автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система индукционного нагрева с регулируемой мощностью для ремонта подвижного состава

На правах рукописи

ТЮЛЕНЕВ Сергей Александрович

СИСТЕМА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

С РЕГУЛИРУЕМОЙ МОЩНОСТЬЮ ДЛЯ РЕМОНТА ПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и

системы

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петербургский государственный университет путей сообщения»

Научный руководитель - кандидат технических наук,

старший научный сотрудник

БОГОЛЮБОВ Юрий Сергеевич <

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

КИМ Константин Константинович; кандидат технических наук СЫРКИН Борис Лазарьевич

Ведущая организация - Московский энергетический институт

(технический университет)

Защита диссертации состоится 29 декабря 2005г. в 13 час. 30 мин. на заседании диссертационного совета Д 218.008.05 в Петербургском государственном университете путей сообщения по адресу: 190031, Санкт - Петербург, Московский пр., д. 9, ауд. 5-407.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петербургского государственного университета путей сообщения.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять в совет университета. Факс 319-44-61.

Автореферат разослан «_» ноября 2005г.

Учёный секретарь диссертационного совета д.т.н., профессор

В.А. Кручек

гоо 6-4 1163177

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность.

Программа «Реорганизация и развитие отечественного локомотиво- и вагоностроения, организация ремонта и эксплуатации пассажирского и грузового подвижного состава на период 2001 - 2010 гг.» включает в себя совершенствование системы эксплуатации и ремонта подвижного состава, как важнейшей составляющей экономии энергетических ресурсов. Для обеспечения бесперебойной работы подвижного состава важнейшее место занимают ремонтные работы, такие как сборка-разборка узлов, сопрягаемых посредством горячей посадки.

Технологии ремонта и восстановления деталей подвижного состава с использованием индукционного нагрева имеют ряд преимуществ перед другими способами нагрева и широко используются на предприятиях ОАО РЖД. Вместе с тем системы индукционного нагрева на промышленной частоте имеют большие массогабаритные показатели, низкие коэффициент мощности и к.п.д. и, как следствие, повышенное энергопотребление от питающей сети. Применение высокочастотного индукционного нагрева деталей и узлов позволяет снизить энергозатраты на 30 - 40 % и повысить производительность по сравнению с системами, работающими на промышленной частоте, значительно облегчив при этом условия труда за счет снижения веса индуктора в несколько раз. Используя частотный диапазон от 1 до ЮкГц, применительно к индукционному нагреву иногда называемый среднечастотным, и принимая во внимание, что нагрев под горячую посадку является низкотемпературным и редко превышает температуру 150-160°С, имеется возможность даже при естественном охлаждении индуктора, снять ограничения по количеству циклов работы. Это особенно актуально при его однослойной конструкции. Учитывая, что все детали и узлы, для ремонта которых планируется применение рассматриваемой системы индукционного

нагрева, обладают ферромагнитными свой с-де^^ эдр^^д^^осуществлять

библиотека 1 С. Петербург

« 9» Щ> кт|

индукционный нагрев без компенсации реактивной составляющей тока индуктора. Это существенно упрощает систему индукционного нагрева, её эксплуатацию, при необходимости даёт возможность изменять выходную частоту в требуемых пределах, оптимизируя процесс нагрева и не перестраивая при этом компенсирующую систему. Одновременно повышается надёжность, так как исключается один из самых наиболее нагруженных и часто выходящих из строя элементов, а именно, компенсирующая конденсаторная батарея. При этом появляется возможность применять для питания индуктора форму напряжения, отличную от синусоидальной, в частности прямоугольную. В этом случае изменение длительности протекания тока через индуктор даже при фиксированной частоте и амплитуде импульсов напряжения, прикладываемого к обмотке индуктора, позволяет осуществлять регулирование мощности нагрева детали от номинального значения до нуля.

Применение гибких многоцелевых систем индукционного нагрева с регулированием мощности позволяет расширить диапазон их применения и снижает затраты на ремонт деталей.

Целью настоящей работы является создание и применение среднечастотных систем индукционного нагрева для ремонта узлов и деталей подвижного состава.

Достижение поставленной цели реализуется решением следующих

задач:

- тепловой расчет системы индуктор-деталь, позволяющий на основе физических свойств нагреваемой детали определять удельную мощность нагрева, распределение температуры, а также тепловую деформацию нагреваемой детали;

составление эквивалентной схемы, адекватно отражающей электромагнитные процессы в системе преобразователь-индуктор-деталь, разработка методики расчета электромагнитных процессов в системе с применением современных вычислительных средств;

- разработка методики расчета параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь на основе геометрии индуктора и нагреваемой детали, а также её физических свойств;

- экспериментальная проверка разработанной методики расчета параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь;

- создание систем среднечастотного индукционного нагрева на базе разработанной серии преобразователей ПНТО и внедрение указанных систем на ремонтные предприятия подвижного состава.

Методика исследований: в основу теоретических исследований положен операторный метод решения дифференциальных уравнений, описывающих электромагнитные процессы системы индуктор-деталь. На основе полученных частных решений составлен алгоритм расчета амплитуд, действующих значений и гармонических составляющих тока индуктора и детали, энергетические характеристики системы. Алгоритм реализован в виде расчетной программы, выполненной в среде \lathCAD-l 1.

Проведено моделирование процесса нагрева детали и её тепловой деформации в среде ЕЬСЦТ.

Проведено моделирование электромагнитных процессов системы преобразователь-индуктор в среде ОгСАБ 10.0.

Для подтверждения достоверности полученных результатов проведены экспериментальные исследования опытного образца. Сравнение экспериментальных данных с результатами, полученными в результате расчета и моделирования, показало их хорошую сходимость.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- доказано, что при питании индуктора прямоугольным напряжением, метод магнитно связанных контуров наиболее точно определяет ход электромагнитных процессов системы индуктор - деталь и соотношения между гармоническими составляющими в токах и напряжениях;

- доказано, что при расчете эквивалентной индуктивности детали вне зависимости от рассматриваемых методов расчёта необходимо учитывать ее

уменьшение вследствие частичной компенсации в зависимости от коэффициента связи за счет встречного потока взаимоиндукции;

разработана методика расчета электрических параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь из экспериментальных данных;

- получена формула для определения глубины проникновения тока в деталь с учетом гармонических составляющих при его несинусоидальной форме.

Практическая ценность работы:

- предложен вариант полного расчёта системы индуктор-деталь, включающий:

- тепловой расчёт;

- электромагнитный расчёт;

- расчёт энергетических параметров системы;

- расчёт параметров системы на основе геометрии индуктора и нагреваемой детали, а также её физических свойств;

- разработана методика расчета электромагнитных процессов системы индуктор-деталь для любой формы выходного напряжения преобразователя;

- разработана методика определения электрических параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь по экспериментальным данным при прямоугольном напряжении на индукторе.

Реализация и внедрение результатов работы:

- разработана и создана многоцелевая система высокочастотного индукционного нагрева с широтно-импульсным регулированием мощности на базе серии преобразователей ПНТО. Результаты теоретических исследований использованы при проведении ОКР для ОАО «Сибнефтепровод»;

разработаны опытные образцы системы среднечастотного индукционного нагрева с регулированием мощности для нагрева различных

деталей и узлов и внедрены в ОАО РЖД (депо ТЧ-6, ТЧ-10, ТЧ-15 и ТЧ-20), на ОАО «Сибнефтепровод» и в трамвайном депо г. Череповца.

Апробация работы: диссертационная работа обсуждалась на заседаниях кафедры «Электрическая тяга» Электромеханического факультета ПГУПС в 2004, 2005 гг. Основные результаты работы прошли апробацию на конференциях: научно-практическая конференция, посвящённая 75-летию электрификации железных дорог, г. Санкт-Петербург, 2004 г.; 6-INTERNATIONAL CONFERENCE ON UNCONVENTIONAL ELECTROMECHANICAL AND ELECTRICAL SYSTEMS UEES'04. Alushta, Ukraina, 2004 г.; Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием, 2005; Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт - 2005», международная конференция «Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева» Санкт-Петербург. 2005;

Публикации: основные положения диссертационной работы опубликованы в 12 печатных работах.

Структура и объем работы: Диссертация общим объёмом 110 стр. состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованных источников (93 наименования) и приложения. В работе 6 таблиц и 53 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, её практическая значимость, сформулирована цель работы и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе произведен анализ устройств индукционного нагрева, классификация и обзор объектно-ориентированных преобразователей.

Анализ существующих устройств индукционного нагрева показал, что практически все без исключения инверторы, предназначенные для

среднечастотного и высокочастотного индукционного нагрева, нагружены на параллельный либо последовательный колебательный контур в виде индуктора и конденсаторной батареи. При условии, что выходная частота инвертора равна частоте резонанса контура, от инвертора потребляется только активная составляющая выходной мощности. Коэффициент мощности на выходе инвертора в этом случае близок к единице. Вместе с тем, ремонтные работы подвижного состава имеют специфику, связанную с многообразием различного рода деталей, подвергаемых нагреву для последующего съёма или посадки, чем обусловлена большая номенклатура и разнообразие конструкций индукторов, а также необходимость параллельного либо последовательного их включения при интенсивном нагреве деталей сложной конфигурации.

В ряде случаев, в частности при нагреве зубчатых колёс, возникает необходимость коррекции выходной частоты в зависимости от их модуля, что невозможно без перестройки параметров нагрузочного контура. Учитывая вышеизложенное, следует отметить, что использование традиционных систем сопряжено с рядом сложностей и ограничений, а именно:

- присутствует компенсирующая конденсаторная батарея, на практике являющаяся одним из самых ненадёжных элементов силовой схемы;

- необходима настройка нагрузочного контура на резонанс и удержание его в процессе нагрева в условиях изменяющихся от температуры физических свойств детали и индуктора, а следовательно и параметров резонансного контура;

- изменение выходной частоты при условии сохранения резонанса в нагрузочном контуре невозможно без изменения параметров контура;

- работа на параллельный или последовательный резонансный колебательный контур и в том и другом случае накладывает существенные ограничения на схемотехническую реализацию инвертора;

- регулирование мощности нагрева требует либо изменения напряжения в звене постоянного тока, что приводит к изменению коэффициента

мощности по питающей сети, либо изменения выходной частоты инвертора, при этом, регулировочная характеристика определяется добротностью выходного нагрузочного контура, параметры которого изменяются в процессе нагрева детали.

Из вышеизложенного следует, что компенсация реактивной составляющей тока индуктора в ряде случаев создаёт ряд проблем, которые, в своей совокупности позволяют сделать вывод о её нецелесообразности.

Для создания гибких многоцелевых систем индукционного нагрева, ориентированных на ремонтные нужды подвижного состава, более оптимальным является включение индуктора без компенсирующей конденсаторной батареи. Указанные системы при ферромагнитной загрузке имеют коэффициент мощности, достигающий 0,707. Это позволяет, применяя сравнительно простые схемотехнические решения и используя современную элементную базу (ЮВТ - транзисторы последних поколений) при выходной мощности до 100 кВА, получить в среднечастотном диапазоне удельную активную мощность системы индуктор-деталь более 0,5кВт/кг. По массогабаритным показателям, указанные системы практически не уступают резонансным, а по ряду потребительских качеств, в т.ч. надёжности, простоте и удобству эксплуатации, значительно их превосходят.

Во второй главе приведен анализ представленных в литературе методов расчета систем индукционного нагрева и сделан вывод о необходимости разработки более точного метода расчета.

Особенностью систем индукционного нагрева является то, что в них индуктор и деталь представляют собой трансформатор, первичная обмотка которого является индуктором, а деталь совмещает в себе функции вторичной обмотки и нагрузки.

В этом случае трансформатор работает с закороченной вторичной обмоткой в виде одного витка с распределенными активным и индуктивным сопротивлениями. Поэтому, при расчете эквивалентной индуктивности вторичной цепи необходимо учесть ее уменьшение вследствие частичной

компенсации в зависимости от коэффициента связи за счет встречного потока взаимоиндукции (реакция вторичной цепи).

Наибольшее распространение получили два метода расчета электромагнитных процессов систем индукционного нагрева: метод магнитно связанных контуров и метод электрически связанных контуров (общего потока).

Определим параметры расчетных схем и условия, при которых обе схемы будут тождественны. При составлении уравнений пренебрежем активным и внутренним реактивным сопротивлениями индуктирующего провода (Л/ = О, Х„1 = 0), а также сопротивлением подводящих шин. Тогда эквивалентная схема для метода электрически связанных контуров будет содержать только две индуктивности, одна из которых является намагничивающей, а другая включает в себя приведенную индуктивность вторичной цепи и рассеяния.

Для синусоидальной формы напряжения Е из эквивалентной схемы, выполненной на основе метода магнитно связанных контуров следует:

где Ь„Ь2 - индуктивности первичной и вторичной обмоток при соответствующей нагрузке,

М - коэффициент взаимоиндукции

Л2- активное сопротивление вторичной обмотки (детали).

Из системы уравнений (1) получим

1х}(о1,\ - 1г}тМ = Ё /2Д2 +/2у®12 -/,/(УЛ/ = 0

О)

(2)

где /„ -ток намагничивания (реактивный), обусловленный индуктивностью А-

Для эквивалентной схемы, выполненной на основе метода электрически связанных контуров следует:

К =1н +¡2 (4)

(5)

Из сравнения (2) и (4) следует, что

(6)

2 А

т.е. ток индуктора состоит из тока намагничивания 1Н и приведенного тока вторичного контура, где коэффициент приведения для второй схемы

к 4

(7)

2

Уравнение (5) с учетом (6) и (7) можно записать в виде

¡2(Я'г+Цэ)=ЁКп (8)

Токи, рассчитанные по этим двум схемам, должны совпадать и поэтому из уравнений (3) и (8) следует

Мг

Я'2 + у'а^э =

Я2 + у®

. к1

п

(9)

При равенстве комплексных чисел в (9) должны быть равны их действительные и мнимые части, т.е.:

' А/г>

К2 - ЯгК2п , э -

■К.п=Ьг-Кп-1л

(10)

Из (10) следует, что приведенная эквивалентная индуктивность вторичной цепи всегда меньше приведенной вторичной индуктивности вследствие встречного потока взаимоиндукции. Только в этом случае обе схемы будут при расчетах эквивалентны при любых формах напряжения Е.

Если необходимо учесть Я, (при большом его значении), то уравнение (2) примет вид:

]<оМ

(И)

В этом случае уточненный коэффициент приведения определяется следующим выражением:

кп

фМ

(12)

Следовательно, если коэффициент приведения учитывает масштабное соотношение приводимых токов, обе схемы равнозначны в расчетах и пригодны не только для синусоидальной, но и для любой формы напряжения Е.

Если источник Е имеет прямоугольную форму (меандр), тогда система уравнений для эквивалентной схемы, выполненной на основе метода магнитно связанных контуров, примет вид:

(13)

Решение системы:

ЕМ

"цл,

1-

2е

У,

1+е

н=-

Е-( Е-Т М.

М .

(14)

(15)

и 4Д А А

где: ¡н - ток намагничивания, обусловленный индуктивностью £, нагруженного индуктора, постоянная времени

я

Величина выделяемой в системе активной мощности

,Г г \

4т 1-е

Т -Г 1 + е 2г

(16)

Из осциллограмм токов при напряжении на индукторе в виде меандра (рис.1) видно, что ток /| имеет перегиб, середина которого расположена в начальной части полупериода после смены знака напряжения меандра. После перегиба ток растет по абсолютной величине практически линейно.

Рис. 1. Осциллограммы токов и напряжений системы при напряжении

Это объясняется тем, что постоянная времени т, определяющая характер протекания токов может быть значительно меньше постоянной времени т2 = Ь2/Я1.

Производная тока индуктора по времени определяется формулой:

Из (18) видно, что /,'определяется значением Кс.

Из анализа уравнений для этих схем следует, что при расчете эквивалентной индуктивности вторичной цепи необходимо учесть ее уменьшение вследствие частичной компенсации в зависимости от коэффициента связи за счет встречного потока взаимоиндукции.

Для расчета стационарных электромагнитных процессов принята расчетная схема, представляющая собой трансформатор, т.к. она наиболее точно определяет ход электромагнитных процессов системы индуктор деталь и соотношения между гармоническими составляющими в токах и напряжениях. Кроме того, отпадает необходимость приведения вторичной

на индукторе в виде меандра

(18)

цепи к первичной, и весь расчет производится в реальных величинах токов и параметрах схемы.

На рис.2, представлена схема полумостового автономного инвертора напряжения, нагруженного на систему индуктор-деталь, схема замещения которой выполнена на основе метода магнитно связанных контуров

Упшт

2

Цент 2

Рис.2. Схема системы преобразователь-индуктор-деталь

Рис. 3. Диаграммы напряжений и токов системы индуктор-деталь Обозначим для общности Е = ияя12 в полумостовых схемах, в мостовых Е = ипит. Получаем систему из двух уравнений

11Я,+ЦГ1-МГ2 =Е |'2Л2 +¿2 ¿2 - А//,' =0

(19)

где: I,', производные токов по времени; М- коэффициент взаимоиндукции.

Для расчета электромагнитных процессов системы индуктор - деталь необходимо знать пять параметров расчетной схемы которые

можно рассчитать аналитически при проектировании системы или определить из опытных данных для уже готовой системы.

Для решения системы уравнений используем метод расчета, основанный на преобразовании Лапласа.

Запишем исходную систему в операторной форме |/,(р)(л, + рЦ)-12(р)рМ= Е(р)-Мф)+Цф)

где р - оператор Лапласа.

Законы изменения токов на первом интервале времени (11)

^В^'+ВУ" (21)

Законы изменения токов на втором интервале времени (12)

',(0=0 /2(0=/;, (22) где - /а значение тока детали в конце первого интервала времени (рис. 4).

Законы изменения токов на третьем интервале времени (13)

!,(г) = —+ С1«л,+С2вл' /2(/)=Я1е'"'+/>2е'"' (23)

-Ь + л1ь2 -4ас -Ь-^Ь2 -4ас

где- р, =--- р2 ----

2 а 2 а

а = ЦЬ1-М2 г> = Л,12+1,Л2 с = Д,Д2 (24)

При изменении длительности отпирающего импульса силовых транзисторов инвертора осуществляется регулирование:

- действующего значения тока индуктора;

- действующего значения напряжения на индукторе и, как следствие, полной и активной выходной мощности.

Из уравнений для токов и момента времени перехода тока индуктора через ноль можно определить четыре неизвестных параметра /1па,, /2ввх,',, /20 при заданных значениях длительности отпирающего импульса на силовых

транзисторах /5, величины напряжения на индукторе Е, рабочей частоты или периода Г и известных параметрах расчетной схемы Я\, Ь/, Я2,1г. М.

Расчёты произведены с помощью специализированного пакета МаЛСАБ-П.

Определены зависимости энергетических параметров системы индуктор-деталь от длительности отпирающих импульсов на транзисторах и коэффициента заполнения, рассчитаны и построены регулировочные характеристики, определены энергетические показатели системы.

в.7 13.9 21,1 28.3 35.8 (3. М/С

Коэффициент заполнения

Рис.4. Зависимости максимального, эффективного и тока первой гармоники индуктора от коэффициента заполнения

6,7 13,9 21,1 28,3 36.8 О, икс

Коэффициент заполнения

Рис. 5. Зависимости греющей мощности и её первой гармоники от коэффициента заполнения При у = 0,5 (предельный режим) получаются максимальные токи и мощность преобразователя. Предельный режим получается, если напряжение

на индукторе при увеличении угла проводимости транзистора О сливается в меандр (г2 =0).

Приведены выражения для определения параметров схемы замещения (Яь Л2, Ь2, М) из геометрических и физических свойств системы индуктор-деталь.

Глубину проникновения тока с учётом его гармонического состава предложено записать в следующем виде:

где: рг -удельная проводимость материала детали; /;->, I/, 13, /5,... - соответственно эффективные значения тока индуктора, его первой гармоники, третьей, пятой и т.д.;

ц/, цз, ¡1$ - магнитные проницаемости детали на соответствующих частотах/;, ./3,/}-

Третья глава посвящена моделированию электромагнитных процессов системы преобразователь-индуктор-деталь.

Обширная литература, посвященная индукционному нагреву, позволяет выбрать наиболее подходящий метод расчета индукционного нагревателя для данной конкретной задачи. Однако в каждом устройстве существуют особенности, не учитываемые обобщенными методами расчета. Поэтому в каждом конкретном случае приходится адаптировать тот или иной метод расчета к специфическим условиям. Так, в случае нагрева деталей под прессовую посадку необходимо точно учитывать зависимость магнитной проницаемости от удельной мощности и частоты. Это обусловлено тем, что мощность, передаваемая в нагреваемую деталь, ограничена из-за опасности перегрева поверхностного слоя до температур, при которых происходит изменение свойств стали. В данных условиях магнитная проницаемость и, как следствие, все параметры системы индуктор-деталь в значительной степени зависят от величины удельной мощности нагрева. Учет этих зависимостей

(25)

позволяет произвести более точный расчет параметров индукционного нагревателя для получения заданного распределения температур в нагреваемой детали.

Использование для указанного расчета современного программного обеспечения позволяет оптимизировать конструкцию индуктора, источника питания, подобрать режимы его работы. Расчеты с помощью программы ЕЬСиТ позволяют получить наглядную картину протекания тепловых процессов и деформаций при индукционном нагреве детали.

На рис. 6 и рис. 7 приведены распределение температуры перегрева относительно окружающей среды и перемещение по сечению нагреваемых внутреннего кольца подшипника и вала после 30 сек. нагрева. Распределение температуры и перемещение указаны относительно радиуса вала и кольца.

Рис. 6. Распределение температуры Рис. 7. Перемещение по сечению перегрева вала и кольца при перегреве

Основной задачей моделирования электромагнитных процессов системы преобразователь-индуктор являлась проверка правильности аналитических расчетов основных параметров нагруженного индуктора и регулировочных характеристик.

Исходными данными для моделирования служили результаты аналитических расчетов основных параметров нагруженного индуктора, произведенные выше на основе его геометрических размеров, а также физических свойств материалов обмотки индуктора и нагреваемой детали.

По результатам моделирования были построены зависимости основных энергетических параметров от д лительности отпирающих импульсов (I, мкс), (регулировочные характеристики рис. 8,9).

1, МКС

Рис. 8. Зависимости токов от £ (мкс), полученные при моделировании

X, мкс

Рис. 9. Зависимость мощности от (мкс), полученные из расчета (РЕ) и

при моделировании (Р)

о ЩЦ » Щ»1) » < (¡МЭДЖ!))

Им

Рис. 10. Моделирование формы тока и напряжения на индукторе.

Параметры схемы замещения вычислены на основе геометрических размеров индуктора и детали, а также её физических свойств. Моделировался процесс регулирования длительности импульсов управления (PSPISE OrCAD ver. 10.0)

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований электромагнитных процессов системы и сравнение их с теоретическими данными.

Достоверность результатов расчета и моделирования проверялась в экспериментах по нагреву внутреннего кольца подшипника буксы колесной пары. При этом на фиксированной частоте снимались осциллограммы тока и напряжения на индукторе, активная и полная мощность, потребляемая от преобразователя. Применялся осциллограф FLUKE 199С.

Осциллограммы тока и напряжения на индукторе в режиме регулирования длительности импульсов управления на силовых транзисторах приведены на рис. 11.

Рис. 11. Осциллограммы тока и напряжения на индукторе при регулировании длительности импульсов управления.

Из осциллограмм тока индуктора, напряжения на нем и значения мощности, потребляемой системой индуктор-деталь, можно определить параметры расчетной схемы системы и сравнить их с теоретическими расчетами.

Значение Л, определяется из опыта холостого хода (режим ненагруженного индуктора), по измеренному значению активной мощности и действующему значению тока.

Остальные четыре параметра (£/ ,¿2, и М) определяются из опыта нагруженного индуктора на основании уравнений (14-17), а также (26-28). Расчёты произведены с помощью специализированного пакета МаЛС АБ-11. При этом из опытных данных определяются значения:

- напряжения на индукторе Е,

- максимального тока индуктор /, шах,

- интервал времени до момента перехода тока индуктора через нуль ?/,

- величину активной мощности, потребляемой системой Р,

- скорость изменения тока индуктора в начальный момент ^

Максимальное значение тока индуктора будет при / = Г/2

т_ им

1-е

,-т/гт

(26)

Приравняв /,=0 в уравнении (15) можно определить момент времени / перехода тока индуктора через нуль

Т 1 ГМ|7 )

=0

4Ц А

Скорость изменения тока индуктора в точке г = 0

.Л*J

_1

м

(27)

(28)

rUJ 1+е""2'

Определены расчетные (р) и экспериментальные (э) параметры системы индуктор-деталь для различных частот при выходном напряжении преобразователя, имеющем форму меандра, и представлены в виде зависимостей их от частоты (рис. 12 -15).

Ом

Рис.12. Зависимость активного сопротивления детали от частоты

мсГн 100 ■ 80

-И,Э.

■ — L1,p

Рис. 13. Зависимость индуктивности индуктора от частоты шГн 0,251

6 8 Частота, «Гц

Рис. 14. Зависимость индуктивности детали от частоты

Частота, кГц

Рис. 15. Зависимость коэффициента взаимоиндукции от частоты На рис. 16, 17 приведены графики зависимости активной мощности и коэффициента мощности от частоты для индуктора, имеющего 20 витков, при прямоугольном напряжении, имеющем форму меандра.

Часта, кГц

Рис. 16. Зависимость мощности от частоты Уменьшение мощности с ростом частоты обусловлено увеличением активного сопротивления детали.

0,6 0,5 0,4 04

ад

0,1 о

6 8 Чвскга, кГц

Рис. 17. Зависимость коэффициента мощности от частоты (экспериментальное значение Кт, расчетное значение КМ)

В пятой главе приводятся технические характеристики, структурная схема и описание работы преобразователей ПНТО-80-260-УХЛ4 и ПНТО-80-460-УХЛ4, специально разработанных для использования в составе рассматриваемых систем индукционного нагрева. Преобразователи выполнены на базе интеллектуальных ЮВТ-модулей и микропроцессорной системы управления, что позволило получить высокие эксплуатационные параметры, простоту эксплуатации и надёжность.

Здесь же рассмотрен опыт использования указанных преобразователей при ремонте деталей и узлов подвижного состава.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ:

В результате теоретических и практических исследований сформулированы следующие выводы:

1. Для создания гибких многоцелевых систем индукционного нагрева, ориентированных на ремонтные нужды подвижного состава, более оптимальным является подключение индуктора без компенсирующей конденсаторной батареи. Указанные системы при ферромагнитной загрузке имеют коэффициент мощности, достигающий 0,707. Это позволяет, применяя более простые схемотехнические решения и используя современную элементную базу (ЮВТ - транзисторы последних поколений) при выходной мощности до 100 кВА, получить в среднечастотном диапазоне удельную активную мощность более 0,5кВт/кг. При этом значение коэффициента мощности рассматриваемых систем по питающей сети находится на уровне 0,95. По массогабаритным показателям, указанные системы практически не уступают резонансным, а по ряду потребительских качеств, в т.ч. надёжности, простоте и удобству эксплуатации значительно их превосходят.

2. При определении параметров эквивалентной расчетной схемы (замещения) системы индуктор-деталь, адекватно отражающей ход электромагнитных процессов в системе, необходимо вычисление коэффициента взаимоиндукции вне зависимости от рассматриваемых

методов расчёта. При расчете эквивалентной индуктивности детали необходимо учесть ее уменьшение вследствие частичной компенсации в зависимости от коэффициента связи между индуктором и деталью за счет встречного потока взаимоиндукции.

« 3. Разработана методика расчета стационарных электромагнитных

процессов системы индуктор-деталь для полумостовых и мостовых преобразователей с широтно-импульсным регулированием с использованием

к

операторного метода решения дифференциальных уравнений.

4. Составлен алгоритм расчета амплитуд, действующих значений и гармонических составляющих напряжения и тока индуктора и детали, энергетических характеристик системы. Алгоритм реализован в виде расчетной программы, выполненной в среде Ма&САО-11.

5. Сравнение экспериментальных результатов и полученных из расчета и моделирования показало их хорошую сходимость. Экспериментально полученные энергетические параметры системы индуктор-деталь отличаются от расчётных параметров не более чем на 6%. Экспериментально полученное значение коэффициента мощности для прямоугольной (меандр) и синусоидальной формы тока нагруженного индуктора отличается незначительно (не более 3,8% ).

1 6. Предложен алгоритм определения параметров расчетной схемы

системы индуктор-деталь из опытных данных, а также из геометрии и физических свойств внутреннего кольца подшипника.

»

7. Приведено выражение для определения глубины проникновения тока в деталь с учетом гармонических составляющих при его несинусоидальной форме, что позволяет рассчитать электромагнитные процессы системы индуктор-деталь для любой формы выходного напряжения преобразователя.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Тюленев С.А. Энергосберегающие преобразователи частоты производства ОАО «Электровыпрямитель». Материалы Всероссийского отраслевого совещания «Энергосбережение: проблемы, решения». Воронеж. 1999г. с. 95-96.

2. Тюленев С.А., Мартыненко В.А., Кузнецов Г.Д. Силовые полупроводниковые приборы и энергосберегающие преобразователи частоты производства ОАО «Электровыпрямитель». ЭЛЕКТРО №1 2000. с. 14-15.

3. Тюленев С.А. Энергосберегающие преобразователи частоты и их эффективность при использовании в составе электропривода насосного оборудования. Материалы республиканской научно-практической конференции: «Роль науки и инноваций в развитии хозяйственного комплекса Республики Мордовии. Саранск. 2001. с. 228-233.

4. Алиев А.А., Руденко А.В., Тюленев С.А.. Внедрение аппаратов управления оперативным током. Трубопроводный транспорт России» №7 2005 Приложение с. 12-15.

5. Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А. Высокочастотные преобразователи для зарядки аккумуляторных батарей и индукционного нагрева. Материалы научно-практической конференции, посвящённой 75-летию электрификации железных дорог. Санкт-Петербург. 2004. с. 105-106.

6. Bogolyubov Y., Arhipov К., Tulenev S. Converter for induction heating. PROCEEDING OF THE 6th NTERNATIONAL CONFERENCE ON UNCONVENTIONAL ELECTROMECHANICAL AND ELECTRICAL SYSTEMS UEES'04. Alushta. Ukraina. 2004. - 517 -520 p.

7. Патент на полезную модель «Преобразователь переменного тока для питания индуктора» № 46892, Зарегистрирован 27 июля 2005 г. Авторы: Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А., Архипов К.А.

8. Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А. Анализ схем преобразователей для индукционного нагрева. Ресурсосберегающие технологии на

железнодорожном транспорте: Материалы Всероссийской научно-технической конференции с международным участием: В 2 т. Красноярск: Изд-во «Гротеск», 2005 с. 471-474.

9. Мазнёв А.С., Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А. Выбор параметров высокочастотного индуктора. Транспорт Урала. № 2005 с. 56-59.

10. Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А., Гумановский Б.Я. Анализ методов расчёта систем индукционного нагрева. Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт - 2005».

11. Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А., Гумановский Б.Я. Расчёт параметров системы индуктор-деталь на основе экспериментальных результатов. Материалы международной конференции «Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева» Санкт-Петербург. 2005 с. 259-263.

12. Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А., Архипов К.А. Метод расчёта параметров индуктора для нагрева деталей при ремонте подвижного состава. Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: Петербургский гос. университет путей сообщения, 2005.-Вып.2(4). - с. 41-45.

Автор выражает искреннюю благодарность к.т.н. доценту Архипову К.А. за консультации при испытаниях опытных образцов систем индукционного нагрева на базе преобразователей ПНТО-80-230-УХЛ4, ПНТО-80-460-УХЛ4 и пожелания, направленные на их техническое совершенствование.

Подписано к печати П .11.05 Печ. л. -1,75

Печать - ризография Бумага для множит, апп. Формат 60x84 1/16

Тираж 100 экз._Заказ № /А 63___

CP ПГУПС 190031, С - Петербург, Московский пр. 9

<к

»

í

Sí

I

Í

V

1

( I

»25593

РНБ Русский фонд

2006-4 29809

Введение 3 I. АНАЛИЗ УСТРОЙСТВ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

1.1. Классификация устройств индукционного нагрева

1.2. Обзор объектно-ориентированных преобразователей индукционного нагрева

1.3. Анализ предлагаемых схем

1.4. Цели и задачи исследований 20 И. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ РАСЧЕТ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА

2.1. Анализ методов расчета

2.2. Выбор эквивалентной схемы

2.3. Электромагнитные процессы в системе преобразователь - индуктор деталь

2.3.1. Построение регулировочных характеристик

2.3.2. Расчет энергетических показателей

2.3.3. Режим источника с прямоугольным выходным напряжением

2.4. Гармонический анализ

2.5. Определение параметров эквивалентной схемы системы индуктор-деталь на основе её геометрии и физических свойств

Выводы

III. МОДЕЛИРОВАНИЕ

3.1. Моделирование процессов нагрева и тепловой деформации детали

3.2. Моделирование электромагнитных процессов системы преобразователь- индуктор - деталь в среде OrCAD 10.

3.2.1. Определение энергетических параметров

3.2.2. Моделирование процесса регулирования мощности нагрева 73 Выводы

IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 4.1. Определение параметров системы индуктор-деталь из опытных данных и сравнение с расчетными значениями

4.2. Определение энергетических параметров системы.

Сравнение с результатами расчета и моделирования

Выводы

V. РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

5.1. Преобразователи для индукционного нагрева при ремонте узлов и деталей подвижного состава. Основные технические характеристики

5.2. Применение систем индукционного нагрева 95 Выводы 99 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100 Список используемой литературы 102 ПРИЛОЖЕНИЯ

Нагрев металлов в быстро переменных электромагнитных полях сравнительно недавно начал входить в промышленную практику [10].

В 1913 г. фирмой «Лоренц» были начаты опыты с бессердечниковыми индукционными печами.

В 1915 - 1916 г.г. фирма «Аякс» выпустила на рынок первые бессердечниковые высокочастотные печи.

До 1933 г. индукционный нагрев промышленно применялся только в двух областях: для плавки металлов и удаления газов из электровакуумных приборов.

Ограничение областей применения индукционного нагрева сдерживали два фактора, первый - сравнительно низкая надежность и, как следствие, высокая стоимость эксплуатации высокочастотных генераторов (имеются в виду прежде всего ламповые генераторы) и второй, - промышленность была еще не готова для восприятия высокочастотного индукционного нагрева металлов как технологического метода.

Вместе с тем стремительное развитие радиотехники к началу 30-х годов позволило создать надежные и мощные генераторы (прежде всего ламповые) и, как следствие, стоимость энергии тока высокой частоты снизилась до 2-х 4-х кратных значений от стоимости энергии промышленной частоты.

Именно с этого периода у высокочастотных источников питания появились перспективы в плане широкого промышленного применения в целях нагрева металлов.

Появление тиристоров, а также мощных биполярных, полевых и IGBT-транзисторов позволило еще более существенно улучшить энергетические и потребительские характеристики преобразователей частоты в целом и для ВЧ нагрева в частности [11, 12, 22, 26, 82, 83].

Одновременно с ростом качественных характеристик преобразователей для ВЧ нагрева росла область применения токов высокой частоты. Плавка металлов, нагрев под ковку, прокат, закалка, частичный отпуск и поверхностное легирование, пайка, сварка, нагрев с целью получения материалов сверхвысокой чистоты, технологический нагрев для горячей посадки и съема - вот далеко не полный перечень задач, которые в настоящее время успешно решаются с помощью высокочастотного индукционного нагрева [24, 25, 80, 84].

Большой вклад в развитие индукционного нагрева внесли: JI.P. Нейман, В.П. Вологдин, К.З. Шепеляковский, Г.И. Бабат, М.Г. Лозинский, А.В. Донской, Н.М. Родигин, А.Б.Кувалдин, А.Е. Слухоцкий, А.Н. Шамов и ряд других [10, 24, 25, 53, 56, 75, 76 ,43, 84, 87].

Для обеспечения бесперебойной работы подвижного состава железнодорожного транспорта среди других форм обслуживания важнейшее место занимает ремонт элементов вращающегося оборудования, которое наиболее подвержено износу. При помощи различных способов осуществляется по возможности равномерный разогрев детали до установленной температуры, после чего производится их монтаж. В случае демонтажа, особенно при условии, что сопрягаемые детали имеют близкие по значению коэффициенты теплового расширения, наряду с допустимой температурой нагрева особую значимость приобретает интенсивность нагрева. В настоящее время для монтажа и демонтажа внутренних подшипниковых колец буксы колёсной пары применяется нагрев с помощью газовых горелок или индукционный нагрев на частоте промышленной сети. Имеются также сведения о применении для указанных целей систем индукционного нагрева, работающих на частотах до 8кГц [62]. Применительно к индукционному нагреву диапазон частот от 1 до ЮкГц иногда называют среднечастотным [76]. Нагрев при помощи газовых горелок для указанных целей не технологичен и поэтому бесперспективен. Системы индукционного нагрева на промышленной частоте имеют большие массогабаритные показатели, особенно, если содержат в своём составе разделительные или согласующие трансформаторы. Масса такого индуктора сопоставимой мощности также значительно превышает массу индуктора, работающего в среднечастотном диапазоне. При незначительном увеличении удельной мощности потерь в обмотке индуктора среднечастотного диапазона, её абсолютная величина существенно снижается с уменьшением веса обмотки. Учитывая, что нагрев под горячую посадку является низкотемпературным и редко превышает температуру 160°С, при однослойной конструкции индуктора даже при его естественном охлаждении имеется возможность снять ограничения по количеству циклов работы.

Появление на рынке большой номенклатуры мощных силовых IGBT транзисторов и транзисторных модулей, в том числе и интеллектуальных, позволяет создавать простые, надежные и малогабаритные преобразователи для индукционного нагрева. [1, 26] Применение рассматриваемых систем среднечастотного индукционного нагрева позволит сократить время и уменьшить затраты на ремонт деталей и узлов подвижного состава.

Выводы.

1. Применение индукционных преобразователей для нагрева деталей при ремонте и монтаже узлов позволяет:

- повысить качество ремонта, т.к. нагрев производится до заданных температур с достаточной точностью, а это снижает процент брака деталей;

- ступенчатый нагрев обеспечивает равномерное распределение температур по всему объёму детали;

- интенсивность нагрева должна соответствовать скорости распространения тепла в детали;

- конфигурация индуктора должна соответствовать контуру детали;

- повышается культура и экология производства ремонтных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате теоретических и практических исследований сформулированы следующие выводы:

1. Для создания гибких многоцелевых систем индукционного нагрева, ориентированных на ремонтные нужды подвижного состава, более оптимальным является подключение индуктора без компенсирующей конденсаторной батареи. Указанные системы при ферромагнитной загрузке имеют коэффициент мощности, достигающий 0,707. Это позволяет, применяя более простые схемотехнические решения и используя современную элементную базу (IGBT - транзисторы последних поколений) при выходной мощности до 100 кВА, получить в среднечастотном диапазоне удельную активную мощность более 0,5кВт/кг. При этом значение коэффициента мощности рассматриваемых систем по питающей сети находится на уровне 0,95. По массогабаритным показателям указанные системы практически не уступают резонансным, а по ряду потребительских качеств, в т.ч. надёжности, простоте и удобству эксплуатации значительно их превосходят.

2. При определении параметров эквивалентной расчетной схемы (замещения) системы индуктор-деталь, адекватно отражающей ход электромагнитных процессов в системе, необходимо вычисление коэффициента взаимоиндукции вне зависимости от рассматриваемых методов расчёта. При расчете эквивалентной индуктивности детали необходимо учесть ее уменьшение вследствие частичной компенсации в зависимости от коэффициента связи между индуктором и деталью за счет встречного потока взаимоиндукции.

3. Разработана методика расчета стационарных электромагнитных процессов системы индуктор-деталь для полумостовых и мостовых преобразователей с широтно-импульсным регулированием с использованием операторного метода решения дифференциальных уравнений.

4. Составлен алгоритм расчета амплитуд, действующих значений и гармонических составляющих напряжения и тока индуктора и детали, энергетических характеристик системы. Алгоритм реализован в виде расчетной программы, выполненной в среде MathCAD-11.

5. Сравнение экспериментальных результатов и полученных из расчета и моделирования показало их хорошую сходимость. Экспериментально полученные энергетические параметры системы индуктор-деталь отличаются от расчётных параметров не более чем на 6%. Экспериментально полученное значение коэффициента мощности для прямоугольной (меандр) и синусоидальной формы тока нагруженного индуктора отличается незначительно (не более 3,8% ).

6. Предложен алгоритм определения параметров расчетной схемы системы индуктор-деталь из опытных данных, а также из геометрии и физических свойств внутреннего кольца подшипника.

7. Приведено выражение для определения глубины проникновения тока в деталь с учетом гармонических составляющих при его несинусоидальной форме, что позволяет рассчитать электромагнитные процессы системы индуктор-деталь для любой формы выходного напряжения преобразователя.

1. Bogolyubov Y. Y., Arhipov Y., Tulenev S. A. Converter for induction heating. SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON UNCONVENTIONAL ELECTROMECHANICAL AND ELECTRICAL SYSTEMS UEES'04. Alushta. Ukraina. 2004.

2. A. c. 1131046 СССР. МКИ H05B6/08. Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий. Кувалдин А. Б., Долбилин Е. В., Нечаев А. И., Джапарова Р.К. Открытия. Изобретения. 1984г. № 47.

3. А. с. 304711 СССР. МКИ Н05В/00. Устройство для индукционного нагрева кольцевых деталей. Верещагин И. А. и др. Открытия. Изобретения. 1971г. № 17.

4. А. с. 797084 СССР. МКИ Н05В6/36. Гибкий индукционный нагреватель. Красновский Б. М., Осипов С. В., Кузнецов Г. В. и др. Открытия. Изобретения. 1981г. № 2.

5. А. с. 989753 СССР. МКИ Н05В6/06. Индукционная установка для нагрева ферромагнитных изделий. Кувалдин А. Б., Долбилин Е. В. Открытия. Изобретения. 1983г. № 2.

6. А. с. 748918 СССР. МКИ Н05В5/18. Устройство для индукционного нагрева. Григорьев В.А, Бродянский В.М., Соколов М.М., Кувалдин А.Б. Открытия. Изобретения. 1980. №26.

7. Алабовский А. Н.5. Недужий И. А. Техническая термодинамика и теплопередача. Киев, «Выща школа», 1990г.

8. Алиев А. А., Руденко А.В., Тюленев С. А. Внедрение аппаратов управления оперативным током. «Трубопроводный транспорт России» №7, 2005.

9. Артышевский П.П., Жуковский В.Е. Низкотемпературный индукционный нагрев для технологических процессов в черной металлургии. Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. 1979. Вып. 7. с.1-3.

10. Бабат Г. И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. М. Л. Энергия, 1965г.

11. Белкин А. К., Горбатков С. А., Гусев Ю. М., Парфёнов И. И., Шуляк А. А. Разработка и проектирование тиристорных преобразователей частоты. «Энергоатомиздат» 1994 г.

12. Белкин А. К., Костюкова Т. П., Рогинская JI. Э., Шуляк А. А. Тиристорные преобразователи частоты. Москва. «Энергоатомиздат» 2000 г.

13. Бессонов JI. А. Теоретические основы электротехники, Москва, «Высшая школа», 1973 г.

14. Бирюков В.М. Индукционный подогрев и термическая обработка сварных швов токами промышленной частоты. Тр. Ленингр. метал, з-да. 1964. Вып. 11. с.358-375.

15. Богданов В.Н., Рыскин С.Е. Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности. М.-Л. Машиностроение, 1965.

16. Боголюбов Ю. С., Тюленев С. А., Гумановский Б. Я. Анализ методов расчёта систем индукционного нагрева. Всероссийская научно-практическая конференция «Транспорт 2005».

17. Бодажков В. А. Индукционный нагрев труб. Л. «Машиностроение», 1969г.

18. Болтовский Ю., Гутин Л., Танзалы Г., Шуляк А. Измерение параметров индукторов установок индукционного нагрева на режимах, близких к номинальным. Силовая электроника № 1, 2005г.

19. Бронштейн И. Н, Семендяев К. А. Справочник по математике. М. «Наука», 1986 г.

20. Васильев А. С. Щербакова И. Л. Связь электрических параметров системы индуктор стальная заготовка с длительностью одновременного нагрева. «Электротехническая промышленность», сер. «Электротермия», 1979г., вып. 7.

21. Вологдин В. П. Поверхностная индукционная закалка. М. Оборонгиз. 1947г.

22. Высокочастотная электротермия. Справочник, под редакцией Донского А. В., Москва. Машиностроение, 1965 г.

23. Высокочастотные преобразователи для зарядки аккумуляторных батарей и индукционного нагрева. . Боголюбов Ю.С., Тюленев С.А. Материалы научно-практической конференции, посвящённой 75-летию электрификации железных дорог. Санкт-Петербург. 2004.

24. Гитгарц Д. А., Простяков А. А., Источники питания индукционных установок промышленной частоты. Информстандартэлектро, 1968г.

25. Гитгарц Д.А., Иоффе Ю.С. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки. М. Энергия, 1972.

26. Дао Ван Тхань. Исследование параметров управления устройствами индукционного нагрева ферромагнитной стали. Электро- и теплофизические процессы в электротермических установках и вопросы управления ими. М. МЭИ. 1985г. вып. 70.

27. Донской А. В. О магнитной проницаемости при индукционном нагреве «Электричество», 1951г. № 5.

28. Донской А.В., Фирсов П.В. Индукционный обогрев гидротехнических металлоконструкций. Электрические станции. 1964. №10. с. 31-34.

29. Жуковский И.Е., КувалдинА.Б. Индукционные установки низкотемпературного нагрева для различных технологических процессов. Электротехника, 1986. №3, с. 16-19.

30. Заливин Н.Н. Новый метод индукционного нагрева вулканизационных форм. Химическое и нефтяное машиностроение. 1967. №3. с. 33-34.

31. Иванов А. В., Мульменко М. М., Узянбаев А. X. Система автоматического управления технологическими параметрами многозонного индукционного нагрева. Реф. ж. "Электротехническая промышленность" сер. "Электротермия" Вып. 1/251/1984

32. Иванов А. В., Мульменко М. М., Юнусов Р. Г., Узянбаев А. X., Короткин С. Д. Тиристорные преобразователи для электротехнологии. Электротехника, 1987, №4.

33. Ивоботенко Б.А., Ильинский Н.Ф.,Копылов И.П. Планирование эксперимента в электромеханике. М. Энергия, 1975.

34. Иоффе Ю.С., Гитгарц Д.А. Энергетические частотные характеристики индукционных установок. Электротермия, 1966, вып. 52

35. Иоффе Ю.С., Простяков А.А., Гитгарц Д.А. Потери и к.п.д. преобразователя частоты на тиристорах. Электротермия, 1966, вып. 54.

36. Иоффе Ю.С., Фаворин В.А. Особенности работы тиристоров в преобразователях повышенной частоты. Электротермия, 1966, вып. 54.

37. Климочкин М.М., Маковский Г.А. Предварительный нагрев при сварке и наплавке толстостенных валков большого диаметра. Сварочное производство. 1982. №3. с.21-22.

38. Конрад Г. Исторический очерк развития источников питания для установок индукционного нагрева повышенной и высокой частоты. Материалы международной конференции «Актуальные проблемы теории и практики индукционного нагрева», Санкт-Петербург. 2005.

39. Кувалдин А. Б. Индукционный нагрев магнитной стали на промышленной частоте. М. ВИНИТИ, 1976г.

40. Кувалдин А. Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М. Энергоатомиздат, 1988 г.

41. Кувалдин А. Б. Метод расчета индукционного устройства с замкнутым магнитопроводом для нагрева стальных колец. Тр. МЭИ, 1975г, вып. 255.

42. Кувалдин А. Б. Новые методы расчета распределения плотности переменного тока в проводниках. «Электротехническая промышленность», Сер. «Электротермия», 1964г. Вып. 38.

43. Кувалдин А. Б. Сальникова И. П. Электромагнитная волна в ферромагнитной плите. «Электричество», 1980г. №5.

44. Кувалдин А.Б. Низкотемпературный индукционный нагрев стали.1. М. Энергия, 1976.

45. Кувалдин А.Б., Вакова Е.А. Индукторы без водоохлаждения для низкотемпературного нагрева стали. Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. 1075. Вып. 150. с. 14-15.

46. Кувалдин А.Б., Долбин Е.В. Метод управления электрическим режимом индукционных установок для нагрева ферромагнитных сталей. Электротехника. 1981. №9. С.51-52.

47. Кувалдин А.Б., Долотов Г.П., Качанов А.Н. Определение активной и реактивной мощности в плоской загрузке методом планирования эксперимента. Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. 1982. Вып. 4.

48. Кувалдин А.Б., Резвина Н.В., Сальникова И.П. Расчет на ЭЦВМ параметров плоской электромагнитной волны в ферромагнитнойстали. Теория информационных систем и систем управления с распределенными параметрами. М. Наука, 1978.

49. Кувалдин А.Б., Сальникова И.П., Панин Ю.М. Исследование электромагнитных систем для нагрева ферромагнитных изделий сложной конфигурации. Тр. МЭИ. 1980. Вып. 446. С. 115-118.

50. Лозинский М. Г. Поверхностная закалка и индукционный нагрев стали. М.-Л. Машгиз, 1949г.

51. Мазнёв А. С., Боголюбов Ю. С., Тюленев С. А. Выбор параметров высокочастотного индуктора. Транспорт Урала. № 2005.

52. Методы снижения и использования потерь энергии в индукционных установках. Кувалдин А. Б., Сальникова И. П. Кольбе Э. Зеебер X. «Электротехника», 1984г. №4.

53. Нейман Л. Р. Поверхностный эффект в ферромагнитных телах. Госэнергоиздат, 1949 г.

54. Нейман Л.Р., Калантаров П.Л. Теоретические основы электротехники. М.-Л. Энергоиздат, 1948.

55. Немков В. С. , Слухоцкий А. Е. Расчет параметров коротких индукторов с помощью схем замещения. «Труды ВНИИТВЧ», Л. «Машиностроение», 1970г., вып. 11.

56. Немков B.C., Полеводин Б.С. Математическое моделирование на ЭВМ устройств высокочастотного нагрева. Л. Машиностроение, 1980.

57. Немков С.С. Применение индукционного нагрева перед механической обработкой. Электротехническая промышленность. Сер. Электротермия. 1979. Вып. 9. с. 7-9.

58. Низкотемпературный электронагрев. Альтгаузен А.П., Гутман С.А. и др. М. Энергия. 1978.

59. НИИ автоматики и электромеханики. Установка индукционного нагрева УИН 006-25/Т-040. Паспорт АУИН. 16. 95120. 004-006 ПС 2004 г.

60. Новиков В.Н., Тараторина М.В. Низкотемпературный отпуск валков холодной прокатки при индукционном нагреве. Научно-техническая информация о работах ЦНИИТмаш. 1965. №54. с.79-83.

61. Олесов И.П., Алексеев А.И., Родигин Н.М. Монтажная сварка стальных конструкций при отрицательных температурах с индукционным подогревом. Строительная промышленность, 1953. №1. с. 16-18.

62. Павлов Н. А. Инженерные тепловые расчеты индукционных нагревателей. М. Энергия. 1978 г.

63. Павлов Н. А. Расчет тепловых режимов индукционного нагрева стальных заготовок. «Электротермия», М. 1964г., вып. 33.

64. Патент на полезную модель: «Преобразователь переменного тока для питания индуктора» № 2004134905/22(037967) ,м.к. 7Н02М 7/538 от 23.12.2004г. Боголюбов Ю. С., Тюленев С. А., Архипов К. А.

65. Платонов Г.Ф., Левандовский Р.К. Индукционный нагрев стальных емкостей. Технико-информационный бюллетень. JI.1960. №1. с.48-55.

66. Попов В. М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М. «Энергия», 1971 г.

67. Правила устройства электроустановок. Раздел 7. Электрооборудование специальных установок. М. Энергоатомиздат, 1986.

68. Простяков А. А. Индукционные нагревательные установки. Москва. Энергия. 1970 г.

69. Простяков А.А. Методы нагрева стальных заготовок и их технико-экономическое сопоставление. Кузнечно-штамповочное производство. 1965, №3.

70. Простяков А.А. Рациональные области применения индукционного и элекроконтактного нагрева. Электротермия. 1966, вып. 49.

71. Рогинская JI. Э, Иванов А. В, Мульменко М. М, Уржумсков А. М Электромагнитные процессы и параметрический синтезодновентильных инверторов с обратным диодом для электротермии. Электричество №12, 2003 г.

72. Родигин Н. М. Индукционный нагрев стальных изделий. Москва. ГНТИ черной металлургии. 1950 г.

73. Слухоцкий А. Е., Индукторы. Под редакцией к.т.н. А. Н. Шамова, 5-е издание. Ленинград «Машиностроение» Ленинградское отделение 1989.

74. Слухоцкий А. Е., Рискин С. Е. Индукторы для индукционного нагрева машиностроительных изделий. Л., Энергия, 1974 г.

75. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под общ. Ред. Федорова А.А. М. Энергоатомиздат, 1987.

76. Таблицы бесселевых функций. Люстерник Л. А., Акушский Н. Я., Диткин В. А. Гостехиздат, 1949 г.

77. Троицкий В. А. Применение индукционного нагрева при сборке тяжелых деталей. «Промышленная энергетика», 1947г. №6.

78. Тюленев С. А. Энергосберегающие преобразователи частоты производства ОАО «Электровыпрямитель». Материалы Всероссийского отраслевого совещания «Энергосбережение: проблемы, решения». Воронеж. 1999г.

79. Тюленев С. А., Мартыненко В. А., Кузнецов Г. Д. Силовые полупроводниковые приборы и энергосберегающие преобразователи частоты производства ОАО «Электровыпрямитель». ЭЛЕКТРО №1 2000.

80. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов. Слухоцкий А. Е., Немков В. С., Павлов Н. А.,. Бамунер А. В; Под ред. Слухоцкого А. Е. JL: Энергоиздат. Ленингр. Отделение, 1981.

81. Физические величины. Справочник, под редакцией Григорьева И. С., МейлиховаЕ. 3. Москва. Энергоиздат, 1991 г.

82. Хромченко Ф.А. Термическая обработка сварных соединений труб электростанций. М. Энергия, 1972.

83. Шамов А. Н., Бодажков В. А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Л., «Машиностроение», (Ленингр. отделение), 1974 г.

84. Шепеляковский К.З. упрочнение деталей машин поверхностной закалкой при индукционном нагреве. М. Машиностроение, 1972.

85. Шлыков Ю. П., Ганин Е. А. Контактный теплообмен. Госэнергоиздат. Ленинград. 1963 г.

86. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник под ред. Альтгаузена А.П., Бершицкого М.Д., Смелянского М.Я. и Эдемского В.М. М. Энергия, 1978.

87. Электрооборудование и автоматика электротермических установок. Справочник. М.Энергия, 1978.

88. Электротермическое оборудование. Справочник. 2-е изд. Под общей ред. Альтгаузена А.П. М. Энергия, 1980.

89. E:=255R1;=3.210~2 LI .=39.6810~ 6 R2:=9.??10~3L2:=169510 7 M :=2.16210~6 T:=10010~6 Ilm:=80 I2m:=1000 I20:=20 tl :=3.010~6a:=L 1L2-M b :=R1-L2+R2-L1 c:=Rl-R212t2: = — R2в :=2.я1. Pl: =-b + Jb2-4-ac2 a1. P2: =-b Jlb2-4-a.c1. A1 :=-вООО

90. A2:=—140B1 :=1000B2:=-2000 CI:=-8000 C2:=-50 Dl:=13002.4ш:=1.7t3Mi) :=5.121 □ 6m1. D2:=-l ООО

91. A1 -PP1 + К2'1- 1)-Ibn+ p 1-M R2I2m+ E(K2 + PiL3 a<pl-p23.pl

92. M RI -11 m- (a- p 1 + R1 -L2m+- Е-M M-RMim- (a p2+Rl L^l I2m+ E-Ma(pl-p3 * = a.(p2-pl)

93. A2 ~~p2'Ca-,p2-f R2LIj-11 m+ p2M-R2I2m+ E.(R2 + p2-L2 a-(p2-pl)p21. C,

94. E-R2 + pl-(EL2-M-I2QR2a a-(pl-p3)pl1. C2=1. E-R2+ p2(E'L2-M-I20R^a(p2- pl)-p2

95. E-M+I20(apl + R1L^ a(pl-p2l1. E+Clepl.6(«0+C2ep2 R11. D2=

96. A Ц» E f pi-fl(aO Л + 2-A2(ny)-E f p2 tl(itj) Л 2-А1(щ)-АЗ;пт) Г (pl+p2)-tlM Л pl-Rl P2R1 pl+p22 2

97. Cl(iryl ^2-pl ВЫ j) + |e2 p2 f3(rtjl 1 j + 2-C lfitp-E j^pl .t3(m) lJ + 2-Ca>fl-E ^рЙ-ОД) lJ + 2-Cl(Hj).C2xiO |"e(pl+p2)-G(«0 j.2pl 2p2 pl-Rl p2Rl pl+p2

98. He := f-fNl +N2 +N3 \ m f -p \ m m mj

99. E2-(tl(Mv) +t3(ii\l) 2-Е m~ T.R1 T1. В : = mpi p21. U ml := — m 71. Uni2 :=—■ ш2 2 1 -i2