Đồ án điện tử công suất đề tài thiết kế lò điện trở

 Đồ án điện tử công suất đề tài thiết kế lò điện trở

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay các thiết bị điện tử công suất chiếm hơn 30% trong số các thiết bị của một xí nghiệp công nghiệp hiện đại. Điện tử công suất góp phần giải quyết những bài toán phức tạp trong lĩnh vực tự động hóa cũng như trong đời sống hàng ngày.

Môn học Điện tử công suất là một trong những môn chủ yếu để đào tạo sinh viên ngành tự động hóa nói riêng và sinh viên ngành kỹ thuật nói chung. Với sự giảng dạy nhiệt tỡnh của cỏc thầy cụ trong khoa em đó từng bước tiếp cận môn học. Để có thể nắm vững phần lý thuyết và ỏp dụng kiến thức đó vào trong thực tế, ở học kỳ này em được các thầy giao cho đồ án môn học với đề tài :

   

            “ Thiết kế phần nghịch lưu của bộ nguồn cho lũ tụi thộp “

Đây là một đề tài có quy mô và ứng dụng thực tế rất lớn. Các bộ chỉnh lưu và nghịch lưu đó được một số nhà muáy luyện kim, nhà máy xi măng… ở nước ta đưa vào sử dụng, lắp đặt và đó chiếm được ưu thế.

Với sự cố gắng của bản thân, cùng với sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tỡnh của cỏc thầy cụ trong mụn học. đặc biệt là sự hướng dẫn trực tiếp của thầy

“Trần Trọng Minh” đó giỳp em hoàn thành đồ án môn học này.

Do lần đầu tiên làm đồ án môn học Điện Tử Công Suất kinh nghiệm chưa có nên em không tránh khỏi mắc sai sót, mong các thầy giúp đỡ.

Em xin chân thành cảm ơn !

                                               Hà nội tháng 6 năm 2006

                                                                         Sinh viên thực hiện

                                                                      Đặng Duy Phú

Mục lục

         

		Trang
Lời nói đầu		2
Chương I	Tìm hiểu về công nghệ và yêu cầu của công nghệ lò tôi thép	4
Chương II	Đề xuất và lựa chọn phương án	7
Chương III	Tớnh toỏn mạch lực	10
Chương IV	Thiết kế và tính toán mạch điều khiển	18
Chương V	Nguyờn lý hoạt động của toàn bộ hệ thống	32
	Kết luận	33
	Tài liệu tham khảo

 Phần I    TèM HIỂU VỀ CễNG NGHỆ VÀ YấU CẦU KỸ THUẬT CỦA Lề TễI THẫP.

I.Giới thiệu về lò cảm ứng.

                 

1.1 Khái quát chung:

 Hiện nay trong công nghiệp luyện kim, luyện thép trong lò điện là một khâu quan trọng. Các loại lò điện thường dùng là

-         Lò điện trở

-         Lò hồ quang

-         Lò cảm ứng

 Trong đó lò cảm ứng được ứng dụng rất rộng rãi, đăc biệt là các lò tôi tần số .Trong những lò này, nguyên liệu được nung nóng nhờ dòng điện xoay chiều với tần số cao nhờ vào hiệu ứng dòng Fucô.

1.2 Lò tôi cao tần:

-Tụi thộp là sự nung nóng thép đến nhiệt độ cao hơn các biến đổi pha, hóm ở nhiệt độ đó và làm nguội nhanh với tốc độ lớn hơn tốc độ tới hạn.

-Mục đích của quá trình tôi thép:

     + Nâng cao độ cứng (HRC) bề mặt, độ bền và tính mài mũn của thộp.

     + Đạt được sự phối hợp tốt các tính chất cơ khí khác.

Tôi tần số cao (tôi cảm ứng) là phương pháp tôi công nghệ tiên tiến, chủ yếu dùng để tôi bề mặt, nó cho phép bề mặt đạt độ cứng và tính mài mũn cao hơn các phương pháp tôi thông thường, cũn phần lừi vẫn đạt độ dẻo

1.2.1Nguyên lý làm việc:                                                              

     Khi cho dòng điện có tần số cao chạy qua vòng dây               

dẫn( vòng cảm ứng ) sẽ tạo ra một từ trường thay đổi

 mãnh liệt bên trong vòng dây.Vật cần  tôi được đặt

trong từ trường xoay chiều đó. Sự bố trí cuộn dây cảm

 ứng và chi tiết cần tôi có thể coi như một máy biến áp.

     Vòng cảm ứng là cuộn sơ cấp nơi dòng điện đi vào còn

 chi tiết cần tôi là cuộn thứ cấp ngắn mạch.Chính điều

này gây ra dòng điện rất lớn chảy qua chi tiết tôi gọi là

 dòng điện xoáy ( dòng Fucô). Nhờ vào hiệu ứng bề mặt

 mà dòng điện xoáy sẽ chỉ chảy ở lớp bề mặt mỏng của chi tiết tôi, cũng chính nhờ hiệu ứng bề mặt mà tác dụng nung nóng của dòng xoay chiều chảy trong chi tiết tăng lên rất nhiều.

Nhờ vậy, bề mặt chi tiết được nung nóng đến nhiệt độ quy định trong thời gian ngắn.

Sau đó bằng các phương pháp làm nguội nhanh để có được độ cứng bề mặt cần thiết.   

            

  Sự phân bố dòng điện trong chi tiết tôi tuân theo quy luật:

     ­­­­­

                                                                                                        

  Một cách gần đúng có thể coi ọ là chiều sâu của lớp có dòng điện chạy qua, cũng chính là chiều sâu lớp tôi và được tính theo công thức:

   (cm)

trong đó:

ủ : điện trở suất (Ù.cm)

ỡ : độ từ thẩm

f : tần số dũng điện (Hz)

Năng lượng chuyển thành nhiệt trong khối liệu W

  W = I².n².2.ở.(d/h).^-9 )

I : Cường độ dũng trong cuộn cảm

n : Số vũng cảm ứng

d : Đường kính nồi lũ (cm)

h : Chiều cao kim loại trong lũ (cm)

ỡ : Độ từ thẩm ;         ủ :  Điện trở suất mẻ liệu (Ωcm)

   Như  vậy, để tăng nhiệt lượng nung nóng chi tiết, ta có thể tăng cường độ dòng điện hoặc tăng tần số dòng điện. Thực tế, tăng dòng điện quá lớn có thể gây hỏng vòng dây cảm ứng gây ra ngắn mạch nên ta thường chọn phương án tăng tần số để tăng công suất tôi.

1.2.2 Ưu điểm của lò tôi tần số:

• Có thể truyền năng lượng cho vật cần gia công nhanh chóng và trực tiếp, không cần phải qua một khâu trung gian nào nên có thể tiến hành tự động hoá ở mức độ cao. Có thể gia nhiệt ở môi trường trung tính, chân không một cách dễ dàng.

• Trong công nghệ tôi thép, người ta cần nung đỏ bề mặt chi tiết lên nhanh chóng, sau đó làm nguội lạnh đi cũng rất nhanh để bề mặt chi tiết có độ cứng cần thiết mà bên trong chi tiết vẫn giữ được độ mềm dẻo của thép. Khi gia nhiệt bằng dũng điện cao tần, nhờ hiệu ứng bề mặt  bề mặt của chi tiết dược nung đỏ lên một cách nhanh chóng do đó chất lượng tôi cao.

• Vật tôi ít biến dạng do lớp tôi rất mỏng

• Cú thể tụi cỏc chi tiết cú hỡnh dỏng và bề mặt bất kỳ.

• Là phương pháp tôi không tiếp xúc nên chi tiết tôi được giữ sạch.

• Dùng phương pháp gia nhiệt cao tần cho ta đạt được năng suất lao động cao, giảm được những lao động cực nhọc trong các phân xưởng rèn dập ở các nhà máy chế tạo cơ khí.

1.2.3 Đặc điểm của công nghệ tôi tần số:

   Trong quá trình  tôi thép bằng lò tôi cao tần, độ từ thẩm và điện trở suất của thép sẽ thay đổi do nhiệt độ thay đổi. Tuy nhiên nhiệt độ tôi chỉ đạt đến nhiệt độ Quire ( thép chưa chảy ) nên điện trở suất và độ từ thẩm thay đổi không đáng kể. Mặt khác tần số dòng điện rất lớn nên khi tôi, chiều sâu lớp tôi thay đổi không đáng kể vì     (cm). Hơn nữa chiều sâu lớp tôi rất nhỏ so với đường kính vật tôi.

Do đó trong quá trình tôi, vật tôi( tải) thay đổi không đáng kể và có tính chất cảm.

Phần II :              ĐỀ XUẤT CÁC PHƯƠNG ÁN VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

    Do đặc thù của lò tôi cảm ứng, nên ta chọn nghịch lưu một pha cho phần nghịch lưu của bộ nguồn lò tôi thép. Ta sét lần lượt các sơ đồ sau:

1. Sơ đồ nghịch lưu áp một pha:

    Đặc điểm: nguồn đầu vào là nguồn áp, nên có tụ C (C->) mắc song song với điện trở nguồn. Do vậy nguồn trở thành nguồn hai chiều: phát năng lượng cho tải đồng thời tiếp nhận năng lượng của tải trả ngược về, được tích luỹ trong tụ C, thông qua các diode mắc song song ngược với các van động lực chính.