Индукционное нагревательное устройство Советский патент 1984 года по МПК H05B6/08 

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано в металлургии и машиностроении.

Известно использование для плавнго регулирования режима работы индуционной установки управляемых дросселей, которые в трехфазной установке могут быть подключены параллельно каждой фазе индуктора tl 3

Недостатки этого устройства увеличение потерь мощности и удорожание установки за счет применения мощных дросселей.

Известно также использование для регулирования режима работы индукционной установки дополнительной обмотки, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока и разме ценной на магнитопроводе 21.

Недостаток данного устройства заключается в том, что увеличиваются Потери активной мощности в магнитопроводе За счет увеличения его намагниченности. Кроме того, регулирование коэффициента мощности осуществляется путем увеличения реактивного параметра индуктора и поддержания его на максимальном уровне что увеличивает потери в самом индукторе.

Наиболее близким к предлагаемому является индукционное нагревательно устройство, содержащее индуктирующу обмотку, размещенную на Составном магнитопроводе, участок которого установлен на оси вращения, перпендикулярной оси магнитопровода, и снабжен обмоткой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока. Регулирование коэффициента мощности в нем осуществляется изменением тока в электромагните З.

При работе известного устройства имеются потери в обмотке и сердечнике электромагнита от обратновращающегося поля.

Цель изобретения - пбв лиение КПД устройства при трехфазном исполнении

Для достижения указанной Цели в индукционном нагревательном устройстве, содержащем индуктирующую обмотку, размещенную на составном магнитопроводе, участок которого установлен на оси вращения, перпендикулярной продольной оси магнитопровода, и снабжен обмоткой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока, магнитопровод выполнен Ш-образным, а ось вращения его подвижного участка размещена на пересечении продольных осей среднего стержня и ярма.

Кроме того, для повышения равномерности загрузки фаз участки ярма в зоне размещения подвижного участка выполнены изогнутыми под углом 120

один к другому и составляют 120 со средним стержнем.

На фиг. 1 изображено устройство применительно к трехфазной канальной печи; на фиг. 2 - Ш-образный 5 магнитопровод; на фиг. 3 - векторная диаграмма, поясняющая принцип работы устройства.

Индукционное нагревательное устройство содержит индуктирующие обмотO ки 1-3, размещенные на.стержнях

Ш-образн1ого стержневого магнитопровода 4, ванну 5 с металлом, вращающийся участок б, ЯВЛЯЮЩИЙСЯ электромагнитом с обмоткой, подключенной к с регулируемому источнику 7 постоянного тока.

Устройство работает следующим образом.

При подключении обмоток 1-3 к трехфазной системе питания относи0 тельно электромагнита б существует вращающееся магнитное Поле, так .к магнитные потоки, встречающиеся в зоне расположения электромагнита 6 и .проходящие по стержням магнитопровода 4, смещены во времени на.120. и в пространс ве. Элек-. тромагнит 6 раскручивается до син- . кронной скорости врсодения, например, с помощью дополнительного.двигателя. 0 (не показан).. В дальнейшем его.вращение поддерживается электромагнитным моментом. Регулирование коэффициента мощности осуществляется изменением тока в обмотке электромагни5 Та 6.

Магнитный поток, создаваемый электромагнитом .6, вращает ся синхронно с вращающимся магнитным полем,

0 создаваемым :трехфазной системой обмоток 1-3. Следовательно, магнитный поток электромагнита б совпадает по фазе с магнитными потоками каждой из обмоток 1-3.

t , Принцип регулирования режима работы устройства яснее виден из векторной диаграммы {фиг. 3), которая отражает явления в каждой из обмоток 1-3. Обозначим через Ф суммарный поток в обмотке, создаваемый намагничивающими силами обмотки Эл нагреваемого изделия 3 5 и намагничивающей .силой дополнительного переменного поля, создаваемого электромагнитом б И; , совпадающим по фазе с потоком

5 . ф, а значит и с суммарной намагничивающей силой (для упрощения принято равенство намагничивающих сил токами, их создающими):

0 (1)

На фиг. 3 обозначены: j. - ток (намагничивающая сила) в нагревательном-металле, отстающий от ЭДС Е на угол, зависящий от 5 соотношения активного и реактивного параметров нагреваемого металла; j{,t- ток (намагничивающая сила) индуктирующей обмотки; Ё - ЭДС, наведенная потоком ф в нагреваемом металле и обмотке; V - напряжение на обмотке, урав новешивающее Здс. Согласно соотношению (1) векторы образуют фигуру, изображенную фиг. 3. Предположим, что мощность нагрева постоянна. Во время нагрева изменяется реактивный параметр нагреваемого металла, в результате чего. ток Ji изменяется до величины j (фиг. 3), что приводит к изменению тока обмотки.до величины Изменение величины дополнительно намагничивающей силы J/ до величины (фиг. 3) приводит k прежнему зна чению тока . Таким образом/ с помощью регулир емой намагничивающей силы каком-либо возмущении, вызвавшем изме нение реактивности, можно изменять реактивную составляющую тока каждой фазы обмотки индуктора до начального значения .и тем самым поддерживать ее.постоянной. . . . в предлагаемом устройстве за счет отсутствия .обратно вращающегося поля ликвидируются потери в обмотке и . сердечнике электромагнита.. При.наличии обратного поля, вращающегося относительно электромагнита с двойной частотой 2f , удельные потери в сердечнике электромагт нйта от этого поля подсчитываются по следующей формуле / PcUl Pc(5o)( . (2) . где ff (SO) - удельные потери в стали при f 50 Гц. Магнитопровод индукционного нагревателя выполнен из электротехнической стали марки 334 толщиной 0,5 мм, а величина магнитной индукции в нем , (50)1,6 Вт/кг и )Л,б (100/2) 3,93 BT/Kf. Таким образом, удельные потери в , сердечнике электромагнита от обратно вращакнцегося поля составляют 3,93 Вт/кг. В предлагаемом устройстве эти потери, как и потери s обмотке электромагнита, устраняются, что повышает КПД предлагаемого устройства.

1. ИНДУКЦИОННОЕ НАГРЕВАТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО, содержащее индуктирующую обмотку, размещенную на составНом магнитопроводе, участок которого БЙЕЛИОТ установлен на оси вращения, nepneff дикулярной продольной оси магнитопровода, и снабжен обмоткой, подключенной к регулируемому источнику постоянного тока,о т л и 1 а ю щ е е.ся тем, что, с целью повышенияj КПД устройства при трехфазном исполнении, магнитопровод выполнен Щ-образным, а ось вращения его подвижного участка размещена на пересечении продольных осей среднего стержня и ярма. 2. Устройство ПО.П.1, о т л и ч аю 1ц е е с я тем, что, с целью повышения равномерности загрузки фаз, участки ярма в зоне размещения подвижного участка выполнены изогнуты- g ми под углом 120° один к другому и (Л составляют 120 со средним стержнем. со 00