Способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке

Авторы патента:

H05B6/06 - управление, например температурой, мощностью

Существо изобретения: подают питание на индуктор, параллельно которому присоединен компенсирующий конденсатор. Измеряют электрические параметры колебательного контура, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала, пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура, образованного индуктором и компенсирующим конденсатором, к действующему значению тока через индуктор. 1 ил.

(l9) (!!) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з Н 05 В 6/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4925611/07 (22) 11.03.91 (46) 23.11.92. Бюл. М 43 (71) Научное конструкторско-технологическое бюро "Вихрь" (72) А.А.Шуляк, В.Б.Миков и Ю.М.Панин (56) Электрооборудование и автоматика электротермических установок. вЂ” M.: Энергия, 1978, с. 201-216.

Авторское свидетельство СССР

hk 843316, кл. H 05 В 6/06, 1981. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМОМ

НАГРЕВА ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЙ

В ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКЕ

Предлагаемый способ относится к электротехнике, а именно к управлению электрическим режимом индукционных установок.

Известны способы управления режимом нагрева в индукционных установках путем контроля электрических и тепловых параметров и регулирования их значения изменением напряжения или тока. Регулирование по температуре нагреваемого тела обеспечивается с помощью пирометрических приборов и термопар (1).

Известен способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором подают питание на индуктор, измеряют электрические параметры, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования. В качестве сигнала управления используют ток индуктора, напряже(57) Существо изобретения: подают питание на индуктор, параллельно которому присоединен компенсирующий конденсатор. Измеряют электрические параметры колебательного контура, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктору напряжение до устранения этого рассогласования, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала, пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура, образованного индуктором и компенсирующим конденсатором. к действующему значению тока через индуктор. 1 ил. ния на индукторе, частоту тока питающего индуктор и другие параметры (2).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором подают питание на индуктор, измеряют электрические параметры индуктора, выделяют сигнал управления, сравнивают его с заданным и по сигналу рассогласования изменяют подводимое к индуктсру напряжение до устранения этого рассогласования, причем в качестве сигнала управления используют отношение амплитуд высших гармоник тока индуктора к действующему значению этого тока (3) вЂ” выбираемый за прототип.

Недостатки этого способа невысокая точность регулирования режима нагрева и сложность, обусловленные необходимостью измерения амплитуд высших гармоник искаженного тока индуктора, что требует

1777252 сложной аппаратуры для выделения и измерения этих гармоник. Выделение большого числа высших гармоник искаженного тока индуктора значительно усложняет индукционную установку, а измерение малого числа высших гармоник снижает точность регулирования.

Цель изобретения вЂ” повышение точности регулирования режима нагрева и упрощение.

Поставленная цель достигается тем, что

s способе управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором измеряют действующее значение тока индуктора, резонансную частоту колебательного контура образованного индуктором и подключенным параллельно ему компенсирующим конденсатором, формируют управляющий сигнал, сравнивают его с заданным и в случае рассогласования изменяют напряжение питания индуктора да его устранения, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура образованного индуктором и компенсирующим конденсатором, к действующему значению тока индуктора. Это значительно упрощает способ регулирования, так как не требуется выделения и измерения большого числа амплитуд высших гармоник тока индуктора и а то же время существенно повышает точность регулирования режима нагрева ферромагнитных изделий, так как в прототипе точность регулирования зависит от числа измеренных высших гармоник тока, а предлагаемом способе изменение собственной резонансной частоты колебательного контура зависит только от температурного режима изделия и величины тока в индукторе. Следовательно, предлагаемое техническое решение обладает высокой чувствительностью, точностью и простотой, что указывает на наличие у него новых положительных свойств, и доказывает существенность отличий.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ.

В основе способа лежит зависимость резонансной частоты колебательного контура от индуктианости системы индукторметалл, которая определяется относительной магнитной проницаемостью, в свою очередь зависящей от температуры иагреааемого тела и напряженности магнитного поля индуктора.

Устройство для реализации предлагаемого способа состоит из индуктора 1, параллельно которому подключен компенсирующий конденсатор 2. образуя параллельный колебательный контур 1, 2, к которому подключен измеритель частоты 3 и датчик тока 4, выходы которых поданы соответственно на первый и второй выходы делителя 5 выход которого подключен к элементу управления 6, на второй вход которого подано заданное напряжение Uo. а выход которого подан на управляющий вход источника высокочастотного питания 7, нагруженный на параллельный колебательный контур 1,2.

Устройство работает следующим образом.

При подаче напряжения с источника высокочастотного питания 7 на колебательный

15 контур 1, 2 в индукторе 1 протекает ток, измеряемый датчиком 4, частота которого определяется величиной емкости конденсатора 2 и индуктивностью индуктора с фер20 ромагнитным иэделием 1 и измеряется частотомером 3.

Индуктивность индуктора с ферромагнитным иэделием зависит от температуры

25 нагреваемого изделия и напряженности магнитного поля в индукторе(т.е. от величины тока протекающего в индукторе), Отношение же квадрата резонансной частоты тока к величине этого тока опреде30 ляемое в блоке 5, зависит только от температуры изделия. Величина этого отношения сравнивается в блоке сравнения 6 с заданным (которому соответствует напряжение

0О). Узел сравнения 6 вырабатывает сигнал, соответствующий определенному режиму нагрева, который подается на управляющий вход источника 7 и изменяет подводимое к контуру 1,2 выходное напряжение источника 7.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет определить среднее значение температуры по сечению нагреааемого ферромагнитного изделия и контролировать величину удельной поверхностной мощности, 35

45 что позволяет повысить точность регулиро55 стандартных радиоэлементах;

7 вЂ” преобразователь частоты ТПЧ вЂ” 250вЂ”

2,4.

Способ опробован на макете индукционного нагревателя ферромагнитных цилиндров 80-320 MM и дал Booblt н:н ую на вания режима нагрева изделия.

Система управления собрана из серийно выпускаемых приборов и устройств.

1 вЂ” индуктор из медной трубки диамет50 ром 36 мм;

2 вЂ” конденсатор ЭСВП: -0,8-2.4 УЗ:

3 вЂ” частотомер О 206;

4 вЂ” трансформатор тока ТШЧЛ;

5,6 вЂ” делитель и элемент сравнения на

1777252

Составитель А.Шуляк

Техред М.Моргентал Корректор Л.Л иври нц

Редактор А.Бер

Заказ 4128 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

t0-15 точность поддержания заданного режима нагрева по сравнению с прототипом.

Формула изобретения

Способ управления режимом нагрева ферромагнитных изделий в индукционной установке, при котором измеряют действующее значение тока индуктора и резонансную частоту колебательного контура, образованного индуктором и подключенным параллельно ему компенсирующим конденсатором, формируют управляющий сигнал, сравнивают его с заданным и в случае рассогласования изменяют напряжение питания индуктора до его устранения, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения

5 точности регулирования режима нагрева, в качестве сигнала управления используют отношение сигнала, пропорционального квадрату резонансной частоты колебательного контура, образованного индуктором и ком10 пенсирующим конденсатором кдействующему значению тока индуктора.