УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ Российский патент 1997 года по МПК H05B6/06 

Описание патента на изобретение RU2076465C1

Изобретение относится к средствам автоматизации технологических процессов, и в частности к средствам программного управления температурой при индукционном нагреве. Устройство может найти широкое применение в системах управления технологическими процессами по температуре в металлургической, машиностроительной, станкоинструментальной и других отраслях промышленности.

Известна система управления температурой с программным регулятором, описанная в книге Коломейчевой М.Б. Кулакова Л.Н. Пушкарева С.М. Программные регуляторы индукционного нагрева, М. Энергия, 1972, стр.9. Основным недостатком системы является то, что при температуре точки Кюри (700-800oС) резко изменяются теплофизические свойства объекта управления и коэффициент усиления генератора уменьшаясь понижает коэффициент усиления всей системы. Это приводит к увеличению ошибки воспроизведения реальной температуры объекта от заданной по программе и невозможности ее полной компенсации системой, т.к. выходное напряжение усилителя программного регулятора имеет ограничение по величине.

Известно устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки по авт. св. N 759036 классов Н 05 В 5/04, G 05 D 23/19. Устройство содержит по меньшей мере два датчика измерения температуры по толщине заготовки, каждый из которых связан с одним из входов блока задания конечных температур заготовки и через последовательно включенные блок управления и релейный элемент со входом силового двухпозиционного регулятора мощности. Для повышения производительности установки путем ускорения нагрева заготовки, блок управления выполнен в виде нелинейных элементов с параболическими статическими характеристиками в количестве, равном количеству датчиков измерения темпераутры и подключенного к их выходам сумматора, причем входом блока управления служат входы нелинейных элементов, а его выходом выход сумматора. Существенным недостатком данного устройства является ограниченная точность воспроизведения реального температурного поля заготовки нелинейным элементом, которое описывается в общем случае двумя "полуапериодическими" звеньями

где коэффициент передачи объекта;
постоянная времени первого "полупериодического" звена;
постоянная времени второго "полупериодического" звена.

Поставленное соотношение взято из статьи А.В.Нетушила "Объект индукционного или радиационного нагрева как звено системы автоматического регулирования", Известия АН СССР, ОТН, "Энергетика и автоматика", 1962, N 2.

Ввиду специфики передаточной функции Wоб(р)0, представленной двумя "полуапериодическими" звеньями, параболическая статическая характеристика нелинейного элемента описывает переходный процесс по температурному полю приближенно. Другим недостатком является ограниченное быстродействие и склонность к автоколебаниям системы управления из-за наличия в ней нелинейных элементов. Перечисленные недостатки устройства не обеспечивают равномерного нагрева заготовок при индукционном нагреве.

Известно положительное решение по заявке N 5029886/07 (059018) "Устройство для управления температурой при индукционном нагреве" выданное 28.09.92 в основном тому же авторскому составу. Это устройство принято авторами за прототип, поскольку оно наиболее близко к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту. По этой заявке устройство управления температурой плоской заготовки при индукционном нагреве расположенной между нижним неподвижным и верхним подвижным индукторами, содержащее задатчик и датчик температуры заготовки, датчик мощности, скорости, якорного тока, последовательно соединенные регулятор мощности, регулятор скорости, регулятор тока, управляемый тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной цепи двигателя перемещения верхнего индуктора, вал которого жестко соединен с валом датчика скорости, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора соединен с индуктором, электрически связанным с входом датчика мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности, второй вход регулятора тока подключен к выходу датчика якорного тока, включенного в якорную цепь двигателя перемещения верхнего индуктора, выход датчика скорости подключен к второму входу регулятора скорости, дополнительно снабжено N регуляторами температуры с пропорционально-интегральной зависимостью выходного напряжения от входного, каждый и которых имеет постоянную времени интегрирования, равную постоянной времени соответствующего N апериодического звена, которыми представляется температурное поле объекта, число которых определяется заданной неравномерностью нагрева ± εзад,, первые входы N регуляторов температуры подключены к выходу датчика температуры, вторые входы к выходу задатчика температуры, выходы регуляторов объединены и подключены к второму входу регулятора мощности. Решая задачу точного описания температурного поля нагреваемой заготовки, а также автоматического управления процессом нагрева в устройстве использовано N регуляторов температуры, число которых зависит от точность воспроизведения температурного поля, что определяет существенный недостаток устройства, заключающийся в сложности и громоздкости регулятора температуры в целом.

Устройство управления температурой плоской заготовки при индукционном нагреве, расположенной между нижним неподвижным и верхним подвижным индукторами, содержащее задатчик и датчик температуры заготовки, датчики мощности, скорости, якорного тока, последовательно соединенные регулятор температуры, регулятор мощности, регулятор скорости, регулятор тока, управляемый тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной цепи двигателя перемещения верхнего индуктора, вал которого жестко соединен с валом датчика скорости, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора соединен с индуктором, электрически связанным с входом датчика мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности, второй вход регулятора тока подключен к выходу датчика якорного тока, включенного в якорную цепь двигателя перемещения верхнего индуктора, выход датчика скорости подключен ко второму входу регулятора скорости, выход задатчика температуры соединен с первым входом регулятора температуры, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры, температурное поле объекта представляется N апериодическими звеньями, число которых определяется заданной неравномерностью нагрева ±ε и составляет при eзад ±(20-30)oС числом аперидических звеньев N 2, а при εзад ±15oC числом апериодических звеньев N 3 дополнительно снабжено генератором тактовых импульсов, коммутатором, N-ключами, а регулятор температуры, имеющий пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного, содержит в обратной связи N-цепей из последовательно соединенных резистора и емкости, в каждую из которых включено по ключу, управляющие входы которых подключены к соответствующим N-выходам коммутатора, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, коэффициент усиления регулятора температуры с N-ой обратной связью равен частному от деления произведения коэффициента усиления датчика мощности и постоянной времени τN соответствующего N-апериодического звена на произведение удвоенной постоянной времени контура температуры, коэффициента усиления датчика температуры и коэффициента усиления KN соответствующего N-апериодического звена, где постоянные времени τN и коэффициент усиления KN апериодических звеньев определяются по соотношениям

где R линейный размер (радиус) нагреваемой заготовки;
а теплопроводность;
μN = πN собственное число;
X расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению.

Установлено, что при заданной неравномерности εзад ±20-20oС температурное поле объекта должно быть представлено двумя апериодическими звеньями (N 2), а при εзад ±15oC тремя апериодическими звеньями (N 3).

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых блоков: генератора тактовых импульсов, коммутатора, N-ключей, а регулятор температуры содержит в обратной связи N-цепей из последовательно соединенных резистора и емкости, в каждую из которых включено по ключу, и связями с остальными элементами устройства. Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна". Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что ПИ регуляторы, генераторы тактовых импульсов, коммутаторы, ключи с указанными выше связями, приводят к упрощению регулятора температуры при повышении равномерности нагрева заготовки с одновременным сохранением высокой производительности индукционного нагрева. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена блочная схема устройства управления температурой при индукционном нагреве, а на фиг.2 иллюстрации, поясняющие работу устройства. Обозначения на фиг.1 соответствуют: 1 задатчик температуры, 2 - регулятор температуры, 3 первая R-C цепь обратной связи регулятора температуры, 4 вторая R-C цепь обратной связи регулятора температуры, 5 - цепь R-C типа N-ого порядка, 6 регулятор мощности, 7 регулятор скорости, 8 регулятор тока, 9 управляемый тиристорный преобразователь, 10 якорная цепь электродвигателя, 11 механическая часть электродвигателя, 12 - редуктор, 13 индуктор, 14,15 и 16 первое, второе, N-е апериодическое звено, представляющее температурное поле объекта, 17 датчик тока, 18 - датчик скорости, 19 датчик мощности, 20 датчик температуры, 21 первый ключ, 22 второй ключ, 23 N-й ключ, 24 коммутатор, 25 генератор тактовых импульсов. Нагреваемое изделие находится между нижним неподвижным и верхним 13 подвижным индукторами. Выход задатчика температуры 1 соединен с первым входом регулятора 2 температуры, в обратной связи которого находится первая R-C цепочка 3, вторая R-C цепочка 4, N-я R-C цепочка 5. Выход регулятора 2 температуры подключен к второму входу регулятора мощности 5. Последовательно соединены регулятор мощности 6, регулятор скорости 7, регулятор тока 8 и управляемый тиристорный преобразователь 9, выход которого подключен к якорной цепи 10 двигателя перемещения верхнего индуктора 13. Якорная цепь 10 и механическая часть 11 в совокупности представляют электродвигатель перемещения верхнего индуктора 13. Вал двигателя жестко соединен с валом датчика скорости 18, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора 12 соединен с индуктором 13. Индуктор 13 электрически связан со входом датчика мощности 19, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности 6. Второй вход регулятора тока 8 подключен к выходу датчика якорного тока 17, включенного в якорную цепь 10 двигателя перемещения верхнего индуктора 13. Выход датчика скорости 18 подключен ко второму входу регулятора скорости 7. Второй вход регулятора температуры 2 подключен к выходу датчика температуры 20. Датчик температуры 20 электрически связан по входу с нагреваемым изделием, которое представлено первым 14, вторым 15 и N-м апериодическим звеном 16. В каждую из цепей обратной связи 3-5 регулятора температуры 2 включены соответственно первый ключ 21, второй ключ 22, N-й ключ 23. Управляющие входы ключей 21-23 подсоединены к соответствующим выходам коммутатора 24, вход которого связан с выходом генератора тактовых импульсов 25.

Оптимальный режим нагрева изделия до заданной температуры Тзад обеспечивается устройством управления температурой при индукционном нагреве в один интервал, на протяжении которого подается полная мощность Рпол источника питания на верхний и нижний индукторы, автоматически устанавливается минимально допустимый зазор между заготовкой и верхним индуктором. Регулятором температуры 2 с N-ми обратными связями 3-5 компенсируется заданная постоянная времени соответствующего N-апериодического звена τN (14-16), которыми отписывается температурное поле нагреваемого изделия. При достижении реальной неравномерностью нагрева ε значения близкого к значению заданной неравномерности eзад нагрева, устройством управления температурой прекращается процесс регулирования температурного поля объекта. Источник питания при этом отключается. Этот момент характеризуется тем, что температуры поверхности заготовки и произвольных внутренних точек по радиальному сечению достигают значения Tзад+ε, а температуры внутренних точек по толщине Tзад-ε. Таким образом, регулирование температурного поля объекта, представленного в виде параллельно соединенных N-апериодических звеньев 14-16, регулятором температуры 2 c N-ми R-C цепями обратной связи, коммутируемых ключами 21-23 позволяет упростить регулятор температуры для повышения равномерности нагрева заготовки при одновременом сохранении высокой производительности индукционного нагрева.

Устройство, реализующее описанный режим индукционного нагрева работает следующим образом. Токовый контур (фиг.1), в составе 8-10 и 17 настроен на технический оптиум и компенсирует электромагнитную постоянную времени якорной цепи Тя. Переходный процесс в контуре определяется малой постоянной времени токового контура Tnm

. Регулятор тока 8 имеет пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного. Скоростной контур, в составе 7,11 и 18 настраивается на технический оптиум и компенсирует электромеханическую постоянную времени Тм механической инерционной части 11 электродвигателя перемещения верхнего индуктора 13. Переходный процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени скоростного контура 2Tсm
. Регулятор скорости 7 пропорционального типа стабилизирует скорость электродвигателя, перемещения верхнего индуктора 13 на заданном уровне и задает уровень напряжения входного сигнала регулятора тока 8. Контур мощности, в составе 6,12,13 и 19 настроен на технический оптиум. Переходный процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени контура мощности 2Tрm
. Регулятор мощности 6 пропорционального типа стабилизирует мощность в контуре верхнего индуктора 13 на заданном уровне и задает уровень напряжения входного сигнала регулятору скорости 7. Контур температуры, в составе 2-5, 14, 15, 16, 20-23 настроен на технический оптиум и компенсирует постоянные времени N-апериодических звеньев τ1 - τN. Переходный процесс в контуре определяется удвоенной малой постоянной времени контура температуры 2Ttm
. Регулятор температуры 2 с N-ми цепями обратной связи 3-5 пропорционально-интегрального типа стабилизируют температуру в контуре температуры и задают уровень входного напряжения регулятору мощности 6.

Рассмотрим работу устройства управления температурой в процессе индукционного нагрева. Задатчик температуры 1 задает сигнал входного напряжения регулятору температуры 2, соответствующий заданной температуре Тзад. Появляется напряжение на выходах 6-8 и электродвигатель перемещения верхнего индуктора 13, вращаясь, приближает верхний индуктор 13 к нагреваемой заготовке до заданного значения мощности в контуре мощности. При равенстве заданной температуры 1 и фактической (20) выходное напряжение регулятора 2 равно нулю, что приводит к нулевому выходному напряжению 6-8. При этом электродвигатель останавливается и устанавливает индуктор 13 в положение соответствующее необходимой мощности нагрева до заданной температуры. Далее осуществляется рабочий процесс нагрева изделия. Если в процессе нагрева изделия происходит отклонение ее температуры от заданной, то появляется выходное напряжение 2,6-8 и электродвигатель включаясь компенсирует ошибку по температуре соответствующей установкой индуктора относительно изделия, приближая или удаляя индуктор. В процессе нагрева изделия регулятор температуры 2 за счет N-х R-C цепей обратной связи 3-5 коммутируемых ключами 21-23 компенсирует соответствующие постоянные времени τ1N апериодических звеньев 14-16, описывающих реальное температурное поле изделия, воспроизводимое устройством с точностью до ±εзад.. Поскольку процесс управления температурой изделия определяется медленными процессами (τ1, τ2, τN велики), то для компенсации постоянных времени τ1, τ2, τN, которыми описывается температурное поле изделия рекомендуется включить ключи 21-23 с частотой (фиг.2) на один-два порядка выше наибольшей постоянной времени τ1N/ , что осуществляется выбором соответствующей частоты работы генератора тактовых импульсов 25 (фиг.2,а). На интервале времени (t1-0) замкнут ключ 21 (фиг.2,б) и в обратной связи регулятора температуры 2 оказывается включенной первая R-C цепочки 3, которая настроена на компенсацию постоянной времени τ1 температурного поля изделия. На интервале (t1-о) ключи 22-23 разомкнуты. На временном интервале (t2-t1) замыкается ключ 22, а ключи 21-23 разомкнуты (фиг.2,в). В обратной связи регулятора температуры 2 оказывается включенной вторая R-C цепочка 4, которая настроена на компенсацию постоянной времени τ2 температурного поля изделия. На временном интервале (t-t2) замыкается ключ 23, а ключи 21-22 разомкнуты (фиг. 2,г). В обратной связи регулятора температуры 2 оказывается включенной N-я R-C цепочка 5, которая настроена на компенсацию постоянной времени τN температурного поля изделия. Коммутатор 24 работает с замкнутым циклом, получая импульсы от генератора тактовых импульсов 25 (фиг.2,а), и по окончании времени T-0 картина коммутации ключей 21-23, а, следовательно, и R-C цепей 3-5, компенсирующих постоянные времени τ1N температурного поля изделия повторяется.

Проведем синтез устройства управления температуры для осуществления описанного режима индукционного нагрева. Разомкнутая передаточная функция токового контура, настроенного на оптиум по модулю будет

где Tтm

= Tутп + Tдт малая постоянная времени токового контура;
Tутп постоянная времени управляемого тиристорного преобразователя;
Tдт постоянная времени датчика тока.

Передаточная функция разомкнутого токового контура (действительная)

Тогда передаточная функция регулятора тока 8 будет

Отсюда следует, что регулятор тока 8 имеет пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного, а коэффициент усиления пропорциональной части будет

Передаточная функция разомкнутого токового контура, настроенного на оптиум по модулю

Передаточная функция разомкнутого скоростного контура, настроенного на оптиум по модулю

где Tсm

= 2Tтm
+ Tдс малая постоянная времени скоростного контура;
Tдс постоянная времени датчика скорости.

Передаточная функция разомкнутого скоростного контура имеет вид

Тогда передаточная функция регулятора скорости 7 будет

Следовательно, регулятор скорости 7 является пропорциональным регулятором.

Передаточная функция замкнутого скоростного контура, настроенная на оптиум по модулю

Передаточная функция разомкнутого контура мощности, настроенного на оптиум по модулю

где Tpm

= 2Tсm
+ Tдм малая постоянная времени контура мощности;
Tдм постоянная времени датчика мощности.

Передаточная функция разомкнутого контура мощности

Тогда передаточная функция регулятора мощности 6 будет

Таким образом, регулятор 6 пропорциональный регулятор.

Замкнутая передаточная функция контура мощности, настроенного на оптиум по модулю имеет вид

Передаточная функция разомкнутого контура температуры, настроенного на оптиум по модулю

где Ttm

= 2Tpm
+ Tдt малая постоянная времени контура температуры;
Tдt постоянная времени датчика температуры.

Передаточная функция разомкнутого контура температуры имеет вид

Тогда передаточная функция регулятора температуры 2 пример вид

Следовательно регулятор температуры 2 является ПИ-регулятором с N-ми R-C цепями настроенными на постоянные времени соответствующих N-апериодических звеньев с коэффициентами усиления пропорциональной части

Интервал нагрева цилиндрической стальной заготовки с диаметром 850 мм и высотой 145 мм до 1000oС характеризуется следующими параметрами. Температурное поле объекта представлено тремя параллельно соединенными апериодическими звеньями. Заданная неравномерность нагрева при этом составляет ±15oС. В качестве источника питания верхнего и нижнего индукторов используется индукционная установка УПИ2-500/1H с преобразователем частоты ППЧВ-500-1,0-6000 с управлением по цепи возбуждения. Расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению составляет 212,5 мм. В начальный момент интервала нагрева в контуры индукторов подается полная мощность Рпол 500 кВт. Регулятор температуры с тремя R-C цепями в обратной связи на протяжении всего интервала нагрева компенсирует заданные постоянные времени первого, второго, третьего апериодических звеньев объекта, которым соответствуют значения 52,3 мин; 13,1 мин; 5,8 мин. В конце интервала нагрева температуры поверхности заготовки и произвольных внутренних точек по радиальному сечению равны 1015oС, а температуры внутренних точек по толщине 975oС. Равномерность нагрева за счет точности воспроизведения реального температурного поля заготовки по сравнению с передовой технологией ускоренного индукционного нагрева повышается при этом на 30% при достаточно высокой производительности индукционного нагрева. В качестве привода перемещения верхнего индуктора использовано устройство воспроизведения УВЗ-21, изготавливаемое Новосибирским электромеханическим заводом с приводом типа 1ЭМ8-012, имеющим усилие на штоке при заторможенном роторе 8КН. Приводной электродвигатель имеет мощность Р 1,3 кВт, номинальный ток Iном 23 А, напряжение питания Uп 45,5 В. В качестве регулятора 2 используется серийный регулятор φ 5173, выпускаемый отечественной промышленностью. Этот блок входит в комплекс средств Государственной системы промышленных приборов, например на суперблоках СУПС. (Комплекс технических средств для локальных информационно-управляющих систем (КТС ЛИУС). Средства управления с переменной структурой. Том. 4, вып.2, М. ЦНИИТЭИприборостроения, 1980 г.). В качестве ключей 21-23 используются нормально-разомкнутые ключи типа КР 590 КН2-КР590 КН9, описанные, например, в "Справочнике по цифровым и аналоговым интегральным микросхемам" (авторы: С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова, В.И.Ушибышев, М.Н.Топешкин. М. 1990. Издательство "Радио и связь").

Похожие патенты RU2076465C1

название год авторы номер документа
УСТРОЙСТВО ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПЛОСКОЙ ЗАГОТОВКИ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ 1991
  • Зезюлинский А.А.
  • Казаков А.А.
  • Макаровский Л.Я.
  • Подгузов А.Г.
  • Рапопорт Э.Я.
  • Рыбаков В.В.
RU2032996C1
СПОСОБ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПЛОСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 1991
  • Данилушкин А.И.
  • Горб Е.В.
  • Зезюлинский А.А.
  • Казаков А.А.
  • Макаровский Л.Я.
  • Подгузов А.Г.
  • Рапопорт Э.Я.
  • Рыбаков В.В.
  • Староселецкий М.И.
RU2039420C1
УСТРОЙСТВО ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ПЛОСКИХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ 1992
  • Макаровский Л.Я.
  • Подгузов А.Г.
  • Рапопорт Э.Я.
RU2076466C1
СИСТЕМА АКТИВНОЙ ВИБРОЗАЩИТЫ 1995
  • Абакумов А.М.
  • Агеев В.Е.
  • Мятов Г.Н.
RU2115844C1
ПОЗИЦИОННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 1995
  • Галицков С.Я.
  • Лысов С.Н.
  • Макаров А.Г.
  • Стариков А.В.
RU2110882C1
САМОНАСТРАИВАЮЩИЙСЯ ЭЛЕКТРОПРИВОД 1994
  • Филаретов Владимир Федорович[Ru]
  • Шумский Алексей Евгеньевич[Ru]
RU2060530C1
АВТОНОМНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ 1996
  • Мягков Ф.Н.
  • Костырев М.Л.
RU2152122C1
СЛЕДЯЩИЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД 2012
  • Стариков Александр Владимирович
RU2489798C1
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ ПОДВЕСОМ РОТОРА 1999
  • Макаричев Ю.А.
  • Стариков А.В.
  • Стариков А.В.
RU2181922C2
Устройство для регулирования режима индукционного нагрева 1976
  • Соболь Александр Аркадьевич
  • Махмудов Кахраман Мансурович
SU541155A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 076 465 C1

Реферат патента 1997 года УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРОЙ ПРИ ИНДУКЦИОННОМ НАГРЕВЕ

Сущность изобретения: устройство управления температурой плоской заготовки при индукционном нагреве, расположенной между нижним и верхним подвижным индукторами, содержащее задатчик и датчик температуры, датчик мощности скорости, якорного тока, последовательно соединенные регулятор температуры, регулятор мощности, регулятор скорости, регулятор тока, управляемый тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной цепи двигателя перемещения верхнего индуктора, вал которого жестко соединен с валом датчика скорости, а также посредством шарико-винтовой пары редуктора соединен с индуктором, электрически связанным с входом датчика мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности, второй вход регулятора тока подключен к выходу датчика якорного тока, включенного в якорную цепь двигателя перемещения верхнего индуктора, выход датчика скорости подключен ко второму входу регулятора скорости, выход задатчика температуры соединен с первым входом регулятора температуры, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры, температурное поле объекта представляется апериодическими звеньями, число которых определяется заданной неравномерностью нагрева ±ε и составляет при eзад ±(20-30)oС ,число апериодических звеньев N = 2, а при εзад = ±15oС число апериодических звеньев N = 3, отличающееся тем, что в устройство включены генератор тактовых импульсов, коммутатор, N ключей, регулятор температуры, имеющий пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного, содержит в обратной связи N цепей из последовательно соединенных резистора и емкости, в каждую из которых включено по ключу, управляющие входы которых подключены к соответствующим N-выходам коммутатора, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 076 465 C1

Устройство управления температурой плоской заготовки при индукционном нагреве, расположенной между нижним неподвижным и верхним подвижным индкуторами, содержащее задатчик и датчик температуры заготовки, датчики мощности, скорости, якорного тока, последовательно соединенные регуляторы температуры, мощности, скорости и тока, управляемый тиристорный преобразователь, выход которого подключен к якорной цепи двигателя перемещения верхнего индуктора, вал которого жестко соединен с валом датчика скорости, а также посредством шариковинтовой пары редуктора соединен с индуктором, электрически связанным с входом датчика мощности, выход которого соединен с первым входом регулятора мощности, второй вход регулятора тока подключен к выходу датчика якорного тока, включенного в якорную цепь двигателя перемещения верхнего индуктора, выход датчика скорости подключен к второму входу регулятора скорости, выход задатчика температуры соединен с первым входом регулятора температуры, второй вход которого подключен к выходу датчика температуры, температурное поле объекта представляется N-апериодическими звеньями, число которых определяется заданной неравномерностью нагрева ±ε и составляет при εзад= ±(20-30)°C N 2, а при εзад= ±15°C N 3, отличающееся тем, что в устройство включены генератор тактовых импульсов, коммутатор, N ключей, а регулятор температуры, имеющий пропорционально-интегральную зависимость выходного напряжения от входного, содержит в обратной связи N цепей из последовательно соединенных резистора и емкости, в каждую из которых включено по ключу, управляющие входы которых подключены к соответствующим N выходам коммутатора, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, коэффициент усиления регулятора температуры с N-й обратной связью равен частному от деления произведения коэффициента усиления датчика мощности и постоянной времени τN соответствующего N-апериодического звена на произведение удвоенной постоянной времени контура температуры, коэффициента усиления датчика температуры и коэффициента усиления KN соответствующего N-апериодического звена, где постоянные времени τN и коэффициент усления KN апериодических звеньев определяются по соотношениям:

где R линейный размер (радиус) нагружаемой заготовки;
а теплопроводность;
μN= πN собственное число;
X расстояние от центра заготовки до точки контроля по радиальному сечению.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2076465C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
М.Б.Коломейцева и др
Программные регуляторы индукционного нагрева.- М.: Энергия, 1972, с.9
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Устройство для автоматического регулирования температуры индукционной нагревательной установки 1977
  • Рапопорт Э.Я.
  • Сабуров В.В.
  • Казаков А.А.
SU759036A1
Кипятильник для воды 1921
  • Богач Б.И.
SU5A1

RU 2 076 465 C1

Авторы

Макаровский Л.Я.

Подгузов А.Г.

Рапопорт Э.Я.

Даты

1997-03-27Публикация

1992-12-18Подача