Kilka problemów w konstrukcji czujnika

Sprzęt do nagrzewania indukcyjnego obejmuje indukcyjny piec grzewczy, zasilanie, system chłodzenia wodą i maszyny do załadunku i rozładunku materiałów itp., ale głównym celem jest zaprojektowanie cewki indukcyjnej o wysokiej wydajności grzewczej, niskim zużyciu energii i długotrwałym użytkowaniu.

Induktory stosowane do indukcyjnego nagrzewania półwyrobów to głównie wieloobrotowe cewki spiralne. W zależności od kształtu, wielkości i wymagań procesowych półfabrykatu, dobiera się formę konstrukcyjną wzbudnika i typ pieca do ogrzewania. Drugim jest wybór odpowiedniej częstotliwości prądu i określenie mocy wymaganej do nagrzania półwyrobu, która obejmuje moc efektywną wymaganą do nagrzania samego półwyrobu i jego różne straty ciepła.

Gdy półfabrykat jest podgrzewany indukcyjnie, moc i gęstość mocy wejściowa na powierzchnię półwyrobu w wyniku indukcji są określane przez różne czynniki. Wymagana przez proces różnica temperatur między powierzchnią a środkiem półfabrykatu określa maksymalny czas nagrzewania i gęstość mocy półfabrykatu w cewce, która określa również długość cewki indukcyjnej do sekwencyjnego i ciągłego nagrzewania indukcyjnego. Długość zastosowanej cewki indukcyjnej zależy od długości półfabrykatu.

W większości przypadków napięcie końcowe cewki indukcyjnej przyjmuje stałe napięcie projektowe i rzeczywiste, a napięcie nie zmienia się podczas całego procesu od początku nagrzewania do końca nagrzewania. Tylko w okresowym nagrzewaniu indukcyjnym napięcie należy zmniejszyć, gdy nagrzewanie półfabrykatu musi być równomierne lub gdy temperatura nagrzewania przekracza punkt Curie, gdy materiał magnetyczny jest nagrzewany indukcyjnie, magnetyzm materiału zanika, a szybkość nagrzewania jest zwolnił. W celu zwiększenia szybkości nagrzewania i zwiększenia napięcia na zaciskach cewki indukcyjnej. Przez 24 godziny na dobę napięcie dostarczane w fabryce waha się, a jego zakres czasami sięga 10% -15%. Przy zastosowaniu takiego napięcia zasilania do nagrzewania indukcyjnego o częstotliwości sieciowej, temperatura nagrzewania półwyrobu jest bardzo niejednolita w tym samym czasie nagrzewania. Gdy wymagania dotyczące temperatury nagrzewania półfabrykatu są stosunkowo surowe, należy zastosować stabilne napięcie zasilania. Dlatego do układu zasilania należy dodać urządzenie stabilizujące napięcie, aby zapewnić, że napięcie na zaciskach cewki indukcyjnej waha się poniżej 2%. Bardzo ważne jest ogrzewanie przedmiotu przez ogrzewanie, w przeciwnym razie właściwości mechaniczne długiego przedmiotu po obróbce cieplnej będą niespójne.

Sterowanie mocą podczas nagrzewania indukcyjnego półfabrykatu można podzielić na dwie formy. Pierwsza forma opiera się na zasadzie kontrolowania czasu nagrzewania. Zgodnie z czasem produkcji, półfabrykat jest wysyłany do pieca indukcyjnego w celu podgrzania i wypchnięcia w celu uzyskania stałej wydajności. . W rzeczywistej produkcji czas ogrzewania kontrolnego jest używany częściej, a temperatura półfabrykatu jest mierzona, gdy sprzęt jest debugowany, a czas ogrzewania wymagany do osiągnięcia określonej temperatury ogrzewania i różnicy temperatur między powierzchnią a środkiem półfabrykatu można określić pod pewnymi warunkami napięcia. Ta metoda jest idealna do procesów kucia i tłoczenia o wysokiej wydajności, co może zapewnić ciągłe procesy kucia i tłoczenia. Druga forma to sterowanie mocą w zależności od temperatury, która w rzeczywistości opiera się na temperaturze ogrzewania. Gdy półfabrykat osiągnie określoną temperaturę ogrzewania, zostanie natychmiast rozładowany.

piec. Ta metoda jest stosowana do półfabrykatów o ścisłych wymaganiach dotyczących temperatury ogrzewania końcowego, takich jak formowanie na gorąco metali nieżelaznych. Ogólnie rzecz biorąc, w nagrzewaniu indukcyjnym sterowanym temperaturą tylko niewielka liczba półfabrykatów może być podgrzewana w jednym cewce, ponieważ istnieje wiele półfabrykatów nagrzewanych w tym samym czasie, a temperatura ogrzewania jest trudna do kontrolowania.

Po uzyskaniu mocy półfabrykatu wejściowego, nagrzanego obszaru i gęstości mocy powierzchniowej, które spełniają wymagania aplikacji, można zaprojektować i obliczyć cewkę indukcyjną. Kluczem jest określenie liczby zwojów cewki indukcyjnej, z której można obliczyć prąd i sprawność elektryczną cewki indukcyjnej. , współczynnik mocy COS A i przekrój przewodu cewki indukcyjnej.

Projektowanie i obliczanie cewki indukcyjnej jest bardziej kłopotliwe, a elementów obliczeniowych jest wiele. Ponieważ pewne założenia są przyjmowane we wzorze obliczania wyprowadzeń, nie jest on całkowicie zgodny z rzeczywistą sytuacją nagrzewania indukcyjnego, przez co trudniej jest obliczyć bardzo dokładny wynik. . Czasami jest zbyt wiele zwojów cewki indukcyjnej i wymagana temperatura nagrzewania nie może zostać osiągnięta w określonym czasie nagrzewania; gdy liczba zwojów cewki indukcyjnej jest niewielka, temperatura nagrzewania przekroczyła wymaganą temperaturę nagrzewania w określonym czasie nagrzewania. Chociaż można zarezerwować odczep na cewce indukcyjnej i można dokonać odpowiednich regulacji, czasami z powodu ograniczeń konstrukcyjnych, zwłaszcza cewki indukcyjnej częstotliwości zasilania, nie jest wygodne pozostawienie odczepu. W przypadku takich czujników, które nie spełniają wymagań technologicznych, trzeba je złomować i przeprojektować do produkcji nowych. Zgodnie z naszą wieloletnią praktyką uzyskuje się pewne dane empiryczne i wykresy, co nie tylko upraszcza proces projektowania i obliczeń, oszczędza czas obliczeń, ale także zapewnia wiarygodne wyniki obliczeń.

Poniżej przedstawiono kilka zasad, które należy wziąć pod uwagę przy projektowaniu czujnika.

1. Użyj diagramów, aby uprościć obliczenia

Niektóre wyniki obliczeń zostały zestawione w tabeli do bezpośredniego wyboru, takie jak średnica półfabrykatu, częstotliwość prądu, temperatura nagrzewania, różnica temperatur między powierzchnią a środkiem półfabrykatu oraz czas nagrzewania w tabeli 3-15. Niektóre dane empiryczne mogą być wykorzystane do określenia strat ciepła przewodzenia i promieniowania podczas nagrzewania indukcyjnego półfabrykatu. Strata ciepła litego cylindrycznego półfabrykatu wynosi 10% -15% efektywnej mocy ogrzewania półfabrykatu, a strata ciepła pustego cylindrycznego półfabrykatu jest efektywną mocą ogrzewania półfabrykatu. 15% -25%, to obliczenie nie wpłynie na dokładność obliczeń.

2. Wybierz dolną granicę aktualnej częstotliwości

Gdy półfabrykat jest podgrzewany indukcyjnie, można wybrać dwie częstotliwości prądu dla tej samej średnicy półfabrykatu (patrz Tabela 3-15). Należy wybrać niższą częstotliwość prądu, ponieważ częstotliwość prądu jest wysoka, a koszt zasilania jest wysoki.

3. Wybierz napięcie znamionowe

Napięcie na zaciskach cewki indukcyjnej dobiera napięcie znamionowe, aby w pełni wykorzystać wydajność zasilacza, szczególnie w przypadku nagrzewania indukcyjnego o częstotliwości sieciowej, jeśli napięcie na zaciskach cewki indukcyjnej jest niższe niż napięcie znamionowe zasilacza, liczba kondensatorów użytych do poprawy współczynnika mocy cos

4. Średnia moc grzewcza i moc instalacji urządzeń

Półfabrykat jest podgrzewany w sposób ciągły lub sekwencyjny. Gdy napięcie na zaciskach dostarczane do cewki indukcyjnej jest „=stałe, moc pobierana przez cewkę indukcyjną pozostaje niezmieniona. Obliczona przez średnią moc, moc instalacji sprzętu musi być tylko większa niż moc średnia. Półfabrykat z materiału magnetycznego jest używany jako cykl. Typ ogrzewania indukcyjnego, moc pobierana przez cewkę indukcyjną zmienia się wraz z czasem nagrzewania, a moc grzewcza przed punktem Curie jest 1.5-2 razy większa od średniej mocy, więc moc instalacji sprzętu powinna być większa niż puste ogrzewanie przed Curie punkt. moc.

5. Kontroluj moc na jednostkę powierzchni

Gdy półfabrykat jest ogrzewany indukcyjnie, ze względu na wymagania dotyczące różnicy temperatur między powierzchnią a środkiem półfabrykatu i czasu nagrzewania, moc na jednostkę powierzchni półfabrykatu jest wybrana na 0.2-0. 05kW/cm2o przy projektowaniu induktora.

6. Wybór pustej rezystywności

Gdy półfabrykat przyjmuje sekwencyjne i ciągłe nagrzewanie indukcyjne, temperatura nagrzewania półwyrobu w czujniku zmienia się w sposób ciągły od niskiej do wysokiej wzdłuż kierunku osiowego. Przy obliczaniu czujnika należy dobrać rezystancję półwyrobu o 100 ~ 200°C niższą niż temperatura grzania. stawka, wynik obliczeń będzie dokładniejszy.

7. Wybór numeru fazowego czujnika częstotliwości zasilania

Cewki indukcyjne częstotliwości mocy mogą być zaprojektowane jako jednofazowe, dwufazowe i trójfazowe. Jednofazowa cewka indukcyjna o częstotliwości mocy ma lepszy efekt nagrzewania, a trójfazowa cewka o częstotliwości mocy ma dużą siłę elektromagnetyczną, która czasami wypycha półfabrykat z cewki indukcyjnej. Jeśli jednofazowa cewka indukcyjna częstotliwości zasilania potrzebuje dużej mocy, do systemu zasilania należy dodać trójfazowy balanser, aby zrównoważyć obciążenie trójfazowego zasilacza. Induktor częstotliwości prądu trójfazowego można podłączyć do zasilania trójfazowego. Obciążenie zasilania trójfazowego nie może być całkowicie zbilansowane, a samo napięcie zasilania trójfazowego dostarczane przez warsztat fabryczny nie jest takie samo. Projektując wzbudnik częstotliwości sieciowej, należy wybrać jednofazowy lub trójfazowy w zależności od wielkości półfabrykatu, rodzaju zastosowanego indukcyjnego pieca grzewczego, poziomu temperatury nagrzewania i wielkości wydajności.

8. Wybór metody obliczania czujnika

Ze względu na różną budowę wzbudników, wzbudniki stosowane do nagrzewania indukcyjnego o częstotliwości pośredniej nie są wyposażone w przewodniki magnetyczne (wielopojemnościowe piece indukcyjne do topienia pośredniej częstotliwości są wyposażone w przewodniki magnetyczne), natomiast wzbudniki do nagrzewania indukcyjnego o częstotliwości średniej są wyposażone w przewodniki magnetyczne. przewodniki magnetyczne, więc przy projektowaniu i obliczaniu cewki indukcyjnej uważa się, że cewka indukcyjna bez przewodnika magnetycznego przyjmuje metodę obliczania indukcyjności, a cewka indukcyjna z przewodnikiem magnetycznym przyjmuje metodę obliczania obwodu magnetycznego, a wyniki obliczeń są dokładniejsze .

9. W pełni wykorzystaj wodę chłodzącą cewkę indukcyjną, aby zaoszczędzić energię;

Woda używana do chłodzenia czujnika służy tylko do chłodzenia i nie jest zanieczyszczona. Ogólnie temperatura wody na wlocie jest mniejsza niż 30Y, a temperatura wody na wylocie po schłodzeniu wynosi 50Y. Obecnie większość producentów wykorzystuje wodę chłodzącą w obiegu. Jeśli temperatura wody jest wysoka, dodają wodę o temperaturze pokojowej, aby obniżyć temperaturę wody, ale ciepło wody chłodzącej nie jest wykorzystywane. Fabryczny piec do nagrzewania indukcyjnego częstotliwościowego ma moc 700kW. Jeśli sprawność induktora wynosi 70%, 210 kW ciepła zostanie odebrana przez wodę, a zużycie wody wyniesie 9 t/h. Aby w pełni wykorzystać gorącą wodę po schłodzeniu wzbudnika, schłodzoną gorącą wodę można wprowadzić do warsztatu produkcyjnego jako wodę użytkową. Ponieważ indukcyjny piec grzewczy pracuje nieprzerwanie na trzy zmiany na dobę, ciepła woda jest dostępna do użytku 24 godziny na dobę w łazience, co pozwala w pełni wykorzystać wodę chłodzącą i energię cieplną.