Способ управления индукционной нагревательной установкой

, 143107 51)4 Н 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 4 г,зователя бательный тареи кон 4 с издел 6, датчик ССР8. ЛЕНИЯ ИНДУ ТАНОВКОИэлектроизво ие относит повышение и нагреве в поперечном Установка содержит.Вф ГОСУДАРСТВЕННЫИ ХОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТХРЫТ К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ УП НАГРЕВАТЕЛЬНО (57) Изобретен технике. Цель дительности п поле индуктора источник питания 1, выполненный ввиде статического преобрачастоты, нагрузочный колеконтур 2, состоящий из баденсаторов 3 и индуктора кем 5, регулятор частоты ифазы 7, перегрузок 8, т-ры 9, устройство вычисления производной 10,экстремальный регулятор 11 и привод12. Изменением частоты источника питания 1 регулятором частоты 6 поддерживают резонанс в контуре 2. Вслучае перегрузок по сигналу датчика перегрузок 8 снижают частоту нижерезонансной, с помощью экстремального регулятора 11 через привод 12изменяют расстояние между индуктором4 и изделием 5, при этом поддерживают максимум мощности на иэделии 5, 1431078Изобретение относится к электротермии и может быть использованопри регулировании мощности индукционных установок для плавки и нагрева.Цель .изобретения - повышение производительности установки при нагреве в поперечном поле индукторапутем поддержания максимальной мощности, выделяемой в иэделии.На фиг. 1 показана структурнаясхема системы управления, реализующей предложенный. способ; на фиг. 2 диаграмма, показывающая зависимостьмощности, отдаваемой в изделие, отчастоты источника .питания и расстояния между индуктором и поверхностьюизделия.На фиг. 1 обозначено: 1 - статический преобразователь частотыисточник питания; 2 - нагрузочныйпараллельный колебательный контур,состоящий из конденсаторной батареи3, индуктора 4, в поперечном поде 25которого находится нагреваемое издение 5; 6 - регулятор частоты; 7датчик фазы 8 - датчик перегрузок9 - датчик температуры; 10 - устройство вычисления производной; 11экстремальный регулятор .12 - привод;К - частота источника питания 1;К - расстояние между индуктором 41 изделием 5;- фазовый угол наг-рузки Т - температура поверхностиФ35изделия.Способ осуществляется следующимобразом,Изменением частоты источника 1питания с помощью регулятора 6 частЬты поддерживают резонансный режимв нагрузочном контуре 2. Для этогопосредством датчика 7 фазы измеряютугол нагрузочного контура и регулятОром б поддерживают нулевое зна- .чение. Резонансный режим можно поддЕржать, например, путем поддержаниямаксимума напряжения индуктора с помощью экстремального регулятора или ,путем обеспечения нулевой разности50токов индуктивной и емкостной ветвейконтура 2. Б случае перегрузок источника питания (превышении заданныхвыходных параметров или снижении времени восстановления тиристоров) посигналу датчика 8 перегрузок снижают55частоту Г ниже резонансной Г р, Входе нагрева мощность, выделяемую визделии, контролируют путем измерения температуры Т поверхности изделия 5 датчиком 9 температуры (например, пйрометром или термопарой) и определения ее производной по времени ЙТ/й в устройстве 10 вычисления производной, С помощью экстремального регулятора 1.1 через привод 12 изменяют взаимное расположение (угол поворота или расстояние) индуктора 4 и изделия 5 в пространстве, при этом поддерживают максимум производной ЙТЙС, соотетствующий максимуму мощности, выделяемой в изделии 5.Как видно из диаграммы фиг. 2, представленной линиями равного уровня мощности. Р, мощность Р, выделяемая в изделии, при фиксированной температуре зависит как от частоты Е источника питания, так и от расстояния между индуктором и поверхностью иэделия,.причем эта зависимость носит экстремальный характер, Для достижения максимальной скорости нагрева необходимо, чтобы расстояние ои частота Й соответствовали максимуму мощности Р, выделяемой в изделии (точкаА на фиг. 2).Оптимальное регулирование частоты обеспечивается поддержанием резонансного режима, при котором максимальна мощность, отдаваемая источником питания. Оптимальное регулирование расстояния с ведется путем попдержания максимума мощности Р, выделяемой в изделии (без учета потерь в самом индукторе). В схеме по фиг, 1 мощность Р контролируется по скорости роста температуры поверхности изделия с 1 Т/д 1, Зависимость мощности Р от величины расстояния основана на влиянии последнего на эквивалент- . ные параметры индуктора 4 - его активное и индуктивное сопротивления. Изменение этих параметров приводит к изменению эквивалентных электрических параметров нагрузочного контура 2 (эквивалентного активного сапротивления и резонансной частоты) и, следовательно, к изменению мощности, отдаваемой источником 1 питания нагрузке. Несмотря на некоторое снижение электрического КПД индуктора и при его удалении от поверхности изделия 5, производительность нагрева возрастает за счет более полного использования мощности источника 1 питания, так как при поддержании максимума зависимости мощности Р, з14 З 10выделяемой в изделии, от расстоянияпроисходит оптимальное с точкизрения производительности согласование нагрузочного контура с параметрами коммутирующего контура после-5довательного инвертора источника 1питания,Способ был опробован в технологическом процессе местного индуктив"ного нагрева труб диаметром 1200 ммдля формовки тройников. Нагрев местапод вытяжку патрубка .производитсяплоским десятивитковым индукторомс внешним диаметром 600, получающим питание от преобразователя частоты мощностью 250 кВт, частотой2,4 кГц. В процессе нагрева производилась непрерывная автоподстройкапреобразователя на резонансную частоту нагрузочного контура с одновременным изменением расстояния У междуиндуктором и поверхностью трубы поусловию максимума скорости роста температуры, При постоянной величине 25расстояния У мощность, потребляемаяустановкой, изменялась в процессенагрева более чем в 4 раза и начальный этап нагрева (до точки магнитныхпревращений) проходил при пониженноймощности, несмотря на резонансныйрежим работы нагрузочного контура.При изменении расстояния сР засчет перемещения индуктора в ходенагрева мощность поддерживалась науровне, близком к номинальному, чтопозволило сократить время нагревадо 1000 С с 20 до 4 мин,84Перемещение индуктора в аксиальном направлении не вызывало существенного изменения распределения температур на поверхности к концу нагрева,Таким образом, использование предложенного способа позволяет повыситьпроизводительность установок индукционного нагрева в поперечном поле индуктора в 3-5 раэ.Формула и э о б р е т е н и яСпособ управления индукционной нагревательной установкой с питанием от статического преобразователя частоты, выполненного по схеме последовательного инвертора, при котором контролируют температуру изделия и электрический параметр нагрузки в виде параллельного колебательного контура иэ конденсаторной батареи и индуктора с изделием, поддерживают резонансный режим в нагрузочном кон" туре изменением частоты преобразователя, причем при перегрузках преобразователя снижают частоту ниже резонансной, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности установки при нагреве в поперечном поле индуктора путем поддерживания максимальной мощности, выделяемой в изделии, вычисляют производную от температуры по времени и поддерживают максимум производной из" менением взаимного расположения индуктора и изделия в пространстве.1431078 Составитель О. ТурпакЛазоренко Техред Л,Сердюкова Коррек ко к Заказ 5354/5 Тираж 83 Подписное 130 1 роизводствепно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у:;. 1 роектная, 4 ИИПИ Государств по делам изобр Москва, Жго комитета СССРий и открытийушская наб., д, 4/5