PL180559B1 - Nagrzewnica indukcyjna PL - Google Patents

Abstract

1 N agrzew nica indukcyjna, zawierajaca blok kontroli napiecia kclekto- rów pradowych przelaczników oraz pierwotne zródlo energii elektrycznej polaczone z blokiem zasilania, który polaczony jest z przetwornikiem ste- rujacym skladajacym sie z szeregow o polaczonego bloku pradowych przelaczników i obwodu cewki indukcyjnej, oraz który polaczony jest takze, poprzez blok okreslenia poziomu pulsacji, z czujnikiem okreslajacym obe- cnosc nagrzewanego obiektu, znam ienna tym , ze dodatkowo przetwornik sterujacy (1) zawiera polaczone w szereg generator sterujacy (2) i w zm ac- niacz m ocy (3), a takze blok zasilania (6), polaczony z pierwotnym zródlem energii elektrycznej (7) i poprzez rozdzielajaca pojemnosc (8) z obwodem ce- wki indukcyjnej (5), pierwszy w ysokonapieciow y dzielnik (9), w ejscie któ- rego polaczone je st z kolektorem tranzystorów bloku pradow ych przelaczników (4), pierw sze w yjscie polaczone przez blok kontroli napie- cia (10) kolektorów pradow ych przelaczników z trzecim wejsciem bloku blokady generatora (11), a drugie wyjscie polaczone z pierwszym wejsciem czujnika (12) okreslajacego obecnosc nagrzewanego obiektu, wyjscie które- go polaczone jest z drugim wejsciem bloku blokady generatora ( 11), a drugie w ejscie podlaczone je st do w spólnego punktu, laczacego w ejscie bloku d o stro jen ia czestotliw osci generatora (13) w ejscie bloku ograniczenia m ocy (1 4 ). w yjscie drugiego wysokonapieciowego dzielnika (15) i wyjscie bloku okreslajacej poziom pulsacji (16), wejscie którego podlaczone je st do w spólnego punktu, laczacego wejscie drugiego w ysokonapieciowego dziel- nika (15) i w yjscie bloku zasilania (6), polaczonego z drugim w yjsciem roz- ruchow ego bloku (17), w ejscie którego polaczone jest czujnikiem tem pera- tury (18), mechanicznie polaczonego z blokiem pradowych przelaczników (4), a pierwsze wyjscie rozruchowego bloku (17) polaczone je st z czwartym w ejsciem bloku blokady generatora (11), pierwsze w yjscie którego polaczone jest z blokiem dzwiekowej sygnalizacji (19), drugie wyjscie polaczone jest z drugim wejsciem generatora sterujacego (2), trzecie w yjscie polaczone jest z drugim wejsciem bloku kontroli mocy (20), trzecie w ejscie którego polaczone jest z blokiem ograniczenia mocy (14), wyjscie polaczone je st ze sterujacym generatorem (2), a pierwsze wejscie polaczone jest z drugim wyjscie FIG 1 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest nagrzewnica indukcyjna, która zalicza się · do zakresu indukcyjnych grzejników, a ściślej dotyczy kuchennych płyt z nagrzewaniem indukcyjnym oraz kaloryferów z indukcyjnym nagrzewaniem wody i powietrza.

Znane są indukcyjne urządzenia grzewcze (DE, OS, 3704581, 1988; FR, Al, 2634615, 1990; EP, 0183163, 1986), które nie zapewniają dostatecznie automatycznej korekcji reżimów swojej pracy w zależności od typu, w tym rozmiarów i materiału, z którego jest wykonany nagrzewany obiekt, i zewnętrznych destabilizujących czynników, a szczególnie znacznych spadków napięcia pierwotnego źródła prądu elektrycznego.

Znana jest płyta kuchenna z nagrzewaniem indukcyjnym (JP 55-27234, 1987), która zawiera przetwornik, przetwarzający energię prądu stałego w energię wielkiej częstotliwości, i układ sterowania. Przetwornik zawiera cewkę nagrzewania indukcyjnego, mocny półprzewodnikowy przełącznik, połączony szeregowo z indukcyjną cewką i kondensator rezonansowy. Układ sterowania zawiera generator napięcia o piłowatej charakterystyce, zsynchronizowany z przełączni180 559 kiem, układ ograniczenia minimalnej szerokości impulsów, układ zawierający komparator, regulacji szerokości impulsów.

Zaletą znanego urządzenia jest możliwość korekcji spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej, powodowanej zmianą formy sygnału wyjściowego generatora w stosunku do sygnału zadającego minimalną szerokość impulsu.

W znanych urządzeniach korekcja realizowana jest w stosunkowo wąskim zakresie spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej. Ponadto wykazują one brak automatycznej korekcji reżimów pracy w zależności od rozmiarów i rodzaju nagrzewanego obiektu a także brak możliwości podtrzymania na stałym poziomie mocy, dostarczanej i niezbędnej do ogrzania obiektu.

Znana jest płyta kuchenna z indukcyjnym nagrzewaniem (JP, 59-250841,1987), która wyposażona jest w przetwornik przetwarzający energię prądu stałego w energię wielkiej częstotliwości i układ sterowania. Przetwornik zawiera cewkę nagrzewania indukcyjnego, kondensator rezonansowy i siłowy półprzewodnikowy przełącznik. Układ sterowania zawiera czujnik wejściowego prądu przetwornika, czujnik napięcia źródła energii elektrycznej, czujnik napięcia w przełączniku, komparator, wykonany w postaci dyferencjalnego wzmacniacza, porównującego i wzmacniającego sygnały wychodzące z czujnika napięcia źródła energii elektrycznej i z czujnika napięcia na przełączniku, czujnik minimalnego obciążenia, porównujący sygnały wychodzące z czujnika prądu wejściowego i z komparatora i przekraczający generację przetwornika, układ kontroli wahań, kontrolujący prąd na przełączniku.

Znane urządzenie pozwala na wykonanie automatycznej korekcji reżimów swojej pracy w zależności od minimalnego obciążenia nagrzewanego obiektu i ilości spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej.

Niezależnie od szeregu korzyści znane urządzenie rozwiązuje problem automatycznej korekcji reżimów swojej pracy w stosunkowo wąskim zakresie spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej, a także nie rozwiązuje problemu automatycznej korekcji reżimów swojej pracy w zależności od rozmiarów i rodzaju nagrzewanego obiektu przy podtrzymaniu stałej wielkości niezbędnej mocy dostarczanej do nagrzewanego obiektu w warunkach niestabilności napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej.

Zadaniem wynalazku jest stworzenie indukcyjnej nagrzewnicy z takimi elementami konstrukcji i ich sprzężeniami, które pozwoliłyby zrealizować w dostatecznym stopniu automatycznąkorekcję reżimów pracy przyrządu w celu podtrzymania niezbędnej stałej wielkości mocy dostarczanej do nagrzewanego obiektu, niezależnie od typu i rozmiarów nagrzewanego obiektu i ewentualnego jednoczesnego oddziaływania zewnętrznych destabilizujących czynników, w tym spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej w szerokim zakresie od 180 V do 250 V.

Nagrzewnica indukcyjna, według wynalazku, zawierająca blok kontroli napięcia kolektorów prądowych przełączników oraz pierwotne źródło energii elektrycznej połączone z blokiem zasilania, który połączony jest z przetwornikiem sterującym składającym się z szeregowo połączonego bloku prądowych przełączników i obwodu cewki indukcyjnej, oraz który połączony jest także, poprzez blok określenia poziomu pulsacji, z czujnikiem określającym obecność nagrzewanego obiektu, charakteryzuje się tym, że dodatkowo przetwornik sterujący zawiera połączone w szereg generator sterujący i wzmacniacz mocy, a także blok zasilania, połączony z pierwotnim źródłem energii elektrycznej i poprzez rozdzielającą pojemność z obwodem cewki indukcyjnej pierwszy wysokonapięciowy dzielnik, wejście którego połączone jest z kolektorem tranzystorów bloku prądowych przełączników, piewsze wyjście połączone przez blok kontroli napięcia kolektorów prądowych przełączników z trzecim wejściem bloku blokady generatora, a drugie wyjście połączone z pierwszym wejściem czujnika określającego obecność nagrzewanego obiektu, wyjście którego połączone jest z drugim wejściem bloku blokady generatora, a drugie wejście podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście bloku dostrojenia częstotliwości generatora, wejście bloku ograniczenia mocy, wyjście drugiego wysokonapięciowego dzielnika i wyjście bloku określającej poziom pulsacji, wejście którego podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście drugiego wysokonapięciowego dzielnika i wyjście bloku

180 559 zasilania, połączonego z drugim wyjściem rozruchowego bloku, wejście którego połączone jest z czujnikiem temperatury, mechanicznie połączonego z blokiem prądowych przełączników, a pierwsze wyjście rozruchowego bloku połączone jest z czwartym wejściem bloku blokady generatora, pierwsze wyjście którego połączone jest z blokiem dźwiękowej sygnalizacji, drugie wyjście połączone jest z drugim wejściem generatora sterującego, trzecie wyjście połączone jest z drugim wejściem bloku kontroli mocy, trzecie wejście którego połączone jest z blokiem ograniczenia mocy, wyjście połączone jest ze sterującym generatorem a pierwsze wejście połączone jest z drugim wyjściem czujnika temperatury obciążenia, pierwsze wyjście którego połączone jest z pierwszym wejściem bloku blokady generatora, blok dostrojenia częstotliwości połączony jest z trzecim wejściem generatora sterującego, zaś blok kontroli mocy zawiera regulator mocy, a czujnik temperatury obciążenia zawiera regulator temperatury.

W nagrzewnicy indukcyjnej, według wynalazku, zastosowany został efekt rozgrzania ferromagnetyków w zmiennym, z wysoką częstotliwością, polu magnetycznym. Pole magnetyczne indukuje w ferromagnetykach wirowe prądy, które przekształcają energię pola magnetycznego w energię cieplną, wielkość której jest wprost proporcjonalna do kwadratu częstotliwości zmiany pola magnetycznego.

Nagrzewnica indukcyjna, według wynalazku, stanowi w zasadzie sterowny przetwornik przekształcający wyrównane i wyprostowane przez blok zasilania napięcie pierwotnego źródła energii elektrycznej w prąd zmienny. Oddziałując na ten prąd obwodem cewki indukcyjnej powstaje pole magnetyczne, w którym również znajduje się nagrzewany obiekt, który w zależności od materiału, z którego został wykonany oraz jego gabarytów powoduje zmianę reżimów pracy przetwornika. Normalne funkcjonowanie przetwornika, powodowane automatyczną korekcją reżimów jego pracy, przy rozmaitych nagrzewanych obiektach i ewentualnym jednoczesnym oddziaływaniu zewnętrznych destabilizujących czynników, w tym poważnych spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej, zapewniane jest przez wszystkie pozostałe bloki niniejszego wynalazku.

Generator sterujący (wykonany na przykład na podstawie układu -Biriukov S. A. „Cyfrowe urządzenia oparte na monolitycznych układach scalonych”. M.: Radio i łączność, 1991, str. 52) pracuje w astabilnym reżimie i wypracowuje impulsy o częstotliwości 25 - 45 Hz, które po ich wzmocnieniu zasilaczem mocy sterują siłowymi tranzystorowymi przełącznikami bloku prądowych przełączników (wykonanego na przykład na podstawie układu - Naivelt G.S. „Źródła elektro-zasilania REA”. Poradni: M.: Radio i łączność, 1989, str. 419).

Generator sterujący nastrojony na rezonans z własnymi swobodnymi drganiami obwodu cewki indukcyjnej, składa się z płaskiej cewki indukcyjnej i rezonansowej pojemności.

Korekcja częstotliwości impulsów generatora sterującego, niezbędna w związku z tym, iż nagrzewany obiekt w zależności od jego rozmiarów i materiału z którego został wykonany wnosi zmianę w częstotliwościowe charakterystyki obwodu cewki indukcyjnej, wykonywana jest przez bok dostrojenia częstotliwości generatora i zależy od prądu poboru przetwornika.

Znaczenie tego prądu określane jest przez wielkość zmiennej składowej na wyjściu zasilacza, składającego się z mocnego jednofazowego mostkowego diodowego prostownika (wykonanego na przykład na podstawie układu - Tereszczuk R.M., Sedov S.A. „Półprzewodnikowe odbiorczo-wzmacniające urządzenia” Poradnik radioamatora. Kijów: Naukowa dumka, 1982, str. 504, rys VIII. 1 w) naprężenia pierwotnego źródła energii elektrycznej i filtru na elektrolitycznych kondensatorach dużej pojemności.

Blok określający poziom pulsacji (wykonany na przykład na podstawie układu - Gorszkov B.I. „Radioelektroniczne urządzenia”. M.: Radio i łączność, 1987, str. 393, rys. 17.24b), wykonany na podstawie układu podwojenia natężenia pulsacji, detektowanych przez zasilacz, wydziela zmienną składową natężenia zasilania, której znaczenie zwiększa się wraz ze zwiększeniem prądu przetwornika wskutek zwiększenia rozmiarów nagrzewanego obiektu i przekształca ją w stałe natężenie.

Blok dostrojenia częstotliwości generatora, zebrany na operacyjnym wzmacniaczu (wykonany na przykład na podstawie układu - „W spółczesne liniowe monolityczne układy scalone i ich

180 559 zastosowanie”. Przekład z jęz. angielskiego pod redakcją Galperina M.W. M.: „Energia”, 1980, str. 56), koryguje częstotliwość impulsów generatora sterującego w zależności od wielkości stałego naprężenia, dochodzącego z bloku określającego poziom pulsacji.

Blok sterowania mocą, wykonany na podstawie tranzystorowego regulatora, steruje czasem trwania impulsów tworzonych przez generator sterujący, który zadaje moc, dostarczaną do nagrzewanego obiektu i co za tym idzie intensywność rozgrzewania nagrzewanego obiektu. Zmiana mocy, dostarczanej do nagrzewanego obiektu, może się odbywać, zarówno w trybie użytkowym, dzięki występowaniu w bloku sterowania mocą regulatora mocy, jak i w automatycznym reżimie pracy nagrzewnicy indukcyjnej.

Blok ograniczenia mocy, stworzony na operacyjnym wzmacniaczu według układu wzmacniacza prądu, (wykonany na przykład na podstawie układu „Współczesne liniowe monolityczne układy scalone i ich zastosowanie”. Przykład z jęz. angielskiego pod redakcją Galperina M.W. M.: „Energia”, 1980, str. 56), kontroluje wielkość napięcia na wyjściu z bloku określającego poziom pulsacji i przy osiągnięciu określonej progowej wielkości oddziałuje na blok sterowania mocą, który zmniejsza czas trwania impulsów, wytwarzanych przez generator sterujący, zapewniając nominalny reżim pracy przetwornika, chroniąc go od przeciążeń.

Blok blokady generatora (wykonany na przykład na podstawie układu zawierającego tryger Schmitta - Veniaminov W.N., Lebedev O.N., Miroszichenko A.I. „Układy scalone i ich zastosowanie”. M. : Radio i łączność, 1989 str. 122, - rozszerzacz impulsów - Gorszkov B.I. „Radioelektroniczne przyrządy. M.: „Radio i łączność”, 1984, str. 288) blokuje, przy pojawieniu się na jego wejściu sygnału odciążającego, pracę generatora sterującego. Odblokowanie generatora sterującego odbywa się po upływie około 2 sekund po zakończeniu oddziaływania na blok blokady generatora sygnału dociążającego. Przy tym blok blokady generatora oddziałuje na blok sterowania mocą tak, że po odblokowaniu generatora sterującego wytwarza on na początku impulsy o minimalnym czasie trwania.

Blok dźwiękowej sygnalizacji podaje na krótkotrwały okres sygnał dźwiękowy w przypadku pojawienia się w bloku blokady generatora sygnału odciążającego.

Blok rozruchowy (wykonany na przykład na podstawie układu trygera Schmitta, do wyjścia którego przez tranzystorowy przełącznik podłączony jest optyczny rezystor - Gorszkov B.I. „Radioelektroniczne urządzenia.” M.: Radio i łączność , 1984, str. 302) wyłącza przeciążenia w pracy nagrzewnicy indukcyjnej kosztem zapewnienia ograniczenia prądu ładowania elektrolitycznych kondensatorów bloku zasilania oraz dzięki wstrzymywaniu rozruchu generatora sterującego na czas odbywania się w urządzeniu wszystkich przejściowych procesorów drogą oddziaływania na blok blokady generatora.

Czujnik temperatury, wykonany na diodach, mechanicznie przyłączony do bloku prądowych przełączników, kontroluje temperaturę radiatorów tranzystorów bloku prądowych przełączników. Przy przewyższeniu maksymalnie dopuszczalnej temperatury, czujnik temperatury podaje sygnał na blok rozruchowy, który poprzez blok blokady generatora podaje sygnał blokujący pracę przetwornika, to jest nagrzewnica indukcyjna przerywa pracę do momentu, póki temperatura radiatorów tranzystora bloku prądowych przełączników nie wróci do normy.

Czujnik określający obecność nagrzewanego obiektu (wykonany na przykład na podstawie układu komparatora - „Współczesne liniowe monolityczne układy scalone i ich zastosowanie.” Przykład z jęz. angielskiego pod redakcją Galperina M.W. M.: „Energia”, 1980, str. 50) porównuje napięcia dochodzące na dwa jego wejścia. Na pierwsze wejście podawane jest napięcie z kolektorów tranzystorów bloku prądowych przełączników, doprowadzone do określonego poziomu wysokonapięciowym dzielnikiem napięcia. Na drugie wejście podawane jest poprzez drugi wysokonapięciowy dzielnik napięcie z wyjścia bloku zasilania. Tutaj też podawane jest napięcie z wyjścia bloku określającego poziom pulsacji określające wielkość zużywanego przez przetwornik prądu.

W przypadku braku nagrzewanego obiektu, napięcie na pierwszym wejściu czujnika określającego obecność nagrzewanego obiektu jest wyższe niż na jego drugim wejściu,

180 559 wskutek czego na jego wyjściu tworzy się sygnał odciążający, podawany następnie na blok blokady generatora, a przetwornik zaprzestaje swojej pracy/.

Przy obecności nagrzewanego obiektu, amplituda impulsów na kolektorach tranzystorów bloku prądowych przełączników zmniejsza się, napięcie na pierwszym wejściu czujnika określającego obecność nagrzewanego obiektu ulega zmniejszeniu w porównaniu do napięcia najego drugim wejściu, na którym to napięcie zwiększa się na skutek zwiększenia napięcia podawanego z bloku określającego poziom pulsacji wskutek zwiększenia prądu poboru przetwornika. W tym przypadku sygnał odciążający nie jest formowany i przetwornik przedłuża normalną pracę.

Blok kontroli napięcia kolektorów prądowych przełączników (wykonany na podstawie tranzystorowego przełącznika, na przykład na podstawie układu - Rejke C.D. „55 elektronicznych schematów sygnalizacji. „M.: Energoatomizdat, 1991, str. 47) śledzi amplitudę impulsów z wyjścia bloku prądowych przełączników i w przypadku przewyższenia przez nią 1100 V zapewnia wypracowanie sygnału, podawanego na blok blokady generatora, który zatrzymuje pracę przetwornika, chroniąc siłowe tranzystory bloku prądowych przełączników od napięciowych przeciążeń.

Czujnik temperatury obciążenia (wykonany na przykład na podstawie układu Rejke C.D. „„55 elektronicznych schematów sygnalizacji.” M.: Energoatomizdat, 1991, str. 22) zapewnia kontrolę temperatury nagrzewanego obiektu. Przy podwyższeniu temperatury do progowej wielkości, określanej przez użytkownika za pomocą regulatora temperatury, czujnik temperatury obciążenia, oddziałując na blok kontroli mocy, sukcesywnie doprowadza do minimalnej wielkości czas trwania impulsów generatora sterującego, co swoją drogą prowadzi do zmniejszenia intensywności nagrzewania obiektu. Jeżeli również przy minimalnej intensywności nagrzewania, temperatura nagrzewanego obiektu okazuje się wyższa niż próg określony przez użytkownika, to czujnik temperatury obciążenia, przez blok blokady generatora, zatrzymuje pracę generatora sterującego do czasu, póki temperatura nie zmniejszy się poniżej określonej progowej wielkości.

Wszystkie węzły i bloki niniejszego wynalazku zasilane są z wtórnego źródła energii elektrycznej, zapewniającego im niezbędne napięcie (nie pokazano na rysunku).

Nagrzewnica indukcyjna, według wynalazku, w której przy obecności nagrzewanego obiektu, powstaje łańcuch sprzężenia zwrotnego: blok zasilania - blok określenia poziomu pulsacji - blok ograniczenia mocy - blok sterowania mocą - przetwornik - blok zasilania, doprowadzający do tego, iż przetwornik pracuje w reżimie automatycznego stabilizatora prądu poboru. W rezultacie, moc dostarczana do nagrzewanego obiektu pozostaje praktycznie niezmienna nie patrząc na spadki napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej w zakresie od 180 V do.250 V.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania jest odtworzony na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia funkcjonalny schemat nagrzewnicy indukcyjnej, zgodnie z przedmiotem wynalazku, fig. 2 pokazuje wykres zależności mocy P (W), dostarczanej do nagrzewanego obiektu w zależności od napięcia U (V) pierwotnego źródła energii elektrycznej, przy czym linia a na fig. 2 dotyczy przedmiotowego wynalazku, linia b dotyczy znanego urządzenia, fig. 3 przedstawia wykres zależności maksymalnego prądu I (A) poboru w zależności od napięcia U (V) pierwotnego źródła energii elektrycznej, gdzie linia α dotyczy przedmiotowego wynalazku, linia b dotyczy znanego urządzenia przy czasie trwania impulsu, wytwarzanego przez generator sterujący, 11 mks, linia c dotyczy znanego urządzenia przy czasie trwaina impułsu, wytwarzanego przez generator sterujący, - 9 mks, linia d dotyczy znanego urządzenia przy czasie trwania impulsu, wytwarzanego przez generator sterujący - 7 mks fig. 4 przedstawia wykresy roboczych charakterystyk przedmiotowego wynalazku w zależności od napięcia U (V) pierwotnego źródła energii elektrycznej, gdzie a oznacza czas trwania impulsu t (mks) generatora sterującego, b - napięcie Δ U (V) pulsacji na wyjściu bloku zasilania, c - prąd I (A) poboru.

Nagrzewnica indukcyjna, wykonana zgodnie z przedmiotem wynalazku, zawiera (fig. 1) przetwornik sterujący 1, który stanowi szeregowo połączone: generator sterujący 2, wzmacniacz mocy 3, blok prądowych przełączników 4 i obwód cewki indukcyjnej 5, a także blok zasilania 6, połączony z pierwotnym źródłem energii elektrycznej 7 i poprzez rozdzielającą pojemność 8 z obwodem 5 cewki indukcyjnej, pierwszy wysokonapięciowy dzielnik 9, wejście którego

180 559 połączone jest z kolektorem tranzystorów bloku prądowych przełączników 4, pierwsze wyjście połączone przez blok kontroli napięcia 10 kolektorów prądowych przełączników z trzecim wejściem bloku blokady generatora 11, a drugie wyjście połączone z pierwszym wejściem czujnika 12 określającego obecność nagrzewanego obiektu wyjście którego połączone jest z drugim wejściem bloku blokady generatora 11, a, drugie wejście podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście bloku dostrojenia częstotliwości generatora 13, wejście bloku ograniczenia mocy 14, wyjście drugiego wysokonapięciowego dzielnika 15 i wyjście bloku określającej poziom pulsacji 16, wejście której podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście drugiego wysokonapięciowego dzielnika 15 i wyjście bloku zasilania 6, połączonego z drugim wyjściem rozruchowego bloku 17, wejście którego połączone jest z czujnikiem temperatury 18 mechanicznie połączonego z blokiem prądowych przełączników 4, a pierwsze wejście rozruchowego bloku 17 połączone jest z czwartym wejściem bloku blokady generatora 11, pierwsze wyjście którego połączone jest z blokiem dźwiękowej sygnalizacji 19, drugie wyjście połączone jest z drugim wejściem generatora sterującego 2, trzecie wyjście połączone jest z drugim wejściem bloku kontroli mocy 20, trzecie wejście którego połączone jest z blokiem ograniczenia mocy 14, wyjście połączone jest ze sterującym generatorem 2, apierwsze wejście połączone jest z drugim wyjściem czujnika temperatury obciążenia 21, pierwsze wyjście którego połączone jest z pierwszym wejściem bloku blokady generatora 11, blok 13 dostrojenia częstotliwości połączony jest z trzecim wejściem generatora sterującego 2.

Blok kontroli mocy 20 zawiera regulator mocy 22, czujnik temperatury obciążenia 21 zawiera regulator temperatury 23.

Praca nagrzewnicy indukcyjnej polega na tym, że po jej włączeniu blok rozruchu 17 od razu podaje na wejście bloku blokady generatora 11 impuls odciążający. Blok blokady generatora 11 zatrzymuje rozruch generatora sterującego 2 na okres niezbędny dla naładowania elektrolitycznych kondensatorów filtru bloku zasilania 6. Blok rozruchu 17 zapewnia także ograniczenie prądu ładowania tych pojemności. Po zdjęciu, przez blok rozruchu 17 impulsu odciążającego, z wejścia bloku blokady generatora 11 za około 2 sekundy rusza generator sterujący 2. Generator sterujący 2 rozpoczyna swą pracę od wytworzenia impulsów o minimalnym czasie trwania. W przypadku braku w roboczym okręgu nagrzewnicy indukcyjnej nagrzewanego obiektu, lub jeśli nagrzewany obiekt nie jest wykonany z materiału ferromagnetycznego lub gabaryty nagrzewanego obiektu mniejsze są od dopuszczalnych, czujnik określający obecność nagrzewanego obiektu 12 wytwarza impuls odciążający, podawany następnie na blok blokady generatora 11, który blokuje przykładowo na 2 sekundy generator sterujący 2, po czym cykl ten jest powtarzany.

Każde wytworzenie impulsu odciążającego potwierdzane jest dźwiękowym sygnałem, podawanym przez blok dźwiękowej sygnalizacji 19.

Po rozmieszczeniu w roboczym okręgu nagrzewnicy indukcyjnej nagrzewanego obiektu, wykonanego z ferromagnetycznego materiału o średnicy ponad 50 mm, impuls odciążający na wyjściu czujnika określającego obecność nagrzewanego obiektu 12 nie jest wytwarzany. Oznacza to, że sterujący generator 2 nie blokuje się i nagrzewnica indukcyjna przechodzi w roboczy reżim. W zależności od nagrzewanego obiektu i stopnia jego oddziaływania na obwód cewki indukcyjnej 5, blok dostrojenia częstotliwości 13 koryguje czas postępowania impulsów generatora sterującego 2. Następnie blok kontroli mocy 20, zadając określony czas trwania impulsów generatora sterującego 2, określa niezbędną dla użytkownika intensywność nagrzewania obiektu.

Przy tym blok ograniczenia mocy 11 prowadzi kontrolę napięcia na wyjściu bloku określenia poziomu pulsacji 16. Jeśli prąd poboru przetwornika 1 przewyższy zadaną dopuszczalną wielkość, blok ograniczenia mocy 14, poprzez blok kontroli mocy 20 zmniejsza moc, dostarczanądo nagrzewanego obiektu, chroniąc przy tym blok prądowych przełączników 4 o przeciążenia.

Następnie, gdy temperatura nagrzewanego obiektu dosięga określonego przez użytkownika poziomu, do pracy urządzenia włączony jest czujnik temperatury obciążenia 21. Oddziałując na generator sterujący 2 poprzez blok kontroli mocy 20 i blok blokady generatora 11, czujnik temperatury obciążenia 21 będzie podtrzymywać temperaturę nagrzewanego obiektu na określonym poziomie. Po usunięciu nagrzewanego obiektu z roboczej strefy nagrzewnicy indukcyjnej,

180 559 czujnik określający obecność nagrzewanego obiektu 12 podaje impuls odciążający na blokady generatora 11 i nagrzewnica indukcyjna przechodzi w reżim jałowego biegu.

Jeżeli w czasie pracy nagrzewnicy indukcyjnej wyniknie sytuacja, gdy na kolektorach tranzystorów bloku prądowych przełączników 4 napięcie przewyższy 1100V lub zostaną one przegrzane, to blok 10 kontroli napięcia kolektorów prądowych przełączników i blok 17 rozruchowy·, odpowiednio, poprzez blok 11 blokady generatora zablokują pacę nagrzewnicy indukcyjnej, chroniąc tym samym blok 4 prądowych przełączników od roztrojenia się.

Jako potwierdzenie powyższego, graficznie przedstawione zostały porównawcze charakterystyki przedmiotowego wynalazku i znanego urządzenia.

Na figurze 2 została przedstawiona moc dostarczana do nagrzewanego obiektu, przy poważnym spadku napięcia (w zakresie od 180 V do 250 V) pierwotnego źródła energii elektrycznej, w niniejszym wynalazku praktycznie pozostaje stała, w czasie gdy moc, dostarczana do nagrzewanego obiektu w znanym urządzeniu praktycznie spada 1,5-2 razy przy takim samym spadku napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej.

Figura 3 pokazuje, że prąd poboru nagrzewanego obiektu praktycznie pozostaje stały i nie zależy od poważnych spadków napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej (w zakresie od 180 V do 250 V), podczas gdy w znanym urządzeniu prąd poboru zmienia się do 1,5 raza, w zależności od wielkości napięcia pierwotnego źródła energii elektrycznej.

Przedstawione na fig. 4 robocze charakterystyki jeszcze raz podkreślająpraktycznąniezależność pracy niniejszego wynalazku przy niestabilnej (przy spadkach napięcia w zakresie od 180 V do 250 V) pracy pierwotnego źródła energii elektrycznej.

Przedmiot wynalazku może być łatwo wykonany ze współczesnych radioelektronicznych elementów na bazie istniejącej technologii i najefektywniej może znaleźć zastosowanie przy produkcji kuchennych płyt z indukcyjnym nagrzewem oraz kaloryferów z indukcyjnym elektrycznym nagrzewem wody i powietrza.

180 559 (ΛΑ) d

180 559 (A)

180 559

Δ υ (V)

180 559

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 zł.

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Nagrzewnica indukcyjna, zawierająca blok kontroli napięcia kolektorów prądowych przełączników oraz pierwotne źródło energii elektrycznej połączone z blokiem zasilania, który połączony jest z przetwornikiem sterującym składającym się z szeregowo połączonego bloku prądowych przełączników i obwodu cewki indukcyjnej, oraz który połączony jest także, poprzez blok określenia poziomu pulsacji, z czujnikiem określającym obecność nagrzewanego obiektu, znamienna tym, że dodatkowo przetwornik sterujący (1) zawiera połączone w szereg generator sterujący (2) i wzmacniacz mocy (3), a także blok zasilania (6), połączony z pierwotnym źródłem energii elektrycznej (7) i poprzez rozdzielającąpojemność (8) z obwodem cewki indukcyjnej (5), pierwszy wysokonapięciowy dzielnik (9), wejście którego połączone jest z kolektorem tranzystorów bloku prądowych przełączników (4), pierwsze wyjście połączone przez blok kontroli napięcia (10) kolektorów prądowych przełączników z trzecim wejściem bloku blokady generatora (11), a drugie wyjście połączone z pierwszym wejściem czujnika (12) określającego obecność nagrzewanego obiektu, wyjście którego połączone jest z drugim wejściem bloku blokady generatora (11), a drugie wejście podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście bloku dostrojenia częstotliwości generatora (13) wejście bloku ograniczenia mocy (14), wyjście drugiego wysokonapięciowego dzielnika (15) i wyjście bloku określającej poziom pulsacji (16), wejście którego podłączone jest do wspólnego punktu, łączącego wejście drugiego wysokonapięciowego dzielnika (15) i wyjście bloku zasilania (6), połączonego z drugim wyjściem rozruchowego bloku (17), wejście którego połączone jest czujnikiem temperatury (18), mechanicznie połączonego z blokiem prądowych przełączników (4), a pierwsze wyjście rozruchowego bloku (17) połączone jest z czwartym wejściem bloku blokady generatora (11), pierwsze wyjście którego połączone jest z blokiem dźwiękowej sygnalizacji (19), drugie wyjście połączone jest z drugim wejściem generatora sterującego (2), trzecie wyjście połączone jest z drugim wejściem bloku kontroli mocy (20), trzecie wejście którego połączone jest z blokiem ograniczenia mocy (14), wyjście połączone jest ze sterującym generatorem (2), a pierwsze wejście połączone jest z drugim wyjściem czujnika temperatury obciążenia (21), pierwsze wyjście którego połączone jest z pierwszym wejściem bloku blokady generatora (11), blok (13) dostrojenia częstotliwości połączonyjest z trzecim wejściem generatora sterującego (2), zaś blok kontroli mocy (20) zawiera regulator mocy (22), a czujnik temperatury obciążenia (21) zawiera regulator temperatury (23).