Bài giảng Điện công nghệ - Bài giảng 1 - Nguyễn Quang Nam

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