CS213981B1 - Výstupní transformátor pro vysokofrekvenční indukční ohřev - Google Patents

Description

Předmětem vynálezu je výstupní transformátor pro vysokofrekvenční indukční ©hřev, s regulací činitele vazby vzájemným osovým posuvem primárního a sekundárního vinutí vůči sobě.

U výstupního transformátoru pro vysokofrekvenční indukční ohřev je primární strana transformátoru zařazena do oscilačního obvodu elektronkového generátoru, k sekundární straně se připojuje ohřívací cívka čili induktor. Napětí na primární straně bývá vysoké v souvislosti s provozním napětím na anodě elektronky. Účelem transformace je snížení napětí na hodnotu požadovanou induktorem, a současně zvýšení proudu. Součin napětí je je zdánlivý výkon, v primářů v sekundářů N₂· ^s přibližností lze zdánlivý výkon pokládat za stejný jako výkon čistě jalový, jak bude užíváno v dalším textu.

Oacilační obvod v rezonanci ae projevuje ejako ohmický odpor, zvaný náhradní nebo zatěžovací. Tento odpor má jistou optimální velikost, při níž je účinnost elektronky nejvyšší, nebo je nejvyšší dosažitelný pracovní výkon. Moderní elektronky s vysokou účinností jsou v tomto ohledu zvlášt citlivé. Není-li zatěžovací odpor optimální, účinnost i výkon se podstatně snižuje. Na svorky induktoru je třeba přivádět potřebný pracovní výkon P₂, současně však i potřebný jalový výkon íi₂» Vzájemný peměr těchto výkonů je dán činitelem jakostí induktoru Q = N₂ / P₂. Jalový výkon cirkulující v primárním obvodu transformátoru jev určitém poměru lt jalovému výkonu v sekundárním obvodu s induktorem.

213981 2

Tento poměr závisí na činiteli vazby mezi oběma obvody a na indukčnosti připojeného induktoru. Je-li indukčnost induktoru příliě odlišná od indukčnosti sekunádu transformátoru, musí být jalový výkon R^ v primářů neúměrně zvýšen. Velikost pracovního výkonu a tím i zatížení elektronky lze tudíž regulovat a to bui volbou velikostí primárního jalového výkonu R^ nebo volbou poměru jalových výkonů Wg^{5 w}i· BOjgulace primárního jalového výkonu R-^ změnou velikosti kapacit-a indukčností, nebo pomocí napěíového děliče, nebo jiným přepojováním zpravidla není plynulá, manipulace při tom je zdlouhavá a vyžaduje zabezpečovací opatření proti úrazu vysokým napětím. Musí být-.usachován odrušovací účinek stínících krytů. Regulace změnou poměru jalových výkonů R^: R^ vyžaduje transformátor s proměnnou vazbou, což dociluje změnou polohy primárního vinutí vůči vinutí sekundárnímu. S ohledem na nezbytnost vzduchového dielektrika je však maximální činitel vazby vždy nižší než u transformátoru s neměnnou vazbou as pevným dielektrikem, takže poměr R^ je nízký a tím nevýhodný.

Průmyslové vf generátory tvoří zpravidla typovou řadu podle velikosti jmenovitého pracovního výkonu. Každý člen této řady má také jiný jalový výkon, a k tomu by měl náležet i jiný vf transformátor pro každý člen řady. Tomuto požadavku nelze ve výrobním programu prakticky vyhovět. Zvolíme-li pra celou řadu jediný univerzální typ transformátoru, nemůžeme vždy využít plného výkonu generátoru pro omezenou možnost přizpůsobení. Generátor může být nevhodně zatížen a jeho výkon i účinnost se zhorší. Tyto nevýhody způsobí, že některé aplikace indukčního ohřevu nejsou proveditelné nebo nejsou proveditelné hospodárně.

Uvedené nevýhody odstraňuje převážnou měrou výstpní transformátor podle vynálezu, určený pro vysokofrekvenční indukční ohřev, sestávající z primárního vinutí ve tvaru cívky, souose vložené do-sekundárního vinutí válcového tvaru, přičemž obojí vinutí je oddělitelně upevněno na nosném mechanismu, pomocí kterého se zajišluje regulace činitele vazby osovým vysouváním primárního vinutí ze sekundárního vinutí, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že primární vinutí má tvar komolého kužele, k jehož krajnímu závitu s větším průměrem je připojen uzemněný pól oscilačního obvodu a ke krajnímu závitu s menším průměrem je připojen napětový pól oscialčního obvodu. Sekundární vinutí je podle vynálezu tvořeno nejmíň jedním závitem s vývody pro připojení k induktoru při jednom okraji vinutí^

Primární vinutí je vysunovatelné uzemněným krajním závitem směrem ven ze sekundárního vinutí. Má-li sekundární vinutí podle vynálezu více než jeden závit, jsou další závity připojený k předchozímu vždy párem zkřížených spojek, takže vývody pro připojení k induktoru jsou při jednom okraji sekundárního vinutí.

Hlavní výhodou výstupního transformátoru podle vynálezu, s proměnným činitelem vazby je, že jak primární tak i sekundární vinutí jsou samostaným, oddělitelným konstrukčním celkem, přičemž oba tyto celky, nejsou spolu mechanicky přímo spojeny, nýbrž jen upevněny na nosném mechanismu, který řídí jejich vzájemnou polohu. Soustava obsahuje více primárních i sekundárních vinutí stejného tvaru i rozměrů, ale s různým počtem závitů. Obojí vinutí lze podle potřebyrůzně kombinovat. Taková stavebnice umožňuje vytvořit transformátor vhodný jak k danému generátoru, tak i k danému induktoru.

Primární vinutí podle vynálezu je konstruováno tak, že maximální činitel vazby se blíží činiteli vazby transformátoru a neměnnou vazbou, a s pevným dielektrikem, ačkoliv u transformátoru dle vynálezu je dielektrikem vzduchi Toho je dosaženo kuželovým tvarem vinutí, přičemž průměr vinutí na uzemněném okraji vinutí je větěí a na napěťovém okraji menší, takže izolační mezera vůči vnějšímu válcovému sekundárnímu vinutí je v souladu s napětím na jedíotlivých místech. Tím se docílí těsnější vazba než při obvyklém vinutí ve tvaru válcové cívky, nezmenší se však napěťová pevnost. Velkou výhodou vzduchové izolace je jednoduchá a levná výroba transformátoru bez komplikací, které přináší užití izlantu. Zmenšování činitele vazby dle vynálezu nastává vysunováním primárního 'vinutí ze sekundárního, přičemž uzemhěný okraj vinutí s větším průměrem se vysouvá Směrem ven ze sekundárního vinutí. Průběh zmeněování činitele vazby v závislosti na zdvihu je při tom strmější než by byl při vysunování opačným směrem, a je i strmější než by byl při cívce válcového tvaru. Potřebná délka zdvihu je proto krátká a zabere málo místa. Sekundární vinutí ebepíná primární vinutí z vnějšku a má podle vynálezu jeden nebo více závitů, přičemž vývody pro připojení induktoru jsou vždy na stejném místě. Za tím účelem je u dvou nebo více závitového vinutí užita permutace.

Příklad provedení výstupního transformátoru podle vynálezu je znázorněn s&hematicky na připojených výkresech, kde na obr. 1 v pohledu primární vinutí, na obr. 2 je dvouzávitové sekundární vinutí, na obr. 3 je v řezu primární vinutí vložené souose do sekundárního vinutí, připojeného k induktoru, na obr. 4 je půdory primárního vinutí, vloženého souose do sekundárního vinutí, připojeného k induktoru.

Výstupní transformátor podle vynálezu sestává z primárního vinutí 1, zasunutého souose do sekundárního vinutí 6, k jehož vývodům 8je připojen induktor 13. Primární vinutí 1 i sekundární vinutí 6 jsou umístěny na sobě nezávisle na nosném mechanismu, který není zakreslen, pomocí kterého se zajišťuje regulace činitele vazby osovým vysouváním primárního vinutí 1 ze sekundárního vinutí 6 ve směru šipky na obr. 1 a 3. Primární vinutí 1 je podle vynálezu obr. 1 a 3,vytvořeno z cívky ve tvaru komolého kužele, zhotovené z měděné vodou chlazené trubky. Ke krajnímu závitu 2 s větším průměrem je připojen uzemněný pól 2 oscilačniho obvodu a ke krajnímu závitu £ s menším průměrem je připojen napěťový pól 2 oscilačniho obvodu. Sekundární vinutí 6 může být podle vynálezu provedeno jako jednozávitové nebo vícezávitové obr. 2. Jestliže je sekundární vinutí 6 tvořeno jedním závitem J, má při jednom okraji vývody 8^§ pro připojení k induktoru 13, obr. 3,4.

Jestliže je sekundární vinutí 6 vytvořeno jako vícezávitové, obr. 2, je další závit 10 spojen s předchozím závitem 2 pomocí zkřížených spojek 11.12. přičemž vývody 8^ pro připojeni k induktoru U jsou při jednom okraji sekundárního vinutí 6. Výhodou výstupního transfor mátoru podle vynálezu je také to, že jak primární vinutí 1, tak i sekundární vinutí 6 jsou na nosném mechanismu, který není znázorněn, upevněny oddělitelně, například pomocí malého počtu šroubů a že k transformátoru přísluší další primární a sekundární vinutí vhodného tvaru, avšak s jiným počtem závitů.

Funkce výstupního transformátoru podle vynálezu je tato: Předpokládejme, že podle zamýšlené aplikace indukčního ohřevu byl zkonstruován induktor charakterizovaný určitou inukčností a činitelem jakosti Q. Tyto hodnoty bývají podle druhu aplikace velmi různé.

Volba sekundárního vinutí se řídí indukčností induktoru. Pro induktory s malou indukčností volíme jednozávitový sekundář, pro induktory š větší indukčností dvoj-nebo více závitový. Primární vinutí volíme s takovým počtem závitů, jaký odpovídá oscilačnímu

213981 ' 4.....

obvodu příslušného generátoru. Zvolené vinutí se namontuje na nosný mediánismus.

Zatížení generátoru se reguluje vysunutím primářů ze sekundářů takto:

Je-li činitel jakosti induktoru Q = vysoký, zasune se primář hluboko do sekundářů, případně až tak, že čelní rovina krajního závitu 2 lícuje s horním okrajem sekundárního vinutí 6. Vzniklým vyšším činitelem vazby se docílí vyšší poměr výkonů ^2 ^: a tím také vyšší výkon N₂ : Pg zatížení vzroste až na optimální hodnotu.

Naopak při nízkém činiteli Q stačí pro stejné zatížení nižší hodnota poměru

N2 : N^ a proto i nižší činitel vazby, který se disáhne vysunutím primárního vinutí ven ze sekundářů.

Claims (2)

1. Výstupní transformátor pro vysokofrekvenční indukční ohřev, sestávající z primárního vinutí ve tvaru cívky, souose vložené do sekundárního vinutí válcového tvaru, přičemž obojí vinutí je oddělitelně upevněno na nosném mechanismu pro činitele vazby psovým vysouváním primárního vinutí ze sekundárního vinutí, vyznačující se tím, že primární vinutí(l) má tvar komolého kužele, k jehož krajnímu závitu (2) s větším průměrem je připojen uzemněný pól (3) oscilačního obvodu a ke krajnímu závitu (4Í s menším průměrem je připojen napěťový pól (5) oscilačního obvodu, přičemž sekundární vinutí (6) je tvořeno nejméně jedním závitem (7) s vývody (8,9) pro připojení k induktoru (13) při jednom okraji sekundárního vinutí (6).

2. Výstupní transformátor podle bodu 1, vyznačující se tím, že sekundární vinutí (6) má k prvnímu závitu (7) další závity (10) připojeny vždy párem zkřížených spojek (11,12).