ИНДУКЦИОННАЯ КАНАЛЬНАЯ ПЕЧЬ С УЛУЧШЕННЫМИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫМИ ВОЗМОЖНОСТЯМИ
Современная промышленность и её отрасли все шире и шире используют достижения науки и техники в электротехнологии, которые предъявляют повышенные требования к качеству продукции. Индукционные установки обеспечивают термическую обработку металлов и неметаллов. Поэтому повышение энергетических показателей и универсальности индукционных установок приобретает особое значение и актуальность.
Для энергоэффективного управления электромагнитной индукцией в канальной печи предлагается система питания индукционной установки на базе преобразователя частоты (ПЧ).[1] Нагрев образуется за счёт электромагнитной индукции, создаваемой индукционной катушкой-индуктором, окружающей расплавляемый металл, путём изменения частоты источника питания для индуктора-соленоида.
Преобразователь частоты является источником питания для индукционного нагрева, который преобразует напряжение питающей сети со стандартной частотой в однофазное напряжение (или ток) с частотой, необходимой для выполнения плавки. На вход подается трёхфазное сетевое напряжение частотой 50 (60) Гц. Первый блок выполняет функцию выпрямления переменного тока в постоянное. Этот блок может обеспечивать фиксированное или регулируемое постоянное напряжение. Второй блок называется инвертором и предназначен для преобразования постоянного тока в однофазный переменный ток. Третий блок называется блоком согласования и предназначен для приведения напряжения на выходе инвертора к величине, необходимой для эффективного функционирования индуктора. Блок управления сравнивает сигнал с выхода системы с управляющим сигналом (рис.1).
Известны индукционные канальные печи, подключенные к источнику питания через трансформатор из параллельно включенного индуктора с сердечником, конденсаторной батареи, а также канал с расплавленным металлом может быть открытым или закрытым, вертикальным или горизонтальным. Канальные индукционные печи, в сущности, представляют собой П-образный трансформатор с сердечником, первичной обмоткой которого является индуктор.
Индукционные печи канального типа с закрытым каналом управляются через ступенчатый трансформатор. На рис. 2 представлена функциональная схема системы ПЧ-И.
Электротехническая система индукционной печи содержит индуктор, подключённый к блоку силовых модулей однофазного инвертора, который соединён с фильтром и трёхфазным управляемым выпрямителем. Датчики тока и напряжения подключены ко входу инвертора. Блок управления силовыми модулями выпрямителя и инвертора включает в себя микропроцессор.
Блок 1-управляемый выпрямитель представляет собой транзисторный преобразователь напряжения постоянного тока. Блок 3 - автономный инвертор - представляет собой транзисторный преобразователь напряжения переменного тока для однофазной нагрузки. Регулирование выходного напряжения транзисторного преобразователя осуществляется на основе широтно-импульсной модуляции выходного напряжения.
Для управления мощностью в этом случае применяется регулируемый источник напряжения. Значит, способ управления по системе ПЧ-индукционная канальная печь уменьшает потери электромагнитной энергии, что увеличивает коэффициент полезного действия печи.
Отличительной особенностью предлагаемой системы управления является эффективность управления. Система реализуется на базе программируемого промышленного микропроцессора, который также может осуществлять регулирование коэффициента мощности и режима симметрирования и может быть связан средствами вычислительных сетей с ЭВМ верхнего уровня, осуществляющей визуализацию и протоколирование технологического процесса и выполняющей функции пульта управления.
Предлагаемая система отличается от типовых установок тем, что управление индукционной канальной печи происходит по системе преобразователь частоты (ПЧ)- индукционная печь, преимуществом которого является непрерывное автоматическое регулирование температуры расплава и позволяет на одной индукционной единице расплавлять различные цветные металлы, а это, в свою очередь, улучшает энергетические показатели установки, в частности, снижает удельный расход электроэнергии на проведение технологического процесса.