Индукционная нагревательная установка периодического действия Советский патент 1993 года по МПК H05B6/06 

СО

С

Сущность изобретения: индукционная установка снабжена блоком выделения максимального сигнала, связанным датчиком температуры, а задатчик времени коррекции состоит из третьего элемента сравнения, входы которого соединены с блоком выделения минимального сигнала и блоком выделения максимального сигнала, а выход соединен с первым входом делителя, к второму входу которого подключен задатчик коэффициента влияния дополнительной катушки. 1 ил.

Изобретение относится к области индукционного нагрева изделий в установках периодического действия.

Известна установка периодического индукционного нагрева, содержащая наряду с основной катушку индуктора несколько дополнительных катушек, гальванически не связанных с индуктором. Замыкая дополнительную катушкой накоротко, снижают за счет эффекта взаимной индуктивности напряженность электромагнитного поля под этой дополнительной катушкой, а следовательно и интенсивность нагрева изделия в этом месте. Известна установка периодического индукционного нагрева, содержащая подключенный к источнику питания индуктор, с которым индуктивно связаны по меньшей мере две дополнительные катушки, снабженные регуляторами тока в виде управляемых ключей, датчики температуры по числу катушек, выходы которых подключены к первым входам блоков сравнения непосредственно, а к вторым входам через блок

выделения минимального сигнала, выходы блоков сравнения подключены к управляющим входам регуляторов тока. При возникновении температурного перепада по длине изделия за счет перегрева некоторой точки нагреваемого изделия, на выходе соответствующего блока сравнения появляется сигнал, пропорциональный отклонению температуры этой точке изделия от температуры самой холодной точки изделия. Через соответствующий регулятор тока начинает течь ток, тем больший, чем больше это отклонение. Интенсивность нагрева изделия в этой уменьшается, что приводит к выравниванию температуры по Длине изделия.

Недостатком указанного устройства является повышенный расход энергии на нагрев и недостаточная равномерность конечного температурного распределения. Действительно, устройство будет ликвидировать любую неравномерность температурного поля вне зависимое ги от того, как

XJ

ю

а

О

о ел

она скажется на конечном температурном распределении. При этом неизбежен повышенный расход энергии, которая будет теряться в дополнительных катушках, С другой стороны, неравномерность темпера- туры поля возникшая на завершающей стадии нагрева, может остаться, т.к. для их ликвидации MOxet Hse хвдтить времени в условиях ргранй ён Ш вЪзмр ностей воздействия упр вляб щих органов - дополнительных витков на температурное

поле. ;.. v - ... ..; .-..-.: ,.

Известнаустановка периодического индукционного нагрева, содержащая подключенный к источнику питания индуктор, с которым индуктивно связаны дополнительные катушки, снабженные регуляторами тока в виде ключей с блоками управления, а также компаратор, два элемента сравнения, задатчик времени коррекции и датчики те- кущего и полнбго времени нагрева, выхода которых подключены к входам первого элемента сравнения, выход которого и выход за датчика времени коррекции сбедйненьгс входами второго элемента сравнения, свя- занноге через компаратор с входами блоков управления ключами. Данное устройство принято за прототип. В указанном устройстве коррекция температурного поля по длине изделий начинается не ранее, чем за FO 0,26 - 0,5 до окончания процесса нагрева, FO - at/12 - безразмерное время (критерий Фурье), -а температуропроводность .материала нагреваемого изделия; i -линейный размер изделия, вдоль которого исчис- ляется тер.йОпёрепад,г время. Перепад, возникший ранее, чем за Fo - 0,25 - 0,5 до окЬнчйнйя процесса , успеъает почти гУблНостьюрассосаться и незначительно ск$зйЦаётся на конечной равномерности температурного поля,

Недостатком устройства является повышенный р.асхбд энергий на нагрев. Действительно, устройство будет ликвидировать на конечной стадии любую неравномер- нрсть темпбрату рнрго п оля вне зависимости от тбго, как о:на скажется на конечном тем-ре ратур нрм распределении. Индукци- oHHasi нагревательная установка периодй- ческо.гб действия, содержащая гендуктор, Подключенный к источнику питания, по ;меньш мере Две ко рот ко замкнутые катушки, С tfertn каждой из которых установлен клю ч; |блоком у rip а влейся; вход кото р огб соединён чёре з компаратор с вы- ходЪм пё в го эл еНта с р§ёнения,первы й вх6д:Кбт йроШ ;сдёЙй й ён, а %( адатчй ка: ёрейёйи: ко рМцйй7 вход с вШойом второго блока, Йрайнё йя, соёдйЙённ6г6: первым вхб дбм датчика; текущего

времени, а вторым входом - с датчиком полного времени нагрева датчика температуры по числу катушек соединенные с входами блока выделения минимального сигнала дополнительно снабжена блоками выделения максимального сигнала, входа которого соединены с выходами датчиком температур, а задатчик времени коррекции выполнен из дополнительного элемента сравнения, входы кбторбгб соединены с выходами блоков выделения максимального и минимального сигналов, а выход соединен с первым входом ввёдейноф делителя, второй вход которого соединен с выходом введенного датчика влияния заявленных катушек, а выход делителя служит выходом за датчика времени коррекций. На чертеже представлена схема предлагаемого устройства, где.Т- источник питания с подключенным к нему индуктором; 2,3 -дополнительные катушки, снабженные регуляторами тока 4, с блоками управления, 5,6 - датчик полного времени нагрева, 7 - датчик текущего времени, В - первый элемент сравнения, 9 - второй элемент сравнения, 10 - компаратор, 11 -1 датчики температуры, 12 - блок выделения минимального сигнала, 13 - блок выделения максимального сигнала, 14-третий элемент сравнения, 15 - делитель, 16- задатчик коэффициента влияния дополнительной катушки. В качестве регуляторов тока 4 с блоками управления 5 могут использоваться семйсторьг с соответствующими схемами управления. В качестве датчиков температуры 11 могут использоваться термопары. В качестве элементов сравнения 8,9,14 и компаратора 10 могут использоваться операционные усилители, в качестве блоков 12 и 13 могут использоваться аналоговые схемы йыделения максимального и минимального сигнала, в качестве делители - схемы аналогового делителя, в качестве задатчиков 6,16 используются схемы управляемых стабилизированных источников напряжения, в качестве датчика текущего времени используется таймер. Устройство работает следующим образом. При нагреве возникает отклонение от равномерного распределения по длине изделия,которого может быть скорректирован путем подключений допблнйтельных короткозамкнутых катушек 3, замыкаемых регуляторами тока 4. Если коррекций электромагнитного поля по длине индуктора осуществляется в течение :вЈеТ6 заключительного этапа, то это привбдйт к увеличению потерь электро- э йёрТИИ, хотя Температурное поле на этом этапе будет близко к равномерному. Как правило ё ходе нагрева допускается неравномерность температуры, а требование равномерности температурного распределения выдвигается лишь к результирующему температурному полю. В этих условиях предпочтительно начинать коррекцию тогда, когда до окончания процесса нагрева остается равно столько времени сколько необходимо дополнительным катушкам (с учетом степени их влияния на температуру изделия) для ликвидации имеющегося термоперепада. На выходе элемента сравне- ния 14 присутствует сигнал равный термоперепаду по длине изделия И определяется как разность максимальной (сигнал блока 13) и минимальной (сигнал блока 12} температур изделия. Сигнал термоперепа- да делится 15 на коэффициент К влияния дополнительной катушки, которой может быть вычислен по формуле: Д Ti-AT2

:.;,./-.- ,..

ЛТт - приращение температуры за период At при разомкнутой дополнительной катушке, -

ДТ2 - приращение температуры за тот же период при замкнутой дополнительной катушке. В результате этой операции на выходе блока 15 будет присутствовать сигнал, равный времени, необходимому дополнительным катушкам для ликвидации имеющегося термоперёпада; Сравнивая на втором блоке сравнения 9 это время с временем, которое осталось до окончания процесса нагрева (сигнал с первого блока сравнения 8), подключаем регуляторы тока 5 в тот момент, когда эти времена совпадут.

Предлагаемое устройство позволяет провести коррекцию нагрева изделия с наименьшими расходами энергии.

Формула изобретения Индукционная нагревательная установка периодического действия, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания, по меньшей мере две короткозамкну- тые катушки, в цепи каждой из которых установлен ключ с блоком управления, вход которого соединён через компаратор с выходом первого элемента сравнения, первый вход которого соединен с выходом задатчи- ка времени коррекции, второй вход - с выходом второго блока сравнения, соединенного первым входом датчика текущего времени, а вторым входом - с датчиком полного времени нагрева, датчики температуры по числу катушек соединены с входами блоками выделения минимального сигнала, о т л . а и я с я тем, что с целью снижения потерь, з Лё кТгр еэнергйй; она дополнительно снабжена блоком выделения максимального сигнала, входы которого соединены с выхоДамм датчиков температур, а зз датчиК времени коррекции выполнен из элемента сравнения, входы которого сбединёны с выходами блоковмакси- мального и минимального сигналов, а выход соединен с первым входом делителя, второй вход которого соединен с выходом задатчй- ка влияния дополнительных катушек, а выход делителя служит выходом задатчйка времени коррекций.