Chong 7 2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.79 MB, 29 trang )
*Nguyên lý làm việc của sơ ñồ như sau:
Tại thời ñiểm ñi qua ñiểm 0 của ñiện
áp lưới trên cực collector của tranzistor
TR1 xuất hiện xung chữ nhật với ñộ
rộng xung tx = 1ms, với tần số bằng
100Hz.
Xung ñó ñưa ñến cổng R của bộ ñếm
DD.1 ra lệnh bắt ñầu ñếm xung và ñưa
vào một ñầu vào R của trigơ R-S
(DD2.1÷DD2.2). Khi bắt ñầu vào thứ
hai C của bộ ñếm DD1 (lấy từ ñầu ra
của bộ phát xung cao tần
DD4.1÷DD4.4) ñạt ñược 28=64 xung,
ñầu ra 32 của bộ ñếm DD.1 có mức
logic “1”.
Thời ñiểm xuất hiện mức logic “1”
của DD1 phụ thuộc vào tần số phát ra
của bộ phát cao tần DD4.1÷DD4.4. Tần
số ñó quyết ñịnh trị số góc mở α của
các Thyristor, chính là quyết ñịnh trị số
ñiện áp ñặt lên dây ñốt của lò ñiện trở.
Thay ñổi tần số phát xung từ 5kHz ñến
1MHz sẽ thay ñổi góc mở α = 180o÷0o
tương ứng với trị số ñiện áp ñặt lên dây
ñốt của lò từ Umax ñến Umin.
* Nguyên lý ổn ñịnh nhiệt ñộ của lò:
Nếu vì một lý do nào ñó nhiệt ñộ trong lò thấp hơn nhiệt ñộ ñặt, sức nhiệt ñiện phát ra từ
cặp nhiệt ngẫu giảm, ñiện thế ñặt lên cực bazơ của tranzistor TR7 ít dương hơn, dòng ñiện Ic
của TR7 giảm xuống, làm cho ñiện trở RS-D của tranzistor TR6 giảm xuống, làm cho tổng trở
của VR và RS-D giảm xuống, tần số phát ra của DD4.1÷DD4.4 tăng lên, góc mở α của các
thyristor giảm xuống, ñiện áp ñặt lên dây ñốt của lò tăng lên, kết quả là nhiệt ñộ của lò sẽ tăng
lên bằng nhiệt ñộ ñặt và ngược lại.
* Nguyên lý làm việc của khâu bảo vệ quá dòng:
Khi dòng tiêu thụ của lò nhỏ hơn dòng chỉnh ñịnh (Iñm
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
143
ngưỡng so sánh), ñiện áp ra của IC bằng –Ucc dẫn ñến tranzistor TR1, TR2 khóa, rơle liên ñộng
RLð không tác ñộng. Khi ñó tiếp ñiểm RLð hở, dẫn ñến ñầu ra Q của trigơ R-S
(DD2.3÷DD2.4) có mức logic “1” dẫn ñến ñầu ra của bộ phát xung (DD4.1÷DD4.4) có xung,
hệ thống làm việc bình thường.
Khi dòng tiêu thụ của lò lớn hơn dòng chỉnh ñịnh, trị số ñiện áp trên chiết áp VR1 lớn hơn
ñiện áp trên chiết áp VR2, ñiện áp ra của IC bằng +Ucc; TR1, TR2 thông; rơle RLð tác ñộng dẫn
ñến ñầu ra Q của trigơ R-S (DD2.3÷DD2.4) có mức logic “0” và ñầu ra của bộ phát xung cao
tần (DD4.1÷DD4.4) không có xung.
Sau khi xử lý sự cố xong, ấn nút “M” qua khâu vi phân C4-R20 và ñiôt ð9, ñưa mức logic
“1” vào DD4.4, phục hồi trạng thái làm việc cho khâu phát xung cao tần.
I.3 Lò hồ quang
1. Khái niệm chung
Lò hồ quang là lò lợi dụng nhiệt của ngọn lử hồ quang (HQ) giữa các ñiện cực hoặc giữa
ñiện cực và kim loại ñể nấu chảy kim loại. Lò ñiện HQ dùng ñể nấu thép hợp kim chất lượng
cao.
Lò hồ quang ñược cấp nguồn từ biến áp lò ñặc biệt với ñiện áp ñặt vào cuộn sơ cấp
(6÷10)kV, và có hệ thống tự ñộng ñiều chỉnh ñiện áp dưới tải.
a) Các thông số quan trọng của lò hồ quang là:
+ Dung tích ñịnh mức của lò: số tấn kim loại mỏng của một mẻ nấu.
+ Công suất ñịnh mức của biến áp lò: ảnh hưởng quyết ñịnh tới thời gian nấu luyện và
năng suất của lò.
b) Chu trình nấu luyện của lò hồ quang gồm ba giai ñoạn với các ñặc ñiểm công nghệ sau:
+ Giai ñoạn nung nấu nguyên liệu và nấu chảy kim loại
Trong giai ñoạn này, lò cần công suất nhiệt lớn nhất, ñiện năng tiêu thụ chiếm khoảng 6080% năng lượng của toàn mẻ nấu luyện và thời gian chiếm khoảng 50-60% toàn bộ thời gian
của một chu trình (thời gian một mẻ nấu luyện). Thường xuyên xảy ra hiện tượng ngắn mạch
làm việc.
Ở giai ñoạn này, ngọn lửa hồ quang cháy kém ổn ñịnh, công suất nhiệt không cao do ngọn
lửa hồ quang ngắn (từ 1÷10mm).
+ Giai ñoạn oxy hóa
ðây là giai ñoạn khử cácbon (C) của kim loại ñến một trị số hạn ñịnh tùy theo mác thép,
khử phốtpho (P) và khử lưu huỳnh trong mẻ nấu. Ở giai ñoạn này, công suất nhiệt chủ yếu ñể
bù lại tổn hao nhiệt trong quá trình nấu luyện, nó chiếm khoảng 60% công suất của giai ñoạn
nấu chảy kim loại.
+ Giai ñoạn hoàn nguyên
Trước khi thép ra lò phải trải qua giai ñoạn hoàn nguyên là giai ñoạn khử oxy, khử sunfua.
Công suất nhiệt của ngọn lửa hồ quang trong giai ñoạn này khá ổn ñịnh. Công suất yêu cầu
chiếm khoảng 30% của giai ñoạn nấu chảy kim loại. ðộ dài cung lửa hồ quang khoảng 20mm.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
144
c) Cấu tạo và kết cấu lò hồ quang
Một lò hồ quang bất kỳ ñều phải có các bộ phận chính sau:
+ Nồi lò có lớp vỏ cách nhiệt, cửa lò và miệng rót thép nấu chảy.
+ Vòm, nóc lò có vỏ cách nhiệt.
+ Giá nghiêng lò.
+ ðiện cực.
+ Giá ñỡ ñiện cực.
và các cơ cấu sau:
+ Cơ cấu nghiêng lò ñể rót nước thép và xỉ.
+ Cơ cấu quay vỏ lò xung quanh trục của mình.
+ Cơ cấu dịch chuyển vỏ lò ñể nạp liệu.
+ Cơ cấu nâng vòm lò ñể dịch chuyển vỏ lò.
+ Cơ cấu dịch chuyển ñiện cực.
+ Cơ cấu nâng tấm chắn gió của cửa lò.
Trong sáu cơ cấu trên (trừ cơ cấu dịch chuyển ñiện cực) ñều dùng truyền ñộng xoay chiều
với ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc hay dây quấn. Còn cơ cấu dịch chuyển ñiện cực dùng
hệ truyền ñộng một chiều. ðộng cơ truyền ñộng là ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập
ñược cấp nguồn từ một bộ biến ñổi. Bộ biến ñổi ñó có thể là: Máy ñiện khuếch ñại, khuếch ñại
từ hoặc bộ chỉnh lưu có ñiều khiển dùng thyristor.
Chế ñộ làm việc của ñộng cơ dịch chuyển ñiện cực là chế ñộ ngắn hạn lặp lại.
Cấu tạo và kết cấu của lò hồ quang ñược giới thiệu như trên hình vẽ.
2. Sơ ñồ cung cấp ñiện của lò hồ quang
Sơ ñồ cung cấp ñiện của lò hồ quang ñược giới thiệu như trên hình vẽ.
Nguồn cấp cho lò hồ quang ñược lấy từ trạm phân phối trung gian với cấp ñiện áp 6, 10, 20
hoặc 22kV tùy theo cấp ñiện áp của trạm phân phối.
Sơ ñồ cấp ñiện gồm các thiết bị chính sau:
+ Cầu dao cách ly CL, ñóng cắt không tải dùng ñể cách ly mạch lực của lò và ñiện lưới
trong trường hợp cần sửa chữa.
+ Máy cắt dầu 1MC, ñóng cắt có tải cấp ñiện cho lò.
+ Cuộn kháng CK dùng ñể hạn chế dòng ngắn mạch làm việc (dòng ngắn mạch làm việc
không ñược lớn hơn 3 lần dòng ñịnh mức), ngoài ra cuộn kháng còn có chức năng ñảm bảo cho
ngọn lửa hồ quang cháy ổn ñịnh, ñặc biệt là trong giai ñoạn nung nóng và nấu chảy kim loại.
Sau ñó cuộn kháng CK ñược ngắn mạch bằng máy cắt dầu 2MC.
+ Máy cắt dầu 3MC và 4MC dùng ñể ñổi nối sơ ñồ ñấu dây cuộn sơ cấp của biến áp lò
BAL thành hình sao (Y) hoặc tam giác (∆).
+ Biến áp lò BAL dùng ñể hạ áp và ñiều chỉnh ñiện áp cấp cho lò. Biến áp lò về cấu tạo và
hình dáng bên ngoài giống như một biến áp ñộng lực thông thường, nhưng vì biến áp lò làm
việc trong môi trường khắc nghiệt, ñiều kiện làm việc nặng nề nên so với biến áp ñộng lực
thông thường nó có những ñặc ñiểm khác biệt.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
145
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Hình – Câu tạo và kết cấu của lò hồ quang
a) Hình chiếu bằng; b) Hình chiếu ñứng
1.Vỏ lò; 2.Vòm lò; 3.Cửa lò; 4.Miệng rót; 5.Giá nghiêng lò; 6. Cơ cấu nghiêng lò; 7.Cơ cấu dịch chuyển vỏ lò; 8.Cơ cấu
nâng vòm lò; 9.ðiện cực; 10.Giá ñỡ ñiện cực; 11.Cơ cấu dịch chuyển ñiện cực; 12.ðầu cấp ñiện vào ñiện cực.
146
Hình – Sơ ñồ cung cấp ñiện lò hồ quang
Những ñiểm khác biệt của biến áp lò so với biến áp ñộng lực thông thường:
- Cùng một công suất, biến áp lò có kích thước và khối lượng lớn hơn.
- Dòng ñiện ngắn mạch nhỏ (Inm ≤ 3.Iñm).
- Có khả năng quá tải cao ñể chịu ñựng ñược sự tác dụng của lực ñiện từ phát sinh trong
các cuộn dây và thanh dẫn trong trường hợp xảy ra hiện tượng ngắn mạch.
Công suất của biến áp lò có thể xác ñịnh gần ñúng từ ñiều kiện công suất nhiệt trong giai
ñoạn nóng chảy, vì ở hai giai ñoạn còn lại công suất nhiệt lò yêu cầu ít hơn.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
147
Nếu giả thiết rằng: Trong giai ñoạn nấu chảy, tổn thất trong lò hồ quang, trong biến áp lò
và trong cuộn kháng CK ñược bù trừ bởi năng lượng của phản ứng tỏa nhiệt thì công suất của
biến áp lò ñược tính theo biểu thức:
S=
W
t nc .k sd . cos ϕ
[kVA]
Trong ñó: W – Năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt trong thời gian nấu chảy và dừng lò
giữa hai lần nấu, kWh;
tnc - Thời gian nấu chảy, h;
ksd - Hệ số sử dụng công suất của lò trong giai ñoạn nấu chảy;
cosϕ - Hệ số công suất lò.
Năng lượng hữu ích và tổn hao nhiệt W có thể tính theo công thức:
W = wG
[kWh]
Trong ñó: w - Suất chi phí ñiện năng ñể nấu chảy một tấn kim loại cần nấu chảy, kWh/T;
G - Khối lượng kim loại cần nấu chảy, T;
+ Thiết bị ño lường và bảo vệ:
- Phía cao áp có biến dòng TI1 và biến ñiện áp TU dùng cho các khí cụ ño lường: vôn
kế (V), ampe kế (A), wat kế (W), ñồng hồ ño công suất hữu công (kWh) và ñồng hồ
ño công suất phản kháng (kVAr).
-
Phía hạ áp có biến dòng TI2 dùng ñể ño dòng và ñưa tín hiệu ñến mạch bảo vệ
ðKBV (khối ñiều khiển và bảo vệ).
3. ðiều chỉnh công suất lò hồ quang
a) Khái quát chung
Trong một chu trình nấu luyện của lò hồ quang, trong mỗi giai ñoạn, công suất ñiện lò tiêu
thụ khác nhau. Bởi vậy, ñiều chỉnh công suất lò hồ quang là một vấn ñề quan trọng ñối với
công nghệ nấu luyện kim loại trong lò hồ quang.
Ngoài ra, ñiều chỉnh công suất lò trong toàn chu trình nấu luyện hợp lý cho phép:
- Giảm thời gian nấu luyện.
- Nâng cao năng suất lò.
- Giảm chi phí ñiện năng.
- Nâng cao chất lượng thép.
ðiều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách thay ñổi thông số nguồn cấp
cho lò:
-
ðiện áp hồ quang (Uhq) khi chưa mồi ñược hồ quang (Uhqmax ≈ U20; U20 là ñiện áp
-
thứ cấp không tải của biến áp lò).
Dòng ñiện hồ quang khi xảy ra ngắn mạch làm việc (Ihqmax = Inm; Inm là dòng ñiện
ngắn mạch làm việc của lò hồ quang).
Nếu dùng bộ ñiều chỉnh công suất lò hồ quang duy trì dòng hồ quang không ñổi (Ihq =
const) sẽ không thực hiện ñược quá trình mồi hồ quang; Ngoài ra khi dòng ñiện trong một pha
nào ñó thay ñổi sẽ làm cho dòng ñiện trong 2 pha còn lại thay ñổi theo.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
148
Ví dụ: Khi ngọn lửa hồ quang của một pha bị ñứt (Ihq = 0), khi ñó lò hồ quang làm việc như
phụ tải một pha, với 2 ñiện cực ñấu nối tiếp nhau và ñấu vào ñiện áp dây thứ cấp của biến áp
lò. Khi ñó các bộ ñiều chỉnh của hai pha ñó sẽ tiến hành hạ ñiện cực xuống, mặc dù việc ñó
không cần thiết theo yêu cầu công nghệ. Các thiết bị ñiều chỉnh công suất loại này chỉ phù hợp
ñối với lò hồ quang một pha.
Nếu dùng bộ ñiều chỉnh công suất lò hồ quang duy trì ñiện áp hồ quang không ñổi (Uhq =
const) sẽ gặp khó khăn trong việc ño thông số này. ðiện áp cần ño Uhq là ñiện áp giữa thân kim
loại của vỏ lò và thanh cái thứ cấp của biến áp lò. Do vậy trị số ñiện áp hồ quang cần ño phụ
thuộc vào dòng hồ quang, mà Ihq của pha này lại phụ thuộc vào hai pha còn lại.
Qua kinh nghiệm khai thác và vận hành, người ta rút ra rằng: ñiều chỉnh công suất lò hồ
quang tối ưu nhất là duy trì tỷ số:
U hq
I hq
= const
Trong ñó ñiện áp hồ quang tỷ lệ thuận với ñộ dài cung lửa hồ quang và dòng ñiện hồ quang
tỷ lệ nghịch với ñộ dài cung lửa hồ quang.
Như vậy, việc ñiều chỉnh công suất lò hồ quang có thể thực hiện bằng cách ñiều chỉnh ñộ
dài của lửa hồ quang, tức là khoảng cách giữa bề mặt ñiện cực và bề mặt của kim loại trong lò.
ðiều chỉnh ñộ dài cung lửa hồ quang thông qua các tín hiệu ño dòng hồ quang (Ihq) và ñiện
áp hồ quang (Uhq).
ðể ñiều chỉnh ñộ dài cung lửa hồ quang, người ta dùng một hệ truyền ñộng (thường dùng
hệ truyền ñộng một chiều với ñộng cơ ñiện một chiều kích từ ñộc lập) ñể nâng - hạ ñiện cực
thông qua một cơ cấu truyền lực.
Trong lò hồ quang 3 pha, người ta thiết kế 4 hệ truyền ñộng ñộc lập (mỗi hệ truyền ñộng
nâng - hạ một ñiện cực). Trong ñó 3 hệ ở chế ñộ làm việc, hệ thứ tư ở chế ñộ dự phòng. Nếu
một trong ba hệ trên bị sự cố, chuyển hệ dự phòng vào thay thế.
b) Các yêu cầu ñối với hệ thống ñiều chỉnh công suất lò hồ quang
Sơ ñồ khối chức năng của hệ thống ñiều chỉnh công suất lò hồ quang như hình vẽ.
Gồm có:
- ðối tượng ñiều chỉnh 7 (lò hồ quang) với tham số ñiều chỉnh là ñộ dài cung lửa hồ
quang (Ihq).
- Bộ ñiều chỉnh bao gồm các phần tử:
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
149
Cảm biến ño dòng hồ quang 1 và cảm biến ñiện áp hồ quang 2, phần tử tổng hợp
tín hiệu 4, tổng hợp ba tín hiệu từ 1, 2 và 3 (3 là phần tử tín hiệu ñặt). Tín hiệu từ ñầu ra
của tín hiệu 3 ñưa vào khâu khuếch ñại 5. tín hiệu ñiều khiển ñưa ñến cơ cấu chấp hành
6 (gồm bộ biến ñổi, ñộng cơ truyền ñộng và cơ cấu truyền lực). Bộ biến ñổi có thể là:
Máy ñiện khuếch ñại MðKð, khuếch ñại từ hoặc bộ biến ñổi dùng Thyristor.
* Các yêu cầu chính ñối với bộ ñiều chỉnh công suất lò hồ quang:
- Bộ ñiều chỉnh phải ñảm bảo cho ñộng cơ nâng - hạ ñiện cực ñáp ứng như tốc ñộ nâng hạ
ñiện cực như hình vẽ:
- ðủ ñộ nhạy ñể ñảm bảo cho lò làm việc ổn ñịnh, duy trì dòng ñiện hồ quang ổn ñịnh
không sụt quá (4% - 5%) trị số dòng ñiện ñịnh mức. Vùng không nhạy (a1 - a2) của bộ ñiều
chỉnh không vượt quá ± (2÷4)% so với dòng ñịnh mức.
- Tác ñộng nhanh ñảm bảo khắc phục ngắn mạch làm việc và mồi lại hồ quang (sau khi bị
ñứt) trong thời gian (1,5 ÷ 3)s.
- Thay ñổi công suất của lò bằng phẳng trong giới hạn (20 ÷ 125)% trị số ñịnh mức với sai
số không quá 5%.
- Chuyển ñổi nhanh chế ñộ ñiều khiển (từ bằng tay sang tự ñộng hoặc ngược lại) trong ñiều
kiện cần thiết.
4. Sơ ñồ khống chế dịch cực 1 pha lò hồ quang dùng hệ F - ð
a) Nguyên lý dịch cực
Khi ñóng ñiện vào mạch chính, HQ chưa phát sinh. Thiết bị tự ñộng sẽ từ từ hạ ñiện cực
xuốn ñể ñầu ñiện cực chạm vào kim loại trong lò làm phát sinh HQ.
Sau khi HQ phát sinh thì các ñiện cực phải ñược nâng nhanh lên ñể giải phóng ngắn
mạch nhưng phải giữ khoảng cách nào ñó với KL trong lò ñể HQ không tắt.
Trong quá trình cháy của HQ thì làm cho ñiện cực ngắn dần, dòng HQ giảm, do ñó yêu
cầu hạ ñiện cực xuống ñể ñảm bảo khoảng cách.
Phần ñiều khiển dịch cực lò phải thỏa mãn các ñiều kiện:
- Hạ chậm ñiện cực xuống.
- Kéo nhanh ñiện cực khi phát sinh HQ.
- Hạ dần ñiện cực trong quá trình cháy và giữ cho HQ tồn tại.
Chất lượng thép nấu luyện phụ thuộc vào công suất cấp và sự phân bố nhiệt hay nhiệt ñộ
trong lò.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
150
b) Nguyên lý hoạt ñộng của sơ ñồ
ðộng cơ ð làm dịch chuyển ñiện cực lò hồ quang, ñược cấp ñiện từ MðKð. MðKð gồm
3 cuộn kích từ:
+ CFA: Cuộn phản hồi âm áp.
+ CðC2: Cuộn làm việc theo chế ñộ bằng tay, ñược cấp ñiện từ nguồn ngoài qua một bộ
tay gạt:
(1-2) + (3-4): Nâng ñiện cực (N).
(9-10) + (11-12): Hạ ñiện cực (H).
+ CðC1: Cuộn làm việc ở chế ñộ tự ñộng, ñược ñóng bằng các tay gạt (5-6) + (7-8).
Dòng ñiện qua cuộn CðC1 ICðC1 phụ thuộc vào U5R - U4R. Trong ñó: U5R tỉ lệ với dòng
ñiện hồ quang, lấy từ bộ chỉnh lưu 1CL, ñiện áp của bộ chỉnh lưu 1CL lại lấy từ thứ cấp của bộ
biến dòng BD.
U4R lấy từ bộ chỉnh lưu 2CL. ðiện áp ñặt lên 2CL tỉ lệ với ñiện áp của hồ quang.
Chế ñộ tự ñộng:
Khi mạch chính có ñiện, do hồ quang chưa phát sinh nên lúc này Uhq = max còn Ihq = 0.
=> U5R = 0 còn U4R = max.
-> Trên cuộn CðC1 có dòng chảy qua, tạo sức từ ñộng F1.
Sức từ ñộng tổng: Ft = F1 - FA.
Do Ihq = 0 nên lúc này rơle dòng ñiện RD chưa tác ñộng -> 3R ñược nối tiếp với cuộn
CðC1 -> Làm cho F1 bị giảm xuống. ðồng thời lúc này cực tính (+) của ñộng cơ ð ñang ở cực
phía trên -> ñiôt 3CL trên mạch lực thông -> 7R bị nối tắt -> dòng qua cuộn CFA tăng -> FA
tăng lên. => Kết quả là làm cho sức từ ñộng tổng Ft giảm xuống -> ñiện áp ra của MðKð giảm
-> ñông cơ ð quay chậm -> ñiện cực ñược hạ xuống chậm.
Khi ñiện cực chạm vào kim làm phát sinh hồ quang, lúc này Ihq = max còn Uhq ≈ 0. Kết
quả là U5R = max, U4R ≈ 0, do ñó dòng ñiện trong cuộn CðC1 ñảo chiều (dẫn ñến sức từ ñộng
ñảo chiều) và lúc này rơle dòng ñiện RD tác ñộng, tiếp ñiểm RD dóng lại làm 3R bị nối tắt, làm
cho dòng ñiện qua cuộn CðC1 tăng lên dẫn ñến F1 tăng lên. ðồng thời lúc này cực tính (+) của
ñộng cơ ð ở phía dưới nên ñiôt 3CL bị khóa, ñiện trở 7R ñược ñưa vào nối tiếp với cuộn CFA,
làm giảm FA, kết quả làm sức từ ñộng tổng Ft tăng lên. MðKð phát ñiện áp cấp cho ñộng cơ ð
kéo ñiện cực lên nhanh.
ðồng thời lúc này ñiôt 4CL thông, rơle áp RA tác ñộng, tiếp ñiểm thường kín của nó mở
ra làm cuộn dây rơle thời gian RTh mất ñiện, tiếp ñiểm thường mở mở chậm RTh ñưa ñiện trở
9R nối tiếp cuộn CKð làm giảm dòng ñiện qua cuộn CKð. Từ thông ñộng cơ ð giảm làm tốc
ñộ ñộng cơ ð tăng lên, ñiện cực ñược kéo nhanh lên.
Quá trình ñi lên của ñiện cực làm Ihq giảm, Uhq tăng. ðến lúc U4R và U5R xấp xỉ bằng
nhau thì dòng ñiện qua cuộn CðC1 ICðC1 ≈ 0, do ñó ñộng cơ sẽ dừng quay, ñiện cực có một
khoảng cách nào ñó ñối với kim loại và ñảm bảo hồ quang ñược duy trì.
Trong quá trình cháy của ñiện cực, ñiện cực sẽ ngắn dần làm khoảng cách giữa ñiện cực
và kim loại tăng dần, dẫn ñến Ihq giảm, Uhq tăng, thế cân bằng bị phá vỡ. Lúc này dòng trong
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
151
cuộn CðC1 khác không (ICðC1 ≠ 0), ñộng cơ ñược khởi ñộng lại, chạy hạ ñiện cực xuống, lập
lại thế cân bằng mới.
* Tác dụng mở chậm của rơle RTh: Chờ cho ñiện áp ñộng cơ ñạt ñịnh mức rồi mới
giảm từ thông φð của ñộng cơ.
SƠ ðỒ NGUYÊN LÝ ðIỀU KHIỂN DỊCH CỰC 1 PHA LÒ HỒ QUANG
CB
7R
3CL
4CL
8R
RA
CFA
MðKð
10R
BD
+ ð H- N
+
1CL
1R
_
+
9R
1CD
RTh
RD
5R
5
6 3R
CKð
RD
RA
CðC1
7
RTh
8
4R
2K
2CD
2CL
1K
2R
+
1
2
CðC2
9 10
11
12
3
4
_
6R
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
152
I.4 Lò cảm ứng
1. Khái niệm chung
Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng dựa vào hiện tượng cảm ứng ñiện từ khi ñưa một
khối kim loại vào trong một từ trường biến thiên, trong khối kim loại xuất hiện một dòng ñiện
xoáy, nhiệt năng do dòng ñiện xoáy ñốt nóng khối kim loại.
Nhiệt năng truyền vào kim loại phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- ðiện trở suất ρ và hệ số từ thẩm µ của kim loại.
- Trị số dòng ñiện của nguồn cấp. Nếu tăng trị số dòng ñiện lên 2 lần thì nhiệt năng tăng
lên 4 lần.
- Tần số dòng ñiện của nguồn cấp. Nếu tăng tần số lên 4 lần thì nhiệt năng sẽ tăng lên hai
lần.
Từ ñó ta thấy rằng tăng dòng ñiện của nguồn cấp hiệu quả hơn tăng tần số của nguồn cấp
nhưng thực tế trị số dòng ñiện không thể tăng lên ñược mãi vì lý do cách ñiện, trị số dòng ñiện
lớn sẽ làm nóng chảy vòng cảm ứng (mặc dù ñã ñược làm mát bằng dòng nước liên tục) cho
nên trên thực tế người ta tăng tần số của nguồn cấp.
a) Các bộ nguồn tần số cao: Các bộ nguồn tần số cao có thể ñược tạo ra bằng các phương
pháp sau:
- Dùng máy phát ñiện tần số cao, do kết cấu cơ khí nên tần số của máy phát không vượt
quá f = 2000Hz.
- Bộ biến tần dùng Thyristor, do công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn chưa chế tạo ñược
các loại Thyristor tần số cao nên tần số chỉ giới hạn tới f = 2000Hz.
- Bộ tần số dùng ñèn ñiện tử, khi cần tần số cao tới f = 400kHz thì dùng ñèn phát là ñèn
ñiện tử ba cực (triôt). Hiệu suất của bộ nguồn dùng ñèn phát không cao, tuổi thọ của ñèn thấp.
b) Phạm vi ứng dụng của thiết bị gia nhiệt tần số
- Nấu chảy kim loại trong môi trường
không khí (lò kiểu hở), trong môi trường
chân không hoặc khí trơ (lò kiểu kín).
- Thực hiện các nguyên công nhiệt
luyện như tôi, ram, thường hóa. ðặc biệt ứng
dụng ñể tôi bề mặt các chi tiết như bánh răng,
cổ trục khuỷu của ñộng cơ ñiezen khi yêu
cầu ñộ cứng bề ngoài cao. Hình dáng chi tiết
cần tôi có thể có hình dáng bất kỳ. Do hiệu
ứng mặt ngoài của dòng cao tần, bề mặt
ngoài của chi tiết ñược nung nóng trong thời
gian một vài giây, trong khi ñó bên trong
Tôi bề mặt chi tiết bằng
lòng của chi tiết chưa kịp nung nóng.
dòng ñiện tần số cao
1-Chi tiết cần tôi; 2-Vòng cảm ứng.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
153
- Hàn ñường ống trong công nghệ chế tạo ống nước tráng kẽm.
- Sấy các chất ñiện môi, các chất bán dẫn.
c) Phân loại các thiết bị gia nhiệt tần số
+ Phân loại theo tần số làm việc:
- Thiết bị gia nhiệt tần số công nghiệp f = 50Hz.
- Thiết bị gia nhiệt trung tần (lò trung tần), có tần số làm việc f = (0,5 ÷ 10) kHz.
- Thiết bị gia nhiệt tần số cao tần, có tần số làm việc f = (10 ÷ 40) kHz.
+ Phân loại theo cấu tạo của lò
- Lò cảm ứng có lõi thép, thường là lò có tần số công nghiệp ñược cấp nguồn từ biến áp
ñộng lực có công suất từ 75 ñến 1000kVA.
- Lò cảm ứng không lõi thép kiểu hở và kiểu kín dùng nấu chảy thép chất lượng cao,
gang, kim loại màu và hợp kim.
2. Một số sơ ñồ khống chế lò cảm ứng
a) Lò cảm ứng tần số công nghiệp ñược cấp nguồn
từ lưới ñiện quốc gia qua cầu dao cách ly CL, máy cắt
MC và biến áp lò BAL, trong quá trình nấu luyện, ñiều
chỉnh công suất lò bằng bộ ñiều chỉnh ñiện áp dưới tải
của cuộn sơ cấp biến áp lò. Vì hệ số công suất (cosϕ)
của lò rất thấp (0,6 ÷0,7) nên dùng bộ tụ ñiện tĩnh C ñể
bù công suất phản kháng nhằm nâng cao hệ số công suất
của lò. ðiều chỉnh dung lượng bù của lò bằng công tắc
K.
Khối ñối xứng ðX gồm cuộn kháng Ls, tụ Cs có
chức năng cân bằng phụ tải giữa các pha của biến áp lò.
ðể tận dụng khả năng sử dụng thiết bị, lò cảm ứng
có hai nồi nấu thép, làm việc luân phiên nhau bằng cầu
dao chuyển ñổi 1CD và 2CD.
b) Lò cảm ứng trung tần dùng máy phát ñiện cao tần
Hai lò cảm ứng trung tần lò 1, lò 2 ñược cấp nguồn từ cùng một máy phát cao tần F. Máy
phát cao tần ñược ñộng cơ không ñồng bộ sơ cấp ð kéo. Tụ C1 và C2 bù công suất phản kháng
nhằm nâng cao hệ số công suất.
Biến áp ño lường TU, biến dòng TI cấp nguồn cho các ñồng hồ ño: Vôn kế (V), ampe kế
(A), wat kế (W) và công tơ vô công (VAr). ðối với tần số (150÷500) Hz thường dùng máy
phát ñồng bộ thông thường cực lồi, cuộn dây kích từ quấn trên rôto của máy phát.
ðối với tần số (1000 ÷ 8000)Hz dùng loại máy phát kiểu cảm ứng, cuộn dây kích thích và
cuộn dây làm việc quấn trên stator của máy phát, còn rôto có dạng bánh răng. Kết quả từ thông
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
154
do cuộn kích thích sinh ra là từ thông ñập mạch, cảm ứng ra trong cuộn dây làm việc dòng ñiện
tần số cao.
c) Lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần
Sơ ñồ khối chức năng của lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần như sau:
Trong sơ ñồ khối chức năng của lò cảm ứng trung tần dùng bộ biến tần gồm có các khâu
chính sau:
- Mạch ñộng lực gồm các khâu:
+ CL - Bộ chỉnh lưu có ñiều khiển dùng Thyristor biến ñổi ñiện áp xoay chiều của ñiện
áp lưới thành ñiện áp một chiều.
+ NL - Khâu nghịch lưu cộng hưởng biến ñiện áp một chiều thành ñiện áp xoay chiều
cung cấp cho vòng cảm ứng của lò.
+ CKL - Khâu lọc ñiện áp một chiều dùng cuộn kháng lọc với trị số ñiện cảm (L) khá
lớn (vì bộ nguồn cung cấp cho bộ nghịch lưu là nguồn dòng).
+ Lò trung tần: Có vòng cảm ứng quấn xung quanh nồi của lò và một bộ tụ ñiện.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
155
- Mạch ñiều khiển gồm các khâu:
+ KNg - Khâu nguồn một chiều cung cấp cho tất cả các khâu trong mạch ñiều khiển.
+ KðCS - Khâu ñiều chỉnh công suất tiêu thụ của lò cảm ứng.
+ KðK-2 - Khâu ñiều khiển bộ chỉnh lưu.
+ KðK-1 - Khâu ñiều khiển bộ nghịch lưu.
+ KðK-3 - Khâu ñiều khiển công nghệ dùng rơle - côngtăctơ … ño lường và bảo vệ.
* Sơ ñồ nguyên lý của lò trung tần nấu thép:
Hiện nay nước ta nhập rất nhiều lò trung tần nấu thép từ các nước khác nhau như: Anh,
Mỹ, Nga, Úc và Trung Quốc, có các thông số công nghệ sau:
- Dung tích mỗi mẻ nấu từ 50kg ñến 2000kg.
- Công suất tiêu thụ ñịnh mức của lò từ 100kW ñến 1200kW.
- Tần số làm việc f = 1000Hz.
Nhìn chung dù nguồn gốc sản xuất khác nhau nhưng về cấu tạo, nguyên lý hoạt ñộng của
sơ ñồ khối chức năng về cơ bản giống nhau.
Trên hình vẽ dưới ñây là sơ ñồ nguyên lý mạch ñộng lực (ñơn giản hóa) của lò trung tần
nấu thép KGPS - 250 do Trung Quốc chế tạo.
Trong mạch lực của lò cảm ứng trung tần nấu thép gồm các phần tử chính sau:
+ CK - Cuộn kháng xoay chiều lõi không khí chức năng của nó là hạn chế dòng ngắn
mạch và hạn chế tốc ñộ tăng trưởng dòng ñiện ñể bảo vệ các Thyristor 1T÷ 6T.
+ 1T÷ 6T - Cầu chỉnh lưu 3 pha ñiều khiển hoàn toàn, ñiện áp ra của cầu chỉnh lưu
(UA) có thể thay ñổi từ 0V ñến 500V.
UA = 2,34.U.cosα
Trong ñó:
U - ðiện áp pha hiệu dụng của nguồn cấp (lưới ñiện).
α - Góc mở của các Thyristor.
+ CKSB - Cuộn kháng san bằng ñể lọc dòng ñiện một chiều.
+ 1TC ÷ 4TC - Bộ nghịch lưu cộng hưởng dùng Thyristor tần số cao, nối theo sơ ñồ
cầu một pha, ñiện áp ra trên tải có dạng gần hình sin.
+ Phụ tải của bộ nghịch lưu cộng hưởng là cuộn cảm kháng L của lò, là tải cảm nên hệ
số công suất rất thấp (cosϕ = 0,1 ÷ 0,5). Tụ C nối song song với vòng cảm ứng ñể tạo thành
mạch vòng dao ñộng và nâng cao hệ số cosϕ của lò. ðiện cảm ñầu vào LCKSB có trị số lớn.
Nguồn cấp cho bộ nghịch lưu cộng hưởng có thể coi là nguồn dòng. ðiện áp ra UC (cấp cho
vòng cảm ứng của lò) có dạng gần sin, còn dòng nghịch lưu iC có dạng hình chữ nhật như ñược
thể hiện trên ñồ thị.
+ Các phần tử còn lại: TI1 ÷ TI3 lấy tín hiệu tỷ lệ với dòng tiêu thụ của lò ñể bảo vệ
quá tải. Biến áp BA gia công tín hiệu ñể ño lường (ño tần số, ño ñiện áp xoay chiều trên tải) và
ñiều khiển bộ nghịch lưu cộng hưởng.
+ Khởi ñộng bộ nghịch lưu gồm các phần tử cầu chỉnh lưu CL, tụ hóa CM, thyristor
khởi ñộng TM và côngtăctơ khởi ñộng KC.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
156
Như ta ñã biết, bộ nghịch
lưu cộng hưởng nguồn dòng chỉ
làm việc trong chế ñộ mạch tải
là mạch dao ñộng, như vậy vấn
ñề ñầu tiên là cần tạo ra ít nhất
một chu kỳ dao ñộng trên tải
sau ñó là ñiều khiển các
thyristor 1TC ÷ 4TC ñể dao
ñộng trên tải tiếp tục ñược duy
trì. ðể cung cấp năng lượng cho
tải thì nguồn vào phải làm việc
ở chế ñộ nguồn dòng, như vậy
lúc ban ñầu phải tạo ra nguồn
dòng xác lập.
Nguyên lý làm việc của
mạch khởi ñộng như sau: Khi
bắt ñầu khởi ñộng, tiếp ñiểm
KC ñóng nối mạch cầu chỉnh
lưu CL nạp ñiện cho tụ CM,
ñồng thời nối ñiện trở R vào
mạch tải cho cầu chỉnh lưu
1T÷6T ñể tạo ra dòng Id qua
cuộn kháng san bằng. Sau một
khoảng thời gian xung ñiều
khiển ñưa ñến mở thyristor TM,
tụ CM phóng qua mạch tải L - C
tạo nên dao ñộng tắt dần trên tải
(khoảng từ một ñến hai chu kỳ),
sau ½ chu kỳ dao ñộng TM sẽ tự
ngắt ra. Tiếp ñiểm KC sẽ tự
ngắt ra sau một khoảng thời
gian ñịnh trước. Hệ thống ñiều
khiển các thyristor chính (1TC
÷ 4TC) sẽ hoạt ñộng ñể duy trì
ñiện áp trên tải.
ðồ thị ñiện áp, dòng
ñiện tại các ñiểm ño của lò cảm
ứng trung tần như hình vẽ dưới.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
157
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
158
7.6. TRANG BỊ ðIỆN – ðIỆN TỬ THANG MÁY
7.6.1. Vài nét về lịch sử phát triển của thang máy
Những thang hoặc tời nâng thô sơ ñã
ñược sử dụng trong suốt thời Trung ðại và
có thể bắt ñầu từ thế kỷ thứ III trước Công
nguyên. Chúng hoạt ñộng nhờ vào sức
người và súc vật, hoặc cơ cấu cơ khí vận
hành bằng nước.
Thang máy ñầu tiên ñược chế tạo dưới
triều vua Louis XV, ở Versailles năm 1743
và chỉ ñể cho vua dùng. Thang này ñược
xây ở ngoài, trong sân nhỏ ñể cho vị quốc
vương này có thể từ phòng ông ở tầng lầu 1
ñến lầu 2 ñể gặp người yêu là bà DE
Châteauroux. Kỹ thuật này dựa trên sự ñối
trọng (contre-poids) nên việc sử dụng ít tốn
sức lực.
Những thang máy mà ta biết ngày nay ñược phát triển ñầu tiên vào ñầu thế kỷ 19, nhờ
vào hơi nước hoặc sức nước ñể nâng chuyển. Trong những ứng dụng sau ñó, một cái thùng
ñược thêm vào trong phần trống thấp hơn ở dưới ñất của khối hình trụ. Chất lỏng, thông
thường là nước, ñược ñưa vào thùng này ñể tạo ra áp lực làm cho cái thùng này lao xuống
dưới, nâng cabin di chuyển lên trên.
Những cái van cho nước chảy qua ñược ñiều khiển bằng tay bởi người sử dụng dùng
những sợi dây, một hệ thống làm chậm nhờ sự kết hợp giữa ñòn bẩy và van ñiều khiển ñể ñiều
chỉnh tốc ñộ cabin. Cha ñẻ của thang máy dùng máy kéo ngày nay ñã xuất hiện ñầu tiên vào
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
159
thế kỷ 19 ở Vương Quốc Anh, sàn nâng dùng một sợi cáp vắt qua một puly và một ñối trọng di
chuyển dọc tường.
Thang máy ñiện lần ñầu tiên ñược phát minh bởi công ty SIEMENS & HALSKE cho
cuộc triển lãm kỹ nghệ tại Mannheim năm 1880. Nó lên 22m trong 11 phút. Nó ñã chuyên chở
8.000 hành khách trong 1 tháng lên ñỉnh của lầu quan sát cho khu triển lãm. Thang máy ñiện
ñầu tiên lên cao trên 200m ñược xây dựng tại Nữu Ước năm 1908. Sau ñó thang máy ñiện chạy
nhanh nhất ñược thiết bị cho Sunshine Building ở Nhật với vận tốc 36km/h. Từ năm 1993,
hãng MISUBITSHI ñã chế ra cho một tòa nhà cao tầng ở Nhật một thang máy có vận tốc
45km/h.
Thang máy này ñược phát minh do Émile LETZ người Bỉ (Belgique) và hãng EBEL (huy
chương vàng ở Batima năm 1983), là một sự ñổi mới trong cách thức giản dị của nó. Chỉ cần 1
bức tường mang nó, 1 ñinh vis gắn vô bức tường, buồng thang máy ñược gắn vô một ñai ốc
(écrou) quay chung quanh vít. Một mô tơ lên và xuống cùng với buồng thang máy. Không cần
phòng cho máy móc nên cũng không có ròng rọc, không có trọng, cũng không có ñối trọng,
nhất là có lối ñi cấp kỳ khi bị hư. Loại này duy nhất thấy ở bênh viện Rothschild, khách sạn
Ritz...
Bình minh của kỷ nguyên nâng chuyển...
Thang máy có công suất lớn xuất hiện lần ñầu tiên vào giữa thế kỷ 19 ở Hoa Kỳ.
ðó là một tời nâng hàng hoạt ñộng ñơn giản giữa hai tầng trong một công trình ở thành phố
New York. Năm 1853, Elisha Graves Otis ñã trình diễn tại New York Crystal Palace, chứng
minh hệ thống an toàn thang máy của ông bằng cách làm gián ñoạn cabin rơi xuống khi loại bỏ
cáp tải, nguyên nhân làm hạn chế quá trình phát triển thang máy.
Năm 1857, thang khách Otis ñầu tiên ñã ñưa vào hoạt ñộng tại cửa hàng bách hóa thành
phố New York. Và 10 năm sau, sau khi ñã ñạt ñược hàng ngàn sản phẩm thang máy, những
người con của Elisha ñã thành lập công ty Otis Brothers tại Yonkers, New York. Những thiết
kế thang máy khác dần xuất hiện, bao gồm các kiểu ñiều khiển bánh răng – trục vít và thuỷ lực.
Vai trò của ñiện...
Xuất hiện muộn hơn trong thế kỷ 19, với sự phát triển của ñiện học, ñộng cơ ñiện ñã ñược
tích hợp vào kỹ thuật thang máy bởi nhà phát minh người ðức, Werner Von Siemens. ðộng cơ
ñiện ñược ñặt vào máy cabin, truyền ñộng bánh răng ñể ăn khớp với cơ cấu thanh răng lắp trên
tường. Năm 1887, thang ñiện ñược phát triển ở Baltimore, sử dụng tang trống xoay tròn ñể
cuộn những sợi cáp. Nhưng những tang trống này thực tế không ñủ lớn ñể chứa những sợi cáp
ñòi hỏi bắt buộc trong những công trình cao tầng.
Những kỹ thuật và phương pháp ñiều khiển ñộng cơ ñiện không ngừng phát triển. Năm
1889, thang máy dùng bánh răng ñược kết nối trực tiếp vào ñộng cơ ñiện cho phép lắp ñặt tại
các công trình có cấu trúc cao hơn. Vào năm 1903, thiết kế này ñã phát triển thành thang máy
sử dụng máy kéo bao gồm ñộng cơ ñiện và hộp số, ñược lắp ñặt trên 100 công trình xây dựng
ñể trở nên thông dụng và thay ñổi mãi mãi bộ mặt thành thị.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
160
ðộng cơ nhiều cấp tốc ñộ ñã thay thế
kiểu một tốc ñộ truyền thống, giúp cho
sự vận hành cũng như sự dừng tầng êm
ái. Kỹ thuật nam châm ñiện ñã thay thế
hệ thống ñóng/mở thắng và truyền ñộng
dây cáp thủ công. Nút nhấn ñiều khiển
cùng hệ thống ñiều khiển phức tạp khác
nhau ñã làm ñổi mới thang máy. Sự cải
tiến liên tục tính an toàn, kể cả phát
minh ñáng chú ý của Charles Otis - một
người con của Elisha - ñã phát triển hệ
thống an toàn bất cứ khi nào cabin vượt
quá tốc ñộ, ngay khi cáp tải vẫn còn
nguyên vẹn.
Phát triển không ngừng…
Ngày nay, có những hệ thống ñiều khiển tốc ñộ phức tạp, và sự phối hợp ñóng/ngắt ñể
ñiều khiển an toàn tốc ñộ cabin trong bất kỳ tình huống nào. Nút nhấn ñược tích hợp vào trong
những bàn phím nhỏ gọn. Hầu như tất cả thang máy tự ñộng mang tính thương mại, vào thời
ñại máy tính ñã mang vi ñiều khiển có khả năng hoạt ñộng, xử lý cũng như lưu trữ rất lớn,
thang máy ñược lập trình ñặc biệt, cực ñại hoá năng suất và an toàn tuyệt ñối. Thang máy ñã
trở thành trung gian của kỹ thuật kiến trúc và mỹ thuật, nó tô ñiểm và trang hoàn lộng lẫy công
trình xây dựng. Những thiết kế sang trọng, hiện ñại cùng các ứng dụng kỹ thuật tiên tiến sẽ
luôn làm thoả mãn và thăng hoa cảm xúc con người!
7.6.2. Khái niệm chung
Thang máy (máy nâng) là thiết bị vận tải dùng ñể vận chuyển hàng hóa và người theo
phương thẳng ñứng.
Thang máy ñược lắp ñặt trong các nhà ở cao tầng, trong các khách sạn, siêu thị, công sở,
bệnh viện, .v.v. Còn máy nâng thường ñược lắp ñặt trong các giếng khai thác mỏ hầm lò, trong
các nhà máy sàng tuyển quặng.
Phụ tải của thang máy thay ñổi trong một phạm vi rất rộng, nó phụ thuộc vào lượng hành
khách ñi lại trong một ngày ñêm và hướng vận chuyển hành khách. Ví dụ như thang máy lắp
ñặt trong nhà hành chính, buổi sáng ñầu giờ làm việc, hành khách ñi nhiều nhất theo chiều
nâng, còn buổi chiều, cuối giờ làm việc sẽ là lượng hành khách nhiều nhất ñi theo chiều xuống.
Bởi vậy, khi thiết kế thang máy phải tính toán cho phụ tải “xung” cực ñại.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
161
Những loại thang máy hiện ñại có kết cấu cơ khí phức tạp, hệ truyền ñộng, hệ thống
khống chế phức tạp - nhằm nâng cao năng suất, vận hành tin cậy, an toàn. Tất cả các thiết bị
ñiện ñược lắp ñặt trong buồng thang và buồng máy. Buồng máy thường bố trí ở tầng trên cùng
của giếng thang máy.
Trong truyền ñộng của thang máy người ta sử dụng một ñối trọng nối với buồng thang
bằng các sợi cáp, mục ñích ñể ñộng cơ luôn làm việc ở chế ñộ ñộng cơ và giảm lực căng của
cáp, tăng ñộ an toàn.
Buồng thang có trang bị bộ phanh bảo hiểm, mục ñích ñể giữ buồng thang tại chỗ khi ñứt
cáp, mất ñiện và khi tốc ñộ di chuyển vượt quá (20÷40)% tốc ñộ ñịnh mức. Ngoài ra một số
thang máy còn trang bị bộ phận phanh hãm làm việc theo nguyên tắc: khi ñộng cơ ð kéo buồng
thang chưa có ñiện thì phanh hãm kẹp chặt trục ñộng cơ. Khi ñộng cơ ð có ñiện thì phanh hãm
giải phóng trục ñộng cơ ñể cho buồng thang di chuyển.
Bố trí các nút ấn trên thang máy: Các nút ấn gọi tầng bên ngoài các cửa tầng và các nút
ấn ñến tầng bên trong buồng thang. Ngoài ra còn có các nút ấn bên trong buồng thang như nút
báo ñộng khẩn cấp; ñiện thoại liên lạc với người ñiều khiển vận hành thang máy trong trường
hợp sự cố; nút ñiều khiển ñóng, mở cửa thang máy …
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
162
Việc ñiều khiển thang máy có thể thực hiện từ hai vị trí:
+ Bên ngoài buồng thang, tại các cửa tầng bằng các nút ấn gọi tầng.
+ Bên trong buồng thang bằng các nút ấn ñến tầng và các nút chức năng khác.
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
163
7.6.3. Phân loại thang máy:
a) Phân loại theo chức năng
Theo chức năng, thang máy ñược phân thành các loại sau:
1234-
Thang máy chở người trong các nhà cao tầng.
Thang máy dùng trong các bệnh viện.
Thang máy chở hàng có người ñiều khiển.
Thang máy dùng trong nhà ăn và thư viện.
b) Phân loại theo trọng tải
1- Thang máy loại nhỏ Q < 160Kg.
2- Thang máy trung bình Q = 500 ÷ 2000Kg.
3- Thang máy loại lớn Q > 2000Kg.
c) Phân loại theo tốc ñộ di chuyển
1- Thang máy chạy chậm v = 0,5m/s.
2- Thang máy tốc ñộ trung bình v = 0,75 ÷ 1,5 m/s.
3- Thang máy cao tốc v = 2,5 ÷ 5 m/s.
7.6.4. Ảnh hưởng của tốc ñộ, gia tốc và ñộ giật ñối với hệ truyền ñộng thang máy
Một trong những yêu cầu cơ bản ñối với hệ truyền ñộng thang máy là phải ñảm bảo cho
buồng thang chuyển ñộng êm. Buồng thang chuyển ñộng êm hay không, phụ thuộc vào gia tốc
khi mở máy và hãm máy. Các tham số chính ñặc trưng cho chế ñộ làm việc của thang máy là:
tốc ñộ di chuyển v(m/s), gia tốc a(m/s2) và ñộ giật ρ(m/s3).
Tốc ñộ di chuyển của buồng thang quyết ñịnh năng suất của thang máy, có ý nghĩa quan
trọng, nhất là ñối với các tòa nhà cao tầng.
ðối với các tòa nhà chọc trời, tối ưu nhất là dùng thang máy cao tốc (v = 3,5m/s), giảm
thời gian quá ñộ và tốc ñộ di chuyển của buồng thang ñạt gần bằng tốc ñộ ñịnh mức. Nhưng
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
164
việc tăng tốc ñộ lại dẫn ñến tăng giá thành của thang máy. Bởi vậy, tùy theo ñộ cao của nhà mà
chọn thang máy có tốc ñộ phù hợp với tốc ñộ tối ưu.
Tốc ñộ di chuyển trung bình của thang máy có thể tăng bằng cách giảm thời gian mở máy
và hãm máy, có nghĩa là tăng gia tốc. Nhưng khi gia tốc lớn thì sẽ gây ra cảm giác khó chịu
cho hành khách như chóng mặt, sợ hãi, nghẹt thở… Bởi vậy gia tốc tối ưu là a ≤ 2 m/s2.
Gia tốc tối ưu ñảm bảo năng suất cao, không gây ra cảm giác khó chịu cho hành khách
ñược ñưa ra trong bảng sau:
Tham số
Tốc ñộ thang máy (m/s)
Gia tốc cực ñại (m/s2)
Gia tốc tính toán trung
bình (m/s2)
Hệ truyền ñộng
Một chiều
Xoay chiều
0,5
1
0,5
0,75
1
0,5
1
1,5
0,8
1,5
1,5
1
2,5
2
1
3,5
2
1,5
Một ñại lượng nữa quyết ñịnh sự di chuyển êm của buồng thang là tốc ñộ tăng của gia tốc
khi mở máy và tốc ñộ giảm của gia tốc khi hãm máy. Nói một cách khác, ñó là ñộ giật:
ρ=
da d 2 v
(m/s3)
=
dt dt 2
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
165
Biểu ñồ làm việc tối ưu của thang máy tốc ñộ trung bình và tốc ñộ cao ñược biểu diễn
như trên hình vẽ.
Biểu ñồ này có thể chia làm 5 giai ñoạn theo tính chất thay ñổi tốc ñộ của buồng thang:
Mở máy, chế ñộ ổn ñịnh, hãm xuống tốc ñộ thấp, buồng thang ñến tầng và hãm dừng.
Biểu ñồ tối ưu trên chỉ ñạt ñược nếu dùng hệ truyền ñộng một chiều (F-ð) hoặc dùng hệ
truyền ñộng xoay chiều với ñộng cơ không ñồng bộ nhiều cấp tốc ñộ cấp nguồn từ bộ biến tần
bán dẫn.
ðối với thang máy chạy chậm, biểu ñồ chỉ có ba giai ñoạn: mở máy, chế ñộ ổn ñịnh và
hãm dừng.
7.6.5. Vấn ñề dừng chính xác của thang máy
Buồng thang của thang máy cần phải dừng chính xác so với mặt bằng của tầng cần dừng
sau khi ấn nút dừng. Nếu buồng thang dừng không chính xác sẽ gây ra các hậu quả sau:
- ðối với thang máy chở khách sẽ làm cho hành khách ra, vào khó khăn, tăng thời gian ra,
vào của hành khách, dẫn ñến giảm năng suất.
- ðối với thang máy chở hàng, gây khó khăn trong việc xếp và bốc dỡ hàng. Trong một
số trường hợp có thể không thực hiện ñược việc xếp và bốc dỡ hàng.
ðể khắc phục hậu quả ñó, có thể ấn nhắp nút bấm ñể ñạt ñược ñộ chính xác khi dừng,
nhưng sẽ dẫn ñến các vấn ñề không mong muốn sau;
- Hỏng thiết bị ñiều khiển.
- Gây tổn thất năng lượng.
- Gây hỏng các thiết bị cơ khí.
- Tăng thời gian từ lúc hãm ñến lúc dừng.
* Quá trình hãm buồng thang xảy ra như sau:
Khi buồng thang ñi ñến gần sàn tầng, công tắc chuyển ñổi tầng cấp lệnh lên hệ thống ñiều
khiển ñộng cơ ñể dừng buồng thang.
Trong khoảng thời gian ∆t (là thời gian tác ñộng của thiết bị ñiều khiển), buồng thang ñi
ñược quãng ñường là:
S' = Vo.∆t, [m]
Trong ñó Vo là tốc ñộ của buồng thang lúc bắt ñầu hãm.
Khi cơ cấu phanh tác ñộng là quá trình hãm buồng thang. Trong thời gian này, buồng
thang ñi ñược một quãng ñường S''.
S'' =
mVo2
, [m]
2( F ph ± FC )
Trong ñó:
m - Khối lượng các thành phần chuyển ñộng của buồng thang, [kg].
Fph - Lực phanh, [N]
FC - Lực cản tĩnh. Dấu (+) hoặc (-) trong biểu thức phụ thuộc vào chiều tác dụng
của lực FC: khi buồng thang ñi lên (+) và khi buồng thang ñi xuống (-).
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
166
Quãng ñường buồng thang ñi ñược từ khi công tắc chuyển ñổi tầng cho lệnh dừng ñến khi
buồng thang dừng tại sàn tầng là:
S = S' + S'' = Vo.∆t +
m
Vo
S min
S
Smax
A'
A
A''
mVo2
2( F ph ± FC )
ðể dừng chính xác buồng thang, cần tính ñến
một nửa hiệu số của hai quãng ñường trượt khi
phanh buồng thang ñầy tải (Smax) và phanh buồng
thang không tải (Smin) theo cùng một hướng di
chuyển. Như vậy, công tắc chuyển ñổi tầng ñặt
cách sàn tầng một khoảng cách nào ñó làm sao cho
buồng thang nằm ở giữa hiệu hai quãng ñường
Smax và Smin.
Sai số lớn nhất (ñộ dừng không chính xác lớn
nhất) là:
∆S =
S max − S min
2
Ta thấy sai số này phụ thuộc chủ yếu vào các tham số: tốc ñộ thang máy trước khi dừng,
thời gian trễ của các tín hiệu ñiều khiển, khối lượng buồng thang, lực cản khi hãm.
7.6.6. Sơ ñồ hệ thống tự ñộng khống chế thang máy tốc ñộ trung bình
a) Tổng quan
Khi thiết kế hệ trang bị ñiện - ñiện tử cho thang máy, việc lựa chọn một hệ truyền ñộng,
chọn loại ñộng cơ phải dựa trên các yêu cầu sau:
- ðộ chính xác khi dừng.
- Tốc ñộ di chuyển buồng thang.
- Gia tốc lớn nhất cho phép.
- Phạm vi ñiều chỉnh tốc ñộ.
Hệ truyền ñộng xoay chiều dùng ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc và rôto dây quấn
ñược dùng khá phổ biến trong trang bị ñiện – ñiện tử thang máy và máy nâng. Hệ truyền ñộng
ñộng cơ không ñồng bộ rôto lồng sóc thường dùng cho thang máy chở hàng tốc ñộ chậm hoặc
trung bình. Hệ truyền ñộng ñộng cơ không ñồng bộ rôto dây quấn thường dùng cho các máy
nâng có trọng tải lớn (Công suất ñộng cơ truyền ñộng tới 200kW) nhằm hạn chế dòng ñiện
khởi ñộng ñể không làm ảnh hưởng ñến nguồn ñiện cung cấp.
Hệ truyền ñộng xoay chiều dùng ñộng cơ không ñồng bộ nhiều cấp tốc ñộ thường dùng
cho thang máy chở khách tốc ñộ trung bình.
Hệ truyền ñộng một chiều thường dùng cho các thang máy cao tốc. Nhược ñiểm của hệ
này là công suất ñặt lớn so với hệ xoay chiều, phức tạp trong vận hành và sửa chữa.
b) Giới thiệu các phần tử chính của sơ ñồ
Hệ thống truyền ñộng ñiện dùng cho thang máy tốc ñộ trung bình thường là hệ truyền
ñộng xoay chiều với ñộng cơ không ñồng bộ 2 cấp tốc ñộ. Hệ này ñảm bảo dừng chính xác
GV: Lê Tiến Dũng _ Bộ môn TðH _ Khoa ðiện
Please purchase PDF Split-Merge on www.verypdf.com to remove this watermark.
167
