SU761589A1

SU761589A1 - устройство Регулирования процесса ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА 1

Info

Publication number: SU761589A1
Application number: SU782596058A
Authority: SU
Inventors: Viktor S Verbitskij; Margarita B Kolomejtseva; Viktor V Pikhletskij
Original assignee: Mo Energeticheskij Institut
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1980-09-07

Description

Изобретение относится к области автоматического управления тепловыми процессами, связанными с выделением или поглощением тепла, например при индукционном нагреве для термической обработки изделий. ⁵

Известно устройство регулирования процесса индукционного нагрева, содержащее управляемый источник электрической энергии и индуктор, охваченные кон- '_ туром отрицательной обратной связи по напряжению на индукторе, включающим датчик напряжения, блок сравнения, задатчик программы, усилитель и тиристор· ный выпрямитель, причем задатчик прог— раммы соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через усилитель подключен ко входу тиристорного выпрямителя, выход которого соединен с управляемым источником электрической энергии И·

Недостатком известного устройства является отсутствие возможности оперативно·· корректировать процесс нагрева

2

без изменения уставок в блоке задания программы. Необходимость такой коррекции в процессе функционирования нагревательных установок вызвана тем обстоятельством, что. подобранная однажды при наладке и постоянно (многократно) отрабатываемая для потока изделий программа предусматривает постоянство целого ряда параметров как самой установки, так и Нагреваемого изделия. К ним относятся величина емкости колебательного контура, КПД индуктора, габаритные размеры как самой детали, так и химический состав ее металла. Все они в усусловиях эксплуатации оказываются непостоянными а характеризуются нестабильностями типа*дрейф, которые медленно изменяются как в одну, так и в другую сторону. В производстве это приводит к тому, что при контроле качества обработанных изделий по тому или иному параметру (например, по температуре или твердости) наблюдается отклонение его значений относительно номи—

761589

нального. Приближаясь к границам допускаемых технологией отклонений, в ряде случаев он выходит иа них, что приводит к браку.

Цель изобретения - повышение качест- ₅ва нагреваемых изделий.

Поставленная цель достигается за счет того,что устройство дополнительно снабжено масштабирующим делителем напряжения и многоканальным коммута- ю тором, при этом выход датчика напряжежения соединен со входом масштабирующего делителя напряжения, выходы которого соединены со входами многоканаль— нбго коммутатора, выход которого соеди. 15 нен со вторым входом блока сравнения.

На'чертеже представлена структурная схема предлагаемого устройства

Устройство содержит датчик 1 напряжения на индукторе, например, выпрями- 20 тель, и многоканальный коммутатор 2. Подключение одного из выходных сигналов масштабирующего делителя 3 напряжения с выходами ΐ посредством многоканального коммутатора 2 ко входу бло— 25 ка 4 сравнения, в котором происходит его сравнение с напряжением Οη(Έ) , поступающим от задатчика 5 программы, создает рассогласование Д>(4.) . Усиливаясь усилителем 6 и тиристорным управ- 30 ляемым выпрямителем 7, оно подается на управляемый источник 8 электрической энергии, например, электромашинный генератор. Таким образом, напряжение и_и (£) на индукторе 9, связанное через трансфор-35 матор 10 с выходным напряжением управляемого источника 8 электрической энергии пропорционально сигналу и_п^) > который в свою очередь изменяется во времени по закону, заранее определенному 40 в задатчике 5 программы. Напряжение иц (-Ь) представляется следующим выражением

- К пр

^ή+κηρ^κοο

где Кцр *- коэффициент усиления прямого тракта, определяемый как отношение υ_η(.ΐ) к «ΛΙ) И равный произведению коэффициентов усиления усилителя 6, тиристорного выпрямителя 7, управляемого источника 8 электрической энергии и трансформатора 10, т. е.

45

50

55

К _ос - коэффициент передачи обратной связи, определяемый как отношение и_ос(У к ϋ ц (Ί.) и равный произведению коэффициентов передачи датчика 1 напряжения индуктора и масштабирующего делителя 3 напряжения, т. е.

ос

Из приведенного выражения видно, что при фиксированном значении сигнала ир(-0 изменение, напряжения индуктора и_п<« можно проводить не только при помощи вариации коэффициента передачи обратной связи к_ос , что и предлагается, но и посредством изменения коэффициента усиления прямого тракта Ккр > Однако на практике в условиях производства^ реализация второго метода оказывается более сложной, так как при малых значениях сигнала рассогласования д(-€) он требует специальных мер борьбы с помехами из-за воздействия сильных электромагнитных полей индуктора на цепь обратной связи, охватывающей усилитель 6 и связанной с входом последнего.

Число входящих сигналов, подаваемых на коммутатор 2 с выхода масштабирующего делителя 3, равно числу выходов последнего. Их количество в принципе может быть любым, но в реальном устройстве определяется тем количеством дискрет, на которое разбивается диапазон вариации контролируемого показателя качества (например твердости). Если, например твердость термообработки изделия колеблется в пределах 50 Н1?С, то диапазон варьирования в таком случае составляет 15 единиц. При разбиении этого диапазона с равномерным шагом дискретизации в 1 единицу, количество выходов масштабирующего делителя 3 должно быть равно 16. Допустим, что выходы, с номерами ΐ от первого до десятого приходятся на верхнюю (положительную) зону, а от двенадцатого до шестнадцатого — на нижнюю (отрицательную) зону технологического диапазона Тогда выход с одиннадцатым номером ή будет предназначен для номинального значения показателя твердости, т. е. использоваться в номинальном режиме работы устройства. Все выходные сигналы масштабирующего делителя 3 подаются на вход коммутатора 2 ·одновременно.

По физической сути это возрастающий по величине дискретный ряд напряжений Ο-ί

К

пр* &Ю

5

761589

6

постоянного тока. Каждый из выходных сигналов масштабирующего делителя 3 связан с выходным сигналом датчика 1 напряжения индуктора своим коэффициен-; том масштабирования К £ 4 , где ΐ - 5

номер выхода делителя. Причем, чем номер 4 -го выхода больше, тем значение его масштабирующего коэффициента выше.

Как уже отмечалось, в номинальном режиме на выход блока сравнения 4 через 10 коммутатор 2 должен передаваться один единственный из всех подаваемых на его вход сигналов. В нашем примере это сиг· нал с 11-го выхода масштабирующего делителя 3. Переключения коммутатора 15 выполняются оператором, однако он их делает только в том случае, если показатель качества термообработки, смещаясь (дрейфуя) относительно номинального значения в ту или другую сторону, дости- χ гает верхней или нижней границы допустимого технологией диапазона варьирования. Предположим требуется, чтобы твёрдость изделия была заключена в пределах 50±^НРС. Тогда при дрейфе за пределы 25 допустимой отрицательной зоны (48 НРС) или приближении к ре нижней границе оператору необходимо на схему 4 сравнения посредством управления коммутатора 2 подать сигнал с выхода делителя 3, зо имеющего меньший, чем 11, номер. В случае же дрейфа за пределы положительной зоны (53НРС) при приближении к ее верхней границе оператором на блоке 4 сравнения должен быть подан сигнал бо- 35 лее высокого уровня. Для этого оператор, воздействуя на коммутатор 2, подает на блок 4 сравнения сигнал с выхода делителя 3, имеющего номер, например 13. Анализируя твердость, первого же изде— 40 лия, полученного:после такой коррекции, оператор определяет, стоит ли коррекцию увеличить.или она оказалась удачной.

Таким образом, наблюдая за показателем качества термообработки, оператор опе— 45 ративно корректирует режим воздействия на коммутатор 2.

Смещения показателя качества не поддаются* прогнозированию, так как вариация возмущающих факторов носит слу— до чайный характер. Поэтому управление коммутатором не может быть запрограммировано и должно осуществляться оператором на основании оценки текущей ситуации.

Прохождений на вход схемы 4 сравнения одного из сигналов, поступающих на входы коммутатора 2, в реально существующем устройстве обеспечивается с помошрю серийно выпускаемого отечественной промышленностью клавишного переключателя типа П2К.

Введение в контур обратной связи масштабирующего делителя напряжения и многоканального коммутатора позволяет заблаговременно и оперативно так коррек·?· тировать процесс нагрева, чтобы без изменения уставок программы в задатчике программы, поддерживать значение контролируемого параметра близким к номинальному.

Claims

Формула изобретения

Устройство регулирования процесса индукционного нагрева, содержащее управляемый источник электрической энергии и индуктор, охваченные контуром отрицательной обратной связи по напряжению на индукторе, включающим датчик напряжения на индукторе, блок сравнения/ задатчик программы, усилитель и тиристорный выпрямитель, причем задатчик программы соединен с первым входом блока сравнения, выход которого через усилитель подключен ко входу тиристорного выпрямителя, выход которого соединен с управляемым источником электрической энергии, отличающееся тем, что, с целью повышения качества нагреваемых изделий, оно дополнительно снабжено масштабирующим делителем напряжения и многоканальным коммутатором, при этом выход датчика напряжения соединен со входом масштабирующего делителя напряжения, выходы которого соединены со входами многоканального коммутатора, выход которого соединен со вторым входом блока сравнения.