CS234142B1

CS234142B1 - Connection to power semiconductor converter especially frequency converter for induction heating

Info

Publication number: CS234142B1
Application number: CS363382A
Authority: CS
Inventors: Josef Rada; Oskar Kovarik
Original assignee: Josef Rada; Oskar Kovarik
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1985-04-16

Abstract

Vynález se týká zapojení k napájení polovodičového měniče, zejména měniče kmitočtu pro indukční ohřevy a řeší problém připojení polovodičového měniče přímo na sil bez oddělovacího transformátoru a ochranu před nebezpečným napětím ha neživých částech celého zařízení. Účelu se dosahuje tak, že k třífázové síti je mezi měnič a hlavni pojistky připojen reaktor a zapínací prvek, k němuž je přes impedanci paralelně připojen stykač, k jehož výstupním svorkám je paralelně připojena plovoucí ochrana, přičemž k vstupním měřicím transformátorům 9 výstupním měřicím transformátorům je připojena ochrana proti nadměrnému proudu v nulovém vodiči. Zapojení je vhodné zejména pro napájení indukčních ohřívacích zařízení pomocí statických měničů kmitočtu.The invention relates to a connection to the power supply of a semiconductor converter, in particular a frequency converter for induction heating and solves the problem of connecting a semiconductor converter directly to the power supply without an isolating transformer and protection against dangerous voltage h in non-live parts of the entire device. The purpose is achieved by connecting a reactor and a switching element to the three-phase network between the converter and the main fuse, to which a contactor is connected in parallel through impedance, to whose output terminals a floating protection is connected in parallel, while protection against excessive current in the neutral conductor is connected to the input measuring transformers 9 and output measuring transformers. The connection is particularly suitable for powering induction heating devices using static frequency converters.

Description

Vynález se týká zapojení k napájení polovodičového měniče, zejména měniče kmitočtu pro indukční ohřevy, připojeného na napájecí sil bez oddělovacího transformátoru.The invention relates to a circuit for supplying a semiconductor converter, in particular a frequency converter for induction heating, connected to a power supply without an isolating transformer.

Až dosud se, zejména u indukčních ohřevů, používá zapojení, kde před každým tyristorovým měničem kmitočtu je vřazen oddělovací transformátor, který měnič oddělí galvanicky od napájecí sítě. Tento transformátor je poměrně drahý, zabírá značné místo a jsou v něm i značné energetické ztráty. Přitom má často jen funkci oddělovací a má převod napětí 1:1. Mnoho měničů se dá provést se vstupním napětím např. 3 x 380 V/50 Hz a je výhodné, jestliže transformátor může potom zcela odpadnout.Until now, especially in the case of induction heaters, a circuit has been used, where each thyristor frequency converter is preceded by a decoupling transformer, which separates the converter galvanically from the mains. This transformer is relatively expensive, occupies a lot of space and has considerable energy losses. In this case, it often has only a decoupling function and a 1: 1 voltage conversion. Many inverters can be implemented with an input voltage of, for example, 3 x 380 V / 50 Hz and it is advantageous if the transformer can then be completely omitted.

Uvedené nevýhody odstraňuje zcela zapojení podle vynálezu k napájení polovodičového měniče, zejména měniče kmitočtu pro indukční ohřevy, kde napětí sítě je shodné se vstupním napětím měniče, kde podstata vynálezu spočívá v tom, že k třífázové síti je mezi měnič a hlavní pojistky připojen reaktor a zapínací prvek, k němuž je přes impedanci paralelně připojen stykač, k jehož výstupním svorkám je paralelně připojena plovoucí ochrana, přičemž k vstupním měřícím transformátorům a výstupním měřícím transformátorům je připojena ochrana proti nadměrnému proudu v nulovém vodiči. Podle vynálezu může být mezi stykač a plovoucí ochranu vřazen paralelně třífázový transformátor.These disadvantages are eliminated completely by the circuit according to the invention for the power supply of a semiconductor converter, in particular a frequency converter for induction heating, where the mains voltage is identical to the input voltage of the converter, the essence of the invention is an element to which a contactor is connected in parallel via impedance, the floating terminals of which are connected in parallel to the output terminals, and an overcurrent protection in the neutral is connected to the input measuring transformers and the output measuring transformers. According to the invention, a three-phase transformer can be connected in parallel between the contactor and the floating protection.

Hlavní výhodou zapojení podle vynálezu je, že jeden nebo více elektrických měničů je připojeno na elektrickou sil přímo, bez transformátoru. Aby se získala potřebná reaktance pro komutaci polovodičových prvků v měniči, je mezi sil a měnič zařazenThe main advantage of the circuitry according to the invention is that one or more electrical converters are connected directly to the electrical power, without a transformer. In order to obtain the necessary reactance for commutation of semiconductor elements in the converter, the

- 2 234 142 reaktor, (indukčnost), který zároveň omezuje zkratové proudy a zároveň a dalšími prvky působí i jako Částečný filtr pro vyšší harmonické. Zapojení podle vynálezu odstraňuje velký, pracný a drahý oddělovací transformátor a nahrazuje jej jednoduchým reaktorem. Zároveň řeší zapojení zařízení tak, aby mohla být provedena ochrana zařízení proti nebezpečnému dotyku nulováním. Celé zařízení se zlevní, spotřebuje méně deficitního materiálu a stoupne i jeho energetická účinnost, protože odpadnou ztráty v transformátoru. Ztráty v reaktoru jsou totiž několikanásobně nižší než v transformátoru.- 2 234 142 reactor (inductance), which at the same time limits short-circuit currents and at the same time and other elements acts as a Partial filter for higher harmonics. The circuit according to the invention removes the large, laborious and expensive isolation transformer and replaces it with a simple reactor. It also solves the connection of the device so that the device can be protected against dangerous contact by resetting. The whole device becomes cheaper, consumes less deficit material and increases its energy efficiency as the losses in the transformer are eliminated. The losses in the reactor are several times lower than in the transformer.

Příklad zapojení podle vynálezu je znázorněn schematicky na výkrese na obr. 1 a na obr. 2 je příklad zapojení stykače 2 ^sezpožďovacím obvodem.An example of a circuit according to the invention is shown schematically in the drawing in Fig. 1 and in Fig. 2 is an example of the connection of a contactor 2 ^{with a} delay circuit.

U zapojení podle vynálezu (obr. 1) k napájecí aplikačního zařízení 2., například zařízení k indukčnímu ohřevu, z třífázové energetické sítě přes polovodičový měnič 1, kde napětí sítě je shodné se vstupním napětím měniče χ, je k třífázové síti mezi měnič χ a hlavní pojistky 2 připojen reaktor 2 - indukčnost a zapínací prvek £, kterým může být jistič nebo stykač, k němuž je přes impedanci 6 paralelně připojen stykač 2· K výstupním svorkám stykače 2 je paralelně připojena plovoucí ochrana 8 a to buď přímo svými vstupy a nebo prostřednictvím paralelně vřazeného třífázového transformátoru 2.· V zapojení je do každé fáze mezi hlavní pojistku 2 ^a reaktor 2 vřazen vstupní měřicí transformátor 10 a mezi měnič χ a aplikační zařízení 2 je vřazen vždy jeden výstupní měřicí transformátor 11. Stykač 2 může být na střídavý proud a může být zapojen známým způsobem tak, že jeho cívka 13 je připojena k usměrňovači, tvořenému transformátorem 12 (obr. 2) a diodami 15 v Gratzově zapojení. S cívkou 13 stykače je v sérii odpor 16 přemostěný kondenzátorem 17 a kontaktem 2 ^a paralelně k cívce 13 stykače 2 3^e připojen po sepnutí stykače 2 zpožďovací kondenzátor 18. Cívka 14 zapínacího prvku £ je propojena se zapínacím prvkem 20 a vypínacím prvkem 19. Primární vinutí transformátoru 12 je v zapojení jištěno pojistkou 22 a sekundární vinutí transformátoru 12 je jištěno pojistkou 21.In the circuit according to the invention (FIG. 1) to a power supply application device 2, for example an induction heating device, from a three-phase power supply through a semiconductor converter 1, where the supply voltage is equal to the input voltage of the converter χ the main fuse 2 is connected to the reactor 2 - inductance and switching element 6, which can be a circuit breaker or contactor, to which a contactor 2 is connected in parallel via an impedance 6. The floating terminals 8 are connected in parallel to the output terminals of contactor 2. In the wiring, an input measuring transformer 10 is connected between each main fuse 2 ^{and the} reactor 2 and one output measuring transformer 11 is connected between the inverter and the application device 2. Contactor 2 can be alternating current. and can be connected in a known manner such that j The coil 13 is connected to a rectifier consisting of a transformer 12 (FIG. 2) and diodes 15 in the Gratz circuit. With a coil 13 of the contactor are in series resistor 16 bridged capacitor 17 and terminal 2 ^and parallel to the coil 13 of the contactor ³ and 2 connected by switching two contactors delay capacitor 18th spool 14 of the fastening element £ is connected to the fastening element 20 and the tripping member 19. Primary the winding of the transformer 12 is fused in fuse 22 and the secondary winding of the transformer 12 is fused by fuse 21.

- 3 234 142- 3,234,142

Funkce zapojení podle vynálezu je tato: Podle obr. 1, kde je základní zapojení silových, obvodů je měnič χ s aplikačním strojem 2 například indukčním ohřevem, je připojen na síí třífázovou, například 3 x 380 V, 50 Hz s nulovým vodičem přes reaktor χ a zapínací prvek £. Paralelně ke kontaktům zapínacího prvku £ j® zapojen stykač 2» který má v sérii zapojenu impedanci 6 a paralelné třífázový transformátor £ s plovoucí ochranou 8. Plovoucí ochrana 8 může být alternativně připojena i přímo bez transformátoru 2. na svorky stykače £. Závisí to od napeíového přizpůsobení sítě a plovoucí ochrany 8. Stykač £ je vypínán vždy se zpožděním několika desetin sekundy a jeho zapojení, umožňující toto zpoždění, je znázorněno na obr. 2. Aby bylo možno použít ochranu proti nebezpečnému dotyku nulováním, musí být splněna podmínka, že při spojení kteréhokoliv fázového vodiče nebo s ním spojené živé elektrické části s kostrou strojů a přístrojů nastane vypnutí zařízení. Tato podmínka je zde splněna tím, že je hlídán pomocí vstupních měřicích transformátorů 10 proudu a příslušných ochran okamžitý součet všech tří proudů ve fázích Σ, Y, Z k měniči 1· Stejným způsobem je hlídán součet výstupních proudů z měniče pomocí měřicích transformátorů 11. Pokud tento součet nebude roven nule, to jest poteče nějaký proud nulovým vodičem, nastane okamžité odepnutí aplikačního zařízení 2, od sítě zapínacím prvkem £ a stykačem £. Úroveň proudu v nulovém vodiči je nastavitelná a může být volena i dosti nízká. Tím je zajištěna naprostá bezpečnost proti nebezpečnému napětí, které se může takto na neživých a nulovaných částech objevit.The wiring function according to the invention is as follows: According to Fig. 1, where the basic wiring is power, the circuit is converter χ with application machine 2 for example by induction heating, connected to a three-phase network, for example 3 x 380 V, 50 Hz. and a fastening element 6. A contactor 2 which has an impedance 6 connected in series and a parallel three-phase transformer 8 with floating protection 8 is connected in parallel to the contacts of the switching element 8 '. Alternatively, the floating protection 8 can also be connected directly to the contactor terminals 8 without the transformer 2. This depends on the voltage adaptation of the mains and the floating protection 8. The contactor 8 is always switched off with a delay of several tenths of a second and its wiring enabling this delay is shown in Fig. 2. This means that when any phase conductor or the associated live electrical part is connected to the frame of machines and devices, the device is switched off. This condition is fulfilled here by monitoring the instantaneous current transformers 10 and their respective protections with the instantaneous sum of all three currents in phases Σ, Y, Z to the inverter 1. this sum will not be zero, i.e. some current will flow through the neutral wire, the application device 2 will immediately be disconnected from the mains by the switching element 6 and the contactor 6. The level of current in the neutral is adjustable and can be selected quite low. This ensures complete safety against dangerous voltages that can thus occur on dead and neutral parts.

Zapojení podle vynálezu je možno využít tam, kde se dosud jednotlivé elektrické měniče připojovaly na síí přes oddělovací transformátory a kde napětí sítě je shodné se vstupním napětím měniče.The circuit according to the invention can be used where so far the individual electric converters have been connected to the mains via isolation transformers and where the mains voltage is identical to the input voltage of the converter.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

234 142

Wiring for powering a semiconductor converter, in particular a frequency converter for induction heating connected to a power supply without a isolation transformer, characterized in that the converter (1) is connected via contactors (4, 5) and reactors (3) to the supply network, in parallel to the contacts of the first contactor (4) or the second contactor (5), a floating protection (8) is connected either directly or via a transformer (7).

Connection according to claim 1, characterized in that a three-phase transformer (7) is connected in parallel between the contactor (5) and the floating protection (8).