Кілька проблем у конструкції датчика

Індукційне нагрівальне обладнання включає в себе індукційна нагрівальна піч, джерело живлення, система водяного охолодження та обладнання для завантаження та розвантаження матеріалів тощо, але головною метою є розробка індуктора з високою ефективністю нагрівання, низьким енергоспоживанням і тривалим використанням.

Індуктори, що використовуються для індукційного нагріву заготовок, в основному є багатовитковими спіральними індукторами. Відповідно до форми, розміру та технологічних вимог заготовки вибирається конструктивна форма індуктора та тип печі для нагрівання. По-друге, вибрати відповідну частоту струму та визначити потужність, необхідну для нагрівання заготовки, яка включає ефективну потужність, необхідну для нагрівання самої заготовки та її різні тепловтрати.

Коли заготовка нагрівається індукційно, потужність і щільність потужності, що надходять на поверхню заготовки внаслідок індукції, визначаються різними факторами. Різниця температур між поверхнею та центром заготовки, необхідна для процесу, визначає максимальний час нагрівання та щільність потужності заготовки в індукторі, що також визначає довжину індукційної котушки для послідовного та безперервного індукційного нагріву. Довжина використовуваної індукційної котушки залежить від довжини заготовки.

У більшості випадків напруга на клемі індуктора приймає фіксовану напругу в конструкції та фактичному використанні, і напруга не змінюється протягом усього процесу від початку нагрівання до кінця нагрівання. Лише при періодичному індукційному нагріванні напругу необхідно зменшити, коли необхідний рівномірний нагрів заготовки, або коли температура нагріву перевищує точку Кюрі, коли магнітний матеріал нагрівається індукційно, магнетизм матеріалу зникає, а швидкість нагрівання становить сповільнилося. Щоб збільшити швидкість нагрівання А, збільште напругу на клемах індуктора. Протягом 24 годин на добу напруга, що подається на заводі, коливається, і її діапазон іноді досягає 10% -15%. При використанні такої напруги джерела живлення для індукційного нагрівання частоти потужності температура нагріву заготовки дуже непостійна за той самий час нагрівання. Якщо вимоги до температури нагрівання заготовки є відносно жорсткими, слід використовувати стабільну напругу джерела живлення. Тому до системи живлення необхідно додати стабілізатор напруги, щоб забезпечити коливання напруги на клемі індуктора нижче 2%. Дуже важливо нагрівати заготовку шляхом нагрівання, інакше механічні властивості довгої заготовки будуть непостійними після термічної обробки.

Контроль потужності при індукційному нагріванні заготовки можна розділити на два види. Перша форма заснована на принципі контролю часу нагріву. Відповідно до тактового часу виробництва заготовка відправляється в піч індукційного нагріву для нагрівання та виштовхування для отримання фіксованої продуктивності. . У фактичному виробництві більше використовується контрольний час нагрівання, а температура заготовки вимірюється, коли обладнання налагоджено, а час нагріву, необхідний для досягнення заданої температури нагріву та різниці температур між поверхнею та центром заготовки можна визначити за певних умов напруги. Цей метод ідеально підходить для ковальсько-штампувальних процесів з високою продуктивністю, що дозволяє забезпечити безперервність процесів кування та штампування. Друга форма полягає в контролі потужності відповідно до температури, яка фактично базується на температурі нагріву. Коли заготовка досягне заданої температури нагріву, вона буде негайно вивантажена.

піч. Цей метод використовується для заготовок із суворими вимогами до кінцевої температури нагріву, наприклад для гарячого формування кольорових металів. Як правило, при індукційному нагріванні, керованому температурою, лише невелика кількість заготовок може бути нагріта в одному індукторі, оскільки багато заготовок нагріваються одночасно, і температуру нагріву важко контролювати.

Коли отримано потужність вхідної заготовки, нагріту площу та поверхневу щільність потужності, які відповідають вимогам застосування, індуктор можна спроектувати та розрахувати. Ключовим є визначення кількості витків індукційної котушки, з якої можна розрахувати силу струму та електричну ефективність індуктора. , Коефіцієнт потужності COS A і розмір поперечного перерізу провідника індукційної котушки.

Конструкція і розрахунок індуктора більш клопітка, а пунктів розрахунку багато. Оскільки у формулі розрахунку виведення зроблено деякі припущення, вона не повністю узгоджується з фактичною ситуацією індукційного нагрівання, тому обчислити дуже точний результат складніше. . Іноді індукційна котушка має занадто багато витків, і необхідна температура нагріву не може бути досягнута протягом зазначеного часу нагріву; коли кількість витків індукційної котушки невелика, температура нагріву перевищила необхідну температуру нагріву протягом зазначеного часу нагріву. Незважаючи на те, що на індукційній котушці можна зарезервувати відвод і виконати відповідні налаштування, іноді через структурні обмеження, особливо індуктора промислової частоти, залишати відвод незручно. Такі датчики, які не відповідають технологічним вимогам, підлягають утилізації та переробці для виготовлення нових. Згідно з нашою багаторічною практикою, отримано деякі емпіричні дані та діаграми, що не тільки спрощує процес проектування та розрахунку, економить час розрахунку, але й забезпечує надійні результати розрахунку.

Кілька принципів, які слід враховувати при розробці датчика, представлені нижче.

1. Для спрощення обчислень використовуйте схеми

Деякі результати розрахунків наведено в таблиці для прямого вибору, як-от діаметр заготовки, частота струму, температура нагрівання, різниця температур між поверхнею та центром заготовки та час нагрівання в таблиці 3-15. Деякі емпіричні дані можуть бути використані для теплопровідності та радіаційних втрат тепла під час індукційного нагріву заготовки. Втрата тепла суцільної циліндричної заготовки становить 10% -15% від ефективної потужності нагріву заготовки, а втрата тепла порожнистої циліндричної заготовки становить ефективну потужність нагріву заготовки. 15% -25%, цей розрахунок не вплине на точність розрахунку.

2. Виберіть нижню межу частоти струму

При індукційному нагріванні заготовки можна вибрати дві частоти струму для одного діаметра заготовки (див. Таблицю 3-15). Слід вибрати нижчу частоту струму, оскільки частота струму висока і вартість джерела живлення висока.

3. Виберіть номінальну напругу

Напруга на клемі індуктора вибирає номінальну напругу для повного використання потужності джерела живлення, особливо у випадку індукційного нагріву промислової частоти, якщо напруга на клемі індуктора нижча за номінальну напругу джерела живлення, кількість конденсаторів, що використовуються для підвищення коефіцієнта потужності cos

4. Середня теплова потужність і потужність установки обладнання

Нагрів заготовки відбувається безперервно або послідовно. Коли напруга на клемах, що подається на котушку індуктивності, є постійною, потужність, споживана індуктором, залишається незмінною. Розрахована за середньою потужністю, установча потужність обладнання повинна бути лише більшою за середню потужність. В якості циклу використовується заготовка з магнітного матеріалу. Тип індукційного нагріву, потужність, споживана індуктором, змінюється з часом нагрівання, а потужність нагріву до точки Кюрі в 1.5-2 рази перевищує середню потужність, тому потужність установки обладнання повинна бути більшою, ніж порожній нагрів до точки Кюрі точка. потужність.

5. Контролюйте потужність на одиницю площі

При індукційному нагріванні заготовки, враховуючи вимоги до різниці температур між поверхнею і центром заготовки і часу нагріву, потужність на одиницю площі заготовки вибирають 0.2-0. 05кВт/см2о при проектуванні індуктора.

6. Вибір холостого питомого опору

Коли заготовка приймає послідовне та безперервне індукційне нагрівання, температура нагрівання заготовки в датчику постійно змінюється від низької до високої вздовж осьового напрямку. Під час розрахунку датчика опір заготовки слід вибирати на 100 ~ 200 °C нижче температури нагрівання. ставки, результат розрахунку буде більш точним.

7. Вибір номера фази датчика промислової частоти

Індуктори промислової частоти можуть бути виконані як однофазні, двофазні та трифазні. Однофазний індуктор промислової частоти має кращий ефект нагріву, а трифазний індуктор промислової частоти має велику електромагнітну силу, яка іноді виштовхує заготовку з індуктора. Якщо однофазний індуктор частоти потребує великої потужності, до системи живлення потрібно додати трифазний балансир, щоб збалансувати навантаження трифазного джерела живлення. Трифазний частотний індуктор можна підключити до трифазного джерела живлення. Навантаження трифазного джерела живлення не може бути повністю збалансованим, а сама напруга трифазного джерела живлення, що надається заводським цехом, не є однаковою. При проектуванні індуктора промислової частоти слід вибирати однофазний або трифазний відповідно до розміру заготовки, типу використовуваної індукційної нагрівальної печі, рівня температури нагріву та розміру продуктивності.

8. Вибір методу розрахунку датчика

Через різну конструкцію індукторів індуктори для індукційного нагріву середньої частоти не оснащені магнітопроводами (індукційні плавильні печі великої потужності оснащені магнітопроводами), а індуктори для індукційного нагріву потужності оснащені магнітних провідників, тому при проектуванні та розрахунку індуктора вважається, що індуктор без магнітного провідника використовує метод розрахунку індуктивності, а індуктор з магнітним провідником приймає метод розрахунку магнітного кола, і результати розрахунку є більш точними. .

9. Повністю використовуйте воду для охолодження індуктора для економії енергії

Вода, яка використовується для охолодження датчика, призначена лише для охолодження і не є забрудненою. Як правило, температура води на вході менше 30Y, а температура води на виході після охолодження становить 50Y. В даний час більшість виробників використовують охолоджуючу воду в циркуляції. Якщо температура води висока, вони додають воду кімнатної температури, щоб знизити температуру води, але тепло охолоджувальної води не використовується. Частотна індукційна нагрівальна піч на заводі має потужність 700 кВт. При ККД індуктора 70% вода забере 210кВт тепла, а витрата води становитиме 9т/год. Щоб повністю використати гарячу воду після охолодження індуктора, охолоджена гаряча вода може подаватися у виробничий цех як побутова вода. Оскільки індукційна нагрівальна піч працює безперервно в три зміни на добу, гаряча вода доступна для людей цілодобово у ванній кімнаті, що повністю використовує охолоджуючу воду та теплову енергію.