Verschillende problemen in sensorontwerp

Inductieverwarmingsapparatuur omvat: inductie verwarmingsoven, stroomvoorziening, waterkoelsysteem en machines voor het laden en lossen van materialen, enz., maar het belangrijkste doel is om een ​​inductor te ontwerpen met een hoog verwarmingsrendement, een laag stroomverbruik en langdurig gebruik.

De smoorspoelen die worden gebruikt voor inductieverhitting van blanco’s zijn voornamelijk spiraalvormige smoorspoelen met meerdere windingen. Afhankelijk van de vorm, grootte en procesvereisten van de plano, worden de structurele vorm van de inductor en het oventype voor verwarming geselecteerd. De tweede is het selecteren van de juiste stroomfrequentie en het bepalen van het vermogen dat nodig is voor de verwarming van de blanco, inclusief het effectieve vermogen dat nodig is voor de verwarming van de blanco zelf en de verschillende warmteverliezen.

Wanneer de blanco inductief wordt verwarmd, worden het vermogen en de vermogensdichtheidsinvoer naar het oppervlak van de blanco als gevolg van inductie bepaald door verschillende factoren. Het temperatuurverschil tussen het oppervlak en het midden van de blanco vereist door het proces bepaalt de maximale verwarmingstijd en vermogensdichtheid van de blanco in de inductor, die ook de lengte van de inductiespoel bepaalt voor sequentiële en continue inductieverwarming. De lengte van de gebruikte inductiespoel is afhankelijk van de lengte van de blank.

In de meeste gevallen neemt de klemspanning van de inductor een vaste spanning aan in ontwerp en feitelijk gebruik, en de spanning verandert niet tijdens het hele proces vanaf het begin van de verwarming tot het einde van de verwarming. Alleen bij periodieke inductieverwarming moet de spanning worden verlaagd wanneer de blanco verwarming uniform moet zijn, of wanneer de verwarmingstemperatuur het Curie-punt overschrijdt wanneer het magnetische materiaal inductie wordt verwarmd, het magnetisme van het materiaal verdwijnt en de verwarmingssnelheid is afgeremd. Om de verwarmingssnelheid te verhogen En de klemspanning van de inductor te verhogen. In 24 uur per dag fluctueert de spanning die in de fabriek wordt geleverd en het bereik bereikt soms 10% -15%. Bij gebruik van een dergelijke voedingsspanning voor inductieverwarming met netfrequentie, is de verwarmingstemperatuur van de blanco erg inconsistent in dezelfde verwarmingstijd. Wanneer de verwarmingstemperatuurvereisten van de blanco relatief streng zijn, moet een stabiele voedingsspanning worden gebruikt. Daarom moet een spanningsstabilisator aan het voedingssysteem worden toegevoegd om ervoor te zorgen dat de klemspanning van de inductor onder 2% schommelt. Het is erg belangrijk om het werkstuk te verwarmen door te verwarmen, anders zullen de mechanische eigenschappen van het lange werkstuk inconsistent zijn na de warmtebehandeling.

De vermogensregeling tijdens inductieverhitting van de plano kan in twee vormen worden verdeeld. De eerste vorm is gebaseerd op het principe van het regelen van de verwarmingstijd. Volgens de productietakttijd wordt de blanco naar de inductieverwarmingsoven gestuurd om te verwarmen en naar buiten te duwen om een ​​vaste productiviteit te verkrijgen. . Bij de werkelijke productie wordt de verwarmingstijd van de controle meer gebruikt en wordt de temperatuur van de blanco gemeten wanneer de apparatuur wordt debugd, en de verwarmingstijd die nodig is om de gespecificeerde verwarmingstemperatuur en het temperatuurverschil tussen het oppervlak en het midden van de blanco te bereiken kan worden bepaald onder een bepaalde spanningsvoorwaarde. Deze methode is ideaal voor smeed- en stempelprocessen met een hoge productiviteit, die continue smeed- en stempelprocessen kunnen garanderen. De tweede vorm is om het vermogen te regelen op basis van de temperatuur, die eigenlijk is gebaseerd op de verwarmingstemperatuur. Wanneer de blanco de gespecificeerde verwarmingstemperatuur bereikt, wordt deze onmiddellijk ontladen.

oven. Deze methode wordt gebruikt voor onbewerkte stukken met strikte vereisten voor de eindverwarmingstemperatuur, zoals voor het warmvervormen van non-ferrometalen. Over het algemeen kan bij inductieverwarming die wordt geregeld door temperatuur, slechts een klein aantal blanco’s in één inductor worden verwarmd, omdat er veel blanco’s tegelijkertijd worden verwarmd en de verwarmingstemperatuur moeilijk te regelen is.

Wanneer het vermogen van de invoerblanco, het verwarmde gebied en de oppervlaktevermogensdichtheid die voldoen aan de toepassingsvereisten zijn verkregen, kan de inductor worden ontworpen en berekend. De sleutel is om het aantal windingen van de inductiespoel te bepalen, waaruit de stroom en het elektrische rendement van de inductor kunnen worden berekend. , Vermogensfactor COS A en de dwarsdoorsnede van de inductiespoelgeleider.

Het ontwerp en de berekening van de inductor is lastiger en er zijn veel berekeningsitems. Omdat er in de afleidingsberekeningsformule enkele aannames zijn gedaan, komt deze niet helemaal overeen met de werkelijke situatie van inductieverwarming, waardoor het moeilijker is om een ​​zeer nauwkeurig resultaat te berekenen. . Soms zijn er te veel windingen van de inductiespoel en kan de vereiste verwarmingstemperatuur niet binnen de gespecificeerde verwarmingstijd worden bereikt; wanneer het aantal windingen van de inductiespoel klein is, heeft de verwarmingstemperatuur de vereiste verwarmingstemperatuur binnen de gespecificeerde verwarmingstijd overschreden. Hoewel een kraan op de inductiespoel kan worden gereserveerd en de juiste aanpassingen kunnen worden gemaakt, soms vanwege structurele beperkingen, met name de inductor met netfrequentie, is het niet handig om een ​​kraan te laten. Voor dergelijke sensoren die niet voldoen aan de technologische vereisten, moeten ze worden gesloopt en opnieuw worden ontworpen om nieuwe te produceren. Volgens onze jarenlange praktijk worden enkele empirische gegevens en grafieken verkregen, wat niet alleen het ontwerp- en berekeningsproces vereenvoudigt, rekentijd bespaart, maar ook betrouwbare berekeningsresultaten oplevert.

Verschillende principes waarmee rekening moet worden gehouden bij het ontwerp van de sensor worden als volgt geïntroduceerd.

1. Gebruik diagrammen om berekeningen te vereenvoudigen

Enkele berekeningsresultaten zijn in de tabel weergegeven voor directe selectie, zoals de diameter van het blanco, stroomfrequentie, verwarmingstemperatuur, temperatuurverschil tussen het oppervlak en het midden van het blanco en verwarmingstijd in Tabel 3-15. Sommige empirische gegevens kunnen worden gebruikt voor het warmteverlies door geleiding en straling tijdens inductieverhitting van de blanco. Het warmteverlies van de massieve cilindrische blank is 10% -15% van het effectieve vermogen van de blanke verwarming en het warmteverlies van de holle cilindrische blank is het effectieve vermogen van de blanke verwarming. 15% -25%, deze berekening heeft geen invloed op de nauwkeurigheid van de berekening.

2. Selecteer de ondergrens van de huidige frequentie

Wanneer de plano inductief wordt verwarmd, kunnen twee stroomfrequenties worden geselecteerd voor dezelfde blanke diameter (zie tabel 3-15). De lagere stroomfrequentie moet worden gekozen, omdat de stroomfrequentie hoog is en de kosten van de voeding hoog zijn.

3. Selecteer de nominale spanning:

De klemspanning van de inductor selecteert de nominale spanning om volledig gebruik te maken van de capaciteit van de voeding, vooral in het geval van inductieverwarming met netfrequentie, als de klemspanning van de inductor lager is dan de nominale spanning van de voeding, het aantal condensatoren dat wordt gebruikt om de arbeidsfactor cos . te verbeteren

4. Gemiddeld verwarmingsvermogen en installatievermogen van apparatuur

De plano wordt continu of sequentieel verwarmd. Wanneer de klemspanning die aan de inductor wordt geleverd “= constant is, blijft het door de inductor verbruikte vermogen ongewijzigd. Berekend op basis van het gemiddelde vermogen, hoeft het installatievermogen van de apparatuur alleen groter te zijn dan het gemiddelde vermogen. De blanco van magnetisch materiaal wordt gebruikt als een cyclus. Type inductieverwarming, het vermogen dat door de inductor wordt verbruikt, verandert met de verwarmingstijd en het verwarmingsvermogen vóór het Curie-punt is 1.5-2 keer het gemiddelde vermogen, dus het installatievermogen van de apparatuur moet groter zijn dan de blanco verwarming vóór de Curie punt. stroom.

5. Regel het vermogen per oppervlakte-eenheid:

Wanneer de blanco inductie wordt verwarmd, wordt, vanwege de vereisten van het temperatuurverschil tussen het oppervlak en het midden van de blanco en de verwarmingstijd, het vermogen per oppervlakte-eenheid van de blanco 0.2-0 geselecteerd. 05kW/cm2o bij het ontwerpen van de spoel.

6. Selectie van blanco weerstand:

Wanneer de blanco sequentiële en continue inductieverwarming toepast, verandert de verwarmingstemperatuur van de blanco in de sensor continu van laag naar hoog langs de axiale richting. Bij het berekenen van de sensor moet de weerstand van de blanco worden geselecteerd op basis van 100 ~ 200 ° C lager dan de verwarmingstemperatuur. tarief, zal het berekeningsresultaat nauwkeuriger zijn.

7. Selectie van fasenummer van stroomfrequentiesensor:

Netfrequentie-inductoren kunnen worden ontworpen als enkelfasig, tweefasig en driefasig. De eenfasige voedingsfrequentie-inductor heeft een beter verwarmingseffect en de driefasige voedingsfrequentie-inductor heeft een grote elektromagnetische kracht, die soms de blanco uit de inductor duwt. Als de eenfasige voedingsfrequentie-inductor een groot vermogen nodig heeft, moet een driefasige balancer aan het voedingssysteem worden toegevoegd om de belasting van de driefasige voeding in evenwicht te brengen. De driefasige voedingsfrequentie-inductor kan worden aangesloten op de driefasige voeding. De belasting van de driefasige voeding kan niet volledig worden gebalanceerd en de driefasige voedingsspanning zelf die door de fabriekswerkplaats wordt geleverd, is niet hetzelfde. Bij het ontwerpen van een stroomfrequentie-inductor, moet eenfasig of driefasig worden geselecteerd op basis van de grootte van de blanco, het type inductieverwarmingsoven dat wordt gebruikt, het niveau van de verwarmingstemperatuur en de grootte van de productiviteit.

8. Selectie van sensorberekeningsmethode

Vanwege de verschillende structuren van de inductoren zijn de inductoren die worden gebruikt voor middenfrequente inductieverwarming niet uitgerust met magnetische geleiders (middenfrequente inductiesmeltovens met grote capaciteit zijn uitgerust met magnetische geleiders), terwijl de inductoren voor inductieverwarming met netfrequentie zijn uitgerust met magnetische geleiders, dus bij het ontwerp en de berekening van de inductor wordt ervan uitgegaan dat de inductor zonder magnetische geleider de inductantieberekeningsmethode toepast, en de inductor met een magnetische geleider de magnetische circuitberekeningsmethode aanneemt, en de berekeningsresultaten zijn nauwkeuriger .

9. Maak volledig gebruik van het koelwater van de spoel om energie te besparen!

Het water dat wordt gebruikt om de sensor te koelen, is alleen voor koeling en is niet verontreinigd. Over het algemeen is de inlaatwatertemperatuur minder dan 30Y en de uitlaatwatertemperatuur na koeling is 50Y. Op dit moment gebruiken de meeste fabrikanten het koelwater dat in omloop is. Als de watertemperatuur hoog is, zullen ze water op kamertemperatuur toevoegen om de watertemperatuur te verlagen, maar de warmte van het koelwater wordt niet gebruikt. De vermogensfrequentie-inductieverwarmingsoven van een fabriek heeft een vermogen van 700 kW. Als het rendement van de inductor 70% is, wordt 210 kW aan warmte door het water afgevoerd en is het waterverbruik 9 ton/u. Om het warme water na afkoeling van de spoel volledig te benutten, kan het gekoelde warme water als huishoudelijk water in de productiewerkplaats worden gebracht. Omdat de inductieverwarmingsoven continu in drie ploegen per dag werkt, is warm water beschikbaar voor mensen om 24 uur per dag te gebruiken in de badkamer, waarbij volledig gebruik wordt gemaakt van koelwater en thermische energie.