Индукционная нагревательная установка

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистнческих

Респубкик щ 1003386 (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М g+ з (22) Заявлено 05. 12. 81 (21) 3361311/24-07 с присоединением заявки ¹

Н 05 В 6/06

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий (23) Приоритет

153) УДК 621 ° 365. ° .52 (088. 8) Опубликовано 0703.83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 070383 (72) Авторы изобретения

A.Á. Кувалдин и Е.В. Долби

Ъ.

Московский ордена Ленина и орден

Революции энергетический ин (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промыаленных установках, где в процессе производства применяется ин, дукционный нагрев.

Известны устройства управления электрическим режимом в индукционных установках, основанные на контроле электрических и тепловых параметров.

При этом регулирование данных параметров осуществляется изменением величины тока или напряжения индуктора.

При регулировании параметров установки по температуре иэделия в качест" ве датчика используются пирометрические приборы и.термопары (Q .

Пирометрические приборы измеряют достаточно точно температуру поверхности нагреваемого иэделия, что важно при поверхностном нагреве. При глубинном нагреве пирометры дают значительную ошибку щж измерении среднего значения температуры по радиальному сечению. Метод измерения температуры с помощью термопар в промыаленных условиях непригоден.

Известны автоматические устройст ва управления режимом нагрева .ферромагнитных изделий в индукторе, где в качестве сигнала управления,исполт -1 зуют ток нндуктора, напряжение на индукторе, частоту тока н другие параметры. Сигнал управления сравнива5 ют с заданным а по сигналу рассо гласованкя изменяют подводимое к индуктору напряжение или частоту тока индуктора до устранения рассогласования (21.

Недостатком устройств при нагреве ферромагнитных иэделий является снижение точности регулирования режима нагрева, гак как форма кривой тока становится нескнусоидальной.

Наиболее близкой по технкчеокой

15 сущности к предлагаемому является индукционная нагревательная установка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через коммутирующий элемент к источнику пи20 тания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с блоком управления коммутирующего элемен25 та 131 .

Недостатком известного устройст-. ва является возможность его эксплуа тации только при стабилизированном значении тока индуктора, что в боль

1003386

40

50

55 ется избирательнйм фильтром. Источник

10 опорного напряжения задает уровеньб0 сигнала на ныходе делителя б напряженья, что достигается разными величинами напряжений на всех.его tll -выходах. При равенстве сигнала с датчи- ка.4 тока или превышении им сигна- 65 шинстве случаев работы индукционной установки нецелесообразно.

Цель изобретения - повьыение точности регули1.ования режима нагрева.

Для достижения указанной цели индукционная нагревательная установка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через коммутирующий элемент к источнику питания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с блоком управления коммутирующего элемента, дополнительно снабжена включенным между фильтром и первым входом блока сравнения делителем напряжения, каждый управляющий вход которого подключен к выходу компаратора.

На чертеже изображена блок-схема индукционной установки.

ИндУктор 1 и конденсаторная батарея 2 составляют параллельный коле-. бательный контур.

Напряжение от источника питания через коммутируккций элемент 3 подается на колебательный контур. В цепи колебательного контура установлен датчик 4 тока. Сигнал, снимаемый с датчика тока поступает в систему управления, состоящую из .избирательного фильтра 5, делителя б напряжения, блока 7 сравнения, блока 8 управления коммутирующим элементом, компараторов 9 и источника 10 опорного иапряжения. Делитель б напряжения состоит иэ балластного сопротивления

11 и параллельно включенных через ключи 12 активных сопротивлений 13. устройство работает следующим образом.

При замыкании коммутирующего элемента 3 напряжение подается на индуктор 1. В цепи индуктора 1 протекает ток. При наличии в индукторе 1 ферромагнитной загрузки форма тока искажается. Величина искажений определяется величиной магнитного потока, замыкающегося через нагренаемое иэделие и температурой изделия. Сигнал с датчика 4 тока поступает на избирательный фильтр 5, а также на одни из входов блока 7 сравнения и компаратор 9. На блок 7 сравнения и

tTl -комлараторон 9 поступает сигнаЛ, пропорциональный действующему значе,нию тока индуктора, а на делитель напряжения — действующему значению дной или нескольких высших гармонических тока индуктора. Порядок высших гармонических тока определя10

30 ла источника 10 опорного напряжения на выходе соответствующего числа компараторов 9 появляются сигналы, размыкающие ключи 12 активных сопротивлений 13 делителя 6 напряжения. При равенстве сигналов с датчика 4 тока и делителя б напряжения блок 7 сравнения вырабатывает сигнал, который преобразованный и усиленный по мощности управляет коммутирукщим элементем 3. Операцию преобразования сигнала и его усиления выполняет блок 8 управления коммутирующим.устройством. Узлы б и 9 позволяют учесть нелинейность зависимости магнитного потока от тока индуктора.

При иэмененин тока индуктора, что характерно для большинства процессов нагрева, число включенных компараторов изменяется. При этом изменяется напряжение на выходе делителя .6.

Например, при увеличении тока индуктора число включенных компараторов увеличивается, что ведет к дополнительному отключению ключей делителя 6, т. е. сигнал на его ныходФ увеличивается. Уменьшение тока иидуктора ведет к уменьшению выходного сигнала на выходе делителя 6

Сопротивления 13 делителя б напряжения подобраны так, чтобы при изменении тока индуктора уравнения регрессии для высших гармонических то-! ка не нарушались. Таким образом, при изменении тока индуктора в процессе нагрева точность контроля режима нагрева зависит от числа параллельно включенных сопротивлений делителя напряжения.

Компараторы и узел сравнения могут быть выполнены на интегральных микросхемах 521 серии. Блок управления коммутирующих устройстном пред. ставляет собой усилитель мощности.

Устройство позволяет контролировать температуру нагренаемого иэделия, контролировать величину зазора между индуктором и деталью при . постоянном значении температуры изделия, контролировать величину тока индуктора при постоянных значениях температуры иэделия и зазора.

При достижении температуры иэделия заданного значения, уменьшении величины зазора между индуктором и изделием ниже допустимого, а также увеличения тока индуктора выше максимально допустимого на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, подающий команду на отключение коммутирукщего элемента 3.

При использовании предлагаемого ,устройства его технико-экономическая эффективность определяется повышением точности регулирования режимом нагрена, что повышает качество нагреэаемого слитка и снижабт энергоемкость процесса, воэможностью исполь6

1003386

ВНИИПИ Заказ 1594/48 Тираж 843 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,4 эования одного устройства дпя регу- лирования нескольких параметров установки, что упрощает конструкцию и ремонтно-профилактические работы системы управления.

Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через 10 коммутирующий Ьлемент к источнику питания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с )5 блоком управления коммутирующего эле. мента, отличающаяся тем,,что, с целью 9овыщения точности поддержания электрического режима нри нестабильном источнике питания, установка снабжена включенным между фильTpQM и первым входом блока сравнения делителем напряжения, каждый управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, первые входы каждого иэ которых соединены с выходами источника опорных напря-, жений, а вторые — с выходом датчика тока и вторым входом блока срав" нения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Свенчанский A.Ä., Гуттерман K.Ä.

Автоматическое регулирование электрических печей. М., "Энергия", 1965, с. 111-117 °

2. Электрооборудование и автомати ка электротермических установок. И., "Энергия", 1978, с. 201-216.

3. Авторское свидетельство СССР

9 843316, кл. Н 05 В 6/06, 1980.