การศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมชุดเหนี่ยวนำความร้อนสำหรับงานชุบเคลือบโดยใช้พลังงานต่ำ

Abstract

เนื่องจากงานวิจัยทางด้านการใช้หม้อแปลงเหนี่ยวนำความถี่สูงเป็นโหลดตัวเหนี่ยวนำสำหรับสร้างสนามแม่เหล็กความเข้มสูงนั้นมีข้อเสียอยู่คือระบบดังกล่าวมีการสูญเสียพลังงานภายในแกนระหว่างขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ ดังนั้นเพื่อแก้ปัญหาข้างต้น วิทยานิพนธ์นี้นำเสนอการศึกษาและพัฒนาระบบควบคุมชุดเหนี่ยวนำความร้อนสำหรับงานชุบเคลือบโดยใช้พลังงานต่ำโดยการใช้โหลดตัวเหนี่ยวนำแบบต่อตรงกับวงจรจ่ายกระแสแบบฮาล์ฟบริดจ์อินเวอร์เตอร์ การต่อโหลดตัวเหนี่ยวนำโดยตรงตามเทคนิคดังกล่าวจะไม่ส่งผลให้มีการสูญพลังงานภายในหม้อแปลง การทดสอบระบบใช้การปรับจูนค่าการผลิตความถี่จากไมโครคอนโทรเลอร์ การปรับความถี่นี้จะเป็นการค้นหาความถี่ที่เหมาะสมที่สุดกับการใช้งานของงานวิจัยนั้นคือที่ 47 กิโลเฮิรตซ์ ทั้งนี้ระบบจะถูกควบคุมโดยวิธีการควบคุมระบบเปิด/ปิด และเปรียบเทียบกับการควบคุมแบบพีไอดีโดยสัญญาณจากระบบควบคุมจะถูกแปลงจากสัญญาณแอนะล็อก ไปเป็นสัญญาณดิจิตอลเพื่อเข้าสู่หน่วยประมวลผล ผลลัพธ์ที่ได้จากการทดลองจะถูกนำไปใช้งานเพื่อการตั้งค่าสำหรับการชุบแข็งที่เหมาะสมต่อไป ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อนำมาประยุกต์ใช้กับงานชุบเคลือบแข็งของวัสดุ ซึ่งวัสดุเป็นเหล็กสกรูขนาด 6 มิลลิเมตรและยาว 25 มิลลิเมตร นำมาให้ความร้อนโดยใช้เงื่อนไขการควบคุมกระแสที่ผ่านโหลดวงจรเรโซแนนซ์ที่ 3 แอมแปร์ เป็นเวลา 1 นาที จากนั้นนำชิ้นงานไปลดอุณหภูมิในน้ำที่อุณหภูมิ 27 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 15 วินาที แล้วทดสอบหาความแข็งพบว่าความแข็งของชิ้นงานเพิ่มขึ้น เดิมมีความแข็ง 287.6 – 288.9 เมกกะปาสกาล เป็น 322.5 – 330.8 เมกกะปาสกาล และมีกำลังงานที่ใช้ไปในระบบอยู่ระหว่าง 100-200 วัตต์ ซึ่งระบบสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในงานชุบเคลือบขนาดเล็กหรืองานวิจัยได้ต่อไป

In order to, the research of a high frequency induction transformer to generate high intensity magnetic field still have got a disadvantage, in the term of high energy loss in primary coil and secondary coil of system. To solve the above problem, this thesis studies and develops the control system of heat induction for coating to consume energy less using the inductor load directly connect to a half bridge inverter circuit. This technique does not effected to the energy consume in transformer. In the experiment, the system has been tested by tuning the frequency from micro controller. This turning is reached the best and suitable frequency for this system which is 47 kHz. This system is also controlled by on/off controller and PID controller. Both controller systems are compared. The control signal was directly convert from analog to digital signals and then pass it to a processor. The results will be used to find the best level of metal harden-coating in future experiments. In the term of apply to material harden-coating research, this system is tested with the metal screw which is a 25 mm long, 6 mm diameter. The object was heated through current control at 3 A for 1 minute with the same resonance frequency. The object was then put in the constant 27 degree Celsius water for 15 seconds to reduce the temperature. Then the object was determined the hardness. It was found that the object hardness was increased from between 287.6–288.9 MPa to 322.5–330.8 MPa, and power consumption of the system was 100–200 W. As a result, this system can be applied to a mini coating or further research.