ES2232918T3 - Aparato bobinado para el calentamiento de bandas de material con fuentes de alimentacion en serie. - Google Patents
Aparato bobinado para el calentamiento de bandas de material con fuentes de alimentacion en serie.Info
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Abstract
SE EXPONE UN APARATO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCION PARA CALENTAR MATERIAL EN BANDA CONTINUO. EN UNA PRIMERA REALIZACION, DOS SECCIONES DE BOBINA, CADA UNA DE LAS CUALES CON UN ESPACIO EN UN EXTREMO PARA QUE PASE LATERALMENTE EL MATERIAL EN BANDA, AL ENTRAR Y SALIR DEL APARATO PARA SU CALENTAMIENTO, LAS SECCIONES DE BOBINA ESTAN ADAPTADAS PARA SU CONEXION A DOS FUENTES DE ALIMENTACION, DE MANERA QUE LA PRIMERA FUENTE DE ALIMENTACION SE CONECTA A TRAVES DE UNA MITAD DE CADA UNA DE LAS SECCIONES DE BOBINA Y, POR CONSIGUIENTE A LA SEGUNDA FUENTE DE ALIMENTACION, QUE SE CONECTA A TRAVES DE LAS SEGUNDAS MITADES DE LAS CORRESPONDIENTES SECCIONES DE BOBINA, VOLVIENDO DE NUEVO A LA PRIMERA FUENTE DE ALIMENTACION, TODO EN ELLO EN SERIE. EN UNA SEGUNDA REALIZACION, LAS SECCIONES DE BOBINA ESTAN ADAPTADAS PARA SU CONEXION A CUATRO FUENTES DE ALIMENTACION EN SERIE; CADA FUENTE DE ALIMENTACION VA CONECTADA A UNA SEMIVUELTA RESPECTIVA DE LAS SECCIONES DE BOBINA, POR LO QUE UNA MEDIA VUELTA SE ENCUENTRA CONECTADA ENTRE CADA UNA DE LAS CUATRO FUENTES DE ALIMENTACION. LA CONEXION EN SERIE ASEGURA LA UNIFORMIDAD EN LA AMPLITUD Y FASE DE LA CORRIENTE ELECTRICA APLICADA AL APARATO DE BOBINA PARA CALENTAMIENTO POR INDUCCION.
Description
Aparato bobinado para el calentamiento de bandas
de material con fuentes de alimentación en serie.
La presente invención se relaciona con el campo
general del calentamiento de metales por inducción, y tiene una
utilidad particular en el campo del tratamiento consistente en el
recubrimiento de zinc-hierro (denominado
"galvanneal") de bandas continuas de material por medio del
calentamiento por inducción.
Ha sido una práctica habitual desde hace tiempo
en la industria metalúrgica emplear medios de calentamiento por
inducción para aplicar recubrimientos de
zinc-hierro ("galvanneal") a bandas continuas
de metal, como bandas de acero, con otros recubrimientos metálicos
(como zinc o aleación de zinc) aplicados como líquidos. El
calentamiento por inducción provoca una mejor unión de las fases de
aleación entre la banda de material y el recubrimiento líquido
metálico. Los metales sometidos al recubrimiento de
zinc-hierro ("galvanneal") tienen conocidas
ventajas sobre los metales galvanizados, como mejores
características de soldadura y pintura, así como mejor resistencia
a la corrosión.
Una de las aplicaciones más exigentes del
recubrimiento de zinc-hierro ("galvanneal") de
bandas de metal mediante calentamiento por inducción es el
calentamiento de una banda de acero desde aproximadamente 850 grados
hasta 1050 grados Fahrenheit después de que la banda ha sido
galvanizada mediante un baño de zinc. Este tipo de banda se usa de
forma extensiva en paneles para el cuerpo de automóviles, por
ejemplo.
En la Patente US 3,531,612 se describe un
arrollamiento para el calentamiento por inducción en el que cada
arrollamiento está dividido en secciones, estando cada sección
conectada a la siguiente mediante conductores shunt de manera que
forman un arrollamiento continuo conectado a una única fuente de
alimentación.
En la Patente US 5,495,094, se describía un
aparato de calentamiento por inducción con arrollamiento adaptado
para su uso con bandas continuas de material. Un aspecto de esa
invención era la configuración de la sección del arrollamiento de
inducción del aparato, incluyendo la disposición de un hueco en un
extremo del aparato que permitía que la banda de material entrase y
saliese del aparato bobinado sin necesidad de complicados montajes
para la puerta. Otro aspecto de la invención anterior era que el
aparato bobinado se podía alimentar mediante fuentes de
alimentación diferentes para proporcionar corrientes opuestas en las
correspondientes medias vueltas de cada vuelta completa del
aparato. La referencia a la patente U.S. 5,495,094 puede
proporcionar al lector una comprensión completa del aparato
anterior.
Se puede utilizar una configuración de la
invención anterior para ilustrar el contexto de la presente
invención. Haciendo referencia aquí a la Fig. 1, una vista en
perspectiva de un aparato de un solo arrollamiento según la
invención anterior, se puede observar que el aparato bobinado 10
tiene una estructura solenoidal que incluye dos secciones de
arrollamientos 12, 14. Una sección 12 constituye un arrollamiento
de vuelta completa sobre la mitad superior del aparato; la otra
sección 14 constituye la vuelta completa inferior. La sección del
arrollamiento superior 12 incluye dos medias vueltas 16, 18
complementarias y la sección del arrollamiento inferior 14 incluye
dos medias vueltas complementarias 20, 22 para constituir las
vueltas completas de cada sección del aparato. Una primera fuente
de alimentación 32 alimenta las medias vueltas superior 18 e
inferior 20 en una porción en primer plano del aparato mostrado en
la Fig. 1; una segunda fuente de alimentación 34 alimenta las medias
vueltas superior 16 e inferior 22 en la parte oculta del aparato
mostrado en la Fig. 1. Una primera fuente de alimentación 32
alimenta las medias vueltas superior 18 e inferior 20 en el primer
plano de la Fig. 1; una segunda fuente de alimentación 34 alimenta
las medias vueltas superior 16 e inferior 22 en la parte oculta del
aparato de la Fig. 1.
En la invención anterior, era necesaria una
compleja configuración de los elementos de interconexión para
conseguir que las conexiones de alimentación alimentasen el aparato
bobinado de inducción. Las partes alargadas 24, 26 y los
conductores de interconexión dispusieron para facilitar la conexión
de las dos fuentes de alimentación para alimentar el aparato
bobinado. En la práctica, estos conductores aumentan la complejidad
del sistema de arrollamientos; provocan un aumento de la
resistencia eléctrica y de las pérdidas de potencia resultantes,
reduciendo así la eficiencia del sistema; y provocan una caída de
tensión indeseablemente reactiva, requiriendo que las fuentes de
alimentación generen mayores tensiones. Las dos fuentes de
alimentación 32, 34 están aisladas eléctricamente, pero deben
funcionar con amplitudes iguales desfasadas 180 grados para
proporcionar las corrientes mostradas en la Fig. 1 (según las
flechas a y b) para un correcto funcionamiento del
aparato bobinado. La necesidad de mantener las relaciones de fase y
amplitud de las dos fuentes de alimentación requiere circuitería de
control y complejidad del sistema adicionales. La presente invención
es una modificación de tanto la configuración del aparato bobinado
como de la disposición de las fuentes de alimentación con el
objetivo de aumentar la eficiencia global del sistema reduciendo al
mismo tiempo su complejidad.
Los elementos de interconexión simplificados de
la presente invención permiten otra mejora sobre la invención
anterior. La introducción de miembros flexibles en los elementos de
interconexión hace posible abrir un hueco ancho en el extremo
opuesto del aparato bobinado para retirar la banda continua de
material. Los miembros flexibles de los elementos de interconexión
también proporcionan la utilidad de hacer que el hueco que separa
los conductores shunt sea muy pequeño durante el calentamiento. Un
hueco más pequeño reduce la caída de tensión inductiva en los
conductores shunt, minimiza el campo magnético perdido alrededor
del hueco, y aumenta la eficiencia del calentamiento por
inducción.
La presente invención proporciona un aparato de
calentamiento por inducción de acuerdo con la reivindicación 1. El
aparato bobinado del aparato de calentamiento por inducción incluye
dos secciones bobinadas en las que medias vueltas complementarias
de conductores eléctricos forman dos solenoides de vuelta completa
para calentar por inducción la banda de material. Se dispone un
hueco en un extremo del aparato bobinado para que la banda de
material entre y salga de canto a través del aparato bobinado. La
configuración de las secciones bobinadas se adapta para la conexión
de dos fuentes e alimentación de corriente alterna que se conectan
en serie con las secciones bobinadas y entre sí para asegurar la
uniformidad de la fase y la amplitud de la tensión aplicada al
aparato bobinado. En una segunda realización preferida de la
invención, las secciones bobinadas están adaptadas para la conexión
con cuatro fuentes de alimentación conectadas en serie.
Más particularmente, el aparato de calentamiento
por inducción para calentar bandas de material continuo incluye un
aparato bobinado solenoidal para el calentamiento por inducción
incluyendo una primera y una segunda secciones bobinadas. Cada
sección bobinada incluye una primera y una segunda medias vueltas
bobinadas que constituyen un bobinado de una vuelta completa
efectiva a través del cual puede pasar la banda de material. Las
secciones bobinadas están dispuestas longitudinalmente separadas
entre sí en la dirección del camino de paso de la banda de material
a través del aparato. La primera media vuelta de la primera sección
de bobinado y la primera media vuelta de la segunda sección de
bobinado están conectadas en un extremo del aparato mediante un
conductor shunt. La segunda media vuelta de la primera sección de
bobinado esta conectada de la misma forma en el mismo extremo del
aparato a la segunda media vuelta de la segunda sección de bobinado
mediante un segundo conector shunt. Los conductores shunt están
separados entre sí mediante un hueco variable o fijo de dimensión
suficiente como para permitir que la banda de material entre y salga
del aparato a través del hueco formado así en dicho extremo del
aparato. El aparato incluye además una primera y una segunda fuente
de alimentación de corriente alterna con dos terminales cada una
para su conexión al aparato bobinado. La primera fuente de
alimentación se conecta en su primer borne a la primera media vuelta
de la primera sección de bobinado y en el otro borne a la segunda
media vuelta de la primera sección de bobinado, estando hecha dicha
conexión en el extremo del aparato opuesto al extremo que tiene los
conductores shunt. La conexión puede ser, o bien flexible, o bien
rígida. La segunda fuente de alimentación está conectada de la
misma forma en su primer borne a la primera media vuelta de la
segunda sección de bobinado y en el otro borne a la segunda media
vuelta de la segunda sección de bobinado. La conexión de las dos
fuentes de alimentación al aparato bobinado constituye un circuito
eléctrico en serie para la corriente que pasa a través del aparato
bobinado en un instante dado, desde la primera fuente de
alimentación a través de la primera media vuelta de la primera
sección de bobinado, a través de un conductor shunt y la primera
media vuelta de la segunda sección de bobinado hacia la segunda
fuente de alimentación, entonces desde la segunda fuente de
alimentación hacia la segunda media vuelta de la segunda sección de
bobinado a través de un conductor shunt hacia la segunda media
vuelta de la primera sección de bobinado y de vuelta a la primera
fuente de alimentación, invirtiendo dicha corriente su sentido en
otro instante correspondiente a un ciclo opuesto de las fuentes de
alimentación de corriente alterna.
Según una segunda realización preferida, un
aparato bobinado solenoidal para el calentamiento por inducción
incluye una primera y una segunda secciones de bobinado, incluyendo
cada sección de bobinado una primera y una segunda media vuelta
complementarias que constituyen una vuelta completa efectiva a
través de la cual puede pasar la banda de material. Las secciones
de bobinado están dispuestas longitudinalmente separadas entre sí
en la dirección del camino de paso de la banda de material a través
del aparato, y donde cada una de las medias vueltas de las
respectivas secciones de bobinado es diferente de cada una de las
otras medias vueltas, no estando conectadas a ninguna de ellas. En
esta realización hay cuatro fuentes de alimentación, cada una
conectada eléctricamente en serie con una media vuelta de las
respectivas medias vueltas de las secciones de bobinado, de forma
que una media vuelta individual está conectada entre cada una de
las fuentes de alimentación. La conexión de las fuentes de
alimentación a las medias vueltas de bobinado se realiza desde el
borne de una primera fuente de alimentación a través de la primera
media vuelta de la primera sección de bobinado hasta una segunda
fuente de alimentación, desde la segunda fuente de alimentación a
través de la primera media vuelta de la segunda sección de bobinado
hasta una tercera fuente de alimentación, desde la tercera fuente
de alimentación a través de la segunda media vuelta de la segunda
sección de bobinado hasta la cuarta fuente de alimentación, y desde
la cuarta fuente de alimentación a través de la segunda media
vuelta de la primera sección de bobinado otra vez hasta la primera
fuente de alimentación en serie.
Con el objetivo de ilustrar la invención, se
muestran en los dibujos realizaciones que son actualmente
preferidas; se debe entender, sin embargo, que esta invención no
está limitada a las disposiciones y funcionalidades concretos
mostrados.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de un
aparato bobinado según la técnica anterior.
La Fig. 2 es una vista en perspectiva de un
aparato bobinado según la presente invención.
La Fig. 3a es un diagrama esquemático de la
configuración eléctrica del aparato bobinado de la Fig. 1.
La Fig. 3b es un diagrama esquemático de la
configuración eléctrica del aparato bobinado de la Fig. 2.
La Fig. 4a es un diagrama esquemático del
circuito eléctrico de un bobinado para el calentamiento por
inducción alimentado mediante un inversor alimentado por corriente
como fuente de alimentación.
La Fig. 4b es un diagrama esquemático del
circuito eléctrico de un bobinado para el calentamiento por
inducción alimentado mediante un inversor alimentado por tensión
como fuente de alimentación.
La Fig. 5 es un diagrama esquemático del circuito
eléctrico del aparato bobinado de la Fig. 2.
La Fig. 6 es una vista en perspectiva de la
realización de un aparato bobinado para el calentamiento de bandas
adaptado para cuatro fuentes de alimentación.
La Fig. 7 es una vista esquemática de la
configuración eléctrica del aparato bobinado de la Fig. 6.
La Fig. 8 es una vista esquemática del circuito
eléctrico del aparato bobinado de la Fig. 6.
Las Figs. 9a y 9b muestran una vista desde arriba
de un aparato bobinado simétrico según la invención, mostrando los
elementos de interconexión flexibles que permiten las posiciones
abierta y cerrada, respectivamente.
Las Figs. 10a y 10b muestran una vista desde
arriba de un aparato bobinado asimétrico según la invención,
mostrando los elementos de interconexión flexibles que permiten las
posiciones abierta y cerrada.
Haciendo referencia ahora a los dibujos, en los
que los números de referencia parecidos indican elementos parecidos,
la Fig. 2 muestra una forma de aparato bobinado 50 para el
calentamiento de la banda de material según la presente invención.
El aparato bobinado 50 incluye unas secciones de bobinado superior
52 e inferior 54 que, juntas, constituyen un aparato bobinado
solenoidal de dos vueltas para el calentamiento de bandas continuas
de material. La sección de bobinado superior 52 incluye dos medias
vueltas 56, 58 complementarias que, combinadas, funcionan como una
vuelta completa del aparato bobinado solenoidal 50. Del mismo modo,
la sección de bobinado inferior 54 incluye dos medias vueltas 60,62
complementarias. Las medias vueltas respectivas de ambas secciones
de bobinado están dispuestas de forma que se extienden
transversalmente respecto al eje longitudinal de la pieza de banda
de material (no mostrada en la Figura) y a ambos lados de la
misma.
Las medias vueltas 56, 58 que constituyen la
sección de bobinado superior 52 no están conectadas entre sí en
ningún punto, ni tampoco están conectadas entre sí las dos medias
vueltas 60, 62 de la sección de bobinado inferior 54. En vez de
eso, como se muestra en la Fig. 2, la media vuelta superior 58 en
primer plano de la sección de bobinado superior está conectada con
la media vuelta inferior 60 en primer plano de la sección de
bobinado inferior 54 del aparato 50 a través de un conductor shunt.
De modo similar, la media vuelta superior 56 en segundo plano de la
sección de bobinado superior 52 (en la Fig. 2) se conecta con la
media vuelta inferior 62 de la sección inferior 54 en el segundo
plano del aparato bobinado 50 a través de un conductor shunt 66. Un
hueco 68 entre los conductores shunt 64, 66 respectivos permite el
movimiento de la banda continua de material (no mostrada) hacia
dentro y hacia fuera del aparato bobinado 50.
La configuración descrita establece el flujo de
corriente del aparato bobinado en dos caminos, que están conectados
en serie a través de dos fuentes de alimentación 74, 76. El flujo
de corriente en un instante dado se muestra mediante las flechas de
la Fig. 2. La corriente puede fluir desde la media vuelta inferior
60 hacia la superior 58 en el lado delantero del aparato a través
del conductor shunt 64. Este patrón asegura que la corriente fluye
en sentidos opuestos en el lado delantero del aparato. La misma
configuración en el lado trasero del aparato produce el mismo
resultado en las medias vueltas superior 56 e inferior 62
conectadas mediante un conductor shunt 66. También se puede
observar en la Fig. 2 que la corriente fluye en sentidos opuestos en
las dos medias vueltas 56, 58 de la sección de bobinado superior.
Lo mismo es cierto de la corriente de las medias vueltas 60, 62 de
la sección de bobinado inferior 54. Flujos de corriente opuestos en
las medias vueltas respectivas de cada sección de bobinado crean
campos electromagnéticos longitudinales a través de los cuales pasa
la pieza de banda de material (no mostrada). Esto maximiza y
concentra las corrientes eddy inducidas en la pieza, lo que, a su
vez, mejora la eficiencia del calentamiento.
El aparato bobinado 50 está configurado para su
conexión a fuentes de alimentación en el extremo opuesto al hueco
68. Cada una de las cuatro medias vueltas 56, 58, 60, 62 de las
secciones de bobinado superior e inferior 52, 54 incluye un
conductor de extensión terminado en un borne 72 para la conexión con
una de las dos fuentes de alimentación 74, 76. Una primera fuente
de alimentación 74 se conecta a los bornes 72 de la sección de
bobinado superior 52; la segunda fuente de alimentación se conecta
a los bornes 72 de la sección de bobinado inferior 54.
La conexión de las fuentes de alimentación y las
secciones de bobinado de esta manera constituye un único circuito
eléctrico en serie. La conexión de las fuentes de alimentación al
montaje bobinado se simplifica mediante la disposición de los
elementos bobinados, conductores de extensión, y bornes. La pérdida
de potencia y caída de tensión atribuibles a esta conexión se
minimizan en comparación con la configuración anterior del aparato
bobinado descrito con relación a la Fig. 1. Sólo hay un circuito en
serie, asegurando la misma corriente en todos los segmentos
bobinados y las relaciones de fase adecuadas a través del aparato,
ya que fluye la misma corriente tanto por las fuentes de
alimentación como por todos los segmentos bobinados.
En referencia a las Figs. 3a y 3b, ilustran
esquemáticamente la diferencia entre las configuraciones del
circuito del aparato de la Fig. 1 y de la Fig. 2. En la Fig. 3a,
los caminos de la corriente de las fuentes de alimentación 32, 34
están aislados eléctricamente entre sí. Cada una alimenta la
tensión en una media vuelta de las respectivas secciones de
bobinado superior e inferior. Esta configuración tiene las
desventajas de requerir complicados circuitos para mantener el
control preciso de la fase y la amplitud de las dos fuentes de
alimentación de forma que proporcionen energía al aparato bobinado
correctamente.
La configuración de la presente invención
proporciona una disposición significativamente diferente y
ventajosa. En la Fig. 3b, que ilustra esquemáticamente la
configuración eléctrica de la Fig. 2, la primera fuente de
alimentación 74 alimenta la corriente (la flecha de la figura) a la
primera media vuelta 56 de la sección de bobinado superior, a
través del conductor shunt 66 hacia la media vuelta 62 que conecta
con la segunda fuente de alimentación 76. La segunda fuente de
alimentación 76 alimenta la corriente a través de las otras dos
medias vueltas 60, 58 y de vuelta a la primera fuente de
alimentación 74. Las fuentes de alimentación están conectadas en
serie entre sí, con todas las medias vueltas bobinadas también
conectadas en serie. Una gran ventaja de esta configuración es que
la conexión en serie de las fuentes de alimentación y los elementos
bobinados garantiza que la corriente por todos los elementos
bobinados será la misma y tendrá la fase correcta. La misma
corriente fluye por todas las fuentes de alimentación y por todos
los segmentos bobinados en un circuito en serie.
Las fuentes de alimentación 74, 76 para el
calentamiento por inducción incluyen condensadores de carga
resonante que, cuando están conectados al presente aparato bobinado
de inducción (Fig. 2), constituyen un circuito resonante en serie.
La frecuencia natural de este circuito está establecida por la
fórmula:
F =
1/2\Pi\surd
LC
Las fuentes de alimentación deben ser capaces de
funcionar estando conectadas en serie con otras. Esto significa que
todas las fuentes de alimentación están sincronizadas entre sí y
con la corriente del circuito resonante en serie. Existen dos
configuraciones básicas para el circuito inversor utilizado
comúnmente en las fuentes de alimentación para el calentamiento por
inducción. Se hace referencia a ellas aquí como alimentadas por
corriente y alimentadas por tensión. Ambas configuraciones se
pueden conectar en serie y se pueden usar con las realizaciones
descritas.
Las configuraciones de las fuentes de
alimentación alimentadas por corriente y alimentadas por tensión se
ilustran en las Figs. 4a y 4b respectivamente. La salida del
inversor alimentado por corriente 80 está conectada a través de un
condensador 82 que, junto con el bobinado para el calentamiento por
inducción 84, constituye un circuito resonante. El condensador 82
se divide comúnmente en dos secciones en serie iguales con la
conexión en el centro conectada a una tierra eléctrica, como se
ilustra en la Figura 4a. La salida del inversor alimentado por
tensión 86 está conectada a un transformador de aislamiento 88 que
tiene un arrollamiento secundario 90 que comúnmente tiene una
conexión central a tierra. Como se ilustra en la Figura 4b, el
arrollamiento secundario del transformador 88 está conectado en
serie con el circuito consistente en los condensadores 92, 94 y el
bobinado para el calentamiento por inducción 96 que constituyen un
circuito resonante.
Una de las fuentes de alimentación conectadas a
un aparato bobinado de inducción como se describe en la presente
memoria debe conectarse a una tierra eléctrica para minimizar la
tensión en todas las secciones de bobinado, interconexiones, y
conexiones con la fuente de alimentación. Esto es una característica
importante cuando el aparato bobinado para el calentamiento por
inducción se usa en un ambiente en el que el cebado o la corona
serían peligrosos. La Figura 5 representa un diagrama eléctrico de
la primera disposición mostrada en la Figura 2 en el que las
fuentes de alimentación tienen la configuración de inversor
alimentado por tensión.
Otra realización preferida de la invención se
ilustra en la Fig. 6. Este aparato bobinado 100 incluye dos
secciones bobinadas 102, 103 que tienen medias vueltas 104, 106,
108, 110 complementarias según una configuración solenoidal para
calentar la banda continua de material (no mostrada). En un primer
extremo del aparato, las porciones de extensión 112 conducen a los
bornes 114 a los cuales se han conectado dos fuentes de
alimentación 116, 118. En contraste con la realización previamente
descrita en la Fig. 3, el extremo opuesto del aparato no tiene
conductores shunt que conectan las secciones bobinadas superior 102
e inferior 103. En vez de eso, la configuración de la Fig. 6
habilita la conexión de dos o más fuentes de alimentación 120, 122
al aparato.
En los extremos de cada una de las respectivas
medias vueltas 104, 106, 108, 110 del aparato, conductores de
extensión 124 conducen a los bornes 126 que están conectados a las
fuentes e alimentación 120, 122. En la realización descrita, los
conductores de extensión 124 están dispuestos en ángulo recto
perpendicular al plano de la pieza de banda de material (no
mostrada) que se mueve a través del aparato bobinado. Esta
disposición proporciona un hueco longitudinal 125 entre pares de
conductores de extensión. La banda de material (no mostrada) se
introduce y se saca del aparato bobinado de lado a través del hueco
125. Son posibles otras disposiciones de estos conductores de
extensión. La configuración de los conductores de extensión 124 y
de los bornes 126 en el segundo extremo del aparato se hace de
forma que cada fuente de alimentación 120, 122 se conecta a una
media vuelta de la sección bobinada superior 102 y a la media vuelta
adyacente de la sección de bobinado inferior 103.
En esta realización de la invención, la tensión
total aplicada al aparato bobinado para el calentamiento por
inducción es aproximadamente cuatro veces mayor que la tensión de
salida da cada fuente de alimentación, y la potencia total
suministrada al bobinado es cuatro veces mayor que la salida de cada
fuente de alimentación. La capacidad de suministrar esta mayor
tensión y mayor potencia es especialmente importante cuando se
calienta una banda de metal muy ancha. En este caso, la mayor
abertura requerida en el bobinado para acomodar la banda más ancha
da como resultado una mayor inductancia de la bobina y por tanto
requiere una mayor tensión en la bobina.
La configuración eléctrica resultante del aparato
de la Fig. 6 es otra disposición de fuentes de alimentación y
elementos bobinados conectados en serie. En referencia a la Fig. 7,
la configuración se ilustra esquemáticamente mostrando las cuatro
fuentes de alimentación y las dos secciones de bobinado. En un
instante de tiempo dado, la corriente por el aparato se alimenta
desde la primera fuente de alimentación 116, a través de una media
vuelta 104 de la sección de bobinado superior 102, hasta una
segunda fuente de alimentación 122, a través de una media vuelta
110 de la sección de bobinado inferior 103, hasta una tercera
fuente de alimentación 118, a través de la otra media vuelta 108 de
la sección de bobinado inferior 103, hasta la cuarta fuente de
alimentación 120, entonces a través de la otra media vuelta 106 de
la sección de bobinado superior 102 y otra vez a la primera fuente
de alimentación 116. En el siguiente ciclo de las cuatro fuentes de
alimentación de corriente alterna, el flujo de la corriente se
invierte pero continúa estando en serie a través de cada una de las
medias vueltas del aparato bobinado y de las fuentes de
alimentación.
Las fuentes de alimentación utilizadas en la
realización de la invención mostrada en las Figuras 6 y 7 son
fuentes mediante inversores alimentados por corriente. La fuente de
alimentación mediante inversor alimentado por corriente se
describió arriba y se ilustró mediante la Fig. 4a. La Figura 8 es el
diagrama eléctrico de la disposición del segundo aparato bobinado
como se muestra en las Figs. 6 y 7 donde las fuentes de
alimentación mostradas son inversores alimentados por corriente.
Como en la realización de la invención previamente descrita, como
mínimo una de las fuentes de alimentación se debe conectar a tierra
eléctrica para minimizar la tensión en todas las secciones de
bobinado, interconexiones y conexiones de las fuentes de
alimentación.
Las Figs. 9a y 9b ilustran el uso de miembros de
interconexión flexibles 170 entre las fuentes de alimentación 74 y
76 y las medias vueltas 56, 62, 58 y 60 del bobinado. La Fig. 9a
muestra el aparato bobinado y una banda 78 en la posición de
calentamiento, con los conductores shunt 64 y 66 cerca uno de otro.
Esta configuración mejora el comportamiento del bobinado al
disminuir la caída de tensión inductiva en los conductores shunt 64
y 66 y minimiza el campo magnético perdido alrededor del hueco 68.
La Fig. 9b ilustra el aparato bobinado con los miembros de
interconexión 170 flexionados para crear un hueco 68 ancho entre
los conductores shunt 64 y 66. En esta posición, la banda metálica
78 puede pasar fácilmente a través del hueco 68 e introducir y
extraer de la posición de calentamiento dentro del aparato
bobinado.
Otra disposición, que ilustra el uso de una junta
flexible 200 eléctricamente conductora entre los miembros de
interconexión 70, se muestra en las Figs. 10a y 10b. El aparato
bobinado mostrado es asimétrico con una junta flexible 200
dispuesta en los miembros de interconexión 70 de sólo una mitad del
aparato bobinado. La Fig. 10a ilustra el aparato bobinado y la
banda 78 en posición cerrada de calentamiento. La Fig. 10b ilustra
el aparato bobinado con la junta flexible 200 de los elementos de
interconexión 70 abierta para permitir que la mitad del bobinado se
mueva para crear un hueco 68 ancho entre los conductores shunt 64 y
66. Con los elementos de interconexión 70 en esta posición, la banda
78 se puede insertar o extraer fácilmente de la posición de
calentamiento del bobinado.
La presente invención se puede realizar según
otras configuraciones específicas sin alejarse de su espíritu o
atributos esenciales y, de acuerdo con esto, se debe hacer
referencia a las reivindicaciones del apéndice, antes que a las
especificaciones precedentes, para indicar el alcance de la
invención.
Claims (3)
1. Un aparato de calentamiento por inducción para
calentar una banda continua de material que incluye un aparato
bobinado solenoidal (50) y una pluralidad de fuentes de alimentación
de corriente alterna para el calentamiento por inducción, teniendo
cada una de las fuentes de alimentación dos bornes para la conexión
con el aparato bobinado, incluyendo el aparato bobinado una primera
y una segunda secciones de bobinado, caracterizadas
porque
cada una de las primera y segunda secciones de
bobinado incluye una primera (56, 58) y una segunda (62, 60) medias
vueltas complementarias que constituyen una vuelta completa de
bobinado a través de la cual puede pasar la banda de material, en
donde las secciones de bobinado están dispuestas longitudinalmente
separadas entre sí en la dirección del camino de la banda de
material a través del aparato, estando la primera media vuelta (56)
de la primera sección de bobinado y la primera media vuelta (62) de
la segunda sección de bobinado conectadas en un extremo del aparato
mediante un primer conductor shunt (66), estando la segunda media
vuelta (58) de la primera sección de bobinado conectada de forma
similar en el mismo extremo del aparato a la segunda media vuelta
(60) de la segunda sección de bobinado mediante un segundo
conductor shunt (64), estando dichos conductores shunt separados
entre sí por un hueco (68) de dimensión suficiente como para
permitir que la banda de material se introduzca y se extraiga del
aparato de canto a través del hueco formado así en dicho extremo
del aparato; y
la pluralidad de fuentes de alimentación de
corriente alterna incluyen una primera fuente de alimentación (74)
y una segunda fuente de alimentación (76), estando conectada la
primera fuente de alimentación (74) en su primer borne a la primera
media vuelta (56) de la primera sección de bobinado y en el otro
borne a la segunda media vuelta (58) de la primera sección de
bobinado, estando realizada dicha conexión en el extremo del
aparato opuesto al extremo que tiene los conductores shunt, estando
la segunda fuente de alimentación (76) conectada también en su
primer borne a la primera media vuelta (62) de la segunda sección
de bobinado y en el otro borne a la segunda media vuelta (60) de la
segunda sección de bobinado, constituyendo dicha conexión de la
primera y la segunda fuentes de alimentación al aparato bobinado un
circuito eléctrico en serie para la corriente que pasa a través del
aparato bobinado en un instante dado desde la primera fuente de
alimentación a través de la primera media vuelta de la primera
sección de bobinado, a través de un conductor shunt y la primera
media vuelta de la segunda sección de bobinado hasta la segunda
fuente de alimentación, luego desde la segunda fuente de
alimentación hasta la segunda media vuelta de la segunda sección de
bobinado a través de un conductor shunt hasta la segunda media
vuelta de la primera sección de bobinado y de vuelta a la primera
fuente de alimentación, invirtiendo dicha corriente su sentido en
otro instante correspondiente a un ciclo opuesto de las fuentes de
alimentación de corriente alterna.
2. El aparato de calentamiento por inducción de
la reivindicación 1, en el que la conexión entre las fuentes de
alimentación y las vueltas del bobinado incluye como mínimo un
elemento flexible eléctricamente conductor.
3. El aparato de calentamiento por inducción de
la reivindicación 2, en el que la conexión entre las fuentes de
alimentación y las vueltas del bobinado incluye una articulación
eléctricamente flexible.
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|---|---|---|---|---|
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| US6255634B1 (en) | 2000-05-15 | 2001-07-03 | Pillar Industries | Transverse flux heating coil and method of use |
| US6700104B2 (en) * | 2002-02-08 | 2004-03-02 | Raymond Bass | Portable stripping head induction heating system for stripping coated and lined metal objects and surfaces and methods for stripping coated metal objects and surfaces |
| WO2004075605A2 (en) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Inductoheat Inc. | Induction heat treatment of complex-shaped workpieces |
| US6963056B1 (en) * | 2003-05-09 | 2005-11-08 | Inductotherm Corp. | Induction heating of a workpiece |
| US6864419B2 (en) * | 2003-06-26 | 2005-03-08 | Inductotherm Corp. | Electromagnetic shield for an induction heating coil |
| WO2005010622A2 (en) * | 2003-07-25 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image fixing apparatus |
| CN101371618B (zh) * | 2006-01-09 | 2012-12-05 | 应达公司 | 用于具有可变参数的条形材料的感应加热装置 |
| FR2902274B1 (fr) | 2006-06-09 | 2008-08-08 | Celes Sa | Dispositif de chauffage par induction a haute frequence, et four a induction equipe d'un tel dispositif |
| DE102007054782A1 (de) * | 2007-11-16 | 2009-05-20 | Mtu Aero Engines Gmbh | Induktionsspule, Verfahren und Vorrichtung zur induktiven Erwärmung von metallischen Bauelementen |
| EP2236005B1 (en) * | 2007-12-27 | 2017-03-01 | Inductoheat, Inc. | Controlled electric induction heating of an electrically conductive workpiece in a solenoidal coil with flux compensators |
| JP5526138B2 (ja) * | 2008-09-28 | 2014-06-18 | インダクトサーム・コーポレイション | 開放可能な誘導コイル及び電磁気的に遮蔽された誘導組立体 |
| PL2538749T3 (pl) | 2010-02-19 | 2018-09-28 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Urządzenie do nagrzewania indukcyjnego w poprzecznym polu magnetycznym |
| JP6114945B2 (ja) * | 2012-10-12 | 2017-04-19 | 高周波熱錬株式会社 | 加熱コイル及び熱処理装置 |
| KR101600555B1 (ko) * | 2014-06-11 | 2016-03-08 | 주식회사 다원시스 | 도전성의 판재를 가열하기 위한 유도 가열 장치 |
| CN106688308B (zh) * | 2014-09-05 | 2020-03-17 | 日本制铁株式会社 | 金属带板的感应加热装置 |
| KR101600558B1 (ko) * | 2014-09-17 | 2016-03-08 | 주식회사 다원시스 | 자기장 차폐를 위한 유도 가열 장치 |
| KR101631024B1 (ko) * | 2015-04-03 | 2016-06-16 | 주식회사 포스코 | 유도 가열 장치 |
| JP6665928B2 (ja) * | 2016-03-30 | 2020-03-13 | 日本製鉄株式会社 | 誘導加熱装置および誘導加熱方法 |
| KR101940887B1 (ko) * | 2016-12-27 | 2019-01-21 | 주식회사 포스코 | 유도가열 장치 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2676242A (en) * | 1947-03-25 | 1954-04-20 | Hartford Nat Bank & Trust Co | Device for treating workpieces through inductive heating in a high-frequency magnetic field |
| US2655590A (en) * | 1950-01-04 | 1953-10-13 | Ohio Crankshaft Co | Induction heating apparatus |
| CA851846A (en) * | 1965-08-31 | 1970-09-15 | Viart Fernand | Process and means for heating by induction |
| FR1504249A (fr) * | 1965-12-22 | 1967-12-01 | Aeg Elotherm Gmbh | Dispositif inducteur à champ transversal pour l'échauffement de pièces électriquement conductrices |
| US4131813A (en) * | 1977-07-11 | 1978-12-26 | Institut De Recherches De La Siderurgie Francaise (Irsid) | Electromagnetic apparatus generating a gliding magnetic field |
| US4258241A (en) * | 1979-03-28 | 1981-03-24 | Park-Ohio Industries, Inc. | Slot furnace for inductively heating axially spaced areas of a workpiece |
| SE464019B (sv) * | 1989-03-13 | 1991-02-25 | Tetra Pak Holdings & Finance | Anordning foer kontinuerlig induktionssvetsning av foerpackningsmaterial |
| JPH04294091A (ja) * | 1991-03-22 | 1992-10-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 誘導加熱装置 |
| DE4230897C1 (de) * | 1992-09-01 | 1993-10-14 | Aeg Elotherm Gmbh | Induktor |
| US5495094A (en) * | 1994-04-08 | 1996-02-27 | Inductotherm Corp. | Continuous strip material induction heating coil |
-
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-
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