JPS6222075Y2 - - Google Patents

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JPS6222075Y2
JPS6222075Y2 JP12146483U JP12146483U JPS6222075Y2 JP S6222075 Y2 JPS6222075 Y2 JP S6222075Y2 JP 12146483 U JP12146483 U JP 12146483U JP 12146483 U JP12146483 U JP 12146483U JP S6222075 Y2 JPS6222075 Y2 JP S6222075Y2
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frequency
commercial power
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impedance
inverter
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  • General Induction Heating (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、インバータを用いた高周波誘導加熱
装置に関し、更に詳しくは、インバータから送出
される高周波漏電電流の低減化を図つた高周波誘
導加熱装置に関する。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to a high frequency induction heating device using an inverter, and more particularly to a high frequency induction heating device that aims to reduce high frequency leakage current sent out from the inverter.

従来から、焼入、溶解等にあたつては、誘導加
熱用ワークコイルを数10KHz〜数100KHzの高周
波電圧で交流駆動し、ワーク(被加熱物)を誘導
加熱する高周波誘導加熱装置が用いられている。
Conventionally, high-frequency induction heating equipment has been used for quenching, melting, etc., which drives an induction heating work coil with a high-frequency voltage of several 10KHz to several 100KHz to inductively heat the workpiece (object to be heated). ing.

第1図は従来のこの種の装置の一例を示す要部
構成図である。第1図において、S相が接地され
た3相用商用電源は、ノーヒユーズブレーカ1及
び漏電検出器2を経て順変換器3に加えられる。
この漏電検出器2は、従来から一般的に用いられ
ているもので、零相変流を貫通して電路に流れる
電流(3相)のベクトルの和が漏電が無い場合は
零となり、零相変流器に生じる磁束は互いに打ち
消し合つて2次コイルには電圧が生じず、一方、
漏電が有ると零相変流器を貫通して流れる電流に
アンバランスが生じ、2次コイルに電圧が生じる
ことを利用して、この2次コイルの電圧を増幅し
てしや断機を動作させるものである。又、順変換
器3は、例えばシリコン制御整流器(SCR)で
構成されていて、そのゲートに与えるゲートパル
スを調整することにより3相用商用電源を整流す
ることができる。この順変換器3の整流出力電圧
はチヨークコイルLを含む平滑回路4で平滑さ
れ、インバータ5に加えられる。インバータ5
は、例えばスタテイツク・インダクシヨン・トラ
ンジスタ(SIT)で構成されていて、図示しない
制御回路により負荷の状態に応じてAFCがかけ
られるように構成されている。このインバータ5
からは、商用電源よりも十分高周波の電圧(数
10KHz〜数100KHz)が、負荷として接続されて
いるワークコイル6に送出される。ワークコイル
6に高周波電圧が加えられると被加熱物にはワー
クコイル6の交番磁界によるうず電流損失により
加熱される。7はこれら構成要素を収納する筐体
であり、筐体7はアースされている。
FIG. 1 is a diagram showing the main parts of an example of a conventional device of this type. In FIG. 1, a three-phase commercial power source whose S phase is grounded is applied to a forward converter 3 via a no-fuse breaker 1 and an earth leakage detector 2.
This earth leakage detector 2 has been commonly used in the past, and the sum of the vectors of currents (three phases) passing through the zero-phase transformer and flowing into the electrical circuit becomes zero when there is no earth leakage; The magnetic flux generated in the current transformer cancels each other and no voltage is generated in the secondary coil.
When there is an earth leakage, an imbalance occurs in the current flowing through the zero-phase current transformer, and a voltage is generated in the secondary coil.Using this, the voltage in the secondary coil is amplified to operate the breaker. It is something that makes you Further, the forward converter 3 is composed of, for example, a silicon controlled rectifier (SCR), and can rectify the three-phase commercial power supply by adjusting the gate pulse applied to its gate. The rectified output voltage of the forward converter 3 is smoothed by a smoothing circuit 4 including a choke coil L, and is applied to an inverter 5. Inverter 5
is composed of, for example, a static induction transistor (SIT), and is configured so that AFC can be applied according to the load condition by a control circuit (not shown). This inverter 5
The voltage (several
10 KHz to several 100 KHz) is sent to the work coil 6 connected as a load. When a high frequency voltage is applied to the work coil 6, the object to be heated is heated due to eddy current loss due to the alternating magnetic field of the work coil 6. Reference numeral 7 denotes a housing that houses these components, and the housing 7 is grounded.

ところで、このような構成によれば、商用電源
を直接直流化して更に高周波化しているために、
電力回路はフローテイングの状態になつている。
ここで、電力回路と筐体(アース)間のインピー
ダンスに着目すると、商用周波数では十分高い値
になつているため漏電電流は生じないが、高周波
領域になるとわずかな静電容量でも高周波漏電電
流が流れることになる。例えば、静電容量を0.01
μFとすると、3相全波300Hzでは約40KΩであ
るが、100KHzでは約150Ωとなり、267倍もの違
いを生じることになる。第1図の装置の場合に
は、チヨークコイルLの巻線とコアとの間の浮遊
容量Csを通つて高周波漏電電流が流れ、ある出
力を超えると漏電検出器2が動作することがあ
る。
By the way, according to such a configuration, since the commercial power supply is directly converted to DC and has a higher frequency,
The power circuit is in a floating state.
If we focus on the impedance between the power circuit and the casing (earth), at commercial frequencies the value is sufficiently high so no leakage current occurs, but in the high frequency range even a small amount of capacitance can cause high frequency leakage current. It will flow. For example, capacitance is 0.01
In terms of μF, at 3-phase full wave 300Hz, it is approximately 40KΩ, but at 100KHz, it is approximately 150Ω, resulting in a difference of 267 times. In the case of the device shown in FIG. 1, a high frequency leakage current flows through the stray capacitance Cs between the winding of the chiyoke coil L and the core, and when the output exceeds a certain level, the leakage detector 2 may operate.

しかし、このような漏電検出器2の動作は、浮
遊容量Csの影響によるものであつて、高周波誘
導加熱装置自体の故障とは本質的に異なるもので
あり、極力高周波漏電電流の影響を少なくするこ
とが望ましい。
However, such operation of the earth leakage detector 2 is due to the influence of stray capacitance Cs, and is essentially different from a failure of the high-frequency induction heating device itself. Therefore, it is necessary to reduce the influence of the high-frequency earth leakage current as much as possible. This is desirable.

本考案は、このような点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、実質的に高周波漏電電流を低減
した高周波誘導加熱装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these points, and its purpose is to provide a high-frequency induction heating device that substantially reduces high-frequency leakage current.

この目的を達成する本考案は、商用電源を整流
平滑した後インバータにより高周波電圧に変換
し、変換された高周波電圧をワークコイルに供給
するように構成された高周波誘導加熱装置におい
て、商用電源線とアース線との間にアース線のイ
ンピーダンスに対して十分低インピーダンスのコ
ンデンサを接続し、インバータから送出される高
周波漏電電流を該コンデンサを通して商用電源線
に戻すようにしたことを特徴とするものである。
The present invention achieves this objective by rectifying and smoothing a commercial power supply, converting it into a high-frequency voltage using an inverter, and supplying the converted high-frequency voltage to a work coil. A capacitor with sufficiently low impedance compared to the impedance of the ground wire is connected between the ground wire and the high frequency earth leakage current sent out from the inverter is returned to the commercial power line through the capacitor. .

以下、図面を参照し本考案を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第2図は本考案の一実施例を示す要部構成図で
ある。第1図と同一部分には同一符号を付しその
説明を省略する。第2図において、CEはアース
線のインピーダンスZEに対して十分低いインピ
ーダンスを有するコンデンサであつて、商用電源
線とアース線との間に接続されている。尚、コン
デンサCEの静電容量値は、浮遊容量Csの値、ア
ース線のインピーダンスZEの値、商用電源線の
インピーダンスZlの値、高周波電圧の大きさ、発
振周波数、高周波漏電電流の大きさを最大どれ位
の値まで許容するか等のフアクターを定量的に決
定することにより、最適値に設定することができ
る。
FIG. 2 is a block diagram of main parts showing an embodiment of the present invention. Components that are the same as those in FIG. 1 are given the same reference numerals, and their explanations will be omitted. In FIG. 2, C E is a capacitor having an impedance sufficiently lower than the impedance Z E of the ground line, and is connected between the commercial power line and the ground line. The capacitance value of the capacitor C E is determined by the value of the stray capacitance Cs, the value of the impedance Z E of the ground wire, the value of the impedance Zl of the commercial power line, the magnitude of the high frequency voltage, the oscillation frequency, and the magnitude of the high frequency leakage current. By quantitatively determining factors such as the maximum allowable value, the optimum value can be set.

このように構成することにより、インバータ5
から浮遊容量Csを通つてアース線に流れていた
高周波漏電電流の多くを、アース線のインピーダ
ンスZEより十分にインピーダンスの低いコンデ
ンサCEを通して商用電源線に戻し、漏電検出器
2を介してノーヒユーズプレーカ1側に流すこと
ができる。この戻し電流によつて、漏電検出器2
を流れる電流のアンバランスのほとんどは相殺さ
れ、漏電検出器が高周波漏電電流によつて動作す
るという事態は避けられる。
With this configuration, the inverter 5
Most of the high-frequency earth leakage current flowing from the ground line through the stray capacitance Cs to the ground line is returned to the commercial power line through the capacitor C E whose impedance is sufficiently lower than the impedance Z E of the ground line, and is returned to the commercial power line via the earth leakage detector 2. It can flow to the fuse breaker 1 side. Due to this return current, the earth leakage detector 2
Most of the unbalance of the current flowing through the circuit is canceled out, and the situation where the earth leakage detector is operated by high frequency earth leakage current is avoided.

この動作を更に具体的に説明する。第2図にお
いて、3相200VのS相は国内では接地されて使
用される。第1図の場合と同様、チヨークコイル
Lの巻線とコアとの間には浮遊容量Csが存在す
る。今、問題にしているのは、漏電検出器2の高
周波領域での動作であるから、第2図回路の高周
波領域における等価回路を示すと、第3図のよう
になる。尚、動作説明を簡略化するために、線の
インダクタンスや浮遊容量等は省略してある。第
3図中、ZEは第1図及び第2図と同様アース線
のインピーダンス、eHFは高周波電圧(周波数は
Hz)、IHFは浮遊容量Csを流れる電流、Izはイ
ンピーダンスZEを流れる電流、Isはコンデンサ
Eを流れる電流である。従来はコンデンサCE
無いため電流IHFの全て(CE=0の時Izの値)
がインピーダンスZEに流れ、これが漏電検出器
2が動作する漏電電流となつていたが、本考案で
は電流IHFの内のIsがコンデンサCEを介して商
用電源線に戻され漏電検出器2を通過するので、
結果としては、漏電検出器2に対する漏電電流は
電流Izだけとなる。即ち、高周波漏電電流を実質
的に低減させることができる。以下この辺の事情
を式を用いて説明する。
This operation will be explained more specifically. In Figure 2, the 3-phase 200V S phase is grounded and used in Japan. As in the case of FIG. 1, a stray capacitance Cs exists between the winding of the chiyoke coil L and the core. Since the current issue is the operation of the earth leakage detector 2 in the high frequency range, the equivalent circuit in the high frequency range of the circuit shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3. Incidentally, in order to simplify the explanation of the operation, the inductance of the line, the stray capacitance, etc. are omitted. In Figure 3, Z E is the impedance of the ground wire as in Figures 1 and 2, and e HF is the high frequency voltage (the frequency is
Hz), I HF is the current flowing through the stray capacitance Cs, Iz is the current flowing through the impedance Z E , and Is is the current flowing through the capacitor C E. Conventionally, since there is no capacitor C E , all of the current I HF (value of Iz when C E = 0)
flows through the impedance ZE , and this is the leakage current that activates the earth leakage detector 2. However, in the present invention, Is of the current IHF is returned to the commercial power line via the capacitor CE , and the earth leakage detector 2 operates. Since it passes through
As a result, the leakage current to the earth leakage detector 2 is only the current Iz. That is, high frequency leakage current can be substantially reduced. The circumstances surrounding this will be explained below using formulas.

上記等価回路から次式が成り立つ。 The following equation holds from the above equivalent circuit.

HF=eHF/{(1/jωCs) +ZE/(1+jωCE)} …(1) IzZE=Is/jωCE …(2) IHF=Iz+Is …(3) 上記(1)〜(3)式IHF,Isを消去しIzについて整理
すると、次式が得られる。
I HF = e HF / {(1/jωCs) +Z E / (1+jωC E )} …(1) IzZ E = Is/jωC E …(2) I HF = Iz+Is …(3) Above (1) to (3) ) By eliminating the formula I HF and Is and rearranging for Iz, the following formula is obtained.

Iz=eHF/[(1+jωCEE) {(1/jωCs)+ZE/(1+jωCE)}]
…(4) これが本考案回路における漏電検出器2が動作
する漏電電流である。
Iz=e HF / [(1+jωC E Z E ) {(1/jωCs)+Z E /(1+jωC E )}]
...(4) This is the leakage current at which the leakage detector 2 in the circuit of the present invention operates.

ここで、従来回路での高周波漏電電流Iz0を比
較のために求める。このIz0は(4)式においてCE
0とすることにより得られ、次式で示される。
Here, for comparison, the high-frequency leakage current Iz0 in the conventional circuit is calculated. This Iz0 is calculated by C E =
0, and is given by the following equation:

Iz0=eHF/{(1/jωCs)+ZE} …(5) 上記(4),(5)式より、Iz<Iz0であるから、高周
波漏電電流IzはコンデンサCEの採用により低減
できる。本実施例によれば、第1図の装置にコン
デンサCEとして0.1μF〜0.4μF、550VACWV
の市販のコンデンサを接続したところ、漏電検出
器2での高周波漏電電流の大きさを約1/3に低減
できることが確認できた。このようなコンデンサ
は比較的安価であり、装置全体のコストに占める
割合は極めて小さいが、高周波漏電電流の低減に
おける効果は極めて大きい。
Iz 0 = e HF / {(1/jωCs) + Z E } ...(5) From equations (4) and (5) above, Iz < Iz 0 , so the high frequency leakage current Iz can be reduced by using the capacitor C E can. According to this embodiment, the capacitor C E is 0.1μF to 0.4μF, 550V AC WV in the device shown in FIG.
When a commercially available capacitor was connected, it was confirmed that the magnitude of the high frequency leakage current in the leakage detector 2 could be reduced to about 1/3. Although such capacitors are relatively inexpensive and account for a very small proportion of the overall cost of the device, they are extremely effective in reducing high-frequency leakage current.

本考案のようなコンデンサCEを用いないで高
周波漏電電流を低減するためには、例えば、チヨ
ークコイルLのコアをベーク板等の絶縁物が筐体
から電気的に絶縁することが考えられる。しか
し、このような装置で用いるチヨークコイルLは
例えば外径寸法が500mm×500mm×300mmで重さは
数百Kgと相当大きなものであり、絶縁物として相
当の機械的強度が要求されることになり、コスト
高になつてしまう。他の方法として、チヨークコ
イルLの巻線とコアとの間の浮遊容量を小さくす
ることが考えられるが、そのためにはチヨークコ
イルL自体が更に大型化することは避けられず、
コスト高となる。又、筐体をアースしているアー
ス線を取り除くことも考えられるが法規上からも
取り扱い上も不適である。
In order to reduce the high frequency leakage current without using the capacitor C E as in the present invention, it is conceivable to electrically insulate the core of the chiyoke coil L from the casing with an insulator such as a baking plate. However, the chiyoke coil L used in such a device is quite large, with an outer diameter of 500 mm x 500 mm x 300 mm and a weight of several hundred kg, and requires considerable mechanical strength as an insulator. , resulting in high costs. Another method would be to reduce the stray capacitance between the winding of the chiyork coil L and the core, but this would inevitably require the chiyork coil L itself to become even larger.
The cost will be high. It is also conceivable to remove the ground wire that grounds the casing, but this is inappropriate from both legal and handling standpoints.

以上説明したように、本考案によれば、インバ
ータを用いた高周波誘導加熱装置において、イン
バータから送出される高周波漏電電流を簡単な構
成で低減させることができ、実用上の効果は大き
い。
As explained above, according to the present invention, in a high-frequency induction heating device using an inverter, the high-frequency leakage current sent out from the inverter can be reduced with a simple configuration, and the practical effect is great.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来装置の要部構成図、第2図は本考
案の一実施例の要部構成図、第3図は第2図回路
の高周波領域での等価回路図である。 1……ノーヒユーズブレーカ、2……漏電検出
器、3……順変換器、4……平滑回路、5……イ
ンバータ、6……ワークコイル、7……筐体、C
E……コンデンサ、ZE……アース線インピーダン
ス、Zl……商用電源線インピーダンス。
FIG. 1 is a block diagram of a main part of a conventional device, FIG. 2 is a block diagram of a main part of an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of the circuit shown in FIG. 2 in a high frequency region. 1... No fuse breaker, 2... Leakage detector, 3... Forward converter, 4... Smoothing circuit, 5... Inverter, 6... Work coil, 7... Housing, C
E ...Capacitor, Z E ...Earth wire impedance, Zl...Commercial power line impedance.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 商用電源を整流平滑した後インバータにより高
周波電圧に変換し、変換された高周波電圧をワー
クコイルに供給するように構成された高周波誘導
加熱装置において、商用電源線とアース線との間
にアース線のインピーダンスに対して十分低イン
ピーダンスのコンデンサを接続し、インバータか
ら送出される高周波漏電電流を該コンデンサを通
して商用電源線に戻すようにしたことを特徴とす
る高周波誘導加熱装置。
In a high-frequency induction heating device configured to rectify and smooth commercial power, convert it into a high-frequency voltage using an inverter, and supply the converted high-frequency voltage to a work coil, a ground wire is connected between the commercial power line and the ground wire. A high-frequency induction heating device characterized in that a capacitor having an impedance sufficiently low relative to the impedance is connected, and a high-frequency earth leakage current sent out from an inverter is returned to a commercial power line through the capacitor.
JP12146483U 1983-08-04 1983-08-04 High frequency induction heating device Granted JPS6029396U (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12146483U JPS6029396U (en) 1983-08-04 1983-08-04 High frequency induction heating device

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JP12146483U JPS6029396U (en) 1983-08-04 1983-08-04 High frequency induction heating device

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Publication Number Publication Date
JPS6029396U JPS6029396U (en) 1985-02-27
JPS6222075Y2 true JPS6222075Y2 (en) 1987-06-04

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ID=30277994

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JP12146483U Granted JPS6029396U (en) 1983-08-04 1983-08-04 High frequency induction heating device

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