Thiết kế cuộn cảm ứng trong máy gia nhiệt cao tần

Thảo luận trong 'MÁY MÓC CÔNG NGHIỆP' bắt đầu bởi nvx1994, 2/7/19.

Ghế ăn cho bé
  1. nvx1994

    nvx1994 New Member

    Cuộn cảm ứng trong công nghiệp thường được làm từ các ống đồng đỏ OD/ID 8*6,5mm. (Thuật ngữ ID và OD trong kỹ thuật chỉ đường kính trong và đường kính ngoài).Sau khi được hàn xong vào kết cấu kết nối nguồn xung và hệ thống nước làm mát, người ta phủ lên các vật liệu như gốm, xi măng, amiang .v.v…
    Cuộn dây làm việc là trung tâm của hệ thống gia nhiệt cảm ứng. Đây là phần chính của hệ thống chuyển năng lượng điện sang nhiệt năng. Cuộn cảm có bất kỳ hình dạng phù hợp sát với hình thể của phôi gia công nhằm tối ưu hiệu suất cảm ứng gia nhiệt và phôi thường được đặt bên trong cuộn dây để có một khớp nối trường điện từ tốt hơn.
    Khi bất cứ electron nào có sự chuyển động, nó sinh ra một từ trường và hướng được xác định theo quy tắc bàn tay phải và đồng thời, nó cũng chịu sự ảnh hưởng của từ trường. Điều này chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy trong một cuộn dây dẫn được quấn theo hình dạng chiếc lò xo hơn là một dây dẫn thẳng. Khi uốn dây dẫn điện thành cuộn dây solenoid, cuộn dây sẽ khiến cho từ trường bên trong cuộn dây mạnh lên trong khi ở ngoài cuộn lại rất yếu. Một cuộn dây cuốn quanh một lõi sắt từ hoạt động như nam châm điện, sinh ra một từ trường mạnh và điều khiển được bằng số lượng vòng của cuộn. Để tối ưu năng lượng từ trường, cuộn cảm gia nhiệt thường có hình dạng cuộn dây solenoid, tuy nhiên, phôi gia công rất đa dạng về hình thể, do vậy cũng rất phong phú hình dạng cuộn gia nhiệt mang biến thể cuộn solenoid.

    1. Trở kháng của cuộn dây
    Cuộn cảm là một yếu tố quan trọng trong hiệu suất chuyển đổi của hệ thống gia nhiệt cảm ứng. Nó được xác định theo công thức Q = ωL/R. Ngoài ra, xác định trở kháng của nó thế nào khi áp đặt nó vào một nguồn điện áp cho phù hợp? Trong kinh nghiệm sửa chữa thiết bị cảm ứng cao tần, hầu hết các thiết kế máy gia nhiệt cảm ứng cao tần dùng trong công nghiệp, điện áp đặt lên hai đầu cuộn cảm ứng có giá trị vài trăm voltage (xem hình 3)

    Trong phần này, một mô hình điện tương đương mà tôi trình bày nhằm đơn giản hóa hệ thống điện trở và điện cảm của cuộn dây và phôi làm việc, giúp chúng ta hiểu hành vi của tổng thể một cách đơn giản nhất, cho những ai quan tâm về tổng trở của hệ thống cảm ứng. Trong hệ thống này, với điện trở thuần, ngoài điện trở của vật liệu làm cuộn dây còn có điện trở bề mặt của vật liệu. Điện trở bề mặt vật liệu là một tham số thay đổi theo các yếu tố tố vật chất của kim loại, mỗi loại có những trở suất khác nhau; thay đổi theo khối lượng vật liệu; thay đổi theo mức độ gia nhiệt, nhiệt càng cao trở kháng càng tăng và thay đổi theo tần số của công nghệ ứng dụng, tần số này liên quan đến độ sâu của quá trình làm nóng phôi. Ngoài các dạng điện trở thuần, dĩ nhiên điện cảm của cuộn dây là một thực thể mà chúng ta đều hình dung ra trước tiên. Điện cảm tỷ lệ thuận với chiều dài của cuộn dây, số vòng dây và đường kính cuộn dây tạo thành. Dĩ nhiên, nó còn phụ thuộc vào hệ số từ thẩm của lõi, mà cuộn cảm ứng cao tần thì dĩ nhiên lõi của nó là lõi không khí. Nhưng trong hoạt động gia công, phôi có tính từ thẩm cao khi vật liệu được đưa vào có tính chất thuận từ như sắt non, gây ra lõi từ cao làm tăng giá trị điện cảm của cuộn làm việc, cản trở dòng điện di chuyển qua nó.

    Để đơn giản các biến trên, một mô hình điện tương đương để đơn giản và mang tính tổng quát được trình bày như hình dưới đây.

    [​IMG]
    Hình 1: Mô hình điện của phôi và cuộn cảm

    Trong đó, R là giá trị điện trở thuần của cuộn cảm và phôi gia công, nó là một hằng số đối với cuộn và là một tham số theo phôi gia công. L là điện cảm của cuộn.

    2. Công thức tính điện cảm
    Một trong những yếu tố quan trọng của thiết kế cuộn cảm ứng đó chính là cần phải xác định một công thức tính toán. Tôi lựa chọn công thức sau đây (do tính phổ biến):

    [​IMG]

    Trong đó:

    L: Điện cảm (H)

    K: Hệ số từ thẩm, với cuộn dây lõi không khí, K=3,94-5

    d: Đường kính cuộn dây

    N: Số vòng cuộn dây

    Ld: Chiều dài cuộn dây

    Trên đây chỉ là phép tính điện cảm áp dụng cho một cuộn cảm có hình trụ. Với một dây dẫn thẳng, điện cảm phụ thuộc vào chiều dài và tiết diện của dây dẫn, công thức tính toán hoàn toàn khác. Với những hình dạng vô cùng phức tạp khác, điện cảm là tổng của tích phân của hai dạng trên áp dụng cho những vùng đồng dạng.
    https://auvietgroup.com/nguyen-ly-hoat-dong-cua-lo-nung-dien-cao-tan-avg.html

    3. Xác định chiều dài cuộn dây
    Với trường hợp hoạt động liên tục, yếu tố chiều dài cuộn dây phải được xem xét nhằm duy trì sự ổn định của hệ thống. Bên cạnh đó, nếu chiều dài của cuộn dây quá dài sẽ làm gia tăng thời gian gia công khi đưa vật liệu vào và lấy ra, hiệu suất gia nhiệt trường hợp này không cao.

    Việc giảm chiều dài cuộn dây, điện trở dây dẫn sẽ giảm và dĩ nhiên, số vòng cũng giảm kéo theo giảm tổng trở của mạch như đã minh họa trên hình 1. Lúc này, cường độ dòng diện cảm ứng là rất lớn có thể quá giới hạn của bộ chuyển đổi, thiết bị sẽ báo lỗi qua dòng nếu như hệ thống bảo vệ hoạt động hiệu quả. Cho nên, lúc này việc thực nghiệm sẽ được áp dụng để có thể giảm chiều dài cuộn dây tới mức cho phép tối đa. Thực tế trên mỗi thiết bị, mỗi model máy có những thông số Z tối thiểu là khác nhau nên không thể áp dụng Z min cho mọi trường hợp.
    https://auvietgroup.com/cach-lap-dat-va-van-hanh-may-gia-nhiet-cao-tan.html

    Trong việc xác định chiều dài dây dẫn, mỗi thiết bị có mỗi công nghệ tần số là khác nhau. Tần số càng cao, ω càng lớn và chúng ta có thể càng giảm được chiều dài cuộn dây xuống mức tối thiểu cho một ứng dụng cụ thể. Để hiểu rõ hơn điều này, tôi dẫn chứng một ví dụ. Một thiết bị gia nhiệt để tôi kềm cắt móng tay có diện tích hơn 1cm2 trong điều kiện thời gian 0,5", đầu mũi hàn phải đạt nhiệt độ trên 1.0000C. Chúng tôi thí nghiệm sử dụng một thiết bị gia nhiệt cao tần có công suất 15kW, tần số 20kHz. Một cuộn dây tương thích 15cm theo kiểu Hairpin được áp dụng. Dĩ nhiên thiết kế này thất bại do không đảm bảo tập trung được toàn bộ từ thông lên phôi, để đạt 1.0000C, nó tiêu tốn của chúng tôi 4s, tức gấp 6 lần. Việc giảm chiều dài cuộn dây sao cho khít với 2cm2 là điều không thể, bởi máy sẽ báo lỗi quá dòng. Để đáp ứng yêu cầu, một thiết bị có tần số sêu cao 800 - 1MHz được sử dụng, chiều dài cuộn dây có thể giảm xuống 3cm.

    https://auvietgroup.com/lo-nung-dien-cao-tan-489.html
     

Chia sẻ trang này