Спосіб індукційного нагрівання

Спосіб індукційного нагрівання, при якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі, який відрізняється тим, що генерують електричні імпульси з частотою, кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно відносно індукційних печей. в якому електричний струм подають на індукційні печі. Відомий спосіб дозволяє змінювати потужність індукційних печей за рахунок зміни потужності електромагнітного поля усередині індуктора шляхом регулювання кількості витків обмотки, що сприяє проведенню роздільного методу плавлення, однак довільне подавання електричних імпульсів на індукційні печі не дозволяє раціонально використовувати потужність генератора. Також є відомим спосіб індукційного нагрівання [В.Г.Герасимов и др. Электротехнический справочник в трех томах, том 3 в двух книгах, книга 2, Использование электрической энергии, М, Энергоатомиздат, 1988, с. 176-179], в яшму на індукційні печі подають електричні імпульси, які генерують за допомогою генератора з автоматичними регуляторами коефіцієнту потужності та навантаження. Вибір частоти електричних імпульсів генератора визначається параметрами завантаження, а також ємністю печі, що дозволяє розплавляти металеве завантаження тигля за допомогою енергії електромагнітного поля, що утворює індуктор. Загальними ознаками відомого способу і рішення, що заявляється, є індукційне нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають СО кціиного нагрівання ["Универсальные индукционные плавильные модули для литейного производства", http://www.netenergy.ru/article. php?id_it=9], в якому генерують електричні імпульси з частотою, оптимальною для плавлення матеріалу, що нагрівають, і подають зазначені імпульси на індукційні печі. Потужність струму задають за допомогою силового трансформатора з коміркою високовольтного живлення. Обмотку індуктора виконують секційною, а живлення кожної секції здійснюють незалежно від енергетичного каналу генератора, що дозволяє, за рахунок глибокого регулювання потоків енергії в кожній секції*, здійснювати фокусування тепловиділення в різних зонах тигля печі, що прискорює процес плавлення. Загальними ознаками способу за найближчим аналогом і рішення, що заявляється, є індукційне нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі. Спосіб за найближчим аналогом дозволяє за рахунок глибокого регулювання потоків енергії в кожній секції індуктора, здійснювати фокусування тепловиділення в різних зонах тигля печі, однак довільне подавання електричних імпульсів безпосередньо з генератора на індукційні печі знижує використання номінальної потужності генератора, що підвищує енергетичні витрати на процес плавлення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу індукційного нагрівання шляхом виконання технологічних операцій з тим, щоб забезпечити можливість підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора, що дозволяє знизити енергетичні затрати. Поставлена задача вирішується тим, що в способі індукційного нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі, відповідно до корисної моделі, генерують електричні імпульси з частотою, що є кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно щодо індукційних печей. Перераховані ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі і забезпечують досягнення технічного результату - можливості підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора. Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак корисної моделі і технічного результату, що досягається, виявляється в наступному. Генерування електричних імпульсів і подавання їх на індукційні печі дозволяє розплавляти матеріал, який завантажений у тигель печі за рахунок дії електромагнітного поля, що утворює індуктор печі. Генерування електричних імпульсів з частотою, що є кратною кількості індукційних печей, і подавання електричних ІМПУЛЬСІВ ПОСЛІ на генератор, що забезпечує можливість підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора. Таким чином суттєві ознаки корисної моделі знаходяться у причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається при її використанні. Нижче наводиться опис способу, що заявляється з наданням прикладів його конкретного виконання. У способі індукційного нагрівання генерують електричні Імпульси і подають їх на індукційні печі, при цьому генерують електричні імпульси зчастотою, кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно щодо індукційних печей. Спосіб здійснюють за допомогою індукційної установки, що містить групу індукційних печей. У тиглі індукційних печей, які охоплені індукційними обмотками у вигляді мідних трубок, круглого, квадратного або прямокутного перетину І з'єднані з генератором через розподілювач електричних імпульсів, завантажують металевий матеріал і вмикають генератор, який налаштовують на мінімальну частоту, необхідну для розплавлення матеріалу, що нагрівають, яку вибирають в залежності від ємності печі і параметрів завантаження, що визначається з формули: fMlH=25-106 J ф2м, де: fMiH - мінімальна частота струму; м - питомий електричний опір; ^ - відносна магнітна проникність матеріалу, що нагрівають; D м - середній діаметр завантаження, при цьому зазначену частоту підвищують до величини, що є кратною кількості індукційних печей. На виході розподілювача електричних імпульсів перед кожною індукційною піччю встановлюють силовий ключ. Силові ключі сприяють подаванню прямокутних електричних імпульсів у строгому послідовному порядку на кожну індукційну піч. Таким чином, матеріал, який нагрівають у кожній індукційній печі отримує струм з частотою, необхідною для його розплавлення, а використання групи індукційних печей дозволяє підвищити навантаження на генератор, що забезпечує можливість підвищення коефіцієнту використання його номінальної потужності. Спосіб, що заявляється, дає можливість збільшувати кількість індукційних печей при роботі одного і того ж генератора за рахунок збільшення "мертвої зони" між імпульсами електричного струму, яку заповнюють додатковими імпульсами для додаткових печей. Кількість Індукційних печей вибирають в залежності від потужності установки Індукційного нагрівання. Нижче, у табличній формі, наводяться при Мінімальна час них Імпульсів ге Матеріал, що нагріва- розплавлення № ють нагрівають в од печі, 1 Сталь немагнітна 0, 2 Латунь и 3 Мідь, алюміній і алюмінієві сплави 2С Як видно з Таблиці, генерування електрі імпульсів з частотою, кратною кількості інд них печей і подавання зазначених імпульс індукційні печі послідовно щодо індукційни Комп'ютеона веостка Н. Лисенко УКРАЇНА (19) UA (11)11371 (із) U (51)7Н05В6/06 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ОПИС ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА КОРИСНУ МОДЕЛЬ видається під відповідальність власника патенту (54) СПОСІБ ІНДУКЦІЙНОГО НАГРІВАННЯ 1 (21)и200506537 (22) 04.07.2005 (24)15.12.2005 (46) 15.12.2005, Бюл. № 12, 2005 р. (72) Корда Микола Пилипович (73) Корда Микола Пилипович Корисна модель відноситься до силової техніки та електроніки і може бути використана при виробництві схем електроживлення печей індукційного нагрівання. Відомим є спосіб індукційного нагрівання за [патентом Російської Федерації №2214028, МКВ H02J3/18, Н05В6/06, пріоритет від 2001.07.10], в якому електричний струм подають на індукційні печі, при цьому трансформують напругу трифазної мережі до рівня середнього значення напруги, що змінюється в процесі плавки на затисках індуктора печі, і шляхом зміни кількості робочих витків індуктора в залежності від періоду плавки підтримують активну потужність, що споживає індуктор. Кількість печей вибирають кратне трьом, а обмотки усіх печей виконують двошаровими. При плавленні роздільним методом весь діапазон зміни напруги розбивають на три піддіапазона, підбираючи кількість витків в окремих шарах обмоток відповідних двошарових індукторів, таким чином, щоб середній рівень напруги, що змінюється на затисках двошарових індукторів усіх печей був близьким за величиною і співпадав з величиною напруги на затисках вторинної обмотки живильного трансформатора. Можливість замінити безперервний метод плавлення металів на роздільний дозволяє використовувати природні магнітні властивості чорних металів для їхнього нагрівання і скоротити витрати електроенергії. Загальними ознаками відомого способу і рішення, що заявляється, є індукційне нагрівання, (57) Спосіб індукційного нагрівання, при якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі, який відрізняється тим, що генерують електричні імпульси з частотою, кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно відносно індукційних печей. в якому електричний струм подають на індукційні печі. Відомий спосіб дозволяє змінювати потужність індукційних печей за рахунок зміни потужності електромагнітного поля усередині індуктора шляхом регулювання кількості витків обмотки, що сприяє проведенню роздільного методу плавлення, однак довільне подавання електричних імпульсів на індукційні печі не дозволяє раціонально використовувати потужність генератора. Також є відомим спосіб індукційного нагрівання [В.Г.Герасимов и др. Электротехнический справочник в трех томах, том 3 в двух книгах, книга 2, Использование электрической энергии, М, Энергоатомиздат, 1988, с. 176-179], в якому на індукційні печі подають електричні імпульси, які генерують за допомогою генератора з автоматичними регуляторами коефіцієнту потужності та навантаження. Вибір частоти електричних імпульсів генератора визначається параметрами завантаження, а також ємністю печі, що дозволяє розплавляти металеве завантаження тигля за допомогою енергії електромагнітного поля, що утворює індуктор. Загальними ознаками відомого способу і рішення, що заявляється, є індукційне нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі. Технологія зазначеного способу за рахунок вибору частоти електричних імпульсів генератора в залежності від завантаження і ємності печі дозволяє здійснювати розплавлення матеріалу, що нагрівають, однак потужність генератора ви со CO О> 11371 користовується не раціонально, що знижує економічність плавлення. За найближчий аналог вибраний спосіб індукційного нагрівання ["Универсальные индукционные плавильные модули для литейного производства", http://www.netenergy.ru/article. php?id_it=9], в якому генерують електричні імпульси з частотою, оптимальною для плавлення матеріалу, що нагрівають, і подають зазначені імпульси на індукційні печі. Потужність струму задають за допомогою силового трансформатора з коміркою високовольтного живлення. Обмотку індуктора виконують секційною, а живлення кожної секції здійснюють незалежно від енергетичного каналу генератора, що дозволяє, за рахунок глибокого регулювання потоків енергії в кожній секції, здійснювати фокусування тепловиділення в різних зонах тигля печі, що прискорює процес плавлення. Загальними ознаками способу за найближчим аналогом і рішення, що заявляється, є індукційне нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі. Спосіб за найближчим аналогом дозволяє за рахунок глибокого регулювання потоків енергії в кожній секції індуктора, здійснювати фокусування тепловиділення в різних зонах тигля печі, однак довільне подавання електричних імпульсів безпосередньо з генератора на індукційні печі знижує використання номінальної потужності генератора, що підвищує енергетичні витрати на процес плавлення. В основу корисної моделі поставлена задача удосконалення способу індукційного нагрівання шляхом виконання технологічних операцій з тим, щоб забезпечити можливість підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора, що дозволяє знизити енергетичні затрати. Поставлена задача вирішується тим, що в способі індукційного нагрівання, в якому генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі, відповідно до корисної моделі, генерують електричні імпульси з частотою, що є кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно щодо індукційних печей. Перераховані ознаки є суттєвими ознаками корисної моделі і забезпечують досягнення технічного результату - можливості підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора. Причинно-наслідковий зв'язок суттєвих ознак корисної моделі і технічного результату, що досягається, виявляється в наступному. Генерування електричних імпульсів і подавання їх на індукційні печі дозволяє розплавляти матеріал, який завантажений у тигель печі за рахунок дії електромагнітного поля, що утворює індуктор печі. Генерування електричних імпульсів з частотою, що є кратною кількості індукційних печей, і подавання електричних імпульсів послідовно щодо печей дозволяє порівно розподіляти електричні імпульси між усіма печами за одиницю часу, утворюючи в кожній індукційній печі не обхідні умови для плавлення матеріалу, що нагрівають, без підвищення загальної потужності установки за рахунок підвищеного навантаження на генератор, що забезпечує можливість підвищення коефіцієнту використання номінальної потужності генератора. Таким чином суттєві ознаки корисної моделі знаходяться у причинно-наслідковому зв'язку з технічним результатом, що досягається при її використанні. Нижче наводиться опис способу, що заявляється з наданням прикладів його конкретного виконання. У способі індукційного нагрівання генерують електричні імпульси і подають їх на індукційні печі, при цьому генерують електричні імпульси з частотою, кратною кількості індукційних печей, а подають електричні імпульси послідовно щодо індукційних печей. Спосіб здійснюють за допомогою індукційної установки, що містить групу індукційних печей. У тиглі індукційних печей, які охоплені індукційними обмотками у вигляді мідних трубок, круглого, квадратного або прямокутного перетину і з'єднані з генератором через розподілювач електричних імпульсів, завантажують металевий матеріал і вмикають генератор, який налаштовують на мінімальну частоту, необхідну для розплавлення матеріалу, що нагрівають, яку вибирають в залежності від ємності печі і параметрів завантаження, що визначається з формули: fMlH=25-106 м/ ьР2м, Де: f M i H - мінімальна частота струму; м - питомий електричний опір; Пл - відносна магнітна проникність матеріалу, що нагрівають; D2M - середній діаметр завантаження, при цьому зазначену частоту підвищують до величини, що є кратною кількості індукційних печей. На виході розподілювача електричних імпульсів перед кожною індукційною піччю встановлюють силовий ключ. Силові ключі сприяють подаванню прямокутних електричних імпульсів у строгому послідовному порядку на кожну індукційну піч. Таким чином, матеріал, який нагрівають у кожній індукційній печі отримує струм з частотою, необхідною для його розплавлення, а використання групи індукційних печей дозволяє підвищити навантаження на генератор, що забезпечує можливість підвищення коефіцієнту використання його номінальної потужності. Спосіб, що заявляється, дає можливість збільшувати кількість індукційних печей при роботі одного і того ж генератора за рахунок збільшення "мертвої зони" між імпульсами електричного струму, яку заповнюють додатковими імпульсами для додаткових печей. Кількість індукційних печей вибирають в залежності від потужності установки індукційного нагрівання. Нижче, у табличній формі, наводяться приклади конкретного виконання способу в установці індукційного нагрівання при середньому діаметрі завантаження 300мм і потужності 100кВт. 11371 Таблиця. Мінімальна частота електричних Імпульсів генератора для Матеріал, що нагріварозплавлення матеріалу, що № ють нагрівають в одній індукційній печі, кГц 1 Сталь немагнітна Латунь 15 3 Мідь, алюміній і алюмінієві сплави 2 3 2 3 2 3 0,5 2 20 Як видно з Таблиці, генерування електричних імпульсів з частотою, кратною кількості індукційних печей і подавання зазначених імпульсів на індукційні печі послідовно щодо індукційних пе Комп'ютерна верстка Н. Лисенко Кількість печей, шт. Частота електричКоефіцієнт викорисних Імпульсів гетання номінальної нератора для групотужності генерапи індукційних тора, % печей, кГц 1 1,5 ЗО 88-90 45 40 60 чей, підвищує коефіцієнт використання номінальної потужності генератора до 9 0 % , що дає рішенню, що заявляється, перевагу перед найближчим аналогом. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 4 2 , 01601