Несколько проблем в конструкции датчика

Индукционное нагревательное оборудование включает в себя печь индукционного нагрева, источник питания, система водяного охлаждения и оборудование для загрузки и разгрузки материалов и т. д., но основной целью является разработка индуктора с высокой эффективностью нагрева, низким энергопотреблением и длительным использованием.

Индукторы, применяемые для индукционного нагрева заготовок, в основном представляют собой многовитковые спиральные индукторы. В соответствии с формой, размерами и технологическими требованиями заготовки выбирают конструктивную форму индуктора и тип печи для нагрева. Во-вторых, выбрать соответствующую частоту тока и определить мощность, необходимую для нагрева заготовки, включающую в себя эффективную мощность, необходимую для нагрева самой заготовки и ее различных тепловых потерь.

При индукционном нагреве заготовки мощность и удельная мощность, подводимая к поверхности заготовки за счет индукции, определяются различными факторами. Требуемая технологическим процессом разница температур между поверхностью и центром заготовки определяет максимальное время нагрева и удельную мощность заготовки в индукторе, что также определяет длину индукционной катушки при последовательном и непрерывном индукционном нагреве. Длина используемой индукционной катушки зависит от длины заготовки.

В большинстве случаев напряжение на клеммах индуктора принимает фиксированное напряжение при расчете и фактическом использовании, и напряжение не изменяется в течение всего процесса от начала нагрева до конца нагрева. Только при периодическом индукционном нагреве напряжение необходимо уменьшать, когда необходимо, чтобы нагрев заготовки был равномерным, или когда температура нагрева превышает точку Кюри, когда магнитный материал нагревается индукцией, магнетизм материала исчезает, а скорость нагрева уменьшается. замедлился. Для увеличения скорости нагрева А увеличивают напряжение на выводах индуктора. В течение 24 часов в сутки напряжение, выдаваемое на заводе, колеблется, и его диапазон иногда достигает 10%-15%. При использовании такого напряжения питания для индукционного нагрева промышленной частоты температура нагрева заготовки очень непостоянна в одно и то же время нагрева. Когда требования к температуре нагрева заготовки относительно строгие, следует использовать стабильное напряжение питания. Следовательно, в систему электропитания необходимо добавить устройство стабилизации напряжения, чтобы гарантировать, что напряжение на клеммах катушки индуктивности колеблется ниже 2%. Очень важно нагреть заготовку нагревом, иначе механические свойства длинной заготовки будут непостоянными после термической обработки.

Управление мощностью при индукционном нагреве заготовки можно разделить на две формы. Первая форма основана на принципе контроля времени нагрева. В зависимости от времени производственного такта заготовка отправляется в индукционную нагревательную печь для нагрева и выталкивания для получения фиксированной производительности. . В реальном производстве контрольное время нагрева используется больше, а температура заготовки измеряется при отладке оборудования, а также время нагрева, необходимое для достижения заданной температуры нагрева и разности температур между поверхностью и центром заготовки. можно определить при определенном напряжении. Этот метод идеален для процессов ковки и штамповки с высокой производительностью, что позволяет обеспечить непрерывные процессы ковки и штамповки. Вторая форма заключается в управлении мощностью в зависимости от температуры, которая фактически зависит от температуры нагрева. Когда заготовка достигает заданной температуры нагрева, она немедленно выгружается.

печь. Этот метод используется для заготовок с жесткими требованиями к конечной температуре нагрева, например, для горячей штамповки цветных металлов. Как правило, при индукционном нагреве, регулируемом температурой, в одном индукторе можно нагревать только небольшое количество заготовок, поскольку одновременно нагревается много заготовок, а температуру нагрева трудно контролировать.

Когда мощность входной заготовки, площадь нагрева и плотность мощности на поверхности будут получены, которые соответствуют требованиям приложения, можно спроектировать и рассчитать индуктор. Ключевым моментом является определение количества витков индукционной катушки, по которому можно рассчитать ток и электрический КПД катушки индуктивности. , коэффициент мощности COS A и размер поперечного сечения проводника индукционной катушки.

Конструкция и расчет индуктора более хлопотны, и есть много пунктов расчета. Поскольку в расчетной формуле сделаны некоторые допущения, она не полностью соответствует фактической ситуации с индукционным нагревом, поэтому очень сложно рассчитать очень точный результат. . Иногда бывает слишком много витков индукционной катушки, и требуемая температура нагрева не может быть достигнута в течение заданного времени нагрева; когда число витков индукционной катушки невелико, температура нагрева превышает требуемую температуру нагрева в течение заданного времени нагрева. Хотя на индукционной катушке может быть зарезервирован отвод и могут быть выполнены соответствующие регулировки, иногда из-за конструктивных ограничений, особенно индуктора промышленной частоты, оставлять отвод неудобно. Такие датчики, не соответствующие технологическим требованиям, приходится утилизировать и перепроектировать для изготовления новых. Согласно нашей многолетней практике получены некоторые эмпирические данные и диаграммы, что не только упрощает процесс проектирования и расчета, экономит время расчета, но и обеспечивает надежные результаты расчета.

Несколько принципов, которые следует учитывать при разработке датчика, представлены ниже.

1. Используйте диаграммы для упрощения расчетов

Некоторые результаты расчетов приведены в таблице для прямого выбора, такие как диаметр заготовки, частота тока, температура нагрева, разница температур между поверхностью и центром заготовки и время нагрева в таблице 3-15. Некоторые эмпирические данные могут быть использованы для кондуктивных и радиационных теплопотерь при индукционном нагреве заготовки. Теплопотери сплошной цилиндрической заготовки составляют 10-15% эффективной мощности нагрева заготовки, а теплопотери полой цилиндрической заготовки – эффективной мощности нагрева заготовки. 15%-25%, этот расчет не повлияет на точность расчета.

2. Выберите нижний предел текущей частоты

При индукционном нагреве заготовки можно выбрать две частоты тока для одного и того же диаметра заготовки (см. Таблицу 3-15). Следует выбирать более низкую частоту тока, потому что частота тока высока, а стоимость источника питания высока.

3. Выберите номинальное напряжение

Напряжение на клеммах индуктора выбирает номинальное напряжение для полного использования мощности источника питания, особенно в случае индукционного нагрева промышленной частоты, если напряжение на клеммах индуктора ниже номинального напряжения источника питания, количество конденсаторов, используемых для улучшения коэффициента мощности cos

4. Средняя мощность нагрева и мощность установки оборудования

Заготовку нагревают непрерывно или последовательно. Когда напряжение на клеммах, подаваемое на индуктор, «=постоянно, мощность, потребляемая индуктором, остается неизменной. Рассчитанная по средней мощности мощность установки оборудования должна быть только больше средней мощности. В качестве цикла используется заготовка из магнитного материала. Тип индукционный нагрев, мощность, потребляемая индуктором, изменяется со временем нагрева, а мощность нагрева до точки Кюри в 1.5-2 раза превышает среднюю мощность, поэтому мощность установки оборудования должна быть больше, чем холостой нагрев до точки Кюри. точка. сила.

5. Контролируйте мощность на единицу площади

При индукционном нагреве заготовки из-за требований перепада температур между поверхностью и центром заготовки и времени нагрева мощность на единицу площади заготовки выбирают равной 0.2-0. 05кВт/см2о при проектировании индуктора.

6. Выбор холостого сопротивления

Когда заготовка подвергается последовательному и непрерывному индукционному нагреву, температура нагрева заготовки в датчике непрерывно изменяется от низкой до высокой вдоль осевого направления. При расчете датчика сопротивление заготовки следует выбирать на 100~200°С ниже температуры нагрева. Скорость, результат расчета будет более точным.

7. Выбор номера фазы датчика промышленной частоты

Катушки индуктивности промышленной частоты могут быть однофазными, двухфазными и трехфазными. Однофазный индуктор промышленной частоты обладает лучшим нагревательным эффектом, а трехфазный индуктор промышленной частоты имеет большую электромагнитную силу, которая иногда выталкивает заглушку из индуктора. Если однофазному индуктору промышленной частоты требуется большая мощность, в систему электроснабжения необходимо добавить трехфазный балансир, чтобы сбалансировать нагрузку трехфазного источника питания. Индуктивность трехфазной промышленной частоты может быть подключена к трехфазному источнику питания. Нагрузка трехфазного источника питания не может быть полностью сбалансирована, а само напряжение трехфазного источника питания, обеспечиваемое заводским цехом, неодинаково. При проектировании индуктора промышленной частоты следует выбирать однофазный или трехфазный в зависимости от размера заготовки, типа применяемой индукционной нагревательной печи, уровня температуры нагрева и величины производительности.

8. Выбор метода расчета датчика

В связи с различной конструкцией индукторов индукторы, используемые для индукционного нагрева промежуточной частоты, не снабжены магнитопроводами (большой емкости индукционные плавильные печи промежуточной частоты снабжены магнитопроводами), а индукторы для индукционного нагрева промышленной частоты снабжены магнитопроводами. магнитные проводники, поэтому при проектировании и расчете индуктора считается, что индуктор без магнитопровода использует метод расчета индуктивности, а индуктор с магнитопроводом использует метод расчета магнитной цепи, и результаты расчета являются более точными. .

9. В полной мере используйте охлаждающую воду индуктора для экономии энергии.

Вода, используемая для охлаждения датчика, предназначена только для охлаждения и не загрязнена. Как правило, температура воды на входе составляет менее 30°С, а температура воды на выходе после охлаждения составляет 50°С. В настоящее время большинство производителей используют охлаждающую воду в обороте. Если температура воды высокая, они добавят воду комнатной температуры, чтобы снизить температуру воды, но тепло охлаждающей воды не используется. Индукционная нагревательная печь промышленной частоты завода имеет мощность 700 кВт. Если КПД индуктора 70%, то 210кВт тепла будет унесено водой, а расход воды составит 9т/ч. Чтобы полностью использовать горячую воду после охлаждения индуктора, охлажденную горячую воду можно подавать в производственный цех в качестве бытовой воды. Поскольку индукционная нагревательная печь работает непрерывно в три смены в сутки, горячая вода доступна для использования людьми 24 часа в сутки в ванной комнате, что позволяет полностью использовать охлаждающую воду и тепловую энергию.