Anordnung zum induktiven Erwärmen von ferromagnetischen Metallkörpern
mit Mittelfrequenz Zur induktiven Heizung von Metallteilen verwendet man je nach
Größe und Form des zu beheizenden Körpers Frequenzen zwischen Netzfrequenz und Hochfrequenz.
Abgesehen von dem Sonderfall, in dem die Netzfrequenz unmittelbar zur Anwendung
gelangt, erfordert dieses Verfahren Frequenzumformer von der Netzfrequenz auf die
Heizfrequenz. Im allgemeinen wird man dabei ruhende Frequenzwandler gegenüber umlaufenden
bevorzugen, da bei kleinen Einheiten ihr Wirkungsgrad besser und die Betriebssicherheit
höher ist.Arrangement for inductive heating of ferromagnetic metal bodies
with medium frequency For inductive heating of metal parts one uses depending on
Size and shape of the body to be heated. Frequencies between mains frequency and high frequency.
Apart from the special case in which the network frequency is directly used
This procedure requires frequency converters from the mains frequency to the
Heating frequency. In general, one will use static frequency converters versus revolving ones
because their efficiency and operational reliability are better with small units
is higher.
Die Erfindung betrifft nun den Fall, daß die Heizfrequenz etwa der
3fachen Netzfrequenz entspricht. Das ist z. B. bei der Heizung von Zylinderkörpern
mit etwa 150 mm sö der Fall, was praktisch z. B. für Kunststoffpressen von Bedeutung
ist. Die 3fache Netzfrequenz kann in an sich bekannter Weise mit einer Anordnung
nach Fig. 1 erzeugt werden. Ein Stern-Dreieck-Transformator ohne Nullpunktverbindung
(Schaltung Fig. l a) aber mit magnetischen Rückschlüssen R nach Fig. 1 b
(Fünfschenkeltransformator) trägt eine offene Dreieckwicklung auf der Sekundärseite.
Da sich die 3fachen Harmonischen des Magnetisierungsstromes wegen des offenen Nullpunktes
primärseitig nicht ausbilden können, entsteht eine entsprechende Spannung an den
Klemmen A und B
der offenen Dreieckwicklung bzw. es kann ein Strom
entnommen werden, der im wesentlichen die Harmonische 3. Ordnung enthält. Dieser
Strom kann in bekannter Weise zur induktiven Heizung verwendet werden.The invention now relates to the case that the heating frequency corresponds approximately to 3 times the network frequency. This is z. B. in the heating of cylinder bodies with about 150 mm so the case, which is practically z. B. is important for plastic presses. Three times the network frequency can be generated in a manner known per se with an arrangement according to FIG. 1. A star-delta transformer without zero-point connection (circuit Fig. L a) but with magnetic yokes R of FIG. 1 b (five-limb transformer) carries an open delta winding at the secondary side. Since the 3-fold harmonics of the magnetization current cannot develop on the primary side due to the open zero point, a corresponding voltage is generated at terminals A and B of the open delta winding or a current can be drawn which essentially contains the 3rd order harmonic. This current can be used in a known manner for inductive heating.
Die Erfindung sieht vor, nicht den Strom eines Stern-Dreieck-Frequenzvervielfachers
3facher Frequenz, der in der Dreieckwicklung entsteht, zur Heizung zu benutzen,
sondern sie besteht darin, daß der im Frequenzwandler erzeugte magnetische Fluß
3facher Frequenz unmittelbar durch den ferromagnetischen Metallkörper geleitet wird
und diesen erwärmt. Dieser Fluß 3facher Frequenz läßt sich ohne weiteres vom Fluß
der Grundfrequenz trennen, wenn man ein Magnetgestell nach dem Prinzip der Fig.
2 verwendet. Dieses System besteht aus dem üblichen dreischenkligen Dreiphasentransformator,
der einen unbewickelten Rückschlußschenkel R trägt. Dieser Rückschlußschenkel führt
bei völliger elektrischer und magnetischer Symemtrie des Systems keinen Fluß der
Grundfrequenz, da sich die Flüsse der 3 Phasen in jedem Augenblick zu Null addieren.
Dagegen addieren sich die Flüsse 3facher Frequenz der 3 Phasen in diesem Rückschlußschenkel
in bekannter Weise zu dem 3fachen Wert des Flusses in einem einzelnen bewickelten
Schenkel.The invention does not provide for the current of a star-delta frequency multiplier
3 times the frequency that arises in the triangular winding to be used for heating,
it consists in the magnetic flux generated in the frequency converter
3 times the frequency is passed directly through the ferromagnetic metal body
and heats it up. This 3-fold frequency flow can be easily removed from the flow
separate the fundamental frequency, if one uses a magnet frame according to the principle of Fig.
2 used. This system consists of the usual three-legged three-phase transformer,
which carries an unwound return leg R. This return leg leads
with complete electrical and magnetic symmetry of the system there is no flow of the
Basic frequency, as the flows of the 3 phases add up to zero at any moment.
On the other hand, the fluxes of 3 times the frequency of the 3 phases add up in this return leg
in a known manner to 3 times the value of the flow in a single wound
Leg.
Nach einer Weiterentwicklung der Erfindung wird der zu beheizende
Metallteil in diesem Rückschlußschenkel derart angeordnet, daß er von dem Flusse
3facher Frequenz so durchflossen wird, daß die gewünschte Heizwirkung erzielt werden
kann. Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Pi, P2, P3 sind die bewickelten
Schenkel der drei Phasen, J1 und J2 die diese Schenkel verbindenden Joche. V1 und
VZ sind zwei Verbindungsjoche, die den Fluß 3facher Frequenz axial durch das zylindrische
Heizobjekt H leiten.According to a further development of the invention, the one to be heated
Metal part arranged in this yoke leg so that it is from the river
3 times the frequency is flowed through so that the desired heating effect can be achieved
can. Fig. 3 shows an embodiment of the invention. Pi, P2, P3 are the wrapped ones
Legs of the three phases, J1 and J2 the yokes connecting these legs. V1 and
VZ are two connecting yokes, the flow of 3 times the frequency axially through the cylindrical
Conduct heating object H.
Die Anordnung hat gegenüber bisherigen Verfahren zur induktiven Heizung
mit Mittelfrequenz folgende Vorteile: 1. Es fallen die Sekundärwicklungen der Frequenzwandler
weg. 2. Das Heizobjekt braucht keine Heizwicklung zu erhalten. 3. Es werden keine
Verbindungsleitungen zwischen Frequenzwandler und Heizobjekt benötigt. 4. Durch
den Wegfall der Zwischenverbindung und der Sekundärwicklungen der Wandler werden
die Verluste geringer.The arrangement has compared to previous methods for inductive heating
with medium frequency the following advantages: 1. The secondary windings of the frequency converters are eliminated
path. 2. The heating object does not need to have a heating coil. 3. There won't be any
Connection cables are required between the frequency converter and the heating object. 4. Through
the elimination of the interconnection and the secondary windings of the transducers
the losses are lower.
Zur Überwindung des magnetischen Widerstandes des Heizobjektes muß
eine Magnetisierungsblindleistung 3facher Frequenz (150 Hz) aufgebracht werden.
Um eine höhere Ausnutzung des Umformers zu erreichen, ist es zweckmäßig, diese Magnetisierungsleistung
3facher Frequenz nicht durch den Wandler, sondern durch Kondensatoren aufzubringen.
Diese werden erfindungsgemäß nach Fig. 4 auf der Primärseite des Wandlers in Stern
geschaltet, der so gewonnene Sternpunkt mit dem Sternpunkt der primären Wandlerwicklungen
verbunden. Der über diese Verbindung fließende kapazitive Strom 3facher Frequenz
wird so groß gemacht, daß er die Magnetisierungsamperewindungen für den magnetischen
Heizkreis gerade liefert. Zusätzlich verbessern diese Kondensatoren den Leistungsfaktor
des Wandlers auf der 50 Hz-Seite in bekannter Weise.To overcome the magnetic resistance of the heating object must
a magnetizing reactive power of 3 times the frequency (150 Hz) can be applied.
In order to achieve a higher utilization of the converter, it is advisable to use this magnetizing power
3 times the frequency not to be applied by the converter, but by capacitors.
According to the invention, these are shown in FIG. 4 on the primary side of the converter in star
switched, the neutral point obtained in this way with the neutral point of the primary transformer windings
tied together. The capacitive current of 3 times the frequency flowing through this connection
is made so large that it has the magnetization ampere turns for the magnetic
Heating circuit is currently delivering. In addition, these capacitors improve the power factor
of the converter on the 50 Hz side in a known manner.
Soll zur Heizung eine höhere Frequenz als die 3fache Netzfrequenz
verwendet werden, so kann das in bekannter
Weise dadurch erfolgen,
daß man durch Vorschaltung eines in Stern geschalteten Vervielfachers nach Fig.
1 a ein Dreiphasensystem von 150 Hz erzeugt und an dieses den eigentlichen Heizwandler
anschließt, so daß die Heizfrequenz 450 Hz beträgt.Should a higher frequency for heating than 3 times the mains frequency
can be used in a familiar
In a manner that
that by connecting a star-connected multiplier according to Fig.
1 a generates a three-phase system of 150 Hz and to this the actual heating converter
connects so that the heating frequency is 450 Hz.