Nguyên lý và Đặc điểm gia nhiệt bằng tần số cao

MỤC LỤC

Nguyên lý nung nóng bằng dòng điện tần số cao

Nếu đặt một dây dẫn (mẫu cần nung) trong từ trờng này thì dây dẫn sẽ sẽ tạo thành dòng điện cảm ứng (dòng điện xoáy hay dòng phu cô) và nung nóng nó. Dòng điện cảm ứng cũng là dòng xoay chiều nên nó phân bố không đều trong tiết diện dây dẫn, tần số dòng điện càng cao thì dòng điện tập trung ở lớp bề mặt càng mỏng.

Sự truyền năng lợng

Nếu biểu thị dòng năng lợng (W) chảy qua 1 đơn vị diện tích (cm2) vuông góc với phơng truyền sóng điện từ bằng 1 vectơ gọi là vectơ Pointing (hình vẽ 1.10) thì độ dài (mô đun) này sẽ giảm khi vào sâu trong kim loại. Thực tế, các chi tiết gia công có hình dạng phức tạp nh bánh răng, trục khuỷu, cam v.v… đang đà phát triển về sản l nhng đều có thể quy tụ về hai trờng hợp điển hình (mặt phẳng và mặt trụ).

Hình 1.10: Vectơ pointing.
Hình 1.10: Vectơ pointing.

Vòng cảm ứng

Cuộn thứ cấp sẽ cảm ứng dòng cùng tần số, cấp cho vòng cảm ứng. Tóm lại, với sơ đồ này, dòng điện tần số công nghiệp đợc chỉnh lu và biến thành dòng cao tần.

Các côngtắctơ

Khi đóng mạch, tiếp điểm dập hồ quang đóng trớc rồi đến tiếp điểm chính.

Phân tích lựa chọn phơng án thiết kế

Chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển không đối xứng

- Các Tiristor đợc dẫn từ thời điểm có xung mở cho tới khi mở Tiristor của pha kế tiếp. * Khi U2 =const: Thay đổi góc để thay đổi Ud nên mạch có chức năng điều chỉnh công suất từ phía xoay chiều sang phía một chiều. * Khi U2 thay đổi: Thay đổi góc để giữ Ud bằng const nên mạch có chức năng ổn.

Chỉnh lu cầu 3 pha điều khiển đối xứng

+ Khi U2=const, thay đổi góc để thay đổi Ud: Mạch có chức năng điều chỉnh công suất từ phía xoay chiều sang phía một chiều. +Khi U2 thay đổi, thay đổi góc để giữ Ud = const: Mạch có chức năng ổn áp một chiều. Thứ nhất, sơ đồ điều khiển đối xứng có cả chế độ chỉnh lu và nghịch lu phụ thuộc trong khi sơ đồ điều khiển không đối xứng chỉ có một chế độ chỉnh lu.

Cos ba = cos với sơ đồ điều khiển không đối xứng Cos ba = cos với sơ đồ điều khiển đối xứng. Thứ t, cùng với sự điều chỉnh góc thì đồ thị điện áp Ud và dòng điện các pha ia, ib, ic ở sơ đồ điều khiển đối xứng luôn luôn giữ đợc tính đối xứng. Còn ở sơ đồ điều khiển đối xứng thì tạo ra sự mất tính đối xứng ở điện áp tải và dòng điện các pha.

Nh vậy, hệ thống lọc thành phần xoay chiều tần số cao ở sơ đồ điều khiển không đối xứng rất phức tạp và làm tăng trọng lợng kích thớc bộ biến đổi nên giá thành đắt và không kinh tế.

Tính toán thiết kế mạch lực

    Để có thể chọn van theo điện áp hợp lý, thì điện áp ngợc của van cần chọn phải lớn hơn điện áp làm việc đợc tính từ công thức (4.1), qua một hệ số dự trữ kdtU. Dòng điện định mức của van (Iđmv) có thể chọn theo gợi ý sau: khi không cánh toả nhiệt và tổn hao trên van P<20W đợc chọn dòng điện làm việc tới 10%Iđmv. PV=UV.Ilv cỡ khoảng 100 W/van trở lên, việc đối lu không khí tự nhiên xung quanh cánh toả nhiệt xảy ra chậm, nhiệt độ toả ra môi trờng không kịp.

    Dòng điện định mức của van (Iđmv) có thể chọn theo gợi ý sau: khi không cánh toả nhiệt và tổn hao trên van P<20W đợc chọn dòng điện làm việc tới 10% Iđmv. Nó có chức năng bảo vệ toàn hệ thống khi có sự cố nguồn điện từ thứ cấp máy biến áp vào mạch lực biến tần, đồng thời tham gia bảo vệ quá tải dài hạn, ngắn mạch, quá áp. Bằng cách khử iôn trong nớc, hoặc giảm độ dẫn điện của nớc (tăng điện trở nớc) theo nguyên tắc tăng chiều dài hay giảm tiết diện đờng ống dẫn nớc ta có thể coi độ dẫn điện của nớc không đáng kể.

    Khi có sự chuyển mạch, các điện tích tích tụ trong các lớp bán dẫn phóng xạ ra ngoài tạo ra dòng điện ngợc trong khoảng thời gian ngắn, sự biến thiên nhanh chóng của dòng điện ngợc gây ra sức điện động cảm ứng rất lớn trong các điện cảm làm quá áp giữa anot và catot của tiristor.

    Hình 4.2: Hai tiristor chỉnh lu với hệ thống làm mát bằng nớc.
    Hình 4.2: Hai tiristor chỉnh lu với hệ thống làm mát bằng nớc.

    K§XTX

      Ngợc lại, hệ không đồng bộ chống nhiễu lới điện tốt hơn nhng kém ổn định hơn. Hiện nay đại đa số các mạch điều khiển chỉnh lu đều đợc thực hiện theo hệ đồng bé. Nguyên tắc điều khiển. Có hai nguyên tắc điều khiển:. a) Nguyên tắc điều khiển ngang. Toàn bộ mạch điều khiển, ngoài các bộ khởi động chỉnh lu và bộ khởi động nghịch lu ra, phần còn lại đợc cấu trúc thành một bảng mạch in, bao gồm nguồn điện, bộ khởi động chỉnh lu, các chiết áp điều chỉnh, bộ khởi động nghịch lu v.v… đang đà phát triển về sản l ngoài các chiết áp ra các phần khác đều là các mạch số. Mạch trung tâm của bảng điều khiển là IC6 có mã hiệu là QF2010-01RP, đây là một mạch điện số quy mô lớn chuyên dụng, có 3 đờng vào báo thời gian, 31 đờng vào ra, bao gồm bộ khởi động chỉnh lu dịch pha, thứ tự pha thích ứng, bộ khởi động nghịch lu, bộ khóa góc dẫn trớc nghịch lu, bảo vệ quá dòng bảo vệ khi bảng điều khiển thiếu điện áp, ngoài ra còn có bộ định giờ 0,2 giây.

      Tuy nhiên sai số của hệ thống điều khiển không chỉ phụ thuộc vào mức độ l- ợng tử của tín hiệu điều khiển, mà còn phụ thuộc vào sự đồng bộ với lới điện, đặc biệt là việc xác định thời điểm chuyển mạch tự nhiên. Trong nghịch lu áp dụng phơng pháp khởi động mềm quét tần số điện áp không: Khi điện áp trung tần qua không, có nghĩa là trong môt nữa chu kỳ dao động, thì bộ đồng pha, hay gọi là bộ quét điện áp không, phát tín hiệu cho IC6, về bản chất tơng đơng với mạch ngoại kích chuyển thành mạch tự kích thuộc mạch phản hồi có giá trị bình quân. Cũng nh bộ bảo vệ quá dòng, chỉ có thông qua việc phục hồi tín hiệu hoặc đòng mở máy để “nạp điện phục hồi” mới có thể vận hành trở lại Đờng kia làm tín hiệu phản hồi điện áp của chiết áp điều chỉnh tự động RW2.

      Khi tần số tín hiệu ngoại kích hạ thấp đền gần bằng tần số cộng hởng của mạch điện cảm – tụ điện, điện áp trung tần sẽ đợc xác lập và phản hồi đến mạch điều tần cho đến khi tần số bằng tần số cộng hởng, cũng chính là tần số làm việc của mạch nghịch lu thì dừng lại. Nếu một lần khởi động không thành công có nghĩa là mạch tự động điều chỉnh tần cha bám chắc tín hiệu phản hồi điện áp trung tần, lúc này tín hiệu ngoại kích vẫn cứ quét đến tần số thấp thấp, mạch khởi động trở lại một khi kiểm tra tần số ngoại kích tiến vào đoạn tần số thấp nhất thì tiến hành khởi động một lần nữa, cho đến khi khởi động thành công. IC1D cùng với mạch xung quanh tạo thành bộ báo giờ khống chế điện áp chu kỳ tín hiệu của nó biên hoá tuyến tính với điện áp ra Vk của chiết áp điều chỉnh, có chức năng tạo ra các xung dao động có tần số cao.

      Hình 5.13: Sơ đồ khuếch đại thuật toán của mỗi modul.
      Hình 5.13: Sơ đồ khuếch đại thuật toán của mỗi modul.

      Thiết kế lắp đặt tủ biến tần 1000kw-1000hz

        RW2: Chiết áp điều chỉnh điện áp trung tần ra lớn nhất, khi có điện áp phản hồi có thể xác định đợc áp trung tần ra lớn nhất, chỉnh theo chiều kim đồng hồ thì. RW6: Chiết áp điều chỉnh tần số trên đầu vào của kim đồng hồ báo giờ chỉnh lu, chỉnh theo chiều kim đồng hồ sẽ giảm nhỏ. Khởi động từ trong mạch này có vai trò nh một rơ le thông thờng, nó sử dụng cặp tiếp điểm thờng mở để đóng cắt biến áp nguồn cấp nguồn cho mạch điều khiển.

        Hai nút ấn bên phải có chức năng khởi động và ngắt khởi động từ có nghĩa là khởi động và ngắt mạch điều khiển hệ thống. Cả hai nút ấn trên là loại nút ấn có đèn báo hiệu có chức năng khởi động, ngợc lại hai nút ấn dới có nhiệm vụ ngắt. Có tác dụng đo lờng dòng điện vào các tiritor để từ đó đa các xung điều khiển thích hợp cho các tiristor chỉnh lu, nhằm mục đích đảm bảo các góc mở của các tiristor là đúng để tạo ra dòng điện một chiều là ổn định nhất.

        Điện trở Shunt mắc vào sau mạch chỉnh lu có tác dụng đo lờng tín hiệu dòng chỉnh lu để đa lên đồng hồ A600.