Several Problems in Sensor Design

유도 가열 장비에는 다음이 포함됩니다. 유도 가열로, 전원 공급 장치, 수냉식 시스템 및 재료의 로딩 및 언로딩을 위한 기계 등이 있지만 주요 목적은 높은 가열 효율, 낮은 전력 소비 및 장기간 사용을 위한 인덕터를 설계하는 것입니다.

블랭크의 유도 가열에 사용되는 인덕터는 주로 다중 회전 나선형 인덕터입니다. 블랭크의 모양, 크기 및 공정 요구 사항에 따라 인덕터의 구조적 형태와 가열로 유형이 선택됩니다. 두 번째는 적절한 전류 주파수를 선택하고 블랭크 자체의 가열에 필요한 유효 전력과 다양한 열 손실을 포함하여 블랭크 가열에 필요한 전력을 결정하는 것입니다.

블랭크가 유도 가열될 때 유도에 의해 블랭크 표면에 입력되는 전력 및 전력 밀도는 다양한 요인에 의해 결정된다. 공정에 필요한 블랭크의 표면과 중심 사이의 온도 차이는 인덕터에서 블랭크의 최대 가열 시간과 전력 밀도를 결정하며, 이는 순차 및 연속 유도 가열을 위한 유도 코일의 길이도 결정합니다. 사용된 유도 코일의 길이는 블랭크의 길이에 따라 다릅니다.

대부분의 경우 인덕터의 단자 전압은 설계 및 실제 사용시 고정 전압을 채택하고 가열 시작부터 가열 종료까지 전 과정에서 전압이 변하지 않습니다. 주기적인 유도가열에서만 블랭크 가열이 균일해야 할 때 전압을 낮추어야 하거나 자성체를 유도가열할 때 가열 온도가 큐리점을 초과할 때 재료의 자기가 사라지고 가열 속도가 둔화. 가열 속도를 높이려면 인덕터의 단자 전압을 높이십시오. 하루 24시간, 공장에서 공급되는 전압은 변동하며, 그 범위는 때때로 10% -15%에 이릅니다. 이러한 전원 전압을 전력 주파수 유도 가열에 사용할 때 블랭크의 가열 온도는 동일한 가열 시간에서 매우 일정하지 않습니다. 블랭크의 가열 온도 요구 사항이 비교적 엄격한 경우 안정적인 전원 공급 장치 전압을 사용해야 합니다. 따라서 인덕터의 단자 전압이 2% 미만으로 변동하도록 전원 공급 시스템에 전압 안정화 장치를 추가해야 합니다. 가열하여 공작물을 가열하는 것이 매우 중요합니다. 그렇지 않으면 열처리 후 긴 공작물의 기계적 특성이 일치하지 않습니다.

블랭크의 유도 가열 중 전력 제어는 두 가지 형태로 나눌 수 있습니다. 첫 번째 형태는 가열 시간을 제어하는 ​​원리를 기반으로 합니다. 생산 택트 타임에 따라 블랭크를 유도 가열로로 보내 가열 및 압출하여 일정한 생산성을 얻습니다. . 실제 생산에서는 제어 가열 시간이 더 많이 사용되며, 장비가 디버그될 때 블랭크의 온도가 측정되며, 규정된 가열 온도에 도달하는 데 필요한 가열 시간과 블랭크의 표면과 중심 사이의 온도차 특정 전압 조건에서 결정할 수 있습니다. 이 방법은 생산성이 높은 단조 및 스탬핑 공정에 이상적이며 연속적인 단조 및 스탬핑 공정을 보장할 수 있습니다. 두 번째 형태는 실제로 가열 온도를 기반으로 하는 온도에 따라 전력을 제어하는 ​​것입니다. 블랭크가 지정된 가열 온도에 도달하면 즉시 배출됩니다.

노. 이 방법은 비철금속의 열간 성형과 같이 최종 가열 온도 요구 사항이 엄격한 블랭크에 사용됩니다. 일반적으로 온도에 의해 제어되는 유도가열에서는 하나의 인덕터에 적은 수의 블랭크만 가열될 수 있는데, 이는 동시에 가열되는 많은 블랭크가 있고 가열 온도를 제어하기 어렵기 때문이다.

입력 블랭크의 전력, 가열 영역 및 애플리케이션 요구 사항을 충족하는 표면 전력 밀도가 얻어지면 인덕터를 설계하고 계산할 수 있습니다. 핵심은 인덕터의 전류 및 전기 효율을 계산할 수 있는 유도 코일의 권수를 결정하는 것입니다. , 역률 COS A 및 유도 코일 도체의 단면 크기.

인덕터의 설계와 계산이 더 번거롭고 계산 항목이 많다. 유도계산식에서 일부 가정을 하였기 때문에 실제 유도가열 상황과 완전히 일치하지 않아 매우 정확한 결과를 계산하기가 더욱 어렵다. . 때때로 유도 코일의 회전이 너무 많아 지정된 가열 시간 내에 필요한 가열 온도에 도달할 수 없습니다. 유도 코일의 권선 수가 적을 때 가열 온도가 지정된 가열 시간 내에 필요한 가열 온도를 초과했습니다. 유도 코일에 탭을 남겨두고 적절한 조정을 할 수 있지만 구조적 한계, 특히 전력 주파수 인덕터로 인해 탭을 떠나는 것이 편리하지 않은 경우가 있습니다. 기술 요구 사항을 충족하지 못하는 이러한 센서의 경우 폐기하고 새로운 센서를 제조하기 위해 재설계해야 합니다. 수년간의 실무에 따르면 설계 및 계산 프로세스를 단순화하고 계산 시간을 절약할 뿐만 아니라 신뢰할 수 있는 계산 결과를 제공하는 일부 경험적 데이터 및 차트를 얻을 수 있습니다.

센서 설계 시 고려해야 할 몇 가지 원칙은 다음과 같습니다.

1. 다이어그램을 사용하여 계산 단순화

표 3-15에는 블랭크 직경, 전류 주파수, 가열 온도, 블랭크 표면과 중심 사이의 온도차 및 가열 시간과 같은 일부 계산 결과가 직접 선택을 위해 차트에 나열되어 있습니다. 일부 경험적 데이터는 블랭크의 유도 가열 중 전도 및 복사 열 손실에 사용할 수 있습니다. 솔리드 원통형 블랭크의 열 손실은 블랭크 가열의 유효 전력의 10% -15%이고 중공 원통형 블랭크의 열 손실은 블랭크 가열의 유효 전력입니다. 15% -25%, 이 계산은 계산 정확도에 영향을 미치지 않습니다.

2. 현재 주파수의 하한을 선택

블랭크가 유도 가열될 때 동일한 블랭크 직경에 대해 두 가지 전류 주파수를 선택할 수 있습니다(표 3-15 참조). 전류 주파수가 높고 전원 공급 장치의 비용이 높기 때문에 더 낮은 전류 주파수를 선택해야 합니다.

3. 정격 전압 선택

인덕터의 단자 전압은 전원의 용량을 최대한 활용하기 위해 정격 전압을 선택합니다. 특히 전원 주파수 유도 가열의 경우 인덕터의 단자 전압이 전원의 정격 전압보다 낮은 경우, 역률을 개선하는 데 사용되는 커패시터의 수 cos

4. 평균 화력 및 설비 설치 전력

블랭크는 연속적으로 또는 순차적으로 가열됩니다. 인덕터에 공급되는 단자 전압이 “= 일정할 때 인덕터가 소비하는 전력은 변하지 않습니다. 평균 전력으로 계산하면 장비의 설치 전력은 평균 전력보다 크면 됩니다. 자성 재료 블랭크를 사이클로 사용합니다. 유도가열방식은 가열시간에 따라 인덕터가 소모하는 전력이 달라지는데 퀴리점 이전의 화력은 평균전력의 1.5~2배이므로 설비의 설치전력은 퀴리전의 블랭크 가열보다 커야 한다. 가리키다. 힘.

5. 단위 면적당 전력 제어

블랭크가 유도 가열될 때, 블랭크의 표면과 중심 사이의 온도차 및 가열 시간의 요구사항으로 인해, 블랭크의 단위 면적당 전력은 0.2-0으로 선택된다. 인덕터 설계 시 05kW/cm2o.

6. 블랭크 저항의 선택

블랭크가 연속적이고 연속적인 유도 가열을 채택할 때, 센서의 블랭크의 가열 온도는 축 방향을 따라 낮은 곳에서 높은 곳으로 연속적으로 변합니다. 센서계산시 블랭크의 저항은 가열온도보다 100~200℃ 낮은 범위에서 선택하여야 합니다. 비율, 계산 결과가 더 정확할 것입니다.

7. 전원 주파수 센서의 위상 번호 선택

전력 주파수 인덕터는 단상, XNUMX상 및 XNUMX상으로 설계할 수 있습니다. 단상 전력 주파수 인덕터는 더 나은 가열 효과가 있고 XNUMX상 전력 주파수 인덕터는 전자기력이 커서 때때로 인덕터에서 블랭크를 밀어냅니다. 단상 전원 주파수 인덕터에 큰 전력이 필요한 경우 XNUMX상 전원 공급 장치의 부하 균형을 맞추기 위해 전원 공급 장치 시스템에 XNUMX상 밸런서를 추가해야 합니다. XNUMX상 전원 주파수 인덕터는 XNUMX상 전원 공급 장치에 연결할 수 있습니다. 삼상 전원 공급 장치의 부하는 완전히 균형을 잡을 수 없으며 공장 작업장에서 제공하는 삼상 전원 공급 장치 전압 자체가 동일하지 않습니다. 전원 주파수 인덕터를 설계할 때는 블랭크의 크기, 사용하는 유도가열로의 종류, 가열온도의 수준, 생산성의 크기에 따라 단상 또는 삼상을 선택해야 한다.

8. 센서 계산 방식 선택

인덕터의 구조가 다르기 때문에 중간주파 유도가열에 사용되는 인덕터에는 자성도체(대용량 중간주파 유도 용해로에는 자성체)가 장착되어 있지 않은 반면, 전원주파수 유도가열에 사용되는 인덕터에는 자성체가 장착되어 있습니다. 자기 도체, 그래서 인덕터의 설계 및 계산에서 자기 도체가 없는 인덕터는 인덕턴스 계산 방법을 채택하고 자기 도체가 있는 인덕터는 자기 회로 계산 방법을 채택하는 것으로 간주되어 계산 결과가 더 정확합니다. .

9. 인덕터의 냉각수를 최대한 활용하여 에너지 절약

센서 냉각에 사용되는 물은 냉각 전용이며 오염되지 않습니다. 일반적으로 입구 수온은 30Y 미만이고 냉각 후 출구 수온은 50Y입니다. 현재 대부분의 제조업체는 순환 냉각수를 사용합니다. 수온이 높으면 실온의 물을 넣어 수온을 낮추지만 냉각수의 열은 사용하지 않습니다. 공장의 전력 주파수 유도 가열로는 700kW의 전력을 가지고 있습니다. 인덕터의 효율이 70%라면 210kW의 열이 물에 의해 제거되고 물 소비량은 9t/h가 됩니다. 인덕터를 냉각한 후 뜨거운 물을 최대한 활용하기 위해 냉각된 뜨거운 물을 가정용수로 생산 작업장에 도입할 수 있습니다. 유도가열로가 24일 XNUMX교대로 연속 가동되기 때문에 욕실에서 XNUMX시간 온수를 사용할 수 있어 냉수와 열에너지를 충분히 활용할 수 있다.