Способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке Советский патент 1992 года по МПК H05B6/06 

Предлагаемый способ относится к электротехнике, а именно к управлению электрическим режимом индукционных установок.

Известны способы управления режимом нагрева в индукционных установках путем контроля электрических и тепловых параметров и регулирования их значения изменением напряжения или тока. Регулирование по температуре нагреваемого тела обеспечивается с помощью пирометрических приборов и термопар 1.

Известен способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором подают питание на индуктор, измеряют электрические параметры, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования. В качестве сигнала управления используют ток индуктора, напряжения на индукторе, частоту тока питающего индуктор и другие параметры 2.

Наиболее близким по технической сущности к эая вляемому я вляется способ уп рав- ления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором подают питание на индуктор, измеряют электрические параметры индуктора, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования, причем в качестве сигнала управления используют отношение амплитуд высших гармоник тока индуктора к действующему значению этого тока 3 - выбираемый за прототип.

Недостатки этого способа невысокая точность регулирования режима нагрева и сложность, обусловленные необходимостью измерения амплитуд высших гармоник искаженного тока индуктора, что требует

«

Ё

I

VI VI VI

Ю (Л

ю

сложной аппаратуры для выделения и измерения этих гармоник. Выделение большого числа высших гармоник искаженного тока индуктора значительно усложняет индукционную установку, а измерение малого числа высших гармоник снижает точность регулирования.

Цель изобретения - повышение точности регулирования режима нагрева и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что в способе управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором измеряют действующее значение тока индуктора, резонансную час- тоту колебательного контура образованного индуктором и подключенным параллельно ему компенсирующим конденсатором, формируют управляющий сигнал, сравнивают его с заданным и в случае рас- согласования изменяют напряжение питания индуктора до его устранения, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура образованного индуктором и компенсирующим конденсатором, к действующему значению тока индуктора. Это значительно упрощает способ регулирования, так как не требуется выделения и измерения больше- го числа амплитуд высших гармоник тока индуктора и в то же время существенно повышает точность регулирования режима на- грепа ферромагнитных изделий, так как в прототипе точность регулирования зависит от числа измеренных высших гармоник тока, в предлагаемом способе изменение собственной резонансной частоты колебательного контура зависит только от температурного режима изделия и величи- ны тока в индукторе. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает высокой чувствительностью, точностью и простотой, что указывает на наличие у него новых положительных свойств, и доказыва- ет существенность отличий.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства.реализующего предлагаемый способ.

8 основе способа лежит зависимость резонансной частоты колебательного контура от индуктивности системы индуктор- металл, которая определяется относительной магнитной проницаемостью, в свою очередь зависящей от темпе- ратуры нагреваемого тела и напряженности магнитного поля индуктора.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит из индуктора 1, парал- лельнокоторомуподключен

компенсирующий конденсатор 2, образуя параллельный колебательный контур 1, 2, к которому подключен измеритель частоты 3 и датчик тока 4, выходы которых поданы соответственно на первый и второй выходы делителя 5 выход которого подключен к элементу управления 6, на второй вход которого подано заданное напряжение (Jo. а выход которого подан на управляющий вход источника высокочастотного питания 7, нагруженный на параллельный колебательный контур 1,2.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения с источника высокочастотного питания 7 на колебательный контур 1, 2 в индукторе 1 протекает ток, измеряемый датчиком 4, частота которого определяется величиной емкости конденсатора 2 и индуктивностью индуктора с ферромагнитным изделием 1 и измеряется частотомером 3.

Индуктивность индуктора с ферромагнитным изделием зависит от температуры нагреваемого изделия и напряженности магнитного поля в индукторе (т.е. от величины тока протекающего в индукторе).

Отношение же квадрата резонансной частоты тока к величине этого тока определяемое в блоке 5, зависит только от температуры изделия. Величина этого отношения сравнивается в блоке сравнения 6 с заданным (которому соответствует напряжение и0). Узел сравнения 6 вырабатывает сигнал, соответствующий определенному режиму нагрева, который подается на управляющий вход источника 7 и изменяет подводимое к контуру 1,2 выходное напряжение источника 7.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить среднее значение температуры по сечению нагреваемого ферромагнитного изделия и контролировать величину удельной поверхностной мощности, что позволяет повысить точность регулирования режима нагрева изделия.

Система управления собрана из серийно выпускаемых приборов и устройств.

1- индуктор из медной трубки диаметром 36 мм;

2- конденсатор ЭСВП -0,8-2.4 УЗ:

3- частотомер Ф 206;

4- трансформатор тока ТШЧЛ;

5,6 - делитель и элемент сравнения на стандартных радиоэлементах;

7 - преобразователь частоты ТПЧ-250- 2,4.

Способ опробован на макете индукционного нагревателя ферромагнитных цилиндров 80-320 мм и дал пооыт -ниую на

10-15% точность поддержания заданного режима нагрева по сравнению с прототипом.

формула изобретения Способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором измеряют действующее значение тока индуктора и резонансную частоту колебательного контура, образованного индуктором и подключенным параллельно ему компенсирующим конденсатором, формируют управляющий

0

сигнал, сравнивают его с заданным и в случае рассогласования изменяют напряжение питания индуктора до его устранения, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования режима нагрева, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала, пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура, образованного индуктором и компенсирующим конденсатором к действующему значению тока индуктора.

Существо изобретения: подают питание на индуктор, параллельно которому присоединен компенсирующий конденсатор. Измеряют электрические параметры колебательного контура, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала, пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура, образованного индуктором и компенсирующим конденсатором, к действующему значению тока через индуктор. 1 ил.