Varios problemas en el diseño de sensores

El equipo de calentamiento por inducción incluye horno de calentamiento por inducción, fuente de alimentación, sistema de refrigeración por agua y maquinaria para cargar y descargar materiales, etc., pero el objetivo principal es diseñar un inductor con alta eficiencia de calentamiento, bajo consumo de energía y uso a largo plazo.

Los inductores utilizados para el calentamiento por inducción de piezas en bruto son principalmente inductores en espiral de múltiples vueltas. De acuerdo con los requisitos de forma, tamaño y proceso de la pieza en bruto, se seleccionan la forma estructural del inductor y el tipo de horno para calentar. El segundo es seleccionar la frecuencia de corriente apropiada y determinar la potencia requerida para el calentamiento de la pieza en bruto, que incluye la potencia efectiva requerida para el calentamiento de la pieza en sí y sus diversas pérdidas de calor.

Cuando la pieza en bruto se calienta por inducción, la potencia y la densidad de potencia de entrada a la superficie de la pieza en bruto debido a la inducción están determinadas por varios factores. La diferencia de temperatura entre la superficie y el centro del blanco requerida por el proceso determina el tiempo máximo de calentamiento y la densidad de potencia del blanco en el inductor, lo que también determina la longitud de la bobina de inducción para el calentamiento por inducción secuencial y continuo. La longitud de la bobina de inducción utilizada depende de la longitud de la pieza en bruto.

En la mayoría de los casos, el voltaje terminal del inductor adopta un voltaje fijo en el diseño y el uso real, y el voltaje no cambia durante todo el proceso desde el inicio del calentamiento hasta el final del calentamiento. Solo en el calentamiento por inducción periódico, el voltaje debe reducirse cuando el calentamiento en blanco debe ser uniforme, o cuando la temperatura de calentamiento excede el punto de Curie cuando el material magnético se calienta por inducción, el magnetismo del material desaparece y la tasa de calentamiento es ralentizado. Para aumentar la velocidad de calentamiento y aumentar el voltaje terminal del inductor. En las 24 horas del día, el voltaje provisto en la fábrica fluctúa y su rango a veces alcanza el 10% -15%. Cuando se usa tal tensión de alimentación para el calentamiento por inducción a frecuencia industrial, la temperatura de calentamiento de la pieza en bruto es muy inconsistente en el mismo tiempo de calentamiento. Cuando los requisitos de temperatura de calentamiento del blanco son relativamente estrictos, se debe usar un voltaje de suministro de energía estable. Por lo tanto, se debe agregar un dispositivo estabilizador de voltaje al sistema de suministro de energía para garantizar que el voltaje terminal del inductor fluctúe por debajo del 2%. Es muy importante calentar la pieza de trabajo mediante calentamiento, de lo contrario, las propiedades mecánicas de la pieza de trabajo larga serán inconsistentes después del tratamiento térmico.

The power control during induction heating of the blank can be divided into two forms. The first form is based on the principle of controlling the heating time. According to the production takt time, the blank is sent into the induction heating furnace for heating and pushing out to obtain a fixed productivity. . In actual production, the control heating time is used more, and the temperature of the blank is measured when the equipment is debugged, and the heating time required to reach the specified heating temperature and the temperature difference between the surface and the center of the blank can be determined under a certain voltage condition. This method is ideal for forging and stamping processes with high productivity, which can ensure continuous forging and stamping processes. The second form is to control the power according to the temperature, which is actually based on the heating temperature. When the blank reaches the specified heating temperature, it will be discharged immediately.

horno. Este método se utiliza para piezas en bruto con requisitos estrictos de temperatura de calentamiento final, como para el conformado en caliente de metales no ferrosos. En general, en el calentamiento por inducción controlado por temperatura, solo se puede calentar una pequeña cantidad de espacios en blanco en un inductor, porque hay muchos espacios en blanco calentados al mismo tiempo y la temperatura de calentamiento es difícil de controlar.

Cuando se obtienen la potencia de la entrada en blanco, el área calentada y la densidad de potencia superficial que cumplen con los requisitos de la aplicación, se puede diseñar y calcular el inductor. La clave es determinar el número de vueltas de la bobina de inducción, a partir del cual se puede calcular la eficiencia eléctrica y actual del inductor. , Factor de potencia COS A y el tamaño de la sección transversal del conductor de la bobina de inducción.

El diseño y el cálculo del inductor son más problemáticos y hay muchos elementos de cálculo. Debido a que se hacen algunas suposiciones en la fórmula de cálculo de derivación, no es completamente consistente con la situación real de calentamiento por inducción, por lo que es más difícil calcular un resultado muy preciso. . A veces, hay demasiadas vueltas de la bobina de inducción y la temperatura de calentamiento requerida no se puede alcanzar dentro del tiempo de calentamiento especificado; cuando el número de vueltas de la bobina de inducción es pequeño, la temperatura de calentamiento ha excedido la temperatura de calentamiento requerida dentro del tiempo de calentamiento especificado. Si bien se puede reservar un grifo en la bobina de inducción y se pueden hacer los ajustes oportunos, en ocasiones por limitaciones estructurales, especialmente el inductor de frecuencia de potencia, no es conveniente dejar un grifo. Los sensores que no cumplan con los requisitos tecnológicos deben desecharse y rediseñarse para fabricar otros nuevos. De acuerdo con nuestros años de práctica, se obtienen algunos datos y gráficos empíricos, lo que no solo simplifica el proceso de diseño y cálculo, ahorra tiempo de cálculo, sino que también brinda resultados de cálculo confiables.

A continuación se presentan varios principios que deben tenerse en cuenta en el diseño del sensor.

1. Usa diagramas para simplificar los cálculos

Algunos resultados de cálculo se han enumerado en la tabla para la selección directa, como el diámetro del blanco, la frecuencia actual, la temperatura de calentamiento, la diferencia de temperatura entre la superficie y el centro del blanco y el tiempo de calentamiento en la Tabla 3-15. Se pueden usar algunos datos empíricos para la pérdida de calor por conducción y radiación durante el calentamiento por inducción del blanco. La pérdida de calor del blanco cilíndrico sólido es del 10% al 15% de la potencia efectiva del calentamiento del blanco, y la pérdida de calor del blanco cilíndrico hueco es la potencia efectiva del calentamiento del blanco. 15% -25%, este cálculo no afectará la precisión del cálculo.

2. Seleccione el límite inferior de la frecuencia actual

Cuando el blanco se calienta por inducción, se pueden seleccionar dos frecuencias de corriente para el mismo diámetro del blanco (consulte la Tabla 3-15). Se debe seleccionar la frecuencia de corriente más baja, porque la frecuencia de corriente es alta y el costo de la fuente de alimentación es alto.

3. Seleccione la tensión nominal

El voltaje terminal del inductor selecciona el voltaje nominal para aprovechar al máximo la capacidad de la fuente de alimentación, especialmente en el caso de calentamiento por inducción de frecuencia industrial, si el voltaje terminal del inductor es menor que el voltaje nominal de la fuente de alimentación, el número de condensadores utilizados para mejorar el factor de potencia cos

4. Potencia media de calefacción y potencia de instalación de equipos

El blanco se calienta de forma continua o secuencial. Cuando el voltaje terminal suministrado al inductor es constante, la potencia consumida por el inductor permanece sin cambios. Calculada por la potencia media, la potencia de instalación del equipo sólo necesita ser superior a la potencia media. El material magnético en blanco se utiliza como un ciclo. Escriba calentamiento por inducción, la potencia consumida por el inductor cambia con el tiempo de calentamiento, y la potencia de calentamiento antes del punto Curie es 1.5-2 veces la potencia promedio, por lo que la potencia de instalación del equipo debe ser mayor que la calefacción en blanco antes del Curie punto. energía.

5. Controle la potencia por unidad de área

Cuando el espacio en blanco se calienta por inducción, debido a los requisitos de la diferencia de temperatura entre la superficie y el centro del espacio en blanco y el tiempo de calentamiento, la potencia por unidad de área del espacio en blanco se selecciona para que sea 0.2-0. 05kW/cm2o al diseñar el inductor.

6. Selección de resistividad en blanco

Cuando el blanco adopta un calentamiento por inducción secuencial y continuo, la temperatura de calentamiento del blanco en el sensor cambia continuamente de baja a alta a lo largo de la dirección axial. Al calcular el sensor, la resistencia del blanco debe seleccionarse de acuerdo con 100 ~ 200 °C por debajo de la temperatura de calentamiento. tasa, el resultado del cálculo será más preciso.

7. Selección del número de fase del sensor de frecuencia de potencia

Los inductores de frecuencia de potencia se pueden diseñar como monofásicos, bifásicos y trifásicos. El inductor de frecuencia de potencia monofásico tiene un mejor efecto de calentamiento, y el inductor de frecuencia de potencia trifásico tiene una gran fuerza electromagnética, que a veces empuja la pieza en blanco fuera del inductor. Si el inductor de frecuencia de potencia monofásico necesita una gran potencia, se debe agregar un equilibrador trifásico al sistema de suministro de energía para equilibrar la carga del suministro de energía trifásico. El inductor de frecuencia de potencia trifásica se puede conectar a la fuente de alimentación trifásica. La carga de la fuente de alimentación trifásica no puede equilibrarse por completo, y el voltaje de la fuente de alimentación trifásica proporcionado por el taller de fábrica no es el mismo. Al diseñar un inductor de frecuencia de potencia, se debe seleccionar monofásico o trifásico de acuerdo con el tamaño del blanco, el tipo de horno de calentamiento por inducción utilizado, el nivel de temperatura de calentamiento y el tamaño de la productividad.

8. Selection of sensor calculation method

Debido a las diferentes estructuras de los inductores, los inductores utilizados para el calentamiento por inducción de frecuencia intermedia no están equipados con conductores magnéticos (los hornos de fusión por inducción de frecuencia intermedia de gran capacidad están equipados con conductores magnéticos), mientras que los inductores para el calentamiento por inducción de frecuencia industrial están equipados con conductores magnéticos, por lo que en el diseño y cálculo del inductor, se considera que el inductor sin conductor magnético adopta el método de cálculo de inductancia, y el inductor con conductor magnético adopta el método de cálculo de circuito magnético, y los resultados del cálculo son más precisos .

9. Aproveche al máximo el agua de refrigeración del inductor para ahorrar energía.

El agua utilizada para enfriar el sensor es solo para enfriamiento y no está contaminada. Generalmente, la temperatura del agua de entrada es inferior a 30Y, y la temperatura del agua de salida después del enfriamiento es de 50Y. En la actualidad, la mayoría de los fabricantes utilizan el agua de refrigeración en circulación. Si la temperatura del agua es alta, agregarán agua a temperatura ambiente para reducir la temperatura del agua, pero no se utiliza el calor del agua de refrigeración. El horno de calentamiento por inducción a frecuencia industrial de una fábrica tiene una potencia de 700kW. Si la eficiencia del inductor es del 70 %, el agua se llevará 210 kW de calor y el consumo de agua será de 9 t/h. Para aprovechar al máximo el agua caliente después de enfriar el inductor, el agua caliente enfriada se puede introducir en el taller de producción como agua doméstica. Dado que el horno de calentamiento por inducción funciona continuamente en tres turnos al día, las personas tienen agua caliente disponible las 24 horas del día en el baño, lo que aprovecha al máximo el agua de refrigeración y la energía térmica.