Plusieurs problèmes dans la conception des capteurs

L’équipement de chauffage par induction comprend four de chauffage par induction, alimentation électrique, système de refroidissement par eau et machines pour le chargement et le déchargement des matériaux, etc., mais l’objectif principal est de concevoir un inducteur avec une efficacité de chauffage élevée, une faible consommation d’énergie et une utilisation à long terme.

Les inducteurs utilisés pour le chauffage par induction des ébauches sont principalement des inducteurs spiralés multitours. Selon la forme, la taille et les exigences de traitement de l’ébauche, la forme structurelle de l’inducteur et le type de four pour le chauffage sont sélectionnés. La seconde consiste à sélectionner la fréquence de courant appropriée et à déterminer la puissance nécessaire au chauffage de l’ébauche, qui comprend la puissance utile nécessaire au chauffage de l’ébauche elle-même et ses différentes pertes thermiques.

Lorsque l’ébauche est chauffée par induction, l’entrée de puissance et de densité de puissance à la surface de l’ébauche due à l’induction est déterminée par divers facteurs. La différence de température entre la surface et le centre de l’ébauche requise par le processus détermine le temps de chauffage maximal et la densité de puissance de l’ébauche dans l’inducteur, qui détermine également la longueur de la bobine d’induction pour le chauffage par induction séquentiel et continu. La longueur de la bobine d’induction utilisée dépend de la longueur de l’ébauche.

Dans la plupart des cas, la tension aux bornes de l’inducteur adopte une tension fixe dans la conception et l’utilisation réelle, et la tension ne change pas pendant tout le processus, du début du chauffage à la fin du chauffage. Seulement dans le chauffage par induction périodique, la tension doit être réduite lorsque le chauffage à blanc doit être uniforme, ou lorsque la température de chauffage dépasse le point de Curie lorsque le matériau magnétique est chauffé par induction, le magnétisme du matériau disparaît et la vitesse de chauffage est ralenti. Afin d’augmenter la vitesse de chauffage et d’augmenter la tension aux bornes de l’inducteur. En 24 heures sur 10, la tension fournie dans l’usine est fluctuante et sa plage atteint parfois 15% -2%. Lors de l’utilisation d’une telle tension d’alimentation pour le chauffage par induction à fréquence industrielle, la température de chauffage de l’ébauche est très irrégulière dans le même temps de chauffage. Lorsque les exigences de température de chauffage de l’ébauche sont relativement strictes, une tension d’alimentation stable doit être utilisée. Par conséquent, un dispositif de stabilisation de tension doit être ajouté au système d’alimentation pour garantir que la tension aux bornes de l’inductance fluctue en dessous de XNUMX %. Il est très important de chauffer la pièce par chauffage, sinon les propriétés mécaniques de la pièce longue seront incohérentes après le traitement thermique.

Le contrôle de la puissance lors du chauffage par induction de l’ébauche peut être divisé en deux formes. La première forme repose sur le principe de la maîtrise du temps de chauffe. Selon le takt time de production, l’ébauche est envoyée dans le four de chauffage par induction pour être chauffée et repoussée afin d’obtenir une productivité fixe. . Dans la production réelle, le temps de chauffage de contrôle est davantage utilisé et la température de l’ébauche est mesurée lorsque l’équipement est débogué, et le temps de chauffage nécessaire pour atteindre la température de chauffage spécifiée et la différence de température entre la surface et le centre de l’ébauche peut être déterminé sous une certaine condition de tension. Cette méthode est idéale pour les processus de forgeage et d’emboutissage à haute productivité, ce qui peut assurer des processus de forgeage et d’emboutissage continus. La deuxième forme consiste à contrôler la puissance en fonction de la température, qui est en fait basée sur la température de chauffage. Lorsque le blanc atteint la température de chauffage spécifiée, il sera déchargé immédiatement.

fourneau. Cette méthode est utilisée pour les ébauches avec des exigences strictes en matière de température de chauffage final, comme pour le formage à chaud de métaux non ferreux. Généralement, dans le chauffage par induction contrôlé par la température, seul un petit nombre de flans peut être chauffé dans un inducteur, car il y a de nombreux flans chauffés en même temps et la température de chauffage est difficile à contrôler.

Lorsque la puissance de l’ébauche d’entrée, la zone chauffée et la densité de puissance de surface qui répondent aux exigences de l’application sont obtenues, l’inducteur peut être conçu et calculé. La clé est de déterminer le nombre de tours de la bobine d’induction, à partir duquel le courant et l’efficacité électrique de l’inducteur peuvent être calculés. , le facteur de puissance COS A et la taille de la section du conducteur de la bobine d’induction.

La conception et le calcul de l’inducteur sont plus gênants et il existe de nombreux éléments de calcul. Étant donné que certaines hypothèses sont faites dans la formule de calcul de dérivation, elle n’est pas complètement cohérente avec la situation réelle du chauffage par induction, il est donc plus difficile de calculer un résultat très précis. . Parfois, il y a trop de spires de la bobine d’induction et la température de chauffage requise ne peut pas être atteinte dans le temps de chauffage spécifié. lorsque le nombre de tours de la bobine d’induction est petit, la température de chauffage a dépassé la température de chauffage requise dans le temps de chauffage spécifié. Bien qu’une prise puisse être réservée sur la bobine d’induction et que des ajustements appropriés puissent être effectués, parfois en raison de limitations structurelles, en particulier l’inductance à fréquence industrielle, il n’est pas pratique de laisser une prise. Pour de tels capteurs qui ne répondent pas aux exigences technologiques, ils doivent être mis au rebut et repensés pour en fabriquer de nouveaux. Selon nos années de pratique, certaines données empiriques et graphiques sont obtenus, ce qui non seulement simplifie le processus de conception et de calcul, économise du temps de calcul, mais fournit également des résultats de calcul fiables.

Plusieurs principes qui doivent être pris en compte dans la conception du capteur sont introduits comme suit.

1. Utiliser des diagrammes pour simplifier les calculs

Some calculation results have been listed in the chart for direct selection, such as the blank diameter, current frequency, heating temperature, temperature difference between the surface and the center of the blank and heating time in Table 3-15. Some empirical data can be used for the conduction and radiation heat loss during induction heating of the blank. The heat loss of the solid cylindrical blank is 10% -15% of the effective power of the blank heating, and the heat loss of the hollow cylindrical blank is the effective power of the blank heating. 15% -25%, this calculation will not affect the accuracy of the calculation.

2. Sélectionnez la limite inférieure de la fréquence actuelle

When the blank is induction heated, two current frequencies can be selected for the same blank diameter (see Table 3-15). The lower current frequency should be selected, because the current frequency is high and the cost of the power supply is high.

3. Select the rated voltage

La tension aux bornes de l’inducteur sélectionne la tension nominale pour utiliser pleinement la capacité de l’alimentation, en particulier dans le cas d’un chauffage par induction à fréquence industrielle, si la tension aux bornes de l’inducteur est inférieure à la tension nominale de l’alimentation, le nombre de condensateurs utilisés pour améliorer le facteur de puissance cos

4. Average heating power and equipment installation power

The blank is heated continuously or sequentially. When the terminal voltage supplied to the inductor is “=constant, the power consumed by the inductor remains unchanged. Calculated by the average power, the installation power of the equipment only needs to be greater than the average power. The magnetic material blank is used as a cycle. Type induction heating, the power consumed by the inductor changes with the heating time, and the heating power before the Curie point is 1.5-2 times the average power, so the installation power of the equipment should be greater than the blank heating before the Curie point. power.

5. Contrôlez la puissance par unité de surface

Lorsque l’ébauche est chauffée par induction, en raison des exigences de la différence de température entre la surface et le centre de l’ébauche et du temps de chauffage, la puissance par unité de surface de l’ébauche est choisie pour être de 0.2-0. 05kW/cm2o lors de la conception de l’inducteur.

6. Sélection de la résistivité à blanc

Lorsque l’ébauche adopte un chauffage par induction séquentiel et continu, la température de chauffage de l’ébauche dans le capteur change continuellement de bas en haut le long de la direction axiale. Lors du calcul du capteur, la résistance de l’ébauche doit être sélectionnée en fonction de 100 ~ 200°C inférieur à la température de chauffage. taux, le résultat du calcul sera plus précis.

7. Sélection du numéro de phase du capteur de fréquence industrielle

Les inductances à fréquence industrielle peuvent être conçues en monophasé, biphasé et triphasé. L’inductance à fréquence électrique monophasée a un meilleur effet de chauffage, et l’inductance à fréquence électrique triphasée a une grande force électromagnétique, qui pousse parfois l’ébauche hors de l’inductance. Si l’inductance monophasée à fréquence industrielle a besoin d’une grande puissance, un équilibreur triphasé doit être ajouté au système d’alimentation pour équilibrer la charge de l’alimentation triphasée. L’inductance de fréquence industrielle triphasée peut être connectée à l’alimentation triphasée. La charge de l’alimentation triphasée ne peut pas être complètement équilibrée et la tension d’alimentation triphasée elle-même fournie par l’atelier d’usine n’est pas la même. Lors de la conception d’un inducteur à fréquence industrielle, le monophasé ou le triphasé doit être sélectionné en fonction de la taille de l’ébauche, du type de four de chauffage par induction utilisé, du niveau de température de chauffage et de la taille de la productivité.

8. Sélection de la méthode de calcul du capteur

En raison des différentes structures des inducteurs, les inducteurs utilisés pour le chauffage par induction à fréquence intermédiaire ne sont pas équipés de conducteurs magnétiques (les fours de fusion par induction à fréquence intermédiaire de grande capacité sont équipés de conducteurs magnétiques), tandis que les inducteurs pour le chauffage par induction à fréquence industrielle sont équipés de conducteurs magnétiques, donc Dans la conception et le calcul de l’inducteur, on considère que l’inducteur sans conducteur magnétique adopte la méthode de calcul de l’inductance, et l’inducteur avec un conducteur magnétique adopte la méthode de calcul du circuit magnétique, et les résultats du calcul sont plus précis .

9. Utilisez pleinement l’eau de refroidissement de l’inducteur pour économiser de l’énergie

L’eau utilisée pour refroidir le capteur sert uniquement au refroidissement et n’est pas contaminée. Généralement, la température de l’eau d’entrée est inférieure à 30Y et la température de l’eau de sortie après refroidissement est de 50Y. A l’heure actuelle, la plupart des constructeurs utilisent l’eau de refroidissement en circulation. Si la température de l’eau est élevée, ils ajouteront de l’eau à température ambiante pour réduire la température de l’eau, mais la chaleur de l’eau de refroidissement n’est pas utilisée. Le four de chauffage par induction à fréquence industrielle d’une usine a une puissance de 700kW. Si le rendement de l’inducteur est de 70%, 210kW de chaleur seront emportés par l’eau, et la consommation d’eau sera de 9t/h. Afin d’exploiter pleinement l’eau chaude après refroidissement de l’inducteur, l’eau chaude refroidie peut être introduite dans l’atelier de production comme eau sanitaire. Étant donné que le four de chauffage par induction fonctionne en continu en trois équipes par jour, l’eau chaude est disponible 24 heures sur XNUMX dans la salle de bain, ce qui utilise pleinement l’eau de refroidissement et l’énergie thermique.