Индукционная нагревательная установка периодического действия

 

Сущность изобретения: индукционная установка снабжена блоком выделения максимального сигнала, связанным датчиком температуры, а задатчик времени коррекции состоит из третьего элемента сравнения , входы которого соединены с блоком выделения минимального сигнала и блоком выделения максимального сигнала, а выход соединен с первым входом делителя, к второму входу которого подключен задатчик коэффициента влияния дополнительной катушки . 1 ил.

<)IO:3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Н 05 В 6/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4909970/07 (22) 12.02,91 (46) 30,01.93, Бюл. ¹ 4 (71) Самарский политехнический институт им. B,В.Куйбышева (72) Г.Н, Рогачев (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1300662,кл, Н 05 В 6/06, 1987, Авторское свидетельство СССР № 1343565, кл. Н 05 В 6/06, 1987. (54) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ

УСТАНОВКА ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ

Изобретение относится к области индукционного нагрева изделий в установках периодического действия.

Известна установка периодического индукционного нагрева, содержащая наряду с основной катушку индуктора несколько дополнительных катушек, гальванически не связанных с индуктором. Замыкая дополнительную катушкой накоротко, снижают за счет эффекта взаимной индуктивности напряженность электромагнитного поля под этой дополнительной катушкой, а следовательно и интенсивность нагрева изделия в этом месте. Известна установка периодического индукционного нагрева, содержащая подключенный к источнику питания индуктор, с которым индуктивно связаны по меньшей мере две дополнительные катушки, снабженные регуляторами тока в виде управляемых ключей, датчики температуры по числу катушек, выходы которых подключены к первым входам блоков сравнения непосредственно, а к вторым входам через блок

„„Я2, „1791965 Al (57) Сущность изобретения. индукционная установка снабжена блоком выделения максимального сигнала, связанным датчиком температуры, а задатчик времени коррекции состоит из третьего элемента сравнения, входы которого соединены с блоком выделения минимального сигнала и блоком выделения максимального сигнала. а выход соединен с первым входом делителя, к второму входу которого подключен задатчик коэффициента влияния дополнительной ка тушки. 1 ил. выделения минимального сигнала, выходы блоков сравнения подключены к управляющим входам регуляторов тока. При возникновении температурного перепада по длине изделия за счет перегрева некоторой точки нагреваемого изделия, на выходе соответствующего блока сравнения появляется сигнал, пропорциональный отклонению температуры этой точке изделия от температуры самой холодной точки изделия, Через соответствующий регулятор тока начинаеттечь ток, тем больший, чем больше это отклонение. Интенсивность нагрева изделия в этой уменьшается, что приводит к выравниванию температуры по длине изделия, Недостатком указанного устройства является повышенный расход энергии на нагрев и недостаточная равномерность конечного температурного распределения, Действительно, устройство будег ликвидировать любую неравномерность температурного поля вне зависимое и от того. как

1791965

55 она скажется на конечном температурном распределении, При этом неизбежен повышенный расход энергии, которая будет теряться в дополнительных катушках, С другой стороны, неравномерность температуры поля возникшая на завершающей стадии нагрева, может остаться, т.к. для их ликвидации может не хватить времени в условиях ограниченных вазможностей воздействия управляющих .органов дополнительных витков на температурное поле.

Известна установка периодического индукционного нагрева, содержащая подключенный к источнику питания индуктор, с которым индуктивно связаны дополнительные катушки, снабженные регуляторами тока в виде ключей с блоками управления, а также компаратор, два элемента сравнения, задатчик времени коррекции и датчики текущего и полного времени нагрева, выхода которых подключены к входам первого элемента сравнения, выход которого и выход задатчика времени коррекции соединены с входами второго элемента сравнения, связанного через компаратор с входами блоков управления ключами, Данное устройство принято за прототип, B указанном устройстве коррекция температурного поля по длине изделий начинается не ранее, чем за

Fo = 0,26- 0,5 до окончания процесса нагрева, Fp = at/l — безразмерное время (крите2 рий Фурье), а температураправодность материала нагреваемого изделия;! — линейный размер изделия, вдоль которого исчисляется термоперепад,t время, Перепад, возникший ранее, чем за Fp = 0,25 — 0,5 до окончания процесса нагрева. успевает почти полностью рассосаться и незначительна сказывается на конечной равномерности температурного поля.

Недостатком устройства является повышенный расход энергии на нагрев. Действительно, устройство будет ликвидировать на конечной стадии любую неравномерность температурного поля вне зависимости от того, как она скажется на конечном температурном распределении. Индукционная нагревательная установка периодического действия, содержащая гендуктор, подключенный к источнику питания, по меньшей мере две короткозамкнутые катушки, в цепи каждой из которых установлен ключ с блоком управления, вход которого соединен через компаратар с выходом первого элемента сравнения, первый вход которого соединен, а выходом задатчика времени коррекции, его второй вход с выходом второго блока, Сравнения, соединенного первым входом датчика текущего времени, а вторым входом — с датчиком полного времени нагрева датчика температуры по числу катушек соединенные с входами блока выделения минимального сигнала дополнительно снабжена блоками выделения максимального сигнала, входа которого соединены с выходами датчиком температур, а задатчик времени коррекции выполнен из дополнительного элемента сравнения, входы которого соединены с выходами блоков выделения максимального и минимального сигналов, а выход соединен с первым входом введенного делителя, второй вход которого соединен с выходом введенного датчика влияния заявленных катушек, а выход делителя служит выходом задатчика времени коррекции. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, где 1 — источник питания с подключенным к нему индуктором, 2,3 — дополнительные катушки, снабженные регуляторами така 4, с блоками управления, 5,6 — датчик полного времени нагрева, 7 — датчик текущего времени, 8 — первый элемент сравнения, 9— второй элемент сравнения, 10 — компаратор, 11 — датчики температуры, 12 — блок выделения минимального сигнала, 13 — блок выделения максимального сигнала, 14 — третий элемент сравнения, 15 — делитель, 16— задатчик коэффициента влияния дополнительной катушки. B качестве регуляторов тока 4 с блоками управления 5 могут использоваться семисторы с соответствующими схемами управления. В качестве датчиков температуры 11 могут использоваться термопары, В качестве элементов сравнения

8,9,14 и компаратора 10 могут использоваться операционные усилители, в качестве блоков 12 и 13 могут использоваться аналоговые схемы выделения максимального и минимального сигнала, в качестве делители — схемы аналогового делителя, в качестве задатчиков 6,16 используются схемы управляемых стабилизированных источников напряжения, в качестве датчика текущего времени используется таймер, Устройство работает следующим образом. При нагреве возникает отклонение от равномерного распределения па длине изделия, которого может быть скорректирован путем подключения дополнительных кораткозамкнутых катушек 3, замыкаемых регуляторами тока

4. Если коррекции электромагнитного поля по длине индуктора осуществляется в течение всего заключительного этапа, то это приводит к увеличению потерь электроэнергии, хотя температурное поле на этом этапе будет близко к равномерному, Как правило в ходе нагрева допускается неравномерность температуры, а требование рав1791965 номерности температурного распределения выдвигается лишь к результирующему температурному полю. В этих условиях предпочтительно начинать коррекцию тогда, когда до окончания процесса нагрева остается равно столько времени сколько необходимо дополнительным катушкам (c учетом степени их влияния на температуру изделия) для ликвидации имеющегося термоперепада. На выходе элемента сравнения 14 присутствует сигнал равный термоперепаду по длине изделия и определяется как разность максимальной (сигнал блока 13) и минимальной (сигнал блока 12) температур изделия, Сигнал термоперепада делится 15 на коэффициент К влияния дополнительной катушки, которой может быть вычислен по формуле:

AT< — ЛТг

К вЂ” — —— где AT> — приращение температуры за период At при разомкнутой дополнительной катушке, ЛТ2 — приращение температуры за тот же период при замкнутой дополнительной катушке. В результате этой операции на выходе блока 15 будет присутствовать сигнал, равный времени, необходимому дополнительным катушкам для ликвидации имеющегося термоперепада. Сравнивая на втором блоке сравнения 9 это время с временем, которое осталось до окончания процесса нагрева (сигнал с первого блока сравнения 8), подключаем регуляторы тока

5 в тот момент, когда эти времена совпадут.

Предлагаемое устройство позволяет провести коррекцию нагрева изделия с наименьшими расходами энергии.

5 Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка пери .,дического действия, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания, по меньшей мере две короткозамкну10 тые катушки, в цепи каждой из которых установлен ключ с блоком управления, вход которого соединен через компаратор с выходом первого элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчи15 ка времени коррекции, второй вход — с выходом второго блока сравнения, соединенного первым входом датчика текущего времени, а вторым входом — с датчиком полного времени. нагрева, датчики

20 температуры по числу катушек соединены с входами блоками выделения минимального сигнала, отличающаяся тем, что с целью снижения потерь электроэнергии, она дополнительно снабжена блоком выде25 ления максимального сигнала, входы кото.рого соединены с выходами датчиков температур, а задатчик времени коррекции выполнен из элемента сравнения, входы которого соединены с выходами блоков макси30 мального и минимального сигналов, а выход соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом задатчика влияния дополнительных катушек, а выход делителя служит выходом задатчика

35 времени коррекции.