Giáo trình Trang bị Điện II

1 TS. Nguyễn Bê ĐÀ NẴNG - 2007 2 Các ký hiệu sử dụng để giải thích hoạt động sơ đồ: 1- A(x) = 1: phần tử A ở dòng thứ x có điện (nếu là cuộn dây) hoặc đóng lại (nếu là tiếp điểm) 2- A(x) = 0: phần tử A ở dòng thứ x mất điện (nếu là cuộn dây) hoặc mở ra (nếu là tiếp điểm) 3- A(x,y): phần tử A ở giữa hai dòng x và y hoặc hai điểm x,y. 4- A(đl): phần tử A trên mạch động lực 3 Chương 1 TRANG BỊ ĐIỆN CÁC THIẾT BỊ GIA NHIỆT Lò điện là thiết bị biến đổi điện năng thành nhiệt năng, dùng trong công nghiệp nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng và trong công nghệ nhiệt luyện. Lò điện được sử dụng phổ biến trong nhiều ngành công nghiêp, trong ngành y tế v.v… 1.1. Đặc điểm của lò điện - Có khả năng tạo ra nhiệt độ cao do nhiệt năng được tập trung trong một thể tích nhỏ. - Do nhiệt năng tập trung, nhiệt tập trung nên lò có tốc độ nung nhanh và năng suất cao. - Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh, khống chế nhiệt và chế độ nhiệt. - Lò đảm bảo được độ kín, có khả năng nung trong chân không hoặc trong môi trường có khí bảo vệ, vì vậy độ cháy tiêu hao kim loại không đáng kể. - Có khả năng cơ khí hoá và tự động hoá ở mức cao. - Đảm bảo điều kiện vệ sinh: không có bụi, không có khói. 2.1. Các phương pháp biến đổi điện năng 1) Phương pháp điện trở: Phương pháp điện trở dựa trên định luật Joule - Lence: khi cho dòng điện chạy qua dây dẫn, thì trên dây dẫn toả ra một nhiệt lượng, nhiệt lượng này được tính theo biểu thức: a) b) Hình 1.1. Nguyên lý làm việc của lò điện trở a) đốt nóng trực tiếp b) đốt nóng gián tiếp 1. Vật liệu được nung nóng trực tiếp; 2. Cầu dao; 3. Biến áp; 4. Đầu cấp điện 5. Dây đốt (dây điện trở); 6. Vật liệu được nung nóng trực tiếp 4 Q = I2Rt [J] (1-1) Trong đó: I - cường độ dòng điện chạy qua dây dẫn, A; R- điện trở dây dẫn, Ω; t - thời gian dòng điện chạy qua dây dẫn, s Nguyên lý làm việc của lò điện trở được biểu diễn trên hình 1.1 2) Phương pháp cảm ứng Phương pháp cảm ứng dựa trên định luật cảm ứng điện từ Faraday: khi cho dòng điện đi qua cuộn cảm thì điện năng được biến thành năng lượng của từ trường biến thiên. Khi đặt khối kim loại vào trong từ trường biến thiên đó, trong khối kim loại sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng - dòng điện xoáy (dòng Foucault). Nhiệt năng của dòng điện xoáy sẽ nung nóng khối kim loại. Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng được biểu diễn trên hình 1.2 Hình 1.2. Nguyên lý làm việc của lò cảm ứng a) lò cảm ứng có mạch từ b) lò cảm ứng không có mạch từ 1. vòng cảm ứng, 2. mạch từ; 3. nồi lò; 4. tường lò bằng vật liệu chịu nhiệt Hình 1.3. Nguyên lý làm việc của lò quang điện b) lò hồ quang trực tiếp b) lò hồ quang gián tiếp 1. điện cực, 2. ngọn lửa hồ quang; 3. vật gia nhiệt (kim loại); 4. tường lò 5 3) Phương pháp hồ quang điện Phương pháp hồ quang điện dựa vào ngọn lửa hồ quang điện. Hồ quang điện là một trong những hiện tượng phóng điện qua chất khí. Trong điều kiện bình thường thì chất khí không dẫn điện, nhưng nếu ion hoá khí và dưới tác dụng của điện trường thì khí sẽ dẫn điện. Khi hai điện cực tiếp cận nhau thì giữa chúng sẽ xuất hiện ngọn lửa hồ quang. Người ta lợi dụng nhiệt năng của ngọn lửa hồ quang này để gia công cho vật nung hoặc nấu chảy. Nguyên lý làm việc của hồ quang điện được biểu diễn trên hình 1.3