Устройство для индукционного нагрева ферромагнитных изделий

 

СССР

K- 64162

Класс 21h, 29оа

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛьСТВУ

Устройство для индукционного нагрева ферромагнитных изделий

Заявлено 5 июля 1943 года в Наркомтяжмаш за X 66 (323207) Опубликовано 31 января 1945 года

При применении электрического тока промышленной частоты (например, 50 герц) для индуктивного нагрева стальных деталей под закалку, горячую штамповку, поковку и для других подсобных целей возникают трудности, в виде недостаточной интенсивности нагрева при температурах выше точки Кюри (768 С). С другой стороны, первоначальный нагрев изделия токами промышленной частоты крайне желателен, так как обеспечивает равномерность нагрева детали по сечению в силу глубокого проникновения магнитного потока в массу детали. Как известно, при повышении температуры, когда значение удельного сопротивления увеличивается, глубина проникновения возрастает. При температуре около

700 С магнит ные свойства стали значительно изменяются, при этом магн итная проницаемость уменьшается и при температурах выше

768 С будет равняться единице, что определяет равномерный нагрев изделия и при более высоких частотах. С повышением частоты интенсивность эффекта нагрева увеличивается.

Настоящее изобретение относится к устройству для индукционного нагрева ферромагнитных изделий с каскадным расположением двух или более индукторов. Из них расположенные первыми по ходу движения нагреваемого изделия питаются электрическим током промышленной частоты, порядка 50 герц, а последующие — токами повышенной частоты. В качестве источников тока повышенной частоты, согласно изобретению использованы индукторы первых зон нагрева, включенные по схемам умножителей частоты или снабженные дополнительными обмотками, включенными по схемам умножителей частоты.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг. 1 которого представлен разрез индуктора первой зоны, на фиг. 2 дана схема предлагаемого устройства с питанием от трехфазного тока, а на фиг. 3 изображена схема с питанием от однофазной сети.

Предлагаемое устройство состоит из нескольких индукторов, включенных так, что обмотка индуктора последней зоны нагрева получает питание током повышенной часто. ы от дополнительных обмоток кондукторов первых зон нагрева.

Таким образом индукторы первых № 64162 зон устройства совмещают в себе функции аппарата для нагрева деталей и функции умножителя частоты.

Значительное насыщение участка магнитной цейи, образуемого деталью, пребуемое для создания необходимой интенсивности нагрева, отвечает также необходимому для работы умножителя режиму, пои котором получается большое искажение кривой магнитного потока.

Индуктор первой зоны (фиг. 1) представляет собой электромагнитный а ппарат с незамкнутой магнитной цепью 1 и цилиндрической обмоткой 2, включаемой в сеть нормальной промышленной частоты.

Внутри обмотки помещается подвергаемая нагреву деталь 3. Вторая обмотка 4 входит в схему умножения частоты. Термо изолирующий цилиндр 5 предназначен д. я уменьшения тепловых потерь.

Индуктор умноженной частоты конструктивно идентичен описанному, отличаясь от него наличием только одной обмотки, питаемой от схемы умножения частоты.

На фиг. 2 дана схема предлагаемого устройства с питанием от сети трехфазного тока. Здесь !— внешние магнитопроводы, 2 — первичные обмотки трех индукторов первой зоны нагрева; 3 — нагреваемые детали; 4 — вторичные обмотки, расположенные на индукторах первой зоны (обмотки| утроителя частоты); 7 — обмотка утроенной частоты; 8 — внешний магнитопровод индуктора последней зоны нагрева; 9 — повышающий трансформатор; 10 — конденсаторы.

Умножитель частоты по этой схеме является утроителем частоты. Работа утроителя основана на принципе выделения в кривой э.д.с. третьей гармоники. В систему утроителя входят три индуктора первой зоны, первичные обмотки которых включены звездой, а вторичные разомкнутым треугольником. При таком соединении обмоток в. магнитных потоках и в фазных э.д.с. возникают третьи гармоники.

Сумма э.д,с. основной частоты в цепи обмоток 4 равна нулю, а э.д.с, третьей гармоники будут суммироваться арифметически и на зажимах 11, 12 будет утроенное фазное напряжение третьей гармоники.

В утроителях индукция обычно берется порядка 17 000 — 18 000 гаусс и в этом случае э.д.с. третьей гармоники достигает 30 — 35% основной гармоники. Нежелательно, чтобы температура нагрева в первой зоне была выше 600 С, имея в виду понижение магнитных свойств стали выше этой температуры, поэтому нагрев выше 600 С должен происходить либо в индукторе повышенной частоты, либо в особом индукторе (промежуточная зона).

Помимо описанной схемы могут быть использованы и другие схемы умножителей. На фиг, 3 приведена схема, составленная при использовании схемы умножителя частоты

Шмидта, где обозначены 2 — первичная обмотка индуктора, ра6отающего с сильным насыщением. магнитной системы; 1 — магнитопровод этого индуктора, 7 †обмотка индуктора с ненасыщенной магнитной цепью, 8 — магнитопровод, второго индуктора:, работающего на повышенной частоте, 13 — 14 — обможа и магнитопровод третьего индуктора, 15 — 16 зажимы в цепи повышенной частоты, 17 — промежуточные трансформаторы, 18 конденсаторы.

Умножитель работает на принципе несовпадения кривых магнитного потока индукторов с насыщенной и ненасыщенной магнитными цепями. Колебания напряжения, получаемые на зажимах 15 — 16, будут относиться к колебаниям высших гармоник. Частота тока, циркулирующего в цепи 17 — 18, определится данными этой цепи.

В первом индукторе будет происходить нагрев детали до 650—

700 С, т. е. когда деталь будет обладать магнитными свойствами.

Во втором индукторе нагрев будет примерно от 650 до 750 — 800, т. е. в то время, когда сталь уже не будет обладать магнитными свойствами (ненасыщенная цепь) и должна быть рассчитана на небольшое повышение температуры, в

М 64162

Предмет изобретения

Устройство для индукционного нагрева ферромагнитных изделий с каскадным (т. е. с последовательным по ходу движения изделия) Фиг. 1

Фиг. 2

j -so

Фиг. 3

У =Л гЕЛи у . з,с, 6-

Техн. редактср М. В. Смольякова

Ств. редактор Д. А. Михайлов

Л123569 Подписано к печати 13/VII — 1946 r. Тираж 500 экз. Цена 65 к. Зак.105

Типография Госпланиздата, им, Воровского, Калуга соответствии с небольшой интенсивностью нагрева при токе промышленной частоты. Нагрев в третьем индукторе будет в пределах от 800 до 950 — 1100 С.

Предлагаемое устройство может найти широкое применение в различных отраслях промышленности для закалки деталей, имеющих массовое или поточное производство. расположением двух или более индукторов, из которых первые по ходу движения изделия питаются током промышленной частоты (порядка 50 герц), а последующие— токами повышенной частоты, о тличающееся тем, что, с целью устранения необходимости применения специальных источников тока повышенной частоты, в качестве такого источника использованы индукторы этого же устройства, питаемые током промышленной частоты и включенные по известным схемам умножителей частоты или снабженные дополнительными обмотками, включенными по схемам умножителей частоты.