Методическая индукционная нагревательная установка

Методическая индукционная нагревательная установка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

МЕТОдаЧЕСКАЯ ИНДУКВДОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая индуктор, подключенный к источнику питания, датчик тока индуктора и датчик температуры выходной заготовки, выход которого связан с входом блока нелинейности по температуре с падающей характеристикой , соединенного входом с управляющим входом источника питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности поддержания средней температуры заготовок , в установку введены два сумматора , задатчик опорного напряжения, квадратор и апериодическае звено, указанная связь датчика температуры с блоком нелинейности осуществлена через первый вход первого сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, связанного прямым входом с задатчиком опорного (Л напряжения I а инверсньв входом через последовательно включенные апериодическое звено и квадратор - с выходом датчика тока. сд со 1 о

COlO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Н05В6

4(5!Ъ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3692854/24-07 (22) 16.01.84 . (46) 30,05.85. Бюл. М 20 (72) С.В.Бахвалов, К.M.Màõèóäoâ, .

А.Н.Никаноров, Н.Н.Смирнов и В.С.Соколов (71) Ленинградский ордена Ленина .злектротехнический институт им.В..И. Ульянова- (Ленина} (53) 621. 365. 511 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 519875, кл, Н 05 В 6/06, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР

И 541155, кл. G 05 D 23/27, 1974.

3. Авторское свидетельство. СССР

В 815975, кл. Н 05 В 6/06, 1979. (54) (57) МЕТОДИЧЕСКАЯ ИНДУКЦИОННАЯ

НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА, содержащая . индчктор, подключенный к источнику питания, датчик тока иидуктора и датчик

„„SU„„1159179 А температуры выходной заготовки, выход которого связан с входом блока нелинейности по температуре с Падающей характеристикой, соединенного входом с управляющим входом источника питания, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности поддержания средней температуры заготовок, в установку введены два сум" матора задатчик опорного напряжения, квадратор и апериодическое звено, указанная связь датчика температуры с блоком нелинейности осуществлена через первый вход первого сумматора, к второму входу .которого подклкчен выход второго сумматора, связанного прямым входом с задатчиком опорного напряжения, а инверсным входом через последовательно включенные апериодическое звено и квадратор - с выходом датчика тока.

1159179 г

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в.машиностроительной, металлургической и автомобильной промышленности, где применяется индукционный нагрев заготовок перед их кузнечной обработкой.

Известна индукционная нагревательная методическая установка, содержащая индуктор, связанный с выходами 1п источников питания, датчик температуры, связанный с управляющим входом источника питания 1 1).

В указанной установке температурный режим поддерживается за счет стабилизации температуры поверхности выходной заготовки. При индукционном нагреве мощность выделяется в поверх1ностном слое металла, а внутренние слои прогреваются за счет теплопроводности. Этот процесс весьма . инерционный, поэтому температура поверхности недостаточно точно опре: деляет тепловое состояние заготовки.

Известно устройство для регулиро- д вания Режима индукционного нагрева, содержащее датчик температуры, подключенный к первому входу автоматического регулятора, выход которого подключен к системе возбуждения нагревателя, датчик мощности, вход которого включен параллельно .нагревателю, а выход подсоединен к второму входу автоматического регулятора. Преобразователь состоит из двух апериодических и одного интег35 рирующего звеньев, соединенных между собой параллельно, выходы которых подключены к сумматору 121.

В таком устройстве для регулирования используются два сигнала — но темйературе поверхности и от центра заготовок. Однако .эти два сигнала неоднозначно характеризуют распределение температуры по сечению заготовки.

Наиболее близкой по технической . сущности к предлагаемой является методическая индукционная нагревательная установка, содержащая индук- 30 тор, подключенный к источнику .питания, датчик тока индуктора и датчик температуры выходной заготовки, выход которого связан с входом блока нелинейности .по температуре с парающей характеристикой, соединенного вы-.. ходом с управляющим входом источника питания (3 ).

Недостаток известного устройства— низкое качество нагрева, обусловленное регулированием режима нагрева по температуре поверхности выходной заготовки. При обработке металлов давлением в прессовом и кузнечном производстве необходимым условием является постоянство средней температуры заготовок, следовательно, регулирование режима нагрева необходимо производить по средней температуре выходной заготовки. Электрический сигнал, с достаточной степенью точности пропорциональный средней температуре заготовки, может быть получен путем преобразования сигналов, пропорциональных температуре поверхности заготовки и току индуктора.

Целью изобретения является повышение точности поддержания средней температуры заготовок.

Для достижения этой цели в методическую индукционную, нагревательную установку, содержащую индуктор, подключенный к источнику питания, датчик тока индуктора и датчик температуры выходной заготовки, выход которого связан с входом блока нелинейности по температуре- с падающей характеристикой, соединенного входом.с управ-ляющим входом источника питания, введены. два сумматора, эадатчик опорного напряжения, квадратор и апериоднческое звено, .указанная связь датчика температуры с блоком нелинейности осуществлена через первый вход первого сумматора, к второму входу которого подключен выход второго сумматора, связанного прямым входом с задатчнком опорного напряжения, а инверсным входом через последовательно включенные апериодическое звено и квадратор — с выходом датчика тока.

На фиг. 1 представлена функциональная схема установки; на фиг. 2— внешняя характеристика блока нелинейности по температуре; на фиг. 3— блок нелинейности по температуре, вариант; на фиг. 4 — апериодическое звено, вариант.

В индукторе 1 находятся нагреваемые заготовки 2. Индуктор 1 подключен к силовым выходам источника питания 3 через датчик тока 4. Датчик 5 температуры, в качестве которого может быть использован фотопирометр, 4

Y2Ri

>"> = — — относительный радиус

Ь заготовки (й — глубина проникновения тока.в металл загруэKH) 1

3 1159179 изменяет температуру поверхности выходной заготовки 2. Выход датчика температуры 5 подключен к входу блока нелинейности по температуре 6 через первый сумматор 7. Выход блока 6

S нелинейности по температуре подключен к управляющему входу источника питания 3. Выход задатчика 8 опорного ф = — относительная коорди2 напряжения через второй сумматор 9 ната точки сечения подключен к второму вхоДУ сумматора 7. 1Î заготовки, для точек

Выход датчика тока 4 подключен к ин- поверхности 3= 1; версному входу сумматора 9 через noc, a4. ледовательно соединенные квадратор 10 > = †- критерий Фурье (ы— р2 и апериодическое звено 11. 2 температуропроводность

Блок 6 нелинейности по темпера- — материала загрузки, туре может быть реализован по схеме, 1 — абсолютное время) . представленной на фиг. 3 на операци- Сигнал по температуре поверхности онных усилителях 12-14. На усилите- может быть преобразован в сигнал по лях 12-14 реализованы прецизионные средней температуре в соответствии одиополупериодные выпрямители с сумма- З1 с укаэанной формулой аналоговыми торами на, входе, на.операционном усиди- eaeHbsrMH. Функц 5 (v, 1 4 пред теле 13 реализован сумматор. ставляет собой монотонно возрастаюЗадатчик опорного напряжения 8 щую функцию Времени, определяющуюся выполняет роль блока задания тепловых к установившемуся знанению 3(фн, 1, ). потерь и может быть реализован на д данная ФУнкция может быть аппроксибазе источника опорного напряжения. мирована выражением:

Квадратор 10 может быть реализован

Ф на аналоговом перемножителе сигналов в интегральном исполнении, например

К525ПС2; Подобная аппроксимация позволяет

АпеРиодическое звено 11 может быть реализовать функцию 5(tn 1, i ) од реализовано на операционном усилите- ним апериодическим звеном с постоянле по схеме, приведенной на фиг. 4. ной времени

Работа установки основывается на Известно также, что удельная следующих закономерностях. мощность по новерхности заготовки

Температура поверхности и средняя пропорциональна квадрату тока индуктемпература заготовки связаны эави" тора. Следовательно, сигнал по току симостью индуктара можно преобразовать в сигнал по мощности с помощью квад2у,й . 2g, 2 ратора.

"1+ (> 1з 1> Удельная иощность потерь с поверхЛ Л ности заготовки зависит от темперагде Т Т вЂ” температура поверхп ер ер (> .туры ее поверхности и температуры ности и средняя темпе внутренней поверхности футеровки. В

paTyps заготовки, фф больястве случаев с достагочиой удельная @к ай стеиенью точности можно принять удель.

,ную мощность потерь с поверхности с поверхности ваго- выходной заготовки постоянной. При тонки . зтоифункйия 5(co, 1,> ) перестает зави1

>«2 - Радиус заготовки ф сеть от вреиени и принимает значение ность материала зуго- В соответствии с этими йредставлениями .Установка работает следующим .Э (я, p, ) - функций времени, учити- обРазои вающая распределение у Сигнал с датчика тока 4 индуктора внутренних источников преобразуется в квадраторе 10 в тепла по сечению сигкал пропорциональный удельной заготовки; мОщности на поверхности заготовки

1159179 Ъгк

9 аг. 4

ВНИИПИ Заказ 3611/57 Тираж 794 Подписное

Филиал ППП "Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

5 который поступает на вход апериодического звена 11. Сигнал с выхода апериодического звена 11 вычитается в сумматоре.9 из сигнала с выхода блока 8 задания тепловых. потерь.

Сигнал по температуре поверхности заготовки 2 поступает на сумматор 7, где складывается с сигналом с выхода сумматора 9 ° С выхода сумматора 7, сигнал по средней температуре заготовки 2 поступает на вход блока 6 нелинейности по температуре. Превышение средней температурой заготовки ее максимально допустимого значения

U исключается за счет падающего

1 участка характеристики блока 6 нелинейности IIQ температуре при средней температуре заготовки выше заданной.

Входные и выходные сигналы отмечены Иех и Ив, .

10 Установка позволяет повысить качество нагрева заготовок путем стабилизации средней температуры.