2.6 Автоматическое управление электрическим режимом индукционной установки

Индукционный нагрев характеризуется энергетическими и термическими параметрами. Энергетические параметры - удельная мощность и время нагрева – определяют количество тепловой энергии, переданной детали, и достигнутую температуру.

Величина удельной мощности определяет скорость нагрева. Термические параметры – скорость нагрева в области фазовых превращений и конечная температура – определяют характер и интенсивность фазовых превращений.

Стабилизация индукционного нагрева в установках ТПЧ производится стабилизация напряжения на инверторе. В этом случае для питания цепи возбуждения инвертора используют схемы имеющие обратную связь от напряжения на выходе ТПЧ с тиристорными возбудителями.

При этом стабильность форм кривых изменения мощности и температуры нагрева гарантируется при полном сохранении параметров установки и настройки.

Контролёры для дозирования индукционного нагрева позволяют управлять режимом нагрева в соответствии с заданной технологами термической кривой и получат стабильные результаты закалки (глубину закаленного слоя, микрструктуру и твердость на любой установке с необходимыми для нагрева частотой мощностью.

~380

Рисунок 2.5-Схема установки с устройством для программного

регулирования индукционного нагрева

Индукционные установки с автоматическим управлением работают с обратной связью от сигнала термопары или напряжения (или тока) индуктора.

Рисунок 2.6-Структурная схема индукционной установки.

На рис. 2.6 изображена схема установки с устройством для автоматического регулированием индукционного нагрева по напряжению. Основным узлом является блок согласования (БС).

Блок согласования осуществляет генерирование сигналов управления, для тиристорных ключей в каждом такте работы. ФСУ (формирователи сигналов управления), в соответствии с требованиями циклического чередования фаз сети во время равенства интервалов коммутации тиристоров или другими особенностями управления, направленными на получение ожидаемых параметров ТП.

T^ocU

T^ocU

850^оС

Uинд

850^оС

Uинд

t(c)

t(c)

а) б)

Рисунок 2.7-Осцилограммы температуры (Т ) и кривая изменения (U_инд ) напряжения на зажимах индуктора.

а) с использованием устаревших технологий.

б) с использованием современных технологий

2.7 Параметры индуктора

Внутренний диаметр индуктора Dı=44мм;диаметр изделия D2=40мм, толщина индуктирующего провода dı=12мм; ширина индуктора и активного слоя а1 =а2 =а =2,8см; глубина закаленного х_к=10мм; размеры b1=2,8см; b2=18,5см; l₁=100мм; l2=50мм; d_ш=0,2см.

h_ш=0,2см; частота f=2000Гц; удельная мощность в нагреваемом изделии pо=0,814 кВт/см².

Относительная магнитная проницаемость.

μ2=15,4; m=-0,594, k=1,433, cosφ=0,923,sinφ=0,386.

Активное и внутреннее реактивное сопротивления нагреваемого слоя.

х_м2=2,3·10 ^-4ом

Реактивное сопротивление

xе=25,7·10 ^-4ом.

Реактивное сопротивления рассеяния.

Xs=1,48·10^-4 ом.

Коэффициент приведения активного сопротивления детали

0,73

Приведенное активное сопротивление.

r2′=4,08·10 ^-4ом

Приведенное реактивное сопротивление.

х2′=5,5·10^-4ом

Активное и внутреннее реактивное сопротивление индуктирующего провода:

r_1п=0,67·10ом

Активное сопротивление шин.

r _ш=0,96·10 ^-4ом

Реактивное сопротивление шин.

х_ш=2,133·10^-4ом.

Активное, реактивное и полное сопротивления индуктора.

r_и=5,71·10^-4ом

Х _и=8,3·10^-4ом

КПД индуктора

η _и=0,71

Коэффициент мощности индуктора

cosφ=r_и/z_и=5,71/10,1=0,565

Мощность, передаваемая в нагреваемую деталь.

Р2= 2,8·10⁴ом.

Ток в индукторе.

кА

Напряжение на индукторе.

U_и=8,3в

Мощность, подводимая к индуктору.

P_и=39,4квт.