Способ регулирования температуры в индукционной установке

 

О П - Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

ИСАНИ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

« i 746465

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 21" 177 (21) 2545871/18-24 (51)М. Кл.

2 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

G 05 D 23/24 Государственный комитет

СССР

«о делам изобретений н открытий (53) УДК б21.555. б (088.8) Опубликовано 070780. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 07.07.80 (72) Авторы изобретения

А.В. Иванов, П.С. Ройзман и В.С. Рыськов (73) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ

В ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

Изобретение относится к области электротермии, может быть использовано при нагреве электропроводящих материалов в индукционных установках.

Известен способ регулирования температуры нагревательных установок, согласно которому измеряют температуру с помощью термодатчика, сравнивают сигнал температуры с установочной, преобразуют разнОстный сигнал в управляющий в усилительных блоках и воздействуют им на источник энергии с целью изменения текущей температуры нагревательного тела f1) .

Недостатком известного способа является сложность процесса регули- рования, возникающая из- за многократного преобразования сигнала датчика температуры в блоках регулятора.

Известен также способ регулирования температуры в индукционной установке путем измерения контролируемого параметра, сравнения его .с заданным значением и формирования управляющего воздействия (21.

По этому способу осуществляется контроль нагрева по температуре заготовки на выходе печи, но для предотвращения аварийного перегрева заготовки при отказе основной систеьы измерения температуры изменяют Максимальное количество электроэнергии, затрачиваемой на нагрев заготовки.

Недостатком известного способа является низкая точность регулирования температуры.

Целью изобретения является повышение точности.

Поставленная цель достигается тем, что контролируемый параметр формируют в соответствии с измеренным значением добротности нндуктора индукционной установки.

Предлагаемый способ удобно пояснить, рассматривая последовательиую электрическую схему замещения системы с распределенными параметра25 .ми: индуктор — нагреваемое тело.

Она представляет собой последовательное соединение активного и индуктивного эквивалентных сопротивлений, величины которых определяются числом

30 витков индуктора, геометрией сис746465 темы индуктор — тело, частотой тока в индукторе, удельными электрическими сопротивлениями материала индуктора и нагреваемого тела. В процессе индукционного нагрева эти параметры, определяющие активное и индуктивное эквивалентные сопротивления индуктора, не меняются и равны постоянным значениям, кроме величины удельного электрического сопротивления нагреваемого тела, которая по известному закону изменяется вместе с температурой тела. Следовательно величины эквивалентных активного и индуктивного сопротивлений индуктора определяют температуру тела, которую можно каким-либо образом регулировать, следя за значениями этих сопротивлений. Однако в процессе регулирования температуры эквивалентные сопротивления трудно измерить, гораздо проще воспользоваться параметром, который характеризует их величины — добротностью индуктора, она равна отношению индуктивного эквивалентного сопротивления индуктора к его активному эквивалентному сопротивлению.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для регулирования температуры rio предложенному способу; на фиг. 2 — зависимости добротности индуктора при нагреве различных электропроводящих материалов от температуры заготовки.

Устройство для регулирования температуры, реализующее предложенный способ, содержит генератор 1 переменного тока, колебательный . контур 2 нагрузки, образованный ем- костью 3 и индуктором, изображенным в виде эквивалентных индуктивности 4 и активного сопротивления

5, блок б измерений, блок 7 сравнения, задатчик 8, блок 9 управления.

Устройство работает следующим образом.

В ходе технологического процесса индукционного нагрева при помощи блока б измеряют текущую добротность индуктора. Добротность индуктора равна добротности колебательного контура, который образует индуктор с батареей компенсирующих конденсаторов, а она с большей точностью определяется через отношение тока в индукторе к току на входе этого контура, измеренйых при частоте собственных колебаний контура. Далее в блоке 7 сравнивают величину текущей добротности индуктора с заданной величиной с выхода задатчМка 8.

Для формирования сигнала с выхода задатчика 8 должны быть определены зависимости добротности индукто45, Способ регулирования температуры в индукционной установке путем измерения контролируемогб параметра, сравнения его с заданным значением и формирования управляющего воздействия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, контролируемый параметр формируют в соответствии с измеренным значением добротности индуктора ин55 дукционной установки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 484508, кл. G 05 0 23/24, 1971.

А0 2. Авторское свидетельство СССР

Р 293310, кл. С 21 0 1/42, 1967 (прототип).

40 ра от температуры нагреваемого тела для каждого конкретного случая: геометрии системы индуктор-тело,электрической проводимости материала индуктора, числа витков индуктора.

Для примера на фиг.2 изображена такая зависимость для индуктора с числом витков, равным 9, высотой 135 мм и диаметром 85 мм, в которой нагревалось цилиндрическое тело (диаметр

60 мм, высота 135 мм).

Кривая 1 — материал цилиндрического тела — сталь 45, кривая II титановый сплав ТВ-9, кривая III графит ГМЗ, кривая IV — медь М!.Далее разностный сигнал с блока сравнения подают в блок 9 управления и изменяют количество электроэнергии, поступающей с генератора переменного тока в колебательный контур нагрузки, поддерживая равенство разностного сигнала нулю, т.е. равенство текущей температуры тела и заданной.

Применение предложенного способа регулирования температуры в индукционной установке при отказе основной системы регулирования температуры позволяет повысить точность регулирования температуры.

При реализации способа на макете индукционной установки с использованием тиристорного преобразователя частоты была получена точность регулирования 3-5%, достаточная для многих технологических процессов с использованием индукционного нагрева. Испытания проводились с различными материалами нагреваемого тела: сталь, титан, медь, графит. При этом давление охлаждающей индуктор воды менялось в пределах 0,4-3 кг/см.

Формула изобретения

746465

Фиг. 1

Пу /ф юга от йю акоп ио

Фиг. 2

Составитель Л. Птенцова

Редактор Г. Петрова Техред М. Петко Корректор М. лароши

Ъ

Тираж 956 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4