Индукционным нагревом называется нагрев токопроводящей заготовки высокочастотным переменным магнитным полем. Для нагрева заготовку (в данной работе - металлический цилиндр) помещают в индуктор, через который пропускается переменный ток. Переменный ток создает переменный магнитный поток, проходящий сквозь заготовку и вызывающий на ее поверхности вихревые токи, приводящие к нагреву заготовки. По мере прогрева заготовки ее температура повышается, что приводит к изменению ее свойств. Эти явления необходимо учитывать при расчете установки индукционного нагрева. Особенно сильно меняются свойства металла при нагреве его до температуры Кюри. При этом разрушается доменная структура и метал теряет свои ферримагнитные свойства.
Индукционный нагрев позволяет нагреть заготовку без непосредственного контакта с ней. При этом возможно быстро подвести значительную мощность к поверхности заготовки и успеть накалить ее до распространения тепла внутрь за счет теплопередачи. Это делает индукционный нагрев удобным для различных технологических процессов, например поверхностной закалки.
В данной работе был разработка тиристорный преобразователь и его система управления, предназначенные для индукционного нагрева железной заготовки цилиндрической формы длинной 250 мм. Рабочая частота нагрева выбрана 2.5 кГц. Индуктор выбран диаметром 140 мм, длинной 390 мм. Нагрев заготовки происходит за 181 с, потребляемая амплитудная мощность 121,3 кВт.
Был произведен обзор схемотехнических решений силовой части, было выбрано схемотехническое решение с использование тиристоров. Разработана и рассчитана схема инвертора, выбраны элементы. Схема состоит из трехфазного неуправляемого выпрямителя, фильтра и инвертора на тиристорах. Трехфазный выпрямитель построен на диодах Д151-160, охлаждаемых охладителями О151-80. Режим принудительного охлаждения для всех охладителей выбран V=6 м/с. Фильтр состоит из дросселя 0,61 мГн и конденсаторной батареи 2290 мкФ. Автономный резонансный инвертор на тиристорах ТБ143-400. Тиристоры охлаждаются охладителями О343-150. Обратные диоды типа ДЧ171-320 с охладителями О181-110.
Разработана система управления, подающая управляющие импульсы на тиристоры. Схема обеспечивает стабилизацию напряжения на нагрузке на уровне 580 В.
