CC BY
284
176/
г: гшшгггта
1 (59), 2011-
ш
The main type of generators with extended frequency range from 20 to 80 kHz, which enables to replace electron-tube generators, is described. The advantages of such generators are nated, the main characteristics are given.
и. х. НСАЕВ, директор ооо «термолит», г. мелитополь, украина, тел./факс: +38(0619)42-50-16
ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ТРАНЗИСТОРНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА И ЗАКАЛКИ
УДК 621.74
С появлением силовых биполярных транзисторов с изолированным затвором (IGBT) появилась возможность создания на их базе мощных, высокоэффективных генераторов, обладающих значительными преимуществами по сравнению с теми, которые построены на генераторных лампах. Этот новый тип генераторов с расширенным частотным диапазоном от 20 до 80 кГц позволяет заменить ламповые генераторы. Наиболее важными преимуществами таких генераторов по сравнению с ламповыми являются более высокая экономичность, надежность, срок службы, компактность и мобильность.
Наряду с экономией электроэнергии при внедрении современного высокочастотного транзисторного генератора (ВТГ) существенно повышаются производительность, качество продукции, культурный уровень производства и сокращаются расходы на обслуживание.
ООО «Термолит» разработал и серийно изготавливает высокочастотные транзисторные генераторы серии ВТГ мощностью 20 до 80 кВт и частотой 22, 44, 66 кГц. ВТГ предназначены для использования в качестве источников питания индукционных закалочных и нагревательных установок.
Серия транзисторных генераторов ВТГ представляет собой новое поколение высокочастотных генераторов для индукционного нагрева в диапазоне частот 20-80 кГц с инвертором на IGBT транзисторах.
Оригинальные технические решения и современная элементная база позволили нашему предприятию создать модельный ряд высокоэкономичных, универсальных в применении ВТГ. Применяемая в генераторах микропроцессорная система автоматически поддерживает параметры нагрева в заданном диапазоне частот, а также осуществля-
ет функции защиты генераторов в аварийных режимах.
При разработке генераторов было уделено большое внимание надежности работы, контролю параметров и эффективной системе защит. ВТГ имеет защиты от пропадания воды в системе водо-охлаждения, повышения температуры на силовых элементах, короткого замыкании витков индуктора, сквозных токов транзисторов, внутренних коротких замыканий, превышения максимальных токов выпрямителя и инвертора. Отключение установки во всех этих случаях осуществляется автоматически путем снятия импульсов управления с транзисторов.
Программирование режимов нагрева позволяет повысить функциональность, за счет реализации функции автоподстройки частоты, автоматических режимов нагрева с установкой времени нагрева, мощности и скорости.
Преимущество микропроцессорной системы управления индукционным нагревом состоит в следующем: при смене индуктора оператору не нужно проводить дополнительных подстроек с помощью резонансных конденсаторов и индуктивностей. Функция автоподстройки частоты преобразования на резонанс и регулировка тока индуктора в широких пределах обеспечивают возможность без дополнительных настроек подключать к генератору
г ггтггг г: гсштллтит
-г г^гтгп / 177
1 (59), 2011 I ■■ ■
индукторы для различных технологических процессов нагрева. Конструкция и форма индукторов зависят от геометрии закаливаемых деталей, индукторы могут быть совмещены со спреером или выполнены отдельно.
Конструктивно ВТГ состоят из высокочастотного генератора с микропроцессорной системой управления и жидкокристаллическим дисплеем отображения информации, а также из нагревательного блока. В нижней части шкафа ВТГ расположена двухконтурная система водоохлаждения с теплообменником.
В выносном нагревательном блоке находятся согласующий трансформатор с резонансными кон-
денсаторами. Напряжение генератора подается на первичную обмотку трансформатора по ВЧ-кабелю длиной от 2,0 до 2,5 м, а к выходу нагревательного блока подключаются разные индукторы.
Малые габаритные размеры и масса ВТГ обеспечивают мобильность при использовании на разных производственных участках, а также позволяют встраивать нагревательные блоки в закалочные станки при организации непрерывно-последовательных процессов закалки.
Опыт внедрения и эксплуатации высокочастотных технологических установок индукционного нагрева и закалки с ВТГ показал, что новые транзисторные источники питания не только экономич-
/
ни /1 (59), 2011-
Основные характеристики ВТГ
Наименование параметров ВТГ-20-66 ВТГ-40-66 ВТГ-80-66
Максимальная потребляемая мощность, кВт 21 42 85
Максимальная выходная мощность, кВт 20 40 80
Номинальное напряжение на входе, 50Гц, В 380 380 380
Максимальный ток на входе, А (не более) 55 80 160
Напряжение на выходе (действующее значение), В:
номинальное значение 200 200 400
диапазон изменения 100 - 200 100 - 200 150 - 400
Номинальная частота напряжения на выходе, кГц 66 66 66
Коэффициент полезного действия не менее, % 95 95 95
Уровень шума, дБ (не более) 20 20 20
Номинальный расход охлаждающей воды, м3/ч 1,8 2,2 3
Номинальное давление охлаждающей воды на входе, кгс/см2 2 - 4 2 - 4 2 - 4
Мощность отводимых водой потерь, кВт (не более) 2 3 5
Габаритные размеры генератора, мм:
ширина 520 520 520
глубина 750 750 750
высота 1450 1450 1450
Габаритные размеры нагревательного блока, мм:
ширина 410 410 410
глубина 600 600 600
высота 450 450 450
Масса, кг (не более) 180 190 220
нее, меньше и легче, но имеют еще и более гибкую систему управления. В совокупности все эти преимущества дают новые возможности - реализовать разнообразные энергосберегающие технологии с применением индукционного нагрева.
Высокочастотные транзисторные генераторы предназначены для:
• поверхностной закалки деталей типа вал, вал шестерня, зубчатое колесо, шток, звено;
• закалки внутренних поверхностей отверстий стальных деталей;
• пайки твердыми припоями твердосплавных пластин металлорежущего инструмента;
• нагрев заготовок перед пластической деформацией прессованием, штамповкой, прокаткой;
• горячей посадки подшипников, деталей мощных двигателей и разного оборудования;
• использования в качестве источников питания к индукционным лабораторным печам;
• термообработки сварных швов;
• нагрева перед сваркой труб большого диаметра, и многих других технологий индукционного нагрева.
ВТГ является альтернативой и полной заменой известным ламповым высокочастотным генераторам ТВЧ типа ВЧГ2-60 / 0.066, ВЧГ2-100 / 0.066.
Преимущества высокочастотных генераторов ВТГ:
• Высокий КПД (94 - 97 %).
• Мгновенная готовность к работе.
• Малые габаритные размеры.
• Простота монтажа и техобслуживания.
• Простота управления.
• Наличие сервисных функций - таймер, педаль управления.
• Автоматическое определение частоты контура нагрузки.
• Нелимитированная частота включений -отключений.
• Эффективная защита элементов генератора.
• Высокая степень защиты шкафа 1Р 54.
• Отсутствие быстроизнашиваемых элементов.
• Возможность изготовления мобильной установки.
• Короткий срок изготовления до 30 дней.
• Низкая цена генератора - сравнима со стоимостью генераторной лампы.
Продукция сертифицирована и имеет Сертификат качества, Сертификат Соответствия (на соответствие требованиям безопасности согласно ТУ от УкрСЕПРО), сертификаты ГОСТ Р, Разрешение на применение Ростехнадзора, Разрешение на применение Проматомнадзора Республики Беларусь.
