Nghiên cứu và chế tạo lò nung kim loại có điều khiển nhiệt độ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2015 NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO LỊ NUNG KIM LOẠI CĨ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CƠNG NGHIỆP HẢI PHỊNG - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG ISO 9001:2008 NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO LÒ NUNG KIM LOẠI CÓ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY NGÀNH ĐIỆN TỰ ĐỘNG CÔNG NGHIỆP Sinh viên: Trần Thị Huyền Người hướng dẫn: Th.S Đinh Thế Nam HẢI PHỊNG - 2018 Cộng hồ xã hội chủ nghĩa Việt Nam Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc o0o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Sinh viên : Trần thị Huyền – MSV : 1412102006 Lớp : ĐC1802- Ngành Điện Tự Động Công Nghiệp Tên đề tài : Nghiên cứu chế tạo lò nung kim loại có điều khiển nhiệt độ NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Nội dung yêu cầu cần giải nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp ( lý luận, thực tiễn, số liệu cần tính tốn vẽ) Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính tốn Địa điểm thực tập tốt nghiệp : CÁC CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Người hướng dẫn thứ nhất: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đinh Thế Nam Thạc sĩ Trường Đại học dân lập Hải Phòng Tồn đề tài Người hướng dẫn thứ hai: Họ tên : Học hàm, học vị : Cơ quan công tác : Nội dung hướng dẫn : Đề tài tốt nghiệp giao ngày tháng năm 2018 Yêu cầu phải hoàn thành xong trước ngày tháng .năm 2018 Đã nhận nhiệm vụ Đ.T.T.N Sinh viên Đã giao nhiệm vụ Đ.T.T.N Cán hướng dẫn Đ.T.T.N Trần Thị Huyền Th.S Đinh Nam Hải Phòng, ngày tháng năm 2018 HIỆU TRƯỞNG GS.TS.NGƯT TRẦN HỮU NGHỊ PHẦN NHẬN XÉT TÓM TẮT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1.Tinh thần thái độ sinh viên trình làm đề tài tốt nghiệp Đánh giá chất lượng Đ.T.T.N ( so với nội dung yêu cầu đề nhiệm vụ Đ.T.T.N, mặt lý luận thực tiễn, tính tốn giá trị sử dụng, chất lượng vẽ ) Cho điểm cán hướng dẫn ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Cán hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT ĐÁNH GIÁ CỦA NGƯỜI CHẤM PHẢN BIỆN ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP Đánh giá chất lượng đề tài tốt nghiệp mặt thu thập phân tích số liệu ban đầu, sở lý luận chọn phương án tối ưu, cách tính tốn chất lượng thuyết minh vẽ, giá trị lý luận thực tiễn đề tài Cho điểm cán chấm phản biện ( Điểm ghi số chữ) Ngày……tháng…….năm 2018 Người chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN 10 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG 10 1.1.1 Đặc điểm lò điện 10 1.2 PHÂN LOẠI LÒ ĐIỆN 11 1.2.1 Lò điện trở 11 1.2.2 Lò hồ quang 14 1.2.3 Lò cảm ứng 23 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LÒ NUNG KIM LOẠI CÓ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 30 2.1.TÌM HIỂU CƠNG NGHỆ LỊ CẢM ỨNG ĐIỆN TỪ 30 2.1.1 Đặc điểm chủ yếu phương pháp lò điện cảm ứng 30 2.1.2 Cơ sở lí thuyết lò cảm ứng ( lò tần số ) 31 2.2 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ 33 2.2.1 Nguyên lí hoạt động 33 2.2.2 Chọn tần số 35 2.2.3 Mức độ cảm ứng điện từ 36 2.2.4 Công suất điện 38 2.2.5 Hệ thống tụ điện bù 39 2.2.6 Lựa chọn thiết bị 40 CHƯƠNG LẮP RÁP MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 49 3.1 LẮP BỘ ĐỔI NGUỒN CẤP CHO MẠCH 49 3.2 LẮP RÁP BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ 50 3.3 LẮP RÁP LINH KIỆN MẠCH NUNG 52 3.4 LẮP RÁP HỒN CHỈNH MƠ HÌNH 54 3.5 THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM TRA MƠ HÌNH 55 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 LỜI NÓI ĐẦU Ngày khoa học kỹ thuật nói chung ngành kỹ thuật điện tử nói riêng phát triển có đóng góp nhiều đời sống Nắm tầm quan trọng , em nghiên cứu làm đề tài : “ Nghiên cứu chế tạo lò nung kim loại có điều khiển nhiệt độ” Thạc sĩ Đinh Thế Nam hướng dẫn Nhằm thiết kế lò nung có kích thước nhỏ gọn, đơn giản mà đạt hiệu tốt, thời gian nung nhanh xác Những kiến thức lực đạt trình học tập trường đánh giá qua đợt bảo vệ đồ án tốt nghiệp Em cố gắng tận dụng tất kiến thức học trường với tìm tòi nghiên cứu , để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Kết sản phẩm đạt ngày hơm khơng lớn lao thành năm học trường thành công em trước trường Đề tài gồm nội dung sau: - CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LÒ NUNG ĐIỆN - CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỊ NUNG KIM LOẠI CĨ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ - CHƯƠNG 3: THI CÔNG, LẮP ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM LỊ NUNG KIM LOẠI CĨ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ ĐIỆN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG Trong đời sống, sản xuất yêu cầu sử dụng nhiệt lớn ngành công nghiệp khác Nhiệt dùng để nung , sấy ,nhiệt luyện, nấu chảy kim loại, hợp kim Nhiệt yêu cầu thiếu, nguồn nhiệt chuyển từ điện qua lò điện phổ biến thuận tiện - Từ điện thu nhiệt nhiều cách: + Nhờ hiệu ứng joule dùng lò điện trở + Nhờ phóng điện hồ quang dùng lò hồ quang + Nhờ tượng cảm ứng điện từ dùng lò cảm ứng - Lò điện thiết bị biến đổi điện thành nhiệt sử dụng công nghệ nấu chảy vật liệu, công nghệ nung nóng, cơng nghệ nhiệt luyện ngành y tế 1.1.1 Đặc điểm lò điện - Là thiết bị có khả tạo nhiệt độ cao nhiệt độ tập trung thể tích nhỏ, nhiệt tập trung nên lò có tốc độ nung nhanh có suất cao - Đảm bảo nung đều, dễ điều chỉnh khống chế nhiệt chế độ nhiệt - Lò đảm bảo độ kín khả nung chân khơng mơi trường có khí bảo vệ mà độ cháy tiêu hao kim loại khơng đáng kể - Lò có khả khí hố tự động hố mức cao - Lò đảm bảo điều kiện vệ sinh khơng có bụi , khơng có khói 10 Khi xảy nhiệt tiếp điểm thường đóng 9-11 mở ra, ngắt điện vào cuộn hút CTT, tiếp điểm CTT mở, ngắt mạch lò nung, nhiệt độ giảm xuống đến nhiệt độ cho phép tiếp điểm 9-11 đóng trở lại, cuộn hút CTT có điện , đóng tiếp điểm chính, mạch hoạt động lại bình thường 2.2.6.4 Cuộn nung Sử dụng loại ống đồng hailing Hình 2.9 Ống đồng hailing + Đường kính : 5mm + Độ dày : 0,55mm 2.2.6.5 Transitor Chọn transitor IREP4227 44 Hình 2.10 Transitor IRFP4227 Thơng số chi tiết sau: - Loại thiết kế: IRFP 4227 - Loại Transitor : MOTFET - Loại điều khiển kênh : N-kênh - Công suất cực đại phân tán (P d): 330W - Điện áp nguồn thoát tối đa | Vds |: 200V - Điện áp nguồn cổng tối đa | V gs |: 30V - Dòng chảy tối đa | Id | : 65A 2.2.6.6 Tụ Chọn tụ EM 1200V DC - 0,3μF Hình 2.11 Tụ EM 1200V DC 45 2.2.6.7 Diode + Diode FR207 Hình 2.12 Diode FR207 Có thơng số sau: - Điện áp làm việc : 5-1000V - Dòng điện định mức: 2A - Nhiệt độ làm việc : - 65 – 160C + Diode FR307 Hình 2.13 Diode FR307 Có thơng số sau: - Điện áp ngược max VRRS(V): 1000V - Dòng thuận IF(A): 3.0A 46 - Điện áp rơi thuận VF(V): 1,3V - Dòng ngược IR(mA): 5.0 A 2.2.6.7 Cảm biến nhiệt độ Chọn loại cảm biến nhiệt độ WRNT-01 Hình 2.14 Cảm biến nhiệt độ WRNT-01 Các thơng số sau : - Dải nhiệt độ : từ 0- 600 - Độ dài dây 3000mm 47 Ngồi số linh kiện khác , toàn linh kiện cần dùng cho mạch lò nung: 48 CHƯƠNG LẮP RÁP MƠ HÌNH VÀ THỬ NGHIỆM 3.1 LẮP BỘ ĐỔI NGUỒN CẤP CHO MẠCH - Mắc nối tiếp đổi nguồn 12V với nhau, để đổi nguồn điện từ 220V - 24V Ta tiến hành mắc sau: Hình 3.1 Ghép đổi nguồn 12V thành 24V 49 + Chân nguồn vào 220V biến đổi mắc song song với + Ta đầu biến đổi: Chân V+ tương ứng chân dương, chân COM tương ứng chân dương Ta mắc nối tiếp đổi nguồn với nhau, đầu âm ( COM) mắc vào đầu dương ( V+) Ta nguồn nguồn 24V 3.2 LẮP RÁP BỘ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ Hình 3.2 Hệ thống điểm đấu nối 50 Hình 3.3 Các chân đấu nối điều khiển nhiệt độ Ta tiến hành đấu nối sau: - Cấp nguồn 220V vào chân 2-3 điều khiển nhiệt độ - Chân 15-16 điều khiển cung cấp tín hiệu cho dây cảm biến nhiệt độ - Chân đấu với đầu CTT chân 11 đấu mát 51 3.3 LẮP RÁP LINH KIỆN MẠCH NUNG In bảng mạch theo sơ đồ ngun lí sau lắp ráp linh kiện theo bảng mạch in: Hình 3.4 Bảng mạch in linh kiện - Sau lắp ráp mạch nung hồn chỉnh sau: Hình 3.5 Mạch nung hoàn chỉnh 52 - Tiếp theo ta thêm miếng tản nhiệt cuộn nung vào mạch: + ống đồng uốn thành dạng xoắn ốc, với đường kính vòng xoắn 30mm Sau tiến hành hàn vào mạch theo sơ đồ nguyên lí + Phía transitor ta đặt cách điện, sau đặt miếng tản nhiệt lên cố định lại: Hình 3.6 Lắp thêm cuộn nung miếng tản nhiệt + Phía mạch ta dùng quạt tản nhiệt để tránh làm việc , linh kiện nóng lên gây cháy, hỏng 53 3.4 LẮP RÁP HỒN CHỈNH MƠ HÌNH Tiến hành lắp ráp hồn chỉnh mơ hình: Hình 3.7 Mơ hình lắp ráp hồn thiện 54 3.5 THỬ NGHIỆM VÀ KIỂM TRA MƠ HÌNH Tiến hành chạy thử mơ hình, số hình ảnh chạy thử mơ hình - Đưa thép vào cuộn nung, khoảng thời gian ngắn, thép nóng đỏ Hình 3.8 : Q trình nung ống thép 55 Hình 3.9 :Ống thép sau nung đỏ Chú ý: Trong trình nung, ta cần cho dòng nước nhỏ chạy xuyên qua ống đồng để tránh nung ống đồng nóng 56 KẾT LUẬN Thời gian thực với tạo điều kiện giúp đỡ giáo viên hướng dẫn Thạc sĩ Đinh Thế Nam thầy cô giáo khoa ĐiệnĐiện tử trường Đại học dân lập Hải Phòng em thực thành công đề tài “ Nghiên cứu chế tạo lò nung kim loại có điều khiển nhiệt độ “ Do thời gian có hạn kinh nghiệm thân chưa có với giúp đỡ thầy cô nhà trường giúp em hồn thành nhiệm vụ Qua em xin cảm ơn thầy giáo dìu dắt em năm học vừa qua Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa Điện-Điện tử dạy dỗ trang bị cho em kiến thức chuyên ngành quý giá Em cố gắng tiếp thu kiến thức không ngừng học hỏi để áp dụng vào công việc thực tế sau Hải Phòng, ngày 16 tháng 05 năm 2018 Sinh viên Trần Thị Huyền 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO Võ Minh Chính, Phạm Quốc Hải, Trần Trọng Minh (2001) Điện tử công suất , Nhà xuất Khoa học kĩ thuật GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, TS Nguyễn Trọng Thắng ( 2016) Nguyên lý hoạt động máy điện, Nhà xuất Xây dựng PGS.TS Trần Văn Dy ( 2006 ) Kỹ thuật lò điện luyện thép, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Phạm Văn Trí ( 2008 ), Lò cơng nghiệp, Nhà xuất Khoa học kĩ thuật 58 ... VỀ LÒ NUNG ĐIỆN - CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO LỊ NUNG KIM LOẠI CĨ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ - CHƯƠNG 3: THI CÔNG, LẮP ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM LỊ NUNG KIM LOẠI CĨ ĐIỀU KHIỂN NHIỆT ĐỘ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ LÒ... có đóng góp nhiều đời sống Nắm tầm quan trọng , em nghiên cứu làm đề tài : “ Nghiên cứu chế tạo lò nung kim loại có điều khiển nhiệt độ Thạc sĩ Đinh Thế Nam hướng dẫn Nhằm thiết kế lò nung có. .. bảo nung đều, dễ điều chỉnh khống chế nhiệt chế độ nhiệt - Lò đảm bảo độ kín khả nung chân không môi trường có khí bảo vệ mà độ cháy tiêu hao kim loại khơng đáng kể - Lò có khả khí hố tự động