การออกแบบและสร้างเรโซแนนซ์อินเวอร์เตอร์ด้วยเทคนิคการควบคุมความหนาแน่นพัลส์ในงานหลอมพลาสติกแบบเหนี่ยวนำความร้อน

Abstract

กระบวนการหลอมพลาสติกรีไซเคิลโดยส่วนใหญ่ใช้ขดลวดความร้อนแบบรัดท่อในการหลอมซึ่งมีประสิทธิภาพการทำความร้อนต่ำ ปัญหาดังกล่าวจึงมีแนวคิดที่จะนำหลักการเหนี่ยวนำความร้อนมาประยุกต์ใช้ในการหลอมพลาสติก โดยใช้วงจรอินเวอร์เตอร์ชนิดเต็มคลื่นเรโซแนนซ์แบบอนุกรม ที่ใช้เทคนิคการควบคุมความหนาแน่นพัลส์เพื่อทดสอบประสิทธิภาพในการหลอมพลาสติกให้ดียิ่ง ขึ้น การออกแบบการทดสอบประสิทธิภาพในการหลอมพลาสติกแบบเหนี่ยวนำความร้อนขนาด 1 กิโลวัตต์ จะเปรียบเทียบกับการหลอมแบบขดลวดความร้อนแบบรัดท่อ ทดสอบกับพลาสติกที่สามารถรีไซเคิลได้ 3 ชนิดคือ โพลิเอทิลีนเทเรฟทาเลต (PET) โพลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นสูง(HDPE) และโพลิเอทิลีนชนิดความหนาแน่นต่ำ (LDPE) ที่ควบคุมกำลังไฟฟ้าด้วยการปรับความหนาแน่นพัลส์เท่ากับ 60% 80% และ 100% โดยมีความถี่มอดูเลตที่ 400 เฮิรตซ์ ผลการวิจัยการออกแบบและสร้างเรโซแนนท์อินเวอร์เตอร์ด้วยเทคนิคการควบคุมความหนาแน่นพัลส์ในงานหลอมพลาสติกแบบเหนี่ยวนำความร้อนพบว่า มีประสิทธิภาพเฉลี่ยเท่ากับ 77.73 % แตกต่างจากการหลอมโดยใช้ขดลวดความร้อนแบบรัดท่อที่มีประสิทธิภาพเท่ากับ 25.86 % การติดตั้งใช้งานที่โรงงานอุตสาหกรรมใช้กำลังไฟฟ้าเฉลี่ย 5.1 กิโลวัตต์ สามารถลดกำลังไฟฟ้าได้ถึง 198.03 หน่วยต่อวัน และมีประสิทธิภาพสูงถึง 72.16%

A band heater was usually used for melting in the plastic recycling process. However, this kind of heater had low efficiency. According to this problem, the induction heating was designed into the process instead. A series resonance circuit full bridge inverter with pulse density modulation (PDM) technic was used to test the plastic melting efficiency. To test the plastic melting efficiency, a band heater and a 1-kilowatt induction barrel heating application were used to melt three kinds of recyclable plastic - Polyethylene terephthalate (PET), High-density polyethylene (HDPE), and Low density polyethylene (LDPE). The power was controlled by adjusting pulse density modulation to 60%, 80% and 100% with the Frequency Modulation of 400 Hz. The research revealed that the pulse density modulation based resonant inverter for an induction barrel heating application had an average melting efficiency of 77.73% which is higher than the band heater which had the melting efficiency of 25.86%. The installation of this induction barrel heating application in a factory used an average power of 5.1 kW. It could save 198.03 units of power a day with a high efficiency of 72.16%.