Индукционная нагревательная установка Советский патент 1990 года по МПК H05B6/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть применено в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности, где применяется индукционный нагрев.

Цель изобретения - повышение качества нагрева путем учета изменения удельного сопротивления.

На чертеже изображена блок-схема установки.

Установка содержит нагреваемое изделие 1, индуктор 2, источник 3 питания, датчики 4 и 5 напряженности- магнитного поля, блок 6 деления, за- датчик 7, регулятор 8, исполнительный механизм 9, индуктивный датчик 10, релейный элемент 11, первый ключ 12,первый 13 и второй 14 источники ЭДС,преобразователь 15 частота-напряжение tпервый сумматор 16, блок 17 умножения, второй сумматор 18, блок

19 памяти, второй ключ 20, датчик 21 температуры, реле 22 времени.

В качестве источника 3 питания может быть использован, например, ти- ристорный преобразователь частоты. Сумматоры 16,18 блок 6 деления, блок,- 17 умножения, релейный элемент 11 и регулятор 8 могут быть реализованы, например, на стандартных элементах комплекса технических средств КТС ЛИУС. Регулятор имеет четыре входа - один задающий, на который подают сигнал с выхода сумматора 16, и три входа для сигналов контролируемых параметр ов : напряженности магнитного поля (выход блока 6), индуктивности (выход источника 14 питания)) и температуры изделия (выход блока 17 умножения),

Устройство работает следующим образом.

ел

Јь

GO О

NJ

Пусть нагрев ферромагнитного изделия 1 осуществляют на частоте fl t при постоянном зазоре между индуктором 2 и изделием 1. Величина зазора зада- ется сигналом с первого выхода зада тчика 7. На входы сумматора 16 поступает сигнал с первого выхода задатчика 7, сигнал с выхода первого источника 13 ЭДС и сигнал с выхода преобразователя 15 частоты в напряжение, причем сигналы с выхода задатчика 7 и с выхода первого источника 13 ЭДС суммируются, а сигнал с выхода преобразователя 15 частоты вычитается из этой суммы. Кроме того, сигналы с выхода первого источника 13 ЭДС и с выхода преобразователя 15 . частоты в напряжение подбирают таким образом, чтобы они были равны по величине при работе на частоте $ . Следовательно, пока нагрев осуществляют на частоте , эти сигналы компенсируют Друг друга, и на выходе сумматора 16 сигнал равен Изад с первого выхода задатчика 7. Одновременно индуктивный датчик 10 формирует на выходе сигнал, обратно пропорциональный величине магнитной проницаемости м изделия. Пока изделие ферромагнитно, (ц 1, сигнал с выхода индуктивного датчика 10 равен, например нулю. При отсутствии сигнала на входе релейного элемента 11, ключ 12 разомкнут ,, а на втором входе регулятора -8 сигнал равен нулю. На третий вход регулятора 8 поступает сигнал с выхода блока 6 деления. Таким образом, на вход регулятора поступают два сигнала: сигнал задания соответствующий требуемой величине зазора, и сигнал с выхода блока 6 деления, соответствующий фактическому зазору, причем второй сигнал вычитается из первого. Если фактический зазор равен заданному, разность этих сигналов равна нулю. При изменении зазора, например, при его увеличении, что может быть вызвано, например, изменением толщины изделия, сигнал , с выхода блока 6 деления уменьшаемся, разность сигналов становится больше нуля, регулятор 8 формирует сигнал, воздействующий на исполнительный механизм 9, перемещающий индуктор 2 в сторону умень шения зазора до тех пор, пока зазор не станет равным заданному, а сигнал

с выхода блока 6 деления не станет равным сигналу задания U3q..

При переходе через точку Кюри

(/М 1) скачкообразное изменение магнитной проницаемости АД вызывает скачкообразное уменьшение соотношения сигналов датчиков 4 и 5 напряженности магнитного поля на выходе блока 6 деления, который формирует ложный сигнал об увеличении зазора между индуктором и изделием, хотя зазор остался неизмененным,Одновременно индуктивный датчик 10 скачком изменяет

5 сигнал на выходе до максимального релейный элемент 11 срабатывает и замыкает ключ 12, подсоединяя второй источник 14 ЭДС к второму входу регулятора 8. Сигнал с выхода второго

0 источника 14 ЭДС вычитается из сигнала задания iU3,причем величину сигнала с в.ыхода второго источника 14 ЭДС подбирают таким образом, чтобы он был равен разности сигналов о

5 выхода блока 6 деления при нагреве ч ферромагнитного изделия и после потери им магнитных свойств при неизменном зазоре. Вследствие этого результирующий сигнал, на входе регуля0 тора 8 по-прежнему остается равным нулю до тех пор, пока не произошло изменение зазора. При изменении зазора устройство работает, как описано выше.

При изменении частоты, например при ее увеличении, сигналы с выхода датчиков 4 и 5 напряженности магнитного поля увеличиваются и блок 6 деления формирует уменьшенный по сравнению с предыдущим режимом сигнал, свидетельствующий об увеличении зазора, хотя в действительности он остался прежним

Одновременно преобразователь 15

частоты в напряжение формирует сигнал, пропорциональный частоте источника 3 питания. Величина этого сигнала превышает величину ЭДС первого источника 13 ЭДС. Сумматор 16 формирует на выходе сигнал, величина которого будет меньше по сравнению с сигналом задания U%a, на величину, равную разности между сигналом с выхода преобразователя 15 частоты в напряжение и сигналом с выхода первого источника 13 ЭДС.

Таким образом, на входы регулятора 8 поступают результирующий сигнал с

51

выхода 1 сумматор а 16 и сигнал с выхода блока 6 деления, причем оба сигнала уменьшены на одну и ту же величну вследствие изменения (увеличения частоты источника 3 питания, их разность по-прежнему равна нулю, как и до изменения частоты, в результате чего положение индуктора 2 относительно изделия 1 остается неизменным.

При отклонении частоты в меньшую сторону устройство работает аналогично описанному выше с той лишь раницей, что одновременно с увеличением сигнала на выходе блока 6 деления на ту же величину возрастает сигнал на выходе сумматора 16 вследствие того, что сигнал с выхода преобразователя 15 частоты в. напряжение становится меньше сигнала с выхода второго источника 14 ЭДС и их разность имеет тот же знак, что и сигнал задания U3a«с первого выхода задатчика 7.

Одновременно с включением установки в работу сигнал задания с второго выхода задатчика 7, пропоциональный температурному коэффициенту сопротивления, воздействует на второй вход блока 17 умножения, на первый вход которого воздействует сигнал с выхода второго сумматора 18, а сигнал с выхода источника 3 питания воздействует на реле 22 времени, которое с выдержкой времени воздействует на ключ 20, отсоединяя выход датчика 21 температуры от входа блока 19 аналоговой памяти. Блок 19 аналоговой памяти запоминает начальное значение температуры изделия. Сигнал, пропорциональный начальной температуре изделия, воздействует на второй вход второго сумматора 18, на первый вход которого воздействует сигнал с выхода датчика 2 температуры.

В начальный момент работы установки в силу значительной тепловой инер-Ј ции изделия 1 сигнал на выходе датчика 21 температуры соответствует начальной температуре изделия и сигнал на выходе второго сумматора 8 par- вен нулю При увеличении температуры изделия 1 сигнал на выходе датчика 21 температуры увеличивается и разность сигналов на выходе второго сумматора 18 растет пропорционально температуре согласно зависимости

0

5

0

где

U6br )-(1+оГГр) ЫСГ-ТО,

k

Ы

Т коэффициент пропорциональности;

температурный коэффициент сопротивления; текущее значение температу

РЫ изделия 1;

То - начальная температура изделия.

Сигнал с выхода второго сумматора 18 воздействует на первый вход блока 17 умножения, Блок 17 умножения формирует сигнал, пропорциональный приращению удельного сопротивления р.с(Т-Т0) изделия при увеличении температуры от начального значения Ть до текущего Т. Этот

5

0

5

0

5

сигнал поступает на четвертый вход регулятора 8, компенсируя возмущающее воздействие от вариации удельного сопротивления изделия при возрастании температуры. Таким образом, результирующий сигнал на входе регулятора 8 после компенсации возмущающих факторов, влияющих на величину сигнала на выходе блока 6 деления вариации удельного сопротивления, магнитной проницаемости изделия, час-. тоты источника питания), характеризует только величину зазора между индуктором и изделием, и любое изменение его в ту или другую сторону от заданного приводит к изменению сигнала на выходе блока 6 деления, который воздействует на регулятор 8, ; формирующий сигнал управления, воздействующий на исполнительный механизм 9, который перемещает индуктор 2 в сторону уменьшения рассогласования.

Установка повышает качество нагрева изделий за счет более точного поддержания связи индуктор-изделие.

Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка, по авт.св. № 1422406, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества нагрева плоских изделий путем учета изменения удельного сопротивления, установка дополнительно снабжена датчиком температуры, реле времени, блоками умножения, и памяти, вторыми ключом и сумматором,

выход блока умножения подключен к четвертому входу регулятора, первый вход блока умножения соединен с зада тчиком, а второй вход - с выходом второго сумматора, входы которого связаны с выходом датчика температуры, первый непосредственно, а второй - через последовательно соединенные блок памяти и второй ключ, к управляющему входу которого подключен выход реле времени, связанного с источником питания.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение качества нагрева плоских изделий путем учета изменения удельного сопротивления. Сигнал с датчика температуры 21, пропорциональный изменению удельного сопротивления, через второй сумматор 18 и блок умножения 17 подается на четвертый вход регулятора, где он складывается с сигналами, пропорциональными частоте и магнитной проницаемости. 1 ил.