Vários problemas no projeto do sensor

O equipamento de aquecimento por indução inclui forno de aquecimento por indução, fonte de alimentação, sistema de refrigeração a água e máquinas para carga e descarga de materiais, etc., mas o objetivo principal é projetar um indutor com alta eficiência de aquecimento, baixo consumo de energia e uso a longo prazo.

Os indutores usados ​​para aquecimento por indução de blanks são principalmente indutores espirais multi-voltas. De acordo com a forma, tamanho e requisitos do processo do blank, a forma estrutural do indutor e o tipo de forno para aquecimento são selecionados. A segunda é selecionar a frequência de corrente apropriada e determinar a potência necessária para o aquecimento do blank, que inclui a potência efetiva necessária para o aquecimento do próprio blank e suas várias perdas de calor.

Quando o blank é aquecido indutivamente, a potência e a densidade de potência de entrada na superfície do blank devido à indução são determinadas por vários fatores. A diferença de temperatura entre a superfície e o centro do blank requerido pelo processo determina o tempo máximo de aquecimento e a densidade de potência do blank no indutor, que também determina o comprimento da bobina de indução para aquecimento por indução sequencial e contínuo. O comprimento da bobina de indução usada depende do comprimento do blank.

Na maioria dos casos, a tensão terminal do indutor adota uma tensão fixa em design e uso real, e a tensão não muda durante todo o processo desde o início do aquecimento até o final do aquecimento. Somente no aquecimento por indução periódica, a tensão precisa ser reduzida quando o aquecimento em branco precisa ser uniforme, ou quando a temperatura de aquecimento excede o ponto de Curie quando o material magnético é aquecido por indução, o magnetismo do material desaparece e a taxa de aquecimento é desacelerou. Para aumentar a taxa de aquecimento e aumentar a tensão terminal do indutor. Em 24 horas por dia, a tensão fornecida na fábrica está flutuando e seu alcance às vezes atinge 10% -15%. Ao usar essa tensão de alimentação para aquecimento por indução de frequência de energia, a temperatura de aquecimento do blank é muito inconsistente no mesmo tempo de aquecimento. Quando os requisitos de temperatura de aquecimento do blank são relativamente rigorosos, uma tensão de alimentação estável deve ser usada. Portanto, um dispositivo de estabilização de tensão precisa ser adicionado ao sistema de alimentação para garantir que a tensão terminal do indutor flutue abaixo de 2%. É muito importante aquecer a peça de trabalho por aquecimento, caso contrário, as propriedades mecânicas da peça longa serão inconsistentes após o tratamento térmico.

O controle de potência durante o aquecimento por indução do blank pode ser dividido em duas formas. A primeira forma é baseada no princípio de controle do tempo de aquecimento. De acordo com o tempo takt de produção, o blank é enviado para o forno de aquecimento por indução para aquecimento e expulsão para obter uma produtividade fixa. . Na produção real, o tempo de aquecimento de controle é mais usado, e a temperatura do blank é medida quando o equipamento é depurado, e o tempo de aquecimento necessário para atingir a temperatura de aquecimento especificada e a diferença de temperatura entre a superfície e o centro do blank pode ser determinado sob uma determinada condição de tensão. Este método é ideal para processos de forjamento e estampagem com alta produtividade, que podem garantir processos contínuos de forjamento e estampagem. A segunda forma é controlar a potência de acordo com a temperatura, que na verdade é baseada na temperatura de aquecimento. Quando o branco atingir a temperatura de aquecimento especificada, ele será descarregado imediatamente.

forno. Este método é usado para blanks com requisitos rigorosos de temperatura de aquecimento final, como para conformação a quente de metais não ferrosos. Geralmente, no aquecimento por indução controlado pela temperatura, apenas um pequeno número de blanks pode ser aquecido em um indutor, porque há muitos blanks aquecidos ao mesmo tempo e a temperatura de aquecimento é difícil de controlar.

Quando a potência do blank de entrada, a área aquecida e a densidade de potência superficial que atendem aos requisitos de aplicação são obtidas, o indutor pode ser projetado e calculado. A chave é determinar o número de voltas da bobina de indução, a partir do qual a corrente e a eficiência elétrica do indutor podem ser calculadas. , Fator de potência COS A e o tamanho da seção transversal do condutor da bobina de indução.

O projeto e o cálculo do indutor são mais problemáticos e há muitos itens de cálculo. Como algumas suposições são feitas na fórmula de cálculo de derivação, ela não é completamente consistente com a situação real de aquecimento por indução, portanto, é mais difícil calcular um resultado muito preciso. . Às vezes, há muitas voltas da bobina de indução e a temperatura de aquecimento necessária não pode ser alcançada dentro do tempo de aquecimento especificado; quando o número de voltas da bobina de indução é pequeno, a temperatura de aquecimento excedeu a temperatura de aquecimento necessária dentro do tempo de aquecimento especificado. Embora uma derivação possa ser reservada na bobina de indução e ajustes apropriados possam ser feitos, às vezes devido a limitações estruturais, especialmente o indutor de frequência de potência, não é conveniente deixar uma derivação. Para esses sensores que não atendem aos requisitos tecnológicos, eles precisam ser sucateados e reprojetados para fabricar novos. De acordo com nossos anos de prática, alguns dados empíricos e gráficos são obtidos, o que não apenas simplifica o processo de projeto e cálculo, economiza tempo de cálculo, mas também fornece resultados de cálculo confiáveis.

Several principles that should be considered in the design of the sensor are introduced as follows.

1. Use diagramas para simplificar os cálculos

Alguns resultados de cálculo foram listados na tabela para seleção direta, como o diâmetro do blank, frequência atual, temperatura de aquecimento, diferença de temperatura entre a superfície e o centro do blank e tempo de aquecimento na Tabela 3-15. Alguns dados empíricos podem ser usados ​​para a perda de calor por condução e radiação durante o aquecimento por indução do branco. A perda de calor do bloco cilíndrico sólido é 10% -15% da potência efetiva do aquecimento do bloco, e a perda de calor do bloco cilíndrico oco é a potência efetiva do aquecimento do bloco. 15% -25%, este cálculo não afetará a precisão do cálculo.

2. Selecione o limite inferior da frequência atual

Quando o blank é aquecido por indução, duas frequências de corrente podem ser selecionadas para o mesmo diâmetro do blank (veja a Tabela 3-15). A frequência de corrente mais baixa deve ser selecionada, porque a frequência de corrente é alta e o custo da fonte de alimentação é alto.

3. Selecione a tensão nominal

A tensão terminal do indutor seleciona a tensão nominal para aproveitar ao máximo a capacidade da fonte de alimentação, especialmente no caso de aquecimento por indução de frequência de energia, se a tensão terminal do indutor for menor que a tensão nominal da fonte de alimentação, o número de capacitores usados ​​para melhorar o fator de potência cos

4. Potência média de aquecimento e potência de instalação do equipamento

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. Controle a potência por unidade de área

When the blank is induction heated, due to the requirements of the temperature difference between the surface and the center of the blank and the heating time, the power per unit area of ​​the blank is selected to be 0.2-0. 05kW/cm2o when designing the inductor.

6. Seleção de resistividade em branco

Quando o blank adota aquecimento por indução sequencial e contínuo, a temperatura de aquecimento do blank no sensor muda continuamente de baixa para alta ao longo da direção axial. Ao calcular o sensor, a resistência do branco deve ser selecionada de acordo com 100 ~ 200°C inferior à temperatura de aquecimento. taxa, o resultado do cálculo será mais preciso.

7. Seleção do número de fase do sensor de frequência de energia

Os indutores de frequência de potência podem ser projetados como monofásicos, bifásicos e trifásicos. O indutor de frequência de alimentação monofásico tem um melhor efeito de aquecimento, e o indutor de frequência de alimentação trifásico tem uma grande força eletromagnética, que às vezes empurra o branco para fora do indutor. Se o indutor de frequência de alimentação monofásico precisar de uma grande potência, um balanceador trifásico precisa ser adicionado ao sistema de fonte de alimentação para equilibrar a carga da fonte de alimentação trifásica. O indutor de frequência de alimentação trifásico pode ser conectado à fonte de alimentação trifásica. A carga da fonte de alimentação trifásica não pode ser completamente equilibrada e a própria tensão da fonte de alimentação trifásica fornecida pela oficina da fábrica não é a mesma. Ao projetar um indutor de frequência de energia, monofásico ou trifásico deve ser selecionado de acordo com o tamanho do blank, o tipo de forno de aquecimento por indução usado, o nível de temperatura de aquecimento e o tamanho da produtividade.

8. Seleção do método de cálculo do sensor

Devido às diferentes estruturas dos indutores, os indutores usados ​​para aquecimento por indução de frequência intermediária não são equipados com condutores magnéticos (os fornos de fusão por indução de frequência intermediária de grande capacidade são equipados com condutores magnéticos), enquanto os indutores para aquecimento por indução de frequência elétrica são equipados com condutores magnéticos, portanto No projeto e cálculo do indutor, considera-se que o indutor sem condutor magnético adota o método de cálculo de indutância, e o indutor com condutor magnético adota o método de cálculo do circuito magnético, e os resultados do cálculo são mais precisos .

9. Aproveite ao máximo a água de resfriamento do indutor para economizar energia

A água usada para resfriar o sensor é apenas para resfriamento e não está contaminada. Geralmente, a temperatura da água de entrada é inferior a 30Y e a temperatura da água de saída após o resfriamento é de 50Y. Atualmente, a maioria dos fabricantes utiliza a água de resfriamento em circulação. Se a temperatura da água for alta, eles adicionarão água à temperatura ambiente para reduzir a temperatura da água, mas o calor da água de resfriamento não é usado. O forno de aquecimento por indução de frequência de potência de uma fábrica tem uma potência de 700kW. Se a eficiência do indutor for de 70%, 210kW de calor serão retirados pela água e o consumo de água será de 9t/h. Para aproveitar ao máximo a água quente após o resfriamento do indutor, a água quente resfriada pode ser introduzida na oficina de produção como água doméstica. Como o forno de aquecimento por indução funciona continuamente em três turnos por dia, a água quente está disponível para as pessoas usarem 24 horas por dia no banheiro, o que aproveita ao máximo a água de resfriamento e a energia térmica.