Способ регулирования режима работы индукционной установки

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

pi>877798 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 250679 (21) 2800078/24-07 с присоединением заявки ¹ рцм. к.

Н 05 В 6/08 (23) Приоритет

О

Опубликовано 30.10.81.бюллетень ¹ 40

Государственный комитет

СССР яо делам изобретений и открытий (53) УДК 621. 365.

° 51(088. 8) Дата опубликования описания 30.10.81

1

1;;) (72) Автор изобретения

В И. Мел ьни к о в

Е

==Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе (71) Эаявитель (5 4) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ, РЕЖИМА PAEOTbI

ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Изобретение относится и индукционному, преимущественно низкочастотному, нагреву и может быть использовано в литейном, кузнечном, термическом и других производствах машиностроения и металлургии.

Известен способ регулирования коэффициента мощности индукционной установки, содержащей силовую обмотку и кон- 1О денсаторную батарею, при котором конденсаторную батарею подключают к силовой обмотке и во время нагрева изменяют количество подключенных конденсаторов.

Недостаток этого способа заключается в том, что регулирование производят ступенчато и при этом снижается производительность установки, так как при переключениях конденсаторов при- 20 ходится отключать ее от источника питания.

Устройство для реализации этого способа содержит коммутирующую аппаратуру на большие токи, что снижает 25 надежность установки.

Известен также способ плавного регулирования коэффициента мощности индукционной установки с помощью управляемых дросселей, включенных пос- 3р ледовательно и параллельно с конденсаторами (1).

Этот способ и устройство для его реализации имеет недостатки,заключающиеся в увеличении потерь мощности и удорожании установки за счет применения мощного дросселя.

Те же недостатки присуши способу и устройству регулирования коэффициента мощности с помощью неуправляемых дросселей, включенных:через блок управляемых встречно-параллельных вентилей.

Известен также способ регулирования режима работы индукционной установки, содержащей электромагнит, размещенный в поле индуктора, при кото-, ром подают питание на индуктор от источника переменного тока, а на электромагнит — от источника постоянного тока и, изменяя величину в электромагните,. регулируют коэффициент мощности установки (2).

Этот способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что увеличиваются потери активной мощности в магнитопроводе за счет увеличения его намагниченности. Кроме того, этот способ и устройство для его реализации направлены на увеличение реактивного

877798 параметра индуктора и поддержание его на максимальном уровне, что увеличивает потери в самом индукторе.

Цель изобретения — повышение КПД индукционной установки.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе перед регулированием тока в электромагните раскручивают его до синхронной скорости ° вокруг оси, перпендикулярной силовым линиям поля индуктора.

На фиг.1 схематически изображено устройство, реализующее способ; на фиг.2 — векторная диаграмма, поясняющая работу устройства.

Устройство для реализации способа содержит индуктор 1, внутри которого 15 расположено нагреваемое изделие 2, и обмотку 3, подключенную к регулируемому источнику 4 постоянного тока.

Обмотка 3 снабжена магнитным сердечником и образует электромагнит 5 и с 2О помощью магнитопровода б соединена с индуктором 1, причем вместе с магнитным сердечником закреплена с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной продольной оси магнитопроводад5

Устройство снабжено двигателем 7 для раскрутки.

Устройство работает следующим образом.

При включении индуктора под напря- жение магнитный поток, создаваемый индуктором, будет замыкаться по магнитопроводу 6 через обмотку 3. Так как обмотка 3 вместе с сердечником при протекании в ней .тока от источниica 4 представляет собой намагниченный элемент фиг.1), то под действием пуль сирующего поля в магнитопроводе он будет выведен из равновесия и начнет совершать возвратно-колебательные движения с некоторым углом размаха, за- 4Q висящим от инерционности намагниченного элемента и силы трения.

При этом образуется переменная намагничивающая сила с мгновенным значением, равным проекции постоянной на» 45 магничивающей силы на ось магнитопровода.

Так как намагниченный элемейт ориентируется вдоль направления действия магнитного поля, т.е. усиливает Я его, то переменная намагничивающая сила совпадает по фазе с суммарным потоком индуктора.

Эффективность действия намагниченного элемента можно усилить, раскрутив его до синхронной скорости вращения с частотой, равной частоте изменения поля индуктора. При этом образуется намагничивающая сила наибольшей амплитуды, так как угол размаха становится максимальным и равным 180 . 40

Вращение элемента будет поддержИваться в дальнейшем образовайием вращающего момента от составляющей йульсирующего поля, вращающейся с той же угловой частотой, что и намагниченный 65 элемент (как известно пульсирующее поле можно представить суммой вращающихся в противоположных направлениях равных полей) .

Принцип действия способа яснее виден из векторной. диаграммы (фиг.2).

Обозначим через Фосуммарный поток в HHдукторе, создаваемый намагничиваюшими силами тока индуктирующей обмотки

Хи нагреваемого изделия I> и намагничивающей силой дополнительного переменного поля I, совпадающей по фазе с потоком фо, а значит и с суммарнойй н амагни чи вающей сил ой О- IÈ+ 2 I ®

На фиг.2 обозначены

E — ЭДС, наведенная потоком Фо в нагреваемом изделии и индуктируюшей обмотке;

I - ток в нагреваемом изделии (для упрощения принято равенство намагничи:вающих сил токам, их создающих), отстающий от ЭДС Е на угол, зависящий от соотношения активного и реак- тивного параметров нагреваемого издег и я р

Хц - ток (намагничивающая сила) индуктирующей обмотки;

0 — напряжение на индукторе,уравноэешивающее ЭДС E.

Согласно соотношению (1) векторы образуют фигуру, изображенную на фиг.2. ,:Предположим для упрощения, что .

MoI. ÷ ñòü нагрева постоянна. Допустим, что во время нагрева изменился реакти:вный параметр нагреваемого изделия, в результате. чего ток Е изменится до величины I, (фиг.2), что приведет к изменению тока индуктирующей обмотки до величины 1„",.

Как видно..на биг.2, изменение до- полнительной намагничивающей силы

Х до величины Т приведет к прежнему значению тока

Таким образом, с помощью регулируемой иамагничивающей силы при каком - либо возмущении, вызвавшем изменение реактивности индуктора, можно изменять реактивную составляющую тока индуктора до начального значения и тем самым поддерживать ее постоянной.

Предлагаемый способ позволяет легко и. эффективно регулировать cos установки индукционного нагрева, снизив по сравнению с известными потери в индукторе и в электромагните.

Формула изобретения

Способ регулирования режима работы индукционной установки, содержащей электромагнит, pàýìåøåííûN в поле иидуктора, при котором подают питание на индуктор от источника переменного тока, а на электромагнит — от источника постоянного тока и, изменяя

877798

ВНИИПИ Заказ 9651/86,Тираж 892 Подписное

Филиал ППП Патент, н.ужгород, ул.Проектная,4 величину тока в электромагните, регулируют коэффициент мощности установки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД перед регулированием тока в электромагните раскручивают его до синхронной скорости вокруг оси, перпендикулярной силовым линиям поля иидуктора.

Источники информации, .принятые во внимание при экспертиэе

1. Гитгарц Д.A., Иоффе Ю.С. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки. М., Энергия, 1972 с.25-37.

2. Авторское свидетельство v a.

Р 559469, кл. Н 05 В 5/06, 1977.