Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 119) (11) а) 4 Н 05 В 6/06 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 81 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Патент США Мф 3717807кл. 321-27, 1976,Авторское свидетельство .СССРР 647815, кл. Н 02 М 7/515 1979.Авторское свидетельство СССРУ 1102057, кл. Н 02 М 7/515 1983.(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ВМНОГОЗОННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ(57) Изобретение относится к электротехнике и позволяет повысить качество нагрева. Индукционная установка содержит колебательные контуры (КК) 1, 2, 3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов, подключенных к высокочастотному ннвертору 4 с генератором. 5, управляемым регулятором 6 резонанса, на входы которого поступают через коммутаторы 7, 8, 9 сигналы рассогласования КК 1, 2, 3, В любой момент может быть включен один из коммутаторов, работа которых программируется таймерами 10, 11, 12, от ЭВМ 13. По максимальному среднему значению т-ры эоны за период изменения частоты регулируют скважность в каждой зоне пропорционально разности а между макс. и средним значением относительных т-р в той же зоне. 2 ил.Изобретение относится к электротермии и может быть использовано при индукциойном нагреве в металлургии машиностроении и других областях,Целью изобретения является повышение качества нагрева путем выравнивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источникапитания,На фиг,1 представлено устройство,реализующее предлагаемый способ; нафиг,2 - блок-схема программы нагревауправляюшей ЭВМ системы,Индукционная устанонка, реализующая предлагаемый способ (фиг,1 ) содержит три параллельных колебательных контура 1-3 из индукторов и компенсирующих конденсаторов,Колебательные контуры 1-3 включены в последовательную группу ипитаются от высокочастотного инвертора 4, частота которого задаетсягенератором 5 который упранляетсявходным сигналом регулятора 6 резонанса, на вход которого через коммутаторы 7 - 9 могут поступать сигналырассогласования колебатсльных контурон 1-3, В любой момент времени может быть включен лишь одиниз трехкоммутаторов, Работа коммутаторовуправляется выходными сигналами программируемых таймеров 10-12, включенных в кольцевую схему, Периоды работы таймеров программируются отуправляющей ЭВМ 13, Измерение иввод значений температур нагренаемыхзон индукторон контуров 1-3 осуществляется с помощью многоканальногоАЦП 14,Устройство, реализуюшее предлагаемый способ, работает следующим образом.Настройка инвертора 4 в резонансс каждым иэ контуров 1-3 происходитс помощью регулятора 6 резонанса,При этом дпя настройки инвертора, например, в резонанс с контуром 3 дол -ен быть замкнут коммутатор 9, Приэтом сигнал рассогласования частотыот резонансной частоты контура 3 по,ступает на вход регулятора 6 резонанса, который в зависимости от знакаи величины рассогласования изменяетчастоту управляемого задающего генератора 5 до тех пор, пока не исчезнет сигнал . рассогласования, т,е.когда иннертор 4 настроится н резонанс с колебательным контуром 3. Длительность настроенного состояниякаждого контура 1-3 определяетсясоответственно периодами таймеров10-12, включенных н кольцевую схемуи работающих поочередно, Конец работы каждого таймера является сигналом начала работы для следующего,Сигнал конца работы таймера 12 используется также как признак концацикла, в течение которого каждая иэнагрузок пребывает один раз в настроенном состоянии Периоды Т; таймеров программируются с помощью15 управляющей ЭВМ 13. Периоды таймеровпропорциональны скважностям Е, настроенных состояний нагрузок, суммапериодов работы таймеров равна времени Т . По истечению времени Т2 О вычисляются и выводятся новые значения периодов Т; (скважностей Б, )таймеров в зависимости от результатон измерений относительных температур эон Й, с помощью многоканаль 25 ного АЦП 14,Выполнение программы управляющейЭВМ 13 (фиг, 2) начинается с вводаустановленных конечных значений температур 6, с пульта ЭВМ (блок 15)ЗО Затем производится ввод с помощьюАПП,14 значений температур всех зонО (блок 16), где ) - номер из,мерения в цикле, Следующий блок 17осуществляет определение относительных введенных значений температурзон путем деления текущей температуры каждой зоны 0 на конечноезначение О, этой зоны. Блок 18 производит вычисление среднего значенияотносительных температур эон для 1измерений в цикле, Для этого используется формула,Я (д 1 )ф ь453где О - среднее относительноезначение температурызоны, вычисленное дляизмерений в текущем циклепериодической настройкиинвертора,Формула позволяет вычислить среднеезначение, используя лишь вычисленноедля -1)-го измерения среднее значение и ) измерение.Это позволяет экономить память,не нужно хранить нсе измеренные значения и использовать для этих вычислений лишь две ячейки памяти для каж1347196 1 О 40 45 50 дой эоны. Далее блок 19 производит анализ конца цикла по выходному сигналу таймера 12, свидетельствующего о том, что завершился цикл, в течение которого осуществлялись настрой:ки на резонансные частоты контуров 1-3. В случае отсутствия признака конца цикла возобновляется выполнение блока 16 и вводятся текущие зна" чения температур эон с последующим вычислением в блоках 6 и 18 относительных и средних значений. При наличии признака конца цикла выполняется блок 20, где осуществляется сортировка средних эа цикл значений температур зон О, и выбирается максимальное значение шах 8, Значение , соотнетстнующее максимальному значению Ы, равно номеру "лидирующей" эоны, имеющей максимальную относительную температуру. Далее в блоке 21 производится анализ на достижение температурами зон конечных значений Для исключения перерегулирования анализ производится для температуры "лидирующей" эоны. Если установленные конечные значения температур достигнуты, про-. изводится остановка ныполнения программы (блок 24) или передача управления для осуществления следующей после термической подготовки технологической операции, В противном случае выполняется блок 22, в котором вычисляются по формуле значения скважностей, которые затем выводятся ЭВМ 13 на таймеры 10-1 2 при выполнении блока 23, Выполнением блока 23 завершается цикл нагрева и управления,Для выполнения следуюшего цикла выполнение программы по окончанию вывода в блоке 23 продолжается выполнением блока 16,Способ осуществляют в лабораторных условиях. Индукторы колебатель-.ных контуров 1-3 выполняют идентичными, различные резонансные частотыконтуров достигаются изменением величин емкости компенсирующих конденсаторон, Инвертор 4 выполняют по несимметричной схеме и рассчитываютна мощность 100 кВт и выходную частоту 2400 Гц, Управляемый задающийгенератор 5 выполняют на микрбсхемеКр 006 В и 1, ключи 7-9 - на полевых транзисгорах. В качестве управляющей ЭВМ используют микро-ЭВМ"Электроника-ДЗ", Таймеры 1 О выполняют идентичными на микросхеме К 580 БИ 53, многоканальный АЦП4на микросхеме К 1 11 ПВ 1. Для измерения температур зон используют термоэлектрические преобразователи типаТХА, для измерения рассогласованияфаэовые дискриминаторы, н качестверегулятора 6 резонанса - ПИД-регулятор.Длительно сть цикл а р авн а0 с,Постоянные времени нагрева зон 300 с,500 с, 700 с. Конечные значения температур следующие: . 0, = 900 С,О = 700 С, б = 500 С, Времянагрева до установленных значенийтемператур составляет 350 с. Разность между относительными значениями температур зон в течение всегопроцесса нагрева не более 0,005,Для реализации способа существенное значение имеет выбор величиныпериода Т настройки, Его увеличениенедет к росту неравномерности относительных температур зон в процессенагрева. Уменьшение цикла ограничивается суммой длительностей переходных процессов всех колебательныхконтуров. При близких к этои величине значениях цикла резко увеличивается длительность нагрева, посколькуснижается среднее значение мощности,воспринимаемой всеми зонами, Наиболееприемлемые значения цикла лежат вдиапазоне 20-500) О,Предлагаемый способ позволяетснизить на 25-ЗОБ неравномерность относительных температур в течениевсего процесса нагрева 15 20 25 30 35 формула изобретения Способ управления нагревом в многозонной индукционной установке, содержащей несколько параллельных колебательных контуров, настроенных на различные резонансные частоты и подключенных к источнику питания в виде инвертора с регулируемой выходной частотой, при котором контролируют температуры эон нагрева индуктора каждого контура, изменяют выходную частоту источника питания по периодическому закону, настраивая ее поочередно в резонанс с частотой каждого из контуров, и регулируют скважность настроенного в резонанс с частотой контура состояния источника питания в функции измеренного значения температуры одноименной зоны, отличающийся тем, что134796 Сост ави О. Турпа дактор а Техред А.Кравчук Коррек орол аэ 51 ВНПодписимитета СССРткрытийская наб д/5 оектная, 4 приятие, г, Ужгород с цепью повышения качества нагревапутем выравнивания скоростей нагрева зон при полном использовании мощности источника питания, определяюттекущие относительные температурыкаждой зоны путем деления измеренныхтемператур каждой зоны на заданноеконечное значение температуры этой 8/52 Тираж 798 ИПИ Государственного к о делам изобретений и 035, Москва, Ж, Рау роиэводственно-полиграфическо зоны, определяют средние значения относительных температур зон эа период изменения частоты, выбирают иэ 5средних значений максимальное и регулируют указанную скважность в каждой зоне пропорционально разности между максимальным и средним значением относительных температур в той же зоне,