Индукционная нагревательная установка Советский патент 1981 года по МПК H05B6/08 

154) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА

1

Изобретение относится к электри термин и может быть использовано в индукционных установках для нагрева или плавки.

Известны индукционные установки, содержащие источник питания и несколько нагрузок, образованных индукционными нагревателями и компенсирующими конденсаторами, в которых нагрузки поочередно подключают к выходным зажимам источника питания l7

Недостатком этих установок является их сложность и низкая надежность .

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индукционная установка, содержащая хфеобразователь частоты с блоками . пуска и отключения, к несколько колебательных контуров, каждый из которых образован индукционным нагревателем с компенсирующим конденсатором и подключен к зажимам преобразова,теЛ;н через ключ переменного тока. Входы управления ключей переменного тока соединены с пересчетной схемой. Кроме того, устройство содержит схему синхронного включения и схему обеспечивающую начальную осцилляцию нагрузок 2 ,

Недостатком данной электротермической установки является сложность , и низкая . надежность.

Это объясняется тем, что для начальной осцилляции нагрузк требуются дополнительные, достаточно мощные, источники питания. Количество дополнительных источников питания равно числу нагрузок, а их частота и фаза должны быть равны частоте и фазе основного источника питания. Кроме того, произвести подключение нагрузки к источнику питания точно в момент равенства напряжений трудно. Погрешность в определе1ши момента (Подключения нагрузки вызывает большие уравнительные .:токи между нагруз кой и ИСТОЧНИКОМ питания, что может вызвать разрушение ключей переменного тока, снижает надежность устоой ства. При отключении очередной нагрузки от источника питания на ключах переменного тока возможны перенапряжения двойной амплитуды, так как после отключения нагрузки к ключу прикладывается напряжение источника питания и напряжение на нагрузке. После отключения нагрузки напряжение на ней благодаря энергии, накопленной в реактивных элементах, существует в течение достаточно боль шого времени. В реальных электротермических установках время затухания напряжения на нагрузке составляет 20-50 периодов напряжения источника питания. В течение этого вре мени частота напряжения на нагрузке определяется ее параметрами и отличается от частоты источника питания Поэтому имеются моменты времени, ког да к ключу переменного тока приложено напряжение, равное почти двойной амплитуде напряжения источника питания, что снижает надежность устройства. При переключении источника питания с предыдущей нагрузки на очередную имеются моменты времени, когда к нему подключено сразу две нагрузки или не подключено ни одной. Это приводит к перегрузке источника пит ния и также снижает надежность устройства. Цель изобретения - повышение надежности установки. Цель достигается тем, что установка содержит задающий генератор, выход которого соединен со входом блок отключения, и датчики тока каждого контура, выходы которых подключены ко входам элемента И-НЕ, соединен.ного выходом со входом пересчетного устройства непосредственно, а со входом блока пуска - через элемент задержки. На фиг. I показана блок-схема ус тановки; на фиг. 2 - диаграммы напряжений на элементах. Установка содержит преобразователь 1 частоты с блоками пуска 2 и отключения 3, колебательные контуры 4 и 5, подключенные к преобразовате лю I через ключи 6 и 7 переменного тока, управляющие которых сое динены с блоком 8 пересчета. Блок 3 24 отключения преобразователя I подктаочен к задающему генератору 9. Датчики 10 и fJ тока компенсирующих конден саторов контуров соединены со входами элемента 12 И-НЕ, выход которого подключен к входу управления блока 8 пересчета и через элемент 13 задержки импульсов к блоку 2 пуска. Контуры 4 и 5 образованы индукционными нагревателями, представленными в виде индуктивности 14 и 15 и активного сопротивления 16 и 17 и компенсирующими конденсаторами 18 и 19. Количество контуров, используемых в устройстве, не является принципиальным, поэтому на фиг. I показано только два. При большем числе соответственно увеличивается число ключей переменного тока, количество датчиков тока.к компенсирующих конденсаторов, число входов элемента И-НЕ и выходов пересчетного блока. На фиг. 2 показаны напряжения (где ( 8-13) на выходе i элемйнта фиг. 1. Через UQ -Jобозначены напряжения на выходе пересчетной схемы 8, поступающие на вход управления ключей 6 и 7 соответственно. Генератор 9 генерирует импульсы U-C периодом Т повторения и длитель-. ностью Т. Ключ 6 (7) включен при напряжении на его входе управления, равном логической 1 и выключен, когда это напряжение равно нулю. Блок 2 пуска обеспечивает запуск преобразователя I частоты в работу при поступлении на него сигнала управления. Блок 3 отключения выключает преобразователь 1 при поступлении на него сигнала генератора 9. Пусть в момент преобразователь частоты 1 включен и напряжение равно логической 1, а напряжение Ug. равно нулю. Тогда ключ 6 включен, ключ 7 выключен и преобразователь 1 частоты работает на контур 4. В момент . генератор вьщает очередной импульс U на блок 3 отключения и тем самым выключает преобразователь I частоты. После вы,ключения преобразователя 1 ток компенсирующего. конденсатора 18, благодаря запасенной энергии, существует в течение времени . Поэтому в течение указанного времени напряжение IL с датчика 10 тока равно логической I, а напряжение

элемента 12 И-НЕ равно нулю, К моменту tat2 энергня, запасенная в реактивных элементах 14 и 18 нагрузк

4,расходуется в активном сопротивлении 16. Поэтому в момент ,|. нап ряжение U становится равным нулю,

а напряжение с элемента 12 ,вавным единице. При поступлении на вход блока 8 пересчета импульса напряжения напряжение Ug. становится равным нулю, а Ug, - логической 1. Поэтому ключ 6 вы .ключается, а ключ 7 включается и подсоединяет контур 5 к преобразователю 1 частоты. Напряжение на выходе элемента 13 задержки импульсов повторяет напряжение U , но сдвинуто относительно него на время задержки ftt. Величина задержки &t выбрана больше, чем время переключения ключей 6 и 7.

В момент элемент 13 задержки импульсов вьщает напряжение U. равноелогической I, на блок 2 пуска и тем самым включает преобра-зователь 1 частоты в работу. После включения преобразователя напряжение Uj. равно логической 1, а U остается равным нулю. Поэтому напряжение с элемента 12 И-НЕ также равно нулю.

В течение времени , преобразователь частоты работает на контур

Таким образом, в установке осуществляется поочередная подача энергии и нагрузки. Вместе с тем, предлагаемая установка проще известной, так как не требует дополнительных источников питания, схем синхронного

включения и устройств, обеспечивающих н&чальную осцшшяцнао нагрузки. Кроме того, предлагаемое устройство надежнее известного, так как переключение нагрузок осуществляется при выключенном источнике питания и после того, как израсходуется энергия, на1копленная в реактивных элементах нагрузки. Поэтому ключи переменного тока и преобразователь частоты не перегружаются ни по току, ни по напряжению.

Формула изобретения

Индукционная нагревательная установка, содержащая, по меньшей мере, два колебательных контура, из параллельно соединенных индуктора и компенсирующего конденсатора, входы которых через силовые цепи ключей, подключенных управляющими входами к выходам блока пересчета, связаны с выходом преобразователя частоты, управляющие входы которого соединены с выходами блока пуска и блока отключения, о тличающаяся тем, что, с цель пов.ышения надежности работы, она содержит задающий генератор, выход которого соединен со входом блока отключения, . и датчики тока каждого контура, выходы которых подключены ко входам элемента И-НЕ, соединенного выходсш со входсш пересчетного устройства непосредственно, а со входом блока пуска - через элемент задержки .

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

тС1

f3