Cỏc lũ cảm ứng cần cấp nguồn cú tần số nào đú, thường là ở tần số cao. Ở đõy ta xột một số loại nguồn tần số thường dựng.
Mỏy phỏt điện đồng bộ bỡnh thường phỏt ra dũng điện cú tần số 50Hz cấp lờn lưới điện (ở Mỹ là tần số 60 Hz). Tần số mỏy phỏt xỏc định bởi biểu thức:
60 n . p
f (Hz) (2.25)
trong đú: p là số đụi cực từ của mỏy phỏt; n là tốc độ quay phần ứng.
Khi cần tần số cao ta cần phải tăng số đụi cực từ ở phần cảm hoặc phải tăng tốc độ n, hoặc tăng cả hai p và n. Cỏc biện phỏp này đều bị giới hạn vỡ tăng p sẽ dẫn đến tăng kớch thước mỏy, tăng n sẽ phải tăng mạnh độ bền cơ khớ của mỏy phỏt.
Vỡ vậy ở tần số trờn 500 Hz, người ta dựng mỏy phỏt cảm ứng cú từ trường đập mạch theo thời gian gọi là mỏy phỏt súng điều hoà răng. Mỏy phỏt súng điều hoà răng cú cuộn kớch từ CKT phõn bố trong cỏc rónh stato, cuộn làm việc CLV (cuộn ứng) cũng phõn bố trong cỏc rónh stato. Rụto khụng cú cuộn dõy nào và cú dạng bỏnh răng. Khi rụto quay cỏc đỉnh răng và rónh răng của rụto lần lượt chạy qua cỏc rónh stato cú đặt cỏc cuộn dõy kớch từ CKT. Do vậy từ trường tạo ra bởi cuộn kớch từ khộp kớn qua rụto với khe hở khụng khớ stato - rụto lỳc lớn (tại rỏnh răng), lỳc nhỏ (tại đỉnh răng) và cú đặc tớnh đập mạch. Từ trường này quột qua cỏc dõy dẫn cuộn làm việc CLV và làm cho cuộn làm việc xuất hiện sức điện động cảm ứng cú tần số bằng số cặp đỉnh răng - rónh răng chạy qua. kết quả số đụi cực từ p tương ứng với số răng Z2 của rụto đó tăng rất nhiều. Từ đú tần số của mỏy phỏt là:
60 Z . n
f 2 (Hz) (2.26)
Từ thụng trong cỏc răng rụto khụng bị thay đổi theo thời gian nờn hầu như trong rụto khụng cú dũng điện xoỏy. Vỡ thế rụto cú thể hoặc ghộp từ cỏc lỏ thộp mỏng, hoặc đỳc liền. Cũn ở stato, từ thụng là đập mạch nờn cú tổn hao thộp và vỡ thế stato phải được ghộp từ những lỏ thộp mỏng.
Việc làm mỏt bằng nước được ứng dụng ở những mỏy phỏt cụng suất lớn, làm mỏt bằng quạt ở những mỏy phỏt cụng suất nhỏ.
Động cơ sơ cấp kộo mỏy phỏt cú thể là động cơ đồng bộ (khi cụng suất trờn 100 kW) hoặc động cơ khụng đồng bộ (khi cụng suất nhỏ hơn).
Cỏc mỏy phỏt tần số hiện dựng cú tần số khụng quỏ 10 kHz, hiệu suất tới (70
80)%. Vỡ mỏy phỏt được chế tạo với điện ỏp nhất định nờn khi gia nhiệt với điện ỏp khỏc, thường cần cú mỏy biến ỏp phối hợp.
Để tối ưu hoỏ quỏ trỡnh gia nhiệt, việc điều chỉnh tự động dũng kớch từ mỏy phỏt là rất quan trọng nhằm ổn định điện ỏp cấp cho lũ cảm ứng hoặc điều chỉnh trị số điện ỏp cấp cho lũ (khi khụng dựng biến ỏp lũ). Cỏc bộ kớch từ dựng tiristor cho độ chớnh xỏc ổn ỏp 1% với dải điện ỏp từ 0 180V.
Mỏy phỏt tần số cao cú cấu trỳc đơn giản, độ tin cậy cao, dễ sử dụng nhưng vỡ cú phần quay nờn sửa chữa phức tạp, làm việc ồn, hiệu suất thấp khi tải nhỏ, khụng thay đổi được tần số..
Hỡnh 2.25 là sơ đồ khối của thiết bị gia nhiệt dựng mỏy phỏt.
Mỏy phỏt FT cấp điện cho lũ qua mỏy biến ỏp BA. Cú hai lũ cảm ứng làm việc luõn phiờn để tận dụng cụng suất mỏy phỏt (một lũ nấu luyện thỡ lũ kia sấy sản phẩm, chuẩn bị mẻ sau...). Vỡ lũ cảm ứng cú hệ số cụng suất thấp (do cú nhiều cuộn dõy, vũng dõy) nờn sơ đồ cú bộ tụ bự C để nõng cao hệ số cụng suất.
2. Đốn phỏt điện tử
Đốn phỏt điện tử dựng trong thiết bị gia nhiệt thường là đốn ba cực chõn khụng cú sơ đồ như hỡnh 2.26. Tần số phỏt từ vài chục kHz đến hàng trăm MHz.
Đốn là một bỡnh chõn khụng (bằng thuỷ tinh hay kim loại) và cú ba cực chớnh (hỡnh 2.26a).
- Cực anốt A: cực thu điện tử
- Cực catụt C: cực phỏt điện tử. Để điện tử bứt ra khỏi kim loại catụt, cần phải cấp cho nú năng lượng nhiệt (bằng cụng thoỏt ra khỏ kim loại). Việc cấp năng lượng này cú thể trực tiếp (nhờ đốt trực tiếp catụt bởi một điện ỏp Un gọi là điện ỏp nung), cú thể đốt giỏn tiếp (catụt đặt gần sỏt cuộn nung) (hỡnh 2.26b).
- Cực lưới G:là lưới ụm sỏt catụt.
Nguyờn lý làm việc của đốn ba cực như sau: Khi phõn ỏp thuận (A nối dương, C nối õm) thỡ điện tử bứt ra khỏi C sẽ chuyển động từ C về A do tỏc dụng của điện trường giữa hai cực A và C. Nếu điện thế của cực G dương hơn cực C và do đặt gần cực C thỡ cực G cú tỏc dụng thu hỳt điện tử chuyển về cực A mạnh (hỡnh 2.26c). Nếu điện thế của cực G õm hơn cực C thỡ cực G cú tỏc dụng ngăn cản chuyển động của điện tử về cực A (hỡnh 2.26d). Như vậy tuỳ thế cực G so với cực C dương nhiều hay dương ớt hoặc õm mà dũng anốt (từ A về C) cú thể lớn nhỏ hoặc bằng khụng. Điện thế đặt vào lưới G cú tỏc dụng điều khiển dũng anốt A - C tương tự một tiristor.
FT BA
C
Lũ 1 Lũ 2
Nếu lưới G nối với cực catốt C thỡ điện thế hai cực như nhau. Đốn ba cực làm việc như một điụt (hỡnh 2.26e). Trường hợp này cú thể dựng đốn hai cực (chỉ cú A và C mà khụng cú G) (hỡnh 2.26f).
Khi làm việc, nhiệt độ catụt tăng từ nhiệt độ mụi trường tới hơn 20000C và điện trở của catụt tăng tới 10 lần. Do đú để trỏnh dũng quỏ lớn lỳc bắt đầu làm việc, khụng được cấp ngang điện ỏp nung định mức mà phải qua nhiều cấp.
Đốn phỏt tần số cú hiệu suất thấp (khụng qua 60%) vỡ qua nhiều khõu biến đổi, tuổi thọ thấp và tổn hao nhiệt lớn.
Cỏc đốn cú cụng suất dưới 200 kW thường kớn và hỳt chõn khụng tại nơi chế tạo. Cỏc đốn cụng suất lớn hơn vầ để tiện thay thế cỏc chi tiết trong đốn nhằm tiết kiệm chi phớ hỏng húc, thường hở và cú nắp. Đốn được hỳt chõn khụng sau khi thay thế cỏc chi tiết hỏng.
Sơ đồ khối của thiết bị gia nhiệt tần số như trờn hỡnh 2.27. Điện ỏp lưới qua mỏy biến ỏp tăng tới 5 đến 10 kV được chỉnh lưu thành dũng một chiều qua khõu chỉnh lưu CL để cấp cho mạch đốn phỏt ĐF. Đốn phỏt dũng cao tần cấp cho lũ. Điều chỉnh CL qua bộ khống chế KC. Để ổn định tần số phỏt của đốn ĐF và điều chỉnh chế độ gia nhiệt khi tải thay đổi và đảm bảo hiệu suất cao, mạch đốn ĐF cú khõu phản hồi FH. C Un G A C Un G A C G + A + - C A + - G A + C G A + C a) b) c) f) g) h) Hỡnh 2.26. Đốn ba cực chõn khụng
3. Biến tần tiristor
Sơ đồ phổ biến gồm hai khõu cơ bản (hỡnh 2.28) là: chỉnh lưu cú điều khiển CL và nghịch lưu độc lập NL.
Khi tiristor 1T thụng do được cấp xung mở từ bộ phỏt xung FX thỡ tụ C được nạp tới điện ỏp 2U do sơ cấp biến ỏp 2BA là hai cuộn dõy nối tiếp. Khi tiristor 2T được cấp xung thỡ 2T thụng và tụ C phúng điện qua cả 1T và 2T. Dũng phúng của tụ C với điện ỏp 2U qua tụ C sẽ ỏt dũng dẫn của nguồn CL (điện ỏp U) và làm dũng qua 1T bởi nguồn sẽ nhanh chúng giảm về 0 và 1T khoỏ. Dũng phúng tụ C qua 2T cựng chiều với dũng tạo bởi nguồn CL nờn dũng qua 2T nhanh chúng đạt trị số định mức (thời gian thụng ngắn). Tụ C được nạp ngược lại tới điện ỏp 2U. Quỏ trỡnh tiếp tục khi phỏt xung mở cho 1T.
CL ĐF Lũ ĐF ĐF Đặt BA
Hỡnh 2.27. Sơ đồ khối thiết bị gia nhiệt dựng đốn phỏt tần số cao
FX C U 1T 2T 2BA Lũ 1BA CL NL
Khối FX sẽ cấp xung mở 1T, 2T lệch pha nhau 1800. Cuộn sơ cấp 2BA sẽ cú dũng liờn tục đảo chiều với tần số bằng tần số của cỏc xung mở thiristor. Cuộn thứ cấp 2BA sẽ cảm ứng dũng cựng tần số, cấp cho lũ cảm ứng.
Như vậy bộ biến tần thiristor biến dũng điện tần số cụng nghiệp 50 Hz ở đầu vào qua khõu chỉnh lưu và nghịch lưu thành dũng điện tần số cao hơn ở đầu ra. Tần số ra quyết định bởi tần số phỏt xung của bộ FX. Cụng suất cỏc bộ nghịch lưu tiristor hiện nay cú thể đạt tới một, hai trăm kW, hiệu suất cao tới 95%, điện ỏp hơn 1000 V, tần số đạt tới 10 kHz. Tần số ra bị hạn chế là do việc khoỏ tiristor cần thời gian (12 25 ) s và thời gian thụng cũng tương tự nghĩa là một chu kỡ thụng - khoỏ tiristor cần khụng dưới 50 s nờn tần số khụng vượt quỏ 20.000 Hz.