JP2536098B2 - 誘導加熱装置の電力調整装置 - Google Patents

誘導加熱装置の電力調整装置

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JP2536098B2 JP63276542A JP27654288A JP2536098B2 JP 2536098 B2 JP2536098 B2 JP 2536098B2 JP 63276542 A JP63276542 A JP 63276542A JP 27654288 A JP27654288 A JP 27654288A JP 2536098 B2 JP2536098 B2 JP 2536098B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、直列に接続された2組の誘導加熱装置を
1組の電源回路に接続し該両加熱装置の電力をそれぞれ
独自に制御する誘導加熱装置の電力調整装置に関する。
〔従来の技術〕
従来のこの種誘導加熱装置2組の異電力同時制御用の
主回路構成図としては第6図に例示するものが知られて
いる。
第6図において、1と2とはそれぞれ2組の誘導加熱
装置における通電部であるインダクタを示す。なお該両
インダクタは共に前記両加熱装置がそれぞれ溶解炉と保
温炉との何れの状態においても作動し得る加熱能力を有
するものである。
また6と7とは前記両加熱装置がそれぞれ溶解炉と保
温炉との組合せにおいて同時運転される場合の溶解用と
保温用の電源回路であり、該両電源回路と前記両加熱装
置のインダクタ1と2との接続選択は選択対象に関して
インターロックされている切換スイッチSW3とSW4とによ
り行なわれる。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記の如き従来方式においては、2組の
誘導加熱装置の同時運転時、該両加熱装置の電力調整を
それぞれ独自に行なうためには2組の独立した電源回路
とその接続選択用の切換スイッチ等とを必要とし、全体
の装置構成が大となりそれに伴ない装置価格と装置設置
スペースの増大を招いていた。
上記に鑑み本発明は、1組の共通電源制御により該共
通電源に接続された2組の誘導加熱装置の電力調整をそ
れぞれ独自に可能となす電力調整装置の提供を目的とす
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱装置の
電力調整装置は、直列に接続された2組の誘導加熱装置
を1組の電源回路に接続し該両加熱装置の電力をそれぞ
れ独立に制御する電力調整装置であって、前記電源回路
をサイリスタ等の制御素子を有する可変出力電圧電源回
路となすと共に、前記両加熱装置それぞれに並列に接続
されその接続個数が調整変更される複数のコンデンサ
と、該コンデンサ接続個数変更用の切換スイッチと、該
スイッチの切換動作制御用のコンデンサ投入量制御回路
と、前記電源回路制御素子に対する制御信号を与える電
力或いは電流制御回路と、前記加熱装置それぞれの電力
或いは通電電流を検出する電力或いは電流検出回路と、
該検出回路の検出信号をその設定信号と比較しその結果
を前記電力或いは電流制御回路に入力する比較回路とを
備えて成り、前記2組の加熱装置の一方における電力を
その並列コンデンサ接続個数の変更により独自に変更し
た場合に他の一方の加熱装置における電力或いは通電電
流がその設定値に従って独自に制御されるように前記電
源回路の出力電圧を制御するものである。
〔作用〕
それぞれのインピーダンスがZ1とZ2とである2組の負
荷AとBとを直列に接続し電圧VSの交流電源に接続した
場合、前記両インピーダンスに関しZ1を不変としZ2を減
少させ、且つ直列回路電流Itを前記インピーダンスZ2
変更前と同一の値となすように前記電源電圧VSを減少制
御すれば、前記負荷Aの端子電圧V1と消費電力V1・It
は不変であるが前記負荷Bの端子電圧V2と消費電力V2
Itとは前記インピーダンスZ2の減少分に比例して減少す
る。すなわち電源電圧の変更制御により、直列に接続さ
れた2組の負荷の一方における電力或いは該両負荷に共
通な回路電流をその設定値に保ちながら他の一方の負荷
における電力をそのインピーダンス調整による端子電圧
変更に従って調整することが可能となる。
また前記インピーダンス調整に関しては、例えば前記
負荷AをそれぞれのインピーダンスがZ11とZ12とである
2組の負荷A1とA2との並列接続により構成し、該両負荷
のインピーダンスを種種に変更組合わすことにより該両
インピーダンスの並列合成値である前記負荷Aのインピ
ーダンスZ1の変更も可能となる。このことは前記負荷B
のインピーダンス変更に対しても同様に成り立つもので
ある。
本発明は上記の回路構成とその制御方式に準拠するも
のであり、そのインピーダンス表示による回路構成図を
第3図(イ)と第4図とに示す。
第3図(イ)において、抵抗Rと誘導性リアクタンス
XLとの直列接続は前記誘導加熱装置のインダクタの等価
表示であり、容量性リアクタンスXCは前記インダクタに
並列に接続された複数のコンデンサの接続個数変更によ
り得られた可変リアクタンスである。
またベクトル表示において、電流LCとはそれぞ
れ前記のインダクタと複数コンデンサとにおける通電電
流であり、電流は該両電流の和LCであり、
は前記のインダクタと複数コンデンサとの並列回路の両
端電圧であり、は/tにより得られた前記並列回
路の合成インピーダンスである。
第3図(ロ)は第3図(イ)に示す諸量を前記電圧
を基準として示すベクトル図であり、前記複数コンデン
サの並列接続個数変更による前記並列回路の合成インピ
ーダンスの調整変更模様を示すものである。すなわち
図示の如く、L=ILa−jILrで示される前記電流Lの9
0度遅相成分−jILrを前記コンデンサ並列接続個数nの
変更により得られた90度進相電流C=jIcn(n=1,2,
…)によりj(Icn−ILr)の如く補償することにより前
記合成電流tの大きさと位相角とを変化させ、その結
果=/tで与えられる前記インピーダンスを下
記の関係式(1)に従って調整変更するものである。
=/t=/{ILa+j(Icn−ILr)} =Re+jXe ……(1) 第4図は第3図の(イ)と(ロ)とに示す回路構成と
インピーダンス特性とを有するインダクタと並列コンデ
ンサとの組合せを1組とし該構成の2組の回路を1組の
電源に対して直列に接続した場合の回路構成図である。
第4図において、インピーダンスの1121とはそれ
ぞれ抵抗分をR1とR2としインダクタンス分をL1とL2とす
る1号と2号のインダクタに対応し、1222とは該
両インダクタに並列に接続される可変キャパシタンスC1
とC2とのコンデンサに対応し、第3図(イ)との対応に
おいて下記関係式(2)と(3)とが成り立つ。
また上記インピーダンス1121とにおける消費有
効電力をそれぞれP1とP2とすれば下記関係式(4)が成
り立つ。
前記両インダクタのインピーダンス1121とは通
常一定値であり、従って例えば12を不変とし|22
を低減変更した場合に、前記電流|11|をその設定値
に従って一定値となすように前記電源電圧を低減制御す
れば、前記関係式(2)〜(4)により前記諸量P1,|
1|,|12|及び|t|は不変であり、電流|21|は
t22/(2122)の関係に従い減少し、従っ
てP2は減少し|22|は増大する。
また前記|22|の低減変更前の定常値を対象諸量に
添字rを附して示せば、P1=P1r,|1|=|1r|,|
12|=|12r|,|t|=|tr|,P2<P2r,|2|<|
2r|,|21|<|21r|,|2|<|2r|の如くそれ
ぞれ変化する。更に前記電源電圧Sに関し下記関係式
(5)が成り立つ。
前記電圧ΔSが上記電力制御時における所要の電源
電圧低減量である。
なお上記制御時、電流|11|の一定制御を電力P1
一定制御にて置換しても前記関係式(4)に示す関係に
より同一の制御結果を得ることができる。
また上記の制御関係は、1号インダクタと2号インダ
クタとの関連各回路の対応する諸量、例えば11
211222或いはP1とP2等々を相互に置き換えた
場合にも全く同様に成り立つものである。
更にまた、前記の添字rを附した諸定常値を対応する
各機器の定格値以下となすことにより前記制御状態にお
ける前記各機器の電圧と電流とに関する動作値がそれぞ
れの定格値を超過することは防止される。
因に第5図のベクトル図は、電源電圧Sを不変とし
前記合成インピーダンス|2|を低減させた場合の前
記電圧12との変動模様を示すものであり、前記|
2|変更前の諸量を添字rを附して示している。図示
の如く電圧12とに関し、|1|>|1r|=|
S|/2、|2|<|2r|=|S|/2となり、電圧1
に関し運転定格値の|S|/2を超過し対応する機器の正
常な運転が不能となる。
本発明は、前記2組のインダクタそれぞれにおける有
効電力或いは通電電流の検出器と、該検出器の検出信号
とその設定値との差を演算する比較器と、該比較器の出
力信号を入力としサイリスタ等の制御素子から成りその
出力電圧を可変する電源回路とを設け、前記2組のイン
ダクタの一方に並列するコンデンサ容量を調整変更した
場合に他方のインダクタ回路の有効電力または通電電流
をその設定値と等しくなすように前記電源回路の出力電
圧制御を行なうものである。
〔実施例〕
以下この発明の実施例を図面により説明する。第1図
と第2図とはこの発明の実施例を示す回路図である。な
お第1図と第2図とにおいては同一機能の構成要素に対
しては同一の表示符号を附している。
第1図において、1と2とは互に直列に接続された誘
導加熱装置のインダクタ、SC1とSC2とはそれぞれその接
続個数が選択調整される前記インダクタ1と2とに対す
る複数の並列コンデンサ、3はサイリスタ等の制御素子
を有し前記両インダクタに供給する可変電圧交流を出力
する電源回路、PT1とPT2とは計器用変圧器、CT11,CT12,
CT21及びCT22はそれぞれ計器用変流器、W1とW2とは電力
検出器でありW1は前記PT1とCT11とからの電圧と電流と
の検出信号を受け前記インダクタ1の有効電力を検出
し、同様にW2は前記PT2とCT21との検出信号を受け前記
インダクタ2の有効電力を検出する。またCP1とCP2とは
比較演算器であり、CP1は前記W1からの電力検出信号と
その設定値P1Sとの偏差を演算し、同様にCP2は前記W2
らの電力検出信号とその設定値P2Sとの偏差を演算す
る。5は前記コンデンサ群SC1とSC2とに対する並列コン
デンサ数調整を行なうコンデンサ投入量制御回路、SW1
は該制御回路5の出力を前記SC1とSC2との何れかに選択
入力する切換スイッチ、COSは前記変流器CT12とCT22
からの電流検出信号の何れか一つを選択する切換スイッ
チ、4は前記の比較演算器CP1とCP2とからの電力比較信
号とコンデンサ投入量制御回路5からのコンデンサ投入
量信号と切換スイッチCOSからの電流検出信号とを入力
とし前記電源回路3における制御素子に対する制御信号
を与えて制御対象インダクタにおける有効電力一定制御
を行なう電力制御回路である。
上記回路構成において、例えばインダクタ2の有効電
力P2を低減可変調整し同時にインダクタ1の有効電力P1
をその設定値P1Sによって定値制御する場合には、並列
コンデンサSC2の投入量を増大してそのリアクタンスを
減少させることにより前記インダクタ2の端子電圧低下
とそれに伴なう前記電力P2の低下を図り、同時に前記イ
ンダクタ1の有効電力に関しP1=P1Sとなすように前記
電力制御回路4を介して前記電源回路3の制御素子を制
御し該電源回路3の出力電圧VSを低減制御する。
上記制御はインダクタ2に関しても同様に行なうこと
ができる。
更に、前記制御回路4の入力値として前記各電力値
P1,P2,P1S,P2Sを前記インダクタ1と2それぞれの通電
電流I11とI21及び該両電流それぞれの設定値I11SとI21S
とにより置換し、I11=I11S或いはI21=I21Sとなす制御
を行なっても同様のインダクタ電力制御が可能となる。
第2図は、第1図における並列コンデンサSC1とSC2
を切換スイッチSW2を介して1組のコンデンサ群SC3に集
約置換したものである。
〔発明の効果〕
この発明によれば、2組の誘導加熱装置の1組の電源
による同時運転において、該両加熱装置のインダクタを
直列に接続すると共に該両インダクタそれぞれに並列に
調整コンデンサを設け、一方のインダクタに並列したコ
ンデンサの容量変更と他の一方のインダクタにおける有
効電力または通電電流をその設定値に保つように行なう
前記電源の出力電圧制御との同時併用により、1組の電
源により給電される2組の直列接続された誘導加熱装置
の異電力同時運転が可能となり、該2組の加熱装置とそ
の電源回路との全体の装置構成に対する価格と所要スペ
ース両者の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図とはこの発明の実施例を示す回路図、第
3図(イ)はインダクタとその並列コンデンサとのイン
ピーダンス表示による回路構成図、第3図(ロ)は第3
図(イ)におけるベクトル図、第4図は第3図(イ)に
示す回路を2組直列接続した場合のインピーダンス表示
による回路構成図、第5図は第4図における電源電圧一
定時のベクトル図、第6図は従来技術の実施例を示す主
回路構成図である。 1,2……インダクタ、3……電源回路、4……電力制御
回路、5……コンデンサ投入量制御回路、6……溶解電
源回路、7……保温電源回路、CP1,CP2……比較演算
器、CT11,CT12,CT21,CT22……計器用変流器、COS……切
換スイッチ、SC1,SC2……並列コンデンサ、SW1〜SW4
…切換スイッチ、W1,W2……電力検出器。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】直列に接続された2組の誘導加熱装置を1
    組の電源回路に接続し該両加熱装置の電力をそれぞれ独
    立に制御する電力調整装置であって、前記電源回路をサ
    イリスタ等の制御素子を有する可変出力電圧電源回路と
    なすと共に、前記両加熱装置それぞれに並列に接続され
    その接続個数が調整変更される複数のコンデンサと、該
    コンデンサ接続個数変更用の切換スイッチと、該スイッ
    チの切換動作制御用のコンデンサ投入量制御回路と、前
    記電源回路制御素子に対する制御信号を与える電力或い
    は電流制御回路と、前記加熱装置それぞれの電力或いは
    通電電流を検出する電力或いは電流検出回路と、該検出
    回路の検出信号をその設定信号と比較しその結果を前記
    電力或いは電流制御回路に入力する比較回路とを備えて
    成り、前記2組の加熱装置の一方における電力をその並
    列コンデンサ接続個数の変更により独自に変更した場合
    に他の一方の加熱装置における電力或いは通電電流がそ
    の設定値に従って独自に制御されるように前記電源回路
    の出力電圧を制御することを特徴とする誘導加熱装置の
    電力調整装置。
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