Tài liệu Điện tử công suất phần 6 ppt

CHƯƠNG : BỘ NGUỒN AC TẦN SỐ CAO V.1 KHÁI NIỆM VỀ NUNG NÓNG BẰNG TẦN SỐ: Nguyên lý nung nóng tần số: Khi vật chất đặt vào trường điện từ tạo dòng điện xoay chiều có cường độ đủ lớn, hạt vật chất có chuyển động, tương ứng với gia tăng nhiệt độ: ta có nguyên lý nung nóng tần số hay gia nhiệt cao tần Với tần số khác nhau, ta nung nóng vật liệu khác nhau: - Nung nóng dòng điện cảm ứng: Khi đặt vật dẫn điện (thường kim loại) vào từ trường xoay chiều, bên vật liệu xuất sđđ tạo dòng điện gọi dòng cảm ứng (dòng điện Foucault hay dòng xoáy – eddy current) Sự nung nóng dòng điện gọi nung nóng dòng cảm ứng hay gia nhiệt cảm ứng Đây lý mà lõi thép biến áp phải ghép lại tôn có bề mặt sơn cách điện biến áp tần số cao sử dụng lõi ferrite Tổn hao dòng cảm ứng tăng theo bình phương tần số dòng điện dòng điện sử dụng cho nung nóng cảm ứng thường có tần số cao Nung nóng cảm ứng dùng để nung nóng hay nấu luyện kim loại Để ý khối lượng vật liệu lớn, ta sử dụng tần số công nghiệp không thiết phải dùng tần số cao Do tương tác lớp dòng điện cảm ứng, mật độ dòng điện cảm ứng phân bố không đều: tăng dần từ Khi tần số dòng điện đủ lớn, phân bố không đều: dòng cảm ứng chủ yếu tập trung bề mặt ta có hiệu ứng da (skin effect), ứng dụng để kim loại Đây làmột phương pháp tăng tính chi tiết sắt thép Chi tiết cần sau nung nóng bề mặt làm nguội thật nhanh Kết bề mặt chi tiết biến cứng bên không thay đổi tính, tính hoạt động nâng cao - Nung nóng điện môi: Ứng dụng tượng tổn hao điện môi vật liệu cách điện hay dẫn điện đặt điện trường tần số cao từ vài trăm đến hàng MHz Đối tượng cho nung nóng điện môi vật liệu nhựa hay thực phẩm Ưu điểm nung nóng tần số: - Hiệu suất cao nhiệt phát từ bên vật nung - Mật độ lượng cao nên thời gian nung nhanh, vật liệu không đổi tính chất, cho phép thực công nghệ đặc biệt - Không có môi chất cho trao đổi nhiệt nên gia công với độ tinh khiết cao Nhược điểm cần nguồn tần số đắt tiền Trong chương này, ta tìm hiểu nguồn sử dụng ngắt điện bán dẫn, làm việc đến MHz thường ứng dụng cho nung nóng cảm ứng Các quan hệ nung nóng cảm ứng: [tài liệu http://www.thermonics.co.jp/e-side.htm] - Chiều sâu thấm P định nghóa độ sâu tính từ bề mặt để mật độ dòng điện giảm 36.8% so với giá trị bề mặt, ρ: điện trở suất , μ: hệ số từ thẩm tương ñoái P= ρ ⋅103 ρ = 5.03 μ ⋅f 2π μ ⋅ f Trang 1/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Từ P, ta chọn tần số nguồn cao tần tù thuộc vào vật liệu công nghệ gia công nung nóng, nấu chảy hay bề mặt Bảng sau cho ta thông số cho công nghệ bề mặt dùng dòng điện cảm ứng Tôi cao tần Đường kính vật Tần số Công suất Chiều sâu (mm) (mm) (kHz) (kw) 0.5~1.0 6~25 400,200 15,30 1.2~2.5 11~16 400,200,30 80 16~25 400,200,30,10 80,50 25~50 200,30,10 50,80 > 50 30,10 80 19~25 30,10 80,150 25~100 3,10 80,150 > 100 3,10 150,300 2.5~5.0 Baûng V.1 Các quan hệ bề mặt thép Với thép, vật liệu từ tính ởû 800 O tương ứng μ = 1, ta có đó: P (mm) = 503 f chọn đường kính vật 3.5 lần chiều sâu thấm tôi, ta có bảng tra tần số tối thiểu cho thiết bị nấu cảm ứng: Tần số f kHz Đường kính D mm 300 3.2 100 5.5 20 12.4 10 17.5 24.7 32 55 Bảng V.2 Tần số tối thiểu nung nóng cảm ứng thép Hình V.1.1 cho ta chiều sâu thấm với vật liệu khác nhau, nhiệt độ làm việc Các nguồn cho nung nóng cảm ứng: Phụ thuộc tần số làm việc, phân làm nhóm sau: Nguồn tần số lưới: Sử dụng cho nấu kim loại khối lượng tương ứng với công suất đủ lớn Ta hình dung biến áp (thường có lõi thép) sơ cấp nối lưới điện, thứ cấp khối kim loại cần nung chảy, tạo thành vòng ngắn mạch Trang 2/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Hình V.1.1: Quan hệ chiều sâu thấùm theo tần số với kim loại khác Bộ nguồn dùng SCR: sử dụng tần số < 25 KHz Có thể sử dụng nghịch lưu nối tiếp hay song song, có hay không qua trung gian chiều Bộ nguồn dùng transistor: Phát triển thời gian gần đây, cac transistor dòng lớn, áp cao chế tạo Làm việc tần số đến MHz (thông thường vài trăm KHz) 4.Bộ nguồn dùng đèn điện tử: Làm việc tần số từ 50 KHz đến hàng MHz hay GHz, dùng cho nung nóng cảm ứng điện môi Mạch điện có dạng mạch dao động ba điểm LC (Harley hay Colpitt) phân cực lớp C tần số đến MHz hay dùng đèn đặc biệt tần số siêu cao Đặc trưng quan trọng thiết bị nung nóng cảm ứng là hệ số công suất tải thấp khoảng 0.1 cuộn dây không lõi thép Để giảm dòng qua ngắt điện, cần mắc tụ điện song song để tăng hệ số công suất nên tải mạch cộng hưởng LCR Như vậy, ta thấy nguồn dùng SCR dùng để nung nóng hay nấu chảy kim loại công suất lớn hoạt động chủ yếu tần số thấp Để cao tần hay nấu luyện kim loại số lượng nhỏ, ta sử dụng mạch dao động dùng đèn điện tử để họat động tần số cao Các nguồn dùng transistor thay đèn điện tử nguyên tắc, phát triển Trong chương ta nghiên cứu nguồn dùng cho nung nóng cảm ứng V.2 BỘ NGUỒN TẦN SỐ CAO DÙNG SCR: Nghịch lưu song song nối tiếp: Là dạng nghịch lưu sử dụng SCR làm phần tử đóng ngắt, có tụ điện mạch tải để đảm bảo chuyển mạch Trong mạch điện gồm R tải, tự cảm L điện dung C tạo thành mạch cộng hưởng LCR, làm cho dòng qua SCR zero tắt Hình V.2.1 bao gồm hai mạch nghịch lưu song song: (a) sơ đồ cầu, (b) sơ đồ ghép biến áp; (c) nghịch lưu nối tiếp Trang 3/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A + + V _ L L1 T L2 SCR3 I SCR1 C + R SCR2 L + + C V SCR4 _ SCR2 V _ SCR1 C SCR1 SCR2 (a) (b) Hình V.2.1: Nghịch lưu song song (a) (b), nối tiếp (c) Vo R ( c) a Nghịch lưu song song: Khảo sát sơ đồ cầu V.2.1.a Dạng sóng phần tử sơ đồ V.2.1.a vẽ hình V.2.2.b Các SCR SCR có dạng xung kích, SCR SCR3 kích lúc Khi SCR SCR dẫn điện, tụ điện C nạp đến điện áp có cực tính hình vẽ Điện áp đặt điện áp âm làm tắt SCR SCR SCR2 SCR3 kích Tự cảm L đầu vào cách ly nguồn cầu chỉnh lưu, làm cho dòng điện cung cấp vào cầu chỉnh lưu không thay đổi tức thời, tránh khả chập mạch tạm thời qua SCR SCR (hay SCR SCR 4) SCR chuyển mạch b Nghịch lưu nối tiếp: (a) (b) Hình V.2.2: Dạng áp, dòng NL nối tiếp (a) song song (b) Mạch điện hình V.2.1.c dạng đơn giản nhấùt nhóm mạch nghịch lưu nối tiếp, có mạch tương đương LCR nối tiếp SCR dẫn điện Ví dụ SCR kích, dòng qua mạch không áp tụ điện đạt giá trị cực đại (có dấu mạch điện) SCR tự tắt Vì mạch gọi nghịch lưu chuyển mạch tải Khi SCR kích, tụ điện phóng qua dòng không áp tụ điện đảo cực tính, chuẩn bị cho chu kỳ – dạng sóng hình V.2.2.a Hai mạch nghịch lưu dùng làm nguồn trung hay cao tần (nhóm thứ phần giới thiệu đầu chương) Và vậy, nhiệm vụ tắt (chuyển mạch) SCR, tụ điện hai nghịch lưu có nhiệm vụ cải thiện hệ số công suất tải, giảm dòng qua ngắt điện Trong thời gian gần đây, transistor dùng thay cho SCR nhu cầu chuyển mạch trở nên không cần thiết, nhiên việc khảo sát nghịch lưu cộng hưởng có giá trị, ta có khả chuyển mạch transistor áp đặt vào không: tăng độ tin cậy hiệu suất hệ thống Khào sát nghịch lưu nguồn dòng tải cộng hưởng (nghịch lưu song song tải RL): Trang 4/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Nghịch lưu song song i hình V.2.1 gọi + N nghịch lưu nguồn dòng, tự cảm nguồn L có giá trị đủ lớn V Nghịch lưu nguồn dòng có nhiều ưu điểm sử dụng _ SCR: mạch tắt SCR hiệu quả, điều khiển đơn giản … ngày sử L=∞ N S3 i o Taûi RL S2 i C R S1 v C i o i L v C C L Maïch tương đương (C tụ chuyển mạch) S4 Hình V.2.3: mạch tương đương NL nguồn dòng tải RL dụng cấp công suất lớn lớn (và trăm kW đến nhiều MW) Hình V.2.3 trình bày sơ đồ nguyên lý mạch tương đương NL nguồn dòng pha tải RL Tự cảm LN có giá trị lớn làm cho dòng iN phẳng, không đổi giá trị tải Dòng điện đóng ngắt thành xoay chiều để cung cấp cho tải Vậy điều kiện lý tưởng, tải nhận dòng điện xung vuông có biên độ I phụ thuộc tải Áp tải biến thiên liên tục (vì có C song song), ngăn cách với nguồn qua tự cảm lọc nguồn LN Thông thường, người ta điều khiển công suất tải thông qua thay đổi áp nguồn chiều khó thay đổi luật đóng ngắt Như nghịch lưu nguồn dòng khác, lượng truyền chiều,với áp vào, áp phụ thuộc đặc tính tải - Khảo sát gần nghịch lưu nguồn dòng: Trong thực tế, điện kháng nguồn không lớn vô Tuy nhiên tính toán gần đúng, ta có giả thiết sau (hình V.2.3): * Xung dòng cung cấp cho tải xung hình vuông, biên độ I * Tụ C tải RL làm thành mạch cộng hưởng, làm cho áp tải vC có dạng hình sin có sóng hài bậc dòng cung cấp i1 tạo công suất Hình V.2.4.a cho ta vector: VC áp ra, I1 hài dòng iO; IC , IL dòng qua C tải RL, ta có: VC áp ra, lệch dòng IL góc φ tải RL I1 sớm pha VC góc β để có áp âm cần thiết tắt SCR (phần gạch đứng tronghình V.2.4.b) Vậy C có nhiệm vụ làm cho tải có tính dung, không bù cos φ cho tải cuộn dây, giảm dòng cung cấp mà cung cấp khả chuyển mạch cho SCR Ta có - góc lệch pha β = ω tq - Hiệu dụng hài bậc dòng iO I1 = Từ đồ thị vec tơ, ta có: 1− tan β = 2 π I IL sin φ IC IC − I L sin φ − B.sin φ I Y , = = với B = L = L = I IC YC ω C.Z I L cos φ B.cos φ L cos φ IC Trang 5/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A V io I i VC IC I β φ IL β π β wt 2π vo -I SCR dẫn | kích SCR Hình V.2.4.a (b) ⎛ − B sin φ ⎞ Z tổng trở tải RL, Z = R2 + (wL) ta có β = tan −1 ⎜ ⎟ Để tính dòng, ⎝ B cos φ ⎠ áp ta tính công suất P hai cách từ nguồn chiều (cung cấp) tải (tiêu thụ) xem hiệu suất hệ thống 1: 2 π P = V I = VC I1.cos β = VC a I.cos β ⇒ VC = V π a.2 cos β Từ áp ngỏ VC suy công suất P mạch dòng nguồn I Bài tập: Tính mạch nghịch lưu nguồn dòng sơ đồ pha Áp nguồn chiều 500 V, tần số làm việc KHz, R = 15 ohm L = 0.001 H - Tính giá trị điện dung C để đảm bảo thời gian tắt SCR 30 μsec - Tính giá trị hiệu dụng áp VC, suy công suất tải P dòng nguồn I Bộ nguồn tần số cao dùng nghịch lưu nguồn dòng: Hình V.2.5 trình bày mạch động lực nguồn A dùng cho nấu thép, B công suất từ vài chục C kW đến MW Ln Tp T12 T1 T2 T3 Rp L T11 + Lp C T13 T4 T5 T14 T6 R Cp _ Đầu vào Mạch mồi Nghịch lưu chỉnh lưu pha cầu Chỉnh lưu đầu vào SCR để điều khiển Hình V.2.5: Mạch mồi (Start up) cho nghịch lưu song song tải cộng hưởng công suất nghịch lưu cách thay đổi áp cung cấp Ln cuộn kháng có trị số lớn đảm bảo tính chất nghịch lưu nguồn dòng Tải NL vòng cảm ứng phía kim loại cần nấu có gông thép phía để dẫn từ, có mạch tương đương RL song song hay nối tiếp (hình V.2.5) Biến áp dùng để điều hợp tổng trở vòng cảm ứng nghịch lưu (không vẽ hình) Vì SCR tắt có áp mạch dao động tải nên tụ C cần phải nạp giá trị đầu khởi động thiết bị Đây bổ sung đưa sơ đồ NL nguồn dòng tải cộng hưởng vào thực tế Mạch khởi động gồm Rp có trị số lớn cách ly tụ Cp nguồn chiều, Lp có trị số bé hạn dòng phóng từ Cp vào mạch tải RLC Tp kích Tp tự tắt dòng qua (vì Rp đủ lớn) Một đặc điểm khác nghịch lưu song song dừng hoạt động ngắt nguồn chiều, khác với nghịch lưu nối tiếp cần ngắt xung SCR nghịch lưu đủ Trang 6/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Nguyên lý điều khiển nghịch lưu đảm bảo tần số hoạt động lớn tần số cộng hưởng để tải có tính dung, hay kiểm soát cos φ tải hiệu chỉnh dung lượng tụ điện bù giữ tần số làm việc không đổi Trong thực tế, người ta sử dụng hai nguyên lý này: Mạch điều khiển trì tần số phù hợp với mạch dao động tải, người ta giám sát họat động hệ thống thay đổi giá trị L (đổi nối) điện dung C theo trạng thái tải Một thông số khác cần quan tâm giá trị áp tụ cần phải bé trị số cho phép để tránh hư hỏng Nguyên lý với nguồn dùng nghịch lưu nối tiếp khảo sát mục sau Bộ nghịch lưu nối tiếp làm việc với nguồn pha (bộ nghịch lưu – đổi pha): Hình V.2.6a cho ta nhìn trung gian sơ đồ giới thiệu nghịch lưu nối tiếp (hình V.2.1c) mạch thực tế V.2.6b Cũng mạch hình V.2.1c, SCR1 SCR2 kích hai bán kỳ tạo thành hai xong dòng nguồn cung cấp cho tải R hai bán kỳ Khác với sơ đồ ½ cầu dùng cho cấp điện đóng ngắt (chương II), tụ điện C1, C2 không tạo điểm nguồn, chúng có điện dung bé nhiều thành phần mạch cộng hưởng, làm tắt SCR dòng qua zero Ta xem C1, C2 SCR1, SCR2 tạo thành sơ đồ cầu nghịch lưu Để ý viết phương trình đặc trưng hệ thống, ta nối tắt nguồn áp V, hai tụ C1, C2 trở thành song song với tham gia vào mạch cộng hưởng RLC + L R V T1 T2 T3 i o TR T4 T5 v o T6 SCR2 _ L L Vo C2 A B C L SCR1 C1 C1 C2 C R C3 Hình V.2.6: (a) Nghịch lưu nối tiếp có tụ chia đôi (b) Sơ đồ biến tần – đổi pha Nguyên lý hoạt động sơ đồ nghịch lưu – đổi pha hình V.2.6b hoàn toàn tương tự ta hình dung bao gồm nhóm tụ C1, C2, C3 nối vào ba pha, hai nhóm SCR T1, T2, T3 T4, T5, T6 cung cấp cho tải RLC (qua biến áp TR) Nhóm SCR thứ cung cấp xung dòng dương nhóm thứ hai cung cấp xung dòng âm cho tải Ví dụ hìnhV.2.7, wt = θ1, ta kích luân phiên T1 T6 để tạo dòng xoay chiều qua tải Việc sử dụng linh kiện cho nhóm cho phép nối trực tiếp nghịch lưu vào lưới xoay chiều ba pha Trình tự hoạt động SCR hai nhóm chu kỳ: T1 v o T1 π T6 2π 3π wt wt T6 θ1 Trang 7/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A wt Hình V.2.8 Dạng áp, dòng qua tải Hình V.2.7: Xung kích khởi SCR T1 > T2 > T3 > T1 vaø T6 > T4 > T5 > T6 sơ đồ chỉnh lưu SCR mắc vào pha điện lưới T1 nên thứ tự hoạt động thứ tự A+ A pha lưới điện Hơn nữa, thay Phát T4 xung A_ đổi (làm chậm) khoảng hoạt động Đồng điề u B SCR, ta có thểõ giảm áp cung cấp cho khiển T2 C pha mạch nghịch lưu nối tiếp giống chỉnh pha, mỗiB+ SCR lưu điều khiển pha dẫn góc 2π/3 T5 B_ Điều khiển aùp T3 T6 C+ C_ D Q CL Phaùt xung fo PR Tóm lại, hình dung BBĐ kết hợp chỉnh lưu điều khiển pha, biến đổi điện lưới thành chiều nghịch lưu nối tiếp biến đổi áp chiều thành xoay chiều tần số cao Một sơ đồ thích hợp cho nguồn công suất lớn, biến đổi lượng lần, hiệu suất cao giảm công suất SCR lắp đặt Q CLK Một bất lợi lớn sơ đồ dòng điện lưới có thành phần tần số cao, yêu Hình V.2.8: Mạch phát xung kích khởi SCR cầu phải có lọc đầu vào để làm tăng hệ số công suất BBĐ chống nhiễu truyền lưới V.3 BỘ NGUỒN DÙNG TRANSISTOR: Theo nội dung phần V.2 trên, nguồn cho nung nóng cảm ứng không cần phần tử phụ cho chuyển mạch SCR SCR tự tắt dòng qua giá trị không nghịch lưu nối tiếp hay bị đặt áp âm kích SCR nhánh đối diện nghịch lưu song song Sự chuyển mạch có nhờ tải mạch cộng hưởng gọi chuyển mạch tải (load commutation) Trong sơ đồ đại, người ta dùng transistor (mosFET, IGBT) thay SCR sơ đồ tương tự Việc sử dụng transistor nghịch lưu tải cộng hưởng có ý nghóa sau: - Vì transistor đóng ngắt theo điều khiển, ngắt điện không cần điều kiện chuyển mạch vùng thông số hoạt động hệ thống nới rộng Ví dụ tải nghịch lưu nguồn dòng không thiết phải có tính dung kháng Một kết khác độ tin cậy hệ thống nâng cao ngắt điện chuyển mạch - Tần số làm việc tối đa tăng, đến hàng MHz giảm thông số động của ngắt điện dùng transistor thay cho thyristor: ton xuống micro giây, toff vài micro giây hay bé dùng MosFET Tuy nhiên, tổn hao ngắt điện tăng sụt áp thuận transistor thường cao SCR dòng điện lớn Bộ nghịch lưu nguồn dòng dùng transistor: Trang 8/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Các SCR NL nguồn dòng thay transistor + diod nối tiếp Các diod bảo vệ cho transistor khỏi áp ngược chuyển mạch Diod song song ngược có sẵn (khi chế tạo) hay mắc thêm để bảo vệ Hoạt động mạch giống nghịch lưu nguồn dòng: ngắt điện thay phiên hoạt động, góc dẫn 180O: T1, T4 > T2, T3 > T1, T4 L + D1 D3 Q3 Q1 C V R D2 D4 Q4 _ Q2 Sự khác biệt ta không sợ chuyển mạch thất bại nên giá trị L nguồn có Hình V.3.1: Bộ nghịch lưu nguồn dòng dùng thể chọn nhỏ dùng SCR, tần số hoạt transistor động lớn hay bé tần số cộng hưởng không cần mạch mồi để khởi động hệ thống Bộ nghịch lưu nguồn áp làm việc với tải cộng hưởng: Khi sử dụng nghịch lưu nguồn áp (có diod song song ngược), mạch tải mạch cộng hưởng nối tiếp hay hỗn hợp hình V.3.2 Như ta biết, ngắt điện dẫn điện chiều, nghịch lưu nguồn dòng bẫy lượng: lượng cung cấp phải tiêu thụ hết, không làm biên độ dao động tăng lên, gây áp tụ điện Việc sử dụng diod song song làm cho lượng truyền hai chiều Khả trả lượng phản kháng nguồn làm cho nghịch lưu làm việc không tải (hay tải bé) mà không làm áp phần tử D1 + C1 + R _ D2 Q2 (a) L C L R V V V C2 + L L Vo Q3 Q1 C1 Q1 R Q1 C2 Vo _ L L Q2 _ (b) o Q4 Q2 (c) Hình V.3.2: Nghịch lưu nối tiếp tải cộng hưởng không (a) có (b),(c) trả lượng lưới (a), (b) sơ đồ nhận thay SCR hìnhV.2.6a IGBT, (c) sơ đồ cầu IGBT, tải vòng cảm ứng RLo có tụ C bù cos ϕ Tự cảm L nối tiếp nhằm cách ly nguồn chiều tải cộng hưởng Một vấn đề phát sinh làm việc tần số cộng hưởng trình trả lượng nguồn tác động trở lại trình nạp lượng vào mạch dao động, so sánh hình sau mô mạch điện hình V.3.2 dùng PowerSIM: * Sơ đồ hình V.3.2a: Dòng qua L, dòng qua tải R, xung hình sin, không áp C đạt cực đại, sau dòng qua ngắt điện không C giữ nguyên điện áp ngắt điện kế hoạt động Trang 9/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A Hình V.3.3: Các dạng áp sơ đồ hình V.3.2a * Sơ đồ hình V.3.2b: Mạch hình V.3.2b giống hình V.3.2a diod chặn xung dòng trả lượng nguồn chiều Từ dạng sóng hình V.3.4, ta nhận xét biên dộ dòng điện qua L, áp C giảm trình trả lượng dao động nguồn điện qua diod song song ngược Hình V.3.4: Các dạng áp sơ đồ hình V.3.2b * Sơ đồ hình V.3.2c: Hai mạch V.3.2 (a) và(b) gặp thực tế Khi tải vòng cảm ứng người ta mắc song song với tụ điện tạo thành mạch cộng hưởng RLOC Nhiệm vụ tụ điện nâng cao hệ số công suất vòng cảm ứng, giảm dòng qua ngắt điện nguồn Khi đó, hoạt động nghịch lưu bao gồm trình: dao động mạch cộng hưởng tải RLOC đóng ngắt nguồn để nạp lượng vào mạch cộng hưởng Do tính chọn lọc mạch cộng hưởng, áp tải dao động hình sin tần số điều khiển ta phải nối tiếp thêm cuộn dây L để gánh chênh lệch áp nguồn với tải Phụ thuôc vào giá trị L, ta có hai trường hợp sau: * Khi L bé, L + RLOC có tần số dao động cao tần số kích Transistor làm cho dòng qua Trang 10/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A zero nhanh đảo chiều Xung dòng ngược làm giảm lượng cung cấp cho mạch cộng hưởng (hình V.3.5) Một nhận xét quan trọng transistor lúc tắt dòng áp không, tổn hao đóng ngắt xem không Đây ưu điểm dùng transistor cho NL nguồn áp Hình V.3.5: Các dạng áp sơ đồ hình V.3.2c L bé * Khi L có trị số lớn, phần xung dòng ngược giảm có lệch pha iL vC, công suất không tăng dự định (hình V.3.6) Hình V.3.6: Các dạng áp sơ đồ hình V.3.2c L lớn Mạch dao động hình sin công suất : Các sơ đồ dao động dùng đèn điện tử cho nung nóng cảm ứng phát triển từ lâu, xuất đèn ba cực công suất Đó mạch dao động LC ba điểm Colpitts (hai tụ điện), Harley(hai tự cảm) hình V.3.7 sau Phần tử tác động (Triode) phân cực lớp C để nâng cao hiệu suất mạch Khi khởi động, điện cực cổng không nên đèn dẫn điện Tụ nối tầng C2 phóng điện làm cho Trang 11/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A + − mạch cộng hưởng dao động mạch phân cực tự động L2,R1 cho triode tiến dần qua vùng khóa Từ đó, triode chuyển sang trạng thái dẫn điện áp anode bé Nhờ Hình V.3.7: Dao động công suất dùng đèn ba cực (triode) đó, tổn hao bé Một biến áp ngỏ dùng để điều hợp tổng trở vòng cảm ứng mạch dao động Người ta chỉnh phân cực cho đèn tổ hợp C4, L2, R1 (tinh chỉnh R1) Tần số dao động điều khiển cách thay đổi tụ dao động C3, cuộn dây phản hồi L5 mạch phân cực Công suất dao động điều khiển cách thay đổi áp nguồn chiều Vì triode làm việc điện áp 10 KV, ngày người ta thường dùng biến đổi áp AC đề điền khiển áp sơ cấp biến áp tăng áp + chỉnh dưu diode bán dẫn thứ cấp thay cho chỉnh lưu dùng thyratron cồng kềnh, hiệu suất Từ lâu, người ta chuyển sơ đồ dao động dùng đèn qua bán dẫn Mạch dao động có dạng tương tự với dùng đèn, với ưu điểm mạch điện đơn giản, hiệu nhược điểm hiệu suất mạch dùng ngắt điện (còn gọi khuếch đại lớp D) Do sơ đồ dùng mạch dao động thường dùng công suất bé hay tần số cao, lúc mạch phát xung không kiểm soát tốt họat động BBĐ BÀI ĐỌC THÊM VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP NUNG NÓNG KHÁC: Other electric heating method • Resistance heating This is the method which heats by joule calorie which is generated by currency within resistance And direct one is the method which heats work with electric conductivity by inputting curenncy.On the other side, indirect one is the method which uses resistance and heats work through it in directly by radiation, convection and conduction • Dielectric heating and microwave heating It is the method which heats non-electric conductivity works in alternative electrical fields And especially, dielectric heating method which uses quite high frequency is called microwave heating • Infrared heating This is the method which uses radiation of infrared Infrared valve and other resistance heat is applied as heat source, so this method is a kind of resistance heating Infrared heating use heat radiation radiation • Arc heating and plasma heating This is the method which uses heat generated by arc Direct one uses work material as electrode And indirect one heat with arc heat by radiation, convection and conduction Trang 12/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A • Electron beam heating and ion beam heating This is the method which uses electrum beam The work is in vacuum and gets quite high power density through electron lens • Laser heating This is the method which use laser The heating work is in air, and gets quite high power density through optical lens The comparison between induction heating and other method • • The comparison with resistance heating The resistance heating must have much loss and low efficiency because it has much heat capacity The resistance heating cannot heat up to temperature more than limit of material of resistance The power density of resistance heating is much lower than induction heating(maximam 20W/cm2 for resistance heating) Therefore heating speed of resistance heating is slow and failure on heat conduction on resistance (ex in vacuum) induce over-heat The price of resistance heater is very cheap The comparison with dielectric heating and microwave heating The work applied for dielectric heating cannot be suit for induction heating So generally both seeds cannot be compared each other • • • The comparison with infrared heating The infrared heating must have much loss and low efficiency because it has much heat capacity The infrared heating cannot heat up to temperature more than limit of infrared heater The power density of infrared heating is much lower than induction heating Therefore heating speed of infrared heating is slow and depends on emissivity of the surface of work The price of infrared heater is very cheap The comparison with arc heating The arc heating is mainly used for melting of iron, and induction heating is used for melting of other metal The initial cost of arc furnace is relatively cheap because it uses line frequency, and it is used for large plants On the other hand the cost of induction heating furnace is expensive if it use high frequency invertors The comparison with electron , ion and laser beam heating The electron beam heating is used for very special field of melting and bonding The electron beam has quite high power density and the quality of bonding is very good because it doesn't have few heat affected zone The production rate of electrum beam is not good for industrial usage Trang 13/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A ... o T1 π T6 2π 3π wt wt T6 θ1 Trang 7/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A wt Hình V.2.8 Dạng áp, dòng qua tải Hình V.2.7: Xung kích khởi SCR T1 > T2 > T3 > T1 vaø T6 > T4 > T5 > T6 nhö sơ... phân cực lớp C để nâng cao hiệu suất mạch Khi khởi động, điện cực cổng không nên đèn dẫn điện Tụ nối tầng C2 phóng điện làm cho Trang 11/ Chuong 5.doc Điện tử công suất II A + − mạch cộng hưởng... thuộc vào vật liệu công nghệ gia công nung nóng, nấu chảy hay bề mặt Bảng sau cho ta thông số cho công nghệ bề mặt dùng dòng điện cảm ứng Tôi cao tần Đường kính vật Tần số Công suất Chiều saâu