Bài giảng Điện Công Nghệ - Giới thiệu điện công nghệ

1Bài giảng 1 Bài giảng Điện Công Nghệ TS. Nguyễn Quang Nam 2013 – 2014, HK 2 2Bài giảng 1
Môn học nghiên cứu các kỹ thuật cấp nhiệt cho các sản phẩm và vật liệu dùng điện năng.
Nội dung:  Cơ sở vật lý – kỹ thuật của điện nhiệt  Cấp nhiệt nhờ điện trở  Các thiết bị hàn tiếp xúc  Cấp nhiệt nhờ cảm ứng và điện môi  Cấp nhiệt nhờ hồ quang, hàn hồ quang  Thiết bị điện phân  Đọc thêm: thiết bị và công nghệ plasma, cấp nhiệt bằng chùm tia điện tử, cấp nhiệt bằng laser Giới thiệu 3Bài giảng 1
Ưu điểm:  Thu hẹp diện tích công tác  Điều chỉnh nhiệt độ chính xác, tạo nhiệt trường cần thiết  Kiểm soát tốt nguồn năng lượng tiêu thụ  Cấp nhiệt trong các môi trường khí và chân không  Có thể sinh nhiệt từ chính sản phẩm  Tiết kiệm năng lượng và nhân công
Biện pháp:  Điện trở: dòng điện chảy qua vật thể tạo hiệu ứng Joule  Cảm ứng: từ trường xoay chiều sinh ra dòng điện xoáy đốt nóng vật thể  Điện môi: điện trường xoay chiều tạo ra tổn hao điện môi  Hồ quang, plasma, chùm tia điện tử, tia laser Cơ sở vật lý – kỹ thuật của điện nhiệt 4Bài giảng 1 Cơ sở vật lý – kỹ thuật của điện nhiệt (tt) Điện trở DC Ánh sáng ban ngàyTần số Cảm ứng tần số lưới 50 Hz Cảm ứng trung tần 1-20 kHz Cảm ứng RF 50kHz -10MHz Điện môi 27-48 MHz Vi ba GHz Hồng ngoại Đốt nóng I2R Xuyên suốt Sâu Độ thấm sâu về nhiệt Bề mặt Xuyên suốt Nông Bề mặt Nông Bề mặt Một chiều Xuyên suốt 5Bài giảng 1
Gạch chịu lửa:  Các cấp chịu lửa: chịu lửa, chịu lửa cao, và siêu chịu lửa  Đảm bảo được độ bền cơ, độ bền nhiệt, và có tính trơ hóa học  Tính dẫn điện và dẫn nhiệt thấp  Ví dụ: SiO2, Al2O3, MgO, ZrO2, BeO, ThO2 (tăng dần tính chịu lửa)
Vật liệu cách nhiệt:  Hệ số dẫn nhiệt thấp và chịu nhiệt tương đối tốt  Thường có dạng xốp, nhẹ, chẳng hạn: diatomit, bông thủy tinh, ...
Vật liệu chịu nhiệt:  Độ bền cơ cao, bền vững hóa học ở nhiệt độ cao  Dùng làm khung, giàn, băng chuyền, móc, giá đỡ, ... Vật liệu sử dụng trong điện nhiệt 6Bài giảng 1
Bản chất vật lý: Các phần tử mang điện chuyển động dưới tác động của điện trường (dòng điện) sẽ va chạm với các phần tử vật chất gây sinh nhiệt. Mức độ cản trở sự chuyển động của dòng điện đặc trưng bởi Ch. 2 – Đốt nóng bằng điện trở ( )[ ]20120 −+= θαρρθ ( )[ ]20120 −+= θαθ RR
Công suất phát nóng và nhiệt năng l SU R URIP . . . 22 2 ρ === tRIQ ..2= với ρθ – điện trở suất của vật chất tại nhiệt độ θ, S – tiết diện dẫn điện hiệu dụng (m2) và l – chiều dài hiệu dụng (m) 7Bài giảng 1
Đặc điểm: điện trở suất lớn, hệ số nhiệt điện trở nhỏ, và tuổi thọ cao.
Phân loại (theo nhiệt độ):  Nhiệt độ thấp: trao đổi nhiệt bằng đối lưu  Nhiệt độ trung bình: trao đổi nhiệt bằng đối lưu và bức xạ  Nhiệt độ cao: trao đổi nhiệt bằng bức xạ Các phần tử điện trở đốt 8Bài giảng 1
Lò nung: gián tiếp và trực tiếp. Có thể phân loại theo nhiệt độ hay chế độ làm việc.  Theo nhiệt độ: nhiệt độ thấp, trung bình, và cao  Theo chế độ làm việc: liên tục và theo chu kỳ
Lò nấu chảy: có dạng nồi và dạng buồng (thể tích lớn hơn).  Hiệu suất năng lượng: 50 – 55 %  Dạng buồng có chi phí năng lượng thấp hơn dạng nồi Lò điện trở 9Bài giảng 1
Công suất từ 1 kW đến vài MW. Từ 20 kW trở lên phải dùng nguồn 3 pha, 220/380 V. PF = 1. Đôi khi phải dùng máy biến áp lò.
Trang bị điện động lực: MBA lò (khi cần thiết), BATN, các thiết bị đóng-ngắt nguồn, nguồn cho các cơ cấu truyền động và các khí cụ điện bảo vệ khác: contactor, khởi động từ, aptomat, ...
Trang bị điện điều khiển: các thiết bị điều chỉnh và đo lường nhiệt độ. Nhiệt độ lò được điều chỉnh bằng cách thay đổi công suất. Có thể điều chỉnh công suất bằng các phương pháp:  Điều chỉnh thô: đổi nối song song/nối tiếp các phần tử đốt, đổi nối Y/∆  Điều chỉnh tinh (nhuyễn): BATN, điều chỉnh xung dòng điện qua p/tử đốt  Điều chỉnh dòng điện: đóng ngắt nguồn theo chu kỳ, điều chỉnh dòng qua thyristor Trang bị điện lò điện trở 10Bài giảng 1
Ví dụ 2.1: Xem giáo trình, chú ý công thức tính chiều dài trung bình vòng dây phải là Ví dụ mm 34,26087,192220 ==+= dfDl tbpi 1751 1034,26 13,46 3 0 = × == −l lN vòng m 25,731751 =+×=+= dddNfL
Ví dụ 2.2, 2.3 và 2.4: Xem giáo trình