До сих пор из всего устройства, необходимого для осуществления индукционного нагрева, мы рассматривали только индуктор. Для питания индукторов могут использоваться следующие источники: - Cеть промышленной частоты 50 гц;
- Машинные преобразователи частоты, от которых получается ток частотой от 500 до 8000 гц,
- Ламповые генераторы - источники тока частотой от 70 кгц до нескольких мегагерц.
- Индукционные установки ТВЧ на базе современных IGBT и MOSFET транзисторов (добавлено редактором elisit.ru)
Наибольшее распространение в промышленности получили установки с питанием от машинных преобразователей частоты.
Рис. 7. Принципиальная электрическая схема индукционного нагревательного устройства: 1 - машинный генератор тока высокой частоты; 2 - электромашинный усилитель, управляющий режимом нагрева; 3 - контактор для включения и выключения нагрева; 4 - шкаф с измерительными приборами и аппаратурой управления работой электромашинного усилителя 2; 5 - высокочастотный автотрансформатор для регулирования напряжений на индукторе; 6 - индуктор; 7 - фотопирометр и усилитель к нему; 8 -толкатель, подающий заготовки в индуктор; 9 - пульт с элементами схемы автоматического управления работой толкателя; 10 - батарея конденсаторов. На рис. 7 приведена принципиальная электрическая схема, на которой показаны все основные элементы индукционного нагревательного устройства, получающего питание от машинного преобразователя частоты. Тип источника или генератора тока высокой или повышенной частоты выбирается в соответствии с частотой и мощностью, необходимых для нагрева заготовок данной формы с заданной производительностью. Управление режимом нагрева осуществляется с помощью электромашинного или магнитного усилителя. Включение и выключение нагрева контактором применяется при параллельном питании от одного генератора нескольких нагревательных устройств. При индивидуальном питании нагревательного устройства нагрев может включаться и отключаться как контактором, так и включением и отключением возбуждения генератора. Для наблюдения за режимом работы устройства служит комплект измерительных приборов с трансформаторами тока и напряжения. Для регулирования напряжения, подводимого к индуктору, и, следовательно, мощности, передаваемой в нагреваемые заготовки, служит высокочастотный автотрансформатор. Автотрансформатор устанавливается в случае централизованного питания. При индивидуальном литании единичного нагревательного устройства напряжение, подводимое к индуктору, изменяется регулированием тока возбуждения генератора. Размеры и форма индуктора определяются размерами и формой заготовки, а также требуемой производительностью устройства. В качестве датчика для системы автоматического управления нагревом, применяется фотопирометр с усилителем. Нагреваемые заготовки подаются в индуктор и выдаются из него для последующей обработки с помощью специального механизма. Первые четыре элемента схемы располагаются обычно в отдельном помещении - генераторной станции. Остальные в зависимости от принятого способа компоновки собираются в одном или нескольких корпусах, устанавливаются в цеху и образуют собственно тот агрегат, который принято называть «индукционным нагревателем ». Питание нагревателей осуществляется как по индивидуальной схеме, когда один нагреватель соединен с одним или несколькими параллельно работающими преобразователями частоты, так и по централизованной схеме, когда несколько нагревателей связаны с центральной генераторной станцией. Схемы индивидуального питания используются при установке в цехе одного нагревателя и в случаях установки нескольких нагревателей, если потребляемая каждым нагревателем мощность в процессе работы изменяется незначительно. При установке в цехе большого количества нагревателей со значительно изменяющейся потребляемой мощностью должны применяться схемы централизованного питания. В этом случае генераторы могут быть использованы лучше. При уменьшении мощности, потребляемой несколькими нагревателями, часть генераторов может быть остановлена. Так как обычно все нагреватели не работают одновременно с максимальной нагрузкой, общая установленная мощность генераторов может быть при централизованном питании меньше. При индивидуальном питании режим нагрева определяется напряжением на генераторе, которое поддерживается на установленном уровне с помощью автоматического регулятора с электромашинным или магнитным усилителем. При централизованном питании напряжение на сборных шинах, к которым параллельно присоединены все генераторы, автоматически поддерживается равным номинальному напряжению генераторов. Напряжение на каждом отдельном нагревателе, а следовательно и режим его работы, устанавливается с помощью автотрансформатора. Существуют две схемы передачи энергии от сборных шин к нагревателям при централизованном питании: - в цехе прокладываются один или два фидера, соединенных со сборными шинами. К фидерам параллельно подключаются нагреватели;
- к каждому из нагревателей от сборных шин прокладывается отдельный фидер.
Недостатком первого способа канализации энергии является взаимное влияние нагревателей друг на друга в процессе работы. Стабильность температуры нагреваемых заготовок в этом случае может обеспечивать только применением фотопирометра, однако при это перепад температуры между поверхностью и сердцевиной заготовки может отклониться от заданного. Может также измениться производительность нагревателя. Второй способ канализации энергии свободен от этих недостатков, но связан с прокладкой большого числа линий, а следовательно с большими капитальными затратами. Несмотря на это, предпочтение нужно отдавать второму способу. Постоянство температуры заготовок в этом случае может быть обеспечено как с помощью фотопирометра, так и с помощью реле времени.
Источник: "Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности" Богданов В.Н., Рыскин С.Е. |