УСТАНОВКА ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА МЕТАЛЛА Советский патент 1973 года по МПК H05B6/06 G05B11/01 G05F1/66 

Известиы устройства для иидукционного нагрева металла, содержащие инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к инвертору через разделительную емкость, датчик мощности, связанный с индуктором, формирователи управляющих имиульсов, соединениые с задающим генератором, связанным с датчиком фазы, и блок задержки импульсов.

Такие устройства характеризуются невозможностью одновременного поддержания заданных величин мощности и коэффициента мощности установки ири изменении нагрузки.

Предлагаемое устройство отличается тем, что блок задержки импульсов включен между задающим генератором и формирователями управляющих имиульсов двух смежных плеч моста инвертора. Это дает возможность одновременного поддержания заданных величин мощности и коэффициента мощности установки.

На чертеже изображена блок-схема описываемой установки.

Установка состоит из выпрямителя 1, инвертора 2 на тиристорах, индуктора 3 и системы управления 4 коммутацией тиристоров.

Инвертор 2 собран по мостовой схеме на тиристорах 5-8. Встречно-иараллельно тиристорам 5-8 включены диоды 9-12.

В диагональ моста ио переменному току включен контур искусствеиной коммутации, выполненный из последовательно соединенных индуктивности 13 и конденсатора 14.

Индуктор 3 соединен последовательно с инвертором 2. Параллельно индуктору включен компенсирующий конденсатор 15. Параллельно выпрямителю 1 включен разделительный конденсатор 16.

В цепь питания индуктора 3 включены датчик фазы 17 и датчик мощности 18.

Датчик фазы 17 состоит из датчика тока 19, датчика напряжения 20 и интегратора 21. Датчик тока 19 представляет собой трансформатор тока, иервичная токовая обмотка которого включена иоследовательно с индуктором 3. Датчик напряжения 20 выполнен в виде трансформатора напряжения, первична; обмотка которого включена параллельно иидуктору 3.

Вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения соедииены с интегратором 21, напряжение на вы.ходе которого пропорционально сдвигу фаз между колебаниями тока

и напряжения в цеии индуктора 3.

Датчик мощности 18 состоит из.датчика тока 19, датчика иапряжения 20 и преобразующего устройства 22, напряжение на выходе которого пропорционально мощности, выделясмой на индукторе 3.

Таким образом, датчик тока 19 п датчик напряжения 20 входят одновременно в датчик фазы 17 и датчик мощности 18.

Система управления 4 коммутацией тпристоров состоит из задающего генератора 23 и формирователей управляющих импульсов 24-27, соедииениых с управляющим: злектродами тиристоров 5-8.

Интегратор 21 датчика фазы 17 соединен через усилитель 28 с устройством 29, регулирующим частоту задающего генератора 23 пропорциоиально входному напряжению.

Выход преобразуюидего устройства 22 датчика мощности 18 связан со входом суммирующего устройства 30.

На второй вход суммирующего устройства 30 подается напряжение U, пропорциоиальное задапиой (требуемой) мощности иидуктора 3. Выход суммирующего устройства 30 соединен через усилитель 31 с блоком 32 задержки уиравляющнх импульсов, включенным между задаюпдим генератором 23 и формирователями имиульсов 25 и 26.

Блок 32 состоит из дифференцирующих элементов 33 н 34, вхОлЧы которых соедипепь с выходом задающего генератора 23, а выходы - со входом схемы «ЯЛИ 35. Выход схемы «ИЛИ 35 соединен с генератором пилообразного папркжеиия 36. Выходы генератора 36 и усилителя 31 соединены со входами быстродействующего нуль-органа 37, выполненного в виде триггера Шмидта и связаниого с усилителем 38. Выходы усилителя 38 и задающего генератора 23 соедннены со входамн схем «И 39 и 40, связанных с формирователями импз яьсов 25 и 26.

Трехфазный переменный ток выпрямляется выпрямителем 1. Разделительиый конденсатор 16 заряжается до напряжения на выходе выпрямителя. При вкл очеиин системой уиравления 4 с помощью генератора 23 и формирователей импульсов 24 п 25 тиристоров 5 и 6 происходит заряд коммутирующего конденсатора 14 через и :дук1-ивиость 13 и кондуктор 3. Конденсатор 14 и нндуктизность 13 выбираются так, что в контуре искусствеииой коммутации протекает колебательный нроцесс и обеспечивается резопапс иапря кепнй. В процессе заряда конденсатора 14 панр.нжение на нем повыщается и становитс: выню иаприження на выходе вьшрямнтеля. Прн зтом тиристоры 5, 6 закрываются, и кондеисатор 14 разряжается. Через неуправляемые диоды 9 и 10, индуктнвность 13 и индуктор 3 начнет иротекать ток в обратиом направленни до тех пор, пока конденсатор 14 не разр;дится до ианрк;кеник, мепьщего, чем иапряжен- е на выходе выпрямителя, и дноды 9 п 10 не ногаснут.

Пока через диоды 9 н 10 идет ток, па тиристорах 5 и 6 будет неб:. обратное напряжение, которое споссб (иугт восстановлению их управляемости.

После этого систе;:а управления 4 с помощью генератора 23 п формирователей 27 и 26 включает THpiiciopbi 7 i: 8. Через индуктор

3 и индуктивность 13 снова потечет ток в прямом паправлеиии, и конденсатор 14 снова заряжается. После того, как напря кение на конденсаторе 14 станет выще напряжения иа выходе выпрямителя 1, тиристоры 7 и 8 погаспут. Копдепсатор 14 сиова разряжается. Включаются неуправляемые диоды 11 и 12, и через нндуктор 3 н ипдуктнвность 13 сиова потечет ток в обратном направлении.

Несмотря и а то, что амнлитуда и среднее значение иолуволЕ1ы тока, протекающего через тиристоры, больще, чем через неуправляемые диоды, ток, протекающий через индуктор 3, имеет форму, близкую к сипусоидальиой

благодаря конденсатору 16, не пропускающему постоянную составляющую.

Индуктор 3 и конденсатор 15 образуют параллельный колебательный контур. Для выделеиия на индукторе максимальной полезиой мощности в контуре создается резонанс токов. При этом реактивиые соиротнвления индуктора 3 и конденсатора 15 должны быть равными. Для обесиечеиия резоианса токов частота наиряже1:ия заиитки контура должна быть равна резонансной частоте контура. Это обеснечивается настройкой частоты задающего генератора 23 системы уиравления 4 коммутацией тиристоров.

При работе устаиовки (при нагреве металла во время плавки или при замене горячей металлической заготовки холодной) изменяется индуктивность индуктора 3. При этом иарушается условие резонанса токов, через

индуктор иачииает протекать нескомпенсированный реактивпый ток н появляется сдвиг фазы между колебаниями напряжения н тока в цеии индуктора, т. е. .

Ток и напряженне в цепи индуктора 3 замеряются датчиками 19 п 20, преобразуются интегратором 21 таки.м образом, что на выходе датчика фазы 17 вырабатывается напряжеине, пропорциональное углу рассогласования по

фазе нанряженнем и током индуктора. Это напряжение усиливается усилителем 28 и подается на устройство 29, изменяющее частоту генератора 23 таким образом, что виовь обеспечивается резонанс токов в цени индуктора.

Для стабилизации мощиости, выделяемой на индукторе 3, напряжение с выхода преобразующего устройства 22 датчика мощпости 18 через суммирующее устройство 30 и усилитель 31 иодается на блок 32, который осуществляет задержку унравляющих импульсов, идущих от генератора 23 к формнрователям нмиульсов 25 и 26, на время, пронорциональное изменению мощпости, выделяемой на индукторе 3.

Установка заданной мощности осуществляется изменением входного напряжения бвх, нодаваемого на суммирующее устройство 30. Блок 32 задержки уиравляющпх импульсов

работает следующим образом.