Устройство индукционного нагрева Советский патент 1987 года по МПК C21D11/00 

1 . .

Изобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использовано преимущественно в индукционных печах для термообработки и пайки металлических изделий.

Целью изобретения является снижение расхода электроэнергии.

На чертеже изображена блок-схема системы.

Источник 1 питания соединен с основной обмоткой индуктора 2, внутри которой находится нагреваемая заготовка 3, охваченная, к.роме того, дополнительными обмотками 4, каждая из которых расположена над частью заготовки, температура которой контролируется соответствующим датчиком

5температуры. Каждый из датчиков те пературы соединен своим выходом с первым входом соответствующего узла

6сравнения. На вторые входы узлов сравнения подается сигнал задания с задатчика 7, а выходы этих узлов соединены с управляющими входами регуляторов 8 силы тока, которые расположены в цепях обмоток 4. Последовательно с каждым регулятором соедине датчик 9 силы тока соответствующей обмотки. Сигналы датчиков силы тока подаются на входы сумматора 10, выход которого соединен с управляющим входом источника 1 питания.

В. качестве датчиков 5 температуры могут быть использованы термоэлектрические термометры. Узлы 6 сравнения могут быть выполнены по схеме вычитающего устройства, а регуляторы 8 силы тока - по одной из схем ти- ристорных регуляторов. Датчики 9 силы тока могут быть выполнены на основе трансформаторов тока.

Ток в дополнительных обмотках протекает за счет ЭДС взаимной индукции, наводимой в дополнительных .обмотках магнитным полем основной обмотки индуктора 2.

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 1 питания по индуктору 2 начинает протекать электрический ток. Электромагнитным полем индуктора нагревается заготовка 3 и наводится ЭДС взаимной индукции в дополнительных обмотках 4, Однако пока температура в контролируемых точках не достигла заданного уровня, с выхода узлов 6 сравнения

25

15497 .2

на управляющие входы регуляторов 8 силы тока поступают отрицательные сигналы, сопротивление регуляторов 8 тока велико, поэтому ток по допол5 нительным обмоткам 4 не протекает. Если температура в контролируемых точках достигает заданного уровня одновременно, срабатывает выталкиватель, и заготовка выгружается из

0 индуктора (толкатель и схема управления им не показаны).

Однако температура в одной или нескольких точках может достигать заданного уровня раньше, чем в ос тальных. При превышении температурой в любой из контролируемых точек заданного уровня на выходе соответствующего узла 6 сравнения появляется положительный сигнал; Сопротивление

7П

регулятора 8 тока уменьшается, по соответствующей дополнительной обмотке начинает протекать ток, выз- ванньй ЭДС взаимной индукции. Возникает собственное электромагнитное поле данной дополнительной обмотки. Б силу закона электромагнитной инерции позникающее электромагнитное поле дополнительной обмотки направлено встречно основному ГЕОЛЮ индуктора. Таким образом, появление тока данной дополнительной обмотки вЫзы- вает локальное уменьшение интенсивности результирующего электромагнитного поля в некоторой окрестности

35 дополнительной обмотки, а следова- телино, уменьшение интенсивности нагрева заготовки 3 вблизи данной дополнительной обмотки. Причем, чем температура некоторой точки поверх ности больше заданного уровня, тем меньше сопротивление соответствую- ш,его регулятора 8 тока, и следовательно, больше ток данной дополнительной обмотки 4, Тем самым, соз дается предпосылка для выравнивания температуры по длине заготовки 3.

Однако при действии глубоких возмущений, приводящих к значительным

5Q перепадам температуры по длине заготовки 3, действие лишь дополнительных обмоток 4 либо не приносит желаемого результата, либо связано со значительными потерями. Для того,

с; чтобы Эффективно снижать значительный перегрев какой-либо зоны заготовки 3, необходимо снизить результирующее поле (сумму поля индуктора и полей дополнительных обмоток) в

30

3 .1

данной зоне ниже уровня мощности тепловых потерь. Это означает, что собственное поле расположенных в данной зоне дополнительных обмоток должно быть по интенсивности сравнимо с полем индуктора, а это возможно лишь при значительных токах дополнительных обмоток, соответственно велики потери и в обмотках. Поэтому предлагается вести управление мощностью источника питания 1 в функции суммы токов всех дополнительных обмоток. При этом сумма токов дополнительных обмоток выступает в качестве косвенного, но легко поддающегося измерению, критерия равномерности температуры по длине заготовки 3.

Как следует из описания работы регуляторов 8 силы тока дополнительных обмоток 4, .ток обмотки 4 максимален при максимальном отклонении температуры данной зоны заготовки 3 от заданного уровня. Появление тока

в любой из дополнительных обмоток 3 регистрируется соответствующим датчиком 9 силы тока. Сумма сигналов всех датчиков 9 тока с выхода сумматора 10 поступает на управляющий вход источника 1 питания. Чем больще сигнал на выходе сумматора 10, тем

на большую величину и в большем числе точек температура заготовки 3 превьшает требуемый уровень,.тем больше токи дополнительных обмоток 4 и тем значительнее потери в них.

При поступлении сигнала на управляющий вход источника 1 -питания снижается можность источника питания. Основным возмущением, приводящим к неравномерности температурного поля

Редактор Н.Гунько

Заказ 2318/27 Тираж 549 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР.

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

974

по длине заготовки 3, является неравномерное распределение греющей мощности по длине индуктора, поэтому при снижении мощности источника питания снижается и неравномерность температурного поля, причем интенсивнее, чем при действии лищь дополнительных обмоток. Неравномерность нагрева при этом снижается токи дополнительных обмоток также снижаются. Это позволяет снизить потери электро- энергии в обмотках, а следовательнол повысить экономичность устройства в целом.

J5

Формула изобретения

Устройство индукционного нагрева, содержащее подсоединенный к источнику питания индуктор и индуктивно связанные с ним дополнительные обмотки, последовательно с каждой из которых соединен регулятор силы тока, а так-. же по числу дополнительных обмоток датчики температуры и узлы сравнения, выходы датчиков температуры соединены с первыми входами узлов сравнения, вторые входы которых соединены с за- датчиком температуры, а выходы - с управляющими входами регуляторов силы тока, отличающееся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, оно снабжено сумматором, датчиками силы тока, соединенными последовательно с регуляторами силы тока, при этом входы сумматора соединены с выходами датчи- ков. силы тока, а выход подсоединен к управляющему входу источника питания .

Составитель А.Абросимов

Техред М.Ходанич Корректор С.Шекмар

Изобретение относится к области индукционного нагрева изделий в индукционных печах. Цель изобретёния- снижение расхода электроэнергии. Cзш нocть изобретения заключается в том, что в процессе нагрева датчиками 5 температуры измеряется температура изделия по его длине. При наличии рассогласования между измеряемой температурой и заданной за- датчиком 7 изменяется сопротивление соответствующего регулятора 8 и ток в одной из дополнительных обмоток 4. Тем самым к основному полю индуктора 2 добавляется (отнимается) поле от . дополнительной обмотки, что в конечном итоге приводит к выравниванию температуры по длине изделия. Кроме того, сумматором 10 суммируются сигналы, пропорциональные токам во всех дополнительных обмотках 4, измеряемым датчиками 9, что приводит к изменению сигнала на его выходе и соответственно изменению мощности источника питания индуктора 2. 1 ил. (Л Д Л ffi i U U Ui 00 СП 4i CO vl