Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке

 

Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить качество нагрева. Индукционная установка содержит колебательные контуры (КК) 1, 2, 3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов, подключенных к высокочастотному инвертору 4 с генератором . 5, управляемым регулятором 6 резонанса, на входы которого поступают через коммутаторы 7, 8, 9 сигналы рассогласования КК 1, 2, 3. В любой момент может быть включен один из коммутаторов, работа которых, программируется таймерами 10, 11, 12, . от ЭВМ 13. По максимальному среднему значению т-ры зоны за период изменения частоты регулируют скважность в каждой зоне пропорционально разности между макс, и средним значением относительных т-р в той же зоне. 2 ил. (Л со 4 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 Н 05 В 6/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4024372/24-07 (22) 19,02,86 .(46) 23.10,87, Бюл, № 39 ,(71) Уфимский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) Ю.M.Ãóñås1s В.М.Марон, Е.И.Снятков и В.Э.Дель (53) 621.365.52 (088.8) (56) Патент США № 3717807 кл. 321-27, 1976, Авторское свидетельство .СССР № 647815, кл. H 02 М 7/515 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1102057s кл. Н 02 M 7/515t 1983. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ В

МНОГОЗОННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить качество нагрева. Индукционная установка содержит колебательные контуры (КК)

1, 2, 3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов, подключенных к высокочастотному ннвертору 4 с генератором. 5, управляемым регулятором

6 резонанса, на входы которого посту.пают через коммутаторы 7, 8, 9 сигналы рассогласования КК 1, 2, 3, В любой момент может быть включен один из коммутаторов, работа которых программируется таймерами 10, 11, 12, от ЭВМ 13. По максимальному среднему значению т-ры эоны за период изменения частоты регулируют скважность в каждой зоне пропорционально разности а (D между макс. и средним значением относительных т-р в той же зоне. 2 ил.

1347196

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукциойном нагреве в металлургии машиностроении и других областях.

Целью изобретения является повышение качества нагрева путем выравнивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источника питания, На фиг,1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ; на фиг,2 — блок-схема программы нагрева управляюшей ЭВМ системы, Индукционная установка, реализующая предлагаемый способ (фиг, 1 ) содержит три параллельных колебательных контура 1-3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов, Колебательные контуры 1-3 включены в последовательную группу и питаются от высокочастотного инвертора 4, частота которого задается генератором 5, который управляется входным сигналом регулятора 6 резонанса, на вход которого через коммутаторы 7 — 9 могут поступать сигналы рассогласования колебатсльных контуров 1-3, В любой момент времени может быть включен лишь один из трех коммутаторов, Работа коммутаторов управляется выходными сигналами программируемых таймеров 10-12, включенных в кольцевую схему, Периоды работы таймеров программируются от управляющей 3ВМ 13, Измерение и ввод значений температур нагреваемых зон индукторов контуров 1-3 осуществляется с помощью многоканального

АЦП 14.

Устройство, реализуюшее предлагаемый способ, работает следующим образом.

Настройка инвертора 4 в резонанс с каждым иэ контуров 1-3 происходит с помощью регулятора 6 резонанса, При этом дпя настройки инвертора, на пример, в резонанс с контуром 3 дол— ен быть замкнут коммутатор 9. При этом сигнал рассогласования частоты от резонансной частоты контура 3 по,ступает на вход регулятора 6 резонанса который в зависимости от знака и величины рассогласования и зменяет частоту управляемого задающего генератора 5 до тех пор, пока не исчезнет сигнал . рассогласования, т,е. когда инвертор 4 настроится в резонанс с колебательным контуром 3.

Длительность настроенного состояния каждого контура .1-3 определяется соответственно периодами таймеров

10-12, включенных в кольцевую схему и работающих поочередно, Конец работы каждого таймера является сигналом начала работы для следующего, Сигнал конца работы таймера 12 uc)p пользуется также как признак конца цикла, в течение которого каждая иэ нагрузок пребывает один раз в настроенном состоянии, Периоды Т; таймеров программируются с помощью

15 управляющей ЭВМ 13. Периоды таймеров пропорциональны скважностям Я, настроенных состояний нагрузок, сумма периодов работы таймеров равна времени Тр . По истечению времени Т

2О вычисляются и выводятся новые значения периодов Т; (скважностей Б," ) таймеров в зависимости от результатов измерений относительных температур эон Й, с помощью многоканаль25 ного АЦП 14, Выполнение программы управляющей

3ВМ 13 (фиг, 2) начинается с ввода установленных конечных значений температур 6, с пульта ЭВМ (блок 15) щ Затем производится ввод с помощью

AIJII.14 значений температур всех зон

Я (блок 16), где ) — номер из,мерения в цикле, Следующий блок 17 осуществляет определение относительных введенных значений температур зон путем деления текущей температу.ры каждой зоны 8 1 на конечное значение O„, этой зоны, Блок 18 производит вычисление среднего значения

4р относительных температур эон для j измерений в цикле, Для этого используется формула

-Ч

О., (j-1)6)4- t t8-.

Ь,)

45 Ф где 0 — среднее от носительное значение температуры зоны, вычисленное для измерений в текущем цикле периодической настройки инвертора, Формула позволяет вычислить среднее значение, используя лишь вычисленное для (J-1 )-ro измерения среднее значение и 1 измерение.

Это позволяет экономить память, не нужно хранить все измеренные значения и использовать для этих вычислений лишь две ячейки памяти для каж1347196

55 дой эоны. Далее блок 19 производит анализ конца цикла по выходному сигналу таймера 12, свидетельствующего о том, что завершился цикл, в течение которого осуществлялись настрой:ки на резонансные частоты контуров

1-3. В случае отсутствия признака конца цикла возобновляется выполнеННе 6IIoK !6 H BBoäëòñÿ текущие значения температур эон с последующим вычислением в блоках !6 и 18 относительных и средних значений. При наличии признака конца цикла выполняется блок 20, где осуществляется сортировка средних эа цикл значений темпераг тур зон 8. и выбирает ся мак симальное значение max 8, Значение i соотнетстнующее максимальному значению 8,, равно номеру "лидирующей" эоны, имеющей максимальную относительную температуру. Далее в блоке 21 производится анализ на достижение температурами зон конечных значений.. Для исключения перерегулирования анализ производится для температуры "лидирующей" эоны. Если установленные конечные значения температур достигнуты, про= изводится остановка ныполнения программы (блок 24) или передача управления для осуществления следующей после термической подготовки технологической операции, В противном случае выполняется блок 22, в котором вычисляются по формуле значения скваж ностей, которые затем .выводятся ЭВМ

13 на таймеры 10-12 при выполнении блока 23, Выполнением блока 23 завершается пикл нагрева и управления, Для выполнения следуюшего цикла выполнение программы IIQ окончанию вывода в блоке 23 продолжается выполнением блока 16, Способ осуществляют в лабораторных условиях. Индукторы колебатель-ных контуров 1-3 выполняют идентичными, различные резонансные частоты. контуров достигаются изменением величин емкости компенсирующих конденсаторон, Инвертор 4 выполняют по несимметричной схеме и рассчитывают на мощность 100 кВт и выходную частоту 2400 Гц, Управляемый задающий генератор 5 выполняют на микрбсхеме

Кр 1006 В и 1, ключи 7-9 — на полевых транзисгорах. В качестве управляюшей ЭВМ используют микро-ЭВ!!

"Электроника-ДЗ-28". Таймеры 10-12 выполняют идентичными на микросхеме

К580БИ53, многоканальный АЦП 4 на микросхеме Kl! 11IIHI Для измерения температур зон используют термоэлектрические преобразователи типа

ТХА, для измерения рассогласования фаэовые дискриминаторы, н качестве регулятора 6 резонанса — ПИД-регулятор.

Длительно сть цикл а р авн а 0 с.

Постоянные времени нагрева зон 300 с, 500 с, 700 с. Конечные значения температур следующие. . 7», = 900 С, 0» = 700 С, g = 500 С. Время нагрева до установленных значений температур составляет 350 с. Разность между относительными значениями температур зон в течение всего процесса нагрева не более 0,005, Для реализации способа существенное значение имеет выбор величины периода Т настройки, Его увеличение недет к росту неравномерности относительных температур зон в процессе нагрева. Уменьшение цикла ограничивается суммой длительностей переходных процессов всех колебательных контуров. При близких к этои величине значениях цикла резко увеличивается длительность нагрева, поскольку снижается среднее значение мощности, воспринимаемой всеми зонами, Наиболее приемлемые значения цикла лежат в диапазоне 1,20-500) О.

Предлагаемый способ позволяет снизить на 25-307 неравномерность относительных температур в течение всего процесса нагрева.

35 фар мул а иэобретения

Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке, содержащей несколько параллельных колебательных контуров, настроенных на различные резонансные частоты и подключенных к источнику питания в виде инвертора с регулируемой выходной частотой, при котором контролируют температуры эон нагрева индуктора каждого контура, изменяют выходную частоту источника питания по периодическому закону, настраивая ее поочередно в резонанс с частотой каждого из контуров, и регулируют скважность настроенного в резонанс с частотой контура состояния источника питания в функции измеренного значения температуры одноименной зоны, отличающийся тем, то>

) 347196

Составитель О. Турпак

Редактор И.Шулла Техред А.Кравчук Корректор Н. Король.

Заказ 5128 j52 Тираж 798 Подпи сное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 с цепью повышения качества нагрева путем выравнивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источника питания, определяют текущие относительные температуры каждой зоны путем деления измеренных температур каждой зоны на заданное конечное значение температуры этой

I зоны, определяют средние значения относительных температур зон эа период изменения частоты, выбирают иэ

5 средних значений максимальное и регулируют укаэанную скважность в каждой зоне пропорционально разности между максимальным и средним значением относительных температур в той же зоне,