Установка для индукционного нагрева металла

Установка для индукционного нагрева металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1й. - ".

5,,э;-, .:,с

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Саюз Советских

Сецнвл истин ескнк

Республик (щ 661854 (6 t) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Звявлемо100577 (23) 2484120/23-07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

I (51}М. Кд.2

Н 05 В 5/08

G 05 F 1/66

Государственный комитет

СССР по делам нзобретеннй н открытий (53} УДК 621. 365, .52:317, 728 (088.8) Опубликовано 05.05.79, Бюллетень Н9 17

Дата опубликования описания 0505.79 (72} Авторы изобретения

ВФ Годин и A Ê. Хохлов (71} Залвитель (54) УО1АНОВКА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

HETAJIJIA

Изобретение относится к электро термии и может быть применено при индукционном нагреве н плавке металла, при термической обработке н плавке металлов и сплавов, а также для пита. ния станков при электрохимической об« работке металлов.

Известна установка для индукционного нагрева металла, содержашая инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к инвертору через разделительный конденсатор, датчик фазы связанный выходом через первый усилитель с устройством, регулируюшим частоту задаюшего генератора, соединенного своим выходом со входом блока задержки импульсов, дру гой вход которого через второй усилитель соединен с выходом суммируюшего устройства, первый вход которого связан с выходом датчика мошности, а второй с выходом задатчика напряжеHlas (l) o

Мошность и коэффициент мошности являются зависимыми величинами, поэтому в известной установке при изменении коэффициента мошности происходит частичное изменение мошности, что является недостатком.

Целью изобретения является повышение точности регулирования.

Для этого выход датчика фазы через первый узел компенсируюшей обратной связи подключен к третьему входу суммируюшего устройства и связан с первым усилителем через дополнительный суммируюший элемент, второй вход которого через второй узел компенсируюшей обратной связи соединен с выходом датчика мошности.

На чертеже представлена установка для индукционного нагрева металла, блок-схема.

Установка состоит из выпрямителя

1, инвертора,2 на тиристорах, индуктора 3 и системы управления коммутацией тиристоров.

Инвертор 2 собран по мостовой схеме на тиристорах 5-8. Встречно-параллельно тиристорам 5-8 включены диоды

9-12.

В диагональ моста по переменному току включен контур искусственной коммутации, выполненный иэ последовательно соединенных нндуктивиости

13 и конденсатора 14.

Индуктор 3 соединен последовательно с инвертором 2. Параллельно индуктору включен компенсируюший конденса"

661854 тор 15. Параллельно выпрямителю 1 включен разделительный конденсатор

16.

В цепь питания индуктора 3 включен датчик фазы 17 и датчик 18 мощности.

Датчик фазы 17 состоит иэ датчика 19 тока, датчика 20 напряжения и интегратора 21.

Датчик тока 19 представляет собой

:трансформатор тока, первичная тс. вая обмотка которого включена последовательно с индуктором 3. Датчик напряжения 20 выполнен в виде трансформатора напряжения, первичная обмотка которого включена параллельно индуктору 3. l5

Вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения соединены с интегратором 21, напряжение на выходе которого пропорционально сдвигу фаэ между колебаниями тока и напряжения ф) в цепи индуктора 3.

Датчик 18 мощности состоит из датчика 19 тока, датчика 20 напряжения и преобразующего устройства 22, напряжение на выходе которого пропор- 26 ционально мощности, выделяемой на индукторе 3.

Таким образом, датчик 19 и датчик

20 напряжения входят одновременно в датчик 17 фазы и датчик 18 мощности.

Система 4 управления коммутацйй тиристоров состоит из задавшего генератора 23 и формирователей 24-27 управляющих импульсов, соединенных с управляющими электродами тиристоров 5-8.

Выход датчика 17 фазы включен на вход суммирующего устройства 28, на другой вход которого включен через узел 29 компенсирующей обратной свя- 40 эи выход с датчика 18 мощности. Выход суммирующего устройства 28 через усилитель 30 соединен с устройством 31, регулирующим частоту задающего генератора 23 пропорционально 45 входному напряжению.

Выход преобразующего устройства

22 датчика 18 мощности включен на вход суммирующего устройства 32, на ,другой вход которого включен через 50 узел 33 компенсирующей обратной связи выход с датчика 17 фазы.

На третий вход суммирующего устройства 32 подается напряжение U, пропорциональное заданной (требуемой) мощности индуктора 3. Выход суммирующего устройства 32 соединен через усилитель 34 с блоком 35 задержки управляющих импульсов, включенным между задающим генератором 23 и фор- 60 мирователями 25 и 26 импульсов.

Блок 34 состоит из дифференцируюших элементов 36 и 37, входы которых соединены с выходом задавшего генератора 23, а выход — со входом схе65 мы ИЛИ 38. Выход схемы ИЛИ 38 соединен с генератором 39 пилообразного напряжения. Выходы генератора 39 н усилителя 34 соединены с входами быстродействующего нуль-органа 40, выполненного в виде триггера Шмидта и связанного с усилителем 41. Выходы усилителя 41 и задающего генератора

23 соединены со входами схем И 42 и

43, связанных с формирователями 25 и 26 импульсов.

Работает установка следующим образом.

Трехфазный переменный ток выпрямляется выпрямителем 1. Разделительный конденсатор 16 заряжается до напряжения на выходе выпрямителя, При включении системой 4 управления с помощью генератора 23 и формирователей 24 и 25 импульсов тиристоров 5 и 6 происходит заряд коммутирующего конденсатора 14 через индуктивность

13 и индуктор 3. Конденсатор 14 и индуктивность 13 выбираются так,что в контуре искусственной коммутации протекает колебателвный процесс и обеспечивается резоианс напряжений, В процессе заряда конденсатора 14 напряжение на нем повышается и становится выше напряжения на выходе выпрямителя. При этом тиристоры 5 и 6 закрываются, и конденсатор 14 разряжается. Через неуправляемые диоды

9 и 10, индуктивность 13 и индуктор

3 начнет протекать ток в обратном направлении до тех пор, пока конденсатор 14 не разрядится до напряжения, меньшего, чем напряжение на выходе выпрямителя и диоды 9 и 10 не выключатся.

Пока через диоды 9 и 10 Идет ток,. на тиристорах 5 и 6 будет небольшое обратное напряжение, которое способствует восстановлению их управляемости., После этого система 4 управления с помощью генератора 23 и формирователя 27 и 26 включает тиристоры 7 и 8.

Через индуктор 3 и индуктйвность 13 снова потечет ток в прямом направлении, конденсатор 14 снова заряжается.

После того, как напряжение на конденсаторе станет выше напряжения на выходе выпрямителя 1, тиристоры 7 и 8 выклвчатся. Конденсатор 14 снова разряжается. Включаются неуправляемые диоды 11 и 12, и через индуктор 3 и индуктивность 13 снова потечет ток в обратном направлении.

Несмотря на то, что амплитуда и среднее значение полуволны тока, протекающего через тиристоры, больше, чем через неуправляемые диоды, ток, протекающий через индуктор 3, имеет форму, близкую к синусоидальной благодаря конденсатору 16, не пропускаюмему постоянную составляющую.

661854 реактивные сопротивления индуктора

3 и конденсатора 15 должны бить равны- 6 ми. Для обеспечения резонанса токов частота напряжения эапитки контура должна быть равна резонансной часто те контура. Это обеспечивается настройкой частоты задающего генерато- 10 ра 23 системы 4 управления коммутаций тиристоров.

При работе установки (при нагреве металла во время плавки или при замене горячей металлической заготовки 15 холодной) изменяется индуктивность индуктора 3. При этом нарушается условие резонанса токов, через индуктор начинает протекать нескомпенсированный реактивный ток и появляется ) сдвиг фазы между колебаниями напряжения и тока в цепи индуктора, т.е. со. q„

Ток и напряжение в цепи индукто ра 3 эамеряются датчиками 19 и 20, преобразуются интегратором 21 .таким образом. что на выходе датчика 17

,фазы вырабатывается напряжение, пропорциональное углу рассогласования по фазе между напряжением и тоном индуктора. Эт о напряжение поступает на вход суммирующего устройства 28, на другой вход которого поступает .напряжение через узел 29 компенсирующей обратной связи с выхода преоб" раэующего устройства 22 датчика 18 35 мощности, Суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 28 усиливается усилителем 30 и подается на

>40

55 лирования мощности и от датчика мощ» ности в контур регулирования коэффи- 6g

Индуктор 3 и конденсатор 15 образует параллельный колебательный контур. Для выделения на индукторе максимальной полезной мощности в контуре создается резонанс токов. При этоь устройство 31, изменяющее частоту генератора 23 таким образом,что виовь обеспечивается резонанс токов в цепи .индуктора.

Для стабилизации мощности, выделяемой на индукторе 3, напряжение с выхода преобразующего устройства 22 датчика 18 мощности поступает на суммирующее устройство 32, на другой вход которого поступает напряжение через узел 33 компенсирующей обратной .связи с выхода датчика 17 фазы.

Суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 32 через усилитель

34 подается" на блок 35, который осу ществляет задержку управляющих импульсов, идущих от генератора 23 к формирователям 25 и 26, на время, пропорциональное изменению мощности, выделяемой на индукторе 3.

Установка заданной мощности осуществляется изменением входного напряжения U1rry,, подаваемого на суммирующее устройство 32, Введение компенсирующей обратной связи от датчика фазы в контур регуциента мощности позволяет добиться автономности сепаратных систем регулирования связных вет.ичин.

Так, например, при возрастании коэффициента мощности нагрузки (cos r)rrr ) и отсутствии компенсирующей обратной связи возрастает соот ветственно мощность нагрузки (Р„ =. — Пн нсов Чн ) °

С введением же компенсирующей обратной связи при увеличениии cos Чн сигнал датчика фазы уменьшает суммарный сигнал после суммирующего устроЯства 32. Таким образом, подбирая соответствующий коэффициент передачи узла 33 компенсирующей обратной связи, можно добиться полной независимости

Р от соз н.

Аналогичные действия происходят в контуре регулирования cos 9н т.е. введением компенсирующей обратной связи 29, можно добиться полной независимости узла регулирования cos Чн от мощности Рн.

Блок 35 задержки управляющих импульсов работает следующим образом.

Элементы 36 и 37 дифференцируют положительные и отрицательные импульсы напряжения, приходящие от генератора 23.

На вход схемы ИЛИ 38 проходят положительные пиковые импульсы, запускаю щие генератор 39 пилообразного напряжения. Напряжение с генератора 39 сравнивается быстродействующим нульорганом 40 с напряжением,, подаваемым от усилителя 34. При этом импульсы напряжения на выходе нуль-органа 40 сдвигаются по фазе относительно импульсов на выходе генератора 23 на время, пропорциональное напряжению, снимаемому с усилителя 34. Импульсы напряжения с выхода нуль-органа 40 усиливаются усилителем 41 и поступают на входы схем И 42 и 43, вторые входы которых связаны с выходом генератора

23.

Схемы И 42 и 43 пропускают на формирователи 25 и 26 положительные и отрицательные импульсы генератора 23, задержанные на время, пропорциональное напряжению, подводимому с усилителя -34.

Если мощность, выделяемая на индукторе 3, изменилась, то соответственно изменяется сигнал с датчика мощности 18, напряжение на выходе усилителя 34 и время задержки управляющих импульсов, приходящих от генератора

23 к формирователям 25 и 26, а следовательно, и время задержки включения тиристоров 6 и 8 относительно включения тиристоров 5 и 7, что при60 ведет к изменению тока и напряжения в цепи индуктора, компенсирующему первоначальное изменение мощности.

Таким образом стабилизируется мощность, выделяемая на индукторе при значительных колебаниях напряже"

661854

Составитель 0, Турпак

Техред И. Петко Корректор А„; Власенко

Тираж 943 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Х-35< Раушская наб,< д. 4)5

Редактор Ю Челюканов

Вакаэ 2527/68

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 нйя сети при существенных изменениях индуктивности индуктора в ходе технологического процесса.

Введением компенсирующих обратных связей в контурах регулирования мощности и коэффициента мощности достигается автономность сепаратных систем и соответственно повышается их точность.

Формула изобретения

Установка для индукционного нагрева металла, содержащая инвертор мос-, тового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к инвертору через разделительный конденсатор, датчик фазы,15 связанный выходом через первый усилитель с устройством, регулирующим частоту задающего генератора, со диненного своим выходом с входом блока задержки импульсов, другой вход которого через второй усилитель соединен с выходом суммирующего устройства, первый вход которого связан с выходом датчика мощности, а второй — с выходом эадатчика напряжения, о т л и» ч а и ш а я с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, выход датчика фазы через первый узел компенсирующей обратной связи подключен к третьему входу суммирующего устройства и связан с первым усилителем через дополнительный суммирующий элемент, второй вход которого через второй узел компенсирующей обратной связи соединен с выходом датчика мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторсксе свидетельство 9 408465, Н, 05 В 5/08, 1972.