СПОСОБ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1997 года по МПК H02M7/515 H05B6/08 

Описание патента на изобретение RU2088035C1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при возбуждении колебательных контуров, используемых для индукционного нагрева в электротермии, а также для других техпроцессов, где необходимо малое затухание колебаний.

Известен способ ударного возбуждения гармонических колебаний, заключающийся в том, что затухающие высокочастотные колебания в нагрузочном колебательном контуре возбуждаются импульсами тока [1]
Недостатком этого способа является прерывистый характер тока в нагрузочном колебательном контуре и как следствие низкий КПД системы в целом.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возбуждения высокочастотных колебаний в нагрузочном контуре, заключающийся в том, что колебания возбуждаются генератором питания, причем частота следования колебаний генератора fг в два и более раз меньше собственной частоты нагрузочного контура fн, то есть fг=nfн [2]
Недостатком данного способа является низкий КПД системы в целом из-за затухания колебаний в нагрузочном контуре, обусловленного отсутствием дополнительного поступления энергии в контур во всех периодах колебаний, следующих за периодами тока возбуждения питающего генератора.

Целью настоящего изобретения является повышение КПД, путем параметрического воздействия на контур путем подмагничивания магнитопровода индуктора в начале каждого периода колебаний тока в индукторе, следующего за периодами тока возбуждения питающего генератора, в моменты перехода тока индуктора через "О".

Поставленная цель достигается тем, что в способе ударного возбуждения колебательного контура индукционной установки, заключающемся в том, что высокочастотные колебания возбуждаются импульсами тока, поступающими от генератора питания, производят параметрическое воздействие на контур путем подмагничивания магнитопровода индуктора в начале каждого периода колебаний тока в индукторе, следующего за периодами тока возбуждения питающего генератора, в момент перехода тока индуктора через "О".

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства ударного возбуждения колебательного контура, реализующая предлагаемый способ.

Схема содержит источник постоянного тока 1, входной дроссель 2, неуправляемый 3 и управляемый вентиль 4, коммутирующую индуктивность 5, коммутирующий конденсатор 6, компенсирующий конденсатор 7, индуктор 8 с ферромагнитным сердечником, обмотку подмагничивания 9, генератор импульсов подмагничивания 10, трансформатор тока 11, дифференциатор 12, импульсные компараторы 13 и 14, RS-триггер 15, блок формирования управляющих импульсов 16, одновибратор 17 и логический элемент 2И 18.

Способ ударного возбуждения колебательного контура осуществляется следующим образом. После подачи постоянного напряжения от источника 1 конденсатор 6 начинает заряжаться по цепи: входной дроссель 2, коммутирующая индуктивность 5, коммутирующий конденсатор 6, индуктор 8 до напряжения источника питания. После заряда конденсатора 6 подают отпирающий импульс с блока управления 16 на управляемый вентиль 4, он отпирается и происходит разряд коммутирующего конденсатора 6 по цепи: коммутирующая индуктивность 5, управляемый вентиль 4, компенсирующий конденсатор 7 и индуктор 8. Обратная полуволна тока проходит через неуправляемый вентиль 3. Таким образом происходит возбуждение колебаний в нагрузочном контуре, резонансная частота которого при ненасыщенном сердечнике индуктора вдвое больше частоты следования колебаний коммутирующего контура. Кривые, поясняющие работу системы, приведены на фиг.2 а, б. Так как часть энергии колебаний нагрузочного контура расходуется на нагрев заготовки, введенной в зазор индуктора, то амплитуда тока во втором периоде меньше амплитуды тока первого периода (фиг.2б). Чтобы компенсировать уменьшение амплитуды тока и увеличить отдаваемую индуктором мощность подают импульс подмагничивания на обмотку 9 от генератора 10 в момент, когда ток второго периода переходит через "О" и начинает нарастать. Длительность импульса подмагничивания выбирают такой, чтобы сердечник индуктора вышел из насыщенного состояния в момент, когда ток индуктора во втором периоде достигнет максимума (фиг.2 б, в). Уменьшение индуктивности при переходе сердечника индуктора в насыщенное состояние не вызывает изменения запаса электромагнитной энергии, а увеличение индуктивности на величину Lненас Lнас при обратном переходе сопровождается увеличением запаса электромагнитной энергии контура на величину 1/2 которая расходуется на увеличение амплитуды тока индуктора (фиг.2г), а следовательно, возрастает отдаваемая в нагрузку мощность. Все вышеизложенное справедливо и для "подкачки" контура путем изменения параметра при собственной частоте контура большей частоты следования импульсов тока основной накачки в три и более раз. В этом случае, аналогично, подают импульсы подмагничивания в начале каждого периода тока контура за исключением периодов, когда происходит накачка основными импульсами тока питающего генератора.

В случае прототипа для увеличения мощности отдаваемой в нагрузку (нагреваемая деталь и т.п.) необходимо увеличить мощность в контуре, что вызывает необходимость увеличения амплитуды токовых импульсов накачки и как следствие увеличение потерь в элементах основного накачивающего генератора и снижение КПД установки в целом. Также ухудшается "качество" выходного тока из-за существенного затухания, что особенно заметно при кратности три и более частоты импульсов возбуждения по отношению к собственной частоте контура.

Моменты перехода тока через ноль и длительность импульсов подмагничивания устанавливаются автоматически при помощи блоков 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Сигналы с трансформатора тока 11 подаются на дифференциатор 12 и компаратор 14. Форма этих сигналов приведена на фиг.3 диаграмм 11, 12, 14. С выхода дифференциатора сигнал (диаграмма 12) поступает на компаратор 13 (диаграмма 13). С выходов компараторов 13 и 14, сигналы поступают на входы R и S, RS-триггера 15. С выхода триггера 15 сигнал (диаграмма 15) поступает на первый вход логического элемента 2И 18, на второй вход которого поступает сигнал с одновибратора 17 (диаграмма 17), который запускается импульсами генератора управляющих импульсов 16 (диаграмма 16).

Как видно из диаграмм фиг. 3 компаратора 13 и 14 выдают импульсы в моменты перехода тока индуктора через ноль из отрицательной области в положительную (компаратор 14) и в моменты достижения током индуктора максимума в положительной области (компаратор 13). Этими импульсами переключается RS-триггер 15 на выходе которого формируется сигнал управления генератором подмагничивания 10. С целью исключения подмагничивания в моменты времени, соответствующие периоду первой волны тока, начало которой совпадает с импульсами управления, поступающими с генератора управляющих импульсов 16 (диаграмма 16), одновременно подают эти импульсы на вход одновибратора 17, который формирует запрещающий импульс обратной полярности (диаграмма 17), который поступает на второй вход логического элемента 2И. Как видно из диаграммы 18 фиг.3 на выходе логического элемента 18 появляются импульсы управления генератором подмагничивания 10 только тогда когда отсутствует основной ток подмагничивания, причем длительность импульса одновибратора 17 выбирают равной приблизительно половине периода тока индуктора для надежной работы системы.

Таким образом формируются импульсы тока подмагничивания, длительность которых получается такой, чтобы сердечник индуктора вышел из насыщенного состояния в момент, когда ток индуктора во втором периоде достигнет максимума (фиг.2 б, в).

Уменьшение индуктивности при переходе сердечника индуктора в насыщенное состояние не вызывает изменения запаса электромагнитной энергии, а увеличение индуктивности на величину Lненас.-Lнас. при обратном переходе сопровождается увеличением запаса электромагнитной энергии контура на величину 1/2 которая расходуется на увеличение.

В предлагаемом способе для увеличения мощности отдаваемой в нагрузку, нет необходимости увеличивать мощность основного генератора, достаточно путем изменения параметра контура, как указывалось выше, производить "подкачку", увеличивая тем самым мощность отдаваемую в нагрузку, повышая КПД системы и уменьшая декремент затухания контурного тока.

Похожие патенты RU2088035C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ НЕСИММЕТРИЧНЫМ ОДНОКЛЮЧЕВЫМ СОГЛАСОВАННЫМ ИНВЕРТОРОМ С ЗАКРЫТЫМ ВХОДОМ И РЕЗОНАНСНОЙ КОММУТАЦИЕЙ 2008
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2394343C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕМ ЧАСТОТЫ С ЯВНО ВЫРАЖЕННЫМ ЗВЕНОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА 2008
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2371830C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ СО ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ДИОДАМИ 2006
  • Сандырев Олег Евгеньевич
  • Земан Святослав Константинович
RU2315414C1
ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ ТОКА 1992
  • Захаров М.П.
  • Виноградов В.И.
  • Макаров А.Е.
  • Петренко Б.И.
RU2072625C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ 2008
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2394349C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНЫМ ИНВЕРТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ 2008
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2394348C2
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫМ ИНВЕРТОРОМ СО ВСТРЕЧНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ДИОДАМИ 2005
  • Сандырев Олег Евгеньевич
  • Земан Святослав Константинович
  • Ярославцев Евгений Витальевич
RU2286000C1
СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ АВТОНОМНЫМ СОГЛАСОВАННЫМ ИНВЕРТОРОМ С РЕЗОНАНСНОЙ КОММУТАЦИЕЙ 2009
  • Силкин Евгений Михайлович
RU2453977C2
СВЧ-МОДУЛЬ СВЕРХРЕГЕНЕРАТИВНОГО ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКА РАДИОЗОНДА 2007
  • Иванов Вячеслав Элизбарович
RU2345379C1
УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПОДЛИННОСТИ БАНКНОТЫ 1995
  • Вольнов В.А.
RU2096830C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 088 035 C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ УДАРНОГО ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА ИНДУКЦИОННОЙ УСТАНОВКИ

Использование: изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при возбуждении колебательных контуров, используемых для индукционного нагрева в электротермии, а также для других техпроцессов, где необходимо малое затухание колебаний. Сущность изобретения: существующие в настоящее время способы ударного возбуждения колебательного контура индукционной установки обладают довольно низким КПД. С целью повышения КПД ударного возбуждения предлагается путем параметрического воздействия подмагничивать магнитопровод индуктора в начале каждого периода колебаний тока в индукторе, следующего за периодами тока возбуждения питающего генератора, в моменты перехода тока индуктора через "О". 3 ил.

Формула изобретения RU 2 088 035 C1

Способ ударного возбуждения колебательного контура индукционной установки, заключающийся в том, что высокочастотные колебания возбуждаются импульсами тока, поступающими от генератора питания, отличающийся тем, что производят параметрическое воздействие на контур путем подмагничивания магнитопровода индуктора в начале каждого периода колебаний тока в индукторе, следующего за периодами тока возбуждения питающего генератора, в моменты перехода тока индуктора через "0".

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2088035C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
Мастяев В.Я
Генераторы на импульсных тиратронах для индукционного нагрева
- М.: Энергия, 1978, с
Схема обмотки ротора для пуска в ход индукционного двигателя без помощи реостата, с применением принципа противосоединения обмоток при трогании двигателя с места 1922
  • Шенфер К.И.
SU122A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Горбатков С.А., Таназлы И.Н., Исхаков И.Р
К вопросу о работе резонансного инвертора на нелинейную нагрузку, электромеханические преобразователи и машинно-вентильные системы
Тезисы докладов
Республиканская научно-техническая конференция
Томск
Томский политехнический институт, 1991, с
Аппарат для испытания прессованных хлебопекарных дрожжей 1921
  • Хатеневер Л.С.
SU117A1

RU 2 088 035 C1

Авторы

Исхаков И.Р.

Налобин А.В.

Таназлы И.Н.

Шуляк А.А.

Даты

1997-08-20Публикация

1993-03-01Подача