Способ индукционного нагрева изделий

Способ индукционного нагрева изделий

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И--Е ИЗОБРЕТЕ Н ИЯ.е а ",г

Союз Соввтских

Социалистичвских

Республик (> i) 6 242/

К АВТОРСКОМУ СВИДВТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено ЗО.01.76 (21) 2321068/24-07

2 (53) М. Кл.

Н 05 В 5/18 с присоединением заяакя Ж (23)-Приоритет

Гааударстваннмй наьптет

Севвта Мнннатраа СССР

II0 деяам нзобретвннй н еткрмтнй (43) Опубликовано 25.06.78.Бюллетень Ж 2 (53) УДК 621.365.

52(088.8) (45} Дата опубликования описания Я.06.33. а Н. ГЬтросаый, à C. Caen ы Ю. à Квасов (72) Авторм

ызобретеыыя (71) Заявытедь

Куйбышевский политехнический институт нм. В. В, Куйбышева (54) СГЮООБ ИНЦУКЦИОННОГО НАГРЕВА ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится к способам индукционного нагрева изделий из металлов и сплавов.

Известные способы индукционного нагрева не позволяют получать высокие значения коэффициента мощности при нагреве объектов, в частности объектов в виде замкнутого витка.

Известен способ индукционного нагрева металлов н сплавов, заключающийся в том, что переменный магнитный поток в магнитопроводе из ферромагнетика, возникающий при пропускании по первичной катушке переменного тока; индуктирует во вторичной обмотке, сов- мещенной с нагрузкой (объектом нагрева), электрический ток, который приводит: к нагрев объекта (1). аиболее близкиМ из известных является способ индукционного нагрева изделий, при котором иидуктором, выполненным в виде гибкого магнитопровода с размещенной на нем катушкой, обвивают нагреваемый объект (2). . Недостатками этого способа являются низкий коэффициент мощности cos y большие габариты и вес ускройства, а также недостаточные возможности для согласования напряжения н внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с сопротивлением нагрузки.

Низкий коэффициент мощности обусловлен большим рассеянием магнитного потока, которое является следствием малой высоты вторичной и первичной обмоток по сравнению с длиной магнитопровода, а также следствием

S большого зазора между первичной и вторичной электрическими обмотками по сравнению с поперечными размерами обмоток. Низкий

cos q> приводит к увеличению габаритов и веса устройства, в частности; за счет конденсаторной батареи.

По конструктивным и технологическим соображениям число витков вторичной обмотки равно единице, а иамагничивающий ток должен составлять лишь несколько процентов от тока на входе устройства. Согласование на15 пряжения и внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с сопротивлением нагрузки осуществляется за счет соответствующего подбора коэффициента трансформации, равного отношению числа пересечений первичной и вторичной обмоток поверх3В ноети, образованной контуром магнитопровода.

Недостаточные возможности для согласования напряжения и внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с сопротивлением нагрузки проявляются, напризз мер. в случае, когда прн выбранных из ус612424

Целью изобретения является увеличение icoэффициеита мощности, а также расширение возможностей для согласования напряжения и внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с сопротивлением нагрузки.

3to достиГается тем, что магнитопровод с катушкой обвивают по спирали с определенным шагом по всей длине нагреваемого объекта.

Это обеспечивает увеличение коэффициента мощности, уменьшение рассеяния магнитного потока,. габаритов и веса электронагре- 20 вательного устройства, а также расширяет воэ* можности для согласования напряжения и внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с сопротивлением нагрузки.

Иа фиг.:1 изображен замкнутый виток из нагреваемых металлов или сплавов, имеющий форму тороида; на фиг. 2 — замкнутый виток, имеющий форму прямоугольника, в частности, квадрата.

По замкнутому ферромагнитному магнитопроводу 1 идет переменный, например синусоидальный магнитный поток Ф (t); число витков магнитопровода равно % „, На магнитопровод 1 намотана равномерно по всей длине первичная электрическая обмотка 2 с числом витков W, эта обмотка подключена к источнику переменного. напря- жения U|(t). Вторичная электрическая обмотка совмещена с нагрузкой 3, представляющей собой замкнутый виток из нагреваемых металлов или сплавов.

Для случая, изображенного на фиг. 2, предполагается, что, если нагрузка 3 представляет собой составленный иэ отдельных стержней замкнутый виток, то в мес1ах соединения отдельных стержней — узлах А, В, С и Д вЂ” имеет место надежный электрический контакт. Сече-..

we нагрузки. 3 может быть" произвольным; также произвольным может быть и сечение магнитопровода 1, . При яодклбчеиия,зажимов «й» и «Ь» первичной электрической обмотки 2 к источнику переменного напряжения U|(t) по магнитопроводу 1 пойдет переменный магнитный поток Ф (t), а по обмотке 2 — ток i<(t). Магнитопровод 1 и замкнутый виток 3 связаны магнитоэлектрическим способом, поэтому наличие переменного магнитного потока Ф (t) вызовет протекание в витке 3. из металлов нли сплавов переменного тока i> (t), который вызовет нагрев нагрузки 3. По истечении некоторого промежутка времени металлы и сплавы нагреваются до требуемой по условиям ной обмотками, что приводит к уменьшению магнитных потоков рассеяния первичнои и вто, ричной обмоток. Увеличение коэффициента . мощности приводит к. уменьшению габаритов и веса магнитопровода;

Применение в качестве магнитопровода катушки с варьируемым числом магнитных витков Ж расширяет возможности для согласования напряжения и внутреннего сопротивления источника электромагнитной энергии с

М сопротивлением нагрузки 3. Действительно, ос.тавляя неизменным коэффициент трансформации равный отношению ф и обеспечивая тем самым согласование напряжения и внутреннего сопротивления источника с сопротивлением нагрузки, с помощью варьирования Ж„можно р«регулировать намагничивающнй ток и обеспечивать тем самым требуемую его величину нри заданном сечении магнитопровода. Возможность такого варьировайия часто приводит к увеличению коэффициента мощности и к уменьшению габаритов и веса магнитопро4Ф вода;

Формула изобретения ловий согласования коэффициенте трансформации и из условия заданных габаритов и веса устройства сечении магиитопровода величина иамагничивающего тока является недопустимо большой. При обеспечении требуемой. величины намагничивающего тока недопустимо большими оказываются сечение магнитопровода и его магнитное сопротивление, габариты и вес магннтопровода и всего электронаа гревател ьного устройства. технологии температуры или до температуры плавления. Для устранения утечки тепла нагреваемая нагрузка 3 соответствующим образом теплоиэолируется.

Увеличение коэффициента мощности электронагревательного устройства осуществляется в изобретении за счет уменьшения магнитных потоков рассеяния. вторичной и первичной обмоток. Поток рассеяния вторичной обмотки существенно уменьшается эа счет того, что магнитопровод с катушкой обвивают по спирали с определенным шагом по всей длине нагреваемого объекта. Это обеспечивает увеличение отношения высоты вторичной обмотки

3 к длине магиитопровода вплоть до единицы

Поток рассеяния первичной обмотки существенно уменьшается эа счет равномерной намотки ее по длине магнитопровода катушки из магнитных витков.

Применение катушки из магнитных витков и равномерная намотка первичной обмотки о длине магнитопровода дает возможность уменьшить зазор между первичной и вторичСпособ индукционного нагрева изделий, при котором индуктором, выполненным в виде гибкого магнитопровода с размещенной на нем катушкой, обвивают нагреваемый объект, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента мощности,при нагреве объектов в виде замкнутого витка, указанный магнитопровод с катушкой обвивают по спирали с опре-деленным шагом по всей длине нагреваемого объекта. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

l. Авторское свидетельство СССР № 173352, М. Кл*. Н 05 В 5/08, 1963.

2. Авторское свидетельство СССР

М. Кл. H 05 В 3/18, 19б8.

6l2424

Составитель О. Щедрина

Техред О. Луговая Корректор С. Гарасиннк

Тираж 992 Подписное

Редактор Л. Народная

Заказ 3480/53

ИНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР но делам изобретений н открыгий! 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/Ь

Филиал ППП еПатентэ, г. Ужгород, ул. Проектная, 4