Разработка системного подхода к регулированию и настройке установок индукционного нагрева повышенной частоты для нужд электротермии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обоснование: Разработка и внедрение системного подхода к настройке и взаимной адаптации источников и потребителей электрической энергии повышенной частоты в установках индукционного нагрева, основанного на исследовании взаимосвязей и закономерностей изменения основных параметров индукционных установок, в том числе неконтролируемых изменений, возникающих в ходе технологического процесса, является актуальной задачей для повышения эффективности производства на сегодняшний день в Российской Федерации и за рубежом.

Цель: Создание эффективного подхода к регулированию и настройке режимов работы оборудования для устойчивого повышения уровня унификации установок индукционного нагрева.

Методы: Экспериментальное исследование режимов работы индукционных установок, компьютерное моделирование и САПР.

Результаты: Описание разработанного подхода, внедрение системного подхода, возможности и перспективы применения, рекомендации по практическому использованию в промышленности.

Заключение: Полученные результаты позволяют углубить понимание электрических процессов, происходящих в установках индукционного нагрева и могут быть использованы на практике в промышленности для проведения унификации применяемых источников энергии повышенной частоты; могут представлять интерес для исследователей, работающих в данной сфере, а также для разработчиков промышленного оборудования для индукционного нагрева.

Об авторах

Иван Максимович Казымов

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Email: bahek1995@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6873-0315
SPIN-код: 8464-5810

старший преподаватель

Россия, Барнаул

Борис Сергеевич Компанеец

Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова

Автор, ответственный за переписку.
Email: kompbs@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5980-1230
SPIN-код: 7371-4290

кандидат технических наук, доцент

Россия, Барнаул

Список литературы

  1. Демидович В.Б. История и трансформация научного и инженерного образования в области техники и технологий индукционного нагрева // Вопросы электротехнологии. – 2022. – № 2(35). – С. 5–13. [Demidovich VB Istoriya i transformatsiya nauchnogo i inzhenernogo obrazovaniya v oblasti tekhniki i tekhnologiy induktsionnogo nagreva. Voprosy elektrotekhnologii. 2022;2(35):5-13. (In Russ.)]. Доступно по: https://elibrary.ru/item.asp?id=49184680 Ссылка активна на: 10.09.2022.
  2. Астапчик С.А., Гурченко П.С., Шипко А.А. История и направления развития исследований и технологий индукционного нагрева в Беларуси. – Минск: Белорусская наука, 2015. – 68 с. [Astapchik SA, Gurchenko PS, Shipko AA. Istoriya i napravleniya razvitiya issledovaniy i tekhnologiy induktsionnogo nagreva v Belarusi. Minsk: Belorusskaya nauka; 2015. 68 p. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://elibrary.ru/item.asp?id=27933450
  3. Бытыгин Ю.В., Сабокарь О.С., Стрельникова В.А. Индукционный нагрев в истории и в развитии. Использование в ремонтных технологиях современного транспорта // Автомобильный транспорт (Харьков). – 2017. – № 40. – С. 75–79. [Batyhin Yu, Sabokar O, Strelnikova V. Induction heating in history and development. Application in modern transport repairing technologies. Avtomobil'nyy transport (Khar'kov). 2017:40:75-79. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=30361846
  4. Демидович В.Б., Михлюк А.И., Вегера И.И. История и развитие промышленных технологий индукционного нагрева / Современные методы и технологии создания и обработки материалов: Сборник научных трудов. В 2-х книгах. Под ред. Залесского В. Г. (гл. ред.) и др. – Минск: Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси, 2021. – С. 12–21. [Demidovich VB, Mikhlyuk AI, Vegera II. Istoriya i razvitiye promyshlennykh tekhnologiy induktsionnogo nagreva In Zalesskii VG, aditor. “Sovremennyye metody i tekhnologii sozdaniya i obrabotki materialov” : Sbornik nauchnykh trudov. V 2-kh knigakh. Minsk: Fiziko-tekhnicheskiy institut Natsional'noy akademii nauk Belarusi; 2021. рp. 12-21. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48835582
  5. Зинин Ю., Мульменко М. Современные тиристорные преобразователи частоты типа «Параллель» для установок индукционного нагрева металлов // Силовая электроника. – 2015. – Т. 3. – № 54. – С. 64–71. [Zinin Yu, Mul'menko M. Sovremennyye tiristornyye preobrazovateli chastoty tipa "Parallel'" dlya ustanovok induktsionnogo nagreva metallov. Silovaya elektronika. 2015:3(54):64-71. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=23804086 Ссылка активна на: 10.09.2022.
  6. Зинин Ю., Мухаметов Р., Мамаева М. Разработка установки ИНТ-400-1,0 для индукционного нагрева труб большого диаметра перед гибкой // Силовая электроника. – 2016. – Т. 5. – № 62. – С. 84–89. [Zinin Yu, Mukhametov R, Mamayeva M. Razrabotka ustanovki INT-400-1,0 dlya induktsionnogo nagreva trub bol'shogo diametra pered gibkoy. Silovaya elektronika. 2016:5(62):84-89. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28370402 Ссылка активна на: 10.09.2022.
  7. Житников Д.А., Есин С.Б. Влияние ТВЧ-обработки зерна злаковых культур на параметры процесса его измельчения / Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Материалы XХ Международной научно-практической конференции. 14–15 марта 2019 года, Барнаул. Барнаул: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2019. – С. 142–146. [Zhitnikov DA, Yesin SB. Vliyaniye TVCH-obrabotki zerna zlakovykh kul'tur na parametry protsessa yego izmel'cheniya / Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “Sovremennyye problemy tekhniki i tekhnologii pishchevykh proizvodstv”. 2019 Mar 14–15, Barnaul. Barnaul: Altai State technical university named I.I. Polzunov; 2019. p. 142-146. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41569218
  8. Кривочуров Н.Т., Ишков А.В., Иванайский А.В. Опыт использования скоростного ТВЧ-борирования для упрочнения деталей сельскохозяйственных машин, восстановленных электроконтактным напеканием железного порошка // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2020. – № 11(193). – С. 111–119. [Krivochurov NT, Ishkov AV, Ivanayskiy AV. Opyt ispol'zovaniya skorostnogo TVCH-borirovaniya dlya uprochneniya detaley sel'skokhozyaystvennykh mashin, vosstanovlennykh elektrokontaktnym napekaniyem zheleznogo poroshka. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2020:11(193):111-119. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44277341
  9. Гурьянов Г.В., Кисель Ю.Е. Повышение механических свойств композиционных гальванических покрытий обработкой // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. – 2011. – № 5. – С. 56–60. [Gur'yanov GV, Kisel' YuYe. Povysheniye mekhanicheskikh svoystv kompozitsionnykh gal'vanicheskikh pokrytiy obrabotkoy. Vestnik Bryanskoy gosudarstvennoy sel'skokhozyaystvennoy akademii. 2011:5:56-60. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=22913432
  10. Гурьев А.М., Гурьев М.А., Лыгденов Б.Д., Цыдыпов Б.С. Разработка высокоскоростной технологии борирования в условиях нагрева токами // Ползуновский альманах. – 2017. – № 4–5. – С. 161–164. [Gur'yev AM, Gur'yev MA, Lygdenov BD, Tsydypov BS. Razrabotka vysokoskorostnoy tekhnologii borirovaniya v usloviyakh nagreva tokami. Polzunovskiy al'manakh. 2017:4-5:161-164. (In Russ.)]. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=32538356 Ссылка активна на: 10.09.2022.
  11. Щуркин Д.О., Щелкунов А.Ю. Технологии ТВЧ в нагреве заготовок прямоугольного и квадратного сечения / Научно-технический прогресс в черной металлургии: Материалы II Международной научно-технической конференции. 07–09 октября 2015 года, Череповец. Под ред. Кузьминова А.Л. Череповец: Череповецкий государственный университет, 2015. – С. 152–153. [Shchurkin DO, Shchelkunov AYu. Tekhnologii TVCH v nagreve zagotovok pryamougol'nogo i kvadratnogo secheniya In Kuz'minov A.L editor. Proceedings of the International Scientific and Practical Conference “Nauchno-tekhnicheskiy progress v chernoy metallurgii”. 2015 Oct 07–09, Cherepovets. Cherepovets: Cherepovetskiy gosudarstvennyy universitet; 2015. рp. 152-153. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28162127
  12. Иванцивский В.В., Скиба В.Ю., Зуб Н.П. Методика назначения режимов обработки, обеспечивающих рациональное распределение остаточных напряжений при поверхностной закалке ВЭН // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. – 2008. – № 3(32). – С. 83–95. [Ivantsivskiy VV, Skiba VYu, Zub NP. Metodika naznacheniya rezhimov obrabotki, obespechivayushchikh ratsional'noye raspredeleniye ostatochnykh napryazheniy pri poverkhnostnoy zakalke VEN. Nauchnyy vestnik Novosibirskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. 2008:3(32):83-95. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=11639712
  13. Антонцев Н.М., Гритчин В.В., Рожков Ю.Н. Получение износостойких покрытий в результате одновременного осуществления СВЧ-процессов и ТВЧ-нагрева // Труды ГОСНИТИ. – 2016. – Т. 124. – № 2. – С. 32–35. [Antontsev NM, Gritchin VV, Rozhkov YuN. Polucheniye iznosostoykikh pokrytiy v rezul'tate odnovremennogo osushchestvleniya SVCH-protsessov i TVCH-nagreva. Trudy GOSNITI. 2016:124(2):32-35. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=27208750
  14. Аулов В.Ф., Иванайский В.В., Ишков А.В. и др. Получение износостойких композиционных боридных покрытий на стали 65Г при ТВЧ-нагреве // Труды ГОСНИТИ. – 2014. – Т. 115. – С. 139-145. [Aulov VF, Ivanayskiy VV, Ishkov AV, et al. Polucheniye iznosostoykikh kompozitsionnykh boridnykh pokrytiy na stali 65G pri TVCH-nagreve. Trudy GOSNITI. 2014:115:139-145. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21817350
  15. Сысун В.И., Подопригора А.В. Индукционный нагрев ферромагнитной среды в режиме насыщения // Фундаментальные исследования. – 2004. – № 3. – С. 131–133. [Sysun VI, Podoprigora AV. Induktsionnyy nagrev ferromagnitnoy sredy v rezhime nasyshcheniya. Fundamental'nyye issledovaniya. 2004:3:131-133. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=10435273
  16. Багаев А.А., Бобровский С.О. Основные положения методики косвенного измерения тока в индукторе ТВЧ-установки // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2018. – № 5(163). – С. 171–178. [Bagayev AA, Bobrovskiy SO. Osnovnyye polozheniya metodiki kosvennogo izmereniya toka v induktore TVCH-ustanovki. Vestnik Altayskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2018:5(163):171-178. (In Russ.)]. Ссылка активна на: 10.09.2022. Доступно по: https://elibrary.ru/item.asp?id=49371218

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Упрощенная электрическая схема типичной индукционной установки. E1 – ЭДС источника индукционного тока; L1 – внутренняя индуктивность источника индукционного тока; r1 – внутреннее активное сопротивление источника индукционного тока; C1 – продольная емкость цепи; R2 – активная составляющая сопротивления нагрузки; L2 – индуктивность нагрузки; C2 – параллельная емкость нагрузки

Скачать (102KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Нагрузочная характеристика источника индукционного тока для различных значений величины продольной емкости при ЭДС генератора 850 В

Скачать (157KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Внешняя характеристика источника индукционного тока для различных значений продольной емкости (напряжение на нагрузке) при ЭДС генератора 850 В

Скачать (326KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Внешняя характеристика источника индукционного тока для различных значений продольной емкости (напряжение на выходе генератора) при ЭДС генератора 850 В

Скачать (327KB)
Метаданные

© Казымов И.М., Компанеец Б.С., 2022

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».