Установка для индукционного нагрева металла Советский патент 1979 года по МПК H05B5/08 G05F1/66 

тор 15, Параллельно выпрямителю 1 включен разделительный конденсатор 16.

. В цепь питания индуктора 3 вклю« датчик фазы 17 и датчик 18 мснаности Датчик фазы 17 состоит из датчика 19 тока, датчика 20 напряжения и интегратора 21.

Датчик тока 19 представляет собой гТрансформатор тока, первичная тс: , вая обмотка которого включена последовательно с индуктором 3. Датчик напряжения 20 выполнен в виде трансформатора напряжения, первичная обмотка которого включена параллельно индуктору 3.

Вторичные обмотки трансформаторов тока и напряжения соединены с интегратором 21, напряжение на выходе которого пропорционально сдвигу фаз между колебаниями тока и напряжения в цепи индуктора 3.

Датчик 18 мощности состоит из датчика 19 тока, датчика 20 напряжения и преобразующего устройства 22, напряжение на выходе которого пропор ционально мощности, вьвдеЛяемой на индукторе 3.

Таким образом, датчик 19 и датчик 20 напряжения входят одновременно в датчик17 фазы и датчик 18 могяности.

Система 4 управления коммутаций тиристоров состоит из задающего генератора 23 и формирователей 24-27 управляющих импульсов, соединенных с управляющими электродами тиристоров 5-8.

Выход датчика 17 фазы включен на вход суммирующего устройства 28, на другой вход которого включен через узел 29 компенсирующей обратной евязи выход с датчика 18 мощности. Выход суммирующего устройства 28 через усилитель 30 соединен с устройством 31, регулирующим частоту задающего генератора 23 пропорционально входному напряжению.

Выход преобразуняаего устройства 22 датчика 18 мощности включен на вход суммирующего устройства 32, на другой вход которого включен через узел 33 компенсирующей обратной связ вцход с датчика 17фазы.

На третий вход суммирукиаего устройства 32 подается напряжение Og, пропорциональное заданной (требуемой мощности индуктора 3. Выход суммирующего устройства 32 соединен через усилитель 34 с блоком 35 задержки управляющих импульсов, включенным между задающим генератором 23 и формирователями 25 и 26 импул1 сов.

Блок 34 состоит из дифференцирующих элементов 36 и 37, входы которых соединены с выходом задающего генератора 23, а выход - со входом схег,1ы ИЛИ 38. Выход схемы ИЛИ 38 соединен с генератором 39 пилообразного напряжения. Вьсходы генератора 39 и усилителя 34 соединены с входами быстродействующего нуль-органа 40, выполненного в виде триггера Шмидта и связанного с усилителем 41. Выходы усилителя 41 и задающего генера:тора 23 соединены со входгими схем И 42 н 43, связанных с формирователями 25 и 26 импульсов.

Работает установка следую аим образом.

Трехфазный переменный ток выпрямляется выпрямителем 1, Разделительный конденсатор 16 заряжается до напряжения на выходе выпрямителя. При включении системой 4 управления с помощью генератора 23 и формирователей 24 и 25 импульсов тиристоров 5 и б происходит заряд коммутирующего конденсатора 14 через индуктивность 13 и индуктор 3. Конденсатор 14 и индуктивность 13 выбираются так,что в контуре искусственной коммутации проГекает колебательный процесс и обеспечивается резонанс напряжений. В процессе заряда конденсатора 14 напряжение на нем повышается и становится выше напряжения на выходе выпрямителя . При этом тиристоры 5 и 6 закрываются, и конденсатор 14 разряжается. Через неуправляемые диоды 9 и 10, индуктивность 13 и индуктор 3 начнет протекать ток в обратном направлении до тех пор, пока конденсатор 14 не разрядится до напряжения меньшего, чем напряжение на выходе выпрямителя и диоды 9 и 10 не выключатся.

Пока через диоды 9 и 10 идет ток, на тиристорах 5 и б будет небольшое обратное напряжение, которое способствует восстановлению их управляемости.

После этого система 4 управления с помощью генератора 23 и формирователя 27 и 26 включает тиристоры 7 и Через и.чдуктор Зи индуктивность 13, снова потечет ток в «прямом направлении, конденсатор 14 снова заряжается После того, как напряжение на конденсаторе станет вьше напряжения на вых.оде выпрямителя 1, тиристоры 7 и выключатся. Конденсатор 14 снова разряжается. Включаются Неуправляемые диоды 11 и 12, и через индуктор 3 и индуктивность 13 снова потечет ток в обратном направлении.

Несмотря на то, что амплитуда и среднее значение полуволны тока, протекающего через тиристоры, больше, чем через неуправляемые диоды, ток, протекающий через индуктор 3, имеет форму, близкую к синусоидальной благодаря конденсатору 16, не пропускающему постоянную составляющую. Индуктор 3 и конденсатор 15 образует параллельный колебательный контур. Для выделения на индукторе максимальной полезной мошности в контуре создается резонанс токов. При это реактивные сопротивления индуктора 3 и конденсатора 15 должны быть равн ми. Для обеспечения резонанса токов частота напряжения запитки контура должна быть равна резонансной частоте контура. Это обеспечивается настройкой частоты задающего генератора 23 систегф 4 управления коммутаций тиристоров. При работе установки (при нагреве металла во время плавки или при заме не горячей металлической заготовки холодной) изменяется индуктивность индуктора 3. При этом нарушается условие резонанса токов, через индуктор начинает протекать нескрмпенсиро ванный реактивный ток и появляется сдвиг фазы между колебаниями напря жeния и тока в цепи индуктора, т.е. cos Ток и напряжение в цепи индуктора 3 замеряются датчиками 19 и 20, преобразуются интегратором 21 .таким :образом, что на выходе датчика 17 |фазы вырабатывается напряжение, пропорциональное углу рассогласования по фазе между напряжением и током .индуктора, это напряжение поступает на вход суммирующего устройства 28, на другой вход которого поступает .напряжение через узел 29 компенсирующей обратной связи с выхода преоб разующего устройства 22 датчика 18 мощности,. Суммарный сигнал с выхода суммирукяаего устройства 28 усиливается усилителем 30 и подается на устройство 31, изменяющее частоту г нератора 23 таким образом,что вновь обеспечивается резонанс токов в цеп .индуктора. Для стабилизации мощности, выделяемой на индукторе 3, напряжение с выхода преобразующего устройства 22 датчика 18 мощности поступает на суммирующее устройство 32, на друго вход которого поступает напряжение через узел 33 компенсирующей обратной .связи с выхода датчика 17 фазы. Суммарный сигнал с выхода суммирующего устройства 32 через усилитель 34 подается на блок 35, который осу ществляет задержку управляющих импульсов, идущих от генератора 23 к формирователям 25 и 26, на время, пропорциональное изменению мощности выделяемой на индукторе 3, Установка заданной мощности осуществляется изменением входного напряжения иg,, подаваемого на суммирующее устройство 32, Введение компенсирующей обратной связи от датчика фазы в контур регу лирования мощности и от датчика мощ ности в контур регулирования коэфф ,циента мощности позволяет добиться автономности сепаратных систем регулирования связных величин. / Так, например, при возрастании коэффициента мощности нагрузки (cos фн ) и отсутствии компенсирующей обратной связи возрастает соответственно мощность нагрузки UH HCOSVH). . С введением же компенсирующей обратной связи при увеличениии cos Чн сигнал датчика фазы уменьшает суммарный сигнал после суммирующего устройства 32. Таким образом, подбирая соответствующий коэффициент передачи узла 33 компенсирующей обратной связи. Можно добиться полной независимости Р от созЧнАналогичные действия происходят в контуре регулирования cosfи т.е. введением компенсирующей обратной связи 29, можно добиться полной независимости узла регулирования cos Чн от мощности Рц. Блок 35 задержки управляющих импульсов работает следующим образом. Элементы 36 и 37 дифференцируют положительные и отрицательные импульсы напряжения, приходящие от генератора 23. На вход схемы ИЛИ 38проходят положительные пиковые импульсы, зaпycкaю щие генератор 39 пилообразного напряжения. Напряжение с генератора 39 сравнивается быстродей.ствующим нульорганом 40 с напряжением,, подаваемым от усилителя 34. При этом импульсы напряжения на выходе нуль-органа 40 сдвигаются по фазе относительно импульсов на выходе генератора 23 на время, пропорциональное напряжению, снимаемому с усилителя 34. Импульсы напряжения с выхода нуль-органа 40 усиливаются усилителем 41 и поступают на входы схем И 42 и 43, вторые входы которых связаны с выходом генератора 23. Схемы И 42 и 43 пропускают на формирователи 25 и 26 положительные и отрицательные импульсы генератора 23, задержанные на время, пропорциональное напряжению, подводимому с усилителя 34 . Если мощность, выделяемая на индукторе 3, изменилась, то соответственно изменяется сигнал с датчика мсяцности 18, напряжение на выходе усилителя 34 и время задержки управляющих импульсов, приходящих от генератора 23 к формирователям 25 и 26, а следовательно, и время задержки включения тиристоров 6 и 8 относительно включения тиристоров 5 и 7, что приведет к изменению тока и напряжения в цепи индуктора, компенсирующему дервоначальное изменение мощности. Таким образом стабилизируется мощность, выделяемая на индукторе Р значительных колебаниях напряжеНИЯ сети при существенных изменениях индуктивности индуктора в ходе технологического процесса, ,

Введением компенсирующих обратных связей в контургГх регулирования мошности и коэффициента мощности достигается автономность сепаратных сие5Ли Р9°1- Я,,.Р-5. i - тoчн(5cтьГ

Формула изобретения

Установка для индукционного нагрева металла, содержащая инвертор мостового типа на тиристорах и индуктор, подключенный к инвертору через разделительный конденсатор, датчик фазы, 1 связанный выходом через первый усилитель с устройством, регулируюшим частоту задающего генератора, cc динeнного своим выходом с входом блока за8

держг и импульсов, другой вход которого через второй усилитель соединен с выходом суммирующего устройства, первый вход которого связан с выходом датчика мошност а второй - с выходом задатчика напряжения, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности регулирования, выход датчика фазы через первый узел компенсирующей обратной связи подключен к третьему входу суммирующего устройства и связан с первым усилителем через дополнительный суммирукяиий эле мент, второй вход которого через второй узел компенсирующей обратной связи соединен с выходом датчика мощности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторскге свидетельство № 40846 Н, 05 В 5/08, 1972.