Luận văn Thiết kế bộ điều khiển cho động cơ

Luận văn Thiết kế bộ điều khiển cho động cơ ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 1 Môc lôc Lêi më ®Çu 3 PhÇn I: giíi thiÖu chung 5 Ch−¬ng I: Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi 6 I. Giíi thiÖu chung 6 II. øng dông cô thÓ cña c¸c thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 6 III. −u, nh−îc ®iÓm chung cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 7 IV. Nguyªn lÝ cña viÖc lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn 8 V. CÊu tróc c¸c bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 9 VI. Nh÷ng qu¸ tr×nh chÝnh khi lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn 14 VII. Møc ®é thu bôi theo lÝ thuyÕt 17 VIII. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng trong thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn thùc tÕ 17 IX. øng dông cô thÓ cña ph−¬ng ¸n ®èi víi yªu cÇu läc bôi 21 Ch−¬ng II: R¬le thêi gian 23 I. R¬le thêi gian ®iÖn tõ 24 II. R¬le thêi gian kiÓu thñy lùc 29 III. R¬le thêi gian kiÓu ®ång hå 30 IV. R¬le thêi gian kiÓu ®éng c¬ 33 V. R¬le thêi gian ®iÖn tö 37 VI. R¬le thêi gian dïng vi m¹ch 555 42 VII. R¬le thêi gian kiÓu m¹ch sè 46 PhÇn I: thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ 48 Ch−¬ng I: ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch 49 I. C¸c yªu cÇu 49 II. Thµnh lËp s¬ ®å khèi 50 ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 2 III. Khèi t¹o xung chuÈn 50 IV. Khèi chia tÇn 54 V. Khèi ®Õm thêi gian mét yªu cÇu 62 VI. Khèi logic ®iÒu khiÓn 74 VII. Khèi chØ thÞ thêi gian 76 VIII. Bé chuyÓn m¹ch 79 Ch−¬ng II: ThiÕt kÕ m¹ch 82 I. S¬ ®å nguyªn lÝ toµn m¹ch 82 II. C¸c linh kiÖn 85 III. KÕt luËn 86 Tµi liÖu tham kh¶o 88 ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 3 Lêi më ®Çu N−íc ta ®ang trong qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa ®Êt n−íc. Trong ®ã c«ng nghiÖp lµ mét ngµnh ®−îc quan t©m hµng ®Çu ë n−íc ta. Nhê ®ã trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ngµnh c«ng nghiÖp cã rÊt nhiÒu thµnh tùu ®¸ng kÓ. C¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp mäc lªn nh− nÊm, cïng víi ®ã lµ c¸c khu liªn hiÖp, khu chÕ xuÊt. S¶n l−îng c«ng nghiÖp kh«ng ngõng ®−îc t¨ng lªn, chÊt l−îng hµng hãa ngµy cµng ®−îc n©ng cao, s¶n phÈm ®a d¹ng nhiÒu chñng lo¹i. §ã lµ nhê ¸p dông khoa hoc kÜ thuËt vµo s¶n xuÊt. Trong ®ã ngµnh ®iÖn cã vai trß rÊt quan träng. Lµ mét n−íc ®ang ph¸t triÓn nªn c¸c ngµnh ®iÖn tö tù ®éng cã vai trß rÊt quan träng trong nÒn c«ng nghiÖp n−íc ta. Nã cã øng dông trong tÊt c¶ c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp ®Òu ®−îc ®iÒu khiÓn mét c¸ch tù ®éng nhê c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö, nhê m¸y tÝnh. Ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn kh«ng ngõng, dÇn dÇn ®¸p øng ®−îc nhu cÇu cña con ng−êi vÒ vËt chÊt vµ tinh thÇn. Song song víi sù ph¸t triÓn kh«ng ngõng cña c«ng nghiÖp th× m«i tr−êng sèng cña chóng ta ngµy cµng bÞ « nhiÔm nÆng nÒ. Trong ®ã vÊn ®Ò vÒ bôi c«ng nghiÖp còng rÊt ®−îc quan t©m. Bôi rÊt nguy hiÓm cho søc kháe cña con ng−êi, ®Æc biÖt lµ bôi nhµ m¸y than, nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ m¸y ph©n ®¹m … ChÝnh v× vËy mµ c¸c nhµ m¸y ®Òu ph¶i cã hÖ th«ng läc bôi, ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña c«ng nh©n. Trong c¸c hÖ thèng läc bôi th× läc bui tÜnh ®iÖn ®−îc dïng chñ yÕu. Trong ®ã bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ rung gâ tr−êng läc bôi tÜnh ®iÖn lµ mét bé phËn kh«ng thÓ thiÕu trong hÖ th«ng läc bui tÜnh ®iÖn. Bé ®iÒu khiÓn nµy sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 4 §Ò tµi thiÕt kÕ gåm cã 2 phÇn: PhÇn I: Giíi thiÖu chung Gåm cã hai ch−¬ng : Ch−¬ng I : Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi Ch−¬ng II: R¬le thêi gian PhÇn II: ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ Gåm cã hai ch−¬ng : Ch−¬ng I : S¬ ®å vµ nguyªn lÝ m¹ch Ch−¬ng II: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn Cïng víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n vµ ®−îc nhËn sù gióp ®ì, chØ b¶o tËn t×nh cña cña c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n, ®Æc biÖt lµ sù h−íng dÉn cña thÇy gi¸o NguyÔn Quang TuyÕn em ®· hoµn thµnh b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. Em rÊt mong nhËn ®−îc sù gãp ý, bæ sung cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®Ó ®å ¸n cña em ®−îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin göi tíi thÇy gi¸o NguyÔn Quang TuyÕn cïng toµn thÓ c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n lêi c¶m ¬n ch©n thµnh nhÊt. Sinh viªn L−¬ng V¨n Häc ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 5 PhÇn I Giíi thiÖu chung ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 6 Ch−¬ng I Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi I. Giíi thiÖu chung Ngµnh c«ng nghiÖp n−íc ta ngµy cµng ph¸t triÓn m¹nh. Nã dÇn ®¸p øng ®−îc nhu cÇu ngµy cµng cao cña con ng−êi. Song song víi sù ph¸t triÓn ®ã th× m«i tr−êng sèng cña chóng ta ngµy cµng bÞ « nhiÔm nÆng nÒ. Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n lín lµ do chÊt th¶i c«ng nghiÖp. V× thÕ viÖc thiÕt kÕ hÖ thèng läc bôi lµ rÊt cÇn thiÕt vµ kh«ng thÓ thiÕu khi x©y dùng nhµ m¸y, ®Æc biÖt lµ c¸c nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ m¸y ph©n ®¹m. HÖ thèng läc bôi sÏ ®¶m b¶o ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc cho c«ng nh©n. Nh−ng vÊn ®Ò ®Æt ra ®èi víi c¸c nhµ m¸y lµ chän hÖ thèng läc bôi nµo cho phï hîp víi tõng nhµ m¸y cô thÓ. C¸c ph−¬ng ph¸p läc bôi chñ yÕu hiÖn nay gåm cã: 1 - Läc bôi ly t©m. 2 - Läc bôi Èm 3 - Läc bôi tÜnh ®iÖn Víi sù ph¸t triÓn v−ît bËc cña ngµnh ®iÖn ®Æc biÖt lµ tù ®éng ho¸ xÝ nghiÖp, th× ph−¬ng ph¸p läc bôi tÜnh ®iÖn lµ ph−¬ng ph¸p rÊt hiÖu qu¶ ®èi víi c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp cã l−îng bôi lín nh− nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ m¸y ph©n bãn v.v… II. øng dông cô thÓ cña c¸c thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn: ThiÕt bÞ läc bôi kiÓm YΓ: (lo¹i n»m ngang ®−îc sö dông réng r·i trong c¸c nhµ m¸y luyÖn kim: ë c¸c lß mactanh, lß quay, lß nung ®«l«mit, nåi h¬i. ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn lo¹i nµy th−êng läc ®−îc khÝ kh« ë nhiÖt ®é cao. Vµ thiÕt bÞ lo¹i nµy th−êng ®−îc ®Æt ë sau hÖ thèng xicl«n ®Ó lµm s¹ch bôi kh« trong khÝ (tr−íc khi vµo thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn). ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 7 ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn Èm kiÓu èng trô mét vïng: ThiÕt bÞ läc bôi lo¹i nµy cho thu håi bôi tinh v× khi bôi l¾ng th× kh«ng cã hiÖn t−îng bôi quÊn theo khÝ ra m«i tr−êng ngoµi, ®ång thêi ®iÖn trë suÊt trong líp bôi gi¶m. ThiÕt bÞ lo¹i nµy th−êng ®−îc ®Æt ë phÝa ngoµi x−ëng nªn cÇn m¸i che thiÕt bÞ. ThiÕt bÞ läc bôi l−íi ®iÖn 2 vïng: ThiÕt bÞ lo¹i nµy cã hai vïng ®iÖn tr−êng riªng biÖt, trong ®ã mét ®iÖn tr−êng ®Ó tÝch ®iÖn cho h¹t bôi cßn ®iÖn tr−êng kh¸c ®Ó l¾ng bôi. Nhê ®ã ®iÖn tr−êng thùc hiÖn tèt h¬n vai trß cña m×nh. ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu nµy chñ yÕu lµm s¹ch kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é ®Õn 400C khi hµm l−îng bôi ban ®Çu ≤ 10mg/m3. Víi thiÕt bÞ läc bôi nµy khi ®−îc ¸p dông trong c«ng nghiÖp th× cã thÓ lµm s¹ch khÝ cã hµm l−îng bôi ban ®Çu lín. III. ¦u, nh−îc ®iÓm chung cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn ¦u ®iÓm: - HiÖu suÊt thu bôi cao. HiÖu suÊt thu bôi ®¹t tíi 99%. Chi phÝ n¨ng l−îng thÊp, chØ cÇn 0,3 ®Õn 1,8 MJ cho 1000m3 khÝ th¶i. - Cã thÓ thu ®−îc c¸c h¹t bôi víi kÝch th−íc nhá tíi 0,1 μm vµ nång ®é bôi tõ vµi gam ®Õn 50g/cm3. - NhiÖt ®é cña khÝ cã thÓ ®¹t tíi 5000C. - ThiÕt bÞ läc bôi cã thÓ lµm viÖc víi ¸p suÊt ch©n kh«ng hoÆc ¸p suÊt cao. - Cã thÓ ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ hoµn toµn. Nh−îc ®iÓm: - Do c¸c thiÕt bÞ cã ®é nh¹y cao nªn khi cã sù saikh¸c nhá gi÷a gi¸ trÞ thùc tÕ cña c¸c th«ng sè c«ng nghiÖp vµ c¸c gi¸ trÞ ti¸nh to¸n thiÕt kÕ th× hiÖu qu¶ thu bôi còng gi¶m sót nhiÒu. - Nh÷ng sù cè c¬ häc dï nhá còng ¶nh h−ëng tíi hiÖu qu¶ thu bôi. - ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn kh«ng ®−îc øng dông ®Ó lµm s¹ch khÝ cã chøa c¸c chÊt dÔ næ, v× trong thiÕt bÞ läc bôi th−êng xuÊt hiÖn c¸c tia löa ®iÖn. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 8 IV. Nguyªn lý cña viÖc lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn: H×nh 1.1 H×nh vÏ bªn tr×nh bµy cho ta nguyªn lý tÝch bôi vµ l¾ng bôi trong thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. KhÝ th¶i cÇn läc bôi ®−îc thæi qua hÖ thèng hai ®iÖn cùc. §iÖn cùc nèi ®Êt gäi lµ ®iÖn cùc l¾ng v× bôi ®−îc l¾ng chñ yÕu ë trªn cùc nµy. §iÖn cùc thø 2 ®−îc gäi lµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng. §iÖn cùc nµy ®−îc cung cÊp dßng ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn thÕ cao, do ®iÖn thÕ cao nªn c−êng ®é ®iÖn tr−êng xung quanh cã gi¸ trÞ lín vµ g©y ra sù va ®Ëp ion m·nh liÖt. BiÓu hiÖn bªn ngoµi cña sù ion ho¸ khi m·nh liÖt lµ nh×n thÊy mét quÇng s¸ng bao phñ qu¶nh ®iÖn cùc nµy. Sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng x¶y ra s¸t bÒ mÆt ®iÖn cùc quÇng s¸ng. Sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng kh«ng lan réng gi÷a hai ®iÖn cùc mµ yÕu ®i vµ t¾t dÇn theo ph−¬ng tíi ®iÖn cùc l¾ng v× ®i tõ ®iÖn cùc quÇng s¸ng tíi ®iÖn cùc l¾ng th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng yÕu dÇn ®i (®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc lµ ®iÖn tr−êng kh«ng ®Òu). ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 9 C¸c ion khÝ ®−îc t¹o ra chñ yÕu trong vïng quÇng s¸ng. D−íi t¸c ®éng cña lùc ®iÖn tr−êng c¸c ion sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa c¸c ®iÖn cùc tr¸i dÊu víi chóng. C¸c ion d−¬ng chuyÓn dÞch vÒ phÝa cùc ©m (cùc quÇng s¸ng lµ cùc ©m). C¸c ion ©m chuyÓn dÞch vÒ phÝa cùc d−¬ng (cùc d−¬ng lµ cùc l¾ng). Sù chuyÓn dÞch dßng c¸c ion vÒ c¸c ®iÖn cùc t¹o ra dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn nµy ®−îc gäi lµ dßng ®iÖn quÇng s¸ng. Khi thæi khÝ th¶i cã chøa bÈn qua kh«ng gian gi÷a hai ®iÖn cùc th× c¸c ion sÏ b¸m dÝnh lªn bÒ mÆt cña c¸c h¹t bôi vµ c¸c h¹t bôi trë nªn mang ®iÖn cùc tr¸i dÊu víi ®iÖn tÝch chóng tÝnh ®−îc. Khi tíi c¸c ®iÖn cùc c¸c h¹t bôi ®−îc l¾ng l¹i trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc. L−îng bôi ®−îc l¾ng chñ yÕu trªn bÒ mÆt c¸c ®iÖn cùc l¾ng. Trªn bÒ mÆt c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng còng cã bôi l¾ng l¹i, nh−ng l−îng bôi nµy nhá, kh«ng ®¸ng kÓ so víi l−îng bôi l¾ng l¹i ë ®iÖn cùc l¾ng. Theo møc ®é tÝch tô bôi trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc ng−êi ta ®Þnh kú rung l¾c ®iÖn cùc, hoÆc xèi n−íc röa ®iÖn cùc vµ thu lÊy bôi. V. CÊu tróc c¸c bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn: Phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn b¶o qu¶n, thµnh phÇn, nhiÖt ®é, ¸p suÊt, ®é Èm cña kh«ng khÝ, c¸c tÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña bôi, yªu cÇu møc ®é lµm s¹ch v.v… mµ cÊu t¹o thiÕt bÞ läc bôi cã c¸c kiÓu kh¸c nhau. Nh−ng cÊu t¹o cña chóng ®Òu cã nh÷ng bé phËn cÊu tróc c¬ b¶n sau: ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 10 H×nh 1.2 1. Vá thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn: Th−êng cã d¹ng h×nh hép hoÆc h×nh trô. Vá ®−îc chÕ t¹o b»ng thÐp l¸, bª t«ng g¹ch, c¸c tÊm ch× hoÆc c¸c vËt liÖu kh¸c. Chän vËt liÖu ph¶i c¨n cø vµo nhiÖt ®é cña khÝ th¶i vµ tÝnh ¨n mßn ho¸ häc cña khÝ th¶i. PhÝa trong vá lµ hÖ thèng khung cña thiÕt bÞ. PhÝa d−íi vá lµ c¸c bunke chøa bôi. Vá ph¶i cÊu tróc thuËn lîi cho viÖc l¾p ®Æt vµ söa ch÷a thiÕt bÞ. PhÝa ngoµi vá ®−îc bäc c¸ch nhiÖt. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 11 2. C¬ cÊu ph©n phèi ®Òu khÝ vµo thiÕt bÞ: VÊn ®Ò ph©n bè ®Òu khÝ trªn mÆt c¾t ngang dßng ch¶y lµ mét yªu cÇu quan träng trong khi thiÕt kÕ vµ vËn hµnh thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. §Ó ph©n phèi khÝ ®ång ®Òu trªn toµn bé tiÕt diÖn c¾t ngang dßng ch¶y vµ ng¨n chÆn dßng khã lät qua vïng kh«ng cã t¸c dông thu bôi, ng−êi ta l¾p ®Æt c¬ cÊu ph©n phèi khÝ. C¬ cÊu ph©n phèi khÝ ®−îc ®Æt tr−íc vïng thu bôi. C¬ cÊu ph©n phèi khÝ lµ hÖ thèng l−íi hoÆc tÊm cã ®ôc lç. Tæng tiÕt diÖn cña c¸c lç cho khÝ ®i qua chiÕm 35% - 45% tiÕt diÖn cña tÊm. PhÝa tr−íc l−íi lµ c¸c c¸nh chØnh h−íng dßng khÝ. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc söa ch÷a vµ vËn hµnh th× mçi ®iÖn tr−êng sÏ cã mét bunke chøa bôi. Cêu tróc cña bunke ®−îc chän theo tÝnh b¸m dÝnh cña bôi. TÝnh b¸m dÝnh cña bôi thay ®æi ®¸ng kÓ theo thêi gian l−u bôi trong bunke. Sau mét thêi gian lµm viÖc l−îng bôi b¸m dÝnh lín do ®ã ph¶i ®Þnh kú th¸o bôi khái bunke. Tuy nhiªn khi th¸o bunke kh«ng tr¸nh ®−îc viÖc kh«ng khÝ qua bunke vµo thiÕt bÞ vµ lµm gi¶m hiÖu suÊt läc bôi. TÝnh l−u ®éng cña bôi cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña bôi. Khi nhiÖt ®é gi¶m th× ®é Èm cña khÝ t¨ng lªn vµ bôi trë nªn dÝnh nhít. §Ó bôi kh«ng dÝnh kÕt vµ kh«ng ®ãng t¶ng, ng−êi ta ®· c¸ch nhiÖt cho c¸c bunke. Trong mét sè tr−êng hîp bunke cßn ®−îc nung nãng ë phÝa d−íi. Khi bôi b¸m dÝnh cßn cã thÓ bè trÝ c¸c thanh rung trong bunke. ViÖc bè trÝ nµy cßn ®−îc tiÕn hµnh theo chu kú. Chó ý r»ng: c¸c thanh rung cÇn ®−îc ®Æt t¹i vïng bôi chuyÓn ®éng cã hiÖu qu¶ vµ m¸y rung chØ ®−îc phÐp rung khi cöa th¶i bôi cña bunke më, v× nÕu bôi kh«ng chuyÓn ®éng ®−îc mµ m¸y rung cø lµm viÖc th× bôi sÏ bÞ nÐn chÆt. 3. §iÖn cùc l¾ng Chóng th−êng cã d¹ng èng trô trßn cã ®−êng kÝnh 200 ÷ 300 mm, chiÒu dµi tõ 3 ÷ 5 m. §«i khi sö dông c¸c èng s¸u cã tiÕt diÖn vu«ng, s¸u c¹nh. C¸c ®iÖn cùc l¾ng lµ c¸c tÊm ph¼ng nh½n ®«i khi chØ sö dông trong thiÕt bÞ läc −ít v× nÕu dïng trong c¸c thiÕt bÞ kh« khi rung c¬ häc ®Ó t¸c bôi th× khã tr¸nh khái bôi quÊn theo khÝ ra ngoµi. Do ®ã ng−êi ta th−êng g¾n thªm vµo ®iÖn cùc l¾ng c¸c tói chøa hoÆc m¸ng chøa bôi. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 12 4. §iÖn cùc quÇng s¸ng Ph¶i cã cÊu tróc thÝch hîp ®Ó t¹o ra sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng ®Òu vµ cã c−êng ®é lín. §iÖn cùc quÇng s¸ng ph¶i bÒn c¬ häc, ph¶i cøng v÷ng, chÞu ®−îc t¸c ®éng cña c¬ cÊu rung l¾c, ph¶i chèng ®−îc sù ¨n mßn vµ bÒn ë nhiÖt ®é cao. Trong thiÕt bÞ thu bôi cã n¨ng suÊt cao th× tæng chiÒu dµi c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng trong mét thiÕt bÞ ®¹t tíi vµi kilomet, bëi vËy ®iÖn cùc quÇng s¸ng ph¶i ®¬n gi¶n vÒ chÕ t¹o vµ gi¸ thµnh thÊp. Ta cã thÓ ph©n ®iÖn cùc quÇng s¸ng thµnh hai lo¹i chÝnh: - Nhãm 1: C¸c ®iÖn tùc quÇng s¸ng kh«ng cã c¸c ®iÓm ®Þnh vÞ phãng ®iÖn trªn ®iÖn cùc mµ sù phãng ®iÖn ph©n bè ®Òu theo chiÒu dµi ®iÖn cùc. - Nhãm 2: C¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng cã c¸c ®iÓm phãng ®iÖn cè ®Þnh ph©n bè däc theo chiÒu dµi cña ®iÖn cùc. C¸c ®iÓm phãng ®iÖn lµ c¸c mòi nhän, c¸c mÊu nhän ph©n bè trªn vÒ mÆt cña ®iÖn cùc. C¸c ®iÖn cùc trong nhãm 2 cho phÐp ta cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc quÇng s¸ng theo ý muèn tuú thuéc sù thay ®æi sè l−îng vµ b−íc bè trÝ c¸c ®iÓm phãng ®iÖn, nã tuú thuéc chiÒu cao cña c¸c mòi kim phãng ®iÖn. 5. ThiÕt bÞ t¹o ®iÖn ¸p cao HiÖu suÊt cña thiÕt bÞ läc bôi phô thuéc chñ yÕu vµo ®iÖn ¸p gi÷a c¸c ®iÖn cùc phãng ®iÖn tÝch ®iÖn ©m vµ c¸c ®iÖn cùc gãp nèi ®Êt. Th«ng th−êng hiÖu suÊt gÇn tíi gi¸ trÞ tèi −u (gi¸ trÞ mµ ë trong thiÕt bÞ läc bôi kiÓu “Ri«n” ®Ó lµm s¹ch khÝ c«ng nghiÖp cã hµm l−îng bôi ban ®Çu lín, khi läc ®Ó ®¹t ®−îc hiÖu suÊt cao cÇn ph¶i x¸c ®Þnh sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc kho¶ng 50 ÷ 70 mm vµ hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo gi÷a c¸c ®iÖn cùc kho¶ng 60 ÷ 80 kV). Khi lµm viÖc ®iÖn ¸p cÇn ®−îc gi÷ ngay d−íi giíi h¹n phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ®¸nh thñng phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn vËt lý vµ ho¸ häc cña c¸c khÝ vµ mËt ®é bôi. V× kh«ng thÓ ®o ®−îc ®iÖn ¸p ®¸nh thñng tøc thêi, nã chØ cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh bëi sù ®¹t tíi phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Bé ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cao lµm t¨ng ®iÖn ¸p läc bôi tíi sù phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Sau khi x¶y ra ®¸nh thñng, ®iÖn ¸p bÞ ng¾t trong mét thêi gian ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 13 ng¾n vµ ®iÖn ¸p phô thuéc vµo d·y ®¸nh thñng vµ vµo mËt ®é ®¸nh thñng ®· lùa chän. NÕu ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ®¸nh thñng n»m ë trªn ®iÖn ¸p cã thÓ ®¹t ®−îc th× sù ®¸nh thñng kh«ng thÓ x¶y ra. 6. Ph©n bè ®iÖn ¸p cao Mçi tr−êng hîp cã riªng chuyÓn m¹ch 3/5 ®iÓm. Kho¸ nµy cã thÓ thao t¸c tõ bªn ngoµi rµo b¶o vÖ cña buång ®iÖn ¸p cao. Nã dïng ®Ó nèi thiÕt bÞ ph¸t ®iÖn ¸p cao víi tr−êng nµo ®ã, hoÆc ®Ó nèi tr−êng ®iÖn nµo ®ã víi ®Êt. 7. Kho¸ nèi ®Êt TÊt c¶ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao cña läc bôi tÜnh ®iÖn sÏ lËp tøc ®−îc nèi ®Êt nhê kho¸ nèi ®Êt, khi cã nguy hiÓm vÒ næ. Khi kho¸ ®ãng t−¬ng øng hÖ thèng phãng ®iÖn ®· ®−îc nèi ®Êt vµ kh«ng cã hiÖu øng vÇng quang hoÆc c¸c hå quang x¶y ra trong läc bôi. Do ®ã ng¨n ngõa ®−îc sù næ cña hçn hîp khÝ. NÕu thiÕt bÞ kh«ng lµm viÖc, kho¸ nèi ®Êt n»m ë vÞ trÝ ®ãng vµ hÖ thèng phãng ®iÖn lµ nèi ®Êt. 8. ThiÕt bÞ nèi ®Êt Tr−íc khi ®i vµo bªn trong bé läc bôi, tÊt c¶ c¸c bé phËn chÞu ®iÖn ¸p cao cÇn ph¶i ®−îc nèi ®Êt b»ng tay ë ngay cöa kiÓm tra. §iÒu nµy lµ rÊt quan träng ®Ó b¶o vÖ ng−êi, chèng l¹i viÖc ®ãng vµo ®iÖn ¸p cao do sai lÇm nµo ®ã. ThiÕt bÞ nèi ®Êt gåm c¸p nèi ®Êt, gËy nèi ®Êt, c¸c chèt nèi ®Êt ë c¸c cöa kiÓm tra vµ c¸c chèt nèi ®Êt ë c¸c khung vµ c¸c ®iÖn cùc phãng ®iÖn. 9. HÖ thèng cµi ®Æt c¬ khÝ C¸c cöa kiÓm tra cña thiÕt bÞ läc bôi ®−îc kho¸ bëi mét hÖ thèng cµi ®Æt c¬ khÝ ®Ó chèng l¹i sù më kh«ng ®−îc phÐp. Chóng chØ cã thÓ ®−îc më sau khi c¾t ®iÖn ¸p cao vµ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao ®· ®−îc nèi ®Êt. Ng−îc l¹i, ®iÖn ¸p cao kh«ng thÓ ®ãng vµo chõng nµo vµi cöa kiÓm tra cßn më vµ c¸c phÇn ®iÖn ¸p cao cßn ®−îc nèi ®Êt. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 14 VI. Nh÷ng qu¸ tr×nh chÝnh khi lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn 1. Sù tÝch ®iÖn cho c¸c h¹t bôi Trong ®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc, c¸c h¹t bôi ®−îc tÝch ®iÖn lµ do viÖc hÊp thô c¸c ion lªn bÒ mÆt h¹t bôi. Qu¸ tr×nh tÝch ®iÖn cña h¹t bôi x¶y ra chñ yÕu ë bªn ngoµi vïng quÇng s¸ng. C¸c h¹t bôi vÉn cã thÓ tÝch ®iÖn thªm khi mµ c¸c ion vÉn cã thÓ tiÕp tôc hót b¸m trªn bÒ mÆt thªm lªn bÒ mÆt h¹t bôi. Sè ion hót b¸m cµng nhiÒu th× ®iÖn tÝch cña h¹t bôi cµng t¨ng lªn, cã nghÜa lµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng g©y ra do ®iÖn tÝch ®−îc cña h¹t bôi t¨ng lªn. C−êng ®é ®iÖn tr−êng nµy cã h−íng ng−îc víi c−êng ®é ®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc. V× vËy tèc ®é chuyÓn ®éng cña ion tiÕp theo tíi h¹t bôi sÏ gi¶m ®i, nghÜa lµ gi¶m tèc ®é tÝch ®iÖn cho c¸c h¹t bôi. Khi c−êng ®é ®iÖn tr−êng cña ®iÖn tÝch h¹t bôi cã gi¸ trÞ b»ng c−êng ®é ®iÖn tr−êng ngoµi th× tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c ion tíi h¹t bôi sÏ b»ng kh«ng cã nghÜa lµ h¹t bôi kh«ng nhËn thªm c¸c ion n÷a. Lóc nµy ta nãi h¹t bôi ®· ®¹t ®−îc ®iÖn tÝch tíi h¹n. Víi h¹t bôi cã kÝch th−íc lín h¬n 1μ m th× ®iÖn tÝch tíi h¹n cña nã tû lÖ víi c−êng ®é ®iÖn tr−êng vµ tû lÖ víi b×nh th−¬ng b¸n kÝnh cña h¹t bôi. qth = n.e = 0,19.10.10 -9.r2.E (C) qth : §iÖn tÝch tíi h¹n cña h¹t bôi n : Sè l−îng ®iÖn tÝch nguyªn tè h¹t bôi tÝch ®−îc r : B¸n kÝnh cña h¹t bôi E : C−êng ®é ®iÖn tr−êng Sù tÝch ®iÖn cña h¹t bôi x¶y ra rÊt nhanh. §èi víi hÇu hÕt bôi c«ng nghiÖp, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn b×nh th−êng th× chØ cÇn sau 1s h¹t bôi ®· tÝch ®−îc l−îng ®iÖn tÝch h¬n 90% ®iÖn tÝch tíi h¹n 2. Sù chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t bôi trong ®iÖn tr−êng Trong kh«ng gian gi÷a ®iÖn cùc l¾ng vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng, mét h¹t bôi chÞu t¸c ®éng bëi nhiÒu lùc: lùc ®iÖn tr−êng, träng lùc cña b¶n th©n h¹t bôi, lùc c¶n cña m«i chÊt, lùc cña dßng khÝ quÊn h¹t bôi theo chiÒu dßng khÝ. Trong c¸c lùc trªn th× lùc ®iÖn tr−êng vµ lùc c¶n cña m«i chÊt lµ quan ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 15 träng nhÊt. Tæng hîp lùc g©y ra sù chuyÓn ®éng cña h¹t bôi vÒ phÝa c¸c ®iÖn cùc mµ chñ yÕu lµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa c¸c ®iÖn cùc l¾ng. §èi víi nh÷ng h¹t bôi cã ®−êng kÝnh lín h¬n 1 μ m th× tèc ®é chuyÓn ®éng cña h¹t vÒ phÝa ®iÖn cùc l¾ng tû lÖ víi kÝch th−íc h¹t bôi vµ tû lÖ víi b×nh ph−¬ng c−êng ®é ®iÖn tr−êng. μ= − r.E.10 W 211 (m/s) §èi víi nh÷ng h¹t bôi cã kÝch th−íc nhá h¬n 1 μ m th× tèc ®é chuyÓn ®éng cña h¹t bôi vÒ phÝa ®iÖn cùc l¾ng kh«ng phô thuéc vµo kÝch th−íc cña h¹t bôi mµ chØ phô thuéc vµo c−êng ®é ®iÖn tr−êng. μ= − E.10.17,0 W 11 (m/s) C¸c ký hiÖu trong c«ng thøc: E : C−êng ®é ®iÖn tr−êng r : B¸n kÝnh cña h¹t bôi μ : HÖ sè nhít ®éng lùc cña khÝ ë ®iÒu kiÖn thùc tÕ 3. Sù l¾ng bô trªn bÒ mÆt cña ®iÖn cùc l¾ng 4. §Æc tÝnh Volt – Ampe cña quÇng s¸ng §Æc tÝnh Volt – Ampe lµ mét trong nh÷ng chØ tiªu c¬ b¶n cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. Khi t¨ng ®iÖn ¸p ®Õn ®iÖn ¸p nµo ®ã sÏ xuÊt hiÖn sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng. Møc ®iÖn ¸p mµ ë gi¸ trÞ ®ã b¾t ®Çu cã sù xuÊt hiÖn phãng ®iÖn quÇng s¸ng gäi lµ ®iÖn ¸p tíi h¹n. §Æc tÝnh Volt – Ampe cña quÇng s¸ng phô thuéc ®¸ng kÓ vµo kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc tr¸i dÊu, phô thuéc vµo h×nh d¸ng vµ kÝch th−íc cña ®iÖn cùc quÇng s¸ng. §Æc tÝnh Volt – Ampe cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é, ¸p suÊt, ®é Èm, tèc ®é vµ thµnh phÇn cña khÝ. Trong thùc tÕ, ®iÖn thÕ cÇn ®Ó xuÊt hiÖn t−îng quÇng s¸ng th−êng cã gi¸ trÞ lín. QuÇng s¸ng sÏ xuÊt hiÖn khi c−êng ®é ®iÖn tr−êng ®¹t tíi gi¸ trÞ tíi h¹n. VÝ dô: ë ¸p suÊt khÝ quyÓn vµ nhiÖt ®é 200C ®Ó xuÊt hiÖn hiÖn t−îng quÇng s¸ng th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n ph¶i ®¹t tíi 15kV/cm. ®å ¸n tèt nghiÖp L−¬ng V¨n Häc 16 §èi víi ®iÖn cùc l¾ng d¹ng èng trô rçng vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng lµ sîi d©y dÉn th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: ) R. 298,0 1(.3,30E 1 th δ++δ= (kV/cm) R1 : B¸n kÝnh cña ®iÖn cùc quÇng s¸ng Eth : C−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n δ : Tû sè khèi l−îng cña khÝ trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ ®iÒu kiÖn tiªu chuÈn. §èi víi hÖ thèng ®iÖn cùc l¾ng d¹ng èng trô vµ ®iÖn cù