Индукционное нагревательное устройство

 

1. ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее индуктирующую обмотку, размещенную на составНом магнитопроводе, участок которого БЙЕЛИОТ установлен на оси вращения, nepneff дикулярной продольной оси магнитопровода , и снабжен обмоткой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока,о т л и 1 а ю щ е е .ся тем, что, с целью повышенияj КПД устройства при трехфазном исполнении , магнитопровод выполнен Щ-образным , а ось вращения его подвижного участка размещена на пересечении продольных осей среднего стержня и ярма. 2. Устройство ПО.П.1, о т л и ч аю 1ц е е с я тем, что, с целью повышения равномерности загрузки фаз, участки ярма в зоне размещения подвижного участка выполнены изогнуты- g ми под углом 120° один к другому и (Л составляют 120 со средним стержнем. со 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU,, 1107348 A

3(5п Н . 05 В б/08! СРР )1ф? Р

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ щБНКпТ. ."" .

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3599837/24-07 (22) 06.06.83 (46) 07.08.84, Бюл. Р 29 (72) В.И.Мельников и A.Ô.Óñìàíîâ (71) Уфимский ордена Ленина авиационный институт им. Орджоникидзе (53) 621 ° 365 ° 51 (088 ° 8) (56) 1.Гитгарц Д.A. и др. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки, М., Энергия, 1972, с. 25-37.

2.Авторское свидетельство СССР

М 559469, кл. .Н 05 В Об, 1977., З.Авторское свидетельство СССР

9 877798, кл. Н 05 В 6/08, 1981. (54)(57) 1, ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее индуктирующую обмотку, размещенную на составНоМ магнитопроводе, участок которого установлен на оси вращения, перпеИ= дикулярной продольной оси магнитопровода, и снабжен обмоткой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышениями

КПД устройства при трехфазном исполнении, магнитопровод выполнен Ш-образным, а ось вращения его подвижного участка размещена на пересечений продольных осей среднего стержня и ярма.

2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повышения равномерности загрузки фаз, участки ярма в зоне размещения подвижного участка выполнены изогнуты- Pg ми под углом 120 один к другому и составляют 120" со средним стержнем, 1107348

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Известно использование для плавного регулирования режима работы индук- 5 ционной установки управляемых дросселей, которые в трехфазной установке могут быть подключены параллельно каждой фазе индуктора (1 3.

Недостатки этЬго устройства увеличение потерь мощности и удорожание установки эа счет применения мощных дросселей.

Известно также использование для регулирования режима работы индук" ционной установки дополнительной обмотки, подключенной к регулируемоМУ источнику постоянного тока и раэме щенной на магнитопроводе (2).

Недостаток данного устройства заключается в том, что увеличиваются

Потери активной мощности в магнитопроводе эа счет увеличения его намагниченности. Кроме того, регулирование коэффициента мощности îñóществляется путем увеличения реактивного параметра индуктора и под-. держания его на максимальном уровне, что увеличивает потери в самом иидукторе.

Наиболее близким к предлагаемОму является индукционное нагревательное устройство, содержащее индуктирующую обмотку, размещенную на Составном магнитопроводе, участок которого установлен на оси вращения, перпендикулярной оси магнитопровода, и снабжен обмогкой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока. Регулирование коэффициента мощности в нем осуществляется изменением тока в электромагните (31.

При работе известного устройства иМеются потеря в обмотке и сердечнике электромагнита от обратновращающегося поля. 45

50 бО Об Г

На фиг. 3 обозначены: ток (намагничивающая сила) а в нагревательном металле, отстающий от ЭДС Е на угол, зависящий от б5 соотношения активного и реактивного

Цель изобретения — повышение КПД устройства при трехфазном исполнении.

Для достижения укаэанной цели в индукционном нагревательном устройстве, содержащеМ индуктирующую обмотку, размещенную на составном магнитопроводе, участок которого установлен на оси вращения, перпендику.лярной продольной осН магнитопровода, и снабжен обмоткой, подключен.ной к регулируемому источнику постоянного тока, магнитопровод выполнен

Ш-образным, а ось вращения его подвижного участка размещена на пересечении продольных осей среднего стержня и ярма.

Кроме того, для повышения равномерности загрузки фаз участки ярма в зоне размещения подвижного участка выполнены изогнутыми под углом 120 один к другому и составляют 120 со средним стержнем.

На фиг. 1 изображено устройство применительно к трехфазной канальной печи; на фиг. 2 — Ш-образный магнитопровод; на фиг. 3 — векторная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства.

Индукционное нагревательное устройство содержит индуктирующие обмотки 1-3, размещенные на стержнях

Ы-образного стержневого магнитопровода 4, ванну 5 с металлом, вращающийся участок 6, являющийся электромаг-. нитом с .обмоткой, подключенной к регулируемому источнику 7 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

При подключении обмоток 1-3 к трехфазной системе питания относительно электромагнита б существует вращающееся магнитное Поле, так как магнитные потоки, встречающиеся в зоне расположения электромагнита б и .проходящие по стержням магнитопровода 4, смещены во времени на.120. и в пространстве. Элек-. тромагнит б раскручивается до синхронной скорости вращения, например, с помощью дополнительного .двигателя . (не показан).. В дальнейшем его.вращение поддерживается электромагнит" ным моментом. Регулирование коэффициента мощности осуществляется изменением тока в обмотке электромагнита б, Магнитный поток, создаваемый электромагнитом .б, вращается синхронно с вращающимся магнитным полем, создаваемым трехфазной системой то" ков обмоток 1-3. Следовательно, магнитный поток электромагнита б совпадает по фазе с магнитными потоками каждой из обмоток 1-3.

Принцип регулирования режима работы устройства яснее виден из векторной диаграммы (фиг. 3), которая отражает явления в каждой из обмоток 1-3. Обозначим через Ф суммарный поток в обмотке, создаваемый намагничивающими силами обмотки Экнагреваемого изделия j,è намагничивающей .силой дополнительного переменного

BoJIH, создаваемого электромагнитом б ð, совпадающим по фазе с потоком ф, а значит и с суммарной намагничивающей силой (для упрощения приня« то равенство намагничивающих сил токами, их создающими):

1107348 параметров нагреваемого металла;

3 (- ток (намагничивающая сила) индуктирующей обмотки;

Е " ЭДС, наведенная потоком фК в нагреваемом металле и обмотке; Ч - напряжение на обмотке, уравновешивающее ЭДС.

Согласно соотношению (1) векторы образуют фигуру, изображенную фиг. 3.

Предположим, что мощность нагре- 10 ва постоянна. Во время нагрева изменяется реактивный параметр нагреваемого металла, в результате чего . ток 3q изменяется до величины (фиг. 3), что приводит к изменению тока обмотки.до величины 3,gi

Изменение величины дополниТельной намагничивающей силы 3, до величины Э (фиг. 3) приводит к прежнему зна- чению тока

Таким образом, с помощью регулируемой намагничивающей силы 3,,при каком-либо возмущении, вызвавшем изменение реактивности, можно изменять реактивную составляющую тока каждой фазы обмотки индукторадо начального значения .и тем самым поддерживать : ее .постоянной.

В предлагаемом устройстве за счет отсутствия .обратно вращающегося поля ликвидируются потери в обмотке и сердечнике электромагнита..

При.наличии обратного .поля, вращающегося относительно электромагнита с двойной частотой 2f, удельные потери в сердечнике электромаг-. нита от этого поля подсчитываются по следующей формуле

) ñ(1 Рс(501(Х/5о з (2) где у (54) - удельйые йотери в стали при f 50 Гц.

Магнитопровод индукционного нагревателя выполнен иэ электротехнической стали марки 334 толщиной 0,5 мм, а величина магнитной индукции в нем

В = 1 Тр (50) = 1,6 Вт/кг и

Я=1,б (100/2) = 3,93 Вт/кг .

Таким образом, удельиые потери в сердечнике электромагнита от обратно вращающегося поля составляют

3,93 Вт/кг.

В предлагаемом устройстве эти потери, как и потери в обмотке электромагнита, устраняются, что повышает КНД предлагаемого устройства.

1107348

Составитель О.Турпак

Техред Л. Коцюбняк

Корректор А. Обручар

Редактор A.Ìoòûëü

Закав 5780/<5

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Фнниал ППП Патент, r.Óæãoðîä, ул.Проентная, 4