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

22

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp

thuyết minh đồ án tốt



Trong cỏc lũ một pha với điện cực nằm ngang người ta thường điều
chỉnh điện cực bằng tay vì chế độ điện khơng 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 ln thay đổi, hồ quang cháy mãnh liệt, cơng suất máy biến
thế lị lớn thì khơng điều chỉnh bằng tay được mà phải tự động điều chỉnh
bằng máy riêng với độ chính xác cao.
2.7. Một số thiết bị điện phụ khác
Ngoài các thiết bị đã nêu thì trong lị điện cịn có các hệ thống điện cho
các truyền động phụ kiện phục vụ lò như:
Truyền động nghiêng lò, nâng nắp lò, bơm nước làm mát lò, di chuyển
lò, quạt làm mát máy biến áp lò ...vv. Các tủ điện động lực và tủ điện điều
khiển, bàn điều khiển, hệ thống đèn báo, nút ấn.

Gvhd

Toµn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

23

svtk

:Lê Khánh


Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

PHN II
PHN TCH MỘT SỐ HỆ THỐNG
DỊCH CỰC LÒ HỒ QUANG
I. Sơ đồ chức năng một pha khống chế dịch cực của lò hồ quang
Một hệ điều chỉnh cơng suất tự động lị HQ có sơ đồ chức năng đơn
giản như hình vẽ 2-1.
Hệ gồm đối tượng điều chỉnh 6 (lò hồ quang) và bộ điều chỉnh vi sai.
Bộ điều chỉnh gồm các phần tử cảm biến dòng 1 và áp 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 HQ) và một 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 hồn
thiện đặc tính động của hệ, nâng cao chất

Hình 2-1. Sơ đồ chức năng hệ
điều chỉnh cơng suất lị HQ

lượng điều chỉnh, thường sơ đồ cịn 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 chương trình hố máy tính. Hệ điều chỉnh có thể dùng
khuếch đại máy điện khuếch đại từ, thyristor, thuỷ lực, ly hợp điện từ.
II. Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ dựng h MK-
1. Gii thiu s

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

24

svtk

:Lê Khánh

Trờng đhkt công nghiệp
nghiệp



thuyết minh đồ án tốt

Hỡnh v 2-2 biểu thị sơ đồ dịch cực cho 1 pha lò HQ (thực tế ln có 4
hệ truyền động giống nhau, trong đó 3 hệ dùng để dịch chuyển 3 điện cực, và
một hệ dùng để dự phịng).
Trong đó:
+ Đ - động cơ một chiều kích thích độc lập, dùng để dịch chuyển (nâng
hạ) điện cực.
+ MĐKĐ - máy điện khuếch đại từ trường ngang , dùng để cung cấp
điện áp cho mạch phần ứng động cơ. MĐKĐ sử dụng 3 cuộn dây khống chế,
trong đó cuộn CĐC 1 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển tự động , cuộn
CĐC 2 là cuộn chủ đạo ở chế độ điều khiển bằng tay, cuộn CFA là cuộn phản
hồi âm điện áp. Hệ số phản hồi khác nhau đối với trường hợp hạ và nâng .
Cực tính của điện áp đặt lên động cơ khi hạ , nâng được cho trong sơ đồ. Do
7R mắc song song với 3CL nên ta có hệ số phản hồi áp khi hạ là h = , khi
nâng là n = 0,3 .
+ Máy biến dòng BD, máy biến áp 1BA kết hợp với 1CD, 1R và cầu
chỉnh lưu 1 pha 1CL tạo ra tín hiệu điện áp một chiều tỷ lệ với dòng HQ.
+ 2CD , cầu chì CC, điện trở 2R, tiếp điểm 1K, 2K của công tắc tơ 1K,
2K, cầu chỉnh lưu 2CL và chiết áp 4R dùng để lấy tín hiệu điện áp một chiều
tỉ lệ với giá trị hiệu dụng của điện áp HQ.
Trong chế độ khống chế tự động , thì điện áp chủ đạo đặt lên cuộn
CĐC1 gọi là Ucđ1 và Ucđ1=a. Uhq – b. Ihq

Ucđ1 > 0 thì động cơ quay thuận , hạ điện cực.
Ucđ1 < 0 thì động cơ quay ngược , nâng điện cực.
Trong chế độ khống chế bằng tay thì điện áp chủ đạo đặt lên cuộn
CĐC2 gọi là Ucđ2. Điện áp này được lấy từ nguồn cung cấp 1 chiều, nó được
đảo chiều bằng công tắc, điều chỉnh tốc độ bằng chiết áp 6R.
Sơ đồ một pha khống chế dịch cực lò HQ c v trang bờn.

Gvhd

Toàn

: Th.S Lâm Hùng Sơn

25

svtk

:Lê Khánh