JPH02123691A - 誘導加熱装置の電力調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【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、ｌ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。なお咳両イ
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Ｓ　Ｗ　３とＳ　
Ｗ　４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ｉｔ　ｄｉ
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。

上記に漏み本発明は、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ｊ１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１１１１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ｉ
Ｊ１電電電解流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Ｚ、とＺｚとである２組の
負荷ＡとＢとを直列に接続し電圧■、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ＺＩを不変とし
Ｚ２を減少させ、且つ直列回路電流１１を前記インピー
ダンスＺ２の変更前と同一の値となすように前記電源電
圧Ｖ、を減少制御すれば、前記負荷への端子電圧Ｖ、と
消費電力Ｖ、　　・［、とは不変であるが前記負４″＠
Ｂの端子電圧■２と消費電力ｖ２　・ＩＬとは前記イン
ピーダンスＺｔ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
荷へをそれぞれのインピーダンスがＺ。

と２１２とである２組の負荷Ａ、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
る前記負荷へのインピーダンス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Ｘ
Ｌ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Ｘ、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１Ｌとｉｃ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Ｉｔは該両電流の和１ｔ＋１（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、ＺはＶ／Ｉｔ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Ｖ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Ｚの調整変更模様を示すものである。すなわち図
示の如（、■、＝ＩＬａ　　ＪＩＬｒで示される前記電
流ＩＬの９０度遅相成分−Ｊ［ＬＰ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ＩＣ
＝ＪＩｃｎ（ｎ−１，２，＝）によりｊ　　（Ｉｃｎ−
ｆｔ、）の如く補償することにより前記合成電流＋１の
大きさと位相角とを変化させ、その結果Ｚ＝Ｖ／Ｉｔで
与えられる前記インピーダンスＺを下記の関係式（１）
に従って調整変更するものである。

Ｚ＝Ｖ／　Ｉｔ　−Ｖ／　（Ｉｔａ＋Ｊ　　（ｌｃ、１
　１Ｌｒ）１”’　Ｒｅ　　＋　ｊ　Ｘｓ−一一一一一
一（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ＺｚとＺｚｌ
とはそれぞれ抵抗骨をＲ１とＲ２としインダクタンス分
をり、とＲ２とする１号と２号のインダクタに対応し、
之１□と２２２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ＣＩ　と０２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２．と２ｇ＋とにおける消費有
効電力をそれぞれＰｌとＲ２とすればド記関係式（４）
が成り立つ。

前記両インダクタのインピーダンスＺ、とＺ２とは通常
一定値であり、従って例えば２１２を不変とじ２２２１
を低減変更した場合りこ、前記電流１２，１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Ｐ　
＋　、ｌｖ　、１　、　ｌ’ｌ　＋２１及びｌｉ　、１
は不変であり、電流！ｉｌｌは１、・２□２／（汎１＋
２２□）の関係に従い減少し、従ってＲ２は減少しＩ２
□は増大する。

また前記Ｚ２□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、Ｐ、＝Ｐ、、、Ｖ、＝※＋−１　、
　ｌｉ＋□１＝ｌｉ　、、、ｌ、　ｌｉ　ｔｌ　＝ｌ’
ｔ　、、ｌ　、　Ｐ、　＜Ｐ　２ｒ、　ｌｖ　ｇｌ　＜
ｌ※ｚ−１、ｌｉ！ＩＩ＜ｌ”ｌ　２１−１　、ｌ立２
１＜１９２、の如くそれぞれ変化する。更に前記電源電
圧■。

に関し下記関係式（５）が成り立つ。

６Ｖ・−ゞ・−ゞ・ン １１１１記電圧ΔＶ、が」二記電力制御時における所要
の′１１源電圧低減量である。

なおＬ〕記制御時、電流Ｉ　Ｉｔの一定制御を電力１’
）１　の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！、例えばＺｚとＺ　Ｚ　
ｌ　＋　　Ｚ　ｌ　２とＺ２□或いはＰｌ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。

囚に第５図のベクトル図は、電源電圧Ｑ、を不変とし前
記合成インピーダンスＺ２１を低減させた場合の前記電
圧■１とｖ２との変動模様を示すものであり、前記１ｚ
ｉ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■、と■２とに関し、Ｉ＜／ＩＩ＞ｌ※ｔ　、Ｉ
＝ｌｖ　ｓｌ　／　２　、潜１く名−＝ｌｖ　ｓｌ　／
２となり、電圧■、に関し運転定格値のｌｖ　３１　／
　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、ｌ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、ＳＣ５とＳ０２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ｌ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、ＰＴ、とＰＴ！とは計器用変圧器、
ＣＴ　＋　＋　。

ＣＴ　ｌｔ　、　　ＣＴ　ｔ　ｉ及びＣＴ　ｚ□はそれ
ぞれ計器用変流器、ＷｌとＷ２とは電力検出器でありＷ
、は前記Ｐ　Ｔ”　、　　とＣＴ　＋　＋とからの電圧
と電流との検出信号を受は前記インダクタ１の有効電力
を検出し、同様にＷＩＩは前記ＰＴ、とＣＴ、、との検
出信号を受は前記インダクタ２の有効電力を検出する。

またＣＰｌとＣＰｚとは比較演算器であり、ＣＰｌは前
記Ｗ１からの電力検出信号とその設定値ＰＩ５との偏差
を演算し、同様にＣＰ２は前記Ｗ２からの電力検出信号
とその設定値Ｐｕｓとの偏差を演算する。５は前記コン
デンサ群ＳＣＩ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、ＳＷ、は該制御
回路５の出力を前記ＳＣ１とＳＣｚ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ＣＴ　＋　ｔ
とＣＴ、ｔと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ＣＰ、とＣＰ。

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
ける有効量カ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
ｐｔを低減可変調整し同時にインダクタ１の有効電力Ｐ
、をその設定値Ｐ１３によって定値制御する場合には、
並列コンデンサＳ０２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Ｐ８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Ｐ＋＝Ｐｔｓ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■。

を低減制御する。

上Ｉ紀制で卸はインダクタ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カイ１（
ｉＰ＋　、Ｐｚ　、Ｐｕｓ、Ｐｕｓを前記インダクタｌ
と２それぞれの通電電流ＩＩ＋と［２１及び該両電流そ
れぞれの設定値■１□、と１□１．とにより置換し、Ｉ
　ＩＩ＝Ｉ　ＩＩ３或いはＩｇ＋＝Ｌ＋ｓ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ＳＣとＳＣ２
とを切換スイッチＳＷ２を介して１ｍのコンデンサ群Ｓ
Ｃ１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、ＣＰ＋、
ＣＰｚ・・・比較演算器、ＣＴＩＩ、ＣＴＩＩ、ＣＴｇ
ｔ、ＣＴｔｔ・・・計器用変流器、ＣＯ８・・・切換ス
イッチ、ＳＣ，。 Ｓ０２・・・並列コンデンサ、ＳＷ、〜ＳＷ、・・・切
換スイッチ、Ｗ、、Ｗ、・・・電力検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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。