Способ питания многопозиционной индукционной нагревательной установки Советский патент 1981 года по МПК H05B6/06 

(54) СПОСОБ ПИТАНИЯ МНОГОПОЗИЦИОННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ

I

Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть применено в электрометаллургии и электротермии.

Известен способ частотного регулирования мощности индукционных ус-. тановок, заключающийся в том, что изменяют выходную частоту источш-1ка питания и при этом мощность, выделяемая в нагрузке, изменяется либо за счет изменения действующего значения тока нагрузки LO , либо за счет резонансных свойств самой нагрузки 21.

Недостатком этого способа является то, что он применим лишь для регулирования мощности однопозиционных индукционных нагревательнык установок.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ питания многопозиционкой индукционной нагревательной установки, содержащей, по меньшей мере, два колебательных контура из параллельно соединенных индуктора с обрабатываеУСТАНОВКИ

мым изделием и компенсирующего конденсатора, и источник питания с регулируемой частотой, при котором нагрев изделий производят подключением источника питания одновременно ко вс.ем контурам, настроенным на различные собственные резонансные частоты, а частоту источника питания поочередно уравнивают с собственной резонансной частотой каждого контура t3j.

10 Недостатком этого способа является то, что мощности, которые выделяются в индукторах позиций при резонансе, неодинаковы, так как индуктивности индукторов нагрузочных коле15бательных контуров позиций, как правило, практически одинаковы. Поэтому изменяют резонансную частоту нагрузочного колебательного контура при настройке изменением емкости

20 компенсирующего конденсатора. Это приводит к тому, что для повьппения резонансной частоты нагрузочного колебательного контура приходится умень3шать емкость компенсирующего конденсатора и, поэтому, мощность, вьщеляющаяся в этом контуре при резонансе уменьшается. Кроме того, при регулировании мощностей позиций приходится изменят скважность переключений частоты источника питания так, чтобы скомпенсировать уменьшение мощности, выделяемой в индукторах позиций при высо кой резонансной частоте.Это приводи к нарушению оптимального режима согл сования источника питания с нагрузко снижению КПД установки. Цель изобретения - повышение КПД установки путем улучшения равномерности загрузки источника питания. Для достижения этой цели одновременно с каждь м последующим уравниванием частоты .источника питания с собственной частотой одного из кон туров увеличивают собственньш резонансные частоты всех остальных конту ров выше частоты источника питания, .например, путем изменения емкости ко пенсирующих конденсаторов. На фиг. изображена блок-схема двухпозиционной установки, в которо может быть реализован способ; на фиг. 2 - частотные характеристики, (а - зависимость обшей мощности; б - мощностей каждой позиции от частоты). Установка содержит источник 1 питания с регулируемой частотой, дополнительные дроссели 2, через которые источник 1 питания связан с колебательными конт.урами каждой позиции. Колебательные контуры каждой позиции включают в себя индукто ры 3 и 4 с нагреваемыми изделиями и компенсирукядие конденсаторы 5 и 6. Вторая позиция имеет дополнитель ный конденсатор 7, подключенньй; параллельно кондеисатору 6 через ключ Для удобства применения характеристики (фиг. 2} построены в относительных единицах Р Ж1 где Р - текущие значения мощностей, РНОМ расчетное номинальное значение мощности, которое принято за ба зовое. В данном случае, за базовое знач ние мощности принята мощность PJHOM 100 кВт, а мощность каладой позиции Р, кВт. Коэффициент Kf определяется по формуле К , где f - текущее 7 значе1ше частоты, %д,, - базовое значение частоты. В данном случае за базовое значение принята частота fficib 1000 Гц. Штрих-пунктирным кривым на фиг.2а, б соответствует настройка нагрузочного колебательного контура первой позиции на резонансную частоту реь 1025 Пи;. При этом конденсатора 7 отключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и 6 равны соответственно 647 и 582 мкФ и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции равна fos 1148 Гц. Пунктирным кривым на фиг. 2а, б соответствует настройка колебательного контура второй позиции на резонансную частоту fp«.,3 975 Гц. При этом конденсатор 7 подключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и (6+7) равны соответственно 647 и 712 мкФ. Собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции foi 1025 Гц оказывается выше, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции fpeba 975 Гц. Работа установки происходит следующим образом. Пусть выходная частота источника питания имеет значение резонансной частоты колебательного контура первой позиции fpeb 1025 Гц. При этом конденсатор 7 дол5кен быть отключен и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции foa 1148 Гц. В этом случае относительные значения мощностей, выделяемых в индукторах первой (Р ) и второй (Pg ) позиций равны соответственно 0,5 и 0,3, а относительное значение обшей мощности Р равно 0,8. Через время, определяемое системой автоматического регулирования, выходную частоту источника питания устанавливают равной резонансной частоте колебательного контура второй позиции fpebg 975 Гц и, одновременно с этим, изменяют собственную резонансную частоту колебательного контура второй по позиции подключением дополнительного конденсатора 7. Таким образом, собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции fiw 1025 Гц оказывается вьше, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции. В этом случае, относительные значения мощноетей Р, и Г равны соответственно 0,25 и 0,5, а относительное значени общей мощности Р равно 0,75. Через промежуток времени, определяемый системой автоматического регулирования, выходную частоту источника питания делают равной.резонансной частоте колебательного контура первой позиции fpea- 1025 Гц, одновременно с этим изменяют собственную резонансную частоту колебательного контура второй позиции отключением дополнительного конденсатора 7. При этом значение собственной резонансной частоты колебательного контура второй позиции foiia 1148 Гц, что выше резонансно частоты колебательного контура первой позиции. В этом случае относите льные значения мощностей , Р и РЗ снова равны 0,8, 0,5 и 0,3 соответственно. Таким образом, при использовании предлагаемого способа регулирования значение обшей мощности, потребляемой от источника питания, при регу 1Нровании практически не изменяется в то время, как мощности, выделяемые в индукторах каждой позиции, из меняются в широких пределах. Поскол ку оптимальный режим согласования источника питания с нагрузкой при регулировании не нарушается, то КПД установки при регулировании име ет высокое значение. Кроме того, в предлагаемом спосо сравнительно большая величина разли чия мощностей позиций при резонанса достигается при значительно мен рем диапазоне изменения частоты ист кика питания Af. В рассматриваемом случае диапазон изменения частоты и точника питания при регулировании Af fpe5 0 Ц Р зтом , имеет значение 0,2 и 0,2 В. известном способе диапазон измене ния частоты -foA П 48-1025 123 Гц. При этом на частоте fo 1025 Гц значение АР равно 0,2 а на частоте fog 1148 Гц значение ДР 0,05.. Сужение диапазона изменения част ты источника питания при регулирова нии снижает требования к источнику питания, расширяет функциональные ВОЗМОЖНОСТИ МНОГОПОЗИЦИОННЫХ yCtUHO вок, так как позволяет увеличить число позиций, и дает возможность использовать этот способ регулирования в индукционных установках с.низкой добротностью. Испытания на макете двухпозиционной индукционной установки мощностью 160 кВт показали, что применение зтого способа регулирования повысило КДЦ установка на 2% по сравнению с известным способом. Формула изобретения Способ питания многопозиционной индукционной нагревательной установки, содержащей по меньшей мере, два колебательных (сонтура из параллельно соединенных индуктора с обрабатываемым изделием и компенсирующего конденсатора, и источник питания с регулируемой частотой, при котором нагрев изделий производят подключением источншса питания одновременно ко всем контурам, настроенньм на различные собственные резонансные частоты, а частоту источника питания поочередно уравнивают с собственной резонансной частотой каждого контура, отличающийся тем, что, с целью повышения КДЦ установки путем улучшения равномерности загрузки источника питания, одновременно с каждым последующим уравниванием частоты источника питания с собственной частотой одного из контуров увеличивают собственные резонансные частоты всех остальных контуров вьш1е частоты источника питания, например, путем изменения емкости компенсируннцих конденсаторов. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Бедфорд Б. и Хафт Р. Теория автономных инверторов. М,, Энергия, 1969. 2.Кацнельсон С.М. и др. Частотные характеристики нагрузочного контура и их влияние на режимы работы инвертора. Труды УАИ Вып. 64, УФА, 3.Сабанеева Г.И. и др. Расчет электромагнитш 1Х процессов в тиристорном инверторе со сложной резонансной нагрузкой. Межвузовский сб. Сложные электромагнитные поля и электрические цепи, УФА, 1975, J 3.

000

Z ..

..J

L..

Фие./

2

2no3i mjsi

П

4

1.