Способ питания многопозиционной индукционной нагревательной установки

ои 892747 Союз Советски кСоцнапнстнческнггРеспублик ОЛ ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУпв лелем изобретений и открыткй(53) УДК 621. 365. .52(088,8) Дата опубликования описания 25 12 81 72) Автор изобретения Ю.В. Вороб Ф) Заявитель мский авиационный институт им. Ор 54) СПОСОБ ПИТАНИЯ ИНОГОПОЗИЦИОННОЙ ИНДУКЦИОННОЙ НАГРЕВАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ 2 л 5 о Наиболее бл технической питания спосдукцисодерлеба оннои на жащеи, п ельных к оединенных Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть применено в электрометаллургии и электротермииИзвестен способ частотного регуирования мощности индукционных установок, заключающийся в том, что изменяют выходную частоту источника питания и при этом мощность, выделяемая в нагрузке, изменяется либо за счет изменения действующего значения тока нагрузки 03, либо за счет ре 16 зонансных свойств самой нагрузки 121,Недостатком этого способа является то, что он применим лишь для регулирования мощности однопозиционных индукционных нагревательных устанозкнм к предлагаемому сущности является многопозиционьой иневательной установки, меньшеи мере, два котура из параллельно уктора с обрабатываемым изделием и компенсирующего конденсатора и источник питания с регулируемой частотой, при котором нагрев изделий производят подключением источника питания одновременно ко всем контурам, настроенным на различные собственные резонансные частоты, а частоту источника питания поочередно уравнивают с собственной резонансной частотой каждого контура 131,Недостатком этого способа является то, что мощности, которые выделяются в индукторах позиций при резонансе, неодинаковы, так как индуктивности индукторов нагрузочных колебательных контуров позиций, как правило, практически одинаковы. Поэтому изменяот резонансную частоту нагрузочного колебательного контура при настройке изменением емкости компенсирующего конденсатора, Это приводит к тому, что для повышения резонансной частоты нагрузочного колебательного контура приходится уменьНа фиг. 1 изображена блок-схемадвухпозиционной установки, в которойможет быть реализован способ; нафиг. 2 - частотные характеристики,30(а - зависимость обшей мощности;б - мощностей каждой позиции отчастоты).Установка содержит источник 1питания с регулируемой частотой,дополнительные дроссели 2, черезкоторые источник 1 питания связанс колебательными контурами каждойпозиции. Колебательные контуры каждой позиции включают в себя индукторы 3 и 4 с нагреваемыми изделиямии компенсирующие конденсаторы 5 и6, Вторая позиция имеет дополнительный конденсатор 7, подключенный параллельно конденсатору 6 через ключ 8. 45Для удобства применения характеристики (фиг. 2) построены в отноа Эсительных единицах Рв .а- , где4 МР - текущие значения мощностей,Рщ - расчетное номинальное значение мощности, которое принято эа базовое.В данном случае, за базовое значение мощности принята мощность Рир =100 кВт, а мощность каждой позицииР 1 =Р 500 от.Коэффициент Кр определяется поформуле Кф = - , где 6 - текущееОа35 89274шать емкость компенсирующего конденсатора и, поэтому, мощность, выделяющаяся в этом контуре при резонансе уменьшается,Кроме того, при регулированиимощностей позиций приходится изменятьскважность переключений частоты источника питания так, чтобы скомпенсировать уменьшение мощности, выделяемой в индукторах позиций при высокой резонансной частоте, Это приводитк нарушению оптимального режима согласования источника питания с нагрузкой,снижению КПД установки.Цель изобретения - повьппение КПДустановки путем улучшения равномерности загрузки источника питания.Для достижения этой цели одновременно с каждым последующим уравниванием частоты источника питания20с собственной частотой одного из контуров увеличивают собственные резонансные частоты всех остальных контуров вьцпе частоты источника питания,например путем изменения емкости комУ25пенсирующих конденсаторов. 7 4значение частоты, Г 6 , - базовое значение частоты.В данном случае за базовое значение принята частота Ус, =1000 Гц,Штрих-пунктирным кривым на фиг.2 а, б соответствует настройка нагрузочиого колебательного контура первой позиции на резонансную частоту Реь ==1025 Г 1. При этом конденсатора 7 отключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и 6 равны соответственно 647 и 582 мкФ и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции равна Гоп =1148 Гц.Пунктирным кривым на фиг. 2 а, б соответствует настройка колебательного контура второй позиции на резонансную частоту ГРе =975 Гц. При этом конденсатор 7 подключен, а значения емкостей конденсаторов 5 и (6+7) равны соответственно 647 и 712 мкФ, Собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции Го =1025 Гц оказывается вьппе, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции реьп =975 Гц.Работа установки происходит следующим образом.Пусть выходная частота источчика питания имеет значение резонансной частоты колебательного контура первой позиции Греь =1025 Гц. При этом конденсатор 7 должен быть отключен и собственная резонансная частота колебательного контура второй позиции бра =1148 Гц.В этом случае относительные значения мощностей, выделяемых в индукторах первой (Р 4 ) и второй (Р ) позиций равны соответственно 0,5 и 0,3, а относительное значение обшей мощности Р равно 0,8.Через время, определяемое системой автоматического регулирования, выходную частоту источника питания устанавливают равной резонансной частоте ко 1лебательиого контура второй позиции Грв =975 Гц и, одновременно с этим, изменяют собственную резонансную частоту колебательного контура второй по позиции подключением дополнительного конденсатора 7, Таким образом, собственная резонансная частота колебательного контура первой позиции 5 и =1025 Гц оказывается вьппе, чем резонансная частота колебательного контура второй позиции. В этом случае, относительные значения мощносчисло позиций, и дает возможность использовать этот способ регулирования в индукционных установках с низкой добротностью,Испытания на макете двухпозиционной индукционной установки мощностью 160 кВт показали, что применение этого способа регулирования повысило КЦЦ устанОвка на 23 по сравнению с известным способом. формула изобретения Способ питания многопозиционнойиндукционной нагревательной установки, содержащей по меньшей мере, дваколебательных контура из параллельно соединенных индуктора с обрабатываемым изделием и компенсирующегоконденсатора, и источник питания срегулируемой частотой, при которомнагрев иэделий производят подключением источника питания одновременноко всем контурам, настроенным на раз-.личные собственные резонансные частоты, а частоту источника питанияпоочередно уравнивают с собственнойрезонансной частотой каждого контура, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения КПД установкипутем улучшения равномерности загрузки источника питания, одновременно с каждым последующим уравниванием частоты источника питания ссобственной частотой одного из контуров увеличивают собственные резонансные частоты всех остальных контуроввыше частоты источника питания, на"пример, путем изменения емкости компенсирующих конденсаторов,Источники информации,принятые во внимание нри экспертизеБедфорд Б. и Хафт Р, Теория автономных инверторов. И., "Энергия",1969.2. Кацнельсон С.И. и др. Частотные характеристики нагрузочного контура и их влияние на режимы работыинвертора. Труды УАИ, Вып. 64, УФА,1974.3. Сабанеева Г.И. и др. Расчетэлектромагнитных процессов в тиристорном инверторе со сложной резонансной нагрузкой, Межвузовский сб. Сложные электромагнитные поля и электрические цепи, УФА, 1975, Р 3,5 892747 ЬЮ Мтеи Р 1 и Р равны соответственно0,25 и 0,5, а относительное значениеобщей мощности Р равно 0,75.Через промежуток времени, определяемый системой автоматического Эрегулирования, выходную частоту источника питания делают равной. резонансной частоте колебательного контура первой позиции Граб =1025 Гц,одновременно с этим изменяют собст- Фвенную резонансную частоту колебательного контура второй позиции отключением дополнительного конденсатора 7, При этом значение собственной резонансной частоты колеба- зтельного контура второй позицииГеа =148 Гц, что выше резонанснойчастоты колебательного контура первой позиции. В этом случае относительные значения мощностей Р , Р 1 и 20Р снова равны 0,8, 0,5 и 0,3 соответственно.Таким образом, при использованиипредлагаемого способа регулированиязначение обшей мощности, потребляемой от источника питания, при регулировании практически не изменяется,в то. время, как мощности, выделяемые в индукторах каждой позиции, изменяются в широких пределах, Посколь- заку оптимальный режим согласованияисточника питания с нагрузкой прирегулировании не нарушается, тоКПД установки при регулировании имеет высокое значение.Кроме того, в предлагаемом способесравнительно большая величина различия мощностей позиций при резонансахФЬР достигается при значительно меньшем диапазоне изменения частоты источ"бника питания йГ. В рассматриваемомслучае диапазон изменения частоты источника питания при регулированииАГ=ре:ч -реьз =50 Гц, при этомАР=Ва, имеет значение 0,2 и 0,25.В известном способе диапазон изменения частоты М=Гоа -Го =1148-1025=123 Гц. При этом на частоте Ци025 Гц значение дР равно О,2, ае на частоте Ъу =1148 Гц значение ЬР0,05,Сужение диапазона изменения частоты источника питания при регулировании снижает требования к источникупитания, расширяет функциональныевозможности многопозиционных установок, так как позволяет увеличить/ф Составитель О. Турпаедактор Н. Волкова Техоед 3. Фанта оовектоо В. Буодписное 7/87 Тираж 892 Государственного комитета С делам изобретений и открытий 5 Москва ЖРаушская наб Заказ 1128ВНИИПИ Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,