Установка для индукционного нагрева металла

О П И С А Н И Е 4 О 8465ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических,Республиксоединением заявкиГосударственный номитет Совета Министров СССР но делам изобретений и открытийвания описания 17.111.1974 ата опу Авторыизобретеи ин, А, К. Хохлов и В. Н. Мызник В. Ф, Год явитель ГРЕВА МЕТАЛЛА Я ИНДУКЦИОННО ВК Известны устройства для индукционного нагрева металла, содержащие инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к пнвертору через разделительную емкость, датчик мощности, связанный с индуктором, формирователи управляющих импульсов, соединенные с задающим генератором, связанным с датчиком фазы, и блок задержки импульсов.Такие устройства характеризуются невозможностью одновременного поддержания заданных величин мощности и коэффициента мощности установки при изменении нагрузки,мое устройство отличается тем, держки импульсов включен между генератором и формирователями х импульсов двух смежных плеч тора, Это дает возможность одно- поддержания заданных величин коэффициента мощности устабмоткн трансформаторов тока соединены с интегратором 21, а выходе которого пропорциофаз между колебаниям;тока в цепи индтктора 3.1 ости 18 сос 1011 т нз датч 1 и 1 1 онапряжения 20 и прообразуова 22, напряжение на выходе рционально мощности, выдслясоре 3. же изображена блок-схема новки. состоит из выпрямител а тиристорах, индуктора 3 ния 4 коммутацией тирист 2 собран по мостовой с 5 - 8. Встречно-параллель вклочепы диоды 9 - 12, ы, ин- истеме ти Предлагае что блок за задающим управляющи моста инвер временного мощности и нов ки. На черте ваемой уста Установка вертора 2 н мы управле Инвертор тиристорах сторам 5 - 8В диагональ моста по переменному току включен контур искусственной коммутации, выполненный из последовательно соединенных индуктивпости 13 и конденсатора 14.Индуктор 3 соединен последовательно с инвертором 2. Параллельно индуктору включен компенсирующий конденсатор 15. Параллельно выпрямителю 1 включен разделительный конденсатор 16,В цепь питания индуктора 3 включены датчик фазы 17 и датчик мощности 18.Датчик фазы 17 состоит из датчика тока 19, датчика напряжения 20 и интегратора 21. Датчик тока 19 представляет собой трансформатор тока, первичная токовая обмотка которого включена последовательно с индуктором 3. Датчик напряжения 20 выполнен в вде трансформатора напряжени 11, первичная обмотка которого включена параллельно индуктору 3 Вторичные ои напряжениянапряжение ннально сдвигу5 и напряженияДатчик мощка 19, датчикащего устройсткоторого пропо0 мой на индукт20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Таким образом, датчик тока 19 и датчик напряжения 20 входят одновременно в датчик фазы 17 и датчик мощности 18.Система управления 4 коммутацией тиристоров состоит из задающего генератора 23формирователей у правляющх24 - 27, соединенных с упраьляОщих: электродами тиристоров 5 - 8.Интегратор 21 дят.ка фазы 17 сссдипеп через усилитель 28 с устро."ство: 29, регулирующим частоту задающего гепера;ора 23 ПРОПОРЦИОПЯЛЬНО ВХОДПОМУ НЯПРЯЖСПИО,Выход преобразуюп 1 его устройства 22 датчика;Ощпсст 18 связан сс входом сумиру- ющего устройства 30.На второй вход суммирующего устройства 30 подается напряжение Ь; пропорциональное зядяпнойтресуеъ 011) мощности ипдуктора 3. Выход суммирующего устройстза 30 соединен через усилитель 31 с блоком 32 задержки управляющих импульсов, включенным между задающим генератором 23 и формирователями импульсов 25 и 26.Блок 32 состоит из дифференцируощих элементов 33 и 34, входы которых соединены с выходом задающего генератора 23, а выходы - со входом схемы ИЛ 11 35. Выход схемы ИЛИ 35 соедиие; с генератором пилообразного напряжения 36. Выходы генератора 36 и усилителя 3 Ссед:Пень; сс входами быстродействуощего пуль-органа 37, выполненного в виде триггера Шмидта и связанного с усилителем 38. Выходы усилителя 38 и задающего генератора 23 соединены со входамп схем И 39 и 40, связанных с формирователями импульсов 25 и 26.Трехфазный переменный ток выпрямляется выпрямителем 1. Разделительный конденсатор 16 заряжается до папряжеьпя на выходе выпрямителя. При включении системой управления 4 с помощью генератора 23 и формирователей импульсов 24 и 25 :ристсров 5 и 6 происходит заряд ко.;мутпруОщего конденсатора 14 через к.дукшгпость 13 и кондуктор 3, Конденсатор 14 и ппдуктпзпость 13 высираются так, что в контуре искусственной коммутации протекает колесятслыы 1 прсцссс и Обеспечивается рсзопяпс ягрып. В грсцессе заряда конденсатора 4 пап 1 жепс ня пем повышается и станогитс гыпе ;япрюкения на выходе выпрямителя. Г 1 рп этом тпристоры 5, 6 закрываются, и конденсатор 14 разряжается. Через неуправлясмыс;,иод . 91 ОИН- дуктивность 13 и пндуктор 3 начнет протекать ток в обратном напрявл,шп с сх пор, пока конденсатор 14 не разр дТс; дс п.шркженпя, меньшего, че 1 Пагра с;и па выходе гыпрямителя, и диоды 9 и 10 и погаснут.Пока через диоды 9 и ;0 пдст ток, па тиристорах 5 и 6 будет неб. ль.Ое обратное напряжение, которое спсссс";.уст вос та овлениО их управляемости.После этого систе.;я управления 4 с помощью гспера 1 ора 23 и (рормпровятсле 27 и 26 вклочает тпр СТ 01:ы 7 и 8. Через ппдуктор 3 и индуктивность 13 снова потечет ток в прямом направлеып, и конденсатор 14 снова заряжается. После того, как напряжение на конденсаторе 14 саянет выше напряжения па выходе выпрямителя 1, тиристоры 7 и 8 погаснут. Конденсатор 14 снова разряжается. Включаются неуправляемые диоды 11 и 12, и через индукаор 3 и индуктивность 13 снова потечет ток в обратном направлении.Несмотря пя то, что амплитуда и среднее значение полувслны тока, протекающего через тиристоры, болыпе, чем через нсуправляе- :Ые диоды, Ок, прсскяющий черсз индуктор 3, имеет форму, б,Изкую к синусоидальпой благодаря конденсатору 16, пе пропускающему постоянную составляющую,Индуктор 3 и конденсатор 15 образуют параллельный колебательный контур. Для выделения на индукторе максимальной полезной мощности в контуре создается резонанс токов, При этом реактивныс сопротивления индуктора 3 и конденсатора 15 должны быть равными. Для обеспечен резонанса токов частота напряжеия запитки контура должна быть равна резонансной частоте контура. Это обеспечивается настройкой частоты задающего генератора 23 системы управления 4 коммутацией тиристоров.При работе установки (при нагреве металла во время плавки или при замене горячей металлической заготовки холодной) изменяется индуктивность индуктора 3. При этом нарушается условие резонанса токов, через индуктор начинает протекать нескомпенсированный реактивный ток и появляется сдвиг фазы между колебаниями напряжения и тока в цепи индуктора, т. е. Сов ср(1. Ток и напряжение в цепи индуктора 3 замеряются датчиками 19 и 20, преобразуются интегратором 21 таким образом, что на выходе датчика фазы 17 ьыряоатывается напряжешс, пропорциональное углу рассогласования по фазе между напряжением и током индуктора.Это напряжение усиливается усилителем 28 и подается па устройство 29, изменяющее частоту генератора 23 таким образом, что вновь обеспечивается резонанс токов в цепи индуктора.Для стабилизации мощности, выделяемойна индукторе 3, напряжение с выхода преобразующего устройства 22 датчика мощности 18 через суммирующее устройство 30 и усилитель 31 подается па блок 32, который осуществляет задержку управляющих импульсов, идущих от генератора 23 к формирователям импульсов 25 и 26, пя время, пропорциональное изменению мощности, выделяемой на ипдукторе 3.Установка заданной мощности осуществлясся изменением входного напряжения У,-, подаваемого на суммирующее устройство 30.Блок 32 задержки управляющих импульсовработает следующим образом.408465 5,Элементы 33 и 34 дифференцпруют положительные и отрицательные импульсы напряжения, приходящие от генератора 23.На выход схемы ИЛИ 35 проходят положительные пиковые импульсы, запускающие генератор пилообразных напряжений 36. Напряжение с генератора 36 сравнивается быстродействующим нуль-органом 37 с напряжением, подаваемым от усилителя 31. При этом импульсы напряжения на выходе нуль- органа 37 сдвигаются по фазе относительно импульсов на его входе и соответственно относительно импульсов на выходе генератора 23 на время, пропорциональное напряжению, снимаемому с усилителя 31, Импульсы напряжения с выхода нуль-органа 37 усиливаются усилителем 38 и поступают на входы схем И 39 и 40, вторые входы которых связаны с выходом генератора 23,Схемы И 39 и 40 пропускают на формирователи 25 и 26 положительные и отрицательные импульсы генератора 23, задержанные на время, пропорциональное напряжению, подводимому с усилителя 31.Если мощность, выделяемая на индукторе 3, изменилась, то соответственно изменяется сигнал с датчика мощности, напряжение на выходе усилителя 31 и время задержки, управляющих импульсов, приходящих от генеразора 23 к формирователям 25 и 26, а следовательно, и время задержки включения тиристоров 6 и 8 относительно включения тиристоров 5 и 7, что приведет к изменению тока и 5 напряжения в цепи пндуктора, компенсирующему первоначальное изменение мощности.Таким образом, стабилизируется мощность,выделяемая па пндукторе при значительных колебаниях напряжения сети и при существен ных изменениях индуктивности пндуктора входе технологического процесса. Предмет изобретения 15,установка для ндукционного нагрева металла, содержащая инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к пнвертору через разделительный конденсатор, датчик мощности, связанный с индуктором,20 формирователи управляющих импульсов, соединенные с задающим генератором, связанным с датчиком фазы, и блок задержки импульсов, отличающаяся тем, что, с целью одновременного поддержания заданных25 величин мощности и коэффициента мощности установки, блок задержки импульсов включен между задающим генератором и формирователями управляющих импульсов двух смежных плеч моста инвертора,