Индукционная нагревательная методическая установка Советский патент 1986 года по МПК H05B6/06 

сравнения, схемой 23 задержки, блоком 18 задания потерь и дополнительным сумматором 17. Сигнал от датчика 4 тока поступает на вход квадратора 1А, сигнал с выхода которого, пропорциональный квадрату тока индуктора, поступает на входы первого МЭ 15 и ДУ 16, выходы которого подключены к прямым входам дополнительного сумматора 17, к инверсному входу которого подсоединен блок 18 задания потерь. Сигнал с ДУ 16 на сумматор 17 поступает через второй МЭ 19. Сигнал

-С выхода сумматора 17 через третий МЭ 20 поступает на блок 21 сравнения. Аналоговый сигнал от датчика температуры через ДУ 22 поступает на второй вход блока 21 сравнения, выход которого подключен к блоку 1Q выбора режимов через схему 23 задержки. Предлагаемая установка обеспечивает качественный нагрев металла во всех режимах работы и исключает погрешность измерения температуры, связанную с окалинообразованием. 1 ил.

Изобретение относится к электротермии и является усовершенствованием изобретения по авт. св. № 815975. Цель изобретения состоит в повьппении точности поддержания температуры путем устранения влияния окалины. Устройство дополнительно снабжено квадратором 14,двумя дифференцирукядими усилителями (ДУ) 16 и 22, тремя масштабирунщими элементами (МЭ) 15, 19 и 20, блоком 21 (Л Го

1

, Изобретение относится к электро{термии и может быть использовано в машиностроительной, метаплургическкой и автомобильной промьшшенности, где применяется индукционный нагрев заготовок перед их кузнечной обработкой.

Цель изобретения - повьпиение точности поддержания температуры путем устрг ения влияния окалины.

На чертеже изображена блок-схема установки.

t

В индукторе 1 находятся нагреваемые заготовки 2. К силовым выходам источника 3 питания подключены последовательно датчик 4 тока и индуктор. Выход датчика тока и аналоговый выход датчика 5 температуры подключены к входам дозатора 6 энергии, содержащего блоки нелинейности по температуре 7 и по току 8, сумматор 9, блок 10 выбора режимов и блок 11 задания времени. Выход сумматора 9 соединен с управляющим входом источника 3 питания, а выход блока 10 выбора режимов и блока 11 задания времени подключен к трехвходовому логическому блоку И 12, третий вход которого соединен с дискретным выходом датчика температуры, а выход подключен к механизму 13 перемещения заготовок. Сигнал от датчика 4 тока поступает гакже на вход квадратора 14, сигнал с выхода которого, пропорциональный квадрату тока индуктора, поступает на входы первого масштабирующего

элемента 15 и дифференцирующего уси-i лителя 16, выходы которых подключены к прямым входам дополнительного сумматора 17, к инверсному входу которого подсоединен блок 18 задания потерь. Причем сигнал с дифференцирующего усилителя 16 на сумматор 17 поступает через второй масштабирзгещий элемент 19. Сигнал с выхода суммато-

ра 17 через третий масштабирующий элемент 20 поступает на вход блока 21 сравнения.

Аналоговый сигнал от датчика 5 температуры через дифференцирующий

усилитель 22 поступает на второй

вход схемы 21 сравнения, выход которой подключен к блоку 10 выбора режимов через схему 23 задержки.

Температура поверхности выходной

заготовки может быть определена следукщим образом:

--t

2Р„Ког at

Тпо6 ---д - -р--5с(-,0()22.|V.s,(o,1)(t-e) . (1)

где - температура поверхности,

°Г

РО удельная мощность, Ч удельная мощность потерь,

RJ - радиус заготовки, м; а;А - температуро- и теплопроводность материала заготовки, и Вт/(м-град.); S(m,1);-ЗЛ °.1); ,3 , L,; - коэффициенты S-функции; 22(5г.Га) + .. §ul2jl) С достаточной степенью точности можно считать, что удельные потери 10 q в индукторе с футеровкой - вели 2R 2

С-2а. JR, Известно также, что P - I, r где Гд - сопоставление единичного квадрата, трк индуктора. В методических нагревателях г величина постоянная. Следовательно, ) С - Q (3 . - k е гдеЛ, Q - коэффициенты, неизменные для данного типа заготовок и кон струкции индуктора. Указанная связь датчик тока 4 квадратор 14 - масштабирующий элемент, дифференцирующий усилитель 16 масштабирующий элемент 19, блок 18 задания потерь - сумматор 17 - масштабирующий элемент 20 реализует вы ражение (3). Сравнивая сигнал, полученный по выражению (3), с продифференцирован ным сигналом от датчика температур, можно сделать вывод о правильности показаний датчика температуры. d UjH где U,- сигнал датчика температуры следует, что на поверхности материа ла заготовки появилась окалина и регулирование по температуре может привести к значительному перегреву заготовки. Установка работает следукхцим образом. Установка имеет два режима работы: нагрев и термостатироэаиие. При чем, в каждом из этих режимов имеет

Se(mjj1)

2a

PC ARтакж аппроксимации t - текущее время, с. 1262747. 4 Продиффер енцировав это вьфажение, получим - SiE. чина постоянная, и поэтому действием последнего слагаемого в выражении (2) можно пренебречь. Тогда ся возможность отключения обратной связи по температуре. Выбор режима осуществляется на входе блока 10 выбора режимов оператором установки или по сигналам, поступающим с куз-, нечного оборудования, а отключение или подключение обратной связи по температуре происходит автоматически по сигналам, поступающим от схеьш 21 сравнения через схему 23 задержки. При отсутствии окалины, т.е. когда сигнал по тракту 1(4-14-15, 16-19, 18-17, 20-21) не больше, чем сигнал по тракту И (5-22-21), установка работает так же, как известная установка. При появлении окалины, т.е. когда сигнал по тракту превышает сигнал по тракту II , на вы- : ходе схемы 21 сравнения появляется логический сигнал. Если окалина носит локальный характер и через время, меньшее времени задержки, установленного на схеме 23 задержки, сигнал от тракта У сравнивается с сигналом по тракту Т, то установка работает так же, как было описано. Если же окалина обширна, то сигнал от схемы 21 сравнения через схему 23 задержки поступает на блок 10 выбора режимов работы. При этом осуществляется нагрев с постоянным тем- пом выдачи и напряжением на индукторе, а при термостатировании включается цикличный нагрев (пауза - нагрев) по установленной в блоке 10 выбора режимов программе. Кроме того, поступает информационный сигнал (зЪу -ковой, световой) оператору, предупрехдаюций о наличии окалины на заготовке. Для функционирования установки необходюю установить коэффициенты

К1 (масштабирующий элемент 15), К2 (масштабирукнций элемент 16) и Q (блок 13 задания потерь). Производягг пробный нагрев в условиях без окалины (быстрый нагрев до 1000°С).

Если производить нагрев при постоянной величине тока 1 const до ВОО-ЭСО С, то можно пренебречь потерями и действиями тракта 16-19, при этом коэффициент К1 масштабирующего элемента 15 устанавливают, приравнивая сигнал на выходе масштабирующего элемента 20 и дифференцирующего усилителя 22 (коэффициент элемента 20 выставляется с большой степенью точности, он учитывает коэффициенты передачи датчика тока, квадратора,датчика температуры). Выставив коэффициент К1, повьш1ают температуру до 950-1000°С при 1 const и, производя то же сравнение, устанавливают коэффициент Q блока задания потерь. В дальнейшем, изменив скачком ток индуктора, устанавливают коэффици ент. К2.

Предлагаемая установка обеспечивает качественный нагрев металла во всех режимах работы и исключает погрешность измерения температуры, связанную с окалинообразованием. Это приводит к исключению перегрева металла при окалинообразовании и к исключению расплавления металла в индукторе и выхода установки из строя.

Формула

изобретения

.Индукционная нагревательная методическая установка по авт.св. № 815975, отличаю щаяся тем, что, с целью повьш1ения точности поддержания температуры путем устранения влияния окалины, установка дополнительно снабжена квадратором, двумя дифференцирующими усилителями, тремя масштабирующими элементами, блоком сравнения, блоком задержки, блоком задания потерь и дополнительным сумматором, выход датчика тока индуктора подключен к входу квадратора, выход которого через первый масштабирукяций элемент соединен с первым прямым входом дополнительного сумматора, а через последовательно включенные первый дифференцирующий усилитель и второй масштабирующий элемент - с вторьм его прямым входом, к его инверсному входу подключен выход блока задания потерь, а к выходу через третий масштабирующий элемент - первый вход блока сравнения, связанного вторым входом через второй дифференцирующий элемент с выходом датчика температуры и выходом через блок задержки.с входом блока выбора режима.