автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Система индукционного нагрева трубных заготовок и формирование эффективных режимов ее работы

На правах рукописи

ПЕТРОВ АЛЕКСАНДР ЮРЬЕВИЧ

СИСТЕМА ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК И ФОРМИРОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ ЕЕ РАБОТЫ

Специальность 05 09 03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

003058331

Екатеринбург 2007

003058931

Работа выполнена на кафедре электротехники и электротехнологических систем Уральского государственного технического университета - УПИ, г Екатеринбург

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ф Н Сарапулов

Научный консультант кандидат технических наук, доцент

В И Лузгин

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Р Т Шрейнер

кандидат технических наук, доцент Е Г Бородацкий

Ведущая организация ФГУП Всероссийский

научно-исследовательский институт токов высокой частоты (г С -Петербург)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральского государственного технического университета — УПИ

Защита диссертации состоится 23 мая 2007 г в 14 15 на заседании диссертационного совета Д 212 285 03 при Уральском государственном техническом университете - УПИ по адресу г Екатеринбург, ул Мира, 19, ауд Э-406

Отзывы в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью, просим направлять по адресу 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, УГТУ-УПИ, К-2, ученому секретарю совета

Автореферат разослан <¿3 апреля 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук А.В. Паздерин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. В настоящее время в металлургической промышленности широкое применение находят высокоинтенсивные системы индукционного нагрева движущихся с высокой скоростью длинномерных трубных заготовок Эти системы чаще всего состоят из нескольких последовательно расположенных индукторов, внутри которых перемещается заготовка, а также высокочастотных полупроводниковых источников питания Автоматическое управление мощностью индукторов в зонах нагрева и термостатирования должно обеспечивать достижение заготовкой заданной температуры даже при существенной неравномерности температур на входе в линию нагрева С учетом сказанного, проблема создания эффективной системы индукционного электронагрева трубных заготовок, а также связанная с этим задача разработки средств математического моделирования динамических режимов ее работы являются безусловно актуальными.

Цель работы состоит в разработке элементов высокоинтенсивной системы индукционного нагрева трубных заготовок и формировании эффективных режимов ее работы

Достижение данной цели предполагает решение следующих задач

- анализ характеристик установок для индукционного нагрева трубных заготовок в технологических линиях производства бесшовных труб,

- создание математической модели и компьютерной методики исследования динамических режимов работы системы электронагрева трубной заготовки,

- разработка полупроводникового источника питания индукторов,

- формирование эффективных режимов работы системы электронагрева за счет регулирования мощности индукторов

Методы исследования. Исследование электромагнитных и тепловых процессов в элементах системы индукционного нагрева трубной заготовки проводилось методами теории цепей на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения с использованием методов теории поля Корректность полученных результатов проверялась исследованиями промыш-

ленной системы электронагрева, а также путем моделирования некоторых режимов работы установок с использованием лицензионного пакета Е1с1Й

Научная новизна работы состоит в создании математической модели для исследования электрических, магнитных и тепловых процессов системы «полупроводниковый преобразователь - индуктор - движущаяся труба» с учетом совместной работы преобразователя и нагревателя, влияния продольного краевого и толщинного эффектов в последнем, дискретности распределения МДС индуктора по длине, а также различной степени перекрытия индуктора вторичным элементом Модель построена на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения, что позволило в рамках теории цепей сохранить преемственность с классическими методами анализа, но вложить в нее возможность учета указанной специфики процессов в таких системах Предложены передаточные функции и структурные схемы системы нагрева и ее элементов, а также способы и устройства ее управления. Практическую ценность работы составляют.

- исследование характеристик и передаточных функций промышленной системы индукционного нагрева трубных заготовок в технологии производства бесшовных труб, результаты спектрального анализа распределения температур вдоль трубной заготовки и рекомендации по выбору длины индуктора и типа источника питания,

- методика расчета электромагнитных и тепловых характеристик индукционного нагревателя трубной заготовки с совместным учетом различного перекрытия индуктора вторичным элементом, толщинного и продольного краевого эффектов, дискретного распределения МДС по пазам индуктора, неравномерности распределения магнитной проницаемости по слоям загрузки,

- рекомендации по формированию режима термостатирования при неравномерно нагретой заготовке на входе в линию электронагрева,

- рекомендации по построению полупроводниковых преобразователей, питающих индукторы,

- методические материалы для проведения лабораторной работы по исследованию индукционных нагревателей студентами специальностей «Электротехнологические установки и системы» и «Электрические и электронные аппараты»

Реализация результатов работы. Модернизирована линия индукционного нагрева трубных заготовок перед редукционным станом трубопрокатного цеха Синарского трубного завода

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на Съезде литейщиков, 26-27 05 2005, Новосибирск, Международной научно-технической конференции по электронагреву HES - 04, Padua (Italy), 2004, Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы индукционного нагрева APIH-05», 25 05 05-26 05 05, Санкт-Петербург, Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-06», 19 04 06-21 04 06, Екатеринбург, 11-й Международной научно-технической конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты МКЭЭЭ-2006 (ICEEE-2006)», 18 09 06-23 09 06, Крым, Алушта, 12-й Международной Плесской научно-технической конференция по магнитным жидкостям, Иваново, 2006, Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIII Бенардосовские чтения) Иваново, 2006

Публикации. По теме диссертации опубликовано 23 печатные работы, получено 6 авторских свидетельств и патентов на изобретение

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (82 наименования), пяти приложений Объем работы включает в себя 145 страниц основного текста, 11 таблиц и 85 рисунков, 10 страниц списка литературы, 49 страниц приложений

Автор выражает глубокую признательность доктору технических наук, профессору В В Шипицыну за помощь и поддержку при выполнении работы

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ В первой главе проведен анализ литературы по системам индукционного нагрева трубных заготовок, путей решения этой задачи, а также методов математического моделирования таких систем

Сформулированы предмет и задачи исследования В качестве объекта исследования принята многоиндукторная система индукционного нагрева трубных заготовок, питающаяся от полупроводниковых преобразователей частоты Выполнен статистический и спектральный анализ продольного распределения температуры нагрева трубных заготовок на примере проката бесшовных труб в установке ТПА-80 Определена передаточная функция по температуре нагрева системы «генератор — индуктор - быстродвижущаяся труба» Показано, что энергетические каналы управления нагревом с электромашинными генераторами и длинными индукторами (0,75 м, 1,5 м) не могут обеспечить выравнивание продольного распределения температуры нагрева трубы в высокочастотной части спектра с требуемой точностью Эта задача может быть решена только с применением энергоканалов управления нагревом на основе быстродействующих полупроводниковых преобразователей частоты и коротких индукторов (не более 0,25 м)

Во второй главе рассматривается задача математического моделирования тепловых режимов трубы в многоиндукторной системе электронагрева длинномерных заготовок на основе схем замещения Процедура моделирования распадается на два взаимосвязанных этапа моделирование электромагнитных процессов и исследование тепловых процессов в слоях трубы

Первый этап расчетов включает в себя исследование стационарных электромагнитных процессов с помощью модели на основе детализированных магнитных и электрических схем замещения (ДСЗ) Модель позволяет учесть совместное влияние толщинного и краевого эффектов, модуляцию параметров участков по глубине и длине стенки трубы По своим возможностям она приближается к методу конечных разностей, требуя меньших вычислительных ресурсов в компьютерной реализации

Область моделирования разбивается на слои по радиусу и участки (кольца) по осевой координате. В соответствии с размерами участков и их электрофизическими свойствами рассчитываются нормальные и тангенциальные магнитные сопротивления, электрические проводимости (вдоль проводящих колец), МДС в участках индуктора Строится детализированная магнитная схема замещения (ДМСЗ), см рис 1

На рисунке для примера показано 7 слоев В первом расположен индуктор с МДС Рт на каждом участке (витке обмотки) Слои в рабочем объеме для простоты рассмотрения имеют одинаковую толщину и могут быть заполнены металлом, в котором индуцируются токи 1с1 (где к - номер слоя) Экран с заданной магнитной проницаемостью, расположенный на границе крайнего внутреннего слоя, позволяет уменьшить область моделирования с использованием симметрии устройства

Например, вектор токов в кольцах седьмого слоя-

1е,=-87УФЛ, (1)

где g^ - проводимость кольца 7-го слоя, V - матрица формирования ЭДС в

. V и .

кольцах слоя с тремя значащими диагоналями (- , ]со, ), и - скорость

движения слоя, со — круговая частота

При обходе по контурам 7-го слоя в матричной форме запишем

-Л76Ф66 + Д„Ф77-0 = /с7 . (2)

Например, для п-го контура 7-го слоя (п = 1 к, причем к - число участков слоя по продольной координате) получим -Л,6Ф66„ +[-Д„7Ф77„., + Л„7 +Д16 +Л„>77„ - Дл7Ф77„+1] =

(3)

=-;^,Ф77„ -^-(Ф77„+1 - Ф77„_Д

где магнитные сопротивления и электрические проводимости различаются для каждого слоя контуров по радиусу

Уравнения (3) записываются для всех контуров каждого слоя. Полученная система уравнений решается относительно контурных магнитных потоков. Далее определяются токи и мощности каждого я-го кольца для каждого слоя к.

Рис 1 Фрагмент детализи- -- Детализированная тепловая схема за-

мещения стенки двухслойной модели движущейся со скоростью у трубы

рованнои магнитной схемы замещения индуктора С загрузкой

На втором этапе расчетов предлагается использовать следующие динамические тепловые модели устройства: многослойная и двухслойная одномерные модели неподвижной трубы в водо охлаждаем ом индукторе на основе детализированных тепловых схем замещения (позволяют исследовать распределение температур по толщине стенки для разных моментов времени при заданном режиме работы), двухслойная модель движущейся трубы с учетом теплопередачи вдоль осевой координаты, в том числе за счет массопереноса (позволяет исследовать распределение температур в двух слоях движущейся трубы для разных моментов времени с возможностью учета неравномерности нагрева по длине и толщине стенки).

На рис, 3 показан фрагмент детализированной тепловой схемы замещения двухслойной стенки движущейся трубы {относительная тепловая емкость

С=1) Уравнение теплового баланса для узла (кольца) внешнею слоя с номером 21 после деления на удельную теплоемкость сы, и плотность материала у, а также перехода от производных по координатам к конечным разностям записывается

) + / -1 )+/ ,_,(7 -7-, )-г/, ,„(/ , -/ , (4)

ш

пе I = 2 а I =2 \ а /. =(а т-^—), £ . = (о -—) - тепловые прово-

2/, ' 2/,

аимости, поделенные на с,„у, и квадрат шаы по еоо1ве1С1вующей координаю

, , / 2 (Дй)" , 2 с/ АЛ Л

(размерность 1/с), а, =- а -а —, , \ =--, СЬ. -\де,1Ь-

с ч,/ 2 (ЛКУ I - 2 7 + с/ АН ~ '

ные потери в участке с номером 2/, деленные на с,г) у (размерность 1/с)

Здесь Тс соответствующими индексами означают температуры соседних узлов и Тс2 - температуры окружающей среды и обмотки индуктора, в коэффициенте а учитывается теплоотдача конвекцией и излучением

В третьей главе приводятся результаты математического моделирования системы индукционного нагрева На рис 3 и 4 показаны распределения удельной мощности по тотщине стенки магнитнои и немагнитной (выше точки Кюри) фубы Видно, что в первом случае практически вся мощность выделяется во внешней половине сечения стенки, а во в юром - почти равномерно распределена по сечению

Это позволяет с достаточной для практики точностью в тепловых расчетах свести многослойною модель трубы к двухслойной, в чем можно у бе литься, анализируя рис 5, на котором показаны кривые нагрева, рассчшанные с помощью десяти- и двухслойной моделей неподвижной трубы при повторно-кратковременном режиме работы индуктора (время включения равно времени прохождения движущейся трубы под индуктором)

Рис. 3. Кривая распределения удельной мощности по толщине стенки ферромагнитной трубы (точки) и ее аппроксимация сплайнами

| [ станка ■_

Рис. 4. Кривая распределения удельной мощности по толщине стенки немагнитной трубы и ее аппроксимация сплайнами (Дппр)

PU1IVC, II

Рис. 5. Нагрев неподвижной трубы в индукторе при его повторно-кратковременном режиме работы (Т] и Тщ -температуры во внутреннем и внешнем слоях многослойной модели, Tji и Тдз -во внутреннем и внешнем слоях двухслойной модели)

На рис. 6 показано распределение температур по участкам для разных моментов времени после включения индукторов при выделении мощности лишь в наружном слое двухслойной модели трубы, движущейся со скоростью 1 м/с. Индекс в обозначении температуры означает шаг по времени: 500 соответствует моменту времени 20 с.

Верхняя огибающая показывает температуры участков внешнего слоя, а нижняя - лежащих под ними участков внутреннего слоя. Как видно, огибающие практически повторяют кривые нагрева рис. 5, что позволяет свести режим

щ. / \ t J г/ tf V ч . t V ^f

ХЛч Ч ч __] • V . г т>

/ / !/ if — _ Т1

1 ¡ | _

Время, с

и

нагрева трубы, движущейся через несколько неподвижных индукторов, к режиму нагрева неподвижной трубы в одном индукторе, работающем в повторно-кратковременном режиме

Вместе с тем следует отметить, что при таком переходе в режиме с неподвижной трубой следует задавать среднюю мощность тепловыделения в участках трубы, поскольку распределение удельной мощности вдоль трубы существенно неравномерно, рис 7

&

г

В 520

^500 |||

|| || 11 ш

1 1 г

А ш I 1(11

[ГР1 м Т1

V

Рис 6 Распределение температур по участкам движущейся трубы

номера участков

Определенный смысл имеет анализ возможностей повышения эффективности индукционных нагревателей за счет нетрадиционных решений, например двухслойного исполнения обмотки и применения обратных магнитопроводов В ряде случаев, в частности, при снижении частоты питающего тока и с учетом возможности применения нетиповых материалов и технологических решений это может привести к положительным результатам

В таблице приведены характеристики некоторых вариантов индуктора (труба немагнитная, длина индуктора 0 75 м, плотность тока в обмотке индуктора 50 6 А/м2, частота тока в обмотке 2050 Гц) Следует учесть, что исполнение обратных магнитопроводов с малыми потерями в стали на высокой частоте (900 и 2050 Гц) является сложной технической задачей, хотя их применение даже при малой магнитной проницаемости весьма эффективно

' Nm7,

1.5 10«

135 .0«

1.2 и»

105 ю8

1С7

75 ю7

6 10

4i

3 107

15 10

0

/ V \

l »

f

1

}

Ицдукгор

30 33 « Номер участка

Рис. 7 Распределение удельной мощности по длине внутреннего (пунктир) и внешнего слоев стенки трубы

Таблица

~ —_ Параметр Вариант Мощность, кВА Потери в индукторе, кВт Мощность в трубе, кВт КПД, о е

1 Без обратных магнитопроводов 111+J1114 27 8 83 7 0 751

2 Без магнитопроводов, частота тока в обмотке 900 Гц 122+) 1185 41 7 80 8 0 655

3 С идеальными обратными мапш-топроводами, магнитная проницаемость которых цс = 100 145+j 1312 27 8 1178 0 81

4 Без магнитопроводов, внутренний радиус обмотки увеличен на 4 см 86 7+J1727 38 2 47 9 0 556

5 Без магнитопроводов, 2 слоя обмотки по п 1 и п 4 324+J4481 65 9 258 0 796

6 С магнитопроводами, = 100, 2 слоя обмотки по п 1 и п 3 519+J6347 65 9 452 5 0 873

7 С магнитопроводами, Цс= 10, 2 слоя обмотки по п 1 и п 3 (увеличение радиуса 2-го слоя на 5 см) 449+j6059 65 9 383 2 0 853

8 С магнитопроводами, = 5, 2 слоя обмотки по п 1 и п 3 (увеличение радиуса 2-го слоя на 5 см) 405+J5603 65 9 339 5 0 837

В четвертой главе рассматриваются вопросы разработки системы электропитания индукторов, формирования режимов ее работы, а также вопросы практической реализации системы электропитания блока индукторов индукционной проходной печи

Для заданной системы электропитания с общей трансформаторной подстанцией и гальванической развязкой энергоканалов с помощью высокочастотных согласующих трансформаторов на выходе каждого ТПЧ наиболее эффективными являются схемы последовательных автономных резонансных инверторов с диодами встречного тока (АИР с ДВТ), которые обеспечивают высокую коммутационную устойчивость при работе на резкопеременную нагрузку и осуществляют глубокое регулирование мощности в нагрузочных контурах частотным методом при высоких показателях качества потребляемой электроэнергии. Выполненный расчет ЭМП АИР с ДВТ численно-аналитическим методом с помощью разработанного пакета прикладных программ (ПК «ЧАРАИРЫ») позволяет определить оптимальные режимы работы автономных инверторов, работающих на резонансную нагрузку, по критериям наибольшей эффективности использования оборудования при условии обеспечения коммутационной устойчивости Разработаны оригинальные способы и устройства фазового и экстремального регулирования, а также системы самовозбуждения АИР с ДВТ, обеспечивающие оптимальное управление и регулирование мощности в процессе нагрева трубных заготовок

Для расчета динамических процессов нагрева трубных заготовок в системе «ТПЧ — индуктор — быстродвижущаяся труба» использовался программный пакет БшиЬпк, в котором средствами библиотеки РБВ и с помощью 8-функций пакета Ма^аЬ разработаны модель ТПЧ, модель трехфазного источника питания, модель нагрузки, модель системы нагрева трубы, модель блока регулирования температуры нагрева трубы

Модель системы нагрева трубы предназначена для вычисления температуры трубы после прохождения через индуктор на основе известных входной температуры Твх (Ц и активной мощности Рт (0, поступающей на нагрев трубы Данная модель разработана с учетом электромагнитного и теплового расчета, приведенных во второй главе и реализует функцию

1 1НФ

АТ=± р>г(0 та, (5)

где ДТ - приращение температуры некоторого сечения трубы при проходе через индуктор, гНФ - фактическая продолжительность нагрева рассматриваемого сечения, Рт (г) - активная мощность, передаваемая в трубу, К (0 - параметр, характеризующий распределение удельной мощности по длине трубы, - энергия,

необходимая для нагрева рассматриваемого сечения трубы на один градус.

т,°с

„ , ^ ^ - _

О 05 10 15 2.0 !! Ц б

Рис 8 Кривые нагрева трубы в первом (а, длина 0 75 м), втором (б, длина 0 25 м) и третьем (в, длина 0 25 м) индукторах (нижние кривые - температуры трубы на входе в индуктор, верхние — на выходе из индуктора)

На рис 8, а представлены графики изменения температуры нагрева трубы при прохождении через первый индуктор Во входном распределении температуры нагрева трубы наблюдается перепад температуры до 60 °С, который регулированием мощности в диапазоне до 1000 кВт снижается до 15 °С в выходном распределении температуры нагрева трубы Таким образом, в результате управления нагревом в первом индукторе практически убрана низкочастотная составляющая входного распределения температуры нагрева трубы. Однако флуктуации температуры на выходе относительно заданных 830 °С превышают допустимые +5 °С.

На рис 8, б и в представлены результаты расчета процесса управления нагревом трубы во втором и третьем индукторах В этих случаях входной темпе-

Т "С

Т °С

1

- ^

1.

!

.1-—-----в

О 05 10 15 20 251с

р ату рой трубы является ее температура на выходе из первого (второго) индуктора, а выходной - на выходе второго (третьего) индуктора. Флуктуации температуры относительно заданных 850 СС укладываются в диапазон ±5 °С. Мощность ТПЧ в течение всего времени нагрева не превышает 350 кВт. а) б)

в)

Рис. 9, Тиристорньш преобразователь частоты: а) общий вид ТПЧ; б) панель системы управления; в) цифровая система

управления.

Результаты исследования были использованы при модернизации системы на-]рева трубных заготовок перед редукционным станом трубопрокатного цеха Си-нарского трубного завода. Для этого были разработаны тиристорные преобразователи частоты ТПЧР-1000-2,4 мощностью 1000 кВт, частотой 2,4 кГц, блок автоматического управления пагревом (БАУН), а также разработано программное обеспечение для цифровых систем управления П1Ч и компьютерной системы управления нагревом. На рис. 9 показаны общий вид преобразователя частоты, панель системы управления и центральный процессор системы управления с оптоволоконными связями. Функциональная схема БАУН приведена на рис. 10.

{ПУГЪТ УПРАД ПЕННИ

^ПЛПСЛЬ ОПС РДТ&РА

Шш ЕИ Е

(См» одимниг? /ни*^ СКП-11 ('74 В1 *

(й

н регат, йи-иню-п, *ро\ус М1Р».

шш

Дпуяго пг-пароп«*» ОЗКВК&иОД"

.бМЖМдеЙИДПНрНвЙ ручК(Й.«ДМ»

ЕШШ

саа пи

/пт:мачма

Пги^ичнпя ».|,к11Н1,шл.чкп.1|»|31у]1а

АЫОДКО ISK.11», «МККОЛЫ

I Г'"

«|Ш1 ВК«ют.1г

ш

(' Платя веюд^-выиод» джнж'ни* V с ит длив ТС1.1 в «СО,

Г — - . /вдрмс

~ - -К*- 5(1 Я05...'

ттрн+пч а'дТоЕо

СЦЖНЬЖ > •■'

детини* 1, ' [сЛйтпху^'--.^

«ОДне!» ^«Яюмедийр

* —

/а

/т

собещыимк му»д БД УН \DR-75-34, «Ы£ДП У^Ц. »•

ш!л

UK.iff.-KS.C1. о 3.00 г )

ГГ

ЮЫМЯМрнееппДЫ1«*«! ФГ 101-31*11.,

/ ШЩ.111ПШНШП

I jtim-Foivitniti.eiinti-.ii!«- , [ (УпАиавытаоюводкгся |

«ИДЦМЧК'

Рис. 10. Функциональная схема БАУН

тш

~—■ ■"• I »

ммтТЙйй I и

> '';," ■ - ¿г

V.

I

Рис. 11. Нлок индукторов 6 секции ИПП с нагреваемой трубной заготовкой

Система управления нагревом трубных заготовок установлена на шестом блоке установки нагрева труб ИНЗ-9000-2,4 цеха Т-3 Синарского трубного завода На рис 11 показаны индукторы шестого блока с нагреваемой трубой

В приложениях приведены некоторые результаты исследования системы «индуктор-труба» методом детализированных схем замещения и с помощью полевого пакета Е1сЩ, оценка влияния исполнения индуктора, программа расчета электромагнитных процессов в полупроводниковом преобразователе а также документы по внедрению разработок.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполненных исследований решена важная научно-практическая задача — создана методика математического моделирования электрических, магнитных и тепловых процессов в системе индукционного электронагрева трубной заготовки (полупроводниковый преобразователь — индуктор - загрузка) на основе детализированных схем замещения, разработаны рекомендации по формированию эффективных режимов ее работы

Конкретные результаты работы сводятся к следующему 1. Исследованы характеристики и передаточные функции промышленной системы индукционного нагрева трубных заготовок в технологии производства бесшовных труб, на основе спектрального анализа распределения температур вдоль трубной заготовки даны рекомендации по выбору длины индуктора и типа источника питания 2 Разработана математическая модель для исследования электрических, магнитных и тепловых процессов в системе «полупроводниковый преобразователь - индуктор - движущаяся труба» с учетом совместной работы преобразователя и нагревателя с загрузкой, влияния продольного краевого и тол-щинного эффектов в последнем, дискретности распределения МДС индуктора по его длине, а также различной степени перекрытия индуктора вторичным элементом. Модель построена на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения, что позволило в рамках

теории цепей сохранить преемственность с классическими методами анализа, но вложить в нее возможность учета указанной специфики процессов в таких системах

3 С использованием данного подхода исследованы различные режимы нагрева движущейся магнитной и немагнитной трубной заготовки Показана возможность приближенного приведения режима нагрева трубы, движущейся в многоиндукторной системе, к режиму нагрева неподвижной трубы в одном индукторе Основой для этого является многократное превышение тепловой проводимости за счет массопереноса над другими проводимостями и задание при расчете средней по длине удельной мощности в участках слоя стенки.

4 Выполнена оценка влияния на процесс нагрева трубы продольного краевого и толщинного эффектов, магнитного насыщения слоев, особенностей исполнения индуктора (возможного размещения обмотки в двух слоях, наличия обратного магнитопровода), выбора плотности тока в обмотке Сформулированы рекомендации по формированию эффективных режимов электронагрева трубных заготовок при неравномерности распределения температур на входе в систему, в частности, за счет повышенной плотности тока в коротком индукторе.

5 Разработана мультиэнергоканальная система электропитания ИПП на основе тиристорных преобразователей частоты Выбрана и обоснована силовая схема ТПЧ с использованием автономного резонансного инвертора с диодами встречного тока Выполнен анализ электромагнитных процессов и определены оптимальные режимы работы АИР с ДВТ с помощью разработанного пакета прикладных программ численно-аналитического расчета автономных инверторов на резонансную нагрузку (ПК «ЧАРАИРН») Предложены оригинальные способы и устройства фазового и экстремального регулирования, а также системы самовозбуждения АИР с ДВТ, обеспечивающие оптимальное управление при резкопеременном характере нагрузки и при внеш-

нем регулировании мощности в процессе управления нагревом трубных заготовок

6 Разработана модель системы «ТПЧ - индуктор — быстродвижущаяся труба» в среде БшшЬпк, в которой источник электропитания и индуктор с загрузкой идентифицированы как объект управления, в частности, с помощью передаточных функций для узкого диапазона температур при регулировании мощности индуктора в зоне термостатирования Получены результаты процесса управления нагревом трубных заготовок в индукторах с различной длиной Показано, что при оптимальном сочетании энергоканалов с длинными (0,75 м) и короткими индукторами (0,25 м) достигается задача нагрева и выравнивания продольного распределения температуры в низкочастотном и высокочастотном частях спектра с требуемой точностью 7. При участии автора разработаны тиристорные преобразователи частоты 1000 кВт, 2,4 кГц с цифровыми системами управления, а также разработан компьютерный блок управления процессом нагрева трубных заготовок Освоены технологии передачи информации по оптоволоконным связям, что обеспечило надежность и помехозащищенность системы управления нагревом трубных заготовок Кроме этого, разработано программное обеспечение для управления контроллерами низового уровня и компьютерами верхнего уровня

В целом, система управления нагревом внедрена на шестом блоке установки нагрева труб ИНЗ-9000-2,4 цеха Т-3 Синарского трубного завода на замену электромашинных генераторов, что позволило существенно сократить потери электроэнергии, повысить производительность установки и точность нагрева трубных заготовок

8 Разработаны методические материалы для проведения лабораторной работы по исследованию индукционных нагревателей студентами специальностей «Электротехнологические установки и системы» и «Электрические и электронные аппараты»

Основные публикации по теме диссертации

1 Система индукционного нагрева длинномерных заготовок / Лузган В И, Черных И В , Сарапулов Ф Н, Петров А Ю APIH-0 5, 25 05 05-26 05 05 Санкт-Петербург С. 252-258

2 Математическое моделирование индукционного нагрева стальной трубы / А Ю Петров, В И Лузгин, Ф Н Сарапулов, С Ф Сарапулов, И В. Черных Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Екатеринбург. ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 С 138-143

3. Многоинверторные среднечастотные преобразователи в системах электропитания индукционных установок // В И Лузгин, А Ю Петров, В В Ши-пицынКВ Якушев//Электротехника 2002 №9 С. 57-63

4 Dual-output induction power melting system using double frequency magnetic field. VI Luzgm, FN Sarapulov, A Yu Petrovua Proceedings ofHES - 04, Padua (Italy), 2004 P 79-85

5 Новые возможности решения специальных технологических задач при индукционной плавке металлов в полях средней и низкой частоты / В И Лузгин, А.Ю Петров, С А Рачков, Ф Н Сарапулов, С Ф Сарапулов, К В Якушев Съезд литейщиков, 26-27.05.05, Новосибирск С 23-25 (Литейщик России, 2005, №4, с 23-25)

6 Новая серия усовершенствованных индукционных нагревателей, построенных на базе автономных полупроводниковых двухчастотных преобразователей / В И Лузгин, А Ю Петров, И В Черных, В В Шипицын, К В Якушев, И Е Лопатин. Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 С 91-98

7 Тиристорные преобразователи частоты для индукционных тигельных печей и нагревателей средней частоты / В И Лузгин, А Ю Петров, С Ю Кропотухин, К В Якушев, А Ю Борисов Актуальные проблемы ресурсо-

и энергосберегающих электротехнологий Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 С 398-404

8 Применение эквивалентного многофакторного коэффициента использования оборудования для выбора оптимальных режимов и оптимальных схемотехнических решений полупроводниковых электротехнологических преобразовательных устройств / В И Лузгин, А Ю Петров, В И Дягилев, А В Дягилев, И В Черных, В В Шипицын, И Е Лопатин Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Екатеринбург ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006 С 384-388

9 Математическая модель индукционной нагревательной установки / А Ю Петров, В А Прахт, Ф Н Сарапулов, С Ф Сарапулов Труды XI Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты», МКЭЭЭ-2006 (1СЕЕЕ-2006), Часть И. Изд Институт электротехники ГОУ ВПО «МЭИ(ТУ)», Москва, 2006 С 131-132

10 Система регулирования температуры установки индукционного нагрева / Ф Н Сарапулов, В Э Фризен, Петров А Ю, В А Прахт Материалы Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIII Бенардосовские чтения) Иваново ИГЭУ, 2006 С 170-174

11 Система регулирования температуры установки индукционного нагрева длинномерных заготовок / Ф Н Сарапулов, В Э Фризен, Петров А Ю,

В А Прахт Труды 6-й научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике» Екатеринбург Уральские выставки, 2006 С 109-112

12 Формирование эффективных режимов работы индукционной тигельной печи с графитовым тиглем / В И Лузгин, А Ю Петров, Ф Н Сарапулов, С Ф Сарапулов. Особенности обработки и применения изделий из тяже-

лых цветных металлов Материалы Международной научно-практической конференции Екатеринбург. УрО РАН, 2006 г С 84-94

13 К расчету параметров преобразователей частоты для питания установок индукционного нагрева / Лузгин В И, Петров А Ю Томашевский Д Н, Абрамов С Е Сборник трудов ПГТЦ «Электрические машины и электромашинные системы» Пермь ПГТУ 2005 г, с 74-80

14 Ас № 1453552 (СССР) Устройство для пуска последовательного инвертора с выходным фильтром / В В Шипицын, В.И Лузгин, А Ю. Петров и др № 4239686-заявл 04 05.87 опубл В Б И. 1989 №3

15 Ас № 1721758 (СССР) Способ управления автономным инвертором, нагруженным на резонансную нагрузку / В В Шипицын, В И Лузгин, А Ю Петров, НН Четверня, ИВ Новопашин № 4632873 - заявл 06 01 89 опубл ВБИ 1992 № 11

16 Ас № 1721758 (СССР) Способ управления тиристорным преобразователем частоты / В В Чижевский, А А Новиков, А Ю Петров, В И Лузгин №3964661 -заявл 16 10 85 опубл ВБИ 1987 №33

17 А С. № 1568114 (СССР) Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты со звеном постоянного тока / В В Шипицын, А Ю Петров, В И Лузгин, ВН Молоков, А В Косов № 4389986 - заявл 10 03 88 опубл ВБИ 1990. №20

18 Пат РФ №2231906 Автономный полумостовой инвертор и способ управления работой автономного полумостового инвертора / В И Лузгин, А Ю Петров, И В. Черных, В В Шипицын, К В Якушев

19 Система электропитания для многопостовой среднечастотной плавки металла / В И Лузгин, А Ю Петров, А К Сабитов, А В. Ковков, В В Шипицын // Техническая электродинамика Тематический выпуск «Проблемы современной электродинамики» Киев, 2000. Ч 6 С 68-72

20 Патент РФ № 2231905 Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева / В И Лузгин, А Ю

Петров, ИВ Черных, В В Шипицын, К В Якушев, № 2002125710 -заявл 26 09 2002 опубл в Б И 2004 № 18

21 Экстремальное регулирование тиристорного преобразователя частоты с помощью микроконтроллера / В В Шипицын, А Ю Петров, В И Лузгин, А К Сабитов Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием Новосибирск, 1989

22 Экстремальное управление тиристорными преобразователями частоты / В И Лузгин, А Ю Петров, А К Сабитов Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями Тезисы докладов VIII научно-технической конференции Свердловск, 1989

23 Двухчастотные системы электропитания для индукционных установок закалки, термообработки и плавки металлов / В И Лузгин, А Ю Петров, И В Черных, В В Шипицын, К В Якушев Труды VII Симпозиума «Электротехника 2010», Том IV, Москва, 2003 С 188-193

Вклад автора в совместных публикациях заключается в постановке задачи исследования, разработке математической модели, составлении программы исследований, анализе полученных результатов

Заказ 56

Тираж 100 экз

Ризография НИЧ УГТУ-УПИ 620002, г. Екатеринбург ул Мира, 19, УГТУ-УПИ

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ТРУБНОЙ ЗАГОТОВКИ.

1.1. Характеристики установок для индукционного нагрева трубных заготовок в технологических линиях производства бесшовных труб.

1.1.1. Технологический процесс изготовления бесшовных труб.

1.1.2. Статистический и спектральный анализ продольного распределения температуры нагрева трубных заготовок.

1.1.3. Передаточная функция по температуре нагрева системы «индуктор -быстродвижущаяся труба - генератор».

1.2. Особенности конструкций и режимов работы нагревателя.

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА НА ОСНОВЕ СХЕМ ЗАМЕЩЕНИЯ.

2.1. Модели электромагнитных процессов (электромагнитные модели).

2.1.1. Модель на основе Т-образной схемы замещения (классическая).

2.1.2. Модель на основе ^-//-четырехполюсников.

2.1.3. Модель на основе детализированных схем замещения.

2*2. Модель тепловых процессов (тепловая модель).

2.2.1. Тепловая модель многослойной неподвижной трубы.

2.2.2. Тепловая модель двухслойной неподвижной трубы.

2.2.3. Тепловая модель двухслойной движущейся трубы.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМОВ НАГРЕВА ТРУБЫ.

3.1. Распределение электромагнитных величин по длине и толщине стенки трубы.

3.1.1. Исследование магнитной трубы.

3.1.2. Исследование немагнитной трубы (сталь выше точки Кюри).

3.2. Моделирование нагрева неподвижной трубы.

3.3. Моделирование нагрева движущейся двухслойной трубы.

3.4. Исследование нагрева при изменении температуры трубы на входе первого индуктора и мощностей индукторов (в двухиндукторной системе).

3.5. Передаточные функции системы «индуктор - труба».

3.6. К оценке возможностей регулирования температуры трубы с помощью короткого индуктора.

3.7. К оценке влияния исполнения обмотки индуктора.

4. СИСТЕМА ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ НАГРЕВОМ ТРУБНЫХ ЗАГОТОВОК В ИНДУКЦИОННОЙ ПРОХОДНОЙ ПЕЧИ НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ЧАСТОТЫ.

4.1. Принципы построения систем электропитания и выбор типа полупроводникового преобразователя частоты для ИПП.

4.2. Анализ электромагнитных процессов АИР с ДВТ.

4.3. Расчет характеристик АИР с ДВТ при работе на нагрузочный колебательный контур

4.4. Принципы построения системы управления АИР с ДВТ и алгоритмов ее работы.

4.4.1. Система управления АИР с ДВТ с независимым управлением.

4.4.2. Система управления АИР с ДВТ с самовозбуждением.

4.5. Моделирование динамических процессов нагрева трубных заготовок в системе «ТПЧ -индуктор - быстродвижущаяся труба» в среде Simulink.

4.6. Промышленное внедрение системы индукционного нагрева трубных заготовок и реализация принципов эффективного управления их нагревом.

4.6.1. Разработка тиристорного преобразователя частоты 1000 кВт, 2,4 кГц на основе АИР с ДВТ.

4.6.2. Компьютерная информационно-управляющая система управления нагревом.

4.6.3. Алгоритмы работы САРТ.

Актуальность работы. В настоящее время в металлургической промышленности широкое применение находят высокоинтенсивные системы индукционного нагрева движущихся с высокой скоростью длинномерных трубных заготовок. Эти системы чаще всего состоят из нескольких последовательно расположенных индукторов, внутри которых перемещается заготовка, а также высокочастотных полупроводниковых источников питания. Автоматическое управление мощностью индукторов в зонах нагрева и термостатирования должно обеспечивать достижение заготовкой заданной температуры даже при существенной неравномерности температур на входе в линию нагрева. С учетом сказанного, проблема создания эффективной системы индукционного электронагрева трубных заготовок, а также связанная с этим задача разработки средств математического моделирования динамических режимов ее работы, являются безусловно актуальными.

Цель работы состоит в разработке элементов высокоинтенсивной системы индукционного нагрева трубных заготовок и формировании эффективных режимов ее работы.

Достижение данной цели предполагает решение следующих задач:

- анализ характеристик установок для индукционного нагрева трубных заготовок в технологических линиях производства бесшовных труб;

- создание математической модели и компьютерной методики исследования динамических режимов работы системы электронагрева трубной заготовки;

- разработка полупроводникового источника питания индукторов;

- формирование эффективных режимов работы системы электронагрева за счет регулирования мощности индукторов.

Методы исследования. Исследование электромагнитных и тепловых процессов в элементах системы индукционного нагрева трубной заготовки проводилось методами теории цепей на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения с использованием методов теории поля. Корректность полученных результатов проверялась исследованиями промышленной системы электронагрева, а также путем моделирования некоторых режимов работы установок с использованием лицензионного пакета Elcut.

Научная новизна работы состоит в создании математической модели для исследования электрических, магнитных и тепловых процессов системы «полупроводниковый преобразователь - индуктор - движущаяся труба» с учетом совместной работы преобразователя и нагревателя, влияния продольного краевого и толщинного эффектов в последнем, дискретности распределения МДС индуктора по длине, а также различной степени перекрытия индуктора вторичным элементом. Модель построена на основе детализированных электрических, магнитных и тепловых схем замещения, что позволило в рамках теории цепей сохранить преемственность с классическими методами анализа, но вложить в нее возможность учета указанной специфики процессов в таких системах. Предложены передаточные функции и структурные схемы системы нагрева и ее элементов, а также способы и устройства ее управления.

Практическую ценность работы составляют:

- исследование характеристик и передаточных функций промышленной системы индукционного нагрева трубных заготовок в технологии производства бесшовных труб, результаты спектрального анализа распределения температуры вдоль трубной заготовки и рекомендации по выбору длины индуктора и типа источника питания;

- методика расчета электромагнитных и тепловых характеристик индукционного нагревателя трубной заготовки с совместным учетом различного перекрытия индуктора вторичным элементом, толщинного и продольного краевого эффектов, дискретного распределения МДС по пазам индуктора, неравномерности распределения магнитной проницаемости по слоям загрузки;

- рекомендации по формированию режима термостатирования при неравномерно нагретой заготовке на входе в линию электронагрева;

- рекомендации по построению полупроводниковых преобразователей, питающих индукторы;

- методические материалы для проведения лабораторной работы по исследованию индукционных нагревателей студентами специальностей «Электротехнологические установки и системы» и «Электрические и электронные аппараты».

Реализация результатов работы. Модернизирована линия индукционного нагрева трубных заготовок перед редукционным станом трубопрокатного цеха Синарского трубного завода.

Апробация работы. Основные результаты доложены и обсуждены на Съезде литейщиков, 26-27.05.2005, Новосибирск.; Международной научно-технической конференции по электронагреву HES - 04, Padua (Italy), 2004; Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы индукционного нагрева АР1Н-05», 25.05.05-26.05.05, Санкт-Петербург; Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы ресурсо- и энергосберегающих электротехнологий АПЭЭТ-06», 19.04.06-21.04.06, Екатеринбург; 11-й Международной научно-технической конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты МКЭЭЭ-2006 (ICEEE-2006)», 18.09.0623.09.06, Крым, Алушта; 12-й Международной Плесской научно-технической конференция по магнитным жидкостям, Иваново, 2006; Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XIII Бенардосовские чтения). Иваново, 2006.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 24 печатные работы, получено 6 авторских свидетельств и патентов на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы (82 наименования), пяти приложений. Объем работы включает в себя 145 страниц основного текста, 11 таблиц и 85 рисунков, 11 страниц списка литературы, 49 страниц приложения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ по результатам внедрения тнристорных преобразователей частоты ТПЧП-1000-2.4 и системы управления нагревом при модернизации установки нагрева труб Ш 13-9000-2,4 цеха Т-3 Сцпарского трубного завода

В 2005 году введен и -эксплуатацию энергетический комплект оборудования для питания iMH высокой частоты индукторов шестого блока установки нагрева труб ИНЗ-9000-2.4, разра-iHifbin н изготовленный Российской олсктротех пологической компанией (г. Екатеринбург), тема электропитания индукторов построена на основе тиристориых преобразователей час-ТПЧП-1000-2,4 с повышенным питающим напряжением (0,57 кВ) и выходным напряжением 1000 В. Управление преобразователями частоты и процессом нагрева труб осуществляется ьтипроцессорион цифровой системой управления и компьютерной информационно-являющей системой. С учетом специфики исполнения индукторов для нагрева быстропереме-эщнхея трубных заготовок, в которых отсутствует тепло- п электроизолирующая зашита, с |>ю гальванической развязки силовой части па выходе преобразователей частоты установлены мсующне высокочастотные трансформаторы. Это позволило значительно повысить надеж-ть работы преобразователей частоты при возможных касаниях трубы витков индуктора. В ходе коналадочных работ решены вопросы коммутационной устойчивости работы преобразователя готы иа резкоперсменпую нагрузку через согласующим высокочастотный трансформатор, от-отапы алгоритмы управления преобразователями частоты, создано программное обеспече-, позволяющее осуществить точное управление процессом ллгреил труб н решить проблем) мвннвания распределения температуры подлине грубы.

С внедрением преобразователей частоты возросла максимальная мощность до 1000 кМт виваемая на одном индукторе и существенно сократились потерн -электроэнергии, что гюзволя i перспективе при установке тирис горных преобразователей частоты на всех блоках установи аукционного нагрева трубных заготовок значительно повысит!, ее производительность и качест проката труб. начальника цеха по оборудованию '2&/ICES ~ С.В.Трапезников

ISO 9001

Ctrl -0010451:

ISO 14001

C ert -0010452:

OHSAS 18001

Ctrl -0010433: A тГш

97/ЗДЕС ADJ0C0

TIIV RM Inland

API

Cert Л> SL 0330 3D 0050 3CT 0427

1. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Л.: Машиностроение, 1974. 220 с.

2. Закс Л. Статистическое оценивание. М.: Статистика. 1976, 597 с.

3. Дженкис Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир. Т1. 1971,316с.

4. Дженкис Г., Ватте Д. Спектральный анализ и его приложения. М.: Мир. Т2. 1971,287 с.

5. Гитгарц Д.А., Иоффе Ю.С. Новые источники питания и автоматика индукционных установок для нагрева и плавки. М.: Энергия. 1972. 101 с.

6. Кручинин A.M., Махмудов К.М., Миронов Ю.М., Рубцов В.П., Свенчан-ский А.Д. Автоматическое управление электротермическими установками. М.: Энергоатомиздат. 1990. 416 с.

7. Система индукционного нагрева длинномерных заготовок / Лузгин В.И., Черных И.В., Сарапулов Ф.Н., Петров А.Ю. APIH-0.5, 25.05.05-26.05.05. Санкт-Петербург. С. 252-258.

8. Егоров К.В. Основы теории автоматического регулирования. М.: Энергия. 1967, 648 с.

9. Богданов В.Н., Рыскин С.Е. Применение сквозного индукционного нагрева в промышленности. М.-Л.: Машиностроение, 1965. 96 с.

10. Свенчанский А.Д. Электрические промышленные печи: Учебник для вузов: в 2 ч. Ч. 1. Электрические печи сопротивления. М.: Энергия, 1975. 384 с.

11. Теплопередача: Учеб. Пособие для студентов вузов / Под ред. B.C. Чередниченко. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. 200 с.

12. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. М.: Энергоатомиздат, 1988.-200 с.

13. Кувалдин А.Б. Теория индукционного и диэлектрического нагрева. М.: Изд-во МЭИ, 1999. 80 с.

14. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. Л.: Энергия, 1974. 264 с.

15. Установки индукционного нагрева / А.Е. Слухоцкий, B.C. Немков, Н.А. Павлов, А.В. Бамунэр. Л.: Энергоиздат, Ленингр. отд-ние, 1981.

16. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева.-Л.: Энергоатомиздат, 1988.

17. Влияние конструкции и режимов работы индукционных нагревателей на их энергетические показатели // B.C. Немков, В.Б. Демидович, В.И. Руднев и др. Электротехника, 1986, №3. С. 23-25.

18. Демидович В.Б. Теория, исследование и разработка индукционных нагревателей для металлургической промышленности. Автореферат дисс.докт. техн. наук. С-Петербург, 2002.

19. Моделирование периодического нагрева цилиндрических изделий в индукторе с магнитопроводами / В.А. Бакунин, В.Б. Демидович, В.Е. Казьмин, B.C. Изв. АН СССР. Сер. Энергет. и трансп. М., 1986, №4. с.76-81.

20. Захаров И.В. Теория индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности. Павлодар: ТОО НПФ «ЭКО», 2005. 294 с.

21. Галунин С.А. Моделирование, исследование и оптимальное проектирование индукционных нагревателей ленты в поперечном магнитном поле. Ав-тореф. дисс. .канд. техн. наук. С-Петербург, 2003. 16 с.

22. Математические модели линейных индукционных машин, 2-е изд. / Ф.Н. Сарапулов, С.Ф. Сарапулов, П. Шымчак. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2005. 443 с.

23. Электротехнологическая виртуальная лаборатория: Учебное пособие / Ф.Н. Сарапулов, С.Ф. Сарапулов, Д.Н. Томашевский и др. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2003. 233 с.

24. Dual-output induction power melting system using double frequency magnetic field. V.I. Luzgin, F.N. Sarapulov, A. Yu. Petrov u.a. Proceedings of HES 04, Padua (Italy), 2004. P. 79-85.

25. Система регулирования температуры установки индукционного нагрева длинномерных заготовок / Ф.Н. Сарапулов, В.Э. Фризен, Петров А.Ю.,

26. B.А. Прахт. Труды 6-й научно-практической конференции с международным участием «Проблемы и достижения в промышленной энергетике». Екатеринбург: Уральские выставки, 2006. С. 109-112.

27. Формирование эффективных режимов работы индукционной тигельной печи с графитовым тиглем / В.И. Лузгин, А.Ю. Петров, Ф.Н. Сарапулов,

28. C.Ф. Сарапулов. Особенности обработки и применения изделий из тяжелых цветных металлов. Материалы Международной научно-практической конференции. Екатеринбург: УрО РАН, 2006 г. С. 84-94.

29. Кинев Е.С.Индукционные установки сквозного нагрева цилиндрической загрузки в продольном магнитном поле. Автореферат.соиск. к.т.н. Красо-ярск, 2006.22 с.

30. Сарапулов Ф.Н. Расчет мощностей и электромагнитных сил в установках индукционного нагрева: Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 1998.89 с.

31. Туровский Я. Электромагнитные расчеты элементов электрических машин / Пер. с польск. М.: Энергоатомиздат, 1986. 200 с.

32. Патанкар С.В. Численное решение задач теплопроводности и конвективного теплообмена при течении в каналах: Пер. с англ. Е.В. Калабина; под ред. Г.Г. Янькова. М.: Издательство МЭИ, 2003.

33. Самарский А.А., Вабищев П.Н. Вычислительная теплопередача. М.: Еди-ториал УРСС, 2003.

34. Сильвестр П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. Пер. с англ. М.: Мир, 1986.

35. Monzel С., Henneberger G. Temperature solver for highly nonlinear ferromagnetic materials for thin moving sheets in transversal flux induction heating. IEEE Transaction on Magtetic, vol. 38, № 2, 2002.

36. Enokizono M, Todaka T, Nishimura S. Finite element analysis of high-frequency induction heating problems considering inhomogeneous flow of exciting currents. IEEE Transaction on Magtetic, vol. 35, № 3, 1999.

37. Бахвалов H.C., Жидков Н.П., Кобельников Г.М. Численные методы. М.: Наука, 1987.

38. Бутковский А.Г., Малый С.А., Андреев Ю.Н. Управление нагревом металла. М.: Металлургия, 1981.

39. Васильев А.С. Статические преобразователи частоты для индукционного нагрева. М.: Энергия, 1974. 176 е.: ил.

40. Артым А.Д. Ключевые генераторы гармонических колебаний. Л.: Энергия. 1973.200 е.: ил.

41. Бальян Р.Х., Сивере М.А. Тириеторные генераторы и инверторы. JI: Энер-гоиздат, 1982.- 223 е.: ил.

42. Тириеторные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок / Е.И. Беркович др. JL: Энергоатомиздат, 1983.- 208 с.

43. Бедфорд Б., Хорт Р. Теория автономных инверторов. Перевод с англ. М.: Энергия. 1969.-278 с.

44. М. Ruhende Frequenzum former in der Energietechnik / M. Depenbrock. ETZ-A. 1962. Bd 83. № 27, S 868-876.

45. Донской A.B., Кулик В.Д. Теория и схемы тиристорных инверторов повышенной частоты с широтным регулированием напряжения. JL: Энергия. 1980.- 160 с.

46. Тиристорно-конденсаторные источники питания для электротехнологии / О.Г. Булатов, А.И. Царенко, В.Д. Поляков. М.: Энергоиздат, 1989.- 200 с.

47. Кацнельсон С.М. Эффективность использования тиристоров в автономных инверторах повышенной частоты // Электричество. 1968. №12. С.54-57.

48. Дзлиев С.В. Теория, исследования и разработка индукционных нагревателей для металлургической промышленности. Автореферат диссертации докт. Техн. Наук. С-Петербург, 2003.- 61 с.

49. Исследование усовершенствованного последовательного инвертора с диодами встречно-параллельного включения / В.В. Шипицын, В.И. Лузгин, Новиков А.А. и др. // Преобразовательная техника: межвузовский сборник научных трудов. Новосибирск, 1980. С. 135-141.

50. Исследование широкодиапазонного последовательного инвертора при работе на колебательный контур с переменными параметрами / В.В. Шипицын, В.И. Лузгин и др. // Электротехническая промышленность. Серия: Электротермия. 1980, Вып. 9. С. 2-4.

51. К расчету параметров преобразователей частоты для питания установок индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю. Томашевский Д.Н., Абрамов С.Е. Сборник трудов ПГТЦ «Электрические машины и электромашинные системы». Пермь: ПГТУ. 2005, С. 74-80

52. Деч Г. Руководство по практическому применению преобразовавния Лапласа и преобразования Фурье. М.: Наука, 1971. 88 с.

53. А.с. № 1453552 (СССР). Устройство для пуска последовательного инвертора с выходным фильтром / В.В. Шипицын, В.И. Лузгин, А.Ю. Петров и др. № 4239686 заявл. 04.05.87: опубл. В Б.И. 1989. № 3.

54. А.с. № 1721758 (СССР). Способ управления автономным инвертором, нагруженным на резонансную нагрузку / В.В. Шипицын, В.И. Лузгин, А.Ю. Петров, Н.Н. Четверня, И.В. Новопашин. № 4632873 заявл. 06.01.89: опубл. В Б.И. 1992. № 11.

55. А.с. № 1721758 (СССР). Способ управления тиристорным преобразователем частоты / В.В. Чижевский, А.А. Новиков, А.Ю. Петров, В.И. Лузгин. №3964661 -заявл. 16.10.85: опубл. В Б.И. 1987. №33.

56. А.С. № 1568114 (СССР). Устройство для управления тиристорным преобразователем частоты со звеном постоянного тока / В.В. Шипицын, А.Ю. Петров, В.И. Лузгин, В.Н. Молоков, А.В. Косов. № 4389986 заявл. 10.03.88: опубл. В Б.И. 1990. № 20.

57. Многоинверторные сред нечастотные преобразователи в системах электропитания индукционных установок // В.И. Лузгин, А.Ю. Петров, В.В. Шипицын К.В. Якушев // Электротехника. 2002. № 9. С. 57-63.

58. Анализ характеристик инвертора со встречно-параллельными вентилями и параллельной компенсацией реактивной мощности нагрузки / А.Е Слухоц-кий, В.В. Царевский. Электричество. 1970. № 12.

59. Патент РФ № 2231906. Автономный полумостовой инвертор и способ управления работой автономного полумостового инвертора / В.И. Лузгин,

60. А.Ю. Петров, И.В. Черных, В.В. Шипицын, К.В. Якушев, №2002125838 -заявл. 27.09.2002: опубл. В Б.И. 2004, № 18.

61. Васильев А.С. Источники питания электротермических установок / А.С. Васильев, С.Г. Гуревич, Ю.С. Иоффе.- М.: Энергоатомиздат, 1985. 248 е.: ил.

62. Патент РФ № 2231905. Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева / В.И. Лузгин, А.Ю. Петров, И.В. Черных, В.В. Шипицын, К.В. Якушев, № 2002125710 заявл. 26.09.2002: опубл. в Б.И. 2004, № 18.

63. Шрейнер Р.Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты. Екатеринбург: УРО РАН. 2000. 654 с.

64. Современные энергосберегающие технологии: Учебное пособие для вузов / Ю.И. Блинов. А.С. Васильев, А.Н. Никоноров и др. СПб: Изд-во СПб ТЭТУ «ЛЭТИ», 2000. -564 с.

65. Экстремальное регулирование тиристорного преобразователя частоты с помощью микроконтроллера / В.В. Шипицын, А.Ю. Петров, В.И. Лузгин,

66. A.К. Сабитов. Силовая полупроводниковая техника и ее применение в народном хозяйстве. Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. Новосибирск, 1989. С. 36-37.

67. Экстремальное управление тиристорными преобразователями частоты /

68. B.И. Лузгин, А.Ю. Петров, А.К. Сабитов. Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями. Тезисы докладов VIII научно-технической конференции. Свердловск, 1989. С. 41-43.

69. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. М.: Энергия, 1979. 209 с.

70. Двухчастотные системы электропитания для индукционных установок закалки, термообработки и плавки металлов / В.И. Лузгин, А.Ю. Петров, И.В. Черных, В.В. Шипицын, К.В. Якушев. Труды VII Симпозиума «Электротехника 2010», Том IV, Москва, 2003. С. 188-193.