Способ индукционного нагрева и устройство для его реализации

Союз СфввтскикСфциалмстичвскиаРвспубпик ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 936466(22) Заявлено 11. 06 79 (2 ) 2 778756/24-07 Н 05 В 6/06 с присоединением заявки ЭЙ 3 ЪвударвтаваамЯ какнтвт СССР аа двлам изобрвтвякЯ и атвритвЯОпубликовано 15. 06, 82Бюллетень22 Дата опубликования описания 15 .06. 82. Я.И.Минухин, С.С.Сухин, Р.П.Шубин, В.Д,Аршинов,С. Г.Берсенев, К,Д.Русов и Г.Д.Чернышев(54) СПОСО 1 ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 1Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в области индукционного нагрева токами высокой частоты.Известны индукционные установки, в которых нагрузку в виде колебатель 5 ного контура подключают к источнику питания - машинному генератору, ипроизводят нагрев изделий 1.11.Обычно подключенные нагрузки осуО ществляют контакторами, которые являются достаточно инерционными элементами. Поэтому в цикл нагрева входит время переходного процесса, связанного с источником питания, и время коммутации. При малых временахнагрева, например менее 2 с, трудно дозировать количество энергии, которое отдает источник питания на греваемому изделию. 20Известны также установки для индукционного нагрева, содержащие источник питания, силовой выход которого через тиристорный ключ связан с нагрузкой, а управляющий выход соединен с входом усилителя-формирователя, выход которого связан с управляющим входом ключа, с которым также связан выход реле времени, В этих установках нагрузку подключают к источнику питания, проводят цикл нагрева изделия до заданной температуры, контролируя ток источника питания, а затем отключают нагрузку21.Применение в качестве коммутирующего элемента тиристорного ключа позволяет устранить влияние инерционности ключа, но не исключает из процесса нагрева переходного процесса связанного с источником питания. При временах нагрева менее 2 с длительность переходного процесса, особенно при применении машинных генераторов, становится соизмеримой с временем нагрев%. Это приводит к тому, что из-за неуправляемостнпереходного процесса невозмож 936466но точно дозировать нагрев. Крометого, средняя мощность, отдаваемаяв нагрузку во время переходного процесса, почти вдвое меньше мощности,отдаваемой после окончания переходного процесса. Все это снижает точность нагрева,Цель изобретения - повышение точности нагрева при кратковременныхциклах. 1 ОПоставгенная цель достигаетсятем, что перед подключением нагрузки подключают к источнику питанияэквивалент нагрузки на время, большее продолжительности переходногопроцесса, а нагрузку подключают вмомент перехода тока источника через ноль.Для реализации этого способа описанное устройство должно бьггь снабжено эквивалентом нагрузки, соединенным с выходом второго ключа,вход которого подклю ен к второмусиловому выходу источника питания,и коммутатором, через первый выход дкоторого осуществлены связи релевремени и усилителя-формирователя спервым ключом, а через второй выходсвязи с управляющим входом второгоключа. 30На чертеже изображена бло 1-схемаустройства, реализующего способ индукционного нагрева,15 40 Устройство содержит усилитель- формирователь 1, программное релевремени 2, выходы которых подключены к коммутатору 3. Выходы коммутатора связаны с управляющими входамитиристорных ключей 4 и 5., к силовымвходам которых подключены выходы источника питания 6, например машинного генератора, Выходы ключей соединены с эквивалентом нагрузки 7 инагрузкой 8,Работа устройства иллюстрирует . предлагаемый способ индукционного нагрева.В исходном состоянии машинныйгенератор 6 возбужден и синусоидальное напряжение с его выхода по" 50 ступает на вход усилителя-формирователя 1, на выходе которого имеем узкие прямоугольные импульсы, совпадающие по времени с началом полуперио да синусоиды. Началом нагрева явля ется включение первой ступени программного реле времени 2, которое устанавливает коммутатор 3 в такое состояние, что импульсы усилителя- формирователя 1 поступают на управление тиристорным ключом 5. Как следствие, напряжение машинного генератора 6 подается через открытый тиристорный ключ 5 на эквивалентнагрузки 7. Начинается неуправляемый переходной процесс. Через время, несколько больше времени переходного процесса, срабатывает вторая ступень программного реле времени 2 и устанавливает коммутатор 3 в такое состояние, при котором импульсы усилителя-формирователя, 1 перестают поступать на тиристорный ключ 5, а поступают на тиристорный ключ 4 что приводит к его отпиранию, начинается работа машинного генератора 6 на нагрузку 8. Переключение нагрузки происходит практически безинерционно, ток производится в момент перехода тока генератора через ноль. При этом напряжение на нагрузку 8 подается в установившемся режиме и после отсчета заданного количества числа периодов срабатывает вторая ступень программного реле времени 2. Устройство подготовлено к нагреву следующей детали.В случае, если производительность одного поста нагрева скажется меньше требуемой, от этого же источника высокой частоты можно пи.тать еще несколько постов нагрева, В этом случае каждый дополнительный пост нагрева должен иметь свой тиристорный ключ. Все посты соединяются параллельно, а порядком включения постов управляет специальное распределяющее устройство.Используя предлагаемые способ и устройство индукционного нагрева, можно значительно расширить область применения индукциЬнного нагрева, повысив точность регулирования коротких нагревов. Минимально возможное время, в течение которого можно вести нагрев, равно одному периоду частоты машинного генератора, при точности один полупериод этой же частоты. Кроме того, установленная мощность генератора может быть уменьшена почти вдвое. Формула изобретения1. Способ индукционного нагрева,при котором подключают нагрузку кСоставитель О, Турпакедактор М,Бандура Техред К.Мыцьо ятко оррект Тираж 862 Государственногоелам изобретений и, Москва; Ж-Зф Рауш э 4262/78 писноСССР митетаткрытийкая наб., д. 4 по303 ал ППП Патент , г, Ужгород, ул роект источнику питания, проводят цикл нагрева изделия до заданной температуры, контролируя ток источника питания, а затем отключают нагрузку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности режима нагрева при кратковременных циклах, перед подключением нагрузки подключают к источнику питания эквивалент нагрузки на время, большее продолжительности переходного процесса, а нагрузку подключают в момент перехода тока источника через ноль.2. Устройство для реализации способа по п 1, содержащее источник питания, например машинный генератор, силовой выход которого через первый ключ связан с нагрузкой, а управляющий выход соединен с входом усилителя-Формирователя,. выход которого связан с управляющим входом 6466 бпервого ключа, с которым также связан выход реле времени, о т л и -ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено эквивалентом нагрузки, соеди 5 ненным с выходом второго ключа,вход которого подключен к второмусиловому выходу источника питания,и коммутатор, через первый выходкоторого осуществлен указанные1 ф связи реле времени и усилителя-фор-.мирователя с первым ключом, а черезвторой выход - связи с управляющимвходом второго ключа,Источники инФоРмации,принятые во внимание при экспертизе1. Шамон А.Н. Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация индукционных установок, М., Машгиэ, 1974,с. 18-117.20 2. Тиристоры. Технический справочник под ред. В.Лабунцова. "Энергия", 1971, с. 176-266.