DE2163614A1 - Vorrichtung und verfahren zur induktionsheizung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur induktionsheizung

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
    • H03K3/35Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar semiconductor devices with more than two PN junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region
    • H03K3/352Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar semiconductor devices with more than two PN junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region the devices being thyristors
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
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Description

  • Vorrichtuna und Verfahren zur Induktionsheizung Die Bezeichnung "Induktionsheizung" wird gewöhnlich für die Beschreibung eines Heizvorgangs verwendet, bei dem ein Gegenstand oder eine Charge, die ein oder mehrere Metalle enthält, einem magnetischen Wechselfluß unterworfen und dadurch erhitzt wird.
  • Dieser Fluß dient dazu, sich sehr schnell umkehrende Ströme oder Wirbelströme in dem zu erhitzenden Objekt aufgrund dieses Verfahrens zu induzieren, wodurch Wärme erzeugt wird. Gewöhnlich wird ein solchermagnetische Wechselfluß dadurch erzeugt, daß ein Wechselstrom durch eine den geheizten Gegenstand oder die geheizte Charge umgebende Spule fließt. Häufig muß diese Spule mit Wasser, das durch sie fließt, gekühlt werden, um das Schmal zen der Spule zu vermeiden.
  • Der dieser Art von Heizung dienende Wechselstrom wird normalerweise durch Verwendung der üblichen Ausrüstung zur Wechseistromerzeugung für die speziellen anzuwendenden Frequenzen erzeugt Die normalerweise verwendeten Frequenzen. schwanken in der Praxis im Bereich von etwa 400 bis etwa 500 000 Hz. Die genaue für einen speziellen Fall der Induktionsheizung gewählte t'requenz hängt von der Art der Anwendung ab. Allgemein werden höhere Frequenzen im angegebenen Bereich dann angewandt, wenn im wesentlichen eine Oberflächenerhitzung erzielt werden soll.
  • So werden bei der sogenannten elektronischen oder Hochfrequenz-Induktionsheizung, die in erster Linie die Außenfläche oder den Außenbereich eines Metallgegenstands erwärmen soll, Frequenzen von 100 000 bis 500 000 Hz oder sogar höher verwendet.
  • Die Erfindung dürfte auch ohne ins Einzelne gehendes Verständnis aller der Probleme verständlich sein, die beim konventionellen Induktionsheizvorgang, sud den die Vorstehende Diskussion hinweist, auftreten. Für die übliche Induktionsheizung werden häufig Radiofrequenzen verwendet. Hierdurch treten zahlreiche Probleme auf, die in der elektronischen Industrie ge-läufig sind. Bei den konventionellen Induktionsheizvorgängen haben es Probleme der Leistungsübertragung notwendig oder ratsam gemacht, spezielle Ubertragungskabel zu verwenden, und haben häufig zu erheblichem Leistungsverlust geführt. Außerdem sind bei den konventionellen Induktionsheizungsprozessen sowohl die hochfrequenten als auch die niederfrequenten Komponenten eines angelegten Wechselstroms gleich; wodurch es unmöglich wird, gleichzeitig Heizeffekte in verschiedenen Tiefen innerhalb des geheizten Objekts oder der -geheizten Charge zu erzielen.
  • Durch die Erfindung soll eine neue und. verbesserte Induktionsheizung geschaffen werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, verhältnismäßig einfache, billige und wirkungsgradgünstige Schaltungen zur Verwendüng beim Induktionsheizen zu schaffen und Schaltungen anzugeben, die einzelne Stromimpulse an eine Ausgangsspule, etwa die. für die Induktionsheizung verwendete Spule, abgeben; diese Impulse sind besonders nützlich beim Induktionaheizen.
  • Die Schaltungen sind freilich nicht ausschließlich für die Induktionsheizung nützlich. Sie können auch in anderen Anwendungsgebieten verwendet werden, bei denen eine Serie von zeitlich gesteuerten Stromimpulsen an eine Ausgangsspule abgegeben werden soll.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe steilt sich auch so dar, daß ein neues Verfahren zur Induktionsheizung angegeben werden soll, das Komponenten, die sowohl als hochfrequente als auch als niederfrequente KOmponenten angesehen werden können, verwendet, so daß gleichzeitig ein Heizeffekt in verschiedenen-Tiefen innerhalb des geheizten Gegenstands oder der geheizten Charge erhalten wird.
  • Die erfindungsgemäße Lösung wird erhalten durch die Verwendung einer Schaltung zum Anlegen einer Serie von Stromimpulsen an eine Ausgangsspule wie etwa die für die Induktionsheizung verwendete Spule. Gemäß der Erfindung enthält eine solche Schaltung eine Zeitsteuerschaltung, die an eine Gleichstromquelle anschließbar ist, und,einen Resonanzkrebs, der mit der Zeitsteuerschaltung verbunden ist und die Ausgangs spule enthält. Die verwendete Zeitsteuerschaltung enthält eine Stromentladungs- oder Durchlaßeinrichtung wie etwa einen gesteuerten Siliciumgleichrichter und eine Triggereinrichtung wie etwa eine Triggerdiode, also einen Zweirichtungs-Dioderiyristor, zum Betätigen der Stromentladungs- oder Durchlaßeinrichtung -und zum Speisen des Stroms in den Resonanzkreis.
  • Bei der erfindungsgemäßen Schaltung führt der dem Resonanzkreis eingespeiste Strom zum Entstehen eines Resonanzstrom, der dem Speisestrom entgegengesetzt ist, zur Durchlaßeinrichtung zurückfließt und diese dadurch für den-Entladestrom zum Resonanzkreis sperrt, bis später die Triggereinrichtung als Ergebnis des ihr von der Stromquelle eingespeisten Stroms die Entladeeinrichtung betätigt-, sodaß sie erneut Strom in den Resonanzkreis speist.
  • Mit der erfindungsgemäßen Schaltung kann die Folgefrequenz der an die Ausgangaspule' im Resonanzkreis gelieferten Impulse verändert werden und die Form der Impulse kann in beschränktem Umfang verändert werden, wie es für verschiedene spezielle Anwendungen erwünscht ist. Gemäß der Erfindung erhaltene, der Ausgangsspule eingespeiste Stromimpulse haben eine Impulsform mit positiven und negativen Komponenten von unterschiedlicher Höhe. Impulse dieser Form werden insofern für vorteilhaft gehalten, als sie-die Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungen bei der Induktionsheizung zum Heizen eines Gegenstands oder einer Charge in verschiedenen Tiefen ermöglichen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung. Es zeigen: Figur 1 einen Schaltplan einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; Figur 2 bis 5 grafische Darstellungen von Impulsformen und Stromverläufen an verschiedenen Punkten der-Schaltung nach Figur 1 bei deren Betrieb; Figur 6 einen Schaltplan einer gegenüber der Schaltung nach Figur 1 abgewandelten Ausführungsform, die eine Rückkopplung zum Steuern der Folgefrequenz der Impulse verwendet, die in einer Ausgangsspule erzeugt werden, die in einer der Schaltung nach Figur 1 entsprechenden Schaltung verwendet ist; Figur 7 einen Schaltplan einer weiteren abgewandelten Ausführungsform.
  • Aus einer ins Einzelne gehenden Uberprüfung der Zeichnung und der folgenden Beschreibung ergibt sich, daß die dargestellten Schaltungen das Konzept der Erfindung enthalten, jedoch nicht in technischem Sinn die Erfindung selbst sind. Das Grundkonept oder die Prinzipien der Erfindung können auch in anderen Schaltungen durch fachmännischen Entwurf auf dem Gcbiet der Elektronik angewandt werden.
  • Die Zeichnung zeigt als eine gegenwärtig bevorzugte Ausführungsform eine Schaltung 10 gemäß der Erfindung, die in erster Linie zur Verwendung bei der Induktionsheizung gedacht ist, jedoch auch für andere Zwecke verwendbar ist. Die Schaltung 10 kann als aus zwei Unterschaltungen aufgebaut gedacht werden, nämlich einer Zeitsteuerschaltung 12 und einem Resonanzkreis 14.
  • Die Erfindung zeichnet sich deutlich durch die Einfachheit dieser Unterschaltungen aus.
  • Die Zeitsteuerschaltung 12- ist aufgebaut aus einem gesteuerten Siliciumgleichrichter 16, einer Triggerdiode 18, etwa einem Zweirichtungs-Diodenhyristor oder einem in Sperrichtung durchbrechenden Halbleiter, ferner- einem Kondensator 20 und einem variablen Widerstand 22. Diese Bestandteile sind mit Hilfe von Drähten 24 so verbunden, daß sowohl an einer Klemme des Widerstands 22 als auch an der Basis des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 Strom B von einer geeigneten, nicht dargestellten Stromquelle über eine Eingangsleitung 26 eingespeist wird, die andere Klemme des Widerstands 22 mit einer Klemme des Kondensators 20 und mit einer Klemme der Triggerdiode 18 verbunden ist, deren andere Klemme mit dem Gatter des Siliciumgleichrichters 16 verbunden ist, und die andere Klemme des Kondensators 20 an die Kathode des Siliciumgleichrichters 16 angeschlossen ist.
  • Die Stromquelle kann irgendeine'geeignete Gleichstromquele sein. Auf Wunsch kann der Strom über die Eingangsleitung 26 durch eine mechanische oder eiktronische Zeitsteuerungseinrichtung eingespeist werden, die- zur Bestimmung der Arbeitsperiode der Schaltung 10 verwendet wird. Derjenige Draht 24, der den Kondensator 20 und den Siliciumgleichrichter 16 verbindet, ist an eine Verbindungsleitung 28 angeschlossen, die Strom von der Zeitsteuerschaltung 12 in den Resonanzkreis 14 speist.
  • Der Resonanzkreis 14 ist ein LC-Parallelresonanzkreis oder Topfkreis mit einer Spule 30 von verhältnismäßig großer Induktivität, einem Kondensator 32 und einer Arbeitsspule 34 von erheblich geringerer Induktivität als die Spule 30. Diese Bestandteile des Kreises 14 sind durch Drähte 36 zwischen die Verbindungsleitug 28 und eine Erdleitung 38 geschaltet, so daß die Spule 30 einen Zweig des Kreises 14 darstellt und der Kondensator 32 und die Arbeitsspule 34 in Reihe geschaltet sind und den anderen Zweig des Kreises 14 darstellen. Zweckmäßigerweise ist der Resonanzkreis 14 so aufgebaut, daß er Klemmen 40 enthält, die zum Anschließen der Arbeitsspule 34 an den Schwingkreis in beträchtlichem Abstand von den anderen Bestandteilen dieses Kreises 14 dienen.
  • Im Betrieb der Schaltung 10 wird Gleichstrom durch-die Eingangsleitung 26 sowohl dem Widerstand 22 als auch der Anode des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 zugeführt. Zum Zeitpunkt des Anschaltens der Schaltung 10 ist der Siliciumgleichrichter 16 im Sperrzustand und läßt damit den angelegten Strom nicht durch. Der Strom fließt jedoch durch den Widerstand 22zum Kondensator 20 und zur Triggerdiode 18. Der Widerstand 22 erfüllt die wichtige Funktion, beim Anlegen von Strom die Diode 18 von der direkten Speisung durch den Strom B+ zu schützen, da beim Anlegen des solchen Stroms unmittelbar an die Diode 18 diese automatisch leitend würde.
  • Der Kondensator 20 wird durch das Einfließen des Stroms geladen, die Triggerdiode 18 läßt jedoch den angelegten-Strom erst dann fließen, wenn der Kondensator 20 auf eine Spannung aufgeladen ist, die als die Durchbruchsspannung in Sperrichtung dieser Diode 18 bezeichnet wird. Ist der Kondensator 20 auf diese Durchbruchaspannung aufgeladen, so wird die Diode 18 leitend und läßt den Strom zum Gatter des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 fließen. Wenn die Diode 18 leitend geworden ist, bleibt sie auch bei einer geringeren Spannung leitend, als der für den Übergang in ihren Beitfähigkeitszustand erforderlichen Spannung, und der Kondensator 20 entlädt sich über die Diode 18 und das-Gatter des Siliciumgleichrichters 16.
  • Der durch das Gatter des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 fließende Strom macht den Siliciumgleichrichter 16 leitend, so daß er den angelegten Strom B+ von seiner Anode zu seiner Kathode leitet und ihn damit "freisetzt" oder "entlädt" oder "durchläßt". Der vom Siliciumgleichrichter 16 durchgelassene Strom fließt als Ergebnis hiervon über den mit der Basis des Siliciumgleichrichters 16 verbundenen Draht 24 und über die Verbindungsleitung 28 zum Resonanzkreis 14. Aufgrund der Punkt tion der Anordnung des Widerstands 22, der Triggerdiode 18 und des Kondensators 20 in ihrer Zusammenschaltung können diese Bestandteile als t'Triggerschaltung'l 42 bezeichnet werden, die das Durchlassen des Stroms durch den gesteuerten Siliciumgleichrichter 16 auslöst. Wegen der Funktion des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 kann dieser als "Durchlaßeinrichtung" zum Durchlassen oder Entladen des anliegenden Stroms auf ein Signal von der Triggerschaltung 42 hin betrachtet werden.
  • Der durch den gesteuerten Siliciumgleichrichter.16 fließende und den Resonanzkreis 14 erreichende Strom fließt in erwartungsgemäßer Weise. Wegen der Induktanz der Spule 30 wird der Kondensator 32 beim Durchlaß des Stroms zum Resonanzkreis 14 geladen, wobei der Ladestrom durch- die Arbeitsspule 34 fließt. Der Resonanzkreis 14 schwingt -auf -den eingespeisten Strom hin an und es entsteht ein Resonanzstrom entgegengesetzt zum Strom B+, der zum Resonanzkreis 14 durchgelassen und in ihn eingespeist worden ist. Der in dieser Weise erzeugte Resonanzstrom fließt über die Verbindungsleitung 28 und den mit der Kathode-des Siliciumgleichrichters 16 verbundenen Draht 24 zur. Zeitsteuerschaltung 12 zurück. Ergibt der so fließende Resonanzstrom eine Annäherung an die angelegte Spannung entsprechend B+, so wirkt er entgegen dem durch die Diode 18 und den Siliciumgleichrichter 16 fließenden Strom und verhindert einen weiteren Stromfluß durch die Diode 18 zum Siliciumgleichrichter 16, so daß letzterer sperrend wird. Der in der beschriebenen Weise erzeugte Resonanzstrom führt also dazu, daß kein Strom B+ mehr über den Siliciumgleichrichter 16 an den Resonanzkreis 14 geliefert wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt verhält sich die Schaltung 10 so wie zu Beginn der Stromeinspeisung in die Zeitsteuerschaltung 12. Der Kondensator 20 wird also bis zur Durchbruchspannung der Triggerdiode 18 geladen, woraufhin diese Diode 18 den Strom zum Gatter des gesteuerten Siliciumgleichrichters 16 leitet. Dies führt zum nächsten durch den Resonanzkreis fließenden Stromimpuls, wobei ein weiterer Stromimpuls durch die Arbeitsspule 34 fließt und ein Resonanzstromimpuls erzeugt wird, der wiederum das Fließen des angelegten Stroms B+ durch den Resonanzkreis 14 verhindert. Der gesamte Betriebszytlus läuft erneut ab. Die Folgefrequenz, mit der diese Arbeitsperioden weiterlaufen, kann-durch Einstellen des veränderlichen Widerstands 22 bestimmt werden Die Folgefrequenz ist jedoch durch die Geschwindigkeit begrenzt, mit der der steuerbare Silici,umgleichrichter 16 zwischen dem Leitfähigkeitszüstand und dem Sperrzustand umschaltbar ist, bis nach unten was normalerweise als Radiofrequenzbereich angesehen wird.
  • Eine zufriedenstellende Schaltung nach Figur 1 zur Verwendung mit einer B+ - Stromquelle von 5 bis 100 Volt kann unter Verwendung der folgenden Bestandteile hergestellt werden: Widerstand 22: 10 bis 250 Kiloohm; gesteuerter Siliciumgleichrichter 16: General Electric SCR C141; Kondensator 32: 20 M2D; Spule 30: 20 MH; Arbeitsspule 34: 15 bis 25 Mikrohenry. Ist die Schaltung 10 aus solchen Bestandteilen aufgebaut, so haben die in der Schaltung fließenden Stromimpulse die verschiedenen Verläufe, die in den Figuren 2 bis 5 für jede Betriebsperiode dargestellt sind. An einem Punkt A hat der dem Laden des Kondenstators 20 dienende und der durch die Diode 18 fließende Strom einen Verlauf nach Figur 2. An einem Punkt B auf der anderen Seite des Kondensators 20, wo dieser mit dem Resonanzkreis 14 verbunden ist, hat der Strom den Verlauf nach Figur 3. Der Verlauf des Stroms am Kondensator 32 an einem Punkt C ist in Figur 4 dargestellt. Besonders wichtig ist jedoch der Verlauf der Impulse an der Arbeitsspule 34, nämlich an einem Punkt D in Figur 1, wie er in Figur 5 dargestellt ist.
  • Die an der Arbeitsspule 34 auftretende Stromimpulsform gemäß Figur 5 ist hinsichtlich derErfindung von Bedeutung. Wie ersichtlich, hat der dargestellte Stromimpuls positive und negative Bestandteile von verschiedener Höhe.- Der Unterschied in der Amplitude dieser beiden Komponenten ergibt die Möglichkeit unterschiedlicher Heizeffekte in verschiedenen Tiefen der geheizten Charge oder des geheizten Gegenstands durch die Arbeitsspule 34, wenn die Schaltung l0-zur-Induktionsheizung verwendet wird. Dies ist für verschiedene Anwendungsbereiche vorteilhaft und steht im Gegensatz zum Induktionsheizen nach dem Stand der Technik, bei dem die positiven und die negativen Werte der durch die Arbeitsspule fließenden Stromimpulse zurInduktionsheizung gleich oder nahezu gleich sind. Diese früheren Verfahren waren derart, daß sie bis zu einer oder bei einer im wesentlichen einzigen Tiefe geheizt haben.
  • Die Erfindung ist außerdem deshalb besonders vorteilhaft für die Verwendung zur Induktionsheizung, weil die Schaltung 10.
  • eine Arbeitsspule 34 von praktisch jeder gewünschten Form verwenden kann. Diese Arbeitsspule 54 kann die Standard-Zylinderform aufweisen. Sie kann auch eine flache spiralartige Spule sen. Sie kann weiterhin eine solche spiralartige Spule sein, die in Form eines U oder einer anderen analogen Form gebogen ist, um so um einen Teil des zu erwärmenden Gegenstands herumzupassen. Da die Spule 34 viele verschiedene Formen annehmen kann, ist die Schaltung 10 besonders vorteilhaft für viele Induktionsheizungsanwendungen verwendbar, bei denen nach dem Stand der Technik die Induktionsheizung nicht zufriedenstellend war.
  • Die Schaltung 10 ist außerdem insofern sehr vorteilhaft, als sie keine Radiofrequenzen verwendet. Wird also die Schaltung 10 zur Induktionsheizung verwendet, so treten Probleme wie der Radiofrequenzbrand, die nach dem Stand der Technik das Induktionsheizen mit sich brachte, nicht auf. -Aufgrund der Natur der an die Arbeitsspule 34 angelegten Stromimpulse können diese Impulse leicht über erhebliche Entfernungen ohne nennenswerten Leistungsverlust übertragen werden. Dies wird häufig als günstig und vorteilhaft geschätzt.
  • Figur 6 zeigt eine abgewandelte Schaltung 100 gemäß der Erfindung, die im wesentlichen der Schaltung 10 nach Figur 1 ähnelt.
  • Zwecks Kürze der Beschreibung werden verschiedene Teile der Schaltung 100, die den entsprechenden Teilen der Schaltung 10 gleichen oder im wesentlichen gleichen, im folgenden nicht separat beschrieben und sind in der Zeichnung und, soweit zur Erläuterung notwendig, in der Beschreibung durch die zuvor verwendeten Bezugszeichen bezeichnet, denen die Ziffer 1 vorange--stellt ist.
  • Die Schaltung 100 verwendet eine Rückkopplungsschaltung 50 zur genauen Steuerung der Frequenz der Stromimpulse an der Arbeitaspule 134. Hierzu dient eine Spule 52, die mit der Spule 130 über eine transformstorischeKopplung magnetisch gekoppelt ist. Drähte 54-legen einen Potentiometer 56 zwischen die Klemmen der Spule 52, weitere Drähte 58 schalten eine Glühlampe 60 zwischen eine Klemme der Spule 52 und den Abgriff des Potentiometers 56. Mit dieser Schaltung 50 ist die Glühlampe 60 gegenüber von einem üblichen lichtempSindlichen Widerstand 122 angeordnet, der an Stelle des variablen Widerstands 22 der Schaltung 10 verwendet wird.
  • Die Arbeitsweise der Schaltung 100 gleicht im wesentlichen derjenigen der Schaltung 10. Die Zeitsteuerschaltung 12 und der Resonanzkreis 114 der Schaltung 100 arbeiten ebenso wie die in der Schaltung 10. Fließen jedoch Stromimpulse durch die Spule 130, so induzieren sie eine Spannung in der Spule 52. Diese induzierte Spannung-dient dem Aufleuchten der Glühlampe 60 entsprechend der Frequenz der im Resonanzkreis 114 fließenden-Impulse. Änderungen in der Lichtstärke der lampe 60 beeinflußen den Widerstandswert des Widerstands 122, was wiederum zu einer Änderung in der- Impulsfolgefrequenz führt, mit der der Strom durch den gesteuerten Siliciumgleichrichter 116 fließt, ebenso wie bei einem Verstellen des variablen Widerstands 22 in der Schaltung 10.
  • Sinkt bei der Schaltung 100 die an die Arbeitsspule 134 angelegte Frequenz, so steigt die in der gekoppelten Spule 52 auftretende Spannung und damit die Lichtstärke der Lampe 60.
  • Diese erhöhte Lichtstärke der Lampe 60 führt zu einer Verminderung des Widerstandswerts des Widerstands 122, die zu einer Erhöhung der Impulsfolgefrequenz oder der an der Arbeitsspule 134 anliegenden Frequenz: führt. Dies führt wiederum zu einer Abnahme der Lichtstärke der Lampe 60 als Ergebnis der beschriebenen Betriebsweise.
  • Die Figur 7 zeigt eine weitere abgewandelte Schaltung 200 gemäß der Erfindung, die im Effekt aus zwei -der Schaltungen 1O nach Figur 1 besteht. Zwecks Kürze der Beschreibung werden verschiedene Teile der Schaltung 200, die den entsprechenden Teilen der Schaltung 10 gleichem oder im wesentlichen gleichen, im fo-lgenden nicht separat beschrieben und sind in der Zeichnung und, wo es zur Erläuterung notwendig ist, in der Beschreibung durch Bezugszeichen gleich den oben verwendeten Bezugszeichen bezeichnet, denen die Ziffer 2 vorausgestellt ist, In der Schaltung 200 ist die in Figur'? rechts dargestellte Zeitsteuerschaltung 212 identisch der oben beschriebenen Zeitsteuerschaltung 12 mit der Ausnahme, daß eine Leitung 224, die mit dem variablen Widerstand 222 verbunden ist, anstatt direkt mit der Stromquelle B+ mit der Leitung 228 verbunden ist. In dieser in Figur 7 rechts dargestellten Zeitsteuerschaltung 212 ist die Basis des gesteuerten Siliciumgleichrichters 216 mit der Eingangsleitung 226 verbunden, die zur Stromquelle B+ führt.
  • Die beiden--in Figur 7 dargestellten Zeitsteuerschaltuncen 212 der Schaltung- 200 arbeiten in der gleichen VJeise, wie die beschriebene Zeitsteuerschaltung 12, mit einer Ausnahme: Die in Figur 7 rechts -dargestellte Zeitsteuerschaltung 212'enthält die Triggerschaltung 242, die so geladen wird, daß der zugehörige gesteuerte Siliciumgleichrichter 216 den Strom B+ in durch den Siliciumgleichrichter 16 geleiteten Stromimpulsen in die Zeitsteuerschaltung 212 in Figur 7 links speist. Dies führt zu einem aufeinanderfolgenden Betrieb der beiden Zeitsteuerschaltungen 212, von denen die zweite, rechts dargestellte in Antwort auf die Funktionsweise der ersten Zeitsteuerschaltung 212 arbeitet, so daß also die in Figur 7 linke Arbeitsspule 234 einen Stromimpuls, etwa sum Induktionsheizen, empfängt und dann die in Figur 7 rechte Arbeitsspule234 in der darauffolgenden Periode einen Stromimpuls zum gleichen Zweck empfängt.
  • Die Schaltung 200 ist normalerweise so verwendet, daß die beiden Arbeitsspulen 234 in naher Nachbarschaft zueinander stehen oder ineinander gewickelt sind. Sie ist insofern nützlich, als sie in dem durch Induktionsheizung erwärmten Gegenstand oder der Charge Nagnetisierungseffekte vermeidet. Die Schaltung 200 ist auch insofern vorteilhaft, als sie relativ häufige Stromimpulse durch die beiden Arbeitsspulen 234 bei der Induktionsheizung fließen läßt. Allgemein wird der Gegenstand oder die Charge um so schneller erwärmt, je schneller die Pulafolge ist.
  • Bei sorgfältiger Erwägung dieser Beschreibung ergibt sich, daß viele Änderungen in den dargestellten genauen SchaltunUen vom Fachmann vorgenommen werden können. So können beispielsweise andere Rückkopplungsmittel als die im Einzelnen beschriebene Rückkopplungsschaltung verwendet werden. Es können, wo dies erwünscht ist, verschiedene der angedeuteten Schaltungen parallel betrieben werden. In allen oben beschriebenen Schaltungen müssen die Komponenten zueinander optimiert werden, um die für eine bestimmte Anwendung geforderte Impulsfolgefrequenz zu erhalten.
  • Ersichtlich können verschiedene Folgefrequenzen für verschiedene Anwendungen, zu denen die beschriebenen Schaltungen verwendbar sind, gefordert werden.

Claims (11)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e
    0 Vorrichtung zur Induktionsheizung, bei der ein Strom von einer Stromquelle über eine dazwischenliegende Schaltung zu einer Ausgangsspule geleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die dazwischenliegende Schaltung (10, 100, 200) im wesentlichen aus einer Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) und einem Resonanzkreis (14, 114, 214) besteht, von denen die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) mit der Stromquelle (B+) und mit dem Resonanzkreis (14, 114, 214) so verbunden ist, daß der Strom zum Resonanzkreis (14, 114, 214) über die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) gedie leitet ist,/den Strom zum Resonanzkreis (14, 114, 214) freigeben kann; und von denen der Resonanzkreis (14, 114, 214) als Bestandteil die Ausgansspule (74, 134, 234) enthält und auf den zu ihm über die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) durchgelassenen Strom schwingt-und einen Resonanzstrom erzeugt, der entgegengesetzt dem ihm durch die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) zugeführten Strom gerichtet ist; und daß die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) auf den im Resonanzkreis (14, 114, 214) erzeugten Resonanzstrom so anspricht, daß sie keinen weiteren Strom an den Resonanzkreis (14, 114, 214) liefert, bis die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) zum Durchlassen von Strom von der Stromquelle betätigt wird.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitsteuerschaltung (12, 112, 212) eine Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) zum Entladen von Strom von der Stromquelle (3+) sowie eine Triggereinrichtung (18, 118, 218) zum Verursachen des Auslösens der Stromentladung durch die urchlaßeinrichtung (16, 116, 216) in Antwort auX von der Stromquelle stammenden Strom umfaßt und daß die-Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) auf den im Resonanzkreis (14, 114, 214) erzeugten Resonanzstrom so anspricht, daß sie keinen Strom mehr in den Resonanzkreis (14, 114, 214) speist, bis die Triggereinrichtung (13+ 118, 218) in Antwort auf den von der Stromquelle (B+) kommenden Strom betätigt ist und das Entladen von Strom durch die Durch-' laßeinrichtung (16, 116,-216) verursacht.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlaßeinrichtung ein gesteuerter Siliciumgleichrichter (16, 116, 216) ist.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggereinrichtung eine Triggerschaltung (42, 142, 242) mit einem Widerstand (22, 122, 222), einem Kondensator (20, 120, 220) und einer Triggerdiode (18, 118, 218)ist, die so miteinander verbunden sind, daß der Kondensator (20, 120>220) von der Stromquelle (B+) mit Strom der durch den Widerstand (22, 122, 222) fließt, ausreichend hoch aufladbar ist, um die Diode (18, 118, 218) leitend zu machen, die an die Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) so angeschlossen ist, daß sie die Ansteuerung der Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) bewirkt, wenn sie leitend -wird und Strom führt.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4,, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein veränderlicher. Widerstand (22, 222)-ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis (14, 114j 214) ein Parallelschwingkreis mit einer Induktivität (30, 130, 230) in einem ihrer Zweige und einem Kondensator (32, 132, 232) und der Ausgangs- oder Arbeitsspule (34, 134, 234) im anderen Zweig ist.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, gekènnzeichnet durch eine Rückkopplungseinrichtung (50), die mit dem Resonanzkreis (114) gekoppelt ist und arbeitsmäßig mit. der Triggereinrichtung (142) zum Steuern der Betriebsweise der Triggereinrichtung (142) auf die Stromimpulse im Resonanzkreis (114); hin verbunden ist,. so daß die Frequenz der Stromimpulse im Resonanzkreis (114) konstant bleibt.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Triggereinrichtung (142) ein lichtempfindlicher wider stand (122) so verbunden ist, daß der Strom zur Triggereinrichtung (142) durch diesen Widerstand (122) fließt, und daß die Rückkopplungseinrichtung (jO) eine Einrichtung (52) zur fleistungsaufnahme von Resonanzkreis (114) enthält, die mit dem Resonanzkreis (114) gekoppelt ist, sowie eine hiermit betriebene Lichtquelle (60), die so angeordnet ist, daß ihr Lichtstrom den Widerstandswert des Widerstands (122) steuert.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch geRennzeichnet, daß eine zweite Zeitsteuerschaltung (212) und ein zweiter, mit dieser verbundener Resonanzkreis (214), der eine weitere Ausgangsspule (234) enthält, vorgesehen sind und daß die Triggereinrichtung (242) der zweiten Zeitsteuerschaltung (212) mit der Durchlaßeinrichtung'(216) der ersten Zeitsteuerschaltung (212) zur Betätigung durch diese verbunden ist, so daß die Durchlaßeinrichtung (216) der zweiten Zeitsteuerschaltung (212) den Strom in Antwort auf den Strom freisetzt, der von der Durchlaßeinrichtung (216) der erstgenannten Zeitsteuerschaltung (212) freigesetzt wird.
  10. 10. Verfahren zur Induktionsheizung, bei dem Strom von einer Stromquelle zur Zuführung von Leistung zu einer Ausgangsspule verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stromquelle (B+) zum Zuführen von Strom zum Betätigen einer Durch-Laßeinrichtung (16, 116, 216) verwendet, so daß diese den ihr eingespeisten Strom zu einem die Ausgangsspule (34, 134, 234) enthaltenden Resonanzkreis (14, 114, 214) durchläßt, wodurch der Resonanzkreis (14, 114, 214) einen Resonanzstrom entwickelt, der dem von der Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) durchgelassenen Strom entgegengerichtet ist, und man diesen Resonanzstrom dazu verwendet, die Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) für den Durchlaß des Stroms-von der Stromquelle (B+) zu sperren, bis man die Durchlaßeinrichtung (16, 116, 216) erneut durch Strom, der von der Stromquelle (B+) geliefert wird, ansteuert, und daß man diese Arbeitsschritte automatisch in Zeitabständen wiederhplt, wie sie durch die verwendeten Schaltungskomponenten oestimmt sind.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß man als Durchlaßeinrichtung einen gesteuerten Siliciumgleichrichter (16, 116, 216) verwendemlman diesen durch eine Triggereinrichtung (42, 142, 242) -ansteuert, die mit dem gesteuerten Siliciumgleichrichter (16, 116, 216) und mit der Stromquelle (B+) sowie ferner mit dem Resonanzkreis (14, 114, 214) verbunden ist.
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