DE597043C

DE597043C - Verfahren zur Erhitzung oder zum Schmelzen von Metallen durch Induktionsstroeme

Info

Publication number: DE597043C
Application number: DE1930597043D
Authority: DE
Inventors: Mendel Osnos
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1930-06-01
Filing date: 1930-06-01
Publication date: 1934-05-16

Description

DEUTSCHES REICH

AUSGEGEBEN AIH
16. MAI 1934

REICHSPATENTAMT

PATENTSCHRIFT

KLASSE 21h GRUPPE 18 so 2i h T308.30

Patentiert im Deutschen Reiche vom 1. Juni 1930 ab

Man war bis jetzt im unklaren, welche Frequenz die günstigste ist, um ein Metall zum Glühen oder zum Schmelzen durch Induktionsströme zu bringen. In der Praxis kamen in der Regel ioo bis 500 Perioden und mehr zur Verwendung, ohne daß eine bestimmte Regel für die Wahl der Periodenzahl gefunden worden ist.

Es ist bereits der Gedanke ausgesprochen worden, daß anzustreben ist, das Verhältnis α der Nutzleistung zur primären Blindleistung der Anlage möglichst groß zu machen. Man hat aber bis jetzt nur untersucht, wie die Dimensionen des Ofens bzw. des zu erhitzenden Körpers gewählt werden müssen, um für α ein Maximum zu erhalten. Für die gegebenen 'Abmessungen des zu erhitzenden Körpers hat man sich mit der Feststellung begnügt, daß die Größe von α geringer wird, je höher die Frequenz der Induktionsgröße ansteigt. Es bleibt damit die Frage noch nicht beantwortet, ob bei im voraus gegebenen Abmessungen des zu erhitzenden Körpers für eine bestimmte weder unendlich kleine noch unendlich große Frequenz ein bestimmtes Maximum für die Größe α zu erreichen ist und welche Frequenzen hierfür in Betracht kommen. Gerade diese Frage ist oft für die Technik von besonderer Wichtigkeit, nämlich in Fällen, wo man über die Dimensionen des zu erhitzenden Körpers nicht frei verfügt, sondern diese z. B. durch die Bestimmung dieses Körpers bereits festgelegt sind. Wenn es sich z. B. darum handelt, bei Herstellung von Glühkathodenröhren die Anoden während der Evakuierung der Röhren auszuglühen, so sind die Abmessungen der Anoden wie auch ihre Gestalt von vornherein durch die eine bestimmter Leistung entsprechende Type der Röhre festgelegt. Die Wahl der Frequenz der zum Ausglühen gebrauchten Induktionsströme kann dabei noch frei sein, und es ist in diesem Falle wichtig, gerade mit oder in der Nähe derjenigen Frequenz zu arbeiten, welche den besten Effekt, also die maximale Größe für das Verhältnis α ergibt.

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß ein solches Maximum der erwähnten Größe α sich tatsächlich praktisch erreichen läßt durch entsprechende Be-Stimmung der Betriebsfrequenz bei gegebenem zu erhitzendem Körper und gegebener Streuung zwischen der Heizspule und dem zu erhitzenden Körper.

Es läßt sich nachweisen, daß es genügt, die Betriebsfrequenz ω so zu wählen, daß die Bedingung erfüllt wird

ω =

ju₀ I/ O

um das Maximum der Größe α zu erhalten. In obiger Gleichung bedeutet r₂ den Wirk-

*) Von dem Patentsucher ist als der Erfinder angegeben worden:

Mendel Osnos in Berlin.

widerstand des zu erhitzenden Körpers im heißen Zustand, L₂ seinen Selbstinduktionskoeffizienten und σ den sogenannten Streuungsfaktor der Transformatoranlage, der durch die Gleichung

M-

definiert ist, wo M der Koeffizient der gegen- η seitigen Induktion zwischen dem Primärkreis der Heizanlage (also der Heizspule) und dem zu erhitzenden Körper und L₁ der Koeffizient der Selbstinduktion dieses Primärkreises ist. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Wahl der Frequenz das Verhältnis α der Nutzleistung zur primären Blindleistung seinen maximalen Wert erhält, der durch den Ausdruck gegeben ist:

¹ — ^a

ßmax — 0)5 T \

]/σ

Bei den gewöhnlichen Schmelz- und Glühanordnungen beträgt σ in der Regel 0,9 bis 0,985, also ist ) α nahezu gleich 1, so daß man dann für den maximalen Wert von α mit großer Annäherung erhält:

Μ²

ι —σ

Praktisch kann man die Größe -,-

bei-

spielsweise in folgender Weise aus einem Leerlauf- und Kurzschlußversuch bestimmen:

Es sei beispielsweise (s. Zeichnung) die Anode A einer Kathodenröhre R zwecks Entgasung zum Glühen mittels einer Wechselstromspule 5¹ zu bringen.

Man entfernt die Röhre aus der Spule, legt die letztere an eine verhältnismäßig kleine Wechselspannung an und mißt ihren Strom I₀ (Leerlaufversuch). Dann bringt man in die Spule eine auf einem Isolator befestigte Ersatzanode ein, die genau dieselben Dimensionen wie die auszuglühende Anode hat, aber aus einem gut leitenden Material, z. B. aus Kupfer, besteht, und sorgt dafür, daß die Lage dieser Anode relativ zur Spule dieselbe ist wie die Lage der wirklichen Anode beim Betrieb. Man führt der Spule wieder dieselbe Spannung zu und mißt ihren Strom i_k (Kurzschlußversuch). Dann ist

M.L — _ k
L₁ L._x ik '

Die Nutzleistung der in Betrieb befindliehen Anlage bestimmt sich aus der der Spule S zugeführten, in bekannter Weise gemessenen Wattleistung, vermindert um die Verluste in der Spule (und evtl. um etwa vorhandene Verluste durch Induktion in Nachbarkörpern).

Die primäre Blindleistung ist bekanntlich gleich J₁E₁ sin φ, wo J₁ bzw. E₁ bzw. φ den primären Strom bzw. die primäre Spannung bzw. den Phasenwinkel bedeuten.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erhitzung oder zum Schmelzen von Metallen durch Induktionsströme, insbesondere zum Ausglühen der Anoden von Vakuumröhren, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des Heizstromes so gewählt wird, daß das Verhältnis der Nutzleistung zur primären

Blindleistung die Größe 0,5

beträgt

I AP \

oder etwas kleiner ist I etwa bis 0,3 -r—r- I

wobei L₁ der Koeffizient der Selbstinduktion des Primärkreises, L₂ der Koeffizient der Selbstinduktion des zu erhitzenden Körpers und M der Koeffizient der gegenseitigen Induktion zwischen dem Primärkreis der Heizanlage und dem zu erhitzenden Körper ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen