Способ регулирования температуры в индукционной установке Советский патент 1980 года по МПК G05D23/24 

(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

t

Изобретение относится к области электротермии, может быть использовано при нагреве электропроводящих материалов в индукционных установках.

Известен способ регулирования температуры нагревательных установок, согласно которому измеряют температуру с помощью термодатчика, сравнивают сигнал температуры с установочной, преобразуют разностный сигнал в управляющий в усилительных блоках и воздействуют им на источник энергии с целью изменения текущей температуры нагревательного тела l .

Недостатком известного способа является сложность процесса регулирования, возникающая из-за многократного преобразования сигнгша датчика температуры в блоках регулятора.

Известен также способ регулирования температуры в индукционной установке путем измерения контролируемого параметра, сравнения его .с заданным значением и формирования управлякяцего воздействия 23.

По этому способу осуществляется контроль нагрева по температуре заготовки на вУходе печи, но для предотвращения аварийного перегрева заготовки при отказе основной системы измерения температуры изменяют максимальное количество электроэнергии, затрачиваемой на нагрев заготовки.

(О

Недостатком известного способа является низкая точность регулирования температуры.

Целью изобретения является повышение точности.

15

Поставленная цель достигается тем, что контролируемый параметр формируют в соответствии с измерен-. ньш значением добротности индуктора индукционной установки.

20

Предлагаепвлй способ удобно пояснить, рассматривая последовательную электрическую схему замещения системы с распределенными параметрами: индуктор - нагреваемое тело.

25 Она представляет собой последовательное соединение активного и индуктивного эквивалентных сопротивлений, величины которых определяются числе витков индуктора, геометрией сие30

емы индуктор - тело, частотой тока индукторе, удельными электрическии сопротивлениями материала индуктора и нагреваемого тела. В процессе индукционного нагрева эти параметры, определяющие активное и индуктивное эквивалентные сопротивления индукора, не меняются и равны постоянным значениям, кроме величины удельного электрического сопротивления нагреваемого тела, которая по известному закону изменяется вместе с температурой тела. Следовательно величины эквивалентных активного и индуктивного сопротивлений индуктора определяют температуру тела, которую можно каким-либо образом регулировать, следя за значениями этих сопротивлений. Однако в процессе регулирования температуры эквивалентные сопротивления трудно измерить, гораздо проще воспользоваться параметром, который характеризует их величины - добротностью индуктора, она равна отношению индуктивного эквивалентного сопротив- , ления индуктора к его активному эквивалентному сопротивлению.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для регулирования температуры попредложенному способу; на фиг. 2 - зависимости добротности индукто 1а при нагреве различных электропроводящих материалов от температуры заготовки.

Устройство для регулирования температуры, реализующее предложенный способ, содержит генератор 1 переменного тока, колебательный контур 2 нагрузки, образованный емкостью 3 и индуктором, изображенным в виде эквивалентных индуктивности 4 и активного сопротивления 5, блок 6 измерений, блок 7 сравнения, задатчик 8, блок 9 управления.

Устройство работает следующим образом.

В ходе технологического процесса индукционного нагрева при помощи блока 6 измеряют текущую добротность индуктора. Добротность индуктора равна добротности колебательного контура, который образует индуктор с батареей компенсирующих конденсаторов, а она с бВльшёй точностью определяется через отношение тОки в индукторе к току на входе этого контура, измеренйых при частоте собственных колебаний контура. Далее в блоке 7 сравнивают величину текущей добротйостй йндУктор а с заданной величиной с выхода задатч11ка 8 . ,ч---- -: .,--,,.-..

Для формирования сигнала с выхода задатчика 8 должны быть определены зависимости добротности индуктора от температуры нагреваемого тела для каждого конкретного случая: геометрии системы индуктор-тело,электрической проводимости материала индуктора, числа витков индуктора. Для примера на фиг.2 изображена такая зависимость для индуктора с числом витков,равным 9, высотой 135 мм и диаметром 85 мм, в которойнагревалось цилиндрическое тело (диаметр 60 мм, высота 135 мм).

0

Кривая f - материал цилиндрического.тела - сталь 45, кривая II - титановый сплав ТВ-9, кривая III графит ГМЗ, кривая IV - медь Ml.Далее разностный сигнал с блока срав5нения подают, в блок 9 управления и изменяют количество электроэнергии, поступающей с генератора переменного тока в колебательный контур нагрузки, поддерживая ра0венство разностного сигнала нулю, т.е. равенство текущей температуры тела и заданной.

Применение предложенного способа регулирования температуры в ин5дукционной установке при отказе основной системы регулирования температуры позволяет повысить точность регулирования температуры.

При реализации способа на макете

0 индукционной установки с использЪванием тиристорного преобразователя частоты была получена точность регулирования 3-5%, достаточная для многих технологических процес5сов с использованием индукционного , нагрева. Испытания проводились с. различными материалами нагреваемого тела: сталь, титан, медь, трафит. При этом давление охлаждающей Индуктор воды менялось в пре0делах 0,4-3 кг/см.

Формула изобретения

Способ регулирования температуры в индукционной установке путем измерения контролируемого параметра, сравнения его с заданным значением и формирования управляющего воздействия,, отличающийся тем, что, с Целью повышения точности, контролируемый параметр формируют в соответствии с измеренным значением добротности индуктора индукционной установки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 484508, кл. G 05 D 23/24, 1971. 2.Авторское свидетельство СССР № 293310, кл. С 21 D 1/42, 1967 (прототип).