Индукционная установка повышенной частоты

 

Союэ Советских

Социалистических

Республик

ОП HCAHHK

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (11)1 001508

4r ъ

Ф

-Ф (6! ) Дополнительное к ввт. сеид-ву — . (22)Заявлено 09.09.81 (21) 3336937/24-07 с присоелинением заявки №вЂ” (23) Приоритет

Опубликовано 28 . 02 . 83 . Бюллетень ¹ 8

Иата опубликования описания 28.02.83 (5! )М. Кл.

Н 05 В 6/06.

Геаударстааввый камктат ь (53) УД К 621 ° 365 °. 52 (088.8) во валам кзабратеккй и аткрытнй

В.С.Чудновский, Н.А.Кудрин, А.Я.Басенк в, е

1- с„, В.С.Рысаков и В.И.Masaee

2 уc 1

1 г 4: ,/ (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ИНДУКЦИОННАЯ УСТАНОВКА ПОВЫШЕННОД

ЧАСТОТЫ

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам для индукционной варки оптического стекла и может быть использовано в оптическом производстве.

Известны индукционные установки повышенной частоты, содержащие несколько индукторов с индивидуальными источниками питания и систему регулирования температуры в каждом ин о дукторе, которые могут быть применены для непрерывной варки стекла, сквозного нагрева металла и др. целей 51 3.

Недостатком таких установок является сложность конструкции, большие габариты и производственные площади, большая установленная мощность элект рооборудования и взаимное влияние отдельных контуров друг на.-друга, гс что снижает точность регулирования температуры.

Известны также индукционные уста„новки, содержащие несколько колебательных индуктивно-емкостных контуров, резонансные частоты которых отличаются друг от друга, один источник питания — статический преобразователь частоты, снабженный инвертором, содержащим несколько вентильных полумостов с блоком широтно-импульсной модуляции. Установка работает в режиме широтно-импульсной модуляции тока нагрузки таким образом, что часть периода модуляции напряжения подается на один индуктор, а остальную на другой. Регулирование мощности производится изменением продолжительности включения инвертора на данную на" грузку 3 2 1 .

Недостаток указанных устройств состоит в сложности конструкции преобразователя частоты, невозможности применения серийно выпускаемых преобразователей для питания нескольких нагрузок с независимым регулированием мощности. Кроме того, дискретная по3 10015 дача мощности в каждую нагрузку сни" жает точность регулирования температуры расплава в результате того, что при отключении мощности расплав оспывает, а при включении нагревается и даже при весьма точном поддержании среднего значения температуры максимальные отклонения мгновенных значений достигают значительной величины.

Это снижает качество продукции. 8 1ф частности при варке оптического стекла ухудшается его качество и снижается стойкость тигля вследствие повышенного растворения платины при повышенных значениях температуры. Ди-1з намические механические нагрузки, возникающие при коммутации мощности в индукторе, деформируют тигель и также снижают его стойкость.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является индукционная установка повышенной частоты, содержащая статический преобразователь частоты с управляемыми выпрямителем и инвертором, снабженным на выходе компенсирующим конденсатором, параллельно которому включены три последовательно соединенных параллельных колебательных контура снаб1

39 женных датчиками температуры, выход первого иэ которых соединен с первым входом первого блока сравнения, подключенного вторым входом к задатчику температуры, а выходом - к первому входу второго блока сравнения, второй ЗЗ вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход через блок управления — с управляющим входом выпрямителя, выход датчика температуры третьего контура соединен с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого связан с вторым задатчиком температуры, а выход - с первым входом четвертого блока сравнения, подключенного вторым входом к задатчику напряжения, и регулятор

Фазы, связанный через задающий генератор и формирователь импульсов с управляющими входами инвертора (3 ) .

Недостаток этого устройства заключается в невозможности плавного и независимого автоматического регулирования мощности в каждой зоне трем/ эонного индуктора, так как две зоны индуктора объединены в один колебательный З контур и мощность в двух зонах регулируется одновременно. Это приводит к тому, что при необходимости создания

08 4 различных температурных условий в этих зонах применяется дискретное управление при помощи мощных силовых коммутаторов, также ухудшается точность поддержания температуры в одной из зон индуктора, что снижает качестю во нагрева. Например, при непрерывной варке стекла в 3-х тигельной платиновой системе температура в первом и третьем тиглях поддерживается с точностью до +1ОС, а во втором тигле,,включенном последовательно с третьим в один колебательный контур колебания температуры достигают +5оС, что приводит к ухудшению качества стекла вследствие повышенного растворения платины и снижает стойкость тигля.

Цель изобретения - повышение точности раздельного регулирования температуры в контурах.

Для достижения указанной цели индукционная установка повышенной частоты, содержащая статический преобразователь частоты с управляемыми выпрямителем и инвертором, снабженным на выходе компенсирующим конденсатором, параллельно которому включены три последовательно соединенных параллельных колебательных контура, снаб.женных датчиками температуры, выход первого иэ которых соединен с первым входом первого блока сравнения, подключенного вторым входом-к задатчику температуры, а выходом - к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с задатчиком напряжения, а выход через блок управления - с управляющим входом выпрямителя, выход датчика температуры третьего ко тура соединен с первым входом третьего блока сравнения, втоФ рой вход которого связан. со вторым задатчиком температуры, .а выход - с первым входом четвертого блока сравнения, подключенного вторым входом к задатчику напряжения, .и регулятор

Фазы, связанный через задающий генератор и формирователь импульсов с управляющими входами инвертора, снабжена тремя управляемыми линиями задержки и пятым блоком сравнения, связанным одним входом с третьим эадатчиком температуры, вторым входом— с датчиком температуры второго контура, а выходом - с управляющим входом первой линии задержки, включенной между регулятором фазы, подключенным входом к второму контуру, и задающим

S 10015 генератором, два выхода которого со- единены с входами формирователя непосредственно, а два других - через вторую и третью линии задержки, управляющие входы которых подключены к вы- 5 ходу четвертого блока сравнения.

На чертеже изображена блок-схема установки.

Установка содержит статический преобразователь частоты из управляе мого выпрямителя 1 и управляемого инвертора 2, три колебательныхконтура 3-5, образованные тремя индукционными катушками 6-8, и тремя конденсаторами 9-11, три датчика температуры 12-14, блок 15 управления выпрямителем пять элементов

16-20 сравнения, три задатчика 21-23 температуры, два задатчика 24 и 25 напряжения, регулятор 26 фазы, три управляемые линии 27-29 .задержки, 20 задающий генератор 30, 4-х канальный формирователь 31 импульсов и компенсирующий конденсатор 32.

Установка работает следующим образом.

Выпрямитель 1 преобразует переменное входное напряжение сети в постоянное напряжение на выходе, которое инвертор 2 пре бразует в переменное высокочастотное напряжение, выделяющееся на компенсирующем конденсаторе

32. Она распределяется между тремя резонансными контурами 3-5, которые имеют различные резонансные частоты, и опреледеляются величиной емкости

35 конденсаторов 9-11. Резонансная частота контура 3 выбирается на 5-101 ниже резонансной частоты контура 4, а резонансная частота контура 5 на40 страивается на третью, пятую или другую более высокую нечетную гармонику выходного тока инвертора, имеющего прямоугольную форму. Величина напряжения на конденсаторе 32 и по4S следовательной резонансной цепочке регулируется выпрямителем 1 с помощью блока 15 управления и задатчика

24 напряжения. Распределение напряжений между третьим и четвертым контурами осуществляется изменением час50 тоты следования управляющих импульсов инвертора. Причем если один контур входит в резонанс, то другой выходит из него, вследствие чего напряжение на одном контуре растет, а на другом падает. Регулирование напряжения пятого контура осуществляется изменением формы выходного тока инвертора, 08 i воздействующего на амплитуду высшей гармоники.

Форма выходного тока инвертора зависит от фазового сдвига управляющих импульсов тиристоров анодной группы относительно импульсов катодной группы и определяется управляемыми линия« ми задержки. Фазовый сдвиг импульсов, а .соответственно и напряжение на кон" туре 5 задаетсяязадатчиком 25 напряжения. Регулятор фазы задает частоту генерации управляющих импульсов задающего генератора 30, а также их фазу относительно резонанса контура 4. Ли" ния 27 задержки позволяет менять фазу сигнала, вырабатываемого регулятором фазы и изменить частоту следования управляющих импульсов. Датчики температуры 12-14 вырабатывают сигналы, пропорциональные температурам соответствующих тиглей, которые сравниваются элементами 17-20 сравнения с сигналами задатчиков 21-23 температ.уры.

Технологический процесс непрерыв- . ной варки оптического стекла производится круглосуточно в течение 3060 сут,в платиновых тиглях, нагреваемых индукционными катушками. В тигель контура 3 постоянно поступает шихта и расплавляется в нем. Расплав стекла постоянно перетекает в тигель контура 4, из него в тигель контура 5, и далее на .выход готовой продукции.

В каждом тигле поддерживается стро" го определенная температура изменени. ем мощности. При этом контуры 3 и 4 потребляют приблизительно равную мощность, а контур 5 — на порядок меньше.

Первоначальное значение напряжений каждого контура определяется уровнями сигналов, вырабатывающих задатчиками

24 и 25 напряжения, регулятором 26 фазы, а также подбором емкости конденсаторов 9-11. По мере нагрева .тиглей на выходе датчиков 12-14 появляются сигналы, пропорциональные температуре расплава стекла. По достижении температуры тигля контура 3 заданной величины, определяемой уставкой задатчика 21 температуры, на выходе элемента 16 сравнения появляется сигнал, который через элемент 17 сравнения воздействует на напряжение управленйя блока 15 управления выпрямителя, вырабатываемое задатчиком 24 напряжения °

При этом напряжение на выходе выпрямителя 1 уменьшается и поддерживается

7 10015 на уровне, соответствующем заданной температуре тигля 3-го контура. По достижении температуры тигля 4-го контура заданной величины, определяемой уставкой задатчика 22 температуры 5 на .выходе элемента 20 сравнения появляется сигнал, величина которого определяет .величину задержки, создаваемую первой управляемой линией 27 задержки, которая уменьшает частоту импульсов задающего генератора 30 °

При этом контур 4 отдаляется от, резонанса и напряжение на нем падает, а контур 3 приближается к резонансу и напряжение на нем растет, что при" водит к некоторому росту температуры его тигля. С уменьшением напряжения выпрямителя падает температуре тигля контура 4. Это приводит к увеличению частоты задающего генератора 30 и 20 возрастанию напряжения на контуре 4.

Таким образом, распределение мощности между контурами 3 и контуром 4 регулируется изменением величины напряжения выпрямителя и частоты инвео->5 тора. По достижении температуры тигля контура 5 величины, определяемой уставкой задатчика 22 температуры, на выходе элемента 18 сравнения, появляется сигнал, который увеличивает ЗО напряжение задержки 28 и 29 и саму задержку, В форме тока нагрузки пауза увеличивается, а амплитуда высшей гармоники, на которую настроен контур, умоньшается и поддерживается на за- 35 данном уровне.

Таким:образом, используя один преобразователь, можно плавно регулироват.ь мощность во всех трех контурах и поддерживать с большой точ- щ ностью температуру расплава стекла на заданном, уровне.

В предлагаемой установке с плавным регулированием мощности в каждом контуре высокая стойкость тиглей позво- 5 ляет довести срок непрерывной работы до 2-3 месяцев, а ее производительность повысить в 1,3-1,5 раза. Редкие остановки на ремонт, а также высокая точность стабилизации температуры расплава стекла в каждой зоне приводят к снижению в 1,2 раза брака выпускаемой продукции и повышению в 1,31,5 раза йроизводителвности труда. % формула изобретения 55

Индукционная установка повышенной частоты, содержащая статический преоб08 8 разователь частоты с управляемыми выпрямителем и инвертором,снабженным на выходе компенсирующим конденсатором, параллельно которому включены три последовательно соединенных параллельных колебательных контура, снабженных датчиками температуры, выход первого иэ которых соединен с первым входом первого блока сравнения, подключенного вторым входом к эадатчику температуры, а выходом — к первому входу второго блока сравнения, второй вход которого соединен с эадатчиком напряжения, а выход через блок управления - с управляющим входом выпрямителя, выход датчика температуры третьего контура соединен .с первым входом третьего блока сравнения, второй вход которого связан с вторым эадатчиком температуры, а выход - с первым входом четвертого блока сравнения, подключенного вторым входом к эадатчику напряжения, и регулятор фазы, свя.занный через задающий генератор и формирователь импульсов с управляющими входами инвертора, о.т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения точности раздельного регулирования температуры в контурах, установка снабжена тремя управляемыми линиями задержки и пятым блоком сравнения, связанным одним входом с третьим эа-, датчиком температуры, вторым входом с датчиком температуры второго конгтура, а выходом - с управляющим входом первой линии задержки, включенной между регулятором фазы, подключенным входом к второму контуру, и .задающим генератором, два выхода которого соединены с входами формирователя непосредственно, а два других - через .вторую и третью линию задержки, управляющие входы которых подключены к выходу четвертого блока сравнения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР и 813825, кл. Н 05 В 6/06, 1979.

2. Тезисы докладов ill Всесоюзной научно-технической конференции "Применение в технологических процессах машиностроительного производства полупроводниковых преобразователей частоты", Уфа, 1980.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Н 298528/07, кл. Н 05 В 6/06, 1981.

1001508

Составитель О.Турпак

Редактор Е.Кинив Техред Ж.Кастелевич Корректор М.Шароши

Заказ 1454/76 Тираж 843 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.