전열기제어방식 / 마이크로파 및 유전가열

전열기제어방식 / 마이크로파 및 유전가열

 

1. 전열기제어방식

가. 개요

전열기의 온도를 제어하려면

式에서와 같이 저항이 일정할 경우 히터에 공급되는 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 전압을 제어함으로서 히터의 온도를 제어한다. 여기서 전압을 제어하는 방법중에서 위상제어방식과 제로크로싱(온-오프제어) 방식이 있다.

 

나. 전압제어방식별 특징

위상제어방식과 ON/PFF 방식의 장단점은 모두 가지고 있지만 히터를 제어하는 데는 온-오프제어를 많이 사용한다.

온-오프 제어방식

여러 가지 방식이 있지만 그 중 제로크로싱이란 방식은 상당히 획기적인 방식으로서 1차변압기의 역률이 좋음으로 해서 외국에서는 거의 이방식을 채택하고 있습니다

제로크로싱 방식은 1차 변압기의 권선에 전류가 흐르지 않는 일정주기가 발생하고, 여러 개의 히터를 동일한 변압기에서 전력을 공급할 때, 온 / 오프 주기가 일치하여 변압기에 무리가 가지 아니하도록 여러개의 히터를 제어할 때는 시차를 두고 온 / 오프 제어를 해야만 되는데 제로크로싱 방식은 사이리스터 제어에 사용되는 우수한 방식입니다. 훼이즈앵글 제어방식은 사인웨이브에서 트리거하는 앵글을 제어하는 방식임에 비하여, 제로 크로스 방식은 사인웨이브의 전압이 0(제로) 시점부터 일정한 사이클 동안 사이리스터를 턴-온하는 방식입니다. 필요한 전력에 따라서 턴온하는 주파수의 수를 제어하는 방식이다.

· 주의할 사항

 - 전원에 병렬로 연결된 제어소자들의 턴-온 시점을 설정하여야 한다.

 - 삼상 전원에 연결된 경우에는 각 상간의 시점도 설정하여야 한다.

 - 또한 스위치를 넣는 순간에 순차로 턴온 되도록 타임을 설정해야 한다.

턴온 시점을 설정하는 방식은 전원사이클 카운터를 사용하는 방법과 선간전압의 불평형을 측정하여 제어하는 방법이 사용된다.

 

2. 마이크로파 및 유전가열 의 개요

모든 물질은 전기적으로 도체와 절연체(유전체)로 구분할 수 있고, 이 유전체를 고주파의 전계중에 놓고 내부가열시키는 것이 마이크로파 및 유전가열이다.

 

3. 마이크로파 가열

가. 원리

주파수가 300㎒~300㎓의 전자파를 사용하여 분자운동과 유전체 물질 내부의 이온전도에 의해 가열하는 것을 특히 마이크로파 가열이라 한다.(유전체를 구성하는 분자는 평소에는 제멋데로 놓여있다 이 유전체를 고주파의 전계중에 놓으면 각 분자가 전파의 주파수에 따라 반전할 때 서로 분자가 충돌하고 마찰하여 발열하게 된다

 

나. 구성

마이크로파 발진장치,

아이솔레이터

반사되어온 파이크로파가 발진장치로 되돌아가 발진에 장애를 일으키는 것을 방지하기 위한 흡수장치로 순환장치와 더미로드로 되어있다

파이크로파 분배기

1대의 발진기에서 나온 출력을 분할한다.

모니터

발진기에서 가열부로 향하는 마이크로파의 전력과 가열부에서 반사되어 오는 전력을 측정하는 장치.

정합기

피가열물의 상황에 따라서 마이크로파의 반사량이 변화하며, 따라서 반사전력을 최소로하기 위한 조정장치

 

다. 특징

· 종래의 외부가열에 비해

 - 단시간에 가열이 가능하다.

 - 복잡한 형상의 것이라도 가열의 균일성이 비교적 우수하다.

 - 열효율이 높다.

 - 가열전력의 제어가 쉽고 응답이 빠르다

· 마이크로파 가열의 특징을 살린 가열장치의 장점.

 - 가열공정의 자동화,성력화

 - 가열장치 점유면적의 축소

 - 공정시간의 단축

 - 작업환경개선 및 작업의 안정성 향상

 

라. 용도

· 식품의 해동,가공,살균,가열

· 섬유의 가공, 가열, 건조

· 종이 등 시트 상의 재료 건조

· 화학약품의 건조

· 특수유리의 용융, 도자기 고급벽돌의 예비건조

· 목재의 건조, 굽힘, 접착

· 고무의 건조,발포,타이어의 예열

· 파이크로파의 응용으로 표면처리 및 에칭

· 원자력관계 폐기물의 처리 등

 

4. 유전가열

가. 원리

주파수가 1㎒~300㎒ 이며, 전계작용에 의해 가열하는 방식으로 고주파 전계 속에서 절연성의 피열물에 생기는 유전체손 (절연물이나 반도전성의 물질 분자마찰)에 의해 피열물을 직접 가열하는 방법.

 

나. 특징

특별한 爐가 필요 없으며 좁은 장소도 가능하고 가열속도는 필요한도로 고속화할 수 있다. 또한 작업환경이 청결해지며, 다음과 같은 효과가 있다.

· 급속가열할 수 있다.

· 균일가열을 할 수 있다.

· 열효율이 높다.

· 진공중의 가열을 할 수 있다.

· 간접가열을 할 수 있다.

· 선택가열을 할 수 있다.

· 온도제어가 쉽다.

· 기동시간이 짧다.

 

다. 적용

표면을 과열함이 없이 내부를 균일하게 단시간에 가열하므로 합성수지의 접착이나 성형, 목재, 합판의 건조 및 전자렌지의 원리에 사용된다.

< 고주파 유전가열 방식 >

· 고주파 유전가열에 의한 절연성 물질의 건조

· 특징

- 피열물 내를 일정하게 가열하여 내부의 수분이 표면으로 이동하게 되므로 표면만 건조될 염려가 없다 

- 사용주파수는 수㎒ 이상으로 수증기 배기용의 구멍뚫기 전극이나 격자상 전극을 쓰며 건조의 진행에 따라 피열체 임피던스

가 변화하므로 컨베이어식 작업이 가능하다. 

· 고주파 유전가열에 의해 목재를 건조하는 방법

 

 

· 플라스틱의 유전체(절연물)를 내부에서 발열시켜 단시간에 고효율로 가열할 수 있다

· 적용

레인코트, 비닐봉지등의 접착에 사용된다. 

 

· 유전가열을 응용한 용접기.

· 적용

- 전자레인지 

- 염화비닐시트의 용접

- 목재품의 조립작업.