Устройство индукционного нагрева для снятия изоляции с проводов

• Автор: Калинин, Роман Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.09.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Обзор научно-технических решений и выбор структуры устройства для снятия эмалевой и лаковой изоляции с проводов
1.1 Устройства механической зачистки эмалированных и лакированных проводов
1.2 Устройства для снятия изоляции с проводов с использованием лазера
1.3 Устройство для снятия изоляции с проводов методом обжига в высокотемпературной камере
1.4 Устройство индукционного нагрева для снятия изоляции с проводов и его структура
Выводы по первой главе
2 Резонансный инвертор для индукционного нагрева медного провода
2.1 Схемы резонансных инверторов и их принцип действия в устройстве индукционного нагрева для снятия изоляции с проводов
2.2 Компьютерная модель резонансного инвертора на основе однотактного полумостового преобразователя для реализации различных алгоритмов управления
2.3 Исследование коммутационных процессов в однотактном полумостовом преобразователе с частотным регулированием
2.4 Исследование коммутационных процессов в однотактном полумостов преобразователе с широтно-импульсным регулированием
2.5 Исследование коммутационных процессов в однотактном полумостовом преобразователе с несимметричным регулированием
Выводы по второй главе
3 Индуктор для нагрева медного провода
3.1 Двумерная модель индуктора для нагрева медного провода в однородном высокочастотном магнитном поле
3.2 Трехмерная модель индуктора для нагрева медного провода в зазоре концентратора магнитного потока индуктора
3.1.1 Описание модели
3.3.2 Влияние величины зазора на нагрев провода в зазоре индуктора

3.1.3 Влияние угла керна магнитопровода на нагрев медного провода в зазоре индуктора
3.3 Определения эффективности нагрева медного провода в поперечном магнитном поле
3.3.1 КПД индуктора с магнитопроводом
3.3.2 Определение потерь в магнитопроводе
3.3.3 Определение потерь в обмотке индуктора
3.3.4 Определение потерь в нагреваемом проводнике
Выводы по третьей главе
4 Практическая реализация устройства индукционного нагрева для снятия изоляции с проводов
4.1 Расчет эквивалентных параметров индуктора
4.2 Описание экспериментального макета и исследование процесса мягкого включения транзисторного ключа
4.3 Качество зачищаемых проводов при индукционном методе нагрева
4.4 Исследование влияния зачистки индукционным нагревом на структуру медного сплава провода
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список использованных источников
Приложение 1 Результаты моделирования в Ansys Maxwell
Приложение 2 Технические характеристики используемых устройств
Приложение 3 SPICE модель транзистора IRF540N
Приложение 4 Акты о внедрении
Предисловие
Автор выражает благодарность профессору кафедры «Промышленная электроника» Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники к.т.н. Семенову Валерию Дмитриевичу, заведующему лабораторией №236 Федотову Владимиру Александровичу, сотрудникам лаборатории №236 Идрисову Ильдару Камильевичу, Темчуку Александру Игоревичу, Винтоняку Никите Павловичу, Бородину Даниле Борисовичу, инженеру кафедры «Оборудования и технологии сварочного производства» Томского политехнического университета Хамматову Александру Наильевичу и всей кафедре «Промышленная электроника» ТУСУРа за всестороннее содействие на протяжении всего времени работы над диссертацией.
Отдельная благодарность моей жене Ольге и сыну Всеволоду за неоценимую моральную поддержку и терпение.
Посвящаю эту работу памяти моей матери Калининой Ларисы Леонидовны.

Рисунок 1.13 - Принцип работы контура стабилизации тока
Начальная частота /нач работы инвертора задается много большей резонансной частоты колебательного /Х-контура, в области индуктивного импеданса. Под действием управляющего сигнала текущая частота работы инвертора уменьшается, приближаясь к резонансной частоте /рсз. По мере приближения к резонансной частоте ток силового контура возрастает. В момент равенства текущей частота и резонансной частоты /ре„ ток в индукторе максимален и равен /рез. Важно, чтобы в момент поиска рабочей частоты текущая частота не «перескочила» резонансную частоту /рсз. В противном случае обратная связь становится положительной и текущая частота необратимо снижается, а импеданс резонансного ТС-кошура принимает емкостной характер, что ведет к жесткой коммутации силовых ключей инвертора. А учитывая, что резонансная частота /Х’-контура в процессе нагрева постоянно меняется, необходимо выбрать рабочую точку на АЧХ, которой соответствует рабочая частота/рй^ и рабочий ток /раб. При этом рабочая частота/рг5 меньше частоты резонансной/ра.
Текущая частота работы инвертора может «перескочить» /рс1 по двум причинам. Первая причина определяется недостаточной добротностью резонансного контура, при которой требуемый рабочий ток не может быть