SU1001508A1 - Индукционна установка повышенной частоты - Google Patents

Description

(S) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПОВЫШЕННОЙ

1

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам дл  индукционной варки оптического стекла и может быть использовано в оптическом производстве.

Известны индукционные установки повышенной частоты, содержащие несколько индукторов с индивидуальными источниками питани  и систему регулировани  температуры в каждом индукторе , которые могут быть применены дл  непрерывной варки стекла, сквозного нагрева металла и др. целей 1 3.

Недостатком таких установок  вл етс  сложность конструкции, большие габариты и производственные площади, ;больша  установленна  мощность электрооборудовани  и взаимное вли ние отдельных контуров друг на.друга, что снижает точность регулировани  температуры.

Известны также индукционные устаЛовки , содержащие несколько колебаЧАСТОТЫ

тельных индуктивно-емкостных конту- ров, резонансные частоты которых отличаютс  друг от друга, один источник питани  - статический преобразователь частоты, снабженный инвертором, содержащим несколько вентильных полумостов с блоком широтно-импульсной модул ции. Установка работает в режиме широтно-импульсной модул ции тока нагрузки таким образом, что масть периода модул ции напр жени  подаетс  на один индуктор, а остальную на другой. Регулирование мощности производитс  изменением продолжительности включени  инвертора на данную нагрузку 2 . Недостаток указанных устройств состоит в сложности конструкции преобразовател  частоты, невозможности применени  серийно выпускаемых преобразователей дл  питани  нескольких нагрузок с независимым регулированием мощности. К|эоме того, дискретна  подача мощности в каждую нагрузку снижает точность регулировани  температуры расплава в результате того, что при отключении мощности расплав остывает , а при включении нагреваетс  и даже при весьма точном поддержании среднего значени  температуры максимальные отклонени  мгновенных значений достигают значительной величины. Это снижает качество продукции. В частности при варке оптического стекла ухудшаетс  его качество и снижаетс  стойкость тигл  вследствие повышенного растворени  платины при повышенных значени х температуры. Ди-15 намические механические нагрузки, 1 возникающие при коммутации мощности в индукторе, деформируют тигель и также снижают его стойкость. Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому  вл етс  ин дукционна  установка повышенной част ты, содержаща  статический преобразователь частоты с управл емыми выпр мителем и инвертором, снабженным на выходе компенсирующим конденсатором , параллельно которому включены три последовательно соединенных пара лельных колебательных контура, снабженных датчиками температуры, выход первого из которых соединен с первым входом первого блока сравнени , подключенного вторым входом к задатчику температуры, а выходом - к первому входу бторого блока сравнени , второ

вход которого соединен с задатчиком напр жени , а выход через блок управлени  - с управл ющим входом выпр мител , выход датчика температуры третьего контура соединен с первым входом третьего блока сравнени , второй вход которого св зан с вторым задатчиком температуры, а выход - с первым входом четвертого блока сравнени , подключенного вторым входом к задатчику напр жени , и регул тор фазы, св занный через задающий генератор и формирователь иипульсов с управл ющими входами инвертора С 3 . Недостаток этого устройства заключаетс  в невозможности плавного и независимого автоматического регулировани  мощности в каждой зоне трехзонного индуктора, так как две зоны индуктора объедине 1Ы в один колебательный $5

контур и мощность в двух зонах регулируетс  одновременно. Это приводит к тому, что при необходимости создани 

различных температурных условий в этих зонах примен етс  дискретное управление при помощи мощных силовых коммутаторов, также ухудшаетс  точность поддержани  температуры в одной из зон индуктора, что снижает качеств во нагрева. Например, при непрерывной варке стекла в 3-х тигельной платиновой системе температура в первом и

третьем тигл х поддерживаетс  с точностью до ±1°С, а во втором тигле, включенном последовательно с третьим в один колебательный контур колебани  температуры достигают ±5°С, что прирои вход которого соединен с задатчиком напр жени , а выход через блок управлени  - с управл ющим входом выпр мител  , выход датчика температуры третьего контура соединен с первым входом третьего блока сравнени , второй вход которого св зан со вторым задатчиком температуры, а выход - с первым входом четвертого блока сравнени , подключенного вторым входом к задатчику напр жени , и регул тор фазы, св занный через задающий генератор и формирователь импульсов с управл ющими входами инвертора, снабжена трем  управл емыми лини ми задержки и п тым блоком сравнени , св занным одним входом с третьим задатчиком температуры, вторым входом с ;датчиком температуры второго кондом первой линии задержки, включенной между регул тором фазы, подключенным входом1К второму контуру, и задающим водит к ухудшению качества стекла вследствие повышенного растворени  платины и снижает стойкость тигл . Цель изобретени  - повышение точности раздельного регулировани  температуры в контурах. Дл  достижени  указанной цели индукционна  установка повышенной частоты , содержаща  статический преобразователь частоты с управл емыми выпр мителем и инвертором, снабженным на выходе компенсирующим конденсатором, параллельно которому включены три последовательно соединенных параллельных колебательных контура, снаб;Женных датчиками температуры, выход первого из которых соединен с первым входом первого блока сравнени , подключенного вторым входом к за атчику температуры, а выходом - к первому входу второго блока сравнени , втотура , а выходом - с управл ющим вхогенератором , два выхода которого co-j единены с входами формировател  непосредственно , а два других - через вторую и третью линии задержки, управ л ющие входы которых подключены к вы ходу четвертого блока сравнени . На чертеже изображена блок-схема установки. Установка содержит статический преобразователь частоты из управл емого выпр мител  1 и управл емого инвер тора 2, три колебательных сонтура 3-5 образованные трем  индукционными катуш ками 6-8, и трем  конденсаторами 9-11 три датчика температуры 12-1 А, блок 15 управлени  выпр мителем п ть элементов 16-20 сравнени , три згадатчика 21-23 температуры, два задатчика Zk и 25 напр жени , регул тор 2б фазы, три управл емые линии 27-29-задержки, задающий генератор 30, -х канальный формирователь 31 импульсов и компенсирующий конденсатор 32. Установка работает следующим образом . Выпр митель 1 преобразует перемен ное входное напр жение сети в посто нное напр жение на выходе, которое инвертор 2 преобразует в переменное высокочастотное напр жение, выдел ющеес  на компенсирующем конденсаторе 32. Она распредел етс  между трем  резонансными контурами , которые имеют различные резонансные частоты, и опреледел ютс  величиной емкости конденсаторов 9-11. Резонансна  частота контура 3 выбираетс  на 5-10% ниже резонансной частоты контура k, а резонансна  частота контура 5 на траиваетс  на третью, п тую или другую более высокую нечетную гармонику выходного тока инвертора, имеющего пр моугольную форму. Величина . напр жени  на конденсаторе 32 и последовательной резонансной цепочке регулируетс  выпр мителем 1 с помощью блока 15 управлени  и задатчик 2 напр жени . Распределение напр жений между третьим и четвертым контурами осуществл етс  изменением час тоты следовани  управл ющих импульсо инвертора. Причем если один конт-ур входит в резонанс, то другой выходит из него, вследствие чего напр жение на одном контуре растет, а на другом падает. Регулирование напр жени  п того контура осуществл етс  изменени ем формы выходного тока инвертора. воздействующего на амплитуду высшей гармоники. Форма выходного тока инвертора зависит от фазового сдвига управл ющих импульсов тиристоров анодной группы относительно импульсов катодной группы и определ етс  управл емыми лини ми задержки. Фазовый сдвиг импульсов, а .соответственно и напр жение на контуре 5 задаетс  задатчиком 25 напр жени . Регул тор фазы задает частоту генерации управл ющих импульсов задающего генератора 30, а также их фазу относительно резонанса контура f. Лини  27 задержки позвол ет мен ть фазу сигнала, вырабатываемого регул тором фазы и изменить частоту следовани  управл ющих импульсов. Датчики температуры 12-Н вырабатывают сигналы, пропорциональные температурам.соответствующих тиглей, которые сравниваютс  элементами 17-20 сравнени  с сигналами задатчиков 21-23 температуры . Технологический процесс непрерывной варки оптического стекла производитс  круглосуточно в течение 3060 сут,в платиновых тигл х, нагреваемых индукционнымикатушками. В тигель контура 3 посто нно поступает шихта и расплавл етс  в нем. Расплав стекла посто нно перетекает в тигель контура 4, из него в тигель контура 5. и далее на выход готовой продукции. В каждом тигле поддерживаетс  строго определенна  температура изменением мощности. При этом контуры 3 и потребл ют приблизительно равную мощность , а контур 5 - на пор док меньше. Первоначальное значение напр жений каждого контура определ етс  уровн ми сигналов, вырабатывающих задатчиками 2k и 25 напр жени , регул тором 2б фазы, а также подбором емкости конденйаторов 9-11. По мере нагрева тиглей на выходе датчиков 12-1 по вл ютс  сигналы, пропорциональные температуре расплава стекла. По достижении температуры тигл контура 3 заданной величины, определ емой уставкой задатчика 21 температуры, на выходе элемента 16 сравнени  по вл етс  сигнал, который через элемент 17 сравнени  воздействует на напр жение управлени  блока 15 управлени  выпр мител , вырабатываемое задатчиком 2k напр жени . При этом напр жение на выходе выпр мител  1 уменьшаетс  и поддерживаетс 

на уровне, соответствующем заданной температуре тигл  Зто контура. По достижении температуры тигл  Ц-го контура заданной величины, определ емой уставкой задатчика 22 температуры на .выходе элемента 20 сравнени  по вл етс  сигнал, величина которого определ ет величину задержки, создаваемую первой управл емой линией 27 задержки, котора  уменьшает частоту импульсов задающего генератора 30. При этом контур k отдал етс i от резонанса и напр жение на нем падает, а контур 3 приближаетс  к резонансу и напр жение на нем растет, что приводит к некоторому росту температуры его тигл . С уменьшением напр жени  выпр мител  падает температура тигл  контура . Это приводит к увеличению 4acTOtN задающего генератора 30 и возрастанию .напр жени  на контуре .

Таким образом, распределение мощности между контурами 3 и контуром регулируетс  изменением величины напр жени  выпр мител  и частоты инвертора . По достижении температуры тигл  К(5н.тура 5 величины, определ емой уставкой задатчика 22 температуры, на выходе элемента 18 сравнени , по вл етс  сигнал, который увеличивает напр жение задержки 28 и 29 и саму задержку. В форме тока нагрузки пауза увеличиваетс , а амплитуда высшей гармоники , на которую настроен контур, уменьшаетс  и поддерживаетс  на заданном уровне.

Таким.образом, использу  один преобразователь, можно плавно регулировать мощность во всех трех контурах и поддерживать с большой томностью температуру расплава стекла на заданном уровне.

В предлагаемой установке с плавным регулированием мощности в каждом контуре высока  стойкость тиглей позвол ет довести срок непрерывной работы до 2-3 мес цев, а ее производительность повысить в 1,3-1,5 раза. Редкие остановки на ремонт, а также высока  точность стабилизации температуры расплава стекла в каждой зоне привод т к снижению в 1,2 раза брака выпускаемой продукции и повышению в 1,3 1,5 раза Производительности труда.

Claims (3)

1.Авторское свидетельство СССР № 813825, кл. Н 05 В 6/06, 1979.

2.Тезисы докладов |М Всесоюзной научно-технической конференции Применение в технологических процессах машиностроительного производства, полупроводниковых преобразователей частоты , Уфа, 1980.

3.Авторское свидетельство СССР по за вке № 298528/07,

кл. Н 05 В 6/06, 1981.