LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển như vũ bão của các ngành khoa học kỹ
thuật thì các phát minh, sáng chế đã và đang được áp dụng một cách phổ
biến rộng rãi, phục vụ tốt hơn cho cuộc sống của con người.
Trong công nghệ sản xuất cáp điện thì khâu gia nhiệt cho dây đồng
chuẩn bò vào đầu chuốt là cực kì quan trọng, nếu gia nhiệt một cách khoa học
và ổn đònh thì cáp sẽ có chất lượng tốt. Nói tóm lại nó quyết đònh đến chất
lượng của sản phẩm. Việc áp dụng công nghệ khoa học kỹ thuật vào quá
trình gia nhiệt đã tạo ra những ưu điểm rõ rệt, đó là nâng cao chất lượng sản
phẩm và giảm nhẹ cường độ lao động.
Dưới đây em xin trình bày về một công nghệ mới được áp dụng tại các
nhà máy sản xuất cáp điện, công nghệ sử dụng lò cảm ứng.
Trong quá trình làm không thể tránh khỏi những thiếu sót, em mong
thầy giáo góp ý và giúp đỡ để em có thể hoàn thành tốt hơn trong những lần
sau.
Em xin trân thành cảm ơn.
Hải Phòng ngày 15/05/2006
Sinh viên
Phạm Thanh Tùng
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ GIA NHIỆT CHO
SẢN XUẤT CÁP ĐIỆN
1.1. Giới thiệu chung về công nghệ gia nhiệt cho dây đồng chuẩn bò
vào đầu chuốt 2
1.1.1. Giới thiệu chung 2
1.1.2. Phân loại thiết bò gia nhiệt bằng tần số 2
1.2. Ưu nhược điểm của thiết bò gia nhiệt bằng tần số 5
1.2.1. Ưu điểm 5
1.2.2. Nhược điểm 5
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ VÀ ĐIỆN ÁP

nhiệt

≈
H
2

≈
I
2
Thực tế không thể tăng mãi dòng điện để tăng cường độ từ trường vì
vòng cảm ứng phải rất lớn và quá nóng, có thể nóng chảy.
- Tần số dòng cảm ứng
W
nhiệt
=
f
1.1.2. Phân loại thiết bò gia nhiệt bằng tần số
3
Thiết bò gia nhiệt tần số có thể phân loại theo tần số làm việc hay
phạm vi sử dụng.
a) Theo tần số làm việc có:
- Thiết bò tần số công nghiệp lấy điện từ lưới hoặc qua máy biến áp.
- Thiết bò trung tần với tần số làm việc 500 ÷ 10.000 Hz. Thiết bò này
thường dùng máy phát điện quay tần số cao hay dùng thyistor khi công suất
nhỏ và vừa.
- Thiết bò cao tần với tần số làm việc trên 10.000 Hz, thường dùng neon
phát hoặc thyristor.
b) Theo phạm vi ứng dụng có:
- Thiết bò tần số để nóng chảy kim loại và hợp kim
Lò cảm ứng loại này chia ra thành 2 loại là lò có lõi thép (lò máng)

trong đó µ là hệ số từ thẩm tương đối của đồng, µ = 1H/m.
f là tần số dòng điện
γ là điện dẫn suất của đồng, ở 1000
°
C γ = 10
7
(1/Ωm)
Như vậy tần số càng lớn thì δ càng nhỏ và năng lượng điện từ càng tập
trung đốt nóng lớp ngoài của phôi đồng
Để tiện tính toán, người ta hay dùng công thức tính toán theo số ampe
– vòng. Mật độ năng lượng tại mặt ngoài ( mặt phẳng) sẽ là:
S
0
= 2.10
-4
(IW
0
)
2
f
ρµ
, (W/cm
2
)
trong đó I là dòng điện của cuộn cảm ứng, A
W
0
là số vòng /cm chiều cao của cuộn cảm ứng.
Do khối đồng có mặt ngoài là hình trụ nên ta phải thêm hệ số hình
dáng ϕ vào công thức.

tần số và điện áp đầu ra.
- Tăng được năng suất lao động, giảm được lao động mệt nhọc.
1.2.2. Nhược điểm
- Cấu tạo phức tạp, hệ số công suất thấp, các thiết bò của hệ thống yêu
cầu độ chính xác cao.
- Bò giới hạn ở tần số cao và công suất lớn, chỉ sử dụng ở lò trung tần,
công suất nhỏ và vừa.
6
CHƯƠNG 2. THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHỈNH TẦN SỐ VÀ ĐIỆN ÁP
LÀM NGUỒN GIA NHIỆT
2.1. Lý thuyết cơ sở về bộ biến tần
Bộ biến tần là một thiết bò biến đổi năng lượng điện có điện áp u
1
,
tần số f
1
thành năng lượng điện có tần số f
2
và điện áp u
2
.
Người ta chia bộ biến tần thành 2 loại:
- Bộ biến tần trực tiếp
- Bộ biến tần gián tiếp
Bộ biến tần gián tiếp có sơ đồ cấu trúc tổng thể như sau
Từ sơ đồ ta thấy điện áp xoay chiều có các thông số (U
1
, f
1
) được

nạp cho mạch lực.
Có 2 loại nghòch lưu độc lập:
– Nghòch lưu áp
– Nghòch lưu dòng
Ở nay chúng ta sử dụng nghòch lưu áp.
Do nhiệt độ của phôi đồng phụ thuộc vào tần số đầu ra của bộ gia
nhiệt hay nói cách khác nó phụ thuộc vào thời điểm mở xung của T1 và T1.
Ta sẽ đi thiết kế bộ điều khiển xung cho T1 và T2.
2.2.1. Mạch biến đổi điện áp – tần số
Nguyên lý mạch biến đổi điện áp – tần số tạo nên tỷ lệ tuyến tính f
1
∼
U
1
được trình bày ở hình vẽ trong đó gồm 3 khâu: mạch khóa, mạch tích phân
và mạch so sánh, khoá chuyển mạch tạo nên điện áp
+ U
1
và – U
1
để đưa vào khâu tích phân , điều khiển khoá chuyển
mạch đó là khâu so sánh có đặc tính từ trễ.
Hình. Nguyên lý mạch biến đổi điện áp – tần số
8
Thực tế có thể thực hiện mạch U/f bằng nhiều sơ đồ khác nhau, tuy
vậy cần xác đònh chỉ tiêu: độ tuyến tính, vùng điều chỉnh trong đó tần số
xung ra tỷ lệ tuyến tính với điện áp. Sơ đồ sau đảm bảo các chỉ tiêu trên .
Mạch gồm 3 KĐTT:
A
1

;
2
11
1
3
dt
CR
U
U
∫
=
0 < t ≤ T
1
Khi điện áp tích phân đạt giá trò:

42
4
23
RR
R
UU
+
−=
Mạch lật A
2
thay đổi giá trò từ âm sang dương lúc đó diode D
3
thông,
khoá A
3

RR
R
UU
+
=
Mạch so sánh A
2
lật giá trò dương sang âm diode D
3
khoá, mở khoá
cho A
3
. Quá trình được lặp lại. Thời gian tích phân được tính:

1
1
1
11
42
4
max221
4
U
K
U
CR
RR
R
UTT =
+

1
, ngoài ra để khóa làm việc chắc chắn phải chọn R
1
> R
5
, kết quả ta
có:

1
114max2
42
1
8
1
U
CRRU
RR
T
f
+
==
2.2.2. Bộ điều chỉnh tần số
Bộ điều chỉnh tần số có cấu trúc như hình vẽ, gồm bộ đếm đồng bộ
CS, bộ biến đổi D/A.
Hình. Sơ đồ nguyên lý bộ điều chỉnh rần số.
10
Tần số đặt f
w
đưa vào bộ đếm CS làm tăng dung lượng đếm còn xung
đo lường thực tế f

- sai lệch tần số giữa hai tín hiệu f
w
và f
T
Như vậy hàm truyền của bộ điều chỉnh xung là khâu tích phân:

p
U
t
pf
pU
RO
R
=
∆
)(
)(
Khi f
w
= f
T
thì hệ thiết lập trạng thái ổn đònh, điện áp ra đạt giá trò
điều khiển tương ứng với lượng đặt yêu cầu.
11
CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG SƠ ĐỒ CẤU TRÚC, SƠ ĐỒ NGUYÊN
LÝ, SƠ ĐỒ LẮP RÁP CHO HỆ THỐNG
3.1. Sơ đồ cấu trúc
Đây là sơ đồ công nghệ của hệ thống gia nhiệt bằng tần số cho phôi
đồng trong quá trình chuốt.
Trong đó:

cực 0 của nguồn E. Lúc này v
c
- v
a
= u
1
= E. Do hiệu ứng của máy biến áp tự
13
ngẫu nên ta cũng có v
e
- v
c
= u
1
= E. Như vậy tụ C được nạp tới điện áp 2E,
bản cực dương ở bên phải. Bây giờ nếu cho xung điều khiển mở thyristor T2
thì nó sẽ đặt điện thế điểm e vào catôt của T
1
làm cho T
1
bò khoá lại, tụ C sẽ
bò nạp ngược để sẵn sàng khoá T
2
khi ta cho xung điều khiển mở T
1
lần sau
Khối phát xung FX cấp các xung điều khiển T1, T2 lệch pha nhau 180°. Khi
đó cuộn thứ cấp biến biến áp BA2 có dòng xoay chiều mà tần số của chúng
phụ thuộc vào nhòp điệu phát xung điều khiển mở thyristor T
1

cuộn dây phụ để thổi từ trường. Mỗi cặp tiếp điểm được nối song song với
nhau. Khi đóng mạch, tiếp điểm dập hồ quang đóng trước rồi đến tiếp điểm
chính. Khi ngắt mạch thì ngược lại: tiếp điểm chính mở trước rồi đến tiếp
điểm dập hồ quang.
3.2.5. Dây dẫn cao tần
Đặc trưng của day dẫn cao tần là có cảm kháng đặc biệt lớn do hiệu
ứng bề mặt, hỗ cảm và chúng phụ thuộc vào tần số. Dây dẫn cao tần thường
là thanh cái phẳng, ống rỗng có nước làm mát, cáp đồng trục cao tần hay cáp
một ruột, nhiều ruột thông thường.
Cáp đồng trục có trở kháng và cảm kháng nhỏ so với các loại day dẫn
khác nhưng nó có cấu tạo phức tạp và tốn vật liệu hơn.
Hiện nay, đã có những cáp lực cao tần đặc biệt chòu dòng tới 500A, tần
số 10 kHz và điện áp tới 2kV.
15
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Trang bò điện – điện tử . Máy công nghiệp dùng chung
Vũ Quang Hồi – Nguyễn Văn Chất – Nguyễn Thò Liên Anh
Nhà xuất bản giáo dục.
[2]. Điện tử công suất
Nguyễn Bình
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.
[3]. Điều chỉnh tự động truyền động điện
Bùi Quốc Khánh, Nguyễn Văn Liễn, Phạm Quốc Hải, Dương Văn
Nghi
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

16