Индукционная нагревательная установка

 

А.В. Иванов, А.М. Уржумсков, П.С. ойзмаи-:... -. и А.Х. Узянбаев

/

I !

Уфимский авиационный институт им. Серго Орджоникидзе (72) Авторы изобретеиия (7!) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ НАГРЕВАТЕЛЬНАЯ

УСТАНОВКА

Изобретение относится к электрс. термии и может быть использовано в индукционных установках для нагрева или плавки.

Известны индукционные установки, S содержащие источник питания и несколько нагрузок, образованных индук-, ционными нагревателями и компенсирующими конденсаторами, в которых нагрузки поочередно подключают к выходным зажимам источника питания (if

Недостатком этих установок является их сложность и низкая надежность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является индукционная установка, содержащая преобразователь частоты с блоками . пуска и отключеният и несколько колебательных контуров, каждый из которых образован индукционньи нагревателем с компенсирующим конденсатором и подключен к зажимам-преобразова,теля через ключ переменного тока.

Входы управления ключей переменного тока соединены с пересчетной схемой.

Кроме того, устройство содержит схему синхронного включения и схему, обеспечиваюшую начальную осцилляцию нагрчзок f2 ). . Недостатком данной электротермической установки является сложность, и низкая . надежность.

Это объясняется тем, что для начальной осцнлляции нагрузки 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 трушино.

Погрешность в определении момента

<подключения нагрузки вызывает больаие уравнительные .;токи между нагрчз кой и источником питания, что может вызвать разрушение ключей переменного тока! снижает наде ность чствой. 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 большого времени. В реальных электротермических установках время затухания напряжения на нагрузке составляет 20-50 периодов напряжения источника питания. В течение этого времени частота напряжения на нагрузке определяется ее параметрами и отличается от частоты источника питания °

Поэтому имеются моменты времени, когда 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 литания и также снижает надежность устройства.

Цель изобретения — повышение надежности установки.

Цель достигается тем, что установка содержит задающий генератор, выход которого соединен со входом блока 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 элемен задержки.

На фиг. 1 показана блок-схема установки; 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 преобразователю I.÷åðåç ключи 6 и 7 переменного тока, управляющие входы которых соединены с блоком 8 пересчета. Блок 3

856042 отключения преобразователя подключен к задающему генератору 9. Датчики .10 u ll тока компенсирующих конденсаторов контуров соединены со входа" ми элемента 12 И-НЕ, выход которого подключен к входу управления блока

8 пересчета и через элемент !3 задери" ки импульсов к блоку 2 пуска. Контуры

4 и 5 образованы индукционными на-!

0 гревателями, представленными в виде индуктивности 14 и 15 и активного сопротивления 16 и 17 и компенсирующими конденсаторами 18 и 19. Количество контуров, используемых в устрой-!

5 стве, не является принципиальным, поэтому на фйг. 1 показано только два. При большем числе соответственно увеличивается число ключей переменного тока, количество датчиков тока к

20 компенсирующих конденсаторов, число входов элемента И-НЕ и выходов пересчетного блока.

На фиг. 2 показаны напряжения

U .где i = 8-13) на выходе эле-!

25 мента фиг. 1. Через UII ь, UII o6osначены напряжения на выходе пересчетной схемы 8, поступающие на вход управления ключей 6 и 7 соответственно.

30;

Генератор 9 генерирует импульсы

U с периодом Т повторения и длитель-, 9 ностью . 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 1 частоты в работу при поступлении на него сигнала управления. Блок 3 отключения выключает преобразователь 1 при поступлении

40 на него сигнала генератора 9.

Пусть в момент t=O преобразователь частоты включен и напряжение

0 равно логической "1", а напряженйе UI равно нулю. Тогда ключ 6

4> включен, ключ 7 выключен и преобразователь 1 частоты работает на контур 4.

В момент t t генератор выдает

М очередной импульс U на блок 3 ото

50 ключения и тем самым выключает преобразователь I частоты. После вы,ключения преобразователя I ток ком1 пенсирующего. конденсатора )8, благодаря запасенной энергии, существ вует в течение времени t -t . Поэтому в течение указанного времени напряжение 0 с датчика 1О тока равно логической "I", а напряжение 0.1

42 4 включения и устройств, обеспечиваю щих начальную осцилляцию нагрузки.

Кроме того, предлагаемое устройство надежнее известного, так как переключение нагрузок осуществляется при выключенном источнике питания и после того, как израсходуется энергия, накопленная в реактивных элементах нагрузки. Поэтому ключи переменного тока и преобразователь частоты не перегружаютсл ни по току, ни по напряжению.

8560

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, р тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности работы, она со- держит задающий генератор, выход которого соединен со входом блока отключения,. и датчики тока каждого контура, выходы которых подключены ко входам элемента И- НБ, соединенного выходом со входом пересчетного устройства непосредственно, а со вхо" дом блока пуска - через элемент задержки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 1 3925633, кл. Н 05 В 5 04, 1975.

2. Заявка Японии Ф 51-28134, кл. Н 02 М 7/515, l976. элемента 12 И-НЕ равно нулю. К моменту М=й энергия, запасенная в реактивных элементах 14 и 18 нагрузки

4, расходуется в активном сопротивлении l6. Поэтому в момент t t< напряжение О о становится равньви нулю, а напряжение О с элемента 12— равным единице. При поступлении на вход блока 8 пересчета импульса напряжения О напряжение Ug-g ста- tO новится равным нулю, а Π— логической "l". Поэтому ключ 6 вы- ключаетсЯэ а ключ 7 включается и подсоединяет контур 5 к преобразователю 1 частоты Напряжение О<> 1у Формула изобретения на выходе элемента 13 задержки импульсов повторяет напряжение U<<, но сдвинуто относительно него на время задержки дС. Величина задержки at выбрана больше, чем время переключения ключей 6 и 7.

В момент й=й элемент 1Э задержЪ ки импульсов выдает напряжение U равное логической "1", на блок 2 пуска н тем самым включает преобра-зователь 1 частоты в работу. После включения преобразователя напряжение UИ равно логической "1" а О40 остается равным нулю. Поэтому напряжение с элемента 12 И-НЕ также рав- ув но нулю.

В течение времени t>"t, преобразователь частоты работает на контур

5. В момент t=t с генератора 9 на блок 3 отключения поступает очередной импульс и рассмотренные процессы повторяются. Но прн этом происходит отключение контура 5 и подключение контура 4.

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