Устройство для индукционного нагрева

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 51)5 Н 05 В б 30 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И 01 РЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИ К АВТОРСКОМУ РЕТЕНИ Ф(57) Иэобтехнике.Индуктордящих ле ИНДУКЦИОННОГО ОИСТВ ретениЦель к электро- габаритов. относитсуменьшенин в виде выполя т - об ары проволадокческой аздекой. диэлект ленных Начало каждой постоя цы - к й лен сточн однои и конец вто пары подключень к оммутат иле ения. Изобретение относ ному нагреву и может но в металлургии и м Цель изобретения баритов путем повыше емной мощности. На фиг. 1 показан схема устройства; на раммы тока коммутато на нем. Устройство,содержит источ ка, включающий источник 2 посм т след меньшение гаудельной объ ания обгенерир м проц ектрич ого ток ри нципиал ь на г2 - диаги напряжения 4, Дизмен копровода индукто фиг2 показываюобкладках и напр дках т аммы н ия ие то ско ериод ежобк изображенное на фиг,1 ник 1 постоянного тоя себя, например,тоянного напряжениядроссельз пар прозделенных балластныи ыполйенный и ок 5 и 6, ра иристорный к оторым осуще мпульсами, иоммутатор ствляется оступающим генератораТиристор н обратным управления - . щих импульсо тор шунтиров иодо вкл(21) (22) (46) (71) им, (72) и С. (53) (56) индуктор 4, одящих обкладиэлектриком, 7, управление управляющими и от блока8 управляюый коммута 8016444 а их другие каиру 7 с блоком 8 управДроссель в предлагаемом устройстве может быть заменен тиристорным ре-. на коммутаторе 7 при и иче м цикле заряд . - разряд м ладочной емкости индуктора.В момент времени 0 начинается заряд межобкладочной емкости от источника 2 постоянного напряжения через дроссель 3 или тиристорный регулятор тока и собственную индуктивность обкладок токопровода индуктора 4, Межобкладочная емкость заряжается до напряжения Н, определяемого параметрами дросселя (либо временемючения тиристора в тиристорномрег уляторе тока) и .временем включения тиристорного коммутатора 7.Зарядный ток х протекает в силу подключения токопровода индуктора к5 источнику по обкладкам однонаправлено. Входной дроссель 3 (или тиристорный регулятор тока) обеспечивает ,постоянство величины входного тока.Таким образом, заряд межобкладочнойемкости индуктора протекает по линейному закону (фиг.2). В момент .времени с 1 с блока 8 приходит управляющий импульс на тиристорпый коммутатор 7, который включается и находится в открытом состоянии до моментавремени Т. В интервале времени(С 1 -) происходит перезаряд межобкладочной емкости иццуктора 4., проходит положительная волна разрядноготока В момент временитиристорный коммутатор 7 закрывается обратным напряжением, а диод 9 включается приложенным к его электродам прямым напряжением. 25В интервале времени (с -) вто 5 рпчно происходит перезаряд межобкладочной емкости и смена полярностинапряжения на обкладках. В это время через диод 9 проходит отрицательная30 полуволна разрядного тока. В .момент времени 9 диод 9 выключается под воздействием приложенного к нему обратного напряжения. и вновь начинается процесс заряда межобкладочнок емкости индуктора от источника питания. Цикл разряда и перезаряда емкости С периодически повторяется, Таким образом, по обкладкам 6 и 5 токопровода индуктора 4 протекает изменяющийся электрический ток, причем в цикле частота его определяетсяараметрами ,ф С 1 ф а ч циклов - частотой включения коммутатора 7, т.е. частотой следования управляющих импульсов от блока 845Разрядные токи текут по обкладкам также, как и зарядные, однонаправлено,. Поэтому внутри кольца токопровода индуктора. будет импульсное маг нитное поле, с.оздаваемое зарядными и 50 разрядными токами,. При помещении в это магнитное поле металлических изделий в них будут наводиться вихре-вые токи, обуславливающие нагрев самих изделий. Степень нагрева иэделий 55 изменяется регулировкой частоты коммутации, а также путем изменения собственных параметров Е, Су, К токо- провода индуктора. Устройство позволяет осуществлять нагрев без дополнительного преобразователя частоты, При подсчете уменьшения массь 1 и габаритов необходимо учесть, что высокочастотный генератор - преобразователь частоты в качестве составных частей содержит выпрямительный блок, фильтрующий конденсатор, блок коммутаторов и коммутирующий резонансный контур из дросселя и конденсаторной батареи. Учитывая, что все эпементы в цепи установлены последовательно и имеют вследствие этого одинаковую проходную мощность, можно приблизительно сопоставить массу и габариты предлагаемого устройства с массой и габаритами известного, допустив при этом, что одинаковые по назначению узлы и элементы сравниваемых вариантов в силу одинаковой мощности имеют одинаковые массогабаритпые параметры.Масса выпрямительного блока и блока коммутаторов в предлагаемом устройстве предполагается одинаковой с массой аналогичных узлов известного устройства, которое кроме этих узлов содержит также коммутирующие емкость и дроссель.Роль филътрующей емкости в устройстве выполняет межобкладочная емкость самого индуктора как промежуточный накопитель энергии во время ее заряда, а Функции возбуждения ко" лебаний эта емкость вместе с распределенной индуктивностью обкладок выполняет во время ее разряда.Следовательно, если масса фильтрующей емкости (батареи конденсаторов), батарей и дросселя пассивного элемента приблизительно равны массе самого иццуктора, то предлагаемое устройство имеет массу и соответственно габариты, по крайней мере, в 3 раза меньшие, чем известное.Наглядную оценку массогабаритных показателей дает следующий пример,Существует класс устройств,:в которых выполнение индуктора в виде спиральной полосковой линии из одной или более пар проводящих обкладок, разделенных диэлектриком и свитых в спираль, дает такое сочетание между индуктивностью линии 1. и распределенной внутрь емкостью С, при котором резонансная частота Я =1/,ГС будет находиться в диапазоне 20-30 кГц. Это класс устройств мощности до 5-10 кВт с питанием5 1644405бот источника напряжения 0,38-1 кВ, ньк. При многослойной конструкцииПредположим, что эти индукторы имеют токопровода отпадает необходимостьсов (, равный 0,1. Тогда из Формулего охлаждения;1 = Ц/Х, Р = Ц1 созе для этих5устройств вытекает, что индуктивноесопротивление достаточно велико: ца (10 э)а Х = - совО=0 1 Ь Р10 10 З 10 Ом.ног о охлаждения э тих эл ементов,Формула изобретения 1Из условия резонанса Хс= Х 1, = 10 Ом для генерирования частоты 20 кГц необходима емкость всего Преимуществом устройства являетсяповышение его КПД, так как исключение Фильтрующих и пассивных батарей, в которых при работе протекают 10 токи больших плотностей, сопровождается исключением потерь. Одновременно с этим исключается и система водя 1 1СХО) 10 2ф 20 ф 10 з= 0,8 мкФ. Такую емкость имеет пара. обкладокшириной 10 см и длиной около 3 м,разделенных полиамидной пленкой толщиной 50 мкм (выдерживающей напряжение до 2 кВ).Одним из преимуществ устройстваявляется гибкость токопровода индуктора в силу его ленточной структуры,Для получения необходимой емкости токопровод должен быть многослойУстройство дчя индукционного нагрева, содержащее индуктор, выпол - 20ненный по меньшей мере одной паройпроводящих лент-обкладок, разделенных диэлектрической прокладкой, иисточник питания, к которому подключены начало одной и конец другойленты каждой пары, о т л и ч а ющ е е с,я тем, что, с целью уменьшения габаритов, в устройства введенснабженный блоком управления коммутатор, подключенный к свободным концам лент каждой пары, а источник 30 питания выполнен в виде источникапостоянного тока.1644405 Составител 0 т па уредактор Т.Куркова Техрел М.Дидык Корректор С. Иекмар олписное ри ГКНТ СССР брательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 О Производствен каз 14 б 0НИИПИ Государ Тираж 499венного комитета по изобретен 113035, Москва, Б, Раушска м и открыти наб., д, 4/