Индукционное нагревательное устройство

 

) Изобретение относится к электротехнике . Цель Изобретения - повы9 шение равномерности нагрева заготовок из различных материалов. Устройство содержит индуктор 1, индуктивную обмотку (ИО) 3 и резистивньй электронагреватель (РЭ) 5. РЭ 5 соединен с ИО 3 через конденсаторный блок переменной емкости (КБ) 6. КБ 6 содержит параллельно включенные цепочки конденсаторов 11 управляемых ключей 12. При подключении индуктора 1 в цепи: РЭ 5, ИО 3 и КБ 6 возникает ток. Изменяя емкость КБ 6, регулируют ток в РЭ 5, т.е. тепловыделение на заготовку 10. Оно зависит от материала заготовки, информация о котором поступает с задатчика материала 9, и от ее конечной температуры (информация с задатчика температуры 8). Эти сигналы поступают на блок обработки информации 7, который дает ко- |манду на изменение емкости КБ 6. Зил. с S (Л 00 00 4 |СД

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (Я1) 4 Н 05 В 6/06

»»»»

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3874271/24-07 (22) 26.03.85 (46) 07.02.87. Бюл. У 5 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова(Ленина) (72) В.Б.Демидович, Э.Г.Ильменский, В.С.Немков, В.И.Руднев, В.А.Савельев и А.К.Северянин (53) 621.365.52(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 205857, кл. Н 05 В 6/06, 1965.

Авторское свидетельство СССР

Ф 206746, кл. Н 05 В 6/06, 1965.

Авторское свидетельство СССР

У 309475, кл. Н 05 В 6/06, 1967. . Авторское свидетельство СССР

У 675632, кл. Н 05 В 11/00, 1978. (54) ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОИСТВО (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — повы»»9»SUm> А 1 шение равномерности нагрева заготовок из различных материалов. Устройство содержит индуктор 1. индуктивную обмотку (ИО) 3 и резистивный электронагреватель (РЭ) 5. РЭ 5 соединен с ИО 3 через конденсаторный блок переменной емкости (КБ) 6 . КБ 6 содержит параллельно включенные цепочки конденсаторов 11 управляемых ключей 12. При подключении индуктора 1 в цепи: РЭ 5, ИО 3 и КБ 6 возникает ток. Изменяя емкость КБ 6, регулируют ток в РЭ 5, т.е. тепловыделение на заготовку 10. Оно зависит от материала заготовки, информация о котором поступает с задатчика материала

9, и от ее конечной температуры (информация с эадатчика температуры 8).

Эти сигналы поступают на блок обработки информации 7, который дает команду на изменение емкости КБ 6. 3 ил.

1 1 288945

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях, использующих индукционные нагревательные установки.

Целью изобретения является повышение равномерности нагрева заготовок из различных материалов.

На фиг.1 изображена схема устройства; на. фиг.2 — график изменения тепловой энергии Q, выделяемой резистивным электронагревателем; на фиг. 3схема обработки информации.

Устройство содержит индуктор 1 с футеровкой 2, индуктивную обмотку 3, намотанную по периметру теплоизолированной крышки 4, на внутренней,поверхности которой установлен резистивный электронагреватель 5, соединенный с обмоткой 3 через конденсаторный блок 6 переменной емкости. К чходам блока 7 обработки информации подключены выходы цифровых задатчиков конечной температуры нагрева 8 и материала заготовки 9.

Нагреваемая заготовка 10 установлена внутри индуктора 1 °

Конденсаторный блок 6 переменной емкости содержит параллельно включенные цепочки из блоков конденсаторов

11 и ключей 12 с блоками 13 управления.

Блок 7 обработки информации содержит элементы И 14 и элементы

ИЛИ 15.

Устройство работает следующим образом.

При подключении индуктора на рабочее напряжение возникает переменное электромагнитное поле, которое приводит к появлению в обмотке, намотанной по периметру теплоизоляционной крышки, электродвижущей силы Е. В цепи (фиг.1) обмотка 3 — резистивный электронагреватель 5 — конденсаторный блок 6 возникает электрический ток. В процессе протекания электрического тока по резистивному электронагревателю происходит превращение электрической энергии в тепло-.. вую. Выделенная при этом тепловая энергия идет на подогрев торца заготовки 10. Величина выделенной тепловой энергии прямо пропорциональна электрическому току, который, в свою очередь, определяется наведенной в обмотке ЭДС, а также величиной и характером сопротивления цепи обмотка— резистивный электрона грева тель — конденсаторный блок.

Устройство позволяет, изменяя емкость конденсаторного блока, регули5 ровать ток, протекающий по резистивному электронагревателю 5 в соответствии с формулой

Е где Е

R — наведенная в обмотке ЭДС; — активное сопротивление резистивного электронагревателя, Z — индуктивность обмотки, намотанной по периметру, крышки;

Ю = 27f, f — частота питающего напряжения.

20 1

Изменение соотношения (2 Z — — ) цс вариацией с позволяет регулировать ток I, а соответственно, и тепловую энергию Q, выделяемую резистивным электронагревателем 5. Кроме того,при использовании явления резонанса

1 (QZ = — — ) увеличивается максимально

Юс возможное значение тепловой энергии, отдаваемой резистивным электронагревателем 5. Работая на различных уча- стках резонансной кривой (фиг.2),что достигается изменением емкости конденсаторной батареи, регулируют мощЗ5 ность тепловой энергии, выделяемой электронагревателем 5.

В зависимости от материала нагреваемой заготовки (от сочетания ее электро- и теплофизических свойств соответствующая информация поступает с задатчика 9 материала нагреваемых заготовок на один из входОв блока

7 обработки информации) и в зависимости от уровня заданной конечной температуры (соответствующий сигнал поступает с задатчика 8 конечной температуры нагрева на другой из входов блока 7 обработки информации) с выхода блока 7 поступает на управляющий вход конденсаторного блока 6 переменной емкости команда на изменение емкости конденсаторной батареи.

Величину емкости конденсаторного блока устанавливают в зависимости от тепловой энергии, выделяемой реэистивным электронагревателем, при этом обеспечивают соотношение

Р и „Р „„Р— — РАов

3 1 2889 где Р— удельная поверхностная мош .и. и ность, выделяемая индукционным нагревателем в средней части загрузки;

Р п удельная поверхностная мощность, выделяемая индукционным нагревателем в торцо-. вой части заготовки;

Р— удельная поверхностная мощ г ность тепловых потерь тор- 10 цовой частью заготовки; .Р— удельная поверхностная мощдоь ность, выделяемая резистивным электронагревателем в торцовой части заготовки. 15

Конденсаторный блок переменной емкости- представляет собой набор блоков конденсаторов, причем последовательно с каждым из этих конденсаторов включены ключи В качестве ключей использо Zp ваны тиристорные ключи, собранные по .бивентильной схеме. Процесс коммутации тиристоров осуществляется в функции управляющего сигнала, поступающего с выхода блока 7 обработки инфор— мации. Вместо тиристорных ключей мо.гут быть использованы контакторы.

Блок 7 обработки информации работает следующим образом.

В зависимости от сочетания сигна30 лов с задатчиков 8 и 9, т.е. от заданной температуры и материала, срабатывает один из элементов И 14 и элемент ИЛИ 15 и подает сигнал на блок 13 управления ключа 12, который подключает необходимый блок конденсаторов 11.

Использование предложенного уст.ройства обеспечивает достижение более равномерного нагрева как в установившемся режиме, так и в режиме термо- 40 .статирования. Равномерность нагрева повышается в среднем на 3-67.. Повьппе,ние качества нагрева приводит к уве,личению срока службы деформирующего.

45 4 оборудования (снижается, например, износ валков прокатных станов, матриц и пуансонов прессов). Использование устройства увеличивает, кроме того, величину термического КПД на

5 — 9Г.

Формула изобретения

Индукционное нагревательное устройство, содержащее футерованный индуктор с по меньшей мере одной торцовой теплоизолированной крышкой, на внутренней поверхности которой размещен-.резистивный электронагреватель, соединенный с индуктивной обмоткой, намотанной по периметру крьппки, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения равномерности нагрева заготовок из различных материалов, в устройство между электронагревателем и обмоткой введены по меньшей мере две включенные параллельно друг другу цепочки из последовательно соединенных конденсаторных блоков и снабженных блоками управления ключей, и два цифровых задатчика — конечной температуры нагрева и материала заготовки, выходы задатчиков по одному из каждого объединены в пары, которые подключены к входам введенных по числу указанных цепочек элементов И, выход первого из которых подключен к блоку управления ключа первой цепочки и к первым входам введенных элементов ИЛИ, число которых на единицу меньше числа элементов И,а число входов элементов ИЛИ на единицу больше порядкового номера элемента ИЛИ, выход каждого следующего элемента И подключен к входу элемента ИЛИ, номер которого соответствует номеру самого элемента

И, а выходы элементов ИЛИ соединены с входами соответствующих блоков управления ключей.

l288945

Составитель О.Турпак

Редактор О.Юрковецкая Техред И.Попович Корректор И.Муска

Заказ 7825/60 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1!3035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д,4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.ужгород,ул.Проектная,4