Индукционная нагревательная установка Советский патент 1987 года по МПК H05B6/06 

11

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукционном нагреве и плавке в металлургии и машиностроении.

Цель изобретения - повышение КПД и упрощение установки.

На чертеже приведена функциональная схема установки.

Установка для индукционного нагрева металла содержит резонансный инвертор 1 мостового типа на тирис- торах и индуктор 2, зашунтированный компенсиру ющей конденсаторной батареей 3 и подключенной к инвертору 1 через разделительный конденсатор 4, датчик 5 мощности, связанный с индуктором через датчик 6 выходного трка и датчик 7 напряжения на индукторе и содержащий фазочувствительный мост 8, два плеча которого состоят из встречно включенных стабилитронов 9-12, а два других плеча образованы цепочкой, состоящей из диода 13 (14) последовательно соединенного с конденсатором 15 (16), зашунтированного резистором 17, формирователь 18 управляющих импульсов, выход которого соединен с распределителем 19 управляющих импульсов силовых тиристоров инвертора 1, а вход соединен с задающим генератором 20, модулятор 21 и регулятор 22 скважности, соединенньш через модулятор 21 с входом запуска задающего генератора 20, а датчик 5 мощности составлен из фазочувствительного моста 8, к одной из диагоналей которого подключен выход датчика 7 на

ряжения, а к другой - выход датчиа 6 тока, при этом выход фазочувствительного моста 8 соединен через ервые масштабный преобразователь 23 и интегратор 24 с входом задающего генератора 20 и одним из входов перемножающего устройства 25, к другому входу которого через вторые масштабный преобразователь 26 и интегратор 27 подключен датчик 7 напряжения , а выход перемножающего устройства 25 подключен через блок 28 сравнения, соединенный с задатчи- ком 29 мощности, к входу регулятора 22 скважности.

Установка работает следующим образом,

С датчика 6 тока сигнал, пропорциональный выходному току, подается на один из входов фазочувствительного моста 8, ас датчика 7 напряже

ния сигнал, пропорциональный выходному напряжению, подается на другор вход фазочувствительного моста 8 и через масштабный преобразователь 26 и интегратор 27 - на другой вход перемножающего устройства 25, Если напряжение стабилизации стабилитронов 9-12 выбрать таким образом, чтобы оно значительно превышало величину напряжения, снимаемого с датчика 6 выходного тока, то напряжение, снимаемое с выхода фазочувствительного моста.8, будет пропорционально произведению выходного тока инвертора 1 на козффициент мощности нагрузочного контура:

и,„ к,1.

5

где К,

IH cos q

0

COSCf),

козффициент пропорциональности;

выходной ток инвертора; козффициент мощности параллельного колебательного контура 2,3,

Этот сигнал через масштабный преобразователь 23 и интегратор 24 подается одновременно на вход задающего генератора 18 и на один из входов перемножающего устройства 25,

Учитывая, что для питания установок индукционного нагрева металла используются резонансные инверторы тока, выходной ток которых практически не изменяется, можно считать, 5 что сигнал, снимаемый с фазочувствительного моста 8, пропорционален коэффициенту мощности контура 2, 3 cosCfy,

При изменении сигнал фазочувствительного моста 8 воздействует на задающий генератор 20, изменяя частоту следования управляющих импульсов таким образом, чтобы поддерживать cos cpj, на заданном уровне,

Для поддержания одновременно cos Jf и активной мощности Рц , передаваемой индуктору 2, в схему введен канал регулирования, в который входят масштабные преобразователи 23 и 26, интеграторы 24.и 27, перемножающее устройство 25, датчик 5 мощности. Причем фазочувствитель ный мост 8 одновременно используется как составная часть .датчика мощное- ти, вьщающая сигнал, пропорциональный произведению 1 созср„ , Масштабные преобразователи 23 и 26 и интеграторы 24 и 27 осуществляют пре0

5

0

5

образования сигналов к требуемому виду, в результате чего на входы перемножающего устройства 25 подаются сигналы, пропорциональные средним значениям напряжения на индукторе U|, и произведения 1„ coscfi.

Перемножающее устройство 25 осуществляет операцию умножения сигналов, пропорциональных произведению ХцСОбЦ цИ напряжения UH .

В результате с выхода перемножающего устройства 25 снимается сигнал, пропорциональный активной мощности, передаваемой в индуктор 2:

и„ Ки, I, cos где Р,

КР.

- среднее значение активной мощности, выделяемой в индукторе 2.

Регулирование мощности производят число-импульсным способом, при котором осуществляется прерывание подачи импульсов на тиристоры инвертора I модулятором 21 с определенной частотой модуляции меньшей, чем час тота инвертирования. При этом тиристоры остаются в течение некоторого времени, определяемого регулятором 22 скважности (в зависимости от сигнала рассогласования, поступающего с элемента 28 сравнения и равного разности сигналов перемножающего устройства и задатчика 29 мощности) выключенными, В контуре 2, 3 при этом ток не протекает. Регулируя длительность работы инвертора 1 в течение периода прерывания, можно регулировать действующее значение мощности, выделяемой в индукторе 2 широких пределах.

Кроме того, синхронизируя определенным способом моменты подачи и прерывания импульсов управления силовых тиристоров инвертора 1, можно получить опережающий коэффициент мощности преобразователей системы по отнощению к питающему напряжению сети.

Таким образом, можно осуществлят одновременное поддерживание заданных величин мощности и коэффициента мощности, А так как регулирование осуществляется периодическим включением и отключением инвертора, то КПД установки в целом оказывается боле высоким, чем при использовании фазового регулирования .известной установки

10

20

2889414

при котором происходит циркуляция токов значительной вел1 чины, не проходящих через нагрузки.

Использование фазочувствительного моста 8 в качестве датчика фазы и одновременно в качестве устройства, осуществляющего операцию умножения сигналов, пропорциональных выходному току 1ц и коэффициенту мощности cos{|n , позволяет исключить дополнительное перемножающее устройство и, тем самым, упростить схему.

Схемная реализация предложенной установки может быть произведена на 15 базе известных схем. Например, в качестве модулятора 10 и регулятора 9 скважности может быть использован мультивибратор с регулируемой скважностью, в котором регулирование скважности осуществляется с помощью управляемого стабилитрона,

В качестве перемножающего устройства можно использовать схемы-аналоговых перемножителей.

Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка, содержащая резонансный инвер

тор мостового типа, к выходу которого через разделительный конденсатор подключен параллельный колебательный контур из конденсаторной батареи и ин- дуктора датчики выходного тока инвер- тора ина,пряжения на индукторе, фазсчув- ствительный мост, два соседних плеча которого содержат встречно ,вклю- ченные стабилитроны,, а два других образованы цепочками из последовательно соединенных диода и конденсатора, зашунтированного резистором, задающий генератор, выход которого через последовательно соединенные формирователь и распределитель уп- равляющих импульсов соединен с уп- равлякищм входом инвертора, задатчик мощности, подключенный к входу блока сравнения, связанного вторым входом с датчиками тока и напряже- тя, а выходом - с задающим генератором, отличающаяся тем,. что, с целью повышения КПД и упрощения установки, датчик тока подключен к диагонали моста, образованной общей точкой плеч стабилитронов и общей точкой конденсаторов, а датчик напряжения - к диагонали, обра- . зованной общими точками стабилитро5 1288941 -6

нов и анодов диодов, катоды которых ,через введенные вторые масштабный через первые введенные масштабныйпреобразователь и интегратор, а преобразователь и интегратор под-выход перемножающего устройства со- ключены к входу регулирования час-единен с вторым входом блока срав- тоты задающего генератора и первому5 нения, указанная связь выхода кото- входу введенного перемножающегорого с входом запуска задающего ге- устройства, к второму входу которогонератора осуществлена через введенны подключен выход .датчика напряжениярегулятор скважности и модулятор.

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является повышение КПД и упрощение индукционной установки для нагрева металла. Установка содержит резонансный инвертор 1 и индуктор 2, датчик 5 мощности, содержащий фазо- чувствительный мост (ФМ) 8, датчик 6 тока (ДТ) и датчик 7 напряжения, генератор 21 импульсов. Сигнал с ДТ 6, пропорциональный выходному току, подается на одан из входов ФМ 8, а сигнал с датчика 7 - на другой вход ФМ 8. Если сигнал стабилизации выбран выше сигнала с ДТ 6, сигнал с выхода ФМ 8 пропорционален току инвертора и коэф. мощности нагрузочного контура cos ( , При изменении cosqi сигнал ФМ 8 воздействует на генератор 20 импульсов, чтобы поддерживать cos cf на заданном уровне. Для одновременного поддержания мощности индуктора 2 введены канал регулирования с масштабными преобразователями 23 и 26, интеграторы 24 и 27 и перемножающее устройство 25. ФМ 8 использован как составная часть датчика мощности. Регулирование мощности производят число-импульсным методом. Устройство позволяет осуществлять одновременное поддержание заданной мощности и созср , а периодичность процесса регулирования повышает КПД установки. 1 ил. S (Л