Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий

 

)

Московский ордена Ленина и ордена Октябрьскбя(71) Заявитель

- -=- =.=

Революции энергетический институт (5") ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА

ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к электротермии и может быть применено при ин. дукционном нагреве ферромагнитных изделий.

Известны индукционные установки, в которых контроль температуры производят с помощью прямых или косвенных методов (1 ).

При прямом способе контроля применяют в качестве температурных датчиков термопары и пирометры. Термопары применяются сравнительно редко, так как непосредственный контакт с нагреваемым изделием в большинстве случаев невозможен. Пирометры при низкотемпературном нагреве {до 500 С) имеют значительную погрешность. При косвенном способе контроля тепловым режимом используют программные регуляторы. Однако данный способ контроля температуры имеет большую погрешность, так как режим нагрева подбирают предварительно по первой пар2 тии заготовок. В процессе работы регулятора физические свойства нагреваемого материала, а также условия работы могут измениться.

Наиболее близкой по технической

5 сути к предлагаемой ярляется индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая ин" дуктор, подключенный к источнику питания, через коммутирующий элемент, 1О управляющий вход которого через вы- . ходной формирователь связан с выхо-. дом блока сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а со вторым входом - вы-.

15 ход блока контроля температуры изделия.

Блок контроля температуры может быть выполнен в виде бесконтактных

20 термодатчиков или датчиков тока или напряжения Г2 ).

Контроль по электрическим параметрам в садочных печах эффективен в

3 98 диапазоне температур, близких к температуре магнитных превращений, К тому же этот способ не позволяет контролировать температуру по длине изделия.

Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры.

Для достижения этой цели в индукционной установке, содержащей индуктор, подключенный к источнику питания через коммутирующий элемент, управляющий вход которого через выходной формирователь связан с выходом блока сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а со вторым - выход блока контроля температуры изделия, источник питания выполнен в виде источника тока, а блок контроля температуры выполнен в виде датчиков тангенциальной и радиальной составляющих напряженности магнитного поля в рабочем зазоре индуктора, связанных через цходные формирователи сигнала с входами блока деления, выход которого служит выходом блока контроля температуры.

На фиг. 1 изображена блок-схема уотановки; на фиг. 2 — зависимости радиальной и тангенциальной составляющей напряженности от температуры.

Установка содержит индуктор 1, в котором размещено нагреваемое изделие 2, датчики тангенциальной 3 и радиальной 4 составляющих напряженности магнитного поля в рабочем зазоре индуктора. Входные формирователи 5 и 6 связывают датчики 3 и 4 с блоком деления 7. Датчики 3 и 4> входные формирователи 5, 6 и блок деления образуют блок контроля температуры, выход которого связан с одним из входов блока сравнения 8.

К другому входу блока сравнения 8 подключен выход задатчика температуры 9. Выход блока сравнения через выходной формирователь 10 связан с управляющим входом коммутирующего элемента 11, через который осуществлена связь индуктора 1 с источником тока 12.

Установка работает следующим образом, При подаче напряжения на индуктор 1 создается магнитный поток, замыкающийся через нагреваемое изделие 2 и рабочий зазор между индук9753 тором и изделием. В датчиках 3 и 4 наводятся напряжения, величины которых пропорциональны тангенциальной и радиальной составляющим напряженности магнитного поля.

При нагреве ферромагнитных материалов магнитные силовые линии входят в иэделие под произвольным углом, отличным от 90 . Изменение температуры тела (при постоянном значении тока индуктора ) ведет к изменению глу бины проникновения и перераспределению величин составляющих напряженности магнитного поля, при этом тангенциальная составляющая уменьшается, а радиальная увеличивается.

Следовательно, величины составляющих напряженности магнитного поля дают информацию о изменении температуры иэделия в области нахождения датчика напряженности магнитного поля

) поэтому можно, задав определенное значение одной из двух составляющих напряженности магнитного поля (или отношения составляющих ),контролировать температуру изделия.

На фиг. 2 изображены зависимости величин радиальной Н2 и тангенциальной Н2 составляющих магнитного поля от температуры нагреваемого изделия.

Кривые а и Я соответствуют значению радиальной составляющей поля Н, о и; . — тангенциальной составляющей

Н . Кривые получены при постоянном зйачении тока индуктора. или интег-. рального значения напряженности магнитного поля Н, яричем кривые а и 5 получены при 3 = 150 А а кривые о и Ъ при Зи= 100 А, Зависимости соответствуют изменению температуры от 20 до 500ОС, т.е, до точки магнитных превращений.

В качестве нагреваемого изделия применялись стальные полые цилиндры диаметром 80 и 220 мм и высоте 500 мм при диаметре индуктора 360 .мм, а также листы из ферромагнитной стали. толщиной 8 мм и диаметром 600 мм при двухслойном. плоском индукторе диаметром 600 мм. Измерение температуры нагреваемого изделия проводилось с помощью хромель-капелевых термопар °

S

1о

zo

25 зо

Формирователи напряжения 5 и 6 выпрямляют сигналы с датчиков 3 и 4, а также изменяют уровень сигналов соответственно входным параметрам блока деления 7. С блока деления 7

5 9897 сигнал, пропорциональный отношению двух составляющих напряженности магнитного поля подается на один вход блока сравнения 8, на другой вход которого подается сигнал с задатчика температуры 9. При неравенстве сигналов с блоков 7 и 9 на выходе блока сравнения появляется импульс, который через выходной формирователь производит. отключение индуктора с помощью 10 коммутирующего элемента 11. Выходной формирователь выполнен по схеме усилителя мощности и служит для формирования выходного сигнала. В качестве датчиков напряженности магнитного 45 поля могут применяться приборы индукционного типа. При превышении сигнала с блока деления 7 уровня сигнала задатчика 9 .импульс с выхода системы сравнения 8 выдает команду на отклю- го чение коммутирующего элемента 11, т.е. снятия напряжения с индуктора 1, В процессе нагрева ток индуктора 1 должен быть стабилизирован, что обеспечивается источником тока 12. 25

Контроль темйературы можно вести по одной составляющей магнитного поля.

При этом система управления упрощается (отсутствуют формирователь напряжения 5 или 6 и блок деления 7), зо однако точность определения температуры снижается.

Данный способ контроля и регулирования теплового режима имеет высокие показатели при нагреве(до 500оС ) изделий из ферромагнитного материала

35 (сталь, никель, ферромагнитные сплавы).

Способ контроля и регулирования тепI лового .режима по напряженности магнитного поля может найти применение во многих областях промышленности, например автомобильной и машиностро=" ительной.

Формула изобретения

Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания через коммутирующий элемент, управляющий вход которого че- . рез выходной формирователь связан с выходом блока. сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а с вторым " выход блока контроля температуры изделия, отличающая с я тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, источник питания выполнен в виде источника тока, а блок контроля температуры в виде датчиков тангенциальной и радиальной составляющих напряженности магнитного поля в рабочем зазоре индуктора, связанных через входные формирователи сигнала с входами блока деления, выход которого служит выходом блока контроля температуры..

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Свечанский Л. Д., Гуттерман К.Д.

Автоматическое регулирование электрических печей. И., "Энергия", 1965 с. 11-117 °

2. Справочник "Электрооборудование и автоматика электротермических установок", И., "Энергия", 1978, с.201"

216.

989753

2_#_ ХИ

Ь.g

Составитель О, Турпак

Техред ц.гладь Корректор А. Дзятко

Редактор А. Долинич

Заказ 11151/78 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

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

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