SU408465A1 - INSTALLATION FOR INDUCTION HEATING OF METAL - Google Patents

Description

Известиы устройства дл  иидукционного нагрева металла, содержащие инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к инвертору через разделительную емкость , датчик мощности, св занный с индуктором , формирователи управл ющих имиульсов , соединениые с задающим генератором, св занным с датчиком фазы, и блок задержки импульсов.A device for informative heating of metal containing a thyristor-type bridge inverter and an inductor connected to the inverter via a separating capacitor, a power sensor connected to the inductor, control emulators connected to a master oscillator connected to the phase sensor, and a delay block pulses.

Такие устройства характеризуютс  невозможностью одновременного поддержани  заданных величин мощности и коэффициента мощности установки ири изменении нагрузки.Such devices are characterized by the impossibility of simultaneously maintaining predetermined values of power and installation power factor and changing load.

Предлагаемое устройство отличаетс  тем, что блок задержки импульсов включен между задающим генератором и формировател ми управл ющих имиульсов двух смежных плеч моста инвертора. Это дает возможность одновременного поддержани  заданных величин мощности и коэффициента мощности установки .The proposed device is characterized in that a pulse delay unit is connected between the master oscillator and the driver shapers of the two adjacent arms of the inverter bridge. This makes it possible to simultaneously maintain the specified power and plant power factor values.

На чертеже изображена блок-схема описываемой установки.The drawing shows a block diagram of the described installation.

Установка состоит из выпр мител  1, инвертора 2 на тиристорах, индуктора 3 и системы управлени  4 коммутацией тиристоров.The installation consists of rectifier 1, an inverter 2 on thyristors, an inductor 3 and a control system 4 by switching thyristors.

Инвертор 2 собран по мостовой схеме на тиристорах 5-8. Встречно-иараллельно тиристорам 5-8 включены диоды 9-12.Inverter 2 is assembled on a bridge circuit on thyristors 5-8. Counter-thyristors 5-8 included diodes 9-12.

В диагональ моста ио переменному току включен контур искусствеиной коммутации, выполненный из последовательно соединенных индуктивности 13 и конденсатора 14.In the diagonal of the bridge and the alternating current circuit included artwork switching, made of series-connected inductance 13 and capacitor 14.

Индуктор 3 соединен последовательно с инвертором 2. Параллельно индуктору включен компенсирующий конденсатор 15. Параллельно выпр мителю 1 включен разделительный конденсатор 16.The inductor 3 is connected in series with the inverter 2. Parallel to the inductor, a compensating capacitor 15 is connected. Parallel to the rectifier 1, a coupling capacitor 16 is turned on.

В цепь питани  индуктора 3 включены датчик фазы 17 и датчик мощности 18.The inductor 3 power supply circuit includes a phase sensor 17 and a power sensor 18.

Датчик фазы 17 состоит из датчика тока 19, датчика напр жени  20 и интегратора 21. Датчик тока 19 представл ет собой трансформатор тока, иервична  токова  обмотка которого включена иоследовательно с индуктором 3. Датчик напр жени  20 выполнен в виде трансформатора напр жени , первична; обмотка которого включена параллельно иидуктору 3.The phase sensor 17 consists of a current sensor 19, a voltage sensor 20 and an integrator 21. The current sensor 19 is a current transformer, the primary current winding of which is connected in series with the inductor 3. The voltage sensor 20 is designed as a voltage transformer, primary; the winding of which is connected in parallel to the identifier 3.

Вторичные обмотки трансформаторов тока и напр жени  соедииены с интегратором 21, напр жение на вы.ходе которого пропорционально сдвигу фаз между колебани ми токаThe secondary windings of current transformers and voltages are connected with integrator 21, the voltage at the output of which is proportional to the phase shift between current oscillations

и напр жени  в цеии индуктора 3.and voltages in the inductor circuit 3.

Датчик мощности 18 состоит из.датчика тока 19, датчика иапр жени  20 и преобразующего устройства 22, напр жение на выходе которого пропорционально мощности, выдел смой на индукторе 3.The power sensor 18 consists of a current sensor 19, a sensor and a voltage of 20 and a transformer device 22, the output voltage of which is proportional to the power, separated by the inductor 3.

Таким образом, датчик тока 19 п датчик напр жени  20 вход т одновременно в датчик фазы 17 и датчик мощности 18.Thus, the current sensor 19 and the voltage sensor 20 are simultaneously included in the phase sensor 17 and the power sensor 18.

Система управлени  4 коммутацией тпристоров состоит из задающего генератора 23 и формирователей управл ющих импульсов 24-27, соедииениых с управл ющим: злектродами тиристоров 5-8.The switching control control system 4 consists of a master oscillator 23 and control pulse formers 24-27 connected to the control: thyristors 5-8.

Интегратор 21 датчика фазы 17 соединен через усилитель 28 с устройством 29, регулирующим частоту задающего генератора 23 пропорциоиально входному напр жению.The integrator 21 of the phase sensor 17 is connected via an amplifier 28 to a device 29, which regulates the frequency of the master oscillator 23 in proportion to the input voltage.

Выход преобразуюидего устройства 22 датчика мощности 18 св зан со входом суммирующего устройства 30.The output of the transformer device 22 of the power sensor 18 is connected with the input of the summing device 30.

На второй вход суммирующего устройства 30 подаетс  напр жение U, пропорциоиальное задапиой (требуемой) мощности иидуктора 3. Выход суммирующего устройства 30 соединен через усилитель 31 с блоком 32 задержки уиравл ющнх импульсов, включенным между задаюпдим генератором 23 и формировател ми имиульсов 25 и 26.The second input of summing device 30 is supplied with voltage U, proportional to the required power of the ICU 3. The output of summing device 30 is connected through an amplifier 31 to a delay equalizer 32 which is connected between the generator 23 and the immersions 25 and 26.

Блок 32 состоит из дифференцирующих элементов 33 н 34, вхОлЧы которых соедипепь с выходом задающего генератора 23, а выходы - со входом схемы «ЯЛИ 35. Выход схемы «ИЛИ 35 соединен с генератором пилообразного папркжеии  36. Выходы генератора 36 и усилител  31 соединены со входами быстродействующего нуль-органа 37, выполненного в виде триггера Шмидта и св заниого с усилителем 38. Выходы усилител  38 и задающего генератора 23 соедннены со входамн схем «И 39 и 40, св занных с формировател ми импз  ьсов 25 и 26.Block 32 consists of differentiating elements 33 and 34, the inputs of which are connected to the output of master oscillator 23, and the outputs to the input of the circuit “JALI 35. The output of the circuit“ OR 35 is connected to the generator of the sawtooth grid 36. The outputs of the generator 36 and amplifier 31 are connected to the inputs a high-speed null organ 37, made in the form of a Schmidt trigger and connected to an amplifier 38. The outputs of the amplifier 38 and the master oscillator 23 are connected to the inputs of the And 39 and 40 circuits associated with impulses 25 and 26.

Трехфазный переменный ток выпр мл етс  выпр мителем 1. Разделительиый конденсатор 16 зар жаетс  до напр жени  на выходе выпр мител . При вкл очеиин системой уиравлени  4 с помощью генератора 23 и формирователей импульсов 24 п 25 тиристоров 5 и 6 происходит зар д коммутирующего конденсатора 14 через и :дук1-ивиость 13 и кондуктор 3. Конденсатор 14 и нндуктизность 13 выбираютс  так, что в контуре искусствеииой коммутации протекает колебательный нроцесс и обеспечиваетс  резопапс иапр  кепнй. В процессе зар да конденсатора 14 панр.нжение на нем повыщаетс  и становитс: выню иаприженн  на выходе вьшр мнтел . Прн зтом тиристоры 5, 6 закрываютс , и кондеисатор 14 разр жаетс . Через неуправл емые диоды 9 и 10, индуктнвность 13 и индуктор 3 начнет иротекать ток в обратиом направленни до тех пор, пока конденсатор 14 не разр;дитс  до ианрк;кеник, мепьщего, чем иапр жен- е на выходе выпр мител , и дноды 9 п 10 не ногаснут.The three-phase alternating current is rectified by rectifier 1. The separator capacitor 16 is charged before the voltage at the rectifier output. When the system is turned on by the system 4 using the generator 23 and the pulse shapers 24 and 25 thyristors 5 and 6, the commutation capacitor 14 is charged through and: the oscillatory process proceeds and the resopaps and apprits are provided. In the process of charging the capacitor 14, the panning on it rises and becomes: removing and priming at the output of the device. When this happens, the thyristors 5, 6 are closed, and the air cone 14 is discharged. Through uncontrolled diodes 9 and 10, inductance 13 and inductor 3 will begin to flow current in a reversed direction until capacitor 14 is discharged; it goes to the antenna, Kenik, which is better than the output voltage of the rectifier, and Days 9 n 10 not nagasnut.

Пока через диоды 9 н 10 идет ток, па тиристорах 5 и 6 будет неб:. обратное напр жение , которое споссб (иугт восстановлению их управл емости.As long as a current flows through diodes 9 and 10, a thy thyristor 5 and 6 will be low :. reverse voltage, which is possible (and the restoration of their controllability.

После этого систе;:а управлени  4 с помощью генератора 23 п формирователей 27 и 26 включает THpiiciopbi 7 i: 8. Через индукторAfter this, the system;: and control 4 using the generator 23 and the formers 27 and 26 turns on THpiiciopbi 7 i: 8. Through the inductor

3 и индуктивность 13 снова потечет ток в пр мом паправлеиии, и конденсатор 14 снова зар жаетс . После того, как напр  кение на конденсаторе 14 станет выще напр жени  иа выходе выпр мител  1, тиристоры 7 и 8 погаспут . Копдепсатор 14 сиова разр жаетс . Включаютс  неуправл емые диоды 11 и 12, и через нндуктор 3 н ипдуктнвность 13 сиова потечет ток в обратном направлении.3 and inductance 13 will flow again in direct direction, and capacitor 14 is charged again. After the voltage on the capacitor 14 becomes higher than the voltage and the output of rectifier 1, the thyristors 7 and 8 will go out. The co-detector 14 is discharged. Uncontrolled diodes 11 and 12 are turned on, and through the inductor 3 n and the conductance 13, the syowa will flow in the opposite direction.

Несмотр  и а то, что амнлитуда и среднее значение иолуволЕ1ы тока, протекающего через тиристоры, больще, чем через неуправл емые диоды, ток, протекающий через индуктор 3, имеет форму, близкую к сипусоидальиойIn spite of the fact that the amplitude and average value of the current iololuvlye flowing through the thyristors is greater than through uncontrollable diodes, the current flowing through inductor 3 has a shape close to that of a sipusoidal

благодар  конденсатору 16, не пропускающему посто нную составл ющую.due to the capacitor 16 which is not permeable to the constant component.

Индуктор 3 и конденсатор 15 образуют параллельный колебательный контур. Дл  выделеии  на индукторе максимальной полезиой мощности в контуре создаетс  резонанс токов. При этом реактивиые соиротнвлени  индуктора 3 и конденсатора 15 должны быть равными . Дл  обесиечеии  резоианса токов частота наир же1:и  заиитки контура должна быть равна резонансной частоте контура. Это обеснечиваетс  настройкой частоты задающего генератора 23 системы уиравлени  4 коммутацией тиристоров.The inductor 3 and the capacitor 15 form a parallel oscillating circuit. In order to isolate the maximum effective power in the circuit, a current resonance is created in the circuit. In this case, the reactive connections of the inductor 3 and the capacitor 15 must be equal. In order to achieve the resonance of the currents, the frequency is the same1: and the loop should be equal to the resonant frequency of the loop. This is obscured by adjusting the frequency of the master oscillator 23 of the control system 4 by switching thyristors.

При работе устаиовки (при нагреве металла во врем  плавки или при замене гор чей металлической заготовки холодной) измен етс  индуктивность индуктора 3. При этом иарушаетс  условие резонанса токов, черезWhen the installation works (when the metal is heated during smelting or when replacing a hot metal billet with a cold one), the inductance of the inductor 3 changes. In this case, the condition of current resonance is disrupted, through

индуктор иачииает протекать нескомпенсированный реактивпый ток н по вл етс  сдвиг фазы между колебани ми напр жени  н тока в цеии индуктора, т. е. .Inductor causes an uncompensated reactive current to flow and a phase shift occurs between the oscillations of the voltage and current in the inductor circuit, i.e..

Ток и напр женне в цепи индуктора 3 замер ютс  датчиками 19 п 20, преобразуютс  интегратором 21 таки.м образом, что на выходе датчика фазы 17 вырабатываетс  напр жеине, пропорциональное углу рассогласовани  поThe current and voltage in the inductor 3 circuit are measured by sensors 19 and 20, converted by the integrator 21 in such a way that the output of the phase sensor 17 is produced in a straight line proportional to the error angle

фазе нанр женнем и током индуктора. Это напр жение усиливаетс  усилителем 28 и подаетс  на устройство 29, измен ющее частоту генератора 23 таким образом, что виовь обеспечиваетс  резонанс токов в цени индуктора .phase induction and current inductor. This voltage is amplified by the amplifier 28 and supplied to the device 29, which changes the frequency of the generator 23 in such a way that the current resonates at the price of the inductor.

Дл  стабилизации мощиости, выдел емой на индукторе 3, напр жение с выхода преобразующего устройства 22 датчика мощпости 18 через суммирующее устройство 30 и усилитель 31 иодаетс  на блок 32, который осуществл ет задержку унравл ющих импульсов, идущих от генератора 23 к формнровател м нмиульсов 25 и 26, на врем , пронорциональное изменению мощпости, выдел емой на индукторе 3.In order to stabilize the power generated by the inductor 3, the voltage from the output of the transformer device 22 of the power sensor 18 through the summing device 30 and the amplifier 31 is transmitted to a block 32, which delays the equalizing pulses from the generator 23 to the normal pulses 25 and 26, for a time that is proportional to the change in the power allocated to the inductor 3.

Установка заданной мощности осуществл етс  изменением входного напр жени  бвх, нодаваемого на суммирующее устройство 30. Блок 32 задержки уиравл ющпх импульсовThe setting of a given power is carried out by changing the input voltage of the bwc to be connected to the summing device 30. The block 32 of the delay of the control pulses

работает следующим образом.works as follows.