Индукционная нагревательная установка Советский патент 1983 года по МПК H05B6/06 

(54) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в промышленных установках, где в процессе производства применяется ий-, дукционный нагрев.

Известны устройства управления электрическим режимом в индукционных установках, основанные на контроле электрических и тепловых параметров. При этом регулирование данных параметров осуществляется изменением величины тока или напряжения индуктора. При регулировании параметров установки по температуре изделия в качест ве датчика используются пирометрические приборы и термопары f .

Пирометрические приборы измеряют достаточно точно температуру поверхности нагреваемого изделия, что важно при поверхностном нагреве. При глубинном нагреве пирометры дают значи тельную смлибку ри измерении среднего значения температуры по радиаль,ному сечению. Метод измерениятемпературы с помощью термопар в прсмышленных условиях непригоден.

Известны автоматические устройства улравления режимом нагрева .ферромагнитных изделий в индукторе, где в качестве сигнала управления .испол1 -11

зуют ток индуктора, напряжение на индукторе, частоту тока и другие параметры. Сигнал управления сравнивают с заданным, а по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение или частоту тока индуктора до устранения рассогласования И.

Недостатком устройств при нагрева

10 ферромагнитных изделий является снижение точности регулирования режима нагрева, так как форма кривой тока становится несинусоидальной.

Наиболее близкой по технической

15 сущности к предлагаемому является индукционная нагревательная установка содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через коммутирующий элемент к источнику пи20 тания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с блоком управления коммутирующего элеменЙ25

1Та

Недостатком известного устройства является возможность его эксплуа- тации только при стабилизированном

30 значении тока индуктора, что в боль- ишнстве случаев работы индукционной установки нецелесообразно. Цель изобретения - повьвиение точности регулирования режима нагрева. Для достижения указанной цели иадукционная нагревательная уставовка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через ко(«4утирук)1ций элемент к источнику пи тания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связан с первым входом блока сравне ния, соединенного выходом с блоком управления коммутирьисоцего элемента, дополнительно снабжена включенным между фильтром и первым входом блока сравнения делителем напряжения, каждый управляющий вход которого подключен к выходу компаратора. На чертеже изображена блок-схема индукционной установки. Индуктор 1 и конденсаторная батарея 2 составляют параллельный коле-, батальный контур. . Напряжение от источника питания через коммутирующий элемент 3 подается на колебательный контур. В цепи колебательного контура установлен датчик 4 тока. Сигнал, снимаемый с датчика тока поступает в систему управления, состоящую из избирательного фильтра 5, делителя б напряжения, блока 7 сравнения, блока 8 управления коммутирующим элементом, компараторов 9 и источника 10 опорно го напряжения. Делитель б напряжения состоит из балластного сопротивления 11 и параллельно включенных через ключи 12 активных сопротивлений 13. Устройство работает следующим образом. При замыкании коммутирующего элемента 3 напряжение подается на индук тор 1. В цепи индуктора 1 протекает ток. При наличии в индукторе 1 ферромагнитной загрузки форма тока искажается. Величина искажений определяется величиной магнитного потока замыкающегося через нагреваемое изде лие и температурой изделия. Сигнал с датчика 4 тока поступает на избирательный фильтр 5, а также на одни из входов блока 7 сравнения и компаратор 9. На блок 7 сравнения и П1 -коькгараторов 9 поступает сигнал пропорциональный действующему значению тока индуктора, а на делитель напряжения - действующему значению рдной или нескольких высишх гармонических тока индуктора. Порядок выгааих гармонических тока определяется избирательном фильтром. Источни 10 опорного напряжения задает уровен сигнала на выходе делителя б напряжения, что достигается разными величинами шпряжёний на всех его Щ -выходах. При равенстве сигнала с датч.и ка4 тока или превышении им сигнала источника 10 опорного напряжения на выходе соответствующего числа компараторов 9 появляются сигналы, размыкающие ключи 12 активных сопротивлений 13 делителя б напряжения. При равенстве сигналов с датчика 4 тока и делителя 6 напряжения блок 7 сравнения вырабатывает сигнал, который преобразованный и усиленный по мощности управляет коммутирующим элементам 3. Операцию преобразования сигнала и его усиления выполняет блок 8 управления коммутирующим.устройством. Узлы б и 9 позволяют учесть нелинейность, зависимости магнитного потока от тока индуктора. При изменении тока индуктора, что характерно для большинства процессов нагрева, число включенных компараторов изменяется. При этом изменяется напряжение на выходе делителя б. Напркм&р, при увеличении тока ин- ) дуктора число включенных компараторов увеличивается, что ведет к дополнительному отключению ключей делителя б, т. е. сигнал на его выхода увеличивается. Уменьшение тока индуктора ведет к уменьшению выходного сигнала на выходе делителя б. Сопротивления 13 делителя б напряжения подобраны так, чтобы при изменении тока индуктора уравнения регрессии для высших гармонических тока не нарушались. Таким образом, при измеиении тока индуктс а в процессе нагрева точность контроля режима нагрева зависит от числа параллельно включенных сопротивлений делителя напряжения. Компарато{мь1 и узел сравнения могут быть выполнены на интегральных микросхемах 521 серии. Блок управления коммутирующих устройством представляет собой усилитель мощности. Устройство позволяет контролировать температуру нагреваемого изделия, контролировать величину зазора между индуктором и деталью при - постоянном значении температуры изделия, контролировать величину тока индуктора при постоянных значениях температуры изделия и зазора. При достижении температуры изделия заданного значения, уменьшении величины зазора между индуктором и изделием ниже допустимого, а также увеличения тока индуктора вьиие максимально допустимого на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал, подающий команду на отключение коммутирующего элемента 3. : При использовании предлагаемого устройства его технико-экономическгш эффективность определяется повышением точности регулирования режимом нагрева, что повышает качество нагреваемогб слитка и снижает энергоемкость процесса, возможностью исполь