EP0100441B1 - Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren - Google Patents
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- EP0100441B1 EP0100441B1 EP83106406A EP83106406A EP0100441B1 EP 0100441 B1 EP0100441 B1 EP 0100441B1 EP 83106406 A EP83106406 A EP 83106406A EP 83106406 A EP83106406 A EP 83106406A EP 0100441 B1 EP0100441 B1 EP 0100441B1
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- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
- H05B6/02—Induction heating
- H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
Definitions
- the invention relates to a device for inductive heating of a workpiece according to the features of the preamble of claim 1.
- a device for inductive heating of a workpiece is known from DE-A-3 040 820.
- the smallest extinguishing time or the smallest extinguishing angle of the various inverters is determined by means of an extreme value selector and depending on this smallest extinguishing time or the smallest extinguishing angle Inverters controlled at the same frequency. This ensures that all inverters start up synchronously.
- the network is replaced by filter circuits and by the throttle device compared to the double inverter frequency of e.g. 300 Hz and its harmonics are shielded.
- the double inverter frequency e.g. 300 Hz
- these shielding measures are sufficient even at high powers.
- the filter circuits for filtering the harmonics and the line impedance form a resonance circuit with a resonance frequency that is below or between the frequencies of the filter circuits.
- the invention has for its object to provide a device for inductive heating of a workpiece by means of several inductors, which can be operated at low frequency with high powers.
- the individual parallel resonant circuits have one and the same workpiece, e.g. treat the weld seam of a pipe, there is a magnetic coupling of the individual parallel resonant circuits over the workpiece. This magnetic coupling changes during operation when the individual inductors approach each other locally. The swinging of the inverters when switching on is problematic with such devices.
- these difficulties can also be remedied in the case of phase-shifted ignition pulses by the measures known per se in that the extinguishing condition controller can be controlled by an extreme value selector, at whose inputs the measured values of the extinguishing time or the extinguishing angle of each inverter are present and below selects the smallest of these measured values and applies them to the input of the extinguishing condition controller.
- a three-phase rectifier bridge D fully controlled by a current and voltage regulator and equipped with thyristors supplies, via a smoothing choke L, direct current to a plurality of inverters W 1 , W 2 connected in parallel and also equipped with thyristors. Other inverters could be connected in parallel. All inverters W 1 , W 2 are assigned a common extinguishing condition controller LR, which supplies ignition pulses to the various inverters W 1 , W 2 via a corresponding number of outputs.
- the quenching condition controller LR delivers ignition pulses of the same frequency to the inverters W 1 , W 2 but out of phase with ⁇ / n in the case of n inverters.
- phase-shifted currents shown in the diagram flow in the individual inverters W 1 , W 2 .
- Two inverters W i, W 2 therefore, the superimposed frequency to the terminals of the inverter W 1, W 2 twice as large as the frequency of the load L 1 load L 2Last, of each inverter W 1, W 2 current flowing .
- the smoothing choke L blocks this high frequency against the network.
- An extreme value selector E is arranged in front of the extinguishing condition regulator LR, which supplies the phase-shifted ignition pulses, at whose inputs there are measuring devices Z i , Z 2 for the extinguishing time in the respective inverters W i , W 2 .
- the extreme value selector E selects the smallest extinguishing time and sends it as an actual value to the extinguishing condition controller LR. This ensures that the individual inverters W i , W 2 are operated with phase-shifted ignition pulses of one and the same frequency, which is based on the shortest extinguishing time, so that all inverters W 1 , W 2 start to oscillate.
- each inverter W 1, W 2 assigned measuring means Z 1, Z 2 are omitted for the extinguishing times and the extreme-value selector e.
- only one measuring device Z 1 is provided, the output signal of which is immediately connected to the extinguishing condition controller LR.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Eine solche Einrichtung ist aus DE-A-3 040 820 bekannt.
- Bei der bekannten Einrichtung, bei der als Drehstrom-Gleichrichteranordnung für jeden Wechselrichter eine eigene Brückenschaltung vorgesehen ist, wird mittels eines Extremwertwählers die kleinste Löschzeit bzw. der kleinste Löschwinkel der verschiedenen Wechselrichter festgestellt und in Abhängigkeit von dieser kleinsten Löschzeit bzw. dem kleinsten Löschwinkel werden die Wechselrichter gleichzeitig mit derselben Frequenz angesteuert. Dadurch wird sichergestellt, dass sämtliche Wechselrichter synchron anschwingen.
- Bei solchen Einrichtungen wird das Netz durch Filterkreise und durch die Drosseleinrichtung gegenüber der bei der Wechselrichtung im Gleichstromkreis entstehenden doppelten Wechselrichterfrequenz von z.B. 300 Hz und ihrer Oberschwingungen abgeschirmt. Bei Frequenzen oberhalb von 300 Hz genügen diese Abschirmungsmassnahmen auch bei hohen Leistungen. Bei einer doppelten Wechselrichterfrequenz von 300 Hz und darunter kann es jedoch zu schädlichen Rückwirkungen bei hohen Leistungen kommen, weil die Filterkreise zur Filterung der Oberschwingungen und die Netzimpedanz einen Resonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz bilden, die unterhalb oder zwischen den Frequenzen der Filterkreise liegen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren zu schaffen, die bei niedriger Frequenz mit hohen Leistungen betrieben werden kann.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Aufgrund der Phasenversetzung entsteht im Gleichstromkreis eine höhere Frequenz als auf der Lastseite der einzelnen Induktoren, die um das der Anzahl der Wechselrichter entsprechende Vielfache grösser ist als die doppelte Wechselrichterfrequenz, so dass auch bei niedrigen Frequenzen die Drosseleinrichtung diese Frequenzen gegen das Netz abblocken kann.
- Sofern die einzelnen Parallelschwingkreise ein und dasselbe Werkstück, z.B. die Schweissnaht eines Rohres, behandeln, findet eine magnetische Kopplung der einzelnen Parallelschwingkreise über das Werkstück statt. Diese magnetische Kopplung ändert sich beim Betrieb bei örtlicher Annäherung der einzelnen Induktoren. Das Anschwingen der Wechselrichter beim Einschalten ist bei solchen Einrichtungen problematisch. Diese Schwierigkeiten können nach einer Ausgestaltung der Erfindung jedoch auch bei phasenversetzten Zündimpulsen mit den an sich bekannten Massnahmen dadurch behoben werden, dass der Löschbedingungsregler von einem extremwertwähler ansteuerbar ist, an dessen Eingängen die Messwerte der Löschzeit bzw. des Löschwinkels eines jeden Wechselrichters anliegen und der unter diesen Messwerten den kleinsten auswählt und an den Eingang des Löschbedingungsreglers legt.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert.
- Eine mit einem Strom- und Spannungsregler vollgesteuerte und mit Thyristoren bestückte Drehstrom-Gleichrichterbrücke D liefert über eine Glättungsdrossel L Gleichstrom an mehrere parallelgeschaltete, ebenfalls mit Thyristoren bestückte Wechselrichter W1, W2. Weitere Wechselrichter könnten parallelgeschaltet sein. Sämtlichen Wechselrichtern W1, W2 ist ein gemeinsamer Löschbedingungsregler LR zugeordnet, der über eine entsprechende Zahl von Ausgängen an die verschiedenen Wechselrichter W1, W2 Zündimpulse liefert. Der Löschbedingungsregler LR liefert an die Wechselrichter W1, W2 Zündimpulse derselben Frequenz aber um π/n phasenversetzt bei n Wechselrichtern. Folglich fliessen in den einzelnen Wechselrichtern W1, W2 die in dem Diagramm dargestellten phasenversetzten Ströme. Bei zwei Wechselrichtern Wi, W2 ist deshalb die überlagerte Frequenz an den Anschlüssen der Wechselrichter W1, W2 doppelt so gross wie die Frequenz des in der Last L1 Last, L2Last, der einzelnen Wechselrichter W1, W2 fliessenden Stromes. Die Glättungsdrossel L blockt diese hohe Frequenz gegenüber dem Netz ab.
- Dem die phasenversetzten Zündimpulse liefernden Löschbedingungsregler LR ist ein Extremwertwähler E vorgeordnet, an dessen Eingängen Messvorrichtungen Zi, Z2 für die Löschzeit in den jeweiligen Wechselrichtern Wi, W2 liegen. Der Extremwertwähler E wählt die kleinste Löschzeit aus und gibt sie als Istwert an den Löschbedingungsregler LR. Dadurch wird sichergestellt, dass die einzelnen Wechselrichter Wi, W2 mit phasenversetzten Zündimpulsen ein und derselben Frequenz betrieben werden, die sich nach der kleinsten Löschzeit richtet, so dass ein Anschwingen aller Wechselrichter W1, W2 gewährleistet ist.
- Im einfachsten Fall kann auf die jedem Wechselrichter W1, W2 zugeordnete Messeinrichtung Z1, Z2 für die Löschzeiten und den Extremwertwähler E verzichtet werden. In diesem Fall ist nur eine Messeinrichtung Z1 vorgesehen, deren Ausgangssignal dem Löschbedingungsregler LR unmittelbar aufgeschaltet wird.
Claims (2)
1. Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstücks mit
- einer Anzahl n von Parallelschwingkreisen aus jeweils einem Kondensator (Ci, C2) und einem Induktor (L1, L2), mit n > 1,
- einer entsprechenden Anzahl von jeweils einem der Parallelschwingkreise zugeordneten Wechselrichtern (W1, W2) zur getrennten Versorgung der einzelnen Parallelschwingkreise mit Wechselstrom, - einer gesteuerten Drehstrom-Gleichrichter- Anordnung (D) zur Speisung der Wechselrichter mit Gleichstrom, - einer Drosseleinrichtung (L), die zwischen der Drehstrom-Gleichrichter-Anordnung und den Wechselrichtern angeordnet ist,
- einem Löschbedingungsregler (LR) zur Beaufschlagung der Ventilelemente der Wechselrichter mit die Löschzeit bzw. den Löschwinkel dieser Elemente bestimmenden Zündimpulsen jeweils gleicher Frequenz, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Drehstrom-Gleichrichter-Anordnung aus einer einzigen, allen Wechselrichtern (W1, W2) gemeinsamen voll gesteuerten Brückenschaltung (D) besteht,
- alle, bezüglich der Brückenschaltung einander parallelgeschalteten Wechselrichter (W1, W2) über die eine Glättungsdrossel (L) enthaltende Drosseleinrichtung an der Brückenschaltung (D) angeschlossen sind,
- der Löschbedingungsregler (LR) Mittel zur Erzeugung einer Phasenverschiebung zwischen den Zündimpulsen für die verschiedenen Wechselrichter aufweist, welche eine Phasenverschiebung der Grösse π/n zwischen den in den Induktoren fliessenden Wechselströmen bewirkt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Löschbedingungsregler (LR) von einem Extremwertwähler (E) angesteuert ist, an dessen Eingängen die Messwerte der Löschzeit bzw. des Löschwinkels eines jeden Wechselrichters (W1, W2) liegen und der unter diesen Messwerten den kleinsten auswählt und an den Eingang des Löschbedingungsreglers (LR) legt.
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