Индукционная нагревательная установка

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистнческихРеспублик оц 1 003386(22)Заявлено 05. 12, 81 (21) 3361311/24-07 с присоединением заявки Мо Н 05 В б/06 ГосударственныЯ комитет СССР ио делам изобретениЯ и открмтиЯ.52 (088. 8) Опубликовано 0703,83Бюллетень Й 9 9 Дата опубликования описания 070383(72) Авторы изобретения А.В. Кувалдин и Е.В. ДолбиЪ,ф сковский ордена Ленина и ордена Революции энергетический инс 71) Заявител(54 УКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА ие на угие пасравнива"рассомое к инту тока огласоНедостаткомва является втации толькозначении тока стройста .Фероре, гдея.исполт 1 известного ус зможность его ри стабилкзиро индуктора, что ойстсплуаиномболь Изобретение относится к электротехнике и может быть использованов промыаленных установках, где впроцессе производства применяется ин,дукционный нагрев.Известны устройства управленияэлектрическим режимом в индукционныхустановках, основанные на контролеэлектрических и тепловых параметров. 10При этом регулирование данных параметров осурествляется изменением величины тока или напряжения индуктора,При регулировании параметров установки по температуре иэделия в качестве датчика используются пирометрические приборы и.термопары 1,Пирометрические приборы измеряютдостаточно точно температуру поверхности нагреваемого иэделия, что важнопри поверхностном нагреве. При глубинном нагреве пирометры дают значительную ошибку щж измерении среднего значения температуры по радиаль-ному сечению. Метод измерениятемпературы с помощью термопар в промышленных условиях непригоден,Известны автоматические ува управления режимом нагревромагнитных изделий в индуктв качестве сигнала управлени зуют ток нндукт ниндукторе, част дрраметры, Си гналют с заданным, угласованкя измедуктору напряже оиндуктора до ус сванкя 2 .Недостатком устройств при нагревеферромагнитных иэделий является снижение точности регулирования режима нагрева, гак как форма кривойтока становится нескнусоидальной.Наиболее близкой по технкчеокойсущности к предлагаемому является индукционная нагревательная установка,содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через коммутирующий элемент к источнику питания, датчик тока индуктора, выходкоторого через избирательный фильтрсвязан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с блокомуправления коммутирующего элемента 31, 100338635 45 50 ется избирательвйм фильтром. Источник10 опорного напряжения задает уровеньб 0сигнала на ныходе делителя б напряженя, что достигается разными величинами напряжений на всех.его Ю -выходах. При равенстве сигнала с датчи-ка 4 тока или превышении им сигна шинстве случаев работы индукционной установки нецелесообразно.Цель изобретения - повьыение точности регули 1.ования режима нагрева.Для достижения указанной цели индукционная нагревательная установка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через коммутирующий элемент к источнику пи. тания, датчик тока индуктора, выход которого через избирательный фильтр связав с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с блоком управления коммутирующего элемента, дополнительно снабжена включенным между фильтром и первым входом блока сравнения делителем напряжения, каждый управляющий вход которого подключен к выходу компаратора.На чертеже изображена блок-схема индукционной установки.ИндУктор 1 и конденсаторная бата. рея 2 составляют параллельный коле-. бательный контур.Напряжение от источника питания через коммутируквуай элемент 3 подается на колебательвый контур. В цепи колебательного контура установлен датчик 4 тока. Сигнал, снимаемый с датчика тока поступает в систему управления, состоящую из .избирательного фильтра 5, делителя б напряжения, блока 7 сравнения, блока 8 управления коммутирующим элементом,компараторов 9 и источника 10 опорного иапряжевия. Делитель б напряжения состоит иэ балластного сопротивления 11 и параллельно включенных черезключи 12 активных сопротивлений 13.устройство работает следующимобразом,При замыкании коммутирующего элемента 3 напряжение подается на индуктор 1, В цепи индуктора 1 протекает ток. При наличии в индукторе 1 ферромагнитной загрузки форма тока искажается. Величина искажений определяется величиной магнитного потока, замыкающегося через нагренаемое иэделие и температурой изделия. Сигнал с датчика 4 тока поступает на избирательный фильтр 5, а также на одни из входов блока 7 сравнения и компаратор 9, На блок 7 сравнения и Ф -комлараторон 9 поступает сигнал, пропорциональный действующему значе,нию тока индуктора, а на делитель напряжения - действующему значению дной или нескольких высших гармонических тока индуктора. Порядок высших гармонических тока определя 0 15 20 2 30 ла источника 10 опорного напряженияна выходе соответствующего числа компараторов 9 появляются сигналы, размыкающие ключи 12 активных сопротивлений 13 делителя б напряжения. Приравенстве сигналов с датчика 4 токаи делителя б напряжения блок 7 сравнения вырабатывает сигнал, которыйпреобразованный и усиленный по мощности управляет коммутирукщим элементем 3. Операцию преобразованиясигнала и его усиления выполняетблок 8 управления коммутирующим,устройством. Узлы б и 9 позволяютучесть нелинейность зависимости магнитного потока от тока индуктора.При иэмененин тока индуктора, чтохарактерно для большинства процессовнагрева, число включенных компараторов изменяется. При этом изменяется напряжение на выходе делителя .6.Например, при увеличении тока индуктора число включенных компараторов увеличивается, что ведет кдополнительному отключению ключей делителя б, т. е. сигнал на его ныходб увеличивается. Уменьшение токаивдуктора ведет к уменьшению выходного сигнала на выходе делителя б.Сопротивления 13 делителя б напряжения подобраны так, чтобы при изменении тока ивдуктора уравнения регрессии для высших гармонических тока не нарушались. Таким образом, приизменении тока индуктора в процессенагрева точность контроля режима нагрева зависит от числа параллельновключенных сопротивлений делителянапряжения.Компараторы и узел сравнения могут быть выполнены на интегральныхмикросхемах 521 серии. Блок управления коммутирующих устройстном представляет собой усилитель мощности.Устройство позволяет контролировать температуру нагренаемого иэделия, контролировать величину зазора между индуктором и деталью при. постоянном значении температуры изделия, контролировать величину токаиндуктора при постоянных значенияхтемпературы иэделия и зазора.При достижении температуры иэделия заданного значения, уменьшениивеличины зазора между индуктором иизделием ниже допустимого, а такжеувеличения тока индуктора выше максимально допустимого на выходе блока 7 сравнения появляется сигнал,подающий команду на отключение коммутирукщего элемента 3,При использовании предлагаемого,устройства его технико-экономическая эффективность определяется повышением точности регулирования режимом вагрена, что повышает качество вагреэаемого слитка и снижабт энергоемкость процесса, воэможностью исполь6 1003386 каэ 1594/48 Тираж 843 Подпис ВНИИП илиал ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная эования одного устройства дпя регу-лирования нескольких параметров установки, что упрощает конструкцию и рлмоитно-профилактические работы системы управления. формула изобрлтенияИндукционная нагревательная установка, содержащая параллельный колебательный контур, подключенный через 10 коммутирующий Ьлемент к источнику питания, датчик тока индуктора, выход которого члрлэ избирательный фильтр связан с первым входом блока сравнения, соединенного выходом с 15 блоком управления коммутирующего элл мента, о т л и ч а ю щ а я с я тлмчто, с целью новыщлиия точности поддержания электрического режима нри нлстабильном источнике питания, установка снабжена включенныммежду Фильтром и первым входом блокасравнения делителем напряжения, каж"дый управляющий вход которого подключен к выходу компаратора, первыевходы каждого иэ которых соединены свыходами источника опорных напря-,жений, а вторые - с выходом датчи"ка тока и вторым входом блока срав"нения.Источники инФормации,принятые во внимание при экспертизе1. Свенчанский А.Д., Гуттерман Е.Д.Автоматическое регулирование электрических печей. М., фЭнергия", 1965,с. 111-1172. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. И.,"Энергия", 1978,. с. 201"216.3. Авторское свидетельство СССРВ 843316, кл. Н 05 В 606, 1980.