基于电磁炉原理的电缆挤塑机加热装置研究

发布时间：2017-05-20 07:12

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【摘要】：传统电缆挤塑机采用电阻丝、电阻线圈进行加热,这种加热方式通过热传递进行传导,其热能利用率低,损耗大,而且使用寿命短,需要经常维护。为此,本文研制了一种基于电磁炉原理的电缆挤塑机加热装置,克服现有加热方式与装置的不足,改善加热性能。本文首先介绍了电磁炉电磁加热原理,在电磁炉结构框架的基础上设计出电缆挤塑机电磁加热装置。该装置将工频220V交流电经过整流滤波后直接作为加热线圈的直流侧电源,并且使用单个IGBT控制加热线圈的充电和放电,在加热线圈充放电过程中产生涡流效应完成加热功能。考虑到IGBT工作在高电压、大电流状态下,设计了较为完善的IGBT保护方案,包括硬件保护和软件保护。其中,硬件保护有集电极电压过压保护、浪涌电流过流保护；软件保护有IGBT温度保护和电网电压过压保护。装置以AVR单片机Atmegal6为控制核心,扩展温度、电流和电压等传感器电路,完成IGBT温度、料筒内物料温度、电网电压和电流等数据采集,实现数据监测和软件保护功能。电缆挤塑机加热过程中需要对物料温度进行恒温控制,为此本文将PID控制算法应用到物料恒温控制中,根据物料温度动态调整IGBT驱动电路的PWM信号占空比,使物料温度维持在设定值附近。将研制的电磁加热装置样机应用到电缆挤塑机上,并进行了性能测试和实验观测,试验结果表明该装置工作可靠,对比传统加热方式的一些参数,验证了使用该电磁加热装置确实可以节约电能,改善加热性能。
【关键词】：电缆挤塑机 电磁加热 IGBT 恒温控制
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM205.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-16
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.1.1 课题背景12
• 1.1.2 课题研究意义12-13
• 1.2 国内外电磁加热技术应用现状和发展趋势13-16
• 1.2.1 国内外电磁感应加热技术的应用现状13
• 1.2.2 电磁加热技术的发展趋势13-16
• 2 电磁炉加热原理及在挤塑机上的应用16-20
• 2.1 电磁炉加热原理16-17
• 2.1.1 电磁炉原理16
• 2.1.2 电磁感应加热的三个效应16-17
• 2.2 电磁加热器在挤塑机上的应用17-20
• 3 电磁加热装置的硬件电路设计20-50
• 3.1 交流输入整流滤波电路21
• 3.2 低压电源电路21-22
• 3.3 LC振荡电路22-23
• 3.4 同步和振荡电路23-24
• 3.5 IGBT驱动电路24-25
• 3.6 PWM脉宽调控电路25-34
• 3.7 保护和报警电路34-42
• 3.7.1 IGBT高压保护电路34-37
• 3.7.2 浪涌保护电路37-40
• 3.7.3 IGBT过温保护电路40-41
• 3.7.4 蜂鸣器报警电路41-42
• 3.8 检测电路42-46
• 3.8.1 电流检测电路42-43
• 3.8.2 电压检测电路43-44
• 3.8.3 IGBT温度检测电路44-46
• 3.8.4 料筒内温度检测电路46
• 3.9 单片机控制系统46-50
• 3.9.1 Atmega16最小系统47-48
• 3.9.2 键盘显示电路48-50
• 4 电磁加热装置的软件设计50-56
• 4.1 主程序设计50
• 4.2 温度检测程序设计50-51
• 4.3 温度控制程序设计51-52
• 4.4 LCD显示程序设计52-53
• 4.5 保护程序设计53-56
• 5 电磁加热装置的功能测试56-60
• 5.1 测试对象56-57
• 5.2 测试结果57-60
• 6 总结与展望60-62
• 6.1 总结60
• 6.2 展望60-62
• 参考文献62-66
• 致谢66-68
• 作者简介及读研期间主要科研成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李翔;李琼;;基于电磁感应的电缆挤出机的加热系统研究[J];科技视界;2016年06期

2 张思彦;陈为;林甲深;;新型多相位多线圈激励感应加热电磁炉[J];电工电能新技术;2016年02期

3 于欣吾;姚国风;庄斌;辛建波;;无线远控电磁炉的温度控制及电量采集功能[J];电气应用;2015年S1期

4 孙向东;柳树有;赵欣荣;刘安东;;准谐振型电磁炉工作机理分析与调功方法研究[J];电力电子技术;2015年05期

5 李文军;顾U喓，

本文编号：380918