1Bài giảng 1
Bài giảng
Điện Công Nghệ
TS. Nguyễn Quang Nam
2013 – 2014, HK 2
http://www4.hcmut.edu.vn/~nqnam/lecture.php
2Bài giảng 1
Môn học nghiên cứu các kỹthuật cấp nhiệt cho các sản phẩm và vật
liệu dùng điện năng.
Nội dung:
Cơ sở vật lý – kỹthuật của điện nhiệt
Cấp nhiệt nhờ điện trở
Các thiết bịhàn tiếp xúc
Cấp nhiệt nhờcảm ứng và điện môi
Cấp nhiệt nhờhồquang, hàn hồquang
Thiết bị điện phân
Đọc thêm: thiết bịvà công nghệplasma, 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 thểsinh nhiệt từchính sản phẩm
Tiết kiệm năng lượng và nhân công
Biện pháp:
Điện trở: dòng điện chảy qua vật thểtạo 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
Hồquang, plasma, chùm tia điện tử, tia laser
Cơ sởvật lý – kỹthuật của điện nhiệt
4Bài giảng 1
Cơ sởvật lý – kỹthuật của điện nhiệt (tt)
Điện
trở
DC Ánh
sáng
ban
ngày
Tần 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
suốtSâu
Độ thấm sâu vềnhiệt
Bề
mặtXuyên
suốtNông 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:
Hệsốdẫn 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 ởnhiệt độ cao
Dùng làm khung, giàn, băng chuyền, móc, giá đỡ, ...
Vật liệu sửdụng 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) sẽva chạm với các phần tửvật chất gây
sinh nhiệt. Mức độ cản trởsựchuyển động của dòng điện đặc trưng bởi
Ch. 2 – Đốt nóng bằng điện trở
(
)
[
]
201
20
−
+
=
θ
α
ρ
θ
(
)
[
]
201
20
−
+
=
θ
α
θ
RR
Công suất phát nóng và nhiệt năng
l
SU
R
U
RIP .
.
.22
2
ρ
===
tRIQ ..
2
=
với
ρ
θ
– điện trởsuất của vật chất tại nhiệt độ
θ
, S – tiết diện dẫn điện
hiệu dụng (m
2
) và l – chiều dài hiệu dụng (m)
7Bài giảng 1
Đặc điểm: điện trởsuất lớn, hệsốnhiệt điện trởnhỏ, và tuổi thọcao.
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 thểphân
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. Từ20 kW trởlên 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 vệkhác:
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 dụ2.1: Xem giáo trình, chú ý công thức tính chiều dài trung bình
vòng dây phải là
Ví dụ
mm 34,26087,19
222
0
==+= dfDl
tb
π
1751
1034,26
13,46
3
0
=
×
==
−
l
l
N
vòng
m 25,731751
=
+
×
=
+
=
dddNfL
Ví dụ2.2, 2.3 và 2.4: Xem giáo trình