DE1020132B - Low frequency induction furnace - Google Patents

Low frequency induction furnace

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Publication number
DE1020132B
DE1020132B DEA26046A DEA0026046A DE1020132B DE 1020132 B DE1020132 B DE 1020132B DE A26046 A DEA26046 A DE A26046A DE A0026046 A DEA0026046 A DE A0026046A DE 1020132 B DE1020132 B DE 1020132B
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DE
Germany
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heated
coil
workpiece
frequency induction
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Pending
Application number
DEA26046A
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German (de)
Inventor
Dr Ludwig Dreyfus
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ABB Norden Holding AB
Original Assignee
ASEA AB
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Induktionsöfen mit Zylinderspulen werden häufig zur Teilerwärmung von Stangenenden oder zur Erwärmung von abgehauenen Stücken oder Knüppeln über ihre ganze Länge verwendet. Hierbei wird immer die axiale Länge der Ofenspule etwas länger gemacht als die Länge des auf volle Temperatur zu erhitzenden Werkstückes. Hierdurch erreicht man bei Hochfrequenzöfen mit konstanter Windungsdichte, daß das Werkstück praktisch gleichförmig über die ganze Länge (bei Knüppelerwärmung) oder über die vorgeschriebene Teillänge (bei Stangenerwärmung) erwärmt wird.Induction furnaces with solenoid coils are often used for partial heating of rod ends or for heating used from cut pieces or clubs over their entire length. The axial length is always used here made the furnace coil slightly longer than the length of the workpiece to be heated to full temperature. Through this in high-frequency furnaces with a constant winding density, one achieves that the workpiece is practically uniform over the entire length (when billet heating) or over the prescribed partial length (when bar heating) is heated.

Als nun in den letzten Jahren der Niederfrequenzofen für 50 oder 60 Hz für die Erwärmung von großen Stücken Verbreitung gefunden hat, insbesondere für die Erwärmung von großen magnetischen Knüppeln bis auf den Curiepunkt, hat man die gleiche Ausführung der Ofenspule mit überragenden Enden und gleichem Strom in allen Windungen der Spule übernommen, aber trotzdem stellte man bei Niederfrequenzöfen dieser Art fest, daß die freien Enden des Werkstückes immer kälter blieben als der mittlere Teil. Es ist der Zweck der Erfindung, diesen Mißstand zu beseitigen.As now, in recent years, the low frequency furnace for 50 or 60 Hz for heating large pieces Has found widespread use, especially for the heating of large magnetic billets up to the Curie point, one has the same design of the furnace coil with protruding ends and the same current in taken over all turns of the coil, but it was found in low frequency furnaces of this type that the free ends of the workpiece always remained colder than the middle part. It is the purpose of the invention to remedy this grievance.

Die Erfindung soll unter Hinweis auf die Zeichnung beschrieben werden, in derThe invention will be described with reference to the drawing in which

Fig. 1 eine Spule mit einem Hauptabschnitt und zwei überragenden Abschnitten und
Fig. 2a und 2b Schaltbilder zeigen.
Zum Verständnis der Erfindung muß zuerst erklärt werden, warum der Niederfrequenz- und Hochfrequenzofen sich in der obengenannten Beziehung beispielsweise bei Knüppelerwärmung verschieden verhalten. Betrachtet man Fig. 1, wo der Hauptabschnitt der Spule mit a und die beiden überragenden Abschnitte mit δ bzw. V, das Blechpaket mit c und der Knüppel mit d bezeichnet sind, so erhält man folgende Erklärung:
1 shows a spool with a main section and two protruding sections and
Figures 2a and 2b show circuit diagrams.
To understand the invention, it must first be explained why the low-frequency and high-frequency furnaces behave differently in the above-mentioned relationship, for example when billets are heated. If one looks at Fig. 1, where the main section of the coil is marked with a and the two protruding sections with δ and V, the laminated core with c and the billet with d , the following explanation is obtained:

Wenn die Enden des Knüppels ebenso warm wie der mittlere Teil des Blockes werden sollen, muß der Fluß Φ der Spule derselbe sein am Ende des Knüppels (Φδ) wie in der Mitte des Blockes {0m). Dies setzt aber voraus, daß ein Fluß Φ6 = Φη schon an den Endflächen des Knüppels axial eintritt, und es sind gerade die überragenden Wicklungsabschnitte außerhalb der Knüppellänge, die diesen Fluß erzeugen müssen. Nun besteht der Fluß 0m der Spule aus zwei Komponenten, nämlich aus dem Oberflächenfluß 0my innerhalb der Eindringtiefe und dem Streufluß <Pma außerhalb derselben zwischen dem Knüppel und der Spule. Φηα ist immer in Phase mit dem Strom Im der Spule. 0my dagegen eilt unterhalb des Curiepunktes mit ungefähr 54° Phasenverschiebung Φ7ηα und Im nach. Die Phasenlage des resultierenden Flusses Φ = 0my + 0ma hängt davon ab, ob der Fluß Φην im Knüppel oder der Streufluß 0ma überwiegt.If the ends of the stick are to be as warm as the middle part of the block, the flux Φ of the coil must be the same at the end of the stick (Φ δ ) as in the middle of the block {0 m ). However, this presupposes that a flux Φ 6 = Φ η already enters axially at the end faces of the stick, and it is precisely the protruding winding sections outside the stick length that must generate this flux. Now the flux 0 m of the coil consists of two components, namely the surface flux 0 my within the penetration depth and the leakage flux <P ma outside the same between the stick and the coil. Φ ηα is always in phase with the current I m of the coil. 0 my, on the other hand, lags below the Curie point with a phase shift of about 54 ° Φ 7ηα and I m . The phase position of the resulting flux Φ = 0 my + 0 ma depends on whether the flux Φ ην in the stick or the leakage flux predominates 0 ma.

In dieser Beziehung verhalten sich aber der Hochfrequenz- und der Niederfrequenzofen verschieden. Bei Niederfrequenz-InduktionsofenIn this respect, however, the high-frequency and low-frequency ovens behave differently. at Low frequency induction furnace

Anmelder:Applicant:

Allmänna SvenskaElektriska Aktiebolaget, Västeräs (Schweden)Allmänna SvenskaElektriska Aktiebolaget, Västeräs (Sweden)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,
Gießen, Bismarckstr. 43
Representative: Dipl.-Ing. H. Missling, patent attorney,
Giessen, Bismarckstrasse. 43

Beanspruchte Priorität:
Schweden, vom 22. November 1955
Claimed priority:
Sweden, 22 November 1955

Dr. Ludwig Dreyfus, Västeräs (Schweden),
ist als Erfinder genannt worden
Dr. Ludwig Dreyfus, Västeräs (Sweden),
has been named as the inventor

dem Hochfrequenzofen mit seiner kleinen Eindringtiefe ist 0my viel kleiner als 0ma, und deshalb bestimmt im großen ganzen 0ma die Phasenlage des resultierenden Flusses 0m. Dieser ist also annähernd in Phase mit dem Strom I7n der Spule, und selbstverständlich ist der Fluß Φ6 der überragenden Abschnitte in Phase mit dem Strom I6 dieser Abschnitte, der bisher immer identisch mit Im war. Bei dem Hochfrequenzofen haben also ΦΏΙ und Φδ annähernd die gleiche Phasenlage, und wenn die Windungszahl Nt der überragenden Wicklungsabschnitte genügend groß gemacht wird, so kann Φ6 auch die gleiche Größe wie ΦΎΙί erreichen, wodurch also der Knüppel über die ganze Länge gleichmäßig erwärmt wird.the high-frequency furnace with its small penetration depth, 0 my is much smaller than 0ma, and therefore on the whole 0 ma determines the phase position of the resulting flux 0 m . This is thus approximately in phase with the current I 7n of the coil, and of course the flux Φ 6 of the protruding sections is in phase with the current I 6 of these sections, which until now has always been identical to I m . In the high-frequency furnace, Φ ΏΙ and Φ δ have approximately the same phase position, and if the number of turns N t of the protruding winding sections is made sufficiently large, Φ 6 can also reach the same size as Φ ΎΙί, which means that the stick over the entire length is heated evenly.

Ganz anders verhält sich der Niederfrequenzofen. Infolge der vielfach größeren Eindringtiefe des Feldes ist hier der Fluß 0mv durch den Knüppel sehr viel größer als der Streufluß ΦΜσ. Es ist also in diesem Falle der Fluß ΦΜυ, der im großen ganzen die Phasenlage des resultierenden Flusses bestimmt. Dieser eilt also gegenüber Im um etwa 45° nach, während der Fluß Φ6 der überragenden Wicklungsabschnitte weiterhin in Phase mit I6 ist. Wird nun wie bisher durch Reihenschaltung aller Wicklungsabschnitte I5 = Im gemacht, so eilt ΦΜ ungefähr um 45° gegenüber Φ6 nach, und die Bedingung für gleichmäßige Erwärmung, d. h. Φυ gleich und in Phase mit ΦΜ kann auch nicht annäherungsweise erfüllt werden.The low-frequency furnace behaves completely differently. Due to the often greater penetration depth of the field, the flux 0 mv through the stick is much greater than the leakage flux Φ Μσ . In this case it is the flow Φ Μυ that by and large determines the phase position of the resulting flow. This lags behind I m by about 45 °, while the flux Φ 6 of the protruding winding sections is still in phase with I 6 . If, as before, I 5 = I m is made by connecting all winding sections in series , Φ Μ lags behind Φ 6 by approximately 45 °, and the condition for uniform heating, i.e. Φ υ equal and in phase with Φ Μ, cannot even come close will.

Durch die Erfindung wird diese Schwierigkeit in einfacher Weise beseitigt. Durch besondere Anzapfungen wird die Spule in verschiedene Wicklungsabschnitte aufgeteilt, nämlich in den Hauptabschnitt mit Na reihen-The invention overcomes this problem in a simple manner. Using special taps, the coil is divided into different winding sections, namely the main section with N a row

709 807/228709 807/228

geschalteten Windungen, der die Länge des Knüppels deckt, oder, allgemein gesprochen, die zu erwärmende Länge des Werkstückes, und in einen oder zwei überragende Abschnitte am Ende der Spule außerhalb der zu erwärmenden Länge des Werkstückes mit einer Windungszahl Nb oder (und) IV6'. Phasengleichheit zwischen den zugehörigen Flüssen <Pm und Φυ bzw. 0b wird dann ganz einfach dadurch erreicht, daß diesen Wicklungsabschnitten phasengleiche Spannungen Ea> Eb bzw. Eb' aufgedrückt werden. Werden ferner die Wicklungsfaktoren f der Abschnitte definiert durchswitched turns, which covers the length of the billet, or, generally speaking, the length of the workpiece to be heated, and in one or two protruding sections at the end of the coil outside the length of the workpiece to be heated with a number of turns N b or (and) IV 6 '. Phase equality between the associated fluxes <P m and Φ υ or 0 b is then achieved quite simply by applying in-phase voltages E a> E b or E b 'to these winding sections. Furthermore, the winding factors f of the sections are defined by

Ea = ω Na fa Φα IQ-8, E a = ω N a f a Φ α IQ- 8 ,

Ii6 = CiJiY6 It b lv~a, Ii 6 = CiJiY 6 It b lv ~ a ,

so wird die Bedingung Φκ = Φυ = Φδ' für die gleichmäßige Erwärmung durch die Bemessungsvorschrift erfüllt:so the condition Φ κ = Φ υ = Φ δ 'for uniform heating is fulfilled by the design specification:

in ■£& -ti-i,in ■ £ & -ti-i,

_1 _ 1

NbfN b f

bfb b f b

Nh N h

Für praktische Fälle ist es ausreichend, wenn man schätzungsweiseFor practical cases it is sufficient if one estimates

f„~l, A =/Y^ 0,86
macht.
f "~ l, A = / Y ^ 0.86
power.

Bei Knüppelerwärmung wird außerdem Nb = Nb' gemacht, wobei zweckmäßigerweise beide Abschnitte in Reihe geschaltet und mit einer Spannung Eb + Eb gemäß der GleichungWhen the billet is heated, N b = N b 'is also made, in which case both sections are expediently connected in series and with a voltage E b + E b according to the equation

Ea Eb+ Eb'E a E b + E b '

werden. £ο und Eb -\- Eb können somit von einem Transformator mit einem Übersetzungsverhältnis EJEb + Eb bezogen werden. Diese Spannungen werden in Parallelschaltung den Wicklungsabschnitten zugeführt. Ein solcher Transformator, ein sogenannter Spannungsteiler, ist in Fig. 2 a gezeigt. Auch ein Dreiwicklungstransformator mit zwei Sekundärwicklungen kann verwendet werden, von welchen die Wicklungsabschnitte Na und N1 + AY der Spule gespeist werden (s. Fig. 2).will. £ ο and E b - \ - E b can thus be obtained from a transformer with a transformation ratio EJE b + E b . These voltages are fed in parallel to the winding sections. Such a transformer, a so-called voltage divider, is shown in Fig. 2a. A three-winding transformer with two secondary windings can also be used, from which the winding sections N a and N 1 + AY of the coil are fed (see FIG. 2).

Claims (2)

PaTENTA NSPR υ C H E:PaTENTA NSPR υ C H E: 1. Niederfrequenz-Induktionsofen mit einer Zylinderspule, die an dem einen oder an beiden Enden länger ist als das zu erwärmende Werkstück (beispielsweise Stange oder Knüppel), dadurch gekennzeichnet, daß die Ofenspule durch besondere Anzapfungen in einen Hauptabschnitt unterteilt ist, der N11 Windungen über der zu erwärmenden Länge des Werkstückes umfaßt, sowie bei Stangenerwärmung in einen oder bei Knüppelerwärmung in zwei überragende Abschnitte am Ende der Spule, die Λτ δ bzw. AY Windungen außerhalb der erwärmten Länge des Werkstückes umfassen, und daß der Hauptabschnitt und die übrigen Abschnitte getrennt mit phasengleichen Spannungen Ea und Eb bzw. E1,' solcher Größe gespeist werden, daß1. Low-frequency induction furnace with a solenoid which is longer at one or both ends than the workpiece to be heated (for example rod or billet), characterized in that the furnace coil is divided into a main section by special taps, the N 11 turns includes over the length of the workpiece to be heated, as well as in bar heating in one or in billet heating in two protruding sections at the end of the coil, the Λ τ δ or AY windings comprise outside the heated length of the workpiece, and that the main section and the other sections are fed separately with in-phase voltages E a and E b or E 1 , 'of such magnitude that F F F-,' F F F-, ' 1^b 1 ^ b *-Ό,* -Ό, ^6^ 6 gespeist werden.be fed. Die für die Durchführung der Erfindung erforderlichen Spannungen können auf verschiedene Weise erhaltenThe voltages required to practice the invention can be obtained in a number of ways Na f« ΛΥ /V ' Na f « ΛΥ / V ' wobei f die Wicklungsfaktoren der Wicklungsabschnitte sind.where f are the winding factors of the winding sections. 2. Niederfrequenz-Induktionsofen gemäßAnspruch 1 mit zwei überragenden Wicklungsabschnitten Nb und AY, dadurch gekennzeichnet, daß diese Abschnitte zur Speisung mit einer einzigen Spannung in Reihe geschaltet sind (s. Fig. 2a und 2b).2. Low-frequency induction furnace according to Claim 1 with two projecting winding sections N b and AY, characterized in that these sections are connected in series for feeding with a single voltage (see Figs. 2a and 2b). Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 709 807/228 11.57© 709 807/228 11:57
DEA26046A 1955-11-22 1956-11-19 Low frequency induction furnace Pending DE1020132B (en)

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SE1020132X 1955-11-22
SE804676X 1955-11-22
SE2839652X 1955-11-22
FI561734A FI32628A (en) 1955-11-22 1956-11-22 Low cycle induction oven

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