Индукционная установка непрерывного действия для нагрева ферромагнитных заготовок Советский патент 1986 года по МПК H05B6/06 

Изобретение относится к элев:тротермии и может быть использовано при термообработке ферромагнитных материалов, при нагреве перед пластической деформацией. Целью изобретения является повышение производительности установки с тремя и более секциями инцуктора путем сокращения времени переходных процессов. На чертеже приведена блок-схема устройства. Индуктор 1, состоящий из N секций, соединен с датчиками 2 температуры, каждый из которых расположен у начала соответствующей ему секции (в качестве датчиков температуры могут быть использованы цветовые пирометры типа Спектропир), выходы датчиков 2 соединены с первыми входа ми соответствующих им компараторов 3 вторые входы которых соединены с выходами источника А эталонного напряжения (компараторы 3 могут быть реал зованы на операционных усилителях ти на К 140 УД 8, а источник 4 на интегральном стабилизаторе напряжения типа К 140 ЕН 2). Выходы компараторо 3 соединены с входами ключей 5 (могут быть реализованы на тиристорах), переключающие контакты 6 которьс : сое диняют соответствующие им секции индуктора 1 с выходными шинами источни ков 7 и 8 питания (в качестве источников питания могут быть использован тиристорные преооразователи частоты типа TII4-500) . Датчик температуры из числа датчиков 2, расположенный у входа индуктора, соединен своим выхо дом с первым входом сумматора 9, к второму входу которого присоединен выход интегратора 10, вход которого соединен с задатчиком 11 через замыкающий контакт 12 реле 13 времени, интегрирующая цепочка интегратора 10 шунтируется замыкающим контактом 14, управляемым механизмом перемещения (толкатепем) 15 (сумматор 9 и интегратор 10 могут быть реализованы на операционных усилителях типа К 140 УД 8 выход сумматора 9 соединен с управляющим входом источника 7 питания. Датчик 16 температуры, pacnojToaceHHbm на выходе индуктора 1, соединен своим выходом с управляющим входом источника 8 питания, а также с первым входом логического элемента И 17 (может быть реализован на м:чкросхемах серии К 155), с вторым входом которого соещинен зыход реле 13 времени, выход 17 соединен с управляющим входом толкателя 15. Установка работает следующим образом. Пусть после загрузки очередной заготовки граница ме).вду холодной и горячей частями загрузки находится в пределах секции с номером N-M (N номер последней вькодной секции), в стационарном же режиме эта граница лелсит в пределах секции N-M, причем М М, т.е. температурное поле загрузки опережает стационарное. При этом выходное напряжение U,, источника 4 выбрано так, что для М секций, на входе которых температура выще точки Кюри, соответствующие им компараторы 3 имеют на выходе напряжение +и 5 так как U: и, 5 ВЫ, ATI Щьо дт1 напряжение на выходе датчиков 2 температуры, расположенных на входе М последних секций. т.е. , N, Для N-M первых секций .т.1 и д, , где IE 1 ,N-Mj и соответствуЮ1цие им компараторы 3 имеют на выходе - и. Ключи 5 в зависимости от знака сигнала на их входе подключают своими контактами 6 первые N-M секций к источнику 7 питания, а последние М секций к источнику 8 пита ия, Датчик 16, подавая информацию о температуре выходной заготовки на управляющий вход источника 8, организует нагрев заготовок в последних М секциях по лохально-оптимальному алгоритму., т.е. нагрев с максимальной мощностью до заданной температуры с последующим переходом на режим термостатирования. Выгрузка выходной заготовки фоизводится при появлении на входах логического элемента И 1 7 двух единиц (каждый : из входов снабжен м 1сштабирующими цепями)5 т„е. при выполнении двух условий: температуре, выходной заготовки равна заданной, темп нагрева задаваемьй уставкой реле 13 выдерлсан. При этом с выхода элемента И 17 на унра.вляющий вход толкателя поступит соответствующий сигнал. Так как в данном случае температурное пале загрузки опережает стационарное, часть времени, определяемого никлом нагрева, М выходных секш;й будут находиться в режиме термостатирования, при этом температурное поле этой части загрузки будет максимально приближено к стационарному Заготовки, находящиеся в N-M первых секциях, будут находиться под воздей ствием источника 7 питания, напряже ние на выходе которого автоматически выставляется таким, чтобы выходной сигнал сумматора ,9 стремился к нулю т.е. график нагрева первой заготовки на протяжении цикла нагрева имитировал кривую заряда конденсатора С в интеграторе 10, являющуюся эталонной для стационарного режима и определяемую заранее выбранными параметрами 10 и выходным напряжением задат чика 11. Таким образом.холодная част загрузки, расположенная в N-M первых секциях, будет нагреваться в стационарном режиме. После выгрузки очеред ной заготовки контакт 14, управляемы толкателем 15, сбросит интегратор 10 в нулевое состояние, подготовив устройство к новому циклу нагрева. Пусть в начале нового цикла М М т.е. температурное поле загрузки отстает от стационарного. При этом последние М секций также находятся под дeйcтвиe локального алгоритма, причем время .цикла превысит стационарное и выходная заготовка будет выгружена после достижения заданной температуры уже позже момента срабатывания реле 13 времени, которое после истечения стационарного времени 1щкла разомкнет свой конта-кт 12 во входной цепи интегратора 10, зафиксировав тем самым его выходное напряжение на постоянном уров не, пропорциональном заданной температуре нагрева на первом шаге. Таким образом заготовки в первых N-M секциях будут нагреваться по стационарному графику, а после истечения стационарного времени цикла переводятся в режим термостатирования. Устройство позволяет практически за N шагов получить стационарное распределение температуры по длине индуктора, максимально сократив время переходных режимов.

Если М М, устройство осуществляет процесс нагрева по локально-оптимальному алгоритму, при этом мощность на выходе источника 7 питания автоматически выбирается с учетом

Формула изобретения

Индукционная установка непрерывного действия для нагрева ферромагнитных заготовок, содержащая секционированный индуктор, подключенный 9094 текущего эквивалентного электрического сопротивления первых N-M секций. Данное устройство позволяет осуществлять комбинированное управление индуктором в переходных режимах, при этом горячая часть загрузки, расположенная в М выходных секциях, подключается к второму источнику питания, напряжение на котором устанавливается в функции температуры выходной заготовки, а холодная часть загрузки, расположенная в N-M первых .секциях подключается к первому источнику питания, обеспечивающему стационарный график ее нагрева. Здесь N - число :секций индуктора. Таким образом происходит перераспределение мощнос;ти между холодной и горячей частями загрузки, позволяющее максимально сократить время переходных режимов, гарантируя при этом заданную температуру на выходе для каждой заготовки, что позволяет минимизировать отходы в брак. Fla выходе первого источника питания автоматически поддерживается уровень напряжения, позволяющий нагревать холодную часть загрузки в течение любого цикла нагрева в темпе, соответствующем стационарному, вне зависимости от того, что часть загрузки N-M первых секций, где в начале цикла температура бьша ниже точки Кюри, может перейти эту точку в течение цикла, что приведет к изменению эквивалентного электрического сопротивления этих секций, а следовательно, и тока, протекающего через них. Благодаря тому, что уровень напряжения первого источника питания поддерживается в функции отклонения выходного сигнала датчика температуры, расположенного у входа первой секции, от выходного сигнала интегратора, диаграмма изменения во времени которого соответствует стационарному графику нагрева холодных заготовок, ЛЕобое отклонение этого графика от нормы приведет к соответству ощей корректировке напряжения первого источника питания.

к двум источникам питания, датчик температуры заготовок на выходе из индук.тора, связанный с управляющим входом первого источника питания, механизм перемещения заготовок, реле времени, сумматор и задатчйк времени., о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности установки с тремя и более секциями индуктора путем сокращения времени переходных процессов, установка снабжена интегратором, источником эталонного напряжения, элементом И и для калодой секции нщдуктора датчиком температуры заготовки на входе в секцию, компаратором и двухпозиционным ключом, ка)адая секция индуктора подключена к обоим источникам питания через переключающую контактную группу двухлозиционного ключа, управляющий вход которо709096

го соединен с В1 1ходом компараторл, связанного первым входом с нь ходом датчика температуры этоГ) секпии, а вторым - с выходом источника эталоиJ ого напряжения, вгзхс д датчика температуры первой секции подключен к первому входу сумматора, выход которого соединен с управляющим входом второго источника питания, а

10 второй вход - с выходом интегратора, вход которого через замыкаюпдий контакт реле времени соединен с выходом задатчика в :еме1П1, я интегрирующая цепь интегратора зашунтирована

15 замыкающим контактом механизма перемещения, управляюгдий вход которого подключен к выходу элемента И, свя.занного первым входом с выходом д.атчика температуры заготовок па

20 выходе из индуктора, а вторым - с выходом реле времени. H-TJ

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьппение производительности установки с тремя и более секциями индуктора путем сокращения времени переход 1ых процессов. Устройство позволяет осуществлять комбинированное управление индуктором в переходных режимах, при этом горячая часть загрузки, расположенная в М выходньгх секциях, подключается к одному источнику питания, напряжение на котором устанавливается в функции выходной заготовки, а холодная часть загрузки, расположенная в N-M первых секциях, С подключается к другому источнику питания, обеспечивающему стационарный график ее нагрева. Происходит перераспределение мощности, между холодной и горячей частями заготовки, позволяя сократить время переходных процессов и гарантируя заданную температуру на выходе каждой ГС заготовки. 1 ил. -v|