Тип работы:
 Предмет:
 Язык работы:


Преобразователь для индукционного нагрева

Работа №112705

Тип работы

Бакалаврская работа

Предмет

электротехника

Объем работы94
Год сдачи2017
Стоимость4260 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
105
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 5
1. Литературный обзор 7
2. Выбор и описание силовой схемы преобразователя 24
3. Расчет индуктора 27
3.1 Нагревательные этапы в индукторе рассмотрены ниже: 27
3.2 Расчет мощности нагрева заготовки 28
3.3 Расчет индуктора по средней потребляемой мощности 29
3.4 Расчет индуктора с учетом изменения потребляемой мощности в процессе
нагрева 31
4. Расчет инвертора 42
4.1. Расчет АИР для основного «первого промежуточного режима» 42
4.2. Расчет АИР для «холодного», «второго промежуточного» и «горячего»
режимов 46
4.3. Стабилизация нагрузочного напряжения в режиме 49
4.4 Выбор элементов схемы 54
4.5 Расчет дросселя 57
5. Расчет согласующего трансформатора 61
6. Расчет выпрямителя 68
6.1 Расчет параметров выпрямителя 68
6.2. Расчет высших гармоник выпрямленного напряжения 69
6.3. Расчет сглаживающего фильтра. Выбор элементов 69
6.4. Расчет сглаживающего дросселя ЕС-фильтра 71
7. Выбор и описание работы схемы управления и стабилизации 74
7. 1. Структурная схема и принцип работы системы управления АИР 74
7.2. Расчет системы управления АИР и стабилизации 75
7.3. Расчет блока питания системы управления АИР и стабилизации напряжения
на нагрузке 85
8. Разработка печатной платы системы управления и стабилизации напряжения на
нагрузке 88
Заключение 91
Список используемых источников


Для современного этапа научно-технического прогресса свойственно непрерывное совершенствование и внедрение электротехнических систем и технологий. Одной из разновидностей электротехнологии, является технология индукционного нагрева. Под установкой для индукционного нагрева подразумевают установку, температура обработки которой меньше температуры расплавления металла.
Данный вид нагрева металлов широко применяется в различных областях промышленности: объемной и поверхностной термообработке металлических изделий с целью закалки, очистки, отжига металлических заготовок перед пластической деформацией.
Привлекательность индукционного нагрева в промышленности связана, прежде всего, с технологической простотой, высокой технологичностью, высокой точностью поддержания режима термической обработки и экологичностью.
Источники питания индукционных установок делятся по частоте тока на нагревательные установки низких (50 Гц), средних (150-10000 Гц), высоких (50¬1000 кГц) частот, а также установки диэлектрического нагрева - сверхвысокой частоты (5-5000 МГц).
Без специальных источников питания в современной электротехнологии широкое внедрение в промышленность невозможно. Поэтому комплексное решение по разработке технологической части без учета их взаимного влияния с источником питания не позволит создавать устройства повышенной надежности, производительности, а также с улучшенными технико-экономическими показателями.
Для питания и управления установок индукционного нагрева широко используются независимые или автономные инверторы - устройства, осуществляющие преобразование постоянного напряжения в переменное с неизменной или регулируемой частотой (работают на нагрузку, не связанной с сетью переменного тока).
Отсутствие на выходе источников переменного напряжения не влияют на работу автономного инвертора. Частотой импульсов управления вентилями инвертора определяют частоту выходного напряжения автономного инвертора (АИ), которая лежит в основе их работы, а по характеру, величине нагрузки и его схеме определяются форма и величина выходного напряжения.
Использование однооперационных тиристоров приводит к дополнению схемы элементами для коммутации тиристоров, то есть конденсаторами. Их также применяют для формирования кривой выходного напряжения инвертора, а также для определения характера процессов в схеме. Поэтому схемы АИ делятся на: напряжения (АИН); тока (АИТ); и резонансные (АИР).
Коммутации в АИР происходят естественным образом. Повышение предельной частоты одноячейкового инвертора в два раза можно достичь с помощью схемотехнических решений, используя время тактовых пауз в тиристорах (время восстановления запирающих свойств тиристоров) для продолжения формирования кривых тока и напряжения в нагрузке, что в свою очередь невозможно в АИН и АИТ. Недостатком является форма кривых напряжения и ток отличны от синусоиды, которые влекут за собой искажения коэффициента, что приводит к понижению коэффициента мощности установки, чем у того же АИР.
Таким образом, использовать АИР в качестве источника питания индукционной установки будет предпочтительней.


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В результате проделанной работы были спроектированы силовая схема преобразователя для индукционного нагрева и схема управления им. Параметры преобразователя отвечают требованиям технического задания.
Произведен расчет индуктора для сквозного индукционного нагрева сплошных заготовок цилиндрической формы диаметром 50 мм и длиной 200 мм. Была выбрана рабочая частота, на которой производится нагрев - 2500 Гц; в различных режимах (стадиях нагрева заготовки) «холодном», «первом промежуточном», «втором промежуточном», «горячем» были просчитаны параметры нагрузки и определена необходимая мощность установки для обеспечения нормального процесса обработки - 84 кВт, так же было оценено общее время нагрева заготовки - 59,2 с. Определены основные размеры индуктора: диаметр - 88 мм, длина - 288 мм.
Выбрана и рассчитана силовая схема преобразователя. Она состоит из неуправляемого выпрямителя, выполненного в мостовом трехфазном варианте, в котором используются шесть диодов типа Д151-125 с охладителями 0151-80 и принудительным воздушным охлаждением со скоростью обдуваемого воздуха V=6 м/с; пассивного Г-образного фильтра, состоящего из дросселя стандартной конструкции с индуктивностью 0,82 мГн и конденсаторной батареи, состоящей из четырех параллельно включенных конденсаторов общей емкостью 1764 мкФ; автономного резонансного инвертора с обратными диодами, построенного на быстродействующих тиристорах таблеточного типа ТБ153-800 с охладителями 0353-150 и принудительным воздушным охлаждением со скоростью обдуваемого воздуха V=6 м/с и диодах типа ДЧ143-800 с охладителями 0343-150, с таким же охлаждением, как и у силовых тиристоров; согласующего трансформатора с полной мощностью 273,8 кВА и коэффициентом полезного действия т|=0,964, конструкция которого построена на П-образном магнитопроводе, изготовленном из стали 3408 с жаростойким изоляционным покрытием. Также в схеме установлено защитное и коммутационное оборудование: параллельно тиристорам инвертора установлены демпфирующие RC-цепи, которые облегчают коммутационные процессы для силовых полупроводниковых приборов; на входе инвертора поставили предохранители для защиты от внутренних коротких замыканий; для защиты всего преобразователя от коротких замыканий и перенапряжений на его входе установили быстродействующий автоматический выключатель.
Рассчитан добавочный дроссель инвертора, выполняющий функции токоограничивающего элемента, имеющий индуктивность 24,4 мкГн и количество витков 18.
Для управления устройством разработана система управления, которая выполняет также стабилизацию напряжения на нагрузке и поддерживает его на заданном уровне - 585 В на протяжении всего времени нагрева заготовки. Для системы управления была разработана печатная плата, которая имеет двусторонний печатный монтаж. Кратко рассмотрены технология изготовления печатных плат и основные требования к печатному монтажу.



1. Микросхема КР154УД4А // Электронный магазин chiplist : [Сайт]. [2013]. URL: http://chiplist.ru/chips/KR154UD4A/
2. BURCA A., STANCIU B., MICH-VANCEA C.. Aided Design Elements of Induction Heating Process for Hardening [Text] / A. BURCA // Journal of Electrical and Electronics Engineering. - University of Oradea Publisher, 2012. - PP. 27-32.
3. MICH-VANCEA C., LEUCA T., NAGY §., BANDICI L., STANCIU B.. Types of Inductive Heating in Volume for Lengthy Pieces [Text] / C. MICH-VANCEA // Journal of Electrical and Electronics Engineering. - University of Oradea Publisher, 2012. - PP. 137-140.
4. STANCIU B., NAGY S., MICH-VANCEA C.. Aspects of Numerical Modeling of the Induction Heating Process of Non-Ferromagnetic Parts [Text] / B. STANCIU // Journal of Electrical and Electronics Engineering. - University of Oradea Publisher, 2012. - PP. 229-232.
5. STASAC C., HOBLE D.. Analysis of Inductive Heating and Current Density in Cylindrical Pieces Submitted Cleating Process at a Frequency of 1500Hz. [Text] / C. STASAC // Journal of Electrical and Electronics Engineering. - University of Oradea Publisher, 2012. - PP. 237-240.
6. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высш. школа, 1982. - 496 с., ил.
7. Maik S.. Mathematical Model of Induction Heating Processes in Axial Symmetric Inductor-Detail Systems [Text] / S. Maik // TEM Journal - Volume 3 / Number 2 / 2014. - PP. 162-166.
8. Сапр p-cad // Файловый архив студентов : [Сайт]. [2016]. URL:
http://www.studfiles.ru/preview/5969066/
9. Диод // Электронный магазин eandc : [Сайт]. [2013]. URL:
http://www.eandc.ru/catalog/detail.php?ID=992
10. Намитоков К.К. и др. Плавкие предохранители / Намитоков К.К., Аникива К.М., Хмельницкий Р.С. - М.: Энергия, 1979. - 176с.
11. Нефедеов А.В. Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги: Справочник. Т.8. - М.: ИП РадиоСофт, 2001. - 512с.
12. Основы преобразовательной техники: Методическое пособие по проведению курсового проектировании / М.В. Позднов - Тольятти: ТГУ, 2012. - 24 с.
13. Медведев, В.А. Конструирование преобразователей : электронное учеб. пособие / В.А.Медведев. - Тольятти : ТГУ, 2015. - 164с.
14. Оптопара // Электронный магазин eandc : [Сайт]. [2013]. URL: http: //www.eandc.ru/news/detail .php?ID=23894
15. Медведев, В.А. Расчет тепловых режимов полупроводниковых преобразовательных устройств: учеб.-метод. пособие / В.А.Медведев - Тольятти: ТГУ, 2016 - 44с.
16. Расчет автономных резонансных инверторов для индукционного нагрева: учеб.-метод. Пособие / В. А. Медведев. - Тольятти: ТГУ, 2010 - 47 с.
17. Мелешин, В.И. Транзисторная преобразовательная техника. // Мелешин, В.И. - Москва : Техносфера, 2005. - 632с.
18. Резисторы, конденсаторы, трансформаторы, коммутационные устройства РЭА: Справ./Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренко-Мн.: Беларусь, 1994.
19. Резисторы: Справочник / Под. ред. И.И. Четверткова. - М.:
Энергоатомиздат, 1981.-358с.
20. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник/О.Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энерго-атомиздат, 1985. - 400 с., ил.
21. Шевцов А.А. Синтез цифрового управляющего устройства: Методическое пособие по курсовому проектированию. Тольятти: ТГУ - 2003.
22. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. - Л.: «Энергия», 1974.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.