Индукционная нагревательная установка

(23)Приоритет Опубликовано 28 . 02 . 83 Бюллетень8 Дата опубликования описания 01.03.83 СССР. дф делам лзабретеннй и атлрмтий(53) УДК 621,365.52 (088. 8) А,В. Голицын, С,В. Сельский, Л.Н. Мазн в;ри Н.П; Звозников Лт;:,.;Они р",Ф рУ Научно-производственное объединение по технологияиямашиностроения "ЦНИИТМАШ"(54) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА 1Изобретение относится к электротермии и касается вопросов регулирования коэффициента мощности индук ционных нагревательных установок.Известны устройства для автоматического управления электрическим режимом индукционной нагревательной установки, содержащие блоки измерения и регулирования соя Ч силового колебательного контура установки, исполнительные элементы коммутации конденсаторных батарей этого контура, линейные коммутирующие элементы, осуществляющие подключение контура к источнику питания, пусковой источник электроэнергии, подсоединенный к силовому колебательному контуру через дополнительные коммутирующие элементы, управляемые логическим блоком, вход которого связан с указанным блоком измерения коэффи 20 циентов мощности 1 1Недостатком известных устройств является наличие пусковых токов в 2моменты коммутации компенсирующих емкостей, поскольку не учитывается величина тока, связанного с фазовым углом.Известна индукционная нагревательная установка, содержащая источник питания, связанный с колебательным контуром, образованным параллельно соединенными индуктором и конденса" торной батареей, сосотоящей из двух секций, первая из которых соединена с индуктором постоянно, а вто" рая - через коммутирующую аппаратуру, и регулятор коэффициента мощности, содержащий два трансформатора то" ка, вторичную обмотки которых соединены с входами датчика реактивного тока, связанного с выходом через регулирующий элемент с указанной коммутирующей аппаратурой, колебательный контур соединен с источником питания через первичную обмотку одного из трансформаторов тока, а первичная обмотка второго трансформато1001510 30 ЭЗ 40 3ра тока включена последовательно спервой секцией Конденсаторной батареи 1" 23.Недостаток известного устройства состоит во взаимовлиянии колебательных контуров нескольких индукционных установок при местном нагреве одного крупногабаритного изделия,когда мощности одной установки недостаточно, В особенности взаимовлияние имеет место при коммутациикомпенсирующих емкостей при работесмежной установки.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой является индукционная нагревательная установкасодержащая по меньшей мере два,снабженных датчиками тока, регулируемых источника питания, параллельно каждому из которых подключен параллельный колебательный контур, выполненный из индуктора и двух секций конденсаторной батареи, одна изкоторых, снабженная датчиком тока,соединена с индуктором непосредственно, а вторая - через коммутирующийэлемент, и на каждый контур - датчик реактивного тока, входы которогосоединены с выходами датчика токаисточника питания и датчика токасекции конденсаторной батареи, авыход - с входом блока управлениякоммутирующего элемента 1 3 1.Недостатки известной установкизаключаются в налиции субьективного фактора при коммутации компенсирующих емкостей, необходимостиотключения установки в момент коммутации и, как следствие, падении температуры нагреваемого изделия. Всеэти факторы снижают надежность работы индукционной установки,4денсаторной батареи, одна из которых, снабженная датчиком тока, соединена с индуктором непосредственно,а вторая - через коммутирующий элемент, и на каждый контур - датчикреактивного тока, входы которого соединены с выходами датчиков тока источника питания и датчика тока секции конденсаторной батареи, а выход - с входом блока управления коммутирующего элемента, секции конденсаторной батареи, непосредственно связанные с индукторами, снабжены датчиками нулевого значения тока сзадержкой выходного сигнала, а установка - общим для всех контуров элементом совпадения, входы которого подключены к выходам датчиков нулевого значения, а выходы - к дополнительным входам блоков управления,Кроме того, блок управления содержит нуль-орган, выходы которого.соединены со счетными входами реверсивного счетчика импульсов, связанного выходом с исполнительным блоком,причем входом блока управления служит вход нуль-органа, дополнительным входом - тактовый вход счетчика, а выходом - выход исполнительного блока.На фиг. 1 представлена функциональная схема установки для местного нагрева одного крупногабаритного изо делия двумя индукторами с автоматическим управлением компенсации реактивной мощности с помощью одного общего регулятора; на фиг. 2 - схе" ма блока управления.Установка содержит согласно включенные индукторы 1 и 2, каждый из которых образует колебательные кон"туры 3 и 4 с конденсаторными батаЦель изобретения - повышение надежности работы индукционной нагревательной установки путем связанного регулирования коэффициента мощности нескольких колебательных контуров,.индукторы которых расположены близко между собой и индуктивно связаны.Для достижения этой цели в индук ционной нагревательной установке, содержащей по меньшей мере два, снабженных датчиками тока, регулируемых источника питания, параллельно каждо" му из которых подклюцен параллельный колебательный контур, выполненный из индуктора и двух секций кон 45 Ы 5 реями, состоящими из секции конденсаторов 5 и 6, соединенных с индукто" рами непосредственно и секции конденсаторов 7 и 8 - посредством коммутирующих элементов 9-12. Колебательные контуры 3 и 4 подключены к регулируемым источникам питания 13 и 14 с датциками 15 и 16 тока в их цепях. В цепях, постоянно соединенных с индукторами конденсаторов, установлены датчики 17 и 18 тока.Выходы датчиков 15 и 1716 и 18 ) токасоединены с датчиком 19 и 20 реактивного тока.Регулятор 21.коэффициента мощности содержит датчик 22 и 23 нулевого значения токов, с задержкой выходЮ 10015ных сигналов на 90 эл. град введенные каждый в цепи постоянно включенных.конденсаторов 5 и 6 колебательных контуров 3 и 4, а выход каждого соединен с элементом 24 совпадения, связанного с дополнительнымивходами блоков 25 и 26 управлениякоммутирующими элементами 9- 12. Входы блоков 25 и 26 управления соединены с датчиками 19 и 20 реактивного тока. Выходы блоков 25 и 26 управления соединены с элементами 9-12,В качестве объекта нагрева приведено крупногабаритное изделие 27,подвергаемое зональному нагреву после сварки.Блок 25 ( 26 ) управления содержитнуль-орган 28, вход которого связанс датчиками 19 и 20 реактивного тока, а выходы - со счетными входами реверсивного счетчика 29 импульсов, тактовый вход которого соединенс выходом элемента 24 совпадения, авыход - с исполнительным устройством 30. Его выходы соединены с элект-Иронными например, тиристорнымикоммутирующими элементами(9-12), число которых может быть значительнобольше.Установка работает следующим образом.При скомпенсированном контуре 3(4 ) фазы выходных сигналов датчиков15 ( 16 ) и 17 (18 ) тока сдвинуты на90 эл. град. и на выходе датчика3519 (20 ) реактивного тока сигнал равен нулю, В процессе работы величина индуктивного сопротивления контура меняется, что приводит к изменению сдвига фаз датчиков тока. Навыходе датчика 19 (20) реактивноготока появляется сигнал, при достижении определенной величины которогоподготавливается к работе блок 25(26 ). Для "безударного" переключения при нулевых значениях токовкомпенсирующих емкостей использоваФны электронные ( например тиристорные ).коммутирующие элементы 9-12,В связи с близким расположением ин 50дукторов 3 и 4 на изделии 27 имеетместо в"аимоиндукция. Следовательно,необходимо согласовывать управлениекомпенсирующими емкостями в обоихконтурах 3 и 4. С этой целью в цепипостоянно включенных конденсато 55ров 5 и 6 введены датчики 22 и 23нулевых значений токов. Лишь при совпадении по фазе нулевых значений то 10 йков в обоих контурах дается со сдвигом на 90 эл. град, команда на разрешение работы блока 25 ( 26 ) управления, который подключает или отключает необходимое количество конденсаторов до тех пор, пока токи опять не сдвинутся на 90,эл. град.Блок 2526 ) управления работает следующим образом.При появлении сигнала от датчика19 ( 20 ) реактивного тока, значение которого выше определенной пороговой величины, переключается нуль-орган 28 в положение прибавить ( убавить ). В этом случае нуль-орган подготавливает вход сложения ( вычитания ) реверсивного счетчика 29 импульсов, на тактовый вход которого поступают импульсы от элемента 24 совпадения. При этом, в зависимости от положения нуль-органа 28 счетчик импульсов производит сложение или вычитан е импульсов. Так реверсивный счетчик импульсов управляет работой исполнительного устройства, которое в свою очередь, управляет несколькими коммутирующими элементами.Таким образом, предлагаемое уст" ройство исключает взаимовлияние колебательных контуров, возникающих в моменты коммутации компенсирующих емкостей, не требует их отключения от регулируемых источников питания, исключает субъективные факторы оцен" ки коэффициента реактивного тока иоперативности коммутаций конденсаторов. Все эти факторы повышают надежность работы индукционной нагревательной установки, качество нагреваизделия и точность воспроизведениязаданной термической кривой.Формула изобретенияИндукционная нагревательнаяустановка, содержащая по меньшей мере два снабженных датчиками тока регулируемых источника питания, па" раллельно каждому из которых подключен параллельный колебательный контур, выполненный из индуктора и двух секций конденсаторной батареи, одна из которых, снабженная датчиком тока, соединена с индуктором непосредственно, а вторая - через коммутирующий элемент, и на каждый контур - датчик реактивного тока, входы которого соединены с выходами датчи-.7 10015 ка тока источника питания и датчи" ка тока секции конденсаторной батареи, а выход - с входом блока управления коммутирующего элемента, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности регулирования коэффициента мощности для индуктивно связанных индукторов, секции конденсаторной батареи, непосредственно связанные с индукторами, 1 в снабжены датчиками нулевого значения тока с задержкой выходного сигнала, а установка " общим для всех контуров элементом совпадения, входы ко-. торого подключены к выходам датчиков 15 нулевого значения, а выходы - к дополнительным входам блоков управления.2. Установка по и. 1, о т л ич а ю щ а с я тем, что блок управ е 10 8пения содержит нуль-орган выходы1которого соединены со счетными. входами реверсивного счетчика импульсов, связанного выходом с исполнительным блоком, причем входом блока управления служит вход нуль-органа, дополнительным входом - тактовый вход счетчика, а выходом - выход исполнительного блока. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 215359, кл. Н 05 В 5/04, 1968.2. Авторское свидетельство СССРИ 680204, класс Н 05 Е 5/04, 19 У 6.3. Схема электрическая индукционной нагревательной установки для отжига сварных швов фирмы "Е 1 рЬас",черт. 50-18/51178, 19791001510 9,10 ф/8) Составитель О. Турпак Редактор Е, Кинив Техреду Ж Кастелевич КооректорВ, Бутяга Заказ 1 5 /7 Тираж 43 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийИ 0 Яд Москва Ж-Ц Раущская наб.д д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,