Способ регулирования режима работы индукционной установки Советский патент 1981 года по МПК H05B6/08 

1

Изобретение относится к индукционному, преимущественно низкочастотному, нагреву и может быть использовано в литейном, кузнечном, термическом и j других производствах машиностроения и металлургии.

Известен способ регулирования коэффициента мощности индукционной установки, содержащей силовую обмотку и кон- Q денсаторную батарею, при котором конденсаторную батарею подключают к силовой обмотке и во время нагрева изменяют количество подключенных конденсаторов.. 5

Недостаток этого способа заключается в том, что регулирование, производят ступенчато и при этом снижается проиэводитель,ность установки, так как при пе{)еключениях конденсаторов при- 20 ходится отключать ее от источника питания.

Устройство для реализации этого способа содержит коммутирующую аппаратуру на большие токи, что снижает 25 Нсщежность установки.

Известен также способ плавного регулирования коэффициента мощности индукционной установки с помощью уп- , равляемых дросселей, включенньос пес- 30

ледовательно и параллельно с конденсаторами 1 .

Этот способ и устройство для его реализации имеет недостатки,заключающиеся в увеличении потерь мощности И удорожании установки за счет применения мощного дросселя.

Те же недостатки присущи способу и. устройству регулирования коэффициента мощности с помощью неуправляемых дросселей, включенных Через блок управляемых встречно-параллельных вентилей.

Известен также способ регулирования режима работы индукционной установки, содержащей электромагнит, размещенный в поле индуктора, при котором подают питание на индуктор от источника переменного , а на электромагнит - от источника постоянного тока и, изменяя величину в электромагните,- регулируют коэффициент мощности установки 2.

Этот способ имеет недостатки, заключающиеся в том, что увеличиваются потери активной мощности в магнитопроводе за счет увеличения его намагниченности. Кроме того, этот способ и устройство для его реализации направлены на увеличение реактивного параметра индуктора и полдержание его на максимальном уровне, что увеличивает потери в самом индукторе. Цель изобретения - повышение КПД индукционной установки. Поставленная цель достигается тем что в известном способе перед регулированием тока в электромагните раскручивают его, до синхронной скорости вокруг оси, перпендикулярной силовым линиям поля индуктора. На фиг.1 схематически изображено устройство, реализующее способ; на фиг.2 - векторная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устр9йство для реализации способа содержит индуктор 1, внутри которого расположено нагреваемое изделие 2, и обмотку 3, подключенную к регулируемому источнику 4 постоянного тока. Обмотка 3 снабжена магнитным сердечциком и образует электромагнит Бис помощью магнитопровода б соединена с индуктором 1, причем вместе с магнитным сердечником закреплена с возможностью вращения вокруг оси, перпендикулярной продольной оси магнитопровс д Устройство снабжено двигателем 7 для раскрутки. Устройство работает следующим образом. При включении индуктора под напряжение магнитный поток, создаваемой индуктором, будет замыкаться по магнитопроводу 6 через обмотку 3. Так как обмотка 3 вместе с сердечником при протекании в ней тока от источника 4 представляет собой намагниченный элемент (фиг.1), то под действием пул сирующего поля в магнитопроводе он будет выведен из равновесия и начне совершать возвратно-колебательные дви жения с некоторым углом размаха, зависящим от инерционности иамагниченного элемента и силы трения. При этом образуется переменная намагничивающая сила с мгновенным значе нием, равным проекции постоянной намагничивающей силы на ось магнитопровода. Так как намагниченный элёмГейт ориентируется вдоль направления действия магнитного поля, т.е. усиливает его, то переменная намагничивающая си ла совпадает по фазе с суммарным пото ком индуктора. Эффективность действия нё1магниченного элемента можно усилить, раскрутив его до синхронной скорости вращения с частотой, равной частоте изменения поля индуктора. При этом образу ется намагничивающая сила наибольшей амплитуды, так как угол размаха cjaновится максимальным и равным 180 . Вращение элемента будет поддерживаться в дальнейшем образованием вращ 1ющего момента от составляющей пульси рующего поля,вращающе1йся с той е угловой частотой, что и намагниченный элемент (как известно пульсирующее поле можно представить суммой вращающихся в противоположных направлениях равных полей). Принцип действия способа яснее виден из векторной, диаграммы (фиг.2). Обозначим через Фо суммарный поток в йн.дукторе, создаваемый намагничивающими силами тока индуктирующей обмотки 1р{ нагреваемого изделия I и намагничивающей силой дополнительного пе ременного поля IQ,, совпадающей по фазе с потоком ф, а значит и с, суммарной Намагничивающей силой : W . На фиг.2 обозначены ; Е - ЭДС, наведенная потоком Фо в нагреваемом изделии и индуктирующей обмотке; .- ток в нагреваемом изделии (для упрощения принято равенство намагничивающих сил токам, их создающих), отстающий от ВДС Е на угол, зависящий от соотношения активного и реак-о тивного параметров нагреваемого издедия;Ivi - ток (намагничивающая сила) индуктирующей обмотки; О - напряжение на индукторе,уравновоиивающее ЭДС Ё. Согласно Соотношению (1) векторы . образуют фигуру,изображенную на фиг.2. , .Предположим для упрощения, что .: мощность нагрева постоянна. Допустим, что во время нагрева изменился реайтивмый параметр нагреваемого изделия, в результате .чего ток jiji изменится до величины Ia (фиг.2), что приведет к изменению тока индуктирующей обмотки до вэличины 1. Как видно на иг.2, изменение дополнительной н.амагничивающей силы iсь. до величины 1л, приведет к прежнему значению тока 1 г j . Таким образом, с помощью регулируемой намагничивающей силы 1о.при каком - либо возмущении, вызвавшем изменение реактивности индуктора, можно изменять реа ктивную составляющую тока индуктора до начального значения и. тем. самым поддерживать ее постоянной. Предлагаемый способ позволяет легко и. эффективно регулировать cos f установки индукционного нагрева, снизив по сравнению с известными потери в индукторе и в электромагните. Формула изобретения Способ регулирования режима работы индукционной установки, содержащей электромагнит, размещенный в поле индуктора, при котором подают питание на индуктор от источника переменпого тока, а на электромагнит - от источника постоянного тока и, изменяя