1.7. Электрооборудование индукционных плавильных установок.

В индукционную плавильную установку входят электропечь с ее механизмами и приводами и комплектующее электрооборудование: печной трансформатор или преобразовательный агрегат; вводное или распределительное устройство на стороне ВН трансформатора (при первичном напряжении выше 1000 В); конденсаторные батареи; шкафы, щиты и станции управления; токопроводы короткой сети. Комплектация оборудования тигельных печей возможна в нескольких вариантах: одна или две печи и один комплект электрооборудования; три печи и два комплекта электрооборудования.

Питание индукционных печей частоты 50 Гц при мощности печного трансформатора менее 400 кВА производится от сети 380 В, при больших мощностях — от сети 6 или 10 кВ. Поскольку естественный коэффициент мощности таких печей весьма низок (у некоторых типов тигельных печей не выше 0,1—0,3), обязательно применяют устройства его компенсации (батарею конденсаторов, подключаемую параллельно индуктору). Максимальные значения напряжения индукторов лежат в пределах от 500 до 2000В у тигельных и от 40 до 600 В у канальных печей.

1.8 Индукционные нагревательные установки.

В такой установке индуктором создается электромагнитное поле которое наводит в металлической детали вихревые токи, наибольшая плотность которых приходится на поверхностный слой детали, где и выделяется наибольшее количество тепла. Это тепло пропорционально мощности, подведенной к индуктору, и зависит от времени нагрева и частоты тока индуктора. Путем соответствующего выбора мощности, частоты и времени действия нагрев может быть произведен в поверхностном слое разной толщины либо по всему сечению детали.

Индукционные нагревательные установки по способу загрузки и характеру работы бывают периодического и непрерывного действия. Последние могут встраиваться в поточные и автоматические технологические линии.

Индукционный нагрев наиболее широко применяется для поверхностной закалки и для сквозного нагрева под горячую деформацию. По сравнению с нагревом в печах сопротивления он позволяет повысить скорость обработки для разнообразного сортамента деталей и улучшить ее качество, легче поддается автоматизации, дает возможность нагрева отдельных участков детали, требует меньших площадей под рабочие агрегаты. Поверхностная индукционная закалка, в частности, заменяет такие дорогостоящие операции поверхностного упрочнения, как цементация, азотирование и др.

1.9 Закалочные установки.

Различают три вида поверхностной закалки. При одновременной закалке вся закаливаемая поверхность одновременно нагревается, после чего одновременно охлаждается (нагрев шеек, фланцев, втулок и пр.). Одновременно-поочередная закалка характерна тем, что отдельные участки детали подвергаются закалке поочередно. Непрерывно-последовательная закалка используется при большой протяженности закаливаемой поверхности и производится при непрерывном движении детали относительно индуктора. Охлаждение нагретой поверхности следует за нагревом. Охладитель и индуктор в последнем случае могут быть как совмещенными, так и раздельными.

Глубина закаленного слоя ∆l зависит от частоты f следующим образом:

∆l, мм 3,5—20 1,1—7 0,5—3,5 0,15—1,0

f, Гц 1000 8000 70000 500000

В зависимости от вида поверхностной закалки и конфигурации деталей используют различные конструкции закалочных индукторов. На рис. 1.7 а, показан индуктор для одновременной закалки наружных цилиндрических поверхностей. Индуктор состоит из индуктирующего провода 1, который создает переменное магнитное поле, токоподводящих шин 2, контактных колодок 3 для соединения индуктора с источником питания, трубок для подачи и отвода воды.

Для закалки плоских поверхностей применяют одно и многовитковые индукторы. На рис. 1.7 б показан одновитковый индуктор для закалки непрерывно-последовательным методом, на рис. 1.7, в - многовитковый индуктор для закалки одновременным методом.

Источниками питания закалочных индукторов средней частоты служат рассмотренные выше электромашинные и тиристорные преобразователи, обеспечивающие рабочие частоты до 8 кГц.

На рис. 1.8 приведена схема питания индукционной закалочной установки средней частоты с применением двигатель-генераторного преобразователя. Напряжение на индукторе И закалочной установки, как правило, невелико (15—120 В), поэтому для согласования с напряжением генератора индуктор включается через понизительный трансформатор ТС2 («закалочный»), специально сконструированный для работы на средней частоте. Контактор КМ используется только для отключений генератора при мелких ремонтах или наладке схемы. Оперативное включение и отключение нагрева производится после нажатия на кнопку SB1 или SB2 путем подачи или соответственно снятия возбуждения генератора, для чего служит реле K3. Контакт реле введен в цепь обмотки возбуждения ОВГ генератора.

Рис. 1.7 Закалочные индукторы.

Для предотвращения аварийных перенапряжений на «чистой» емкости при обрыве цепи индуктора якорь генератора закорачивается безинерционным пробивным - разрядником FV. В цепь разрядника включен трансформатор тока ТA1; ко вторичной обмотке его через выпрямитель UZ2 подключено максимальное токовое реле K2, контакт которого отключает реле K3. Если по какой-то другой причине напряжение генератора чрезмерно повысится, то сработает подключенное через выпрямитель к трансформатору TC1 реле напряжения KV которое своим контактом отключит реле K3. Реле KV настраивается на срабатывание, при напряжении генератора, меньшем напряжения пробоя разрядника. Максимальные токовые реле K2 и К1 (последнее подключено к трансформатору тока ТА2 через выпрямитель UZ3) осуществляют защиту от токов к. з. соответственно цепи обмотки ОВГ и силовой цепи установки. Разрядный резистор R1 обеспечивает защиту обмотки ОВГ от перенапряжений при размыкании контакта K3. Электрический режим работы установки контролируется при помощи измерительных приборов A1, А2, V, W и Ф. Для регулирования напряжения генератора служит реостат R2.

При высокой производительности и специализации на одной детали закалочная установка приобретает вид станка. Такой станок обеспечивает закрепление закаливаемой детали, ее перемещение в процессе закалки, подачу закалочной среды на деталь, охлаждение детали. Все электрооборудование устанавливается в комплектных устройствах - шкафах управления.

Индукционные закалочные установки типа ИЗУ имеют по средней частоте мощность 150-300 кВт, типов И31 и И32 -от 30 до 200 кВт, Частота тока 2,5 и 8 кГц.

Рис. 1.8 Электрическая схема питания индукционной закалочной установки.