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Schaltungsanordnung für Hochfrequenzanlagen, insbesondere für Anlagen
zum elektroinduktiven Erhitzen Hochfrequenzanlagen, bei welchen der von einem umlaurfenden
Generator oder einem. Röhrengenerator erzeugte Hochfrequenzwechselstrom über Transformatoren
oder unmittelbar einer Verbrauchetrstelle zugeführt wird, sind an sich bekannt.
So werden beispielsweise Anlagen zum elektro-induktivenErhitzen in der oben Weisie
b.etrieb!en,. Diese Anlagern dienen in Verbindung mit nachgeschalteten Induktoren
denn durchgehenden oder oberflächlichen Erhitzen von WerkstÜcken, wobei für Zwecke
des Härtens anschließend an das Erhitzen ein Abschrecken erfolgt. Bei den letztgenannten
Anlagen sind die Aufheizzehen ircn allgemeinen sehr kurz bemessen, und sie liegen
etwa in der Größen-Ordnung von Sekunden. Um beider Behandlung größerer Seien von
Werkstücken stets gleiche Verhältnisse zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß
.die kurz bemessenen Zeiten, während deren die hochfrequenten Ströme auf das Werkstück
,einwirken, genauestens @einbebalten werden. Es ergeben sich infolgedessen Schaltschwierigkeiten,
die vornehmlich dadurch bedingt sind, daß am Lastschalter im Hauptstromkreis ein
nicht oder nur schwer zum Erlöschen zu bringender Funkeln bziv. Lichtbogen auftritt.
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Im allgemeinen werden bei derartigen Anlagen für das Zu- und Abschalten
der Hochfrequenzleistung Luft- oder ölschalter verwendet. Infolge der großen Schalthäufigkeit
tritt ein erheblicher Verschleiß der bewegten Teile - ein. Es ist schon vorgeschlagen
worden, mehrere Luftschütze in Reihenschaltung vorzusehen. Trotz dieser Maßnahme
lä.ßt es sich nicht verhindern, daß beün Ausschalten ein Schaltlichtbogen,entsteht,
dessen Löschung infolge der hohen Frequenzen Schwierigkeiten bereitet. Die Luftschütze,
die in verhältnismäßig großer Zähl vorgesehen werden müssen, erfordern einen erheblichen:
Aufwand an Werkstoffen und Rauan, und da der Lichtbogen vielfach aufrechterhalten
bleibt, wird die Zeit der Einwirkung der hochfnequenten Ströme an der Verbraucherstelle
in nicht zu Übersehender Weise über die beabsichtigte Einwirkungszeit hinaus verlängert.
Blei Anlagen, die beispielsweise dem Oberflächenhärten von Werkstücken durch induktives
Erhitzen und anschließendes Abschrecken dienten, führt dies zu Ungleichmäßigkeiten
in der Behandlung
der Werkstücke, so zu übermäßig tiefem Einhärten,
Verbrennen der Oberfläche o. dgl.
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Um diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wird bei Hochfrequenzanlagen,
insbesondege Anlagen zur elektroinduktiven Erhitzung, bei denen der von einem Generator
erzeugte Wechselstrom unmittelbar oder über Transformatoren den einzelnen Verbraucherstellen
zugeführt wird, vorgeschlagen, gemäß der Erfindung einen bei der Beendigung des
Heizvorganges im Nebenschluß zum Hauptstromkreis zuschaltbaren niedrigohmigen Lastwiderstand
und ein Schütz im Erregerstromkreis vorzusehen, das vor- der gleichzeitig mit dem
Zuschalten des N:ebensüblusses den Erregerstromkreis unterbricht. Es ist bekannt,
bei vvechselstrombetriebenen Schweißanlagen:einen Ersatzwiderstand vorzusehen, der
nach dem Abreißen des Schvweißli-chtbogens parallel zur Schweißlichtbogens,trecke
geschaltet wird. Diese Anordnung hat den Zweck, während der Arbeitspausen die Spannung
zwischen Elektrode und Werkstück auf ein verträgliches Maß zu bringen. Bei Widerstandssch-weißeinrichtungen,
die über Gas- oder D@ampfentladungsstrecken gespeist werden, dienen derartige Hilfsbelastungen
dazu, um Kälteüberspannungen infolge Ionenverarmwn,g durch geeignete Erwärmurng
der Entladungsstrecke zu verhindern. Der gemäß der Erfindung zuzuschaltende niedrigohmige
Lastwiderstand für Hochfrequenzerhitzungsanlagen dient im Gegensatz dazu dem Zweck,
:die Schaltvorgänge zu erleichtern, insbesondere ein Abschalten der Leistung in
einem vorbestimmten Augenblick mit Sicherheit zu erzwingen. Die Klemmen des Lastwiderstandes
befinden sich vor oder hinter den ReihenkondensatoTen; die in den Hauptstromkreis
:eingeschaltet sind, und vor dem Hauptlastschalter bzw. dem Verbraucherschalter.
Im Erregerstromkreis wird ein Schütz vorgesehen, das vor- oder gleichzeitig mit
dem Zuschalten des Nebenschlusses öffnet und den Erregerstromkreis unterbricht.
Entsprechend der Charakteristik des verwendeten Hochfrequenzerzeugers isst die Widerstandsgröße
zu bemessen. In vielen Fällen kann eine Kurzschließung der Samm.elschienenerfolgen,
falls die Streuspannung, des Generators so bemessen ist, daß die, Kurzschlußstromwerte
auf sein erträgliches Maß beschränkt sind. Es kann auch der im Nebenschluß liegende
Lastwiderstand induktiven oder olunig-induktiven Charakter haben.
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Um das Abklingen der Energie im Hauptstromkreis über den Lastwiderstand
zu heschleunigen, kann bei vor- oder .gleichzeitiger öffnung des Schalters im Erregerstromkreis
die Erregerwicklung des Generators durch einen weiteren Schalter kurzgeschlossen
werden. Im nachfolgenden wird die Erfindung an Hand des Schaltungsschemas, das eine
Ausführungsform darstellt, näher erläutert.
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Von einem Generator i, der die Form eines umlaufenden Generators oder
eines Funkenstrecken- bzw. Röhrengenerators annehmen kann, wird über einen Transformator
a die induktive Heizeinrichtung 3 gespeist. Bei Verwendung eines umlaufenden Generators
wird die StreLÜnduktivität :durch den Reihenkondensator ¢ kompensiert. Zur Kompensation
des Transformators z oder bei direkter Stromzuführung zur Heizspule sind Parallelkondensatoren
5 und 6 vorgesehen, wobei je nach den vorliegenden Betriebsbedingwn einer der Kondensatoren
6 Über den Schalter 16 zu- und abschaltbar ist. Wenn mehrere Verbraucher an die
Hochfrequenzstromquelle anwerden. sollen, so können Wahltr:ennschalter 15
vorgesehen sein, die die betreffende Verbraucherstelle zu- oder abschalten. Die
weiteren Verbraucherstellen können, wie bei 17 angedeutet, angeschlossen werden.
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Bei derartigen üblichen Schaltungsanordnungen ist für die Schaltung
im allgemeüven ein Hauptlastschalter7 vorgesehen, so daß das Zu- und Abschalten
der Verbraucherstellen undbder Kondensatoren über die Schalter 15 und 16 im stromlosen
Zustand erfolgen kann.
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Abweichend hiervon ist im Nebenschluß in den Hauptstromkreis ein niedrigohmiger
Lastwiderstand 9 gelegt. Die Zu- und Abschaltung dieses Widerstandes q erfolgt über
den Schalter B. Die Klemmen dieses Nebenschlusses liegen vor den Reihenkondensatoren
d.; sie können jedoch auch, wie bei 9" bz-w. 8" angedeutet, hinter den Reihenkondensatoren
liegen, falls auf eine völlige Kompensierung der Streuinduktivität verzichtet ist.
Das Erregerfeld io des Generators i wird von einer Stromquelle 13 gespeist. Dier
Erregerkreis ist mit einem Schalter i z versehen, der eine Trennung von der Stromquelle
13 ermöglicht. Ferner ist eine Kurzschlußbrücke vorgesehen, die mittels Schalter
i i betätigt wird. Ferner kann es zweckmäßig sein, einen Schutzwiderstand 1q. im
Erregerkreis vorzusehen, der die Entstehung von Überspannungen im Erregerfeld durch
die Schaltvorgänge verhindert.
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Im Betriebe wird die Schaltung wie folgt bedient: Es soll mittels
des Induktors 3 beispielsweise ein Werkstück erhitzt werden. Im stromlosen Zustand
werden die Schalter 15 und 16 geschlossen. Der Schalter S bzw. 8, bleibt geöffnet.
Der Generator i ist über den Schalter 1z auf einen bestimmten Leerlaufspannungswert
erregt. Beim Schließen des Hauptlastschalters 7 beginnt das Aufheizen. Ist die Aufheizzeit
beendet, so wird der Schalter 8 bzw. 8" geschlossen und somit der
niedrigohmige
Lastwiderstand 9 bzw: 9" zugeschaltet. Vor- oder gleichzeitig mit dem Zuschalten
dieses Nebenschlusses wird der Erregerstromkreis des Generators unterbrochen, indem.
zunächst mittels Schalter 12 das Erregerfeld io vorn der Stromquelle 13 getrennt
und anschließend ider Kurzschlußschalter i i geschlossen wird. Die im Erregerfeld
io noch vorhandene Energie wird im Lastwiderstand 9 vernichtet, und @es ist daher
durch diese S.Chaltvorgänge die Leistungszufuhr zum Induktor 3 praktisch unterbrochen.
Nunmehr kann auch der Hauptlastschalter 7 unterbrochen werden, und da die Leitung
praktisch stromlos ist, erfolgt diese Schaltung ohne jegliche Funken- oder Lichtbogenbildung.
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Wie aus den Darlegungen ersichtlich, kann bei .einer Schaltungsanordnung
;gemäß der Erfindung der Hauptlastschalter 7 entfallen, worauf die einzelnen Schalter
i 5 die Rolle des Hauptlastschalters übernehmen.- Ist nur ,ein Verbraucher vorhanden,
so kann hei Verwendung der erfirndungsgemüßen Schaltanordnung jeglicher Schalter
entfallen.
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Um wieder eine Zufuhr zu einer Verbraucherstelle zu @ermöglichen,
wird der Schalter 8 bzw. 8" unterbrochen, der Schalter i i geöffnet und der Schalter
12, ;geschlossen. Dia der Schalter 8 bzw. 8" -ebenfalls stromlos ausgeschaltet wird,
außerdem die strommäßige Belastung nur sehr kurze Zeit auftritt, kann er sehr klein
bemiessen werden.
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Die Schalter i i und 12 können auch durch gittergesteuerte Röhren
iersetzt sein, beispielsweise dann, wenn eine Röhrenstoßerreggung vorgesehen ist.
Dias Kurzschließen des Erregerfeldes erfolgt in diesem Falle über ein ()-Rohr, während
durch die Sperrung der Röhrengitter der Speiseröhren die Erreger-@vicklung von der
Erregerstrom.q.uelle 13 getrennt wird.
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Mit einer Schaltungsanordnung ;gemäß der Erfindung wird im Gegensatz
zu den bekannten Anordnungen erreicht, daß bei geringstem Aufwand an Werkstoff für
Schalter, Schütze u. dgl. ein stets funken- und lichtbogenfreies Abschalten bei
genauer Einhaltung der Glühzeiten. gewährleistet ist. Beschädigungen der Kontakte
und Schalteinrichtungen durch Lichtbögen sind vermieden, und es entfällt daher das
Erfordernis, die Kontaktflächen laufend nachzuarbeiten. Dier Werkstoffaufwand für
den niedrigohrnigen Lastwiderstand 9 bzw. 9" ist gering, da seine Ausmaße klein
gehalten werden können. Dtie jeweils auftretende Dauerleistung in diesem Widerstand
ist gering und entspricht lediglich dem Energieilihalt des Erregerfeldes.