Diversi problemi nella progettazione dei sensori

L’attrezzatura per il riscaldamento a induzione include forno di riscaldamento a induzione, alimentazione elettrica, sistema di raffreddamento ad acqua e macchinari per il carico e lo scarico dei materiali, ecc., ma lo scopo principale è quello di progettare un induttore con un’elevata efficienza di riscaldamento, un basso consumo energetico e un uso a lungo termine.

Gli induttori utilizzati per il riscaldamento a induzione dei pezzi grezzi sono principalmente induttori a spirale multigiro. In base alla forma, alle dimensioni e ai requisiti di processo del grezzo, vengono selezionate la forma strutturale dell’induttore e il tipo di forno per il riscaldamento. Il secondo è selezionare la frequenza di corrente appropriata e determinare la potenza richiesta per il riscaldamento del grezzo, che include la potenza effettiva richiesta per il riscaldamento del grezzo stesso e le sue varie dispersioni di calore.

Quando il grezzo viene riscaldato induttivamente, la potenza e la densità di potenza immesse sulla superficie del grezzo a causa dell’induzione sono determinate da vari fattori. La differenza di temperatura tra la superficie e il centro del grezzo richiesta dal processo determina il tempo di riscaldamento massimo e la densità di potenza del grezzo nell’induttore, che determina anche la lunghezza della bobina di induzione per il riscaldamento a induzione sequenziale e continuo. La lunghezza della bobina di induzione utilizzata dipende dalla lunghezza del grezzo.

Nella maggior parte dei casi, la tensione del terminale dell’induttore adotta una tensione fissa nella progettazione e nell’uso effettivo e la tensione non cambia durante l’intero processo dall’inizio del riscaldamento alla fine del riscaldamento. Solo nel riscaldamento periodico a induzione, la tensione deve essere ridotta quando il riscaldamento del grezzo deve essere uniforme o quando la temperatura di riscaldamento supera il punto di Curie quando il materiale magnetico viene riscaldato a induzione, il magnetismo del materiale scompare e la velocità di riscaldamento è rallentato. Per aumentare la velocità di riscaldamento e aumentare la tensione del terminale dell’induttore. In 24 ore al giorno, la tensione fornita in fabbrica è fluttuante e la sua gamma a volte raggiunge il 10% -15%. Quando si utilizza una tale tensione di alimentazione per il riscaldamento a induzione della frequenza di alimentazione, la temperatura di riscaldamento del grezzo è molto incoerente nello stesso tempo di riscaldamento. Quando i requisiti di temperatura di riscaldamento del grezzo sono relativamente rigidi, è necessario utilizzare una tensione di alimentazione stabile. Pertanto, è necessario aggiungere un dispositivo di stabilizzazione della tensione al sistema di alimentazione per garantire che la tensione del terminale dell’induttore oscilli al di sotto del 2%. È molto importante riscaldare il pezzo riscaldandolo, altrimenti le proprietà meccaniche del pezzo lungo saranno incoerenti dopo il trattamento termico.

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.

forno. Questo metodo viene utilizzato per grezzi con requisiti di temperatura di riscaldamento finale rigorosi, ad esempio per la formatura a caldo di metalli non ferrosi. Generalmente, nel riscaldamento a induzione controllato dalla temperatura, solo un piccolo numero di grezzi può essere riscaldato in un induttore, perché ci sono molti grezzi riscaldati contemporaneamente ed è difficile controllare la temperatura di riscaldamento.

Quando si ottengono la potenza del grezzo in ingresso, l’area riscaldata e la densità di potenza superficiale che soddisfano i requisiti dell’applicazione, è possibile progettare e calcolare l’induttore. La chiave è determinare il numero di giri della bobina di induzione, da cui è possibile calcolare la corrente e l’efficienza elettrica dell’induttore. , Fattore di potenza COS A e la dimensione della sezione trasversale del conduttore della bobina di induzione.

The design and calculation of the inductor is more troublesome, and there are many calculation items. Because some assumptions are made in the derivation calculation formula, it is not completely consistent with the actual induction heating situation, so it is more difficult to calculate a very accurate result. . Sometimes there are too many turns of the induction coil, and the required heating temperature cannot be reached within the specified heating time; when the number of turns of the induction coil is small, the heating temperature has exceeded the required heating temperature within the specified heating time. Although a tap can be reserved on the induction coil and appropriate adjustments can be made, sometimes due to structural limitations, especially the power frequency inductor, it is not convenient to leave a tap. For such sensors that do not meet the technological requirements, they have to be scrapped and redesigned to manufacture new ones. According to our years of practice, some empirical data and charts are obtained, which not only simplifies the design and calculation process, saves calculation time, but also provides reliable calculation results.

Di seguito vengono introdotti diversi principi che dovrebbero essere considerati nella progettazione del sensore.

1. Utilizzare i diagrammi per semplificare i calcoli

Alcuni risultati di calcolo sono stati elencati nella tabella per la selezione diretta, come il diametro del grezzo, la frequenza corrente, la temperatura di riscaldamento, la differenza di temperatura tra la superficie e il centro del grezzo e il tempo di riscaldamento nella Tabella 3-15. Alcuni dati empirici possono essere utilizzati per la conduzione e la perdita di calore per irraggiamento durante il riscaldamento a induzione del grezzo. La perdita di calore del grezzo cilindrico solido è del 10% -15% della potenza effettiva del riscaldamento del grezzo e la perdita di calore del grezzo cilindrico cavo è la potenza effettiva del riscaldamento del grezzo. 15% -25%, questo calcolo non influirà sull’accuratezza del calcolo.

2. Selezionare il limite inferiore della frequenza corrente

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. Selezionare la tensione nominale

La tensione del terminale dell’induttore seleziona la tensione nominale per sfruttare appieno la capacità dell’alimentatore, soprattutto nel caso di riscaldamento a induzione della frequenza di rete, se la tensione del terminale dell’induttore è inferiore alla tensione nominale dell’alimentatore, il numero di condensatori utilizzati per migliorare il fattore di potenza cos

4. Potenza termica media e potenza di installazione delle apparecchiature

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. Controllare la potenza per unità di superficie

Quando il grezzo viene riscaldato a induzione, a causa dei requisiti della differenza di temperatura tra la superficie e il centro del grezzo e del tempo di riscaldamento, la potenza per unità di area del grezzo viene selezionata per essere 0.2-0. 05kW/cm2o durante la progettazione dell’induttore.

6. Selection of blank resistivity

When the blank adopts sequential and continuous induction heating, the heating temperature of the blank in the sensor changes continuously from low to high along the axial direction. When calculating the sensor, the resistance of the blank should be selected according to 100 ~ 200°C lower than the heating temperature. rate, the calculation result will be more accurate.

7. Selezione del numero di fase del sensore di frequenza di alimentazione

Gli induttori di frequenza di rete possono essere progettati come monofase, bifase e trifase. L’induttore di frequenza di alimentazione monofase ha un migliore effetto di riscaldamento e l’induttore di frequenza di alimentazione trifase ha una grande forza elettromagnetica, che a volte spinge il pezzo grezzo fuori dall’induttore. Se l’induttore di frequenza di alimentazione monofase necessita di una grande potenza, è necessario aggiungere un bilanciatore trifase al sistema di alimentazione per bilanciare il carico dell’alimentazione trifase. L’induttore di frequenza di rete trifase può essere collegato all’alimentazione trifase. Il carico dell’alimentazione trifase non può essere completamente bilanciato e la stessa tensione di alimentazione trifase fornita dall’officina di fabbrica non è la stessa. Quando si progetta un induttore di frequenza di rete, è necessario selezionare monofase o trifase in base alle dimensioni del grezzo, al tipo di forno di riscaldamento a induzione utilizzato, al livello di temperatura di riscaldamento e alle dimensioni della produttività.

8. Selection of sensor calculation method

A causa delle diverse strutture degli induttori, gli induttori utilizzati per il riscaldamento a induzione a frequenza intermedia non sono dotati di conduttori magnetici (i forni fusori a induzione a frequenza intermedia di grande capacità sono dotati di conduttori magnetici), mentre gli induttori per il riscaldamento a induzione a frequenza di rete sono dotati di conduttori magnetici, quindi Nella progettazione e nel calcolo dell’induttore, si considera che l’induttore senza conduttore magnetico adotti il ​​metodo di calcolo dell’induttanza e l’induttore con un conduttore magnetico adotta il metodo di calcolo del circuito magnetico e i risultati del calcolo sono più accurati .

9. Sfruttare appieno l’acqua di raffreddamento dell’induttore per risparmiare energia

L’acqua utilizzata per raffreddare il sensore è solo per il raffreddamento e non è contaminata. Generalmente, la temperatura dell’acqua in ingresso è inferiore a 30 Y e la temperatura dell’acqua in uscita dopo il raffreddamento è 50 Y. Attualmente, la maggior parte dei produttori utilizza l’acqua di raffreddamento in circolazione. Se la temperatura dell’acqua è alta, aggiungeranno acqua a temperatura ambiente per ridurre la temperatura dell’acqua, ma il calore dell’acqua di raffreddamento non viene utilizzato. Il forno di riscaldamento a induzione a frequenza di rete di una fabbrica ha una potenza di 700 kW. Se l’efficienza dell’induttore è del 70%, 210kW di calore verranno sottratti dall’acqua e il consumo di acqua sarà di 9t/h. Per sfruttare appieno l’acqua calda dopo aver raffreddato l’induttore, l’acqua calda raffreddata può essere introdotta nell’officina di produzione come acqua sanitaria. Poiché il forno di riscaldamento a induzione funziona continuamente su tre turni al giorno, l’acqua calda è disponibile per le persone da utilizzare 24 ore al giorno nel bagno, che sfrutta appieno l’acqua di raffreddamento e l’energia termica.