Способ регулирования температуры в индукционной установке

О ПЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ИСАНИ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 21" 177 (21) 2545871/18-24 (51)М. КЛ.2 с присоединением заявки Мо(23) Приоритет 6 05 0 23/24Государственный комитет СССР но делам изобретений н открытий(71) Заявитель Уфимский авиационный институт им. Орджоникидзе(54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕИзобретение относится к области электротермии, может быть использовано при нагреве электропроводящих материалов в индукционных установках. Известен способ регулирования температуры нагревательных установок, согласно которому измеряют температуру с помощью термодатчика, сравнивают сигнал температуры с установочной, преобразуют разнОстный сигнал в управляющий в усилительных блоках и воздействуют им на источник энергии с целью изменения текущей температуры нагрева" тельного тела 1 .Недостатком известного способа является сложность процесса регули- рования, возникающая из- за многократного преобразования сигнала датчика температуры в блоках регулятора.Известен также способ регулирования температуры в индукционной установке путем измерения контролируемого параметра, сравнения его .с заданным значением и формирования управляющего воздействия 21. По этому способу осуществляетсяконтроль нагрева по температурезаготовки на выходе печи, но дляпредотвращения аварийного перегревазаготовки при отказе основной систеьы измерения температуры изменяют Максимальное количество электроэнергии, затрачиваемой на нагревзаготовки.Недостатком известного способаявляется низкая точность регулирования температуры.Целью изобретения является повышение точности.Поставленная цель достигаетсятем, что контролируемый параметрформируют в соответствии с измеренным значением добротности нндуктораиндукционной установки.20 Предлагаемый способ удобно пояснить, рассматривая последовательиуюэлектрическую схему замещения системы с распределенными параметра .ми: индуктор - нагреваемое тело.Она представляет собой последовательное соединение активного и индуктивного эквивалентных сопротивлений,величины которых определяются числом 30витков индуктора, геометрией системы индуктор - тело, частотой тока в индукторе, удельными электрическими сопротивлениями материала индуктора и нагреваемого тела. В процессе индукционного нагрева эти параметры, определяющие активное и индуктивное эквивалентные сопротивления индуктора, не меняются и равны постоянным значениям, кроме величины удельного электрического сопротивления нагреваемого тела, которая по известному закону изменяется вместе с температурой тела. Следовательно величины эквивалентных активного и индуктивного сопротивлений индуктора определяют температуру тела, которую можно каким-либо образом регулировать, следя за значениями этих сопротивлений. Однако в процессе регулирования температуры эквивалентные сопротивления трудно измерить, гораздо проще воспользоваться параметром, который характеризует их величины - добротностью индуктора, она равна отношению индуктивного эквивалентного сопротивления индуктора к его активному эквивалентному сопротивлению.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства для регулирования температуры по предложенному способу; на фиг. 2 - зависимости добротности индуктора при нагреве различных электропроводящих материалов от температуры заготовки.Устройство для регулирования температуры, реализующее предложенный способ, содержит генератор 1переменного тока, колебательный . контур 2 нагрузки, образованный ем- костью 3 и индуктором, изображенным в виде эквивалентных индуктивности 4 и активного сопротивления 5, блок 6 измерений, блок 7 сравнения, задатчик 8, блок 9 управления,Устройство работает следующим образом.В ходе технологического процесса индукционного нагрева при помощи блока 6 измеряют текущую добротность индуктора. Добротность индуктора равна добротности колебательного контура, который образует индуктор с батареей компенсирующих конденсаторов, а она с большей точностью определяется через отношениетокав индукторе к току на входеэтого контура, измеренйых при частоте собственных колебаний контура. Далее в блоке 7 сравнивают величинутекущей добротности индуктора с заданной величиной с выхода задатчМка 8.для формирования сигнала с выхода задатчика 8 должны быть определены зависимости добротности индуктора от температуры нагреваемого теладля каждого конкретного случая." геометрии системы индуктор-тело,электрической проводимости материалаиндуктора, числа витков индуктора.Для примера на фиг,2 изображена такаязависимость для индуктора с числомвитков, равным 9, высотой 135 мм идиаметром 85 мм, в которойнагревалось цилиндрическое тело (диаметр60 мм, высота 135 мм),Кривая- материал цилиндрического тела - сталь 45, криваятитановый сплав ТВ, криваяграфит ГМЗ, кривая У - медь М.Далее разностный сигнал с блока срав 5 нения подают в блок 9 управленияи изменяют количество электроэнергии, поступающей с генератора переменного тока в колебательныйконтур нагрузки, поддерживая ра 20 венство разностного сигнала нулю,т.е. равенство текущей температуры тела и заданной.Применение предложенного способа регулирования температуры в индукционной установке при отказеосновной системы регулирования температуры позволяет повысить точность регулирования температуры.При реализации способа на макете М индукционной установки с использованием тиристорного преобразователячастоты была получена точностьрегулирования 3-5, достаточнаядля многих технологических процесЗ 5 сов с использованием индукционногонагрева, Испытания проводились сразличными материалами нагреваемого тела: сталь, титан, медь,графит. При этом давление охлаждают щей индуктор воды менялось в пределах 0,4-3 кг/см.2Формула изобретения45, Способ регулирования температуры в индукционной установке путемизмерения контролируемогб параметра,сравнения его с заданным значениеми формирования управляющего воздействия, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности, контролируемый параметр формируют в соответствии с измереннымзначением добротности индуктора ин 55 дукционной установки,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 484508, кл. 6 05 0 23/24, 1971.щ 3 2, Авторское свидетельство СССРР 293310, кл. С 21 0 1/42, 1967746465 юга пят Фиг 2 Составитель Л. ПтеТехред М, Петко ова Корректс Маро нлиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Редактор Г. Петрт. ш Заказ 3942/37 Тираж 956 ЦИИИПи Государственного по делам изобретений 13035, Москва, 3-35, Рауш