Sensör Tasarımında Çeşitli Sorunlar

İndüksiyon ısıtma ekipmanı şunları içerir: indüksiyon ısıtma fırını, güç kaynağı, su soğutma sistemi ve malzemelerin yüklenmesi ve boşaltılması için makineler vb., ancak asıl amaç, yüksek ısıtma verimliliği, düşük güç tüketimi ve uzun süreli kullanım sağlayan bir indüktör tasarlamaktır.

Boşlukların indüksiyonla ısıtılması için kullanılan indüktörler, esas olarak çok dönüşlü spiral indüktörlerdir. İşlenmemiş parçanın şekli, boyutu ve proses gereksinimlerine göre indüktörün yapısal formu ve ısıtma için fırın tipi seçilir. İkincisi, uygun akım frekansını seçmek ve boşluğun kendisinin ısıtılması için gereken etkin gücü ve çeşitli ısı kayıplarını içeren boşluğun ısıtılması için gereken gücü belirlemektir.

Boşluk endüktif olarak ısıtıldığında, endüksiyon nedeniyle boşluğun yüzeyine giren güç ve güç yoğunluğu çeşitli faktörler tarafından belirlenir. İşlemin gerektirdiği boşluğun yüzeyi ve merkezi arasındaki sıcaklık farkı, indüktördeki boşluğun maksimum ısıtma süresini ve güç yoğunluğunu belirler, bu da sıralı ve sürekli endüksiyonlu ısıtma için endüksiyon bobininin uzunluğunu belirler. Kullanılan endüksiyon bobininin uzunluğu, boşluğun uzunluğuna bağlıdır.

Çoğu durumda, indüktörün terminal voltajı tasarım ve fiili kullanımda sabit bir voltajı benimser ve ısıtmanın başlangıcından ısıtmanın sonuna kadar tüm süreç boyunca voltaj değişmez. Sadece periyodik indüksiyonla ısıtmada, boş ısıtmanın düzgün olması gerektiğinde veya manyetik malzeme indüksiyonla ısıtıldığında ısıtma sıcaklığı Curie noktasını aştığında voltajın düşürülmesi gerekir, malzemenin manyetizması kaybolur ve ısıtma hızı yavaşladı. Isıtma hızını artırmak ve indüktörün terminal voltajını artırmak için. Günün 24 saati fabrikada sağlanan voltaj dalgalanıyor ve aralığı bazen %10 – %15’e ulaşıyor. Güç frekansı indüksiyonlu ısıtma için böyle bir güç kaynağı voltajı kullanıldığında, aynı ısıtma süresinde boşluğun ısıtma sıcaklığı çok tutarsızdır. Boşluğun ısıtma sıcaklığı gereksinimleri nispeten katı olduğunda, kararlı bir güç kaynağı voltajı kullanılmalıdır. Bu nedenle, indüktörün terminal voltajının %2’nin altında dalgalanmasını sağlamak için güç kaynağı sistemine bir voltaj stabilize edici cihaz eklenmesi gerekir. İş parçasının ısıtılarak ısıtılması çok önemlidir, aksi takdirde uzun iş parçasının mekanik özellikleri ısıl işlemden sonra tutarsız olacaktır.

Boşluğun indüksiyonla ısıtılması sırasındaki güç kontrolü iki forma ayrılabilir. İlk form, ısıtma süresinin kontrol edilmesi ilkesine dayanmaktadır. Üretim takt süresine göre, boş, sabit bir üretkenlik elde etmek için ısıtma ve dışarı itme için indüksiyonlu ısıtma fırınına gönderilir. . Gerçek üretimde, kontrol ısıtma süresi daha fazla kullanılır ve ekipman hata ayıklandığında boşluğun sıcaklığı ölçülür ve belirtilen ısıtma sıcaklığına ulaşmak için gereken ısıtma süresi ve yüzey ile boşluğun merkezi arasındaki sıcaklık farkı ölçülür. belirli bir voltaj koşulu altında belirlenebilir. Bu yöntem, sürekli dövme ve damgalama işlemlerini sağlayabilen yüksek verimli dövme ve damgalama işlemleri için idealdir. İkinci form, gücü, aslında ısıtma sıcaklığına dayanan sıcaklığa göre kontrol etmektir. Boş, belirtilen ısıtma sıcaklığına ulaştığında hemen boşaltılacaktır.

fırın. Bu yöntem, demir dışı metallerin sıcak şekillendirilmesi gibi katı nihai ısıtma sıcaklığı gereksinimleri olan boşluklar için kullanılır. Genel olarak, sıcaklıkla kontrol edilen indüksiyonla ısıtmada, aynı anda ısıtılan birçok boşluk olduğundan ve ısıtma sıcaklığının kontrol edilmesi zor olduğundan, bir indüktörde yalnızca az sayıda boşluk ısıtılabilir.

Giriş boşluğunun gücü, ısıtılan alan ve uygulama gereksinimlerini karşılayan yüzey güç yoğunluğu elde edildiğinde, indüktör tasarlanabilir ve hesaplanabilir. Anahtar, indüktörün akım ve elektrik verimliliğinin hesaplanabileceği endüksiyon bobininin dönüş sayısını belirlemektir. , Güç faktörü COS A ve endüksiyon bobini iletkeninin kesit boyutu.

İndüktörün tasarımı ve hesaplanması daha zahmetlidir ve birçok hesaplama öğesi vardır. Türev hesaplama formülünde bazı varsayımlar yapıldığından, gerçek endüksiyon ısıtma durumu ile tamamen tutarlı değildir, bu nedenle çok doğru bir sonuç hesaplamak daha zordur. . Bazen endüksiyon bobini çok fazla dönüş yapar ve gerekli ısıtma sıcaklığına belirtilen ısıtma süresi içinde ulaşılamaz; indüksiyon bobininin dönüş sayısı az olduğunda, ısıtma sıcaklığı, belirtilen ısıtma süresi içinde gerekli ısıtma sıcaklığını aşmıştır. İndüksiyon bobini üzerinde bir musluk rezerve edilebilmesine ve uygun ayarlamalar yapılabilmesine rağmen, bazen yapısal sınırlamalar, özellikle de güç frekansı indüktörü nedeniyle, bir musluk bırakmak uygun değildir. Teknolojik gereksinimleri karşılamayan bu tür sensörler için hurdaya ayrılıp yenilerini üretmek için yeniden tasarlanmaları gerekir. Yılların pratiğine göre, sadece tasarım ve hesaplama sürecini basitleştirmekle kalmayıp, hesaplama süresinden tasarruf sağlayan, aynı zamanda güvenilir hesaplama sonuçları sağlayan bazı ampirik veriler ve grafikler elde edilmektedir.

Sensör tasarımında göz önünde bulundurulması gereken birkaç ilke aşağıdaki şekilde tanıtılmıştır.

1. Hesaplamaları basitleştirmek için diyagramları kullanın

Tablo 3-15’te levha çapı, akım frekansı, ısıtma sıcaklığı, levhanın yüzeyi ile merkezi arasındaki sıcaklık farkı ve ısıtma süresi gibi bazı hesaplama sonuçları doğrudan seçim için çizelgede listelenmiştir. Boşluğun indüksiyonla ısıtılması sırasında iletim ve radyasyon ısı kaybı için bazı ampirik veriler kullanılabilir. Katı silindirik boşluğun ısı kaybı, boş ısıtmanın etkin gücünün %10-15’i kadardır ve içi boş silindirik boşluğun ısı kaybı, boş ısıtmanın etkin gücüdür. %15 – %25, bu hesaplama hesaplamanın doğruluğunu etkilemeyecektir.

2. Mevcut frekansın alt sınırını seçin

Boşluk indüksiyonla ısıtıldığında, aynı boşluk çapı için iki akım frekansı seçilebilir (bkz. Tablo 3-15). Akım frekansı yüksek olduğundan ve güç kaynağının maliyeti yüksek olduğundan daha düşük akım frekansı seçilmelidir.

3. Nominal voltajı seçin

İndüktörün terminal voltajı, özellikle güç frekansı indüksiyonlu ısıtma durumunda, güç kaynağının kapasitesinden tam olarak yararlanmak için nominal voltajı seçer, eğer indüktörün terminal voltajı güç kaynağının nominal voltajından düşükse, güç faktörünü iyileştirmek için kullanılan kapasitör sayısı cos

4. Ortalama ısıtma gücü ve ekipman kurulum gücü

Boş, sürekli veya sıralı olarak ısıtılır. İndüktöre sağlanan terminal voltajı “=sabit olduğunda, indüktör tarafından tüketilen güç değişmeden kalır. Ortalama güçle hesaplanan ekipmanın kurulum gücünün yalnızca ortalama güçten daha büyük olması gerekir. Manyetik malzeme boşluğu bir döngü olarak kullanılır. Tip indüksiyon ısıtma, indüktör tarafından tüketilen güç ısıtma süresi ile değişir ve Curie noktasından önceki ısıtma gücü ortalama gücün 1.5-2 katıdır, bu nedenle ekipmanın kurulum gücü Curie’den önceki boş ısıtmadan daha büyük olmalıdır. puan. güç.

5. Birim alan başına gücü kontrol edin

Boşluk indüksiyonla ısıtıldığında, boşluğun yüzeyi ile merkezi arasındaki sıcaklık farkı ve ısıtma süresi gereksinimleri nedeniyle, boşluğun birim alanı başına güç 0.2-0 olarak seçilir. İndüktör tasarlanırken 05kW/cm2o.

6. Boş direnç seçimi

Boş parça sıralı ve sürekli indüksiyonlu ısıtmayı benimsediğinde, sensördeki boşluğun ısıtma sıcaklığı eksenel yön boyunca sürekli olarak düşükten yükseğe değişir. Sensör hesaplanırken, boşluğun direnci ısıtma sıcaklığından 100 ~ 200°C daha düşük seçilmelidir. oranı, hesaplama sonucu daha doğru olacaktır.

7. Güç frekans sensörünün faz numarası seçimi

Güç frekans indüktörleri tek fazlı, iki fazlı ve üç fazlı olarak tasarlanabilir. Tek fazlı güç frekans indüktörü daha iyi bir ısıtma etkisine sahiptir ve üç fazlı güç frekans indüktörü, bazen boşluğu indüktörden dışarı iten büyük bir elektromanyetik kuvvete sahiptir. Tek fazlı güç frekans indüktörünün büyük bir güce ihtiyacı varsa, üç fazlı güç kaynağının yükünü dengelemek için güç kaynağı sistemine üç fazlı bir dengeleyici eklenmesi gerekir. Üç fazlı güç frekans indüktörü, üç fazlı güç kaynağına bağlanabilir. Üç fazlı güç kaynağının yükü tamamen dengelenemez ve fabrika atölyesi tarafından sağlanan üç fazlı güç kaynağı voltajı aynı değildir. Bir güç frekans indüktörü tasarlanırken, boşluğun boyutuna, kullanılan indüksiyonlu ısıtma fırınının tipine, ısıtma sıcaklığı seviyesine ve verimlilik boyutuna göre tek fazlı veya üç fazlı seçilmelidir.

8. Sensör hesaplama yönteminin seçimi

İndüktörlerin farklı yapıları nedeniyle, orta frekanslı indüksiyonlu ısıtma için kullanılan indüktörler manyetik iletkenlerle donatılmamıştır (büyük kapasiteli ara frekanslı indüksiyon eritme fırınları manyetik iletkenlerle donatılmıştır), güç frekansı indüksiyonlu ısıtma için indüktörler ise manyetik iletkenlerle donatılmıştır. manyetik iletkenler, bu nedenle indüktörün tasarımında ve hesaplanmasında, manyetik iletkeni olmayan indüktörün endüktans hesaplama yöntemini benimsediği ve manyetik iletkenli indüktörün manyetik devre hesaplama yöntemini benimsediği ve hesaplama sonuçlarının daha doğru olduğu kabul edilir. .

9. Enerji tasarrufu için indüktörün soğutma suyundan tam olarak yararlanın

Sensörü soğutmak için kullanılan su sadece soğutma amaçlıdır ve kirli değildir. Genel olarak, giriş suyu sıcaklığı 30Y’den azdır ve soğutmadan sonra çıkış suyu sıcaklığı 50Y’dir. Şu anda çoğu üretici soğutma suyunu sirkülasyonda kullanıyor. Su sıcaklığı yüksekse, su sıcaklığını düşürmek için oda sıcaklığında su eklerler, ancak soğutma suyunun ısısı kullanılmaz. Bir fabrikanın güç frekanslı indüksiyonlu ısıtma fırını 700kW güce sahiptir. İndüktörün verimi %70 ise 210kW ısı su tarafından alınacak ve su tüketimi 9t/h olacaktır. İndüktörü soğuttuktan sonra sıcak sudan tam olarak yararlanmak için, soğutulan sıcak su üretim atölyesine kullanım suyu olarak verilebilir. İndüksiyonlu ısıtma fırını günde üç vardiya sürekli çalıştığı için banyoda 24 saat sıcak su bulunmakta olup, bu sayede soğutma suyu ve termal enerji tam olarak kullanılmaktadır.