Принципиальная схема индукционного нагревательного устройства

До сих пор из всего устройства, необходимого для осуществления индукционного нагрева, мы рассматри­вали только индуктор. Для питания индукторов могут использоваться следующие источники:

1. Cеть промышленной частоты 50 гц;
2. Машинные преобразователи частоты, от которых получается ток частотой от 500 до 8000 гц,
3. Ламповые генераторы - источники тока частотой от 70 кгц до нескольких мегагерц.
4. Индукционные установки  ТВЧ на базе современных  IGBT и MOSFET транзисторов (добавлено редактором elisit.ru)

Наибольшее распространение в промышленности по­лучили установки с питанием от машинных преобразо­вателей частоты.

Рис. 7. Принципиальная электрическая схема индукционного на­гревательного устройства:
1 - машинный генератор тока высокой частоты; 2 - электромашинный усилитель, управляющий режи­мом нагрева; 3 - контактор для включения и выключе­ния нагрева; 4 - шкаф с измерительными приборами и аппаратурой управления работой электромашинного усилителя 2; 5 - высокочастотный автотрансформатор для регулирования напряжений на индукторе; 6 - ин­дуктор; 7 - фотопирометр и усилитель к нему; 8 -тол­катель, подающий заготовки в индуктор; 9 - пульт с элементами схемы автоматического управления рабо­той толкателя; 10 - батарея конденсаторов.

На рис. 7 приведена принципиальная электрическая схема, на которой показаны все основные элементы ин­дукционного нагревательного устройства, получающего питание от машинного преобразователя частоты. Тип источника или генератора тока высокой или повышенной частоты выбирается в соответствии с частотой и мощ­ностью, необходимых для нагрева заготовок данной формы с заданной производительностью.

Управление режимом нагрева осуществляется с помощью электромашинного или магнитного усилителя. Включение и выключение нагрева контактором применяется при параллельном питании от одного генератора нескольких нагревательных устройств.

При индивидуальном питании нагревательного устройства нагрев может включаться и отключаться как контактором, так и включением и отключением возбуждения генератора.

Для наблюдения за режимом работы устройства служит комплект измерительных приборов с трансфор­маторами тока и напряжения.

Для регулирования напряжения, подводимого к индуктору, и, следовательно, мощности, передаваемой в нагреваемые заготовки, служит высокочастотный автотрансформатор. Автотрансформатор устанавли­вается в случае централизованного питания. При ин­дивидуальном питании единичного нагревательного устройства напряжение, подводимое к индуктору, изме­няется регулированием тока возбуждения генератора. Размеры и форма индуктора определяются размерами и формой заготовки, а также требуемой производитель­ностью устройства.

В качестве датчика для системы автоматического управления нагревом, применяется фотопирометр с уси­лителем.

Нагреваемые заготовки подаются в индуктор и вы­даются из него для последующей обработки с помощью специального механизма.

Первые четыре элемента схемы располагаются обычно в отдельном помещении - генераторной стан­ции. Остальные в зависимости от принятого способа компоновки собираются в одном или нескольких корпу­сах, устанавливаются в цеху и образуют собственно тот агрегат, который принято называть «индукционным на­гревателем ».

Питание нагревателей осуществляется как по инди­видуальной схеме, когда один нагреватель соединен с одним или несколькими параллельно работающими преобразователями частоты, так и по централизованной схеме, когда несколько нагревателей связаны с цен­тральной генераторной станцией.

Схемы индивидуального питания используются при установке в цехе одного нагревателя и в случаях уста­новки нескольких нагревателей, если потребляемая каждым нагревателем мощность в процессе работы из­меняется незначительно. При установке в цехе боль­шого количества нагревателей со значительно изменяю­щейся потребляемой мощностью должны применяться схемы централизованного питания.

В этом случае генераторы могут быть использованы лучше. При уменьшении мощности, потребляемой несколькими нагревателями, часть генераторов может быть остановлена. Так как обычно все нагреватели не работают одновременно с максимальной нагрузкой, общая установленная мощность генераторов может быть при централизованном питании меньше.

При индивидуальном питании режим нагрева определяется напряжением на генераторе, которое поддерживается на установленном уровне с помощью автоматического регулятора с электромашинным или магнитным усилителем. При централизованном питании напряжение на сборных шинах, к которым параллельно присоединены все генераторы, автоматически поддерживается равным номинальному напряжению генераторов.

Напряжение на каждом отдельном нагревателе, а следовательно и режим его работы, устанавливается с помощью автотрансформатора.

Существуют две схемы передачи энергии от сборных шин к нагревателям при централизованном питании:

1. в цехе прокладываются один или два фидера, соединенных со сборными шинами. К фидерам параллельно подключаются нагреватели;
2. к каждому из нагревателей от сборных шин прокладывается отдельный фидер.

Недостатком первого способа канализации энергии является взаимное влияние нагревателей друг на друга в процессе работы. Стабильность температуры нагреваемых заготовок в этом случае может обеспечивать только применением фотопирометра, однако при это перепад температуры между поверхностью и сердцевиной заготовки может отклониться от заданного. Может также измениться производительность нагревателя.

Второй способ канализации энергии свободен от этих недостатков, но связан с прокладкой большого числа линий, а следовательно с большими капитальными затратами. Несмотря на это, предпочтение нужно отдавать второму способу. Постоянство температуры заготовок в этом случае может быть обеспечено как с помощью фотопирометра, так и с помощью реле времени. 

Источник: "Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности" Богданов В.Н., Рыскин С.Е.