Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий Советский патент 1983 года по МПК H05B6/06 

(5) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к электро.термии и может быть применено при индукционном нагреве ферромагнитных изделий.

Известны индукционные установки, в которых контроль температуры производят с помощью прямых или косвенных методов С1 .

При прямом способе контроля применяют в качестве температурных датчиков термопары и пирометры. Термопары применяются сравнительно редко, так как непосредственный контакт с нагреваемым изделием в большинстве случаев невозможен. Пирометры при низкотемпературном нагреве (до имеют значительную погрешность. При косвенном способе контроля тепловым режимом используют программные регуляторы. Однако данный способ контроля температуры имеет большую пог. решность, так как режим нагрева подбирают предварительно по первой партйи заготовок. В процессе работы регулятора физические свойства нагреваемого материала, а также условия работы могут измениться.

Наиболее близкой по технической сути к предлагаемой ярляется индукционная ,установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания, через коммутирующий элемент, управляющий вход которого через вы- ходной формирователь связан с выхог дом блока сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а со вторым входом - выход блока контроля температуры изделия.

Блок контроля температуры может быть выполнен в виде бесконтактных

20 термодатчиков или датчиков тока или напряжения С2 .

Контроль по электрическим параметрам в садочных печах эффективен в.

диапазоне температур, близких к температуре магнитных превращений. К тому же этот способ не позволяет котролировать температуру по длине изделия.

.Целью изобретения является повышение точности регулирования температуры.

Для достижения этой цели в индукционной установке, содержащей индуктор, подключенный к источнику питания через коммутирующий элемент, управляющий вход которого через выходной формирователь -связан с выходом блока сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а со вторым - выходблока контроля температуры изделия, источник питания выполнен в виде источника тока, а блок контроля температуры выполнен в виде датчиков тангенциальной и радиальной составляю-нци

щих напряженности магнитного поля в

IX N рабочем зазоре индуктора, связанных через входные формирователи сигнала с входами блока деления, выход которого служит выходом блока контроля температуры.

На фиг. 1 изображена блок-схема установки; на фиг. 2 - зависимости радиальной и тангенциальной составляющей напряженности от температуры.

Установка содержит индуктор 1, в котором размещено нагреваемое изделие 2, датчики тангенциальной 3 и радиальной k составляющих напряженности магнитного поля в рабочем зазоре индуктора. Входные формирова- . тели 5 и 6 связывают датчики 3 и k с блоком деления 7. Датчики 3 и 4 входные формирователи 5, 6 и блок деления образуют.блок контроля температуры, выход которого связан с одним из входов блока сравнения 8. К другому входу блока сравнения 8 подключен выход задатчика температуры 9. Выход блока сравнения через выходной формирователь 10 связан с управляющим входом коммутирующего элемента 11, через который осуществлена связь индуктора 1 с источником тока 12.

Установка работает следующим образом.

При подаче напряжения на индуктор 1 создается магнитный поток, замыкающийся через нагреваемое изделие 2 и рабочий зазор между индуктором и изделием. В датчиках 3 и Ц наводятся напряжения, величины которых пропорциональны тангенциальной и радиальной составляющим напря5 женности магнитного поля.

При нагреве ферромагнитных материалов магнитные силовые линии входят в изделие под произвольным углом, отличным от 90°. Изменение темпера0 туры тела (при постоянном значении / тока индуктора) ведет к изменению глу бины проникновения и перераспределению величин составляющих напряженности магнитного поля, при этом тан5 генциальная составляющая уменьшается, а радиальная увеличивается.

Следовательно, величины составляющих напряженности магнитного поля дают информацию о изменении темпе0 ратуры изделия в области нахождения датчика напряженности магнитного поля поэтому можно,задав определенное значение одной из двух составляющих напряженности магнитного поля ( или

5 отношения составляющих ),контролировать температуру изделия.

На фиг. 2 изображены зависимости величин радиальной Н и тангенциальной Н7 составляющих магнитного поля

0 от температуры нагреваемого изделия. Кривые а и-. 6 соответствуют значению радиальной составляющей поля Н-, о и 2- - тангенциальной составляющей Н. Кривые получены при постоянном

5 значении тока индуктора-или интеггрального значения напряженности Mai- нитного поля Н, нричем кривые аи В получены при 3 150 Л,а кривые 5 и 1 при 3j 100 А.

0 Зависимости соответствуют изменению температуры от 20 до 500°С, т.е. до точки магнитных превращений. В качестве нагреваемого изделия применялись стальные полые цилиндры ди5 аметром 8Q и 220 мм и высоте 500 мм при диаметре индуктора ЗбО мм, а также листы из ферромагнитной стали, толщиной 8 мм и диаметром 600 мм при двухслойном, плоском индукторе диаметром 600 мм. Измерение температуры нагреваемого изделия проводилось с помощью хромель-капелевых термопар.

Формирователи напряжения 5 и 6

55 выпрямляют сигналы с датчиков 3 и ,

а также изменяют уровень сигналов

соответственно входным параметрам

блока деления 7. С блока деления 7 сигнал, пропорциональный отношению двух составляющих напряженности ма1- нитного поля подается на один вход блока сравнения 8, на другой вход которого подается сигнал с задатчика температуры 9. При неравенстве сигналов с блоков 7 и 9 на выходе блока сравнения появляется импульс, который через выходной формирователь производит, отключение индуктора с помощью коммутирующего элемента 11, Выходной формирователь выполнен по схеме усилителя мощности и служит для формирования выходного сигнала. В качестве датчиков напряженности магнитного поля могут применяться приборы индукционного типа. При превышении сигнала с блока деления 7 уровня сигнала задатчика 9 импульс с выхода системы сравнения 8 выдает команду на отключение коммутирующего элемента 11, т.е. снятия напряжения с индуктора 1 В процессе нагрева ток индуктора 1 должен быть стабилизирован, что обеспечивается источником тока 12. Контроль температуры можно вести по одной составляющей магнитного поля При этом система управления упрб- щается {отсутствуют формирователь напряжения 5 или 6 и блок деления 7), однако точность определения температуры снижается. Данный способ контроля и регулирования теплового режима имеет высокие показатели при нагреве(до 500°С ) изделий из ферромагнитного материала (сталь, никель, ферромагнитные сплавы Способ контроля и регулирования теплового режима по напряженности магнитного поля может найти применение 9 36 во многих областях промышленности, например автомобильной и машиностроительной. Формула изобретения Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания через коммутирующий элемент , управляющий вход которого через выходной формирователь связан с выходом блока сравнения, с первым входом которого соединен выход задатчика температуры, а с вторым - выход блока контроля температуры изделия, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования температуры, источник питания выполнен в виде источника тока, а блок контроля температуры в виде датчиков тангенциальной и радиальной составляющих напряженности магнитного поля в рабочем зазоре индуктора, связанных через входные формирователи сигнала с входами блока деления, выход которого служит выходом блока контроля температуры.. , . . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1; Свечанский Л. Д.Гуттерман К.Д. Автоматическое регулирование электрических печей. М., Энергия, 1Эб5 с. 11-117. 2. Справочник Электрооборудование и автоматика электротермических установок, М., Энергия, 1978, С.201216.