Энергетически эффективные преобразователи частоты для двухчастотной индукционной тигельной плавки тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.12, кандидат технических наук Юшков, Алексей Васильевич

• Юшков, Алексей Васильевич
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Юшков, Алексей Васильевич

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ДВУХЧАСТОТНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА МЕТАЛЛА

1.1. Плавка и перемешивание металла в ИТП

1.2. Определение параметров ИТП обеспечивающих эффективное плавление и интенсивное перемешивание металла

1.3. Эквивалентная схема системы «индуктор - металл» при двухчастотных полях

1.4. Выводы по главе

2. ДВУХЧАСТОТНЫЕ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ИНДУКЦИОННЫХ

ТИГЕЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ

2.1. Структуры ПЧ для технологии двухчастотного индукционного нагрева

2.3. Схемы суммирования параметров двух ПЧ

2.3.1. Схемы суммирования выходных токов ПЧ

2.3.2. Схемы суммирования выходных напряжений ПЧ

2.4. Двухчастотный ПЧ с «фильтром-пробкой»

2.5. Определение габаритных мощностей реактивных элементов резонансного контура в ПЧ с «фильтром-пробкой»

2.6. Выводы по главе

3. РЕЗОНАНСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СО ЗВЕНОМ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ

3.1. Структуры построения резонансного ПЧ с ЗПЧ

3.2. Способы регулирования выходного тока резонансного ПЧ с ЗПЧ

3.3. Коммутационные процессы в инверторе преобразователя с ЗПЧ

3.4. Выводы по главе

4. ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ДВУХЧАСТОТНОЙ ИНДУКЦИОННОЙ ТИГЕЛЬНОЙ ПЕЧИ

4.1. Двухчастотная ИТП

4.2. Результаты физического эксперимента макета ПЧ с ЗПЧ

Вывод по главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список источников

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Энергетически эффективные преобразователи частоты для двухчастотной индукционной тигельной плавки»

ВВЕДЕНИЕ

Индукционная плавка приобрела широкое распространение, как по числу действующих установок, так и по разнообразию технологических применений в самых разных областях техники. По массе расплава они различаются от нескольких граммов в установках высокочастотной плавки до 250 т чугуна в канальном миксере.

Технология плавления металлов с помощью электромагнитных полей стала стандартным методом на многих литейных заводах во всем мире. Технология индукционной плавки на заводах, особенно сталелитейных, перешла с плавки с присутствием «болота» (большие печи опустошались только частично, а потом досыпались твердой металлической шихтой) на более эффективную - плавку с полным сливом расплава (сразу после расплавления металл полностью сливается). Метод плавки с полным сливом расплава подразумевает использование повышенных плотностей мощности и меньшие времена плавления.

Старое поколение систем индукционной плавки с присутствием «болота» работало на промышленной частоте, что ограничивало плотность мощности (кВт/тонн), так как при высокой мощности и малой частоте перемешивание металла в индукционной печи слишком интенсивное и в действительности может привести к выплескиванию расплава из печи. Плавильные печи с полным сливом расплава работают на средних частотах, что позволяет контролировать перемешивание расплава при высоких плотностях мощности (около 1000 кВт/тонн).

Поэтому наибольшее признание в мировом литейном производстве получила индукционная плавка металлов на средних частотах, благодаря высокой технологической эффективности этого способа. Индукционные тигельные печи (ИТП) способны не только просто переплавлять металл, с их помощью могут решаться специальные технологические и металлургические задачи.

Индукционный метод плавки обладает рядом преимуществ: внутренний разогрев шихты, распределение выделяемой энергии по большей части периферии садки, высокий к.п.д. и относительно малый расход электроэнергии на тонну выплавляемого металла.

Так же одним из важных достоинств индукционной плавки, является наличие интенсивного движения металла в ванне, что обусловливает получение однородного состава сплава и равномерного химического состава ванны, а также равномерного распределения температур в ванне вследствие перемешивания, вызванного электродинамическими усилиями. Перемешивание также облегчает протекание реакций между металлом и шлаком. Процессом перемешивания металла желательно управлять, так как излишне мощные циркуляционные потоки металла, вызванные электродинамическими усилиями, в значительной степени влияют на стойкость футеровки тигля, вызывая разъедание футеровки.

Цель работы - разработка и исследование энергетически эффективных преобразователей частоты для двухчастотной индукционной тигельной плавки металлов.

Для реализации поставленной цели определены следующие направления исследования:

1. Анализ требований, предъявляемых технологическим процессом двухчастотной индукционной плавки к параметрам ПЧ. Разработка резонансного контура и эквивалентной схемы индуктора, учитывающей переменный характер его импедансно-частотных характеристик.

2. Сопоставительный анализ способов формирования двухчастотного тока индуктора. Исследование схем суммирования выходных параметров разночастотных ПЧ. Оценка энергетических показателей ПЧ и выявление их зависимостей от параметров контура и соотношения амплитуд синтезируемых токов.

3. Разработка энергетически эффективного регулируемого низкочастотного резонансного преобразователя с ЗПЧ.

4. Экспериментальная проверка полученных результатов моделирования схем ПЧ.

Методы исследования базируются на общих положениях теории электрических цепей, теории алгебраических и дифференциальных уравнений, вычислительных методах и использовании современных инструментальных систем и методов математического моделирования МаШСАБ и схемотехнического моделирования РБрюе. Проверка основных теоретических положений осуществлялась путем экспериментальных исследований на физических моделях.

Достоверность полученных результатов подтверждается сравнением данных, полученных расчетным путем, с результатами моделирования и физического эксперимента. Новизна технических решений подтверждается патентами РФ на изобретение.

Научная новизна.

1. Предложена имитационная модель индуктора с резонансным контуром для систем двухчастотного индукционного нагрева, учитывающая зависимость сопротивления расплавляемого металла от частоты тока индуктора.

2. Установлены зависимости энергетических показателей схем суммирования выходных параметров двух разночастотных резонансных инверторов от параметров двухчастотного резонансного контура и соотношения амплитуд синтезируемых частотных составляющих тока индуктора.

3. Предложен способ минимизации взаимного влияния частотных составляющих в схеме суммирования токов разночастотных резонансных инверторов.

4. Разработан новый способ формирования низкочастотного выходного тока индуктора, основанный на возбуждении резонансного контура пачками однополярных высокочастотных импульсов.

Практическая ценность.

1. Создана имитационная модель индуктора с резонансным контуром, позволяющая определять реальные энергетические характеристики ПЧ при различных способах формирования двухчастотного тока.

2. Получены расчетные соотношения, позволяющие определить параметры элементов двухчастотного резонансного контура с заданными значениями синтезируемых частот.

3. Введение «фильтра-пробки» в цепь низкочастотного ПЧ позволило существенно улучшить его энергетические характеристики за счет исключения взаимного влияния синтезируемых частот. Определены значения элементов двухчастотного резонансного контура, соответствующие их минимальной габаритной мощности.

4. Применение низкочастотного преобразователя с ЗПЧ позволило существенно уменьшить массогабаритные параметры трансформатора, обеспечив при этом резонансный режим работы ПЧ.

На защиту автором выносятся следующие положения (тезисы):

1. Зависимость сопротивления расплавляемого металла от частоты тока индуктора может быть учтена в имитационной модели индуктора с резонансным контуром путем расположения частотно-зависимых элементов в соответствующих ветвях контура.

2. Схемы ПЧ с суммированием выходных параметров двух разночастотных резонансных инверторов энергетически эффективнее схем на основе одного преобразователя, т.к. в последнем случае по транзисторам инвертора протекает двухчастотный ток, вызывая ухудшение энергетических характеристик.

3. Энергетические характеристики преобразователя с суммированием токов двух ИН достигают максимальных значений при полном исключении проникновения высокочастотного тока в низкочастотный инвертор, что обеспечивается введением в схему «фильтра-пробки».

4. Зависимость габаритной мощности фильтрующего дросселя

двухчастотного контура от его индуктивности имеет минимум, координата которого обратно пропорциональна соотношению синтезируемых токов.

5. Предложенная схема преобразователя с однополярным возбуждением контура пачками высокочастотных импульсов при длительности пачки меньше половины периода резонансной частоты обеспечивает двухстороннюю проводимость контура при переходе тока через ноль.

Личный вклад автора:

1. Сформированы требования предъявляемые процессом двухчастотной индукционной тигельной плавки к параметрам ПЧ.

2. Проведен сравнительный анализ и систематизация способов формирования двухчастотного тока.

3. Определены расчетные соотношения для реактивных элементов двухчастотного контура по методу парциальных контуров и проведена оценка их габаритных мощностей.

4. Определены благоприятные режимы коммутации транзисторов инвертора с ЗПЧ.

Реализация результатов работы. Основные результаты диссертации, полученные автором при выполнении исследований, использованы при разработке индукционного комплекса для двухчастотной тигельной плавки черных металлов, внедренного в ОГБОУ СПО «ТомИнТех» г. Томск, а также применяются при проектировании двухчастотных преобразователей частоты в ООО «Магнит М», что подтверждено соответствующими актами о внедрении. Кроме того, разработанные решения используются в учебном процессе кафедры «Промышленная электроника» ТУСУРа по дисциплине «Основы преобразовательной техники».

Апробация работы.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях:

- IV Международная научно-практическая конференция «Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного

развития». - Томск: В-Спектр, 2007. 4.1. - с. 309-312;

- IV Международная научно-техническая конференция «Электромеханические преобразователи энергии». - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. -с. 354-356;

- XV Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». — Томск: Изд-во ТПУ, 2009. Т. 1.- с. 285-286;

- XVI Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии». - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. Т.1.- с. 291-293;

- Всероссийская научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Научная сессия ТУ СУР - 2010». — Томск: В-Спектр, 2010. Ч. 4. - с. 184-187;

- V Международная научно-техническая конференция «Электромеханические преобразователи энергии». - Томск: Изд-во ТПУ, 2011. -с. 227-231.

Публикации.

Основное содержание диссертации отражено в 10 печатных работах, из них 1 статья в центральной периодической печати из перечня ВАК, 1 статья в научно-техническом журнале, 6 - в трудах и сборниках конференций, получено 2 патента РФ на изобретение.

Структура и объем диссертации.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы и одного приложения. Общий объем работы (без приложений) составляет 131 страниц, в том числе рисунков - 85, таблиц - 3. Список литературы изложен на 13 страницах и содержит 125 наименований.

Во введении обосновывается актуальность темы диссертации, формулируются цель и задачи исследований, показана практическая ценность

работы, излагаются положения, выносимые на защиту, и достигнутые научные результаты.

В первой главе производится анализ требований, предъявляемых процессом двухчастотной индукционной плавки к ПЧ. Исследована схема замещения индуктора, предложена объединенная эквивалентная схема «индуктор - двухчастотный контур» с элементами схемы замещения индуктора.

Во второй главе рассмотрены способы формирования двухчастотного тока индуктора и произведен их сопоставительный анализ. В качестве критериев сравнения выбраны энергетические показатели не зависящие от элементной базы ПЧ, произведена оценка качества преобразования и использования элементов устройства с помощью коэффициента мощности инвертора Км и габаритной мощности транзисторов инвертора Рт_гг-Предложен ПЧ, исключающий взаимное влияние суммируемых инверторов, произведен расчет контура по критерию минимизации энергетических показателей, оценена энергетическая эффективность ПЧ.

В третьей главе произведен анализ вариантов промежуточного высокочастотного преобразования в низкочастотном канале двухчастотного ПЧ. Предложена схема регулируемого преобразователя с ЗПЧ, обеспечивающая возбуждение низкочастотного резонансного контура пачками однополярных высокочастотных импульсов. Рассмотрены коммутационные процессы в инверторе с учетом паразитных параметров трансформатора, определены условия благоприятной коммутации.

В четвертой главе приведено описание опытного образца ПЧ для двухчастотной индукционной тигельной плавки, проведена экспериментальная проверка основных научных результатов диссертации.

В заключении приведены основные результаты работы.

В приложении приведены акты внедрения.

1. ДВУХЧАСТОТНАЯ ИНДУКЦИОННАЯ ПЛАВКА МЕТАЛЛА

В данной главе рассматриваются процессы плавки и перемешивания металла в индукционных тигельных печах (ИТП). Произведен обзор и анализ требований, предъявляемых процессом двухчастотной индукционной плавки металла к преобразователю частоты (ПЧ). Исследована система «индуктор -металл» при двухчастотных полях как нагрузка ПЧ, определены ее импедансные характеристики.

1.1. Плавка и перемешивание металла в ИТП

ИТП как плавильные устройства обладают большими достоинствами, важнейшие из которых - возможность получения весьма чистых металлов и сплавов точно заданного состава, стабильность свойств получаемого металла, малый угар металла и легирующих элементов, высокая производительность, возможность полной автоматизации, хорошие условия труда обслуживающего персонала, малая степень загрязнения окружающей среды [46].

В индукционных печах для выплавки металла используется тепло выделяемое в металле за счет возбуждения в нем электрического тока переменным магнитным полем, источником которого в индукционной печи служит индуктор. Проводящая электрический ток шихта, помещенная в тигель печи, подвергается воздействию переменного магнитного поля формируемого индуктором и нагревается вследствие теплового воздействия вихревых токов.

Плавка происходит в огнеупорном тигле, помещенным в индуктор, который представляет собой соленоид, выполненный из медной водоохлаждаемой трубки. Тигель печи изготавливается набивкой или выкладывается кирпичом. Для набивки используют молотые огнеупорные материалы - основные (магнезит) или кислые (кварцит). Ток к индуктору

подается гибкими кабелями, чтобы обеспечить его опрокидывание. Для слива металла печь может наклоняться в сторону сливного носка, рис. 1.1.

Рис. 1.1. Схема индукционного тигля вместимостью 60 кг: 1 - каркас; 2 - подовая плита; 3 -водоохлаждаемый индуктор; 4 - изоляционный слой; 5 - тигель; 6 - абсоцементная плита; 7 - сливной носок; 8 — воротник; 9 — гибкий токоподвод; 10 - опорные брусья

По сравнению с дуговыми электропечами индукционные печи имеют ряд преимуществ [16]:

1. отсутствие электрической дуги, что позволяет выплавлять металлы с низким содержанием углерода, газов и малым угаром элементов, это особенно важно при выплавке высококачественных сталей и сплавов;

2. наличие электродинамических сил перемешивающих металл в печи и способствующих выравниванию химического состава, всплыванию неметаллических включений;

3. небольшие габаритные размеры индукционной печи позволяют помещать их в закрытые камеры, в которых можно создавать любую атмосферу, а также вакуум;

4. высокий к.п.д. и относительно малый расход электроэнергии на тонну выплавляемого металла.

Малые ИТП (несколько килограмм и менее) питаются током с частотой от 50 кГц до 1000 кГц, средние и крупные (емкостью до десятков тонн) токами с частотой от 500 Гц до 10 кГц [16, 93].

Важной особенностью индукционных печей является интенсивная циркуляция жидкого металла, вызываемая взаимодействием электромагнитных полей, возбуждаемых с одной стороны токами, проходящими по индуктору с другой вихревыми токами в металле [43, 94].

Величина тока в индукторе может доходить до нескольких тысяч ампер, при этом напряженность магнитного поля, создаваемого индуктором, имеет величину порядка 104-105 А/м [9, 46]. Вследствие этого электродинамические усилия, возникающие в индукторе и расправляемом металле достигают значительной величины - от десятков грамм до 1 кг на 1 см2. Для механически прочного индуктора эти усилия не представляют никакой опасности, а в жидком металле в тигле вызывают движение, принимающее форму циркуляции, в результате которой металл в ванне энергично перемешивается. Благодаря электродинамическому перемешиванию во всем объеме ванны происходит выравнивание температуры и главное химического состава, что способствует более быстрому расплавлению и получению однородного состава металла [45].

Электродинамические силы, действующие на поверхность металла у дна тигля и на зеркало ванны, весьма малы, электродинамическое давление на оси тигля будет выжимать металл в места с пониженным давлением, т.е. вверх и вниз (рис. 1.2), этот металл будет перетекать от оси тигля к стенке вверху и внизу [107]. Движение металла у зеркала ванны и у дна не вполне одинаково вследствие неодинаковости гидростатических давлений и сил трения в этих местах [104]. Вертикальные силы у поверхности металла усиливают циркуляцию металла и деформируют поверхность ванны, которая приобретает выпуклый мениск (рис. 1.2), с возрастанием высоты км которого приходится увеличивать количество шлака, поскольку он должен полностью покрывать поверхность металла. Увеличение количества шлака является нежелательным, т.к. шлак, скопляющийся у стенок тигля и химически взаимодействующий с футеровкой, разъедает ее в широком поясе, чем при плоской поверхности металла, тем самым способствует загрязнению ванны [45].

Простейшим способом уменьшения выпуклости мениска является расположение верхнего торца индуктора ниже уровня металла (рис. 1.3), что приведет к исчезновению электродинамических сил в верхней части тигля и вертикальных сил, действующих на поверхности металла (вследствие отсутствия магнитного потока над зеркалом ванны). Поэтому электродинамическая циркуляция металла не выходит на поверхность; вблизи поверхности возникает местная циркуляция, вызванная завихрением струи металла вблизи стенки тигля, создающая мениск, противоположный основному, вследствие чего поверхность зеркала ванны может быть сделана почти плоской.

ванны

Этот способ применяется, например, в печах для плавки алюминия, для которых особенно важно ослабить циркуляцию на зеркале ванны, чтобы предотвратить взламывание тугоплавкой окисной пленки. Однако крупным дефектом низкого расположения индуктора является значительное ослабление поля в верхней части тигля и благодаря этому слабый нагрев металла в этой зоне, что неизбежно вызывает сваривание отдельных кусков щихты в сплошной «мост», препятствующий сходу холодной шихты в зону плавления, вследствие чего металл под «мостом» перегревается и создает опасность преждевременного выхода из строя тигля [9].

Одним из схемных решений для улучшения циркуляции металла и уменьшения высоты мениска в ИТП является использование двух- или трехсекционного индуктора, верхняя и нижняя секции которых могут включаться порознь. Идея этого усложнения заключается в том, что в начале плавки, пока жидкого металла еще мало, сильная циркуляция ускоряет процесс расплавления и ее не следует ограничивать; поэтому в начале плавки включаются обе секции индуктора (или две верхние - при трехсекционном индукторе), работающие параллельно и передающие шихте полную мощность. Когда процесс расплавления шихты близится к концу, верхняя секция индуктора отключается (при трехсекционном - взамен верхней включается нижняя секция), электродинамическая циркуляция на поверхности уменьшается, поверхность ванны делается плоской и одновременно уменьшается поглощаемая шихтой мощность. При использовании трехсекционного индуктора можно осуществить перераспределение мощности по секциям индуктора [55, 102, 105], т.е. произвести фокусировку мощности в отдельных зонах тигля печи и обеспечить различные виды активного перемешивания металла, рис. 1.4.

Рис. 1.4. Различные режимы передачи среднечастотной энергии в ванну расплава металла

Однако печи с регулируемой электродинамической циркуляцией с двух-или трехсекционным индуктором не получили широкого распространения вследствие усложнения, создаваемого необходимостью установки добавочных подводов к индуктору и коммутаторов на них [45].

Силовое воздействие индуцируемых токов по мере роста частоты значительно уменьшается и на средних частотах становится недостаточным для создания конвективных потоков. При плавке больших объемов тяжелых металлов требуется воздействие электромагнитного поля низкой частоты (десятки Гц), которое вызывает повышенное удельное силовое давление в глубинных слоях ванны расплава металла, способствующее интенсивному перемешиванию и выравниванию температуры по всему объему расплава [15, 24, 68]. Нагрев и перемешивание могут производиться одновременно или поочередно. В первом случае используются ПЧ позволяющие генерировать одновременно высокочастотное и низкочастотное электромагнитные поля [72, 73, 74, 76, 77]. Во втором случае индуктор подключается поочередно к различным источникам питания [45, 117]. Из выражения для высоты мениска [44]

-^-Ю"4, (1.1)

где /- частота тока индуктора, Dт - диаметр тигля, / - длина индуктора, Ршд -мощность передаваемая индуктором в металл, у - плотность металла, р -удельное сопротивление расплава, можно сделать вывод, что при заданной мощности км обратно пропорциональна корню квадратному из / Таким образом, при использовании высокой частоты для нагрева металла и низкой частоты для перемешивания расплава металла км уменьшается, по сравнению с использованием одной средней частоты. Снижение высоты мениска на низкой частоте обусловлено тем, что силовое воздействие на металл усиливается с понижением частоты [45, 46, 90], следовательно, для перемешивания металла потребуется более низкая мощность.

Поэтому для обеспечения эффективных режимов плавки и перемешивания металла, ИТП должны быть обеспечены двухчастотными системами электропитания, которые строятся на основе полупроводниковых ПЧ [20, 29,36, 37,38, 50, 54, 69, 75, 78, 79, 110, 111, 112, 113, 115, 119, 120, 121, 122]. Таким образом, для создания двухчастотной ИТП необходимо рассмотреть варианты реализации ПЧ, работающие в режиме формирования двухчастотного тока.

1.2. Определение параметров ИТП обеспечивающих эффективное плавление и интенсивное перемешивание металла

Одним из основных параметров ИТП является частота, она зависит от многих факторов, но основными являются металлургические требования в отношении определенной интенсивности движения металла и стоимость ПЧ, трансформаторов и конденсаторов на ту или иную частоту [93].

Для эффективного нагрева при уменьшении диаметра индуктора печи D (рис. 1.5), глубина проникновения As также должна уменьшатся, т.е. требуется более высокая частота тока [108, 85]

2-Л S<D.

Рис. 1.5. Схема тигля и индуктора ИТП

На рис. 1.5 приняты следующие обозначения: И - диаметр индуктора, /т - длина тигля, 5т - толщина стенки тигля.

Одним из энергетических показателей нагрева является полный к.п.д., который включает тепловой и электрический к.п.д. [45]. Электрический к.п.д. увеличивается с ростом частоты тока питающего ИТП, поэтому время плавления металла уменьшается, а тепловой к.п.д. от частоты не зависит [44]. Увеличение электрического к.п.д. с ростом частоты объясняется увеличением активных потерь в металле 7?(со) по сравнению с диссипативными потерями в витках индуктора Яц, не зависящими от частоты.

Однако кроме эффективного нагрева выбранная частота должна обеспечивать интенсивное перемешивание расплава, поэтому ее увеличение ограничено. В табл. 1.1 [44] приведено ориентировочное соотношение для одночастотных печей между емкостью печи и частотой по условию компромисса между эффективностью плавки и интенсивностью перемешивания металла.

Таблица 1.1

Применяемые частоты, кГц Расплавляемый металл

10 4 2 1 0,5 0,05 Емкость, дм Ге, кг

• 0,1 0,7

• 0,2 1,2

• 0,3 2,0

Продолжение табл. 1.1

Применяемые частоты, кГц Расплавляемый металл

• 0,5 3,5

• 0,8 6

• • 1,4 10

• • • 2,5 18

• • • • 4,5 30

• • • • 7,5 50

• • • • 12,5 90

• • • 22,5 160

• • • 36 250

• • • 56 400

• • 90 630

• • • 140 1000

• • 225 1600

• • 360 2500

• • 560 4000

• • 900 6300

• • 1400 10000

• • 2250 16000

• • 3600 25000

Удельная полезная мощность, отнесенная к массе, в функции от частоты при различной интенсивности движения расплава представлена на рис. 1.6.

Рис. 1.6. Зависимость допустимой удельной мощности от частоты и интенсивности движения металла в ванне печи: 1 - высокая интенсивность движения; 2 - средняя интенсивность движения; 3 - незначительная интенсивность движения

В отмеченном интервале верхняя граница указывает значения с высокой интенсивностью, которые максимально допустимы при плавке мелкокускового материала, а нижняя граница - значения с низкой интенсивностью, когда перемешивание ванны должно оставаться умеренным ввиду угара легирующих составляющих, высокой температуры разливки или повышенной склонности металла к окислению или испарению [44]. В ИТП большой емкости максимальная скорость движения расплава V при объеме тигля С=сош1 изменяется пропорционально f'n, где /- частота, а и=1\2-И\3 [97]. Если взять значение РУд=1000кВт/т, то для высокой интенсивности Тв^О-ВкГц, средней /с=1.7кГц, незначительной /н=7кГц, соответственно Кв=0.035, Гс=0.024, Кн=0.012, т.е. средняя интенсивность в два раза больше незначительной, а высокая в три. Высоко интенсивным движением расплава считается скорость 0,5-1,0 м/с [22], таким образом, средняя 0,3-0,5 м/с, а незначительная 0,15-0,3 м/с.

На начальном этапе плавки металл необходимо быстро разогреть, т.к. в процессе плавки периодически осуществляется добавление металла и если процесс разогрева затянуть, то плавка займет больше времени и будет

затрачено больше энергии, что экономически не выгодно. Поэтому для эффективной плавки металла рационально выбирать высокую частоту до 10 кГц, дальнейшее увеличение частоты связано с удорожанием и усложнением конструкции ПЧ.

При использовании высокой частоты в ИТП большой емкости интенсивности перемешивания металла становится недостаточно для активизации массообменных и теплообменных процессов, которые значительно сокращают длительность процессов легирования и рафинирования сплава, повышая качество металла и стабильность его свойств. Поэтому выбирают низкую частоту, причем, чем ниже будет частота, тем меньшую мощность нужно приложить для достижения такой же интенсивности движения металла согласно рис. 1.6.

В крупных ИТП с емкостью более 1 т для перемешивания расплава применяется частота 50-180 Гц [93], причем промышленная частота (50 или 60 Гц) применяется при емкости печи не менее 1 т для чугуна, а утроенная промышленная частота (150 и 180 Гц) при емкости тигля не менее 0,75 т. Для печей меньшего объема применяется частота от 500 Гц и выше, табл. 1.1. Печи емкостью порядка 250 кг и выше можно питать током частотой 500 Гц и ниже, вплоть до промышленной частоты 50 Гц [45], тем не менее, из соображения удешевления установки для питания печей экономически выгодно применять частоты в сотни Гц.

Исходя из выше сказанного, для средних ИТП примем высокую частоту /вч^ЮкГц для плавки металла и низкую частоту ^гч=100Гц для перемешивания металла. Из графика (рис. 1.6) при частоте 10 кГц достаточно подавать от источника 1250 кВт/т расплавляемого металла, а при 100 Гц для создания средней интенсивности движения металла необходимо подать 240 кВт/т. Данные по интенсивности движения металла от мощности для частот 100 Гц и 10 кГц представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2

Частота, Гц Мощность, кВт/т

незначительная интенсивность средняя интенсивность высокая интенсивность

100 125 240 350

10000 1250 2400 3500

При прочих равных условиях км обратно пропорциональна корню квадратному из / (1.1), поэтому рассчитать необходимую мощность для определенной частоты и интенсивности движения металла можно по выражению

Р Р Р

и -и -л вч ^нч р _ гт (1 2)

пм_вч — "м_пч Г- /—--'1 нч г~: >

у *вч V /нч < /вч

где, РВч - ВЧ мощность для /вч при определенной интенсивности, /нч -низкочастотная мощность для /нч, необходимая для создания той же интенсивности, что и при Рцц.

1.3. Эквивалентная схема системы «индуктор - металл» при

двухчастотных полях

При проектировании ПЧ, питающего индуктор в системе индукционного нагрева, важнейшую роль приобретает задача определения импеданса электромагнитной системы «индуктор - металл». Существует достаточно много способов аналитического описания этой системы, например, метод «связанных контуров» основанный на замене нагреваемого металла одновитковой обмоткой и расчете полученного трансформатора [116], метод решения эквивалентной схемы по полному потоку, основанный на разделении всего потока индукторной системы на несколько составляющих [64, 103], некоторые авторы решают эту задачу физически [2]. Следует отметить, что

применение метода «связанных контуров» затруднительно из-за неопределенности коэффициента связи обмоток, поэтому большую точность дает метод расчета схемы по полному потоку изображенной на рис. 1.7 [103]. На схеме приняты следующие обозначения: Rci - активное сопротивление витков индуктора и проводов, соединяющих его с источником, Lic -индуктивность обратного замыкания, образующаяся за счет замыкания силовых линий магнитного поля созданных индуктором, Ls - индуктивность рассеяния индуктора, обусловленная в основном реактивным характером воздушного зазора между индуктором и загрузкой, LM ~ индуктивность расплавляемого металла, трансформированная в обмотку индуктора, RM - активная составляющая расплавляемого металла, пересчитанная в обмотку индуктора.

Rci

-CZb

Рис. 1.7. Эквивалентная схема системы «индуктор - металл»

Согласно этой схеме индуктивность обратного замыкания Lic включена параллельно последовательной цепи из индуктивности рассеяния индуктора Ls и комплексного сопротивления расплавляемого металла Ям+jw^M-

Импеданс эквивалентной схемы ввиду шунтирующего влияния Lic отличается от импеданса расплавляемого металла и при пренебрежении диссипативными потерями витков индуктора Rci определяется системой [11]

ю L,c

Ln= coZ,

(1.3)

Анализируя, систему выражений (1.3) можно заключить, что система «индуктор - металл» имеет большую реактивную составляющую импеданса, что приводит к сдвигу основных гармоник выходного тока и напряжения ПЧ, существенно снижает его коэффициент мощности и качество потребляемой от сети энергии.

Расчет импеданса нагреваемого объекта достаточно полно освещен в литературе [51, 64, 103], можно воспользоваться, например, соотношением [12, 13]

Rm ~

fw

v I J

(1.4)

-7

где IЖ - количество витков индуктора, / -длина индуктора, ¡д,о=4л;10" -магнитная постоянная, со - круговая частота тока, р - удельное сопротивление расплавленного металла, ¡1 - относительная магнитная проницаемость металла. Для расплавленных жидких металлов ц=1, поэтому (1.4) примет вид

Rm =

2

Реактивная часть импеданса загрузки jcoZM равна активной RM, так как на границе хорошо проводящего тела фазовый сдвиг между векторами электрического и магнитного полей составляет тг/4, следовательно, фазы тока и напряжения сдвинуты на такой же угол [5]

м- С1-5)

Расчет индуктивности обратного замыкания Lic, для цилиндрического индуктора производится введением поправочного коэффициента Нагаока [64, 103, 48], согласно выражению

L Wz~ , (1.6)

Заключение диссертации по теме «Силовая электроника», Юшков, Алексей Васильевич

Выводы по главе

Экспериментальные исследования макетного образца предложенного преобразователя со звеном повышенной частоты полностью подтвердили правильность теоретических выводов и принятых технических решений.

118

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получены следующие основные результаты, содержащие научную новизну и практическую ценность.

1. Предложена объединенная эквивалентная схема «индуктор - двухчастотный резонансный контур» с расположением частотно-зависимых элементов эквивалентной схемы индуктора в ветвях резонансного контура соответствующей частоты.

2. Произведена оценка энергетических показателей схем суммирования выходных параметров двух разночастотных инверторов в зависимости от параметров контура и соотношения амплитуд синтезируемых частотных составляющих тока индуктора.

3. Предложена схема суммирования токов резонансных инверторов с «фильтром-пробкой», позволяющая исключить взаимное влияние частотных составляющих. Введение в цепь низкочастотного ПЧ «фильтра-пробки» позволило существенно улучшить его энергетические характеристики.

4. Разработан низкочастотный резонансный преобразователь с ЗПЧ, основанный на однополярном возбуждении резонансного контура пачками однополярных высокочастотных импульсов.

5. Эквивалентная схема индуктора, учитывающая зависимость сопротивления индуктора от частоты позволила создать модель и определять реальные энергетические характеристики ПЧ при различных способах формирования двухчастотного тока.

6. Получены расчетные соотношения, позволяющие рассчитать элементы двухчастотного резонансного контура на заданные синтезируемые частоты.

7. Применение низкочастотного преобразователя с ЗПЧ позволило существенно уменьшить массогабаритные параметры трансформатора, обеспечив при этом резонансный режим работы ПЧ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Юшков, Алексей Васильевич, 2012 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ источников

1. Автономные инверторы /Ю.П. Гончаров, В.В. Ермуратский, Э.И. Заика, А.Ю. Штейнберг; Под. ред. Г.В. Чалого. - Кишинев: издательство «Штиинца»,

1974. - 336 с.

2. Бабат Г.И. Индукционный нагрев металлов и его промышленное применение. -М.: «Энергия», 1965.

3. Бедфорд Б., Хофт Р. Теория автономных инверторов, перевод с англ. под ред. И.В. Антика. - М.: «Энергия», 1969. - 280 с.

4. Белецкий А.Ф. Теория линейных электрических цепей: Учебник для вузов. - М.: Радио и связь, 1986. - 544 с.

5. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники: Электромагнитное поле. - М.: Высшая школа, 1986. - 263 с.

6. Бессонов J1.A. Теоретические основы электротехники. - 9-е изд., доп. -М.: «Высшая школа», 1996. - 638 с.

7. Бондаренко Д.Н., Дзлиев C.B., Патанов Д.А. Коммутационные процессы в транзисторных инверторах для индукционного нагрева // Изв. ТЭТУ. - 1996. Вып. 497. - С.98-110.

8. Буденный A.B., Гулый В.Д., Морозов В.Г. Транзисторный сетевой источник питания с промежуточным преобразованием частоты. - В кн.: Современные задачи преобразовательной техники. 4.4. Киев: «Наукова думка»,

1975.- с. 381-388.

9. Вайнберг Г.С. К теории устройств для электромагнитного перемешивания расплавленного металла в дуговых электропечах // Электричество. - 1958. -№2.

10. Васильев A.C., Гуревич С.Г., Иоффе Ю.Ф. Источники питания электротермических установок. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

11. Владимиров С.Н., Земан С.К., Уваров А.Ф. Аналитические соотношения для практического расчета индукторных систем установок высокочастотного индукционного нагрева. // Аппаратно-программные средства автоматизации

технологических процессов. - Томск изд-во Том. Ун-та, 2000.

12. Владимиров С.Н., Земан С.К., Шестаков А.Н. Инженерная методика расчета импедансных характеристик электромагнитной системы индуктор -нелинейная поглощающая среда. // Аппаратно-программные средства автоматизации технологических процессов. - Томск изд-во Том. Ун-та, 2002. С. 148-155.

13. Владимиров С.Н., Земан С.К., Осипов A.B., Толстов В.П. Особенности индукционного нагрева ферромагнитных сталей при различных режимах работы преобразователя частоты. Изв. вузов. Электромеханика. 2004г №1 С. 50-54.

14. Владимиров С.Н., Земан С.К., Осипов A.B. Влияние индуктивности обратного замыкания на эквивалентный активный импеданс индукторной системы // Всероссийская научно-практическая конференция "Электронные средства и системы управления" Томск 2003. С. 22-25.

15. Вольдек А.И. Индукционные магнитогидродинамические машины с жидкометаллическим рабочим телом. Л.: Энергия, 1970. - 272 с.

16. Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. Общая металлургия: учебник для вузов / Воскобойников В.Г., Кудрин В.А., Якушев A.M. - 6-изд., перераб. и доп. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2005. - 768 с.

17. Гельман М.В. Преобразовательная техника: учебное пособие / М.В. Гельман, М.М. Дудкин, К.А. Преображенский. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. - 425 с.

18. Головацкий В.А., Юрченко А.И. Многофазный стабилизированный преобразователь постоянного напряжения. - В кн.: Электронная техника в автоматике. Вып. 7. М.: «Сов. Радио», 1975. - с. 50-57.

19. Давидзюк Я. Преобразователи с резонансными секциями // Электротехника. - 1996. - №7. - С.39-47.

20. Дзлиев С.В. Принципы построения систем питания установок индукционной закалки зубчатых колес при двухчастотном нагреве // Материалы международной конференции «APIH05». - С.-Петербург: Изд.

СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2005. - С. 193-201.

21. Дюджи Л., Пели Б. Силовые полупроводниковые преобразователи частоты: Теория, характеристики, применение, пер. с англ. - М.: Энергоатомиздат. - 1983. - 400с.

22. Ефимов В.А., Эльдарханов A.C. Современные технологии разливки и кристаллизации сплавов. -М.: Машиностроение, 1998. - 360 с.

23. Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности и повышение качества электроэнергии. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 224 с.

24. Жук В.И. Определение параметров перемешивания подвижных сред /

B.И. Жук, С.А. Липунов, М.Д. Жук // Тезисы докладов Международной научно-технической конференции "Университетская наука 2008". - Мариуполь, 2008. -

C. 148- 149.

25. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. - М.: Высшая школа, 1982. - 496 с.

26. Земан С.К., Кобзев A.B., Кощевец В.Ф., Музыченко Н.М. Регулируемый многоячейковый преобразователь. Авт. свид. №1081760, 1984г. бюл. № 11.

27. Земан С.К., Кобзев A.B., Кощевец В.Ф., Музыченко Н.М. Регулируемый многоячейковый преобразователь. Авт. свид. №1081760, 1984г. бюл. № 11.

28. Земан С.К., Кобзев A.B., Кощевец В.Ф. Преобразователь напряжения со звеном повышенной частоты. Авт. свид. №1422332, 1988. бюл. №33.

29. Земан С.К., Казанцев Ю.М., Осипов A.B., Юшков A.B. Формирование двухчастотных колебаний тока в системах индукционного нагрева. - Известия Томского политехнического университета. - 2009. - Т. 315. - № 4. - С. 105-111.

30. Земан С.К., Казанцев Ю.М., Осипов A.B., Юшков A.B. Низкочастотные резонансные преобразователи со звеном повышенной частоты // Материалы V Международной научно-технической конференции Электромеханические преобразователи энергии. - Томск: Изд-во ТПУ, 2011. - с. 227-231.

31. Земан С.К., Миков A.B., Осипов A.B., Шаненков В.Ю. Методы и средства регулирования мощности в установках высокочастотного индукционного нагрева // Электромеханические преобразователи энергии: Материалы

Международной научно-технической конференции. - Томск ТПУ 2001. - С. 4243.

32. Земан С.К., Миков A.B., Осипов A.B., Шаненков В.Ю. Анализ построения силовой преобразовательной части в установках высокочастотного индукционного нагрева для различных технологических процессов. -Аппаратно-программные средства автоматизации технологических процессов. - Томск изд-во Том. Ун-та, 2002. - С. 179-186.

33. Земан С.К., Осипов A.B. Исследование многоячейковых преобразователей частоты для высокочастотного индукционного нагрева в режиме стабилизации выходной мощности // Труды девятой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Томск: Изд. ТПУ, 2003. - С. 113-115.

34. Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B. Сравнительный анализ структур построения преобразователя частоты для реализации двухчастотного индукционного нагрева // Электронные средства и системы управления. Опыт инновационного развития. - Томск: В-Спектр, 2007. - С. 309-312.

35. Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B. Анализ импульсно-модуляционных способов регулирования последовательного резонансного инвертора // Силовая электроника. - 2007. - №4. - Санкт-Петербург. - С. 88-92.

36. Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B. Двухчастотный преобразователь частоты на основе широтно-импульсной модуляции // Материалы Всероссийской научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых "Научная сессия ТУСУР - 2010". - Томск: В-Спектр, 2010. Ч. 4.-С. 184-187.

37. Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B. Гармонический синтез двухчастотных колебаний в последовательном резонансном контуре многоуровневого преобразователя частоты // Материалы XV Международной научно-практической конференции Современные техника и технологии. -Томск: Изд-во ТПУ, 2009. Т.1. - С. 285-286.

38. Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B. Оценка энергетических

показателей реактивных элементов двухчастотного резонансного преобразователя частоты // Материалы XVI Международной научно-практической конференции Современные техника и технологии. - Томск: Изд-во ТПУ, 2010. - Т. 1. - С. 291-293.

39. Земан С.К., Сахаров М.С. Исследование цифровых систем фазовой автоматической подстройки частоты последовательного резонансного инвертора // Электротехника. - 2008. - №10. - С. 57 - 62.

40. Земан С.К., Сахаров М.С. Исследование влияния параметров управляющего воздействия на характеристики системы фазовой автоматической подстройки частоты последовательного резонансного инвертора// Электротехника. -2008. -№1.-С. 28-35.

41. Зинин Ю.М. Комбинированный расчет и схемотехнический анализ электромагнитных процессов однотактного автономного инвертора повышенной частоты для электротермии // Силовая электроника. - 2011. - №3. - Санкт-Петербург. - С. 40-46.

42. Зиновьев Г.С. Основы силовой электроники: Учебник. - Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2000. - Ч. 2. - 197 с.

43. Индукционные печи для плавки металлов и сплавов / С. А. Фарбман, И. Ф. Колобнев. - 5-е изд., доп. и перераб. - М.: Металлургия, 1968. - 494 е.: ил.

44. Индукционные плавильные печи: пер. с нем. / К. Брокмайер. - М.: Энергия, 1972. - 304 с.

45. Индукционные плавильные печи: Учебное пособие для вузов / А. М. Вайнберг. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергия, 1967. - 414с.

46. Индукционные тигельные печи: Учебное пособие. 2-е изд., перераб. и доп. / Л.И.Иванова, Л.С.Гробова, Б.А.Сокунов, С.Ф.Сарапулов. - Екатеринбург: Изд-во УГТУ-УПИ, 2002. - 87 с.

47. Интернет сайт Минского электротехнического завода имени В.И. Козлова // Трехфазные масляные трансформаторы серии ТМГ: подробное описание [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.metz.by

48. Калантаров П.Л., Цейтлин Л.А. Расчет индуктивностей. - Л.: Энергия,

1970.-415 с.

49. Карташов Р.П., Кулиш А.К., Чехет Э.М. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией. - Киев: Техника, 1979. - 152с.

50. Коршунов Е.А., Тарасов А.Г., Бастриков B.JL, Сарапулов Ф.Н., Лисиенко В.Г., Буркин С.П., Третьяков B.C., Шароватов А.Е. Многофункциональный плавильный агрегат для процесса ПВЖФВ // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - 2006. - С. 129-132.

51. Кувалдин А.Б. Индукционный нагрев ферромагнитной стали. - М.: энергоатомиздат, 1988. - 200 с.

52. Кулик В.Д., Юрченко H.H. Тиристорные инверторы резонансного типа с широтным регулированием напряжения. - Киев: Наук, думка, 1990. - 200 с.

53. Лекоргийе Ж. Управляемые электрические вентили и их применение, Пер. с франц. - М.: «Энергия», 1971. - 504 с.

54. Лузгин В.И., Петров А.Ю., Рачков С.А., Якушев К.В. Высокоэффективные индукционные среднечастотные плавильные комплексы с печами вместимостью 1-16 тонн для литейного производства // Труды Всероссийской научно-технической конференции с международным участием. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. - 2006. - С. 163-171.

55. Лузгин В.И., Петров А.Ю., Фаерман ЛИ. Индукционные печи средней частоты нового поколения // Металлургия машиностроения. - 2002. - №1. - С. 4-13.

56. Мелешин В.И., Конев Ю.И. Миниатюризация преобразователей переменного напряжения в стабилизированное постоянное. - В кн.: Электронная техника в автоматике. Вып. 7. М.: «Сов. Радио», 1975. - с. 36-45.

57. Мелешин В.И., Якушев В.А., Фрейдлин С. Анализ транзисторного преобразователя постоянного тока с «мягкой» коммутацией // Электричество. -2000. -№ 1.-С. 52-56.

58. Мигулин В.В., Медведев В.И., Мустель Е.Р., Парыгин В.Н. Основы теории колебаний. - М.: Наука, 1978. - 392 с.

59. Минин Г.П. Реактивная мощность. - М.: Энергия, 1978. - 88 с.

60. Многозонная импульсная модуляция. Теория и применение в системах преобразования параметров электрической энергии / Кобзев A.B. -Новосибирск: «Наука», 1979. - 304 с.

61. Модуляционные источники питания РЭА / A.B. Кобзев, Г.Я. Михальченко, Н.М. Музыченко. - Томск: Радио и связь, Томский отдел, 1990. -336 с.

62. Моин B.C. Стабилизированные транзисторные преобразователи. - М: Энергоатомиздат, 1986. - 376 с.

63. Мощные транзисторные устройства повышенной частоты. A.A. Алексанян, Р.Х. Бальян, М.А. Сивере и др. - JL: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1989. - 176 с.

64. Немков B.C., Демидович В.Б. Теория и расчет устройств индукционного нагрева. - Л.: Энергоатомиздат, 1988. - 286 с.

65. Осипов A.B. Анализ структур преобразователя частоты для высокочастотного индукционного нагрева ферромагнитных материалов // Труды восьмой международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. - Томск: Изд. ТПУ, 2002. - С. 133-135.

66. Отчет по х/д 1-59/04 «Исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии».

67. Отчет по х/д 1-199/02 «Разработка и исследование силовых транзисторных преобразователей частоты для электротермии».

68. Патент на изобретение №2231904, МПК Н02М7/521, Н05В6/06 Устройство для индукционного нагрева и способ управления устройством для индукционного нагрева. / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Якушев К.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2004, №18.

69. Патент на изобретение №2309557, МПК Н05В6/00 Устройство для индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Якушев К.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2007, №30.

70. Патент на изобретение №2312450, МПК Н02М7/523 Устройство для индукционного нагрева и способ управления работой устройства для индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын

B.В., Якушев К.В. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2007, №34.

71. Патент на изобретение № 2345474, МПК Н02М5/453 Способ управления преобразователем частоты / Земан С.К., Осипов A.B., Юшков A.B., Лисицын

C.А. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2009, №3.

72. Патент на изобретение №2392780, МПК Н05В6/04 Многофазное преобразовательное устройство для индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Лопатин И.Е. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №17.

73. Патент на изобретение №2394350, МПК Н02М7/523 Двухчастотное резонансное преобразовательное устройство / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Лопатин И.Е. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №19.

74. Патент на изобретение №2394351, МПК Н02М7/523 Двухчастотное апериодическое преобразовательное устройство / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Лопатин И.Е. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №19.

75. Патент на изобретение № 2399168, МПК Н05В6/06 Способ формирования двухчастотного тока индуктора и устройство для формирования двухчастотного тока индуктора / Земан С.К., Казанцев Ю.М., Осипов A.B., Юшков A.B. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №25.

76. Патент на изобретение №2400018, МПК Н05В6/04 Трехфазный с нулевым выводом двухчастотный инвертор тока для индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Лопатин И.Е. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №26.

77. Патент на изобретение №2403688, МПК Н05В6/04 Двухчастотное двухкаскадное однофазно-трехфазное преобразовательное устройство для индукционного нагрева и плавки металлов/ Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Щипицын В.В., Лопатин И.Е. - Опубл. в Бюл. ПМПО, 2010, №31.

78. Патент РФ по заявке № 2002125710/09, приоритет от 26.09.02 Устройство

для индукционного нагрева и Способ управления устройством для индукционного нагрева / Лузгин В.И., Петров А.Ю., Черных И.В., Шипицын В.В., Якушев К.В. Решение ФИПС о выдаче патента от 11.12.2003.

79. Плавильные комплексы на основе индукционных тигельных печей и их математическое моделирование: учебное пособие / В.И. Лузгин, С.Ф. Сарапулов, Ф.Н. Сарапулов, Б.А. Сокунов, Д.Н. Томашевский, В.Э. Фризен, И.В. Черных, В.В. Шипицын. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. -459 с.

80. Поликарпов А.Г., Сергиенко Е.Ф. Однотактные преобразователи напряжения в устройствах электропитания в РЭА. - М.: Радио и связь, 1989. -160с.

81. Полищук А. Схемотехника современных мощных источников электропитания для телекоммуникационного оборудования и систем промышленной автоматики // Силовая электроника. - 2005. - №2. - Санкт-Петербург. - С. 70-74.

82. Поляков В.Д., Чаколья Э. Высокочастотный генератор для индукционного нагрева // Электротехника. - 2000. - №12. - С. 31 - 35.

83. Преобразовательная техника. Руденко В.С., Сенько В.И., Чиженко И.М. -Киев: издательское объединение «Вища школа», 1978. - 424 с.

84. Разевиг В. Д. Система проектирования ОгСАБ 9.2. - М.: Солон-Р, 2001.

85. Расчет индукционных тигельных печей: методические указания по самостоятельной работе по модулю «Электрические печи и установки сквозного нагрева» / ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет». -Красноярск, 2007. - 41 с.

86. Розанов Ю.К. Основы силовой электроники: Учебник. - М.: Энергоатомиздат, 1992. - 296 с.

87. Розанов Ю.К. Полупроводниковые преобразователи со звеном повышенной частоты. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 184 с.

88. Ромаш Э.М., Драбович Ю.И., Юрченко H.H., Шевченко П.Н. Высокочастотные транзисторные преобразователи. - М.: Радио и связь, 1988. -288 с.

89. Силовая электроника: примеры и расчеты / Ф. Чаки, И. Герман, И. Ипшич и др. Пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 1982. - 384 с.

90. Скребцов A.M. Конвекция и кристаллизация металлического расплава в слитках и отливках/ A.M. Скребцов. - М. Металлургия, 1993. - 144 с.

91. Системы высокочастотного индукционного нагрева для плавки металлов с кодово-импульсным регулированием: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.09.12 / O.E. Сандырев; Томский политехнический университет. - Томск, 2007. - 147 с.

92. Системы высокочастотного индукционного нагрева заготовок перед пластической деформацией: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. 05.09.12 / A.B. Осипов; Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Научно-исследовательский институт автоматики и электромеханики. - Томск: ТУ СУР, 2004. - 138 с.

93. Современные методы индукционной плавки / Л. Л. Тир, Н. И. Фомин. -М.: Энергия, 1975.-112 с.

94. Современные энергосберегающие технологии: Учебн. Пособие для вузов / Ю.И. Блинов, A.C. Васильев, А.Н. Никоноров и др. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2000. - 564 с.

95. Стабилизаторы переменного напряжения с высокочастотным широтно-импульсным регулированием / A.B. Кобзев, Ю.М. Лебедев, Т.Я. Михальченко и др. -М.: Энергоатомиздат, 1986. - 152с.

96. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи: учебник / Бессонов Л.А. - М.: Гардарики, 2006. - 701 с.

97. Тир Л. Л. Методика исследования магнитогидродинамических и массообменных характеристик индукционных тигельных электропечей //

Труды ВНИИЭТО «Исследования в области промышленного электронагрева». -М.: «Энергия», 1972. вып. 5. - С.81-92.

98. Тиристоры (Технический справочник). Пер. с англ., под. ред. В.А. Лабунцова, С.Г. Обухова, А.Ф. Свиридова, Изд. 2-е, доп. -М.: «Энергия», 1971. -560 с.

99. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок/ Е.И. Беркович, Г.В. Ивенский, Ю.С. Иоффе, А.Т. Матчак, В.В. Моргун. - 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отделение, 1983. -208 с.

100. Тиристорные преобразователи частоты с искусственной коммутацией / Карташов Р.П. и др. - К.: «Техника», 1979. - 152 с.

101. Толстов Ю.Г. Автономные инверторы тока. - М.: «Энергия», 1978. - 208 с.

102. Траузедель Д., Шлюкебер Ц., Донбах Ф. Реализация специальных технологических и металлургических задач в оптимизированных индукционных печах средней частоты // Журнал для литейщиков. - 2003. -№1. -С. 20-23.

103. Установки индукционного нагрева: Учебное пособие для вузов /А.Е. Слухоцкий, B.C. Немков, H.A. Павлов, A.B. Бамунэр; Под. ред. А.Е. Слухоцкого. - Л.: Энергоиздат, Ленинградское отделение, 1981. - 328 с.

104. Фризен В.Э. Исследование электромеханических процессов в индукционной магнитно-гидродинамической установке: диссертация кандидата технических наук: 05.09.01, Екатеринбург, 2003.

105. Фризен В.Э., Сарапулов Ф.Н. Управление электромагнитным перемешиванием путем фокусирования мощности в крупных индукционных тигельных печах // Электрометаллургия. - 2010. - №11. - С.32-35.

106. Чети П. Проектирование ключевых источников питания. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 240 с.

107. Шамов А.Н., Бодажков В.А. Проектирование и эксплуатация высокочастотных установок. Изд. 2-е, доп. и переработ. - Л.:

«Машиностроение», 1974. - 280 с.

108. Шекалов А.А., Штрэйс Я.И. Плавка в бессердечниковых индукционных печах / под ред. А.А. Фогеля. - М.: МАШГИЗ, 1954. - 31 с.

109. Энергетическая электроника: Справочное пособие: Пер. с нем./ Под. ред.

B.А. Лабунцова. -М.: Энергоатомиздат, 1987. - 464 с.

110. Юшков А.В. Оценка энергетических показателей двухчастотных резонансных преобразователей частоты использующих принцип сложения токов // Материалы Международной научно-технической конференции Электромеханические преобразователи энергии. - Томск: Изд-во ТПУ, 2009. -

C. 354-356.

111. Diong В., Basireddy S., Corzine К.: Multilevel converter-based dual-frequency induction heating power supply // IEEE, 2003. - P. 1992-1996.

112. Hammond M.: Simultaneous dual-frquency gear hardening // Industrial Heating, June 2001.

113. Matsubara Y., Kumakawa M., Yasuo Watanabe Induction hardening of gear by the dual frequency induction heating // Transaction of heat treatment. - Vol. 29. -№ 2.-1989.

114. McMurray William. Selection of cnubbers and damps to optimize switching converters // IEEE Trans. Jnd. Appl. - 1980. - Vol. 16. №4. - P. 513-523.

115. Pat. WO 2005/008876. IPC7 H02P PCT/US 2004/022238. Methods and systems for simultaneous multiple frequency voltage generation / B. Diong. Assert 09.07.2003; Publ. 09.07.2004. - 44 p.

116. Performance of a Series-Parallel Resonant DC/DC Converter Configured Around an Inducror-Transformer Utilizing Transformer Magnetics. Trans. IEEE Japan, Vol. 121 - D, No. 5, 2001, P. 3527 - 3529.

117. Rudnev V.: Induction hardening of gears and critical components. Part 2 // Gear technology, November/December 2008. - P. 47-53.

118. Schwenk W.: SDF induction heating provides accurate contour hardening of PM parts // Industrial Heating, May 2003.

119. Schwenk W.: Simultaneous dual-frequency induction hardening // In: Heat

Treating Progress, April/May 2003. - P. 35-38.

120. Schwenk, W.: The simultaneous dual-frequency method of inductive gear hardening // Gear solutions, May 2003. - P. 24-31.

121. Schwenk W.; Peter, H.-J.: Surface hardening using the simultaneous dual frequency method // In: Metallurgia, March/April 2003. - P. 8-9.

122. Shizumasa Okudaira, Kouki Matsuse: Dual frequency output quasi-resonant for induction heating // T.IEE. - Vol. 121-D. - № 5. - 2001. - P. 563-568.

123. Stratton Jerry. Power converter circuit operating as an electric potential transformer. Pat. USA №3564390, 1971.

124. William McMurray. Power converter circuits having a high frequency link. Pat. USA №3517300, 1970.

125. William McMurray. Силовой тиристорный преобразователь со звеном высокой частоты - электронный трансформатор. - «ЭИ. Электрические машины и аппараты», 1972. - №28. - с. 29-43.