Способ питания многопозиционной индукционной нагревательной установки

 

l»>892747

Союз Советски и

Соцнапнстнческнк

Республик

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (5l)M. Кл. (6l ) Дополнительное к авт. свнд-ey(22) Заявлено 24. 03. 80 (2l ) 2д04761/24-07 с присоединением заявки М— (23)приоритет

Опубликовано 23.12 81 ° Бюллетень 1>й 47

Н 05 В 6/06 фкудорстиеииый комитет

СССР оо Аелам изобретеиий и открытий (53) УДК 621. 365. .52(088.8) Дата опубликования описания 25. 12 81 (72) Автор изобретения

Ю.В. Воробьев (Vl) Заявитель

Уфимский авиационный институт им. Ор (54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ИНОГОПОЗИЦИОЕ1НОЙ

ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ

УСТАНОВКИ

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть применено в электрометаллургии и электротермии.

Известен способ частотного регулирования мощности индукционных ус- . тановок, заключающийся в том, что изменяют выходную частоту источника питания и при этом мощность, выделяемая в нагрузке, изменяется либо за счет изменения действующего значения тока нагрузки 11), либо за счет резонансных свойств самой нагрузки 121, Недостатком этого способа является то, что он применим лишь для регулирования мощности однопозиционных индукционных нагревательных установок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ питания многопозиционьой индукционной нагревательной установки, содержащей, по меньшеи мере, два колебательных контура из параллельно соединенных индуктора с обрабатываемым изделием и компенсирующего конденсатора, и источник питания с регулируемой частотой, при котором нагрев изделий производят подключением источника питания одновременно ко всем контурам, настроенным на различные собственные резонансные частоты, а частоту источника питания поочередно уравнивают с собственной резонансной частотой каждого контура g3), Недостатком этого способа является то, что мощности, которые выделяются в индукторах позиций при резонансе, неодинаковы, так как индуктивности индукторов нагрузочных колебательных контуров позиций, как правило, практически одинаковы. Поэтому изменяют резонансную частоту нагрузочного колебательного контура при настройке изменением емкости

20 компенсирующего конденсатора. Это приводит к тому, что для повышения резонансной частоты нагрузочного колебательного контура приходится умень89274

На фиг. l изображена блок-схема двухпозиционной установки, в которой может быть реализован способ; на фиг. 2 — частотные характеристики, 30 (а — зависимость обшей мощности; б — мощностей каждой позиции от частоты).

Установка содержит источник 1 питания с регулируемой частотой, дополнительные дроссели 2, через которые источник l питания связан с колебательными контурами каждой позиции. Колебательные контуры каждой позиции включают в себя индукто- 40 ры 3 и 4 с нагреваемыми изделиями и компенсирующие конденсаторы 5 и

6. Вторая позиция имеет дополнительный конденсатор 7, подключенный параллельно конденсатору 6 через ключ 8. 45

Для удобства применения характеристики (фиг. 2) построены в отном Э сительных единицах P †. -, где

+йоМ

P — текущие значения мощностей, Рщ — расчетное номинальное значе- 50 ние мощности, которое принято эа базовое.

В данном случае, за базовое значение мощности принята мощность P = 100 кВт, а мощность каждой позиции

Р1 =Р 500 от.

Коэффициент Кр определяется по формуле К = —, где f> — текущее а

35 шать емкость компенсирующего конденсатора и, поэтому, мощность, выделяющаяся в этом контуре при резонансе уменьшается.

Кроме того, при регулировании мощностей позиций приходится изменять скважность переключений частоты источника питания так, чтобы скомпенсировать уменьшение мощности, выделяемой в индукторах позиций при высокой резонансной частоте. Это приводит к нарушению оптимального режима согласования источника питания с нагрузкой, снижению КПД установки.

Цель изобретения — повьппение КПД установки путем улучшения равномерности загрузки источника питания.

Для достижения этой цели одновременно с каждым последующим уравниванием частоты источника питания

20 с собственной частотой одного из контуров увеличивают собственные резонансные частоты всех остальных контуров выше частоты источника питания, например путем изменения емкости комУ

25 пенсирующих конденсаторов.

7 4 значение частоты, Г6- „, — базовое значение частоты.

В данном случае за базовое значение принята частота fg g =1000 Гц.

Штрих-пунктирным кривым на фиг.2а, б соответствует настройка нагрузочиого колебательного контура первой позиции на резонансную частоту феь =

=1025 Г4. При этом конденсатора 7 отключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и 6 равны соответственно

647 и 582 мкФ и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции равна Гоп =1148 Гц.

Пунктирным кривым на фиг. 2а, б соответствует настройка колебательного контура второй позиции на резонансную частоту Гре =975 Гц. При этом конденсатор 7 подключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и (6+7) равны соответственно 647 и

712 мкФ. Собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции fpq =1025 Гц оказывается вьппе, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции

Фреьп =975 Гц.

Работа установки происходит следующим образом.

Пусть выходная частота источчика питания имеет значение резонансной частоты колебательного контура первой позиции fpe> =1025 Гц. При этом конденсатор 7 должен быть отключен и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции

f -=1148 Гц.

В этом случае относительные значения мощностей, выделяемых в индукторах первой (Р4 ) и второй (Р ) позиций равны соответственно 0,5 и 0,3, а относительное значение обшей мощности

Р равно 0,8.

Через время, определяемое системой автоматического регулирования, выходную частоту источника питания устанавливают равной резонансной частоте коI лебательиого контура второй позиции

ГРе =975 Гц и, одновременно с этим, изменяют собственную резонансную частоту колебательного контура второй по позиции подключением дополнительного конденсатора 7. Таким образом, собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции

f =1025 Гц оказывается вьппе, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции. В этом случае, относительные значения мощносчисло позиций, и дает возможность использовать этот способ регулирования в индукционных установках с низкой добротностью.

Испытания на макете двухпозиционHoNI индукционной установки мощностью

160 кВт показали, что применение этого способа регулирования повысило

КЦЦ установка íà 23 по сравнению с известным способом.

Формула изобретения

Способ питания многопозиционной индукционной нагревательной установки, содержащей по меньшей мере, два колебательных контура из параллельно соединенных индуктора с обрабатываемым изделием и компенсирующего конденсатора, и источник питания с регулируемой частотой, при котором нагрев иэделий производят подключением источника питания одновременно ко всем контурам, настроенным на раз-. личные собственные резонансные частоты, а частоту источника питания поочередно уравнивают с собственной резонансной частотой каждого контура, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД установки путем улучшения равномерности загрузки источника питания, одновременно с каждым последующим уравниванием частоты источника питания с собственной частотой одного из контуров увеличивают собственные резонансные частоты всех остальных контуров выше частоты источника питания, например, путем изменения емкости компенсирующих конденсаторов, Источники информации, принятые во внимание нри экспертизе

Бедфорд Б. и Хафт P. Теория автономнь1х инверторов. И., "Энергия", 1969.

2. Кацнельсон С.И. и др. Частотные характеристики нагрузочного контура и их влияние на режимы работы инвертора. Труды УАИ. Вып. 64, УФА, 1974.

3. Сабанеева Г.И. и др. Расчет электромагнитных процессов в тиристорном инверторе со сложной резонансной нагрузкой, Межвузовский сб. Сложные электромагнитные поля и электрические цепи, УФА, 1975, Р 3.

5 892747 Ь

3(М теи Р1 и Р равны соответственно

0,25 и 0,5, а относительное значение общей мощности P равно 0,75.

Через промежуток времени, определяемый системой автоматического S регулирования, выходную частоту источника питания делают равной. резонансной частоте колебательного контура первой позиции fp =1025 Гц, одновременно с этим изменяют собст- 1Ф венную резонансную частоту колебательного контура второй позиции отключением дополнительного конденсатора 7. При этом значение собственной резонансной частоты колеба- % тельного контура второй позиции

Ьа =1148 Гц, что выше резонансной частоты колебательного контура первой позиции. В этом случае относительные значения мощностей Р, Р1 и 20

Р снова равны 0,8, 0,5 и 0,3 соответственно.

Таким образом, при использовании предлагаемого способа регулирования значение обшей мощности, потребляе- 25 мой от источника питания, при регулировании практически не изменяется, s то, время, как мощности, выделяемые в индукторах каждой позиции, изменяются в широких пределах. Посколь- за ку оптимальный режим согласования источника питания с нагрузкой при регулировании не нарушается, то

КПД установки при регулировании имеет высокое значение.

Кроме того, в предлагаемом способе сравнительно большая величина различия мощностей позиций при резонансах

Ф уР достигается при значительно меньшем диапазоне изменения частоты источб ника питания Af . В рассматриваемом случае диапазон изменения частоты источника питания при регулировании дГ=Фреь„ -fp з =50 Гц, при этом

AP =g+-P+, имеет значение 0,2 и 0,25.

В известном способе диапазон изменения частоты hf=faa -Го 1148-1025

=123 Гц. При этом на частоте Ц

1025 Гц значение ьР равно 0,2, а е-на частоте фд =1148 Гц значение йР

0,05.

Сужение диапазона изменения частоты источника питания при регулировании снижает требования к источнику питания, расширяет функциональные возможности многопозиционных установок, так как позволяет увеличить

892747

6 аг

Составитель О. Турпак

Редактор Н. Волкова Техред 3. Фанта

Копвектоп В. Бутяга

Подписное

Заказ 11287/87 Тираж 892

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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