Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий

 

ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ, содержащая колебательный контур из параллельно включенных индуктора и конденсаторной батареи, подключенный к источнику питания через коммутатор, управляющий вход которого через выходной формирователь соединен с датчиком напряжения источника питания, о тличающаяся тем, что, с целью снижения механических нагрузок при пуске установки она снабжена программатором и цепочкой из последовательно включенных выпрямителя, ограничителя , порогового и дифференцирующего элементов, блока задержки, выход цепочки подключен к вхоДу выходного формирователя, а вход - к , 5 ш 1ходу датчика напряжения, соединенного с первым выходом подключенного к источнику питания програ а4атора, второй выход которого связан с управляющим входом коммутатора. О) лх ф

„„SU„„1131046 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

gyes Н 05 В 6/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМЪ(СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И QfKPblTHA (21) 3654009/24-07 (22) 04.07.83 (46) 23.12.84. Бюл. N 47 (72) А.Б.Кувалдин, Е.В.Долбилин, А.И.Нечаев и P.К.Джапарова . (71) Московский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции энергетический институт (53) 621.365.52(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ó 353979, кл. С 21 2 .1/10, f968 °

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 648491, кл. В 65.G 69/20, 1975.

3. Электрооборудование и автоматика электротермических установок.

Справочник. М., "Энергия", 1978, с. 174-176. (54)(57) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ

НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНЬЕ ИЗДЕЛИЙ, содержащая колебательный контур из параллельно включенных индуктора и конденсаторной батареи, подключенный к источнику питания через коммутатор, управляющий вход которого через выходной формирователь соединен с датчиком напряжения источника питания, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью снижения механических нагрузок при пуске установки она снабжена программатором и цепочкой из последовательно включенных выпрямителя, ограничителя, порогового и дифференцирующего элементов, блока задержки, выход цепочки подключен к входу выходного формирователя, а вход — к выходу датчика напряжения, соединен- Е ного с первым выходом подключенного к у источнику питания программатора, вто- %УФ рой выкод которого связан с управляющим входом коммутатора.

1 11310

Изобретение относится к электротермии и может быть применено в установках, использующих индукционный нагрев и плавку.

В установках индукционного нагре5 ва электромагнитное поле вызывает электродинамические силы, действующие как на загрузку, так и на индуктор.

Электродинамические силы могут иметь как положительное, так и отрицательное значение.

Известны специальные конструкции для нагрева ферромагнитных деталей, в которых под силовым воздействием электромагнитного поля индуктора детали втягиваются в рабочее пространство для последующей термообработки.

3а счет электродинамических сил, создаваемых дополнительными соленоидами,.осуществляется транспортировка ферромагнитных деталей через нагреваемые устройства Г13.

Известно применение электродина- . мических сил при выгрузке смерзшихся сыпучих грузов из металлических полувагонов в зимнее время для достижения интенсификации процесса и сокращения расхода электроэнергии. Для создания электромагнитного поля применяются плоские индуктора с

ЗО магнитопроводом, которые работают в импульсном режиме (2).

Однако в этих устройствах не учитываются механические перегрузки в пусковом режиме, которые могут быть соизмеримы с величиной максимально допустимых механических напряжений для конструктивных элементов индукционной системы при больших на единицу оборудования мощностях.

Наиболее близкой к изобретению по технической сути является индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая колебательный контур из параллельно включенных индуктора и конденсаторной45 батареи, подключенный к источнику питания через коммутатор, управляющий вход которого через выходной формирователь соединен с датчиком напряжения источника питания.

В известной установке в качестве коммутатора используется тиристорный регулятор и начальная фаза включения определяется углом управления тиристоров, Фазовое управление, вводимое на продолжительность включения, равной нескольким периодам (8 периодов) уменьшает значение напряжения, что

46 2 ограничивает величину тока в пусковом режиме до двухкратного значения номинального тока P3).

Недостатками известной установки являются сложность системы управления и большие капитальные затраты.

В качестве коммутатора может использоваться только тиристорный коммутатор, что снижает воэможности устройства. В импульсном режиме работы при предлагаемом способе вулючения установка отрицательно влияет на питающую сеть, так как ухудшается гармонический состав тока и напряжения сети.

В результате этого снизить механические нагрузки до допустимых. пределов не удается.

Целью изобретения является снижение механических нагрузок прн пуске установки.

Поставленная цель достигается тем, что индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая колебательный контур из параллельно включенных индуктора и конденсаторной батареи, подключенный к источнику питания через коммутатор, управляющий вход которого через выходной формирователь соединен с датчиком напряжения источника питания, снабжена программатором и цепочкой из последовательно включенных выпрямителя, ограничителя, порогового и дифференцирующего элементов и блока задержки, выход цепочки подключен к входу выходного формирователя, а вход — к выходу датчика напряжения, соединенного с "первым выходом подключенного к источнику питания программатора, второй выход которого связан с управляющим входом коммутатора.

На фиг. 1 приведена векторная диаграмма токов индуктора; (Ло оси абсцисс (фиг.. 1) направлен магнитный поток Ф, по оси ординат. — напряжение на индукторе Ц; М- угол между напряжением и током l индуктора; I „„— .ток холостого хода индуктора; d"- угол потерь) на фиг. 2-график зависимости отношения мгновенного значения силы

Р „„ к установившемуся значению

Р с от фазы включения напряжения; на фиг. 3 — блок-схема установки; на фиг. 4 — диаграмма работы установки.

Зависимость, приведенная на фиг. 2, построена при соз Ч = 0,2, в качестве нагрузки использовался стальной лист

550 х 550 мм, толщиной 8 мм; индуктор

3 l 131 представляет собой плоскую катушку диаметром 640 мм.

Установка состоит из индуктора 1, конденсаторной батареи 2, коммутатора

3, источника 4 питания, датчика 5

5 напряжения, выпрямителя 6, ограничителя 7, порогового элемента 8, дифференцирующего элемента 9, блока 10 задержки, выходного формирователя 11 и программатора 12, Известно, что при включении катушки с ферромагнитным сердечником на синусоидальное напряжение, потокосцепление определяе.тся формулой

И где 4() потокосцепление в момент включения.

Согласно. выражениям (1) и .(2) наименьшее значение потокосцепления в пусковом режиме будет при

Так как сила, возникающая в индукцйонной системе, зависит от потокосцепления, то минимальное значение силы определяется также выражением (3). Данный вывод подтверждается зависимостью, приведенной на фиг. 2. Минимальное значение силы для сакэ 9 = 0,2 равно начальной фазе включения напряжения на индукторе

75-80 эл.град., т.е. напряжение, 35 подаваемое на индуктор, включается при угле, равном начальной фазе.

При увеличении гоэра системы начальная фаза включения уменьшается, а при уменьшении соэ 1 увеличивается. По- 40 лученные зависимости силы от угла включения напряжения при различных соьЦ подтверждают этот вывод.

Угол потерь d" составляет несколько градусов (не более 10 эл.град.). 45

Поэтому при .созданий устройства для снижения сил в пусковом режиме углом д" можно пренебречь, что незначительно отразится на увеличении силы.

Установка работает следующим 50 образом.

Напряжение, поступающее с датчика 5 напряжения от источника 4 питания через . программатор 12, выпрямляется в выпрямителе 6 и ограничивается по ампли- 55 туде ограничителем 7 (фиг. 4, 7) .

Далее сигнал преобразовывается в пороговом элементе 8 (фиг. 4,8), диф046 4 ференцируется элементом 9 (фиг. 4, 9).

Блок 10 задержки задерживает сигнал на время, равное начальной фазе включения д (фиг; 4, 10). Далее, в выходном формирователе 11 формируется определенная форма сигнала, зависящая от вида коммутатора 3 (фиг. 4, 11).

Сигнал с выходного формирователя 11 поступает на коммутатор 3. Время задержки устанавливается вручную, предварительно рассчитав угол, сдвига между напряжением и током индуктора.

Для различных индукционных систем этот угол разный. Коммутатор 3 замыкает силовую цепь в момент времени, равный углу сдвига Р, считая точкой отсчета момент перехода синусоидальногд напряжения питания через ноль.

В качестве ограничителя 7 может использоваться стабилитрон.

Пороговый элемент 8 может быть выполнен на микросхеме. Все остальные блоки являются стандратными. При расчете времени задержки необходимо учитывать время включения коммутатора 3.

Программатор 12 служит для отключения коммутатора 3 в непрерывном и импульсном режютах работы индукционной установки и отключения системы управления. При непрерывном режиме работы установки система. управления

5-11 обеспечивает включение установки с заданной начальной фазой. Через интервал времени равный нескольким периодам напряжения, программатор 12 отключает систему управления 5-11, которая выполнила свои функции.

После окончания процесса нагрева напряжение отключается от индуктора 1 путем отключения коммутатора 3 при подаче сигнала с программатора 12

/ и отключения источника 4 питания. В импульсном режиме работы программатор 12 обеспечивает отключение коммутатора 3 согласно программе.

Предлагаемая установка позволяет увеличить надежность и срок службы оборудования (в среднем на 107) и снизить капитальные затраты на 10157., так как снижается запас по механической прочности силового обо- . рудования. При обогреве вагонов это позволит увеличить срок службы вагонов на 107. К преимуществам можно отнести также меньшее влияние на сеть в импульсном режиме, что позволяет уменьшить число и мощность фильтрующих элементов.

> 131046

1131046.Составитель О. Турпак

Редактор Н. Пушненкова Техред.С.Мигунова Корректор Е. Сирохман

Тираж 782 .Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 9629/44

Филиал ППП "Патент"., г. Ужгород, ул. Пров.ктная, 4 г

I x /I