Установка непрерывного отжига токопроводящих жил переменным током Советский патент 1991 года по МПК C21D1/40 C21D11/00 

Изобретение относится к термической обработке материалов, в частности к термообработке проволоки путем пропускания тока непосредственно через изделие.

Цель изобретения - повышение качества отжига.

На чертеже представлена блок-схема установки непрерывного отжига токопроводящих жил переменным током.

Установка содержит силовой однофазный трансформатор 1, контактные направляющие ролики 2 со скользящими контактами а и б, соединенными между собой с помощью высокоомного провода 3 через окно силового трансформатора 1, измерительный трансформатор 4 обратной связки, термопреобразователь 5, усилитель

6 постоянного тока, тиристорный регулятор 7, блок 8 сравнения, датчики скорости протягивания, состоящие из тахогенератора 9 и преобразователя 10, блок 11 управления ти- рисТорным регулятором и источник 12 напряжения смещения.

Установка работает следующим образом.

Отжигаемая токопроводящая жила (од- нопроволочная или многопроволочная), образующая вторичный замкнутый виток силового трансформатора 1, непрерывно движется с заданной скоростью опрессова- ния. Линейная скорость движения измеряется с помощью тахогенератора 9 и преобразователя 10 и в виде сигнала постоянного напряжения Uv f(V) поступает на

О 00

О

VJ

00

ю

вход блока 8 сравнения. В той же полярности на другой вход блока сравнения поступает сигнал напряжения смещения 1)0. Суммируясь, эти сигналы усиливаются и через блок 11 управления тиристорным регулятором поступают на вход тиристорного регулятора 7, который осуществляет фазовое управления силовым тиристорным ключом (не показан), при котором регулируется угол включения силовых тиристоров (вклю- ценных встречно-параллельно) в зависимости от напряжения управления Uy Uv + U0. Величина напряжения по первичной обмотке силового трансформатора при этом является функцией угла включения силовых тиристоров, т.е. функцией Uy. На замкнутом витке, образующем вторичную обмотку силового трансформатора, индуцируется ЭДС, вырабатывающая ток отжига в отжигаемом витке.

Напряжение с контактных роликов 2 снимается с помощью скользящих контактов (точки а, б) и подается на вход измерительного трансформатора 4 обратной связи, выход которого нагружен на входтермопре- образователя 5, например типа ТВБ-3, ТВБ- 4, ТВБ-9 и т.д. Термопреобразователь является по сути электротепловым квадратором, причем в этом термопреобразователе непрерывно соединены квадратор и фильтр нижних частот (ФНЦ), т.е. интегратор. Мгновенная мощность, выделяемая в нагревателе, пропорциональна квадрату входного тока, а из-за теплоемкости нагревателя его температура пропорциональна текущей средней мощности. Предел допустимой основной погрешности термопреобразователя 0,1 %. Важнейшим качеством преобразователя в данной схеме является то, что коэффициент преобразования не за- висит от формы входного сигнала, состоящего из отрезков синусоиды.

Таким образом, с помощью измерительного трансформатора и обратной связи и термопреобразователя 5 с высокой сте- пенью точности измеряются ЭДС на отжигаемом витке или напряжение отжига. Высокоомный провод 3, проходящий через окно силового трансформаторара 1, обеспечивает постоянство напряжения между кон- тактными роликами 2 в случае частичного нарушения контактов на роликах при движении, при загрязнении отжигаемой жилы, а также при полном разрыве замкнутого витка. Увеличение тока нагрузки обусловли- вает возрастание потерь из-за потока рассеяния, однако напряжение между точками а и б независимо от сечения отжигаемой жилы и определяется только величиной скорости протягивания, т.е. напряжением на

тахогенераторе 9. Напряжение вторичной обмотки измерительного трансформатора и обратной связи поступает на вход термопреобразователя и далее через усилитель 6 постоянного тока - на блок 8 сравнения в полярности, обратной полярности задатчи- ка скорости Uv.

Таким образом, алгоритм регулирования определяется реализуемым в представленной схеме соотношением

UTTTJ const А

где Do - напряжение смещения, обеспечивающее при Uv 0 нагрев жилы в стационарном режиме (при неподвижной жиле) до температуры отжига.

Действительно, в схеме

Уотж (Uv + Uo - Ki и2отж)-К2,

где Ki - коэффициент преобразования напряжения отжига (Котж) на отжигаемом витке в сигнал обратной связи, пропорциональный квадрату действующего значения этого напряжения;

К2 - коэффициент преобразования выходного сигнала блока 8 сравнения в напряжение отжига.

Полагая, что коэффициент усиления блока 11 управления тиристорным регулятором велик (103-104), можно считать, что разность

Uv + Uo-k-i и20тж,,

т.е.

Uv + U0 Ki и2отж.

После несложных преобразований закон регулирования в общем виде определяется соотношением

V+ l&JKo

- д м

так как при V K2(U0 - Ki U отж0)

,

где и0тжа - напряжение отжига на контактных роликах при неподвижной жиле, т.е. при

А- постоянная величина, определяемая соотношениями преобразования в каналах измерения скорости протягивания, блока управления тиристорным регулятором и обратной связи.

Это соотношение сохраняется во всем диапазоне регулирования, очевидно, что

и0тж U

отж.

Величина -г- U Отж0остается неизменной, а напряжение отжига расчет с увеличением скорости по закону

иотж VAV + и$тж0

По мере роста скорости влияние постоянной составляющей U отжо экспоненциально падает, при этом 11отж стремится к значению

vW,T.e.A

(известный закон регулирования).

На практике величина U0 устанавливается такой, что при V , качество отжига соответствует требованиям стандарта (настройка по низу).

Настройка по верху производится на наибольшей скорости, при этом коэффициент преобразования преобразователя 10 (коэффициент А) устанавливается такой величины, что при наибольшей скорости качество отжига такое же, как при V -Ю. При такой настройке уже на скорости V 30 м/мин влияние составляющей 112отж0 в законе регулирования практически не ощущается. Если предел изменения скоростей или отжигаемых сечений незначителен, то в таком, более простом, случае достаточно обмотку обратной связи расположить в плоскости отжигаемого винта (внутри его контура). При этом напряжение на обмотке обратной связи изменяется так же, как ЭДС на витке отжига в функции напряжения первичной обмотки силового трансформатора и тока нагрузки, сохраняя закон регулироваблизкий и к выражению1&ж

1|.2

А1

-.

У+-НЈтж

всех сечениях и скоростях, В этом случае измерительный трансформатор обратной связи ставить нет необходимости.

Использование предлагаемой установки непрерывного отжига токопроводящих жил переменным током по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества:

поддержание указанного закона регулирования во всем диапазоне скоростей (начиная от и выше) и сечений tO-120 мм2, а также высокая точность и стабиль

ность измерения квадрата действующего значения напряжения отжига при несинусоидальном его характере обеспечивают высокую стабильность температуры на

5 конечном участке отжига;

режим отжига при изменении скорости или переходе с одного сечения на другое устанавливается автоматически и не требует подстройки;

10 компенсация возмущающих воздействий (изменение напряжения питающей сети, колебания удельного сопротивления материала отжигаемых жил, степень загрязненности и т.п.)также происходитавтомати15 чески путем стабилизации напряжения на контактных роликах в результате функционирования цепи обратной связи.

Формула изобретения

20 Установка непрерывного отжига токопроводящих жил переменным током, содержащая трансформатор с вторичной обмоткой в виде витка отжигаемого провода, тиристорный регулятор по первичной об25 мотке трансформатора, блок управления тиристорным регулятором, блок сравнения, выход которого соединения с блоком управления, а один из входов - с датчиком скорости протягивания жилы, отличающаяся

30 тем, что, с целью повышения качества отжига, она снабжена термопреобразователем, усилителем и источником напряжения смещения, а также измерительным трансформатором обратной связи, первичная

35 обмотка которого соединена с контактными роликами, например, с помощью скользящих контактов, соединенных между собой высокоомным проводом, проходящим через окно магнитопровода силового трансфор40 матора, а вторичная обмотка соединена с входом термопреобразователя, выход которого через усилитель соединен с вторым входом блока сравнения, а третий вход блока сравнения соединен с источником напря45 жения смещения.

9

Изобретение относится к термической обработке материалов, в частности к термо обработке проволоки. Цель изобретения - повышение качества отжига. Установка непрерывного отжига токопроводящих жил переменным током содержит трансформатор с вторичной обмоткой, тиристорный регулятор по первичной обмотке трансформатора, блок управления тиристорным регулятором, блок сравнения. Новым в установке является дополнительный трансформатор обратной связи, первичная обмотка которого соединена с контактными роликами при помощи скользящих контактов, соединенных между собой высокоомным проводом, проходящим через окно магнитопровода силового трансформатора, а вторичная обмотка соединена с входом термопреобразователя, выход которого через усилитель соединен с вторым входом блока сравнения, причем третий вход блока сравнения соединен с источником напряжения смещения, при этом величина напряжения смещения такова, что неподвижная жила при нулевом значении заданной скорости нагревается до температуры отжига. 1 ил.