傳感器設計中的幾個問題

感應加熱設備包括 感應加熱爐、電源、水冷系統和裝卸物料的機械等，但主要目的是設計一種加熱效率高、功耗低、使用時間長的電感器。

用於毛坯感應加熱的電感器主要是多匝螺旋電感器。 根據毛坯的形狀、尺寸和工藝要求，選擇感應器的結構形式和加熱的爐型。 二是選擇合適的電流頻率，確定坯料加熱所需的功率，其中包括坯料本身加熱所需的有效功率及其各種熱損失。

當毛坯被感應加熱時，由於感應而輸入到毛坯表面的功率和功率密度是由各種因素決定的。 工藝所需的毛坯表面和中心的溫差決定了毛坯在感應器中的最大加熱時間和功率密度，這也決定了感應線圈的長度，用於順序和連續感應加熱。 所用感應線圈的長度取決於坯料的長度。

大多數情況下，電感的端電壓在設計和實際使用中採用固定電壓，從加熱開始到加熱結束的整個過程中電壓不變。 只有在周期性感應加熱中，當毛坯加熱需要均勻時，或加熱溫度超過居里點時，磁性材料感應加熱時，材料的磁性消失，加熱速率為慢下來。 為了增加加熱速率和增加電感的端電壓。 在一天24小時內，工廠提供的電壓是波動的，其幅度有時會達到10%-15%。 當使用這樣的電源電壓進行工頻感應加熱時，在相同的加熱時間內，坯料的加熱溫度是非常不一致的。 當毛坯的加熱溫度要求比較嚴格時，應採用穩定的電源電壓。 因此，需要在供電系統中增加穩壓裝置，保證電感端電壓波動在2%以下。 通過加熱對工件進行加熱非常重要，否則長工件熱處理後的機械性能會不一致。

毛坯感應加熱時的功率控制可分為兩種形式。 第一種形式是基於控制加熱時間的原理。 根據生產節拍時間，將毛坯送入感應加熱爐加熱推出，獲得固定的生產率。 . 實際生產中，控制加熱時間使用較多，設備調試時測量毛坯溫度，達到規定加熱溫度所需的加熱時間和毛坯表面與中心的溫差可以在一定的電壓條件下確定。 這種方法非常適用於高生產率的鍛壓和沖壓工藝，可以保證連續的鍛壓和沖壓工藝。 第二種形式是根據溫度控制功率，實際上是根據加熱溫度。 當坯料達到規定的加熱溫度時，立即出料。

爐。 這種方法用於對最終加熱溫度有嚴格要求的坯料，如有色金屬的熱成型。 一般在溫度控制的感應加熱中，一個感應器只能加熱少量的毛坯，因為同時加熱的毛坯很多，加熱溫度難以控制。

得到滿足應用要求的輸入空白功率、受熱面積和表面功率密度後，即可設計計算電感。 關鍵是確定感應線圈的匝數，由此可以計算出電感的電流和電效率。 ，功率因數COS A和感應線圈導體的橫截面尺寸。

電感的設計和計算比較麻煩，計算項目很多。 由於推導計算公式中做了一些假設，與實際感應加熱情況並不完全一致，因此較難計算出非常準確的結果。 . 有時感應線圈匝數過多，在規定的加熱時間內達不到要求的加熱溫度； 感應線圈匝數較少時，在規定的加熱時間內加熱溫度已超過所需加熱溫度。 雖然可以在感應線圈上預留一個抽頭並進行適當的調整，但有時由於結構的限制，特別是工頻電感，不方便留一個抽頭。 對於此類不符合技術要求的傳感器，必須報廢並重新設計以製造新的傳感器。 根據我們多年的實踐，得到了一些經驗數據和圖表，不僅簡化了設計計算過程，節省了計算時間，而且提供了可靠的計算結果。

下面介紹傳感器設計中應考慮的幾個原則。

1. Use diagrams to simplify calculations

圖表中列出了一些計算結果供直接選擇，如表 3-15 中的毛坯直徑、電流頻率、加熱溫度、毛坯表面與中心之間的溫差和加熱時間。 一些經驗數據可用於坯料感應加熱過程中的傳導和輻射熱損失。 實心圓柱毛坯的熱損失為毛坯加熱有效功率的10%-15%，空心圓柱毛坯的熱損失為毛坯加熱有效功率。 15%-25%，這個計算不會影響計算的準確性。

2.選擇當前頻率的下限

When the blank is induction heated, two current frequencies can be selected for the same blank diameter (see Table 3-15). The lower current frequency should be selected, because the current frequency is high and the cost of the power supply is high.

3.選擇額定電壓

電感端電壓選擇額定電壓以充分利用電源的容量，特別是工頻感應加熱的情況下，如果電感端電壓低於電源的額定電壓，用於提高功率因數 cos 的電容器數量

4、平均加熱功率和設備安裝功率

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.控制單位面積功率

對毛坯進行感應加熱時，由於毛坯表面與中心的溫差和加熱時間的要求，毛坯單位面積功率選擇為0.2-0。 設計電感時為05kW/cm2o。

6. Selection of blank resistivity

當毛坯採用順序連續感應加熱時，毛坯在傳感器內的加熱溫度沿軸向由低到高連續變化。 計算傳感器時，毛坯的電阻應按低於加熱溫度100～200℃來選擇。 率，計算結果會更準確。

7、工頻傳感器相數的選擇

工頻電感可設計為單相、二相和三相。 單相工頻電感的發熱效果較好，三相工頻電感電磁力大，有時會將坯料推出電感。 如果單相工頻電感需要大功率，則需要在供電系統中增加一個三相平衡器來平衡三相電源的負載。 三相工頻電感可接三相電源。 三相電源的負載不能完全平衡，工廠車間本身提供的三相電源電壓也不一樣。 設計工頻感應器時，應根據毛坯尺寸、所用感應加熱爐的種類、加熱溫度的高低和生產率的大小來選擇單相或三相。

8、傳感器計算方式的選擇

由於感應器結構不同，中頻感應加熱用感應器不帶導磁體（大容量中頻感應熔煉爐帶導磁體），工頻感應加熱用感應器帶導磁體。磁導體，所以在電感的設計計算中，考慮了無磁導體的電感採用電感計算方法，有磁導體的電感採用磁路計算方法，計算結果更準確.

9、充分利用電感的冷卻水，節約能源

用於冷卻傳感器的水僅用於冷卻，沒有被污染。 一般進水溫度小於30Y，冷卻後出水溫度為50Y。 目前，大多數製造商使用循環冷卻水。 如果水溫高，他們會加入常溫水來降低水溫，但冷卻水的熱量不會被利用。 某廠工頻感應加熱爐功率為700kW。 如果感應器的效率為70%，則有210kW的熱量被水帶走，耗水量為9t/h。 為了充分利用感應器冷卻後的熱水，可將冷卻後的熱水作為生活用水引入生產車間。 由於感應加熱爐每天三班倒連續運行，浴室內24小時都有熱水供人們使用，充分利用了冷卻水和熱能。