Online Electric

В данном докладе рассматривается использование высокочастотного сварочного трансформатора с магнитопроводом из аморфной стали для индукционного нагрева. Используемая для магнитопровода аморфная сталь позволяет уменьшить высокочастотные потери.

     Высокочастотный трансформатор является важным элементом установки для индукционного нагрева, ? он обеспечивает согласование напряжения нагрузки – индуктора – с напряжением источника питания [1]. Принципиальным преимуществом индукционного нагрева является его высокая интенсивность. В индукционных печах удельный тепловой поток составляет (0,5...1,0)·10³ кВт/м² [2]. При этом распределение удельных тепловых потоков, направленных от поверхности к центру нагреваемой заготовки, практически однородно. Эти преимущества во многом определяют широкое распространение индукционного вида нагрева и перспективы для высокочастотной термообработки металлов и сплавов.
     Также внедрению индукционного нагрева, как передовой технологии, способствуют такие его преимущества, как возможность автоматизации технологического процесса, установки индукторов непосредственно в поточные группы, быстрота нагрева и высокие технико-экономические показатели. Вопрос о повышении КПД источников энергии высокой частоты имеет весьма большое значение в связи со всевозрастающей массовостью применения высокочастотных электротехнологических установок.
     Проведена работа по проектированию сварочного трансформатора по аналогии с существующими установками для индукционного нагрева металлов. Целью исследований является сокращение высокочастотных потерь в магнитопроводе за счет используемой аморфной стали. Проведен электромагнитный расчет преобразователя частоты для индукционной закалки металлов и непосредственно самого высокочастотного закалочного трансформатора с применением современной конструкции, материала и уточненной методики.
     Магнитопровод трансформатора – броневого типа, выполняется из ленты 35х0,025 ТЦ 14-123-116-93 (АМЗ), которая выполнена из сплава 5ВТМ.
     Это новая группа магнитных материалов с перспективным сочетанием высоких магнитных и механических свойств, что обусловлено особенностями их структуры. Они представляют собой неупорядоченные магнетики, в которых отсутствует периодичность в расположении атомов, то есть кристаллоподобное состояние существует лишь на расстояниях, соизмеримых с межатомными.
     Лента из аморфных и нанокристаллических сплавов изготавливается на уникальном высокоточном оборудовании из расплава методом формирования и литья плоской струи металлического расплава на кобальтовой или железной основе заданного химического состава на поверхность охлаждаемого диска.
     Основные преимущества ленты из аморфной стали:

• малая толщина ленты 0,016...0,035 мм;
• удельное электрическое сопротивление в 2 - 4 раза выше, чем у лучших кристаллических магнитомягких сплавов;
• низкие потери мощности на перемагничивание при частотах выше 1 кГц, как в «стали», так и в меди.

Основные преимущества сердечников из аморфной стали:

• высокая устойчивость и надежность в работе при вибрациях и изменениях температуры;
• уменьшенные габариты;
• малые помехи и нелинейные искажения;
• регулярность формы петли гистерезиса;
• стойкость к разовым ударам и влаги;
• приемлемая стоимость.

     Особенностью индукционных установок является тесная взаимосвязь режимов работы индуктора, источника питания и системы управления. Оптимальный выбор схемы полупроводникового комплекса (мостовой последовательный инвертор со встречно-параллельными диодами и удвоением частоты), способного удовлетворить заданным технико-экономическим требованиям, был основан на сопоставлении главных показателей различных схем и видов автономных инверторов.
     Инвертор управляет режимом нагрева путем формирования оптимальных управляющих воздействий: изменения во времени частоты тока, напряжения, скважности импульсов. Имеет место и обратное воздействие нагрузки на инвертор. Основные достоинства выбранной схемы инвертора заключаются в постоянстве напряжения на тиристорах при изменении параметров нагрузки в широком диапазоне и значительном времени, предоставляемом тиристорам на восстановление их управляющих свойств.
     Достоинством рассматриваемого инвертора является так же относительно слабая зависимость углов запирания тиристоров и напряжения на них от сопротивления нагрузки. Кроме того, к преимуществам инвертора следует отнести удвоение выходной частоты.
     Благодаря перечисленным достоинствам этот инвертор получил промышленное применение.
     Рассмотренному инвертору присущи общие недостатки инверторов с диодами встречного тока: отсутствие обратного напряжения на тиристорах и возможность затягивания тока тиристора из-за влияния индуктивности в его анодной цепи при неудачном конструктивном решении группы тиристор-диод [3].
     Таким образом, разработана высокочастотная закалочная установка с высокими технико-экономическими показателями, которая может быть использована подвижными бригадами, использующих сварочное оборудование.

Литература

     1. Пейсахович В. А. Оборудование для высокочастотной сварки металлов. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1988.208с.
     2. Промышленное применение токов высокой частоты. Л.: Машиностроение, 1975.288 с.
     3. Беркович Е. И. Тиристорные преобразователи высокой частоты / Е. И. Беркович, Г. В. Ивенский, Ю. С. Иоффе. Л.: Энергия. Ленинградское отделение, 1973. 200с.