Химия - Индукционный нагрев - Недостатки

01 марта 2011


Оглавление:
1. Индукционный нагрев
2. Применение
3. Недостатки
4. Замечания

• Повышенная сложность оборудования, необходим квалифицированный персонал для настройки и ремонта.
• При плохом согласовании индуктора с заготовкой требуется большая мощность на нагрев, чем в случае применения для той же задачи ТЭНов, электрических дуг и т. п.

Установки индукционного нагрева

На установках с рабочей частотой до 500 кГц используют инверторы на IGBT-сборках или MOSFET-транзисторах. Такие установки предназначены для разогрева крупных деталей. Для разогрева мелких деталей используются повышенные частоты. Установки повышенной частоты строятся на электронных лампах мощные полупроводниковые ключи, способные работать на мегагерцовых частотах, не разработаны).

Так как наиболее эффективно индуктор работает на высоких частотах, промышленное применение индукционный нагрев получил после разработки и начала производства мощных генераторных ламп. До первой мировой войны индукционный нагрев имел ограниченное применение. В качестве генераторов тогда использовали машинные генераторы повышенной частоты или искровые разрядные установки.

Схема генератора может быть в принципе любой, работающей на нагрузку в виде катушки-индуктора и обладающей достаточной мощностью. Необходимо также, чтобы частота колебаний была достаточно высока.

Например, чтобы "перерезать" за несколько секунд стальную проволоку диаметром 4 мм, необходима колебательная мощность не менее 2 кВт при частоте не менее 300 кГц.

Выбирают схему по следующим критериям: надежность; стабильность колебаний; простота изготовления; удобство настройки; минимальное количества деталей для уменьшения стоимости; применение деталей, в сумме дающих уменьшение массы и габаритов и др.

На протяжении многих десятилетий в качестве генератора высокочастотных колебаний применялась индуктивная трехточка. Это самовозбуждающаяся схема параллельного питания анода и частотно-избирательной цепью, выполненной на колебательном контуре. Она успешно использовалась и продолжает использоваться в лабораториях, ювелирных мастерских, на промышленных предприятиях, а также в любительской практике. К примеру, во время второй мировой войны на таких установках проводили поверхностную закалку катков танка Т-34.

Недостатки трехточки:

1. Низкий кпд.

2. Сильное отклонение частоты в момент нагрева заготовок из магнитных материалов выше точки Кюри, что изменяет глубину скин-слоя и непредсказуемо изменяет режим термообработки. При термообработке ответственных деталей это может быть недопустимо. Также мощные твч-установки должны работать в узком диапазоне разрешенных Россвязьохранкультурой частот, поскольку при плохом экранировании являютcя фактически радиопередатчиками и могут оказывать помехи телерадиовещанию, береговым и спасательным службам.

3. При смене заготовок изменяется индуктивность системы индуктор-заготовка, что также приводит к изменению частоты и глубины скин-слоя.

4. При смене одновитковых индукторов на многовитковые, на более крупные или более малогабаритные частота также изменяется.

Под руководством Бабата, Лозинского и других ученых были разработаны двух- и трехконтурные схемы генераторов, имеющих более высокий кпд, а также лучше удерживающие рабочую частоту. Принцип их действия состоит в следующем. За счет применения связанных контуров и ослабления связи между ними, изменение индуктивности рабочего контура не влечет сильного изменения частоты частотозадающего контура. По такому же принципу конструируются радиопередатчики.

Недостаток многоконтурных систем - повышенная сложность и возникновение паразитных колебаний УКВ диапазона, которые бесполезно рассеивают мощность и выводят из строя элементы установки. Также такие установки склонны к затягиванию колебаний - самопроизвольному переходу генератора с одной из резонансных частот на другую.

Современные твч-генераторы - это инверторы на IGBT-сборках или мощных MOSFET-транзисторах, обычно выполненные по схеме мост или полумост. Работают на частотах до 500 кГц. Затворы транзисторов открываются с помощью микроконтроллерной системы управления. Система управления в зависимости от поставленной задачи позволяет автоматически удерживать

а) постоянную частоту

б) постоянную мощность, выделяемую в заготовке

в) максимально высокий КПД.

Например, при нагреве магнитного материала выше точки кюри, толщина скин-слоя резко увеличивается, плотность тока падает и заготовка начинает греться хуже. Система управления это отслеживает и автоматически повышает частоту.

Просмотров: 5265

<<< История меди и бронзы