Устройство предварительной настройки колебательного контура индукционной печи Советский патент 1985 года по МПК H05B6/08 

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что фазочувствительный блок содержит три двухвходовых элемента И, два RS-триггера, дваD-триггера, генератор высокочастотных импульсов, генератор единичных сигналов, счетный блок, второй контакт второго дополнительного

ключа и компаратор, вход которого служит входом фазочувствителЬного блока, а выход подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с 6-входом первого RS-триггера и D-входом первого D-триггера, прямой выход первого

И3 триггера подключен к первому входу второго элемента И, второй вход которого связан с С-входами

обоих D-триггеров и выходом генератора высокочастотных импульсов, а выход - с входом счетного блока, к установочному входу которого подключены через второй контакт второго дополнительного ключа генератор единичных сигналов и непосредственно R -вход второго RS-триггера, инверсный вьгход которого соединен с вторым входом первого элемента И,

а 5-вход - с R-входом первого КЗ-Триггера и выходом третьего элемента И, к первому входу которого

подключен инверсный выход первого D-триггера, а к второму - прямой выход второго 1Э-триггера, связанного ТЗ-входом с прямым выходом первого D-триггера.

1. УСТРОЙСТВО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ НАСТРОЙКИ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО КОНТУРА ИНДУКЦИОННОЙ ПЕЧИ, содержащее фазочувствительный блок с индикатором и зашунтированный резистором силовой ключ, включенный между конденсаторной батареей колебательного контура и источником питания, отличающееся тем, что, с целью повьшения точности настройки, в него введены два дополнительных ключа и диод, включенньй-последовательно с шунтирующим резистором и ,первым дополнительным ключом, первый контакт второго дополнительного ключа включен между конденсаторной батареей и индуктором, а вход фазочувствительното блока подключен к введенному последовательно с дуктором датчику тока индуктора. 8 9 Т СО сл

Изобретение относится к электротермии и может быть использовано в установках индукционного нагрева.

Известно устройство для предварительной настройки контура, индукционной печи на заданный коэффициент мощности, содержащее .помимоосновного источника электроэнергии дополнительный пусковой источник, присоединенньй к контуру через дополнительные коммутирующие элементы, фазочувствительньм элемент и логический блок ij,

Недостаток этого устройства состоит в наличии дополнительного источника электроэнергии, усложняющего устройство. Кроме того, настройка контура ведется при пониженном токе индуктора, что приводит к значительным ошибкам при ферромагнитной загрузке печи.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство предварительной настройки .колебательного контура индукционной печи, содержащее фазочувствительный блок с индикатором и зашултированный резистором силовой ключ, включенный между конденсаторной батареей колебательного контура и источником питания z .

Недостаток известного устройства состоит в том, что из-за наличия

дополнительного токоограничивающего резистора настройка колебательного контура также проводится при токе индуктора, отличном от номинального и определяемом в основном величиной этого сопротивления. Помещенньй в индуктор металл находится в электромагнитном поле напряженности Н Ш/а, где Н - напряженность магнитного поля; 1 - ток индуктора , W- число витков индуктора; а - длина индуктора.

Известней , что реактивное сопротивление полосы нагреваемого металла шириной Ь и длиной 6 равно

, , . . б1 2

где р - удельное электрическое сопротивление нагреваемого материала;

|й - магнитная проницаемость нагреваемого материалаi СО - частота тока индуктора. Для ферромагнитных материалов величина магнитной проницаемости м зависит от напряженности магнитного поля, т.е. от тока индуктора. Ошибка в определении реактивного сопротивления материала, обусловленная отличием тока индуктора в процессе 3 настройки от номинального значения, составляет ошибку настройки колебательного контура. Кроме того, данно устройство невозможно использовать для настройки контуров, индукционных печей, питаемых от тиристорных преобразователей частоты. Известно, что большинство схем тиристорных преобразователей частоты может работать лишь в узком диапазоне изменения сопротивления нагрузки, поэто му при использовании добавочного сопротивления устойчивая работа таких тиристорных преобразователей частоты невозможна. Цель изобретения - повьшение точ ности настройки в резонанс колебательного контура индукционной печи. Это касается нагрева ферромагнитных изделий и обеспечения возможности настройки при использовании в качестве источника питания тиристорного преобразователя частоты. Цель достигается тем,что в устройство предварительной настройки колебательного контура индукционной печи, содержащее фазочувствительный блок с индуктором и зашунтированньй резистором силовой ключ, включенный между конденсаторной батареей колебательного контура и источником питания, дополнительно введены два дополнительных ключа и диод, включенный последовательно с шунтирующим резистором и первьм дополнитель ным ключом, первый контакт второго дополнительного ключа включен между конденсаторной батареей и индукторо а вход фазочувствительного.блока , подключен к введенному последовательно с индуктором датчику тока ин дуктора. Кроме того, фазочувствительный блок может содержать три двухвходовых элемента И, два R5-TpHrrepa, два Б-триггера, генератор высокочастотных импульсов, генератор единичных сигналов, счетный блок, второй контакт второго дополнительного ключа и компаратор, вход которого служит входом фазочувствительного блока, а выход подключен к первому входу первого элемента И, выход которого соединен с 5-входом первого RS-триггера иD-входом первого Б-триггера, прямой выход первого RS-триггера подключен к первому . входу второго элемента И, второй 5Л вход которого связан с С-входами обоих D-триггеров и выходом генератора высокочастотных импульсов, а выход - с входом счетного блока, к установочному входу которого подключены через второй контакт второго дополнительного ключа генератор единичных сигналов и непосредственно R-вход второгоR5-триггера,инверсный выход которого соединен с вторь1М входом первого элемента И, аS -вход с R-входом первого RS-триггера и выходом третьего элемента И, к первому входу которого подключен инверсный, выход первого 3)-триггера, -а к второму - прямой выход второго 0-триггера, связанного D-входом с прямым выходом первого Т)-триггера. На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства , на фиг. 2 - схема фазочувствительного-блока. Устройство состоит из фазочувствительного блока 1 с индикатором 2, причем вход фазочувствительного блока подключен к включенному последовательно с индуктором датчику тока индуктора в виде, например, трансформатора тока 3, силового кЛючг 4. включенному между конденсаторной батареей 5 и источником питания, контакта 6 второго дополнительного ключа, расположенного между конден- саторной батареей и индуктором 7,; шунтирующей силовой ключ 4 цепочки, состоящей из последовательно включенных резистора 8, диода 9 и контакта 10 первого дополнительного ключа. Фазочувствительньй блок состоит из компаратора 11, элемента И 12, первый вход которого подключен к выходу компаратора, а выход - к 5-входу первого R5-триггера 13 и D-входу первого D-триггера 14, прямой выход которого подключен к -входу второго Э-триггера 15, а инверсный - к первому входу элемента И 16, к второму входу которого подключен прямой выход второгоР-триггер а 15, выход элемента И подключен к R -входу первого 1 5--триггера 13 и 5-входу второго RS-триггера 17, инверсный выход которого подключен к второму входу элемента И 12, генератора: 18 высокочастотных импульсов, зЬыход которого подклю11ен к С-входу первого и второго О-триггеров и второму входу элемента И 19, первый

ВУОД которого подключен к прямому выходу первого Ч5-триггера 13, а выход - к счетному входу счетного устройства 20, которое состоит из нескольких включенных последовательно для увеличения разрядности двоично-десятичных счетчиков с дешифраторами и элементами индикации, причем счетным входом счетного устройства является счетный вход первого счетчика, а установочным входом установочные входы всех счетчиков. Установочный вход счетного устройства, а также R-вход второго К5-тригге ра подключены через второй контакт 21 второго ключа к генератору 22 единичных сигналов. (Компаратор 11 микросхема К521СА1} элементы И 12, 16 и 19 - соответствующим образом включенные микросхемы K176JIA7; D-триггеры 14 и 15 и RS-триггеры 13 и 17 - соответствующим образом включенные микросхемы К17бта2, генератор, высокочастотных импульсов по схеме генератора прямоугольных импульсов).

Устройство работает следующим образом.

Для настройки контура до включения силового ключа 4 конденсаторная батарея с помощью ключа 10 через резистор 8 и диод 9 подключается к выходу источника питания. Конденсаторная батарея заряжается до напряжения, равного амплитудному значению переменного напряжения источника питания. Резистор служит для ограничения броска тока при подключении незаряженного конденсатора к источнику питания. Когда источником питания является тиристорный преобразователь частоты, конденсаторную батарею заряжают подавая отпирающие импульсы на одну диагональ инверторного моста. После окончания процесса заряда конденсаторной батареи ключ 10 размыкается и замыкается контакт 6 ключа.. При этом в контуре, образованном конденсаторной батареей и индуктором, возникает переходной процесс, определяемый соотношением емкости С конденсаторной батареи, индуктивности L и активного сопротивления R индуктора. Ток контура при всех возможных на практике сочетаниях С, L и R изменяется по колебательному закону

2L

. ПR /

ГГс-4Т-Ji-Г

U 4

Существенно, что величина тока индуктора в начальный момент времени равна номинальному значению.. Поэтому, даже если индуктивность L печи зависит от тока индуктора, что имеет место при ферромагнитной загрузке печи, в начальньм момент времени индуктивность соответствует номинальному значению тока индуктора.

Частота изменения тока колебательного контура, а следовательно, и напряжения на индукторе равна

R

с приемлимой для практических

или

целей точностью

причем.

«sTc

если контур настроен в резонанс при частоте источника питания, т.е. (

«n-L

то частота свободных

ип.

колебаний равна. частоте источника питания СО

со

ип-Ь --W,,Измеряя в прфцессе настройки каждьй раз частоту свободных колебаний, соответствующую началу переходного процесса, и добиваясь переключением конденсаторов, чтобы она стала равна частоте источника питания, настраиваем, таким образом, контур в резонанс. Переключение конденсаторов может осуществляться вручную или автоматически. Фазочувствителъный блок служит для определения длительности первого полупериода свободных колебаний и индикации этого значения Он работает, следующим образом. В момент появления положительного напряжения на входе фазочувствительного элемента компаратор перебрасывается в единичное состояние, на выходе элемента И 12 появляется единичный сигнал, которым первый )5 -триггер .13 устанавливается в единичное состо ние. На вход счетчика с частотой задающего генератора с выхода элемента И 16 начинают поступать импульсы. В момент окончания первого полупериода колебаний тока компаратор меняет свое состояние на нуле