Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / ДИПЛОМНАЯ РАБОТА, ЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА, РАДИОТЕХНИКА

Моделирование работы источника питания ЭТУ

vika_glad 850 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 84 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 09.02.2021
В диссертационной работе проведено компьютерное моделирование работы тиристорного преобразователя частоты в LTSpice для индукционной тигельной печи с ферромагнитной дискретной загрузкой из стали. Рассмотрены методы управления режимами индукционной тигельной печи и источником её электропитания для экономии электроэнергии и ускорения процесса плавки. Отражены вопросы согласования параметров источника питания с параметрами загрузки для того, чтобы обеспечить работу инвертора в режиме номинальной мощности.
Введение

Индукционный нагрев вследствие высокой эффективности получил широкое распространение во многих отраслях промышленности: в машиностроении, металлургии, транспорте. Индукционный нагрев используется для плавки металлов, для нагрева стальных изделий, восстановительной наплавки, нагрева жидкостей. Область применения высокочастотного индукционного нагрева растет, с этим происходят перемены в традиционных сферах применения. Повышаются уровни мощностей, надежность, компактность, автоматизация и точность поддержания заданных параметров. Все эти факторы определяют ряд технических задач, стоящих перед производителями индукционных установок как в сфере доработки существующих комплексов и технологий нагрева, так в применении их в новых сферах. Определяющим технико-экономические свойства установки индукционного нагрева, является преобразователь частоты, следовательно, разработка высокоэффективных преобразователей частоты для установки индукционного нагрева является весьма важной и актуальной задачей. Эта задача усложняется тем фактом, что при нагреве физические свойства большинства материалов постоянно, и вследствие этого меняется, и величина нагрузки преобразователя частоты. Вместе с этим, большинство техпроцессов требуют различных режимов нагрева материалов и деталей. Учитывая все это необходимо правильно и рационально вариант структуры преобразователя частоты в соответствии с поставленными задачами. Наиболее перспективный вид электротехнологического оборудования для плавки сталей являются открытые и вакуумные индукционные тигельные печи. В индукционных тигельных печах сочетаются контролируемое термическое воздействие на расплавляемый металл с электромеханическим воздействием, вызывающим интенсивное перемешивание металла в тигле, а также преимущества бесконтактной передачи энергии в металл, Для увеличения КПД и производительности электропитания индукционной тигельной печи для плавки стали осуществляется от преобразователей средней (повышенной) и высокой частоты, что позволяет увеличить удельную мощность установки по сравнению с вариантом питания от источников промышленной частоты. Целью работы является исследование работы источника питания установки индукционного нагрева повышение энергетической эффективности индукционной установки в начале процесса плавки кусковой ферромагнитной шихты при нагреве до температуры 1000С. Для решения поставленных задач в данной работе использовалось моделирование работы источника питания при помощи программного комплекса LTSpice. На основе моделирования получена математическая модель для расчета электрических и энергетических характеристик индукционной установки при нагреве ферромагнитной дискретной загрузки до температуры 1000С. Смоделирован источник питания индукционной установки – тиристорный преобразователь частоты с перестраиваемой структурой, обеспечивающий минимальную установленную мощность оборудования и повышение энергетической эффективности электротехнологической установки.
Содержание

ВВЕДЕНИЕ 6 ГЛАВА 1 ИНДУКЦИОННЫЕ ТИГЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ 8 1.1 Обзор плавильных индукционных тигельных печей 8 1.2 Электрические параметры индукционных установок с ферромагнитной загрузкой 11 1.3 Источники питания для индукционного нагрева 14 1.4 Системы управления электрическим режимом ЭТУ 21 1.5 Постановка цели и задач исследования 26 ГЛАВА 2 МЕТОДЫ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ФЕРРОМАГНИТНЫХ КОМПОНЕНТОВ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ЧАСТОТЫ 29 2.1 Современные преобразователи частоты для установок индукционного нагрева 29 2.2 Постановка задачи 35 2.3 Особенности моделей ферромагнитных компонентов и линеаризация их характеристик 46 ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОГО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ДЛЯ ПЛАВКИ ФЕРРОМАГНИТНОЙ ЗАГРУЗКОЙ 57 3.1 Постановка задачи 57 3.2 Структура, принцип действия и анализэлектромагнитных процессов в перестраиваемом преобразователе частоты 58 3.3 Сравнительный анализ «классической» схемы преобразователей частоты и перестраиваемого преобразователячастоты 61 3.4 Методика расчёта параметров перестраиваемого тиристорного преобразователя частоты 64 ГЛАВА 4 МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ С ДИСКРЕТНОЙ ЗАГРУЗКОЙ 69 4.1 Постановка задачи 69 4.2 Выбор способа регулирования и разработка алгоритмовуправления процессом при использовании перестраиваемого тиристорного преобразователя частоты 69 4.3 Реализация системы управления тиристорного преобразователя частоты и системыавтоматического контроля параметров индукционной печи с ферромагнитной загрузкой 75 4.5 Выводы по главе 4 81 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82 СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ 84
Список литературы

1. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленноеприменение. – Л. : Энергия, 1965. – 552 с. 2. Вайнберг А. М. Индукционные плавильные печи: Учебное пособие дляву- зов. Изд. 2 – е, переработ. и доп. – М. : Энергия, 1967. – 416 с. 3. Простяков А. А. Индукционные печи и миксеры для плавки чугуна. – М. : Энергия, 1977. – 217 с. 4. Фарбман С. А., Колобнев И. Ф. Индукционные печи для плавки металлови сплавов/ издание 5 – е дополненное и переработанное. – М.: Металлургия, 1968. – 496 с. 5. Фомин Н. И., Затуловский Л. М. Электрические печи и установкииндук- ционного нагрева. – М. : Металлургия, 1979. – 247 с. 6. Кувалдин А. Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М:Энергия, 1988. – 200 с. 7. Слухоцкий А. Е., Немков B. C., Павлов Н. А., Бамунэр А. В. Установкиин- дукционного нагрева/ учеб. пособие для вузов. Л: Энергоиздат. Ленингр.отделение, 1981. – 328 с. 8. Иванова Л. И., Гробова Л. С., Сокунов Б. А., Сарапулов С.Ф. Индукцион- ные тигельные печи: учебное пособие. Екатеринбург: УГТУ - УПИ, 2002. – 87 с. 9. Линчевский Б. В., Соболевский А. Л., Кальменев А. А. Металлургиячёр- ных металлов. М: Металлургия, 1986.– 360 с. 10. Суслов А.А.; Родионов А.А.; Пугачев И.А.. Печи литейных цехов:учебн. Пособие. Липецк, 2014. – 69 с. 11. Герасимов В. Г. Электротехнический справочник в 4 т.: Т. 4. М:МЭИ, 2004.– 696 с. 12. Электротермическое оборудование: Справочник/ Под общ. ред. А.П. Альтгаузена. – 2–е изд, М: Энергия, 1980.– 416 с. 13. Материалы сайта фирмы «РЭЛТЕК»: http://reltec.biz/ 14. Материалы сайта фирмы «Курай»: http://kurai.ru/ 15. Сойфер В. М. Выплавка стали в кислых электропечах. М:Машиностроение, 2009. – 480 с. 16. Лузгин В. И., Петров А. Ю. Эффективные системы и методыиндукцион- ной плавки металлов. Электронный ресурс с сайта «Рэлтек»:http://reltec.biz. 17. Брокмайер К. Индукционные плавильные печи. Перевод с нем. под ред. Шевцова М. А. и Столова М. Я. М: Энергия, 1972. – 304 с. 18. Фризен В. Э. Индукционные комплексы для инновационныхэлектроме- таллургических технологий: дис. на соискание степени д. т. н. / Екатерин- бург: ФГАОУ ВПО УрФУ, 2014. – 317 с. 19. Кувалдин А.Б., Федин М.А., Алферова Е.С. Математическоемоделирование индукционной тигельной печи с кусковой загрузкой. Материалы конференции.– Орёл: Орёл РЦЭ, 2014. – С. 58 – 60. 20. Кручинин А. М., Махмудов К. М. и др. Автоматическое управлениеэлектротермическими установками. М.: Энергоатомиздат, 1990. – 416 с. 21. Лабунцов В. А. Энергетическая электроника. Справочное пособие.М: Энергоатомиздат, 1987. – 464 с. 22. Лавлесс Д. Л., Кук Р. Л., Руднев В. И. Характеристики и параметры источников питания для эффективного индукционного нагрева // Силоваяэлектроника. 2007. № 1. С. 94 – 98. 23. Alfred Muhlbauer. History of Induction Heating and Melting. — Vulkan- Verlag GmbH, 2008. – 209 p. 24. Гуревич С. Г., Моргун В. В. Источники питания средней частотыустано- вок индукционного нагрева. Л: Машиностроение, 1980. – 64 с. 25. Зиновьев Г. С. Основы силовой электроники: учебник. – Новосибирск: НГТУ, 2000. – Ч. 2 – 197 с. 26. Беркович Е. И., Ивенский Г. В., Иоффе Ю. С. и др. Тиристорныепреобра- зователи повышенной частоты для электротехнологических установок. Л.: Энергоатомиздат, 1983. – 208 с. 27. Силкин Е. М. Реализация и способы управления вентилями винверторах тока преобрахователей частоты для установок индукционного нагрева и плавки металлов. Силовая электроника. 2007. № 3. С. 108 – 114. 28. Медведев В. А. Расчёт автономных резонансных инверторов дляиндук- ционного нагрева/ учеб. – метод. пособие. Тольятти: ТГУ, 2010 – 47 с. 29. Бедфорт Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов, перевод с англ.Под ред. И. В. Антика. М.: Энергия, 1969. – 280 с. 30. Нежданов И. В. Инверторы на тиристорах. М.: Энергия, 1965. – 112 с. 31. Бар В. И. Электротехнические установки и их источники питания:Учеб- ное пособие для вузов. Тольятти: ТГУ, 2002. – 95 с. 32. Бодажков В. А. Объёмный индукционный нагрев. – СПб:Политехника, 1992. – 72 с. 33. Лузгин В. И., Петров А. Ю. и др. Тиристорные преобразователи частоты для индукционных плавильных печей и нагревателей средней частоты.Элек- тронный ресурс с сайта «Рэлтек»: http://reltec.biz. 34. Силкин Е. М. Исследование и разработка методов согласования тири- сторных источников питания с электротермическими установками: дис.на соискание степени к. т. н. / Ленинград: ЛЭТИ, 1988. – 276 с. 35. Васильев А. С. Статические преобразователи частоты дляиндукционного нагрева. М.: Энергоатомиздат, 1974.– 177 с. 36. Белкин А. К., Костюкова Т. П., Рогинская Л. Э. Тиристорныепреобразо- ватели частоты. М.: Энергоатомиздат, 2000. – 263 с. 37. Силкин Е. М.Автономные несимметричные одноключевые инверторы с закрытым входом для новых электротехнологических систем. Силоваяэлек- троника. 2008. № 2. С. 110 – 116. 38. Дзлиев С. В. Теория и разработка полупроводниковых источников питания электротехнологических установок индукционного нагрева с улучшенными энергетическими показателям: ЛЭТИ, 2002. – 450 с. 39. Гришанин А., Мускатиньев В., Бормотов А. Силовыеполупроводниковые ключи для преобразователей частоты систем индукционного нагрева. «Силовая электроника», 2010. №3. С. 67 – 71. 40. Гельман М. В., Дудкин М. М., Преображенский К. А.Преобразовательная техника/ учебное пос. Челябинск: ЮурГУ, 2009. – 425 с. 41. Яров В. М., Терехов В. П., Ильгачев А. Н. Полупроводниковые преобра- зователи частоты для установок индукционного нагрева. Чебоксары: изд.Чу- ваш. ун – та, 2005. – 228 с. 42. Блинов Ю. И., Васильев А. С., Никаноров А. Н. и др. Современные энер- госберегающие электротехнологии: учеб. пособие для вузов. СПб:СПБГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. – 564 с. 43. Гитгарц Д. А. Автоматизация плавильных электропечей сприменением микро – ЭВМ. М.: Энергоатомиздат, 1984 . – 135 с. 44. Алиферов А. И., Блинов Ю. И., Бояков С. А. и др. Математическоемоде- лирование и проведение натурного эксперимента. Презентации. Красноярск 2007. – 210 с. 45. Веников В. А. Теория подобия и моделирование применительно к зада- чам электроэнергетики. М: Высшая школа. 1966. – 487 с. 46. Минеев А.Р., Коробов А.И., Погребисский М.Я. Моделирование электро- технологических процессов и установок М.: Компания Спутник+, 2004. – 124 с. 47. Блохин А.В. Теория эксперимента. Курс лекций в двух частях.Научно- методический центр. Электронная книга БГУ, 2003. – 68 с. 48. Шапиро С. В., Зинин Ю. М., Иванов А. В. Системы управления с тиристорными преобразователями частоты для электротехнологии. М.:Энерготомиздат, 1989. – 166 с.
Отрывок из работы

ГЛАВА 1 ИНДУКЦИОННЫЕ ТИГЕЛЬНЫЕ ПЕЧИ СРЕДНЕЙ ЧАСТОТЫ 1.1 Обзор плавильных индукционных тигельных печей У индукционных тигельных печей есть ряд преимуществ: • Выделение энергии в загрузке печи, отсутствие нагревательных элементов; • Перемешивание металла в тигле без оборудования; • Минимальный угар легирующих элементов и металла; • Угар легирующих элементов минимален; • Возможна автоматизация и механизация процесса плавки; Наряду с преимуществами своего использования индукционные тигельные печи имеют следующие недостатки: • Низкая температура шлака. Холодный шлак затрудняет протекание реакций между металлом и шлаком, следовательно, затрудняются процессы рафинирования. • Низкая стойкость футеровки при высоких рабочих температурах расплава и при наличии резкого колебания температуры футеровки при полном сливе металла. • Относительно низкий уровень КПД установки, так как необходимо иметь источник получения нужной частоты, и конденсаторов при плавке материалов с малым удельным сопротивлением. Элементами индукционной установки являются индуктор и тигель, где происходит процесс плавки металла (рис. 1.1). Индуктор представляет собой медную трубку, охлаждаемую водой. Тигель обычно выполняется набивным из огнеупорной массы на основе оксида кремния (кислая футеровка), магнезита (основная) или диоксида циркония (нейтральная) в зависимости от требуемой стойкости.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 105 страниц
2000 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 63 страницы
700 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 58 страниц
1450 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 42 страницы
1050 руб.
Дипломная работа, Электроника, электротехника, радиотехника, 57 страниц
1425 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg