RU2093971C1 - Power supply for inductance heater - Google Patents

Power supply for inductance heater Download PDF

Info

Publication number
RU2093971C1
RU2093971C1 RU95114873A RU95114873A RU2093971C1 RU 2093971 C1 RU2093971 C1 RU 2093971C1 RU 95114873 A RU95114873 A RU 95114873A RU 95114873 A RU95114873 A RU 95114873A RU 2093971 C1 RU2093971 C1 RU 2093971C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transformer
winding
circuit
primary
power transformer
Prior art date
Application number
RU95114873A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU95114873A (en
Inventor
Д.А. Сергеев
В.И. Мрыхин
Original Assignee
Новочеркасский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новочеркасский государственный технический университет filed Critical Новочеркасский государственный технический университет
Priority to RU95114873A priority Critical patent/RU2093971C1/en
Publication of RU95114873A publication Critical patent/RU95114873A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2093971C1 publication Critical patent/RU2093971C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Ac-Ac Conversion (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: temperature-processing using high-frequency currents. SUBSTANCE: power transformer has primary and secondary windings, operates in short-circuit mode. This is achieved by connection of primary winding of feedback transformer to secondary winding of power transformer. Primary winding of power transformer is connected to supply line through serial input circuit. Secondary winding of feedback transformer is connected in parallel to output circuit through isolating capacitor. Inductance heater is connected to coil of circuit through matching winding. EFFECT: increased reliability, increased efficiency, decreased materials consumption. 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к энергетике и электротехнике и может быть использовано в технологическом оборудовании с использованием термообработки токами высокой частоты. The present invention relates to energy and electrical engineering and can be used in technological equipment using heat treatment with high frequency currents.

Известны источники питания для индукционных нагревателей, включающие источник постоянного напряжения, содержащий силовой трансформатор, выпрямительный блок, фильтрующие устройства, блок стабилизации напряжения, генератор высокой частоты, содержащий задающий генератор, блок усиления мощности, выходной контур ("Электротехнологические установки". Болотов А.В. Шепель Г. А. М. Высшая школа, 1988, с. 335). Недостатками указанных источников являются: низкая надежность выходных ламп генераторов, низкий КПД, низкие эксплуатационные свойства, высокая материалоемкость на единицу полезной мощности. Известны также источники питания индукционных нагревателей, в которых ламповые генераторы заменены тиристорными преобразователями (Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок. Беркович Е.И. Ивенский Г.В. и др. Энергоатомиздат, 1983, с. 208). Недостатками их являются: чувствительность к перегрузкам по току, потребность в водяном охлаждении при высоких требованиях к качеству охлаждающей воды, повышенная чувствительность к внешним условиям среды (температура, запыленность, загазованность), существенная материалоемкость. Known power sources for induction heaters, including a constant voltage source containing a power transformer, a rectifying unit, filtering devices, a voltage stabilization unit, a high-frequency generator containing a master oscillator, a power amplification unit, an output circuit ("Electrotechnological installations". A. Bolotov. Shepel G. A. M. Higher School, 1988, p. 335). The disadvantages of these sources are: low reliability of the output lamps of the generators, low efficiency, low operational properties, high material consumption per unit of useful power. Power sources for induction heaters are also known, in which tube generators are replaced by thyristor converters (Thyristor converters of increased frequency for electrotechnological installations. E.B. Berkovich and others. Energoatomizdat, 1983, p. 208). Their disadvantages are: sensitivity to current overloads, the need for water cooling with high requirements for the quality of cooling water, increased sensitivity to external environmental conditions (temperature, dust, gas contamination), significant material consumption.

Предлагаемый источник питания индукционных нагревателей, отличающийся от известного, содержащего силовой трансформатор, выпрямительный и фильтрующий блоки, преобразователь частоты, выходной контур, тем, что первичная обмотка силового трансформатора одним концом соединена с одной из шин промышленной сети, а вторым концом соединена через выходной контур со второй шиной сети, параллельно к контуру подключено согласующее устройство для включения индукционного нагревателя; вторичная обмотка силового трансформатора соединена с первичной обмоткой трансформатора обратной связи, вторичная обмотка которого одним концом соединена с входом выходного контура, а другим через конденсатор обратной связи соединена с выходом контура. The proposed power source for induction heaters, which differs from the known one containing a power transformer, rectifying and filtering blocks, frequency converter, output circuit, in that the primary winding of the power transformer is connected at one end to one of the buses of the industrial network, and the second end is connected through the output circuit to the second network bus, in parallel to the circuit is connected a matching device for turning on the induction heater; the secondary winding of the power transformer is connected to the primary winding of the feedback transformer, the secondary winding of which is connected at one end to the input of the output circuit and the other through the feedback capacitor is connected to the output of the circuit.

Достигаемый положительный эффект (повышение надежности, материалоемкости, экономичности) создается за счет устранения недостаточно надежных элементов мощных ламп или тиристоров, снижение материалоемкости за счет устранения выпрямительного, стабилизирующего, фильтрующего и генераторного блоков. The achieved positive effect (increased reliability, material consumption, efficiency) is created by eliminating insufficiently reliable elements of powerful lamps or thyristors, reducing material consumption by eliminating rectifying, stabilizing, filtering and generating units.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежом, представленным на фиг. 1, на которой изображена структурная схема источника питания индукционного нагревателя. The essence of the invention is illustrated by the drawing shown in FIG. 1, which shows a block diagram of a power source of an induction heater.

Источник питания индукционного нагревателя содержит:
1 силовой трансформатор;
2 первичную обмотку трансформатора 1;
3 выходной контур;
4 промышленную сеть;
5 вторичную обмотку силового трансформатора 1;
6 первичную обмотку трансформатора обратной связи;
7 трансформатор обратной связи 7;
8 вторичную обмотку трансформатора обратной связи 7;
9 конденсатор обратной связи;
10 компенсирующий конденсатор 10;
11 согласующую обмотку;
12 индукционный нагреватель.
The power source of the induction heater contains:
1 power transformer;
2 primary winding of transformer 1;
3 output circuit;
4 industrial network;
5 secondary winding of the power transformer 1;
6 primary winding of the feedback transformer;
7 feedback transformer 7;
8 secondary winding of the feedback transformer 7;
9 feedback capacitor;
10 compensating capacitor 10;
11 matching winding;
12 induction heater.

Предлагаемый источник питания индукционного нагревателя состоит из силового трансформатора 1 с первичной и вторичной обмотками 2 и 5 соответственно, выходного контура 3, трансформатора обратной связи 7 с первичной и вторичной обмотками 5 и 6 соответственно, конденсатора обратной связи 9, компенсирующего конденсатора 10, согласующей обмотки 11; при этом первичная обмотка 2 трансформатора 1 через последовательно с ней включенный выходной контур 3 подключена к промышленной сети 4, а вторичная его обмотка 5 соединена параллельно с первичной обмоткой 6 трансформатора обратной связи 7, вторичная обмотка 8 которого через конденсатор обратной связи 9 подключена к выходному контуру 3, параллельно первичной цепи трансформатора 4 подключен компенсирующий конденсатор 10, параллельно выходному контуру 3 через согласующую обмотку 11 подсоединяется индукционный нагреватель 12. The proposed power source for the induction heater consists of a power transformer 1 with primary and secondary windings 2 and 5, respectively, an output circuit 3, a feedback transformer 7 with primary and secondary windings 5 and 6, respectively, a feedback capacitor 9, a compensating capacitor 10, a matching winding 11 ; the primary winding 2 of the transformer 1 through a series-connected output circuit 3 is connected to the industrial network 4, and its secondary winding 5 is connected in parallel with the primary winding 6 of the feedback transformer 7, the secondary winding 8 of which is connected through the feedback capacitor 9 to the output circuit 3, a compensating capacitor 10 is connected parallel to the primary circuit of the transformer 4, an induction heater 12 is connected parallel to the output circuit 3 through the matching winding 11.

Предлагаемый источник питания индукционного нагревателя работает следующим образом. Силовой трансформатор 1 работает в режиме формирователя импульсного напряжения. Такой режим создается подключением его первичной обмотки 2 с последовательно соединенным с ней выходным контуром 3 к промышленной сети 4 и нагружением вторичной обмотки 5 низкоомной первичной обмоткой 6 трансформатора обратной связи 7, что обуславливает режим работы трансформатора 1, близкий к режиму короткого замыкания. При этом параметры обмоток 2 и 5 выбираются, исходя из выполнения равенства их потокосцеплений:
l1W1 + l2W2≈0 (1),
где l1W1 потокосцепление первичной обмотки 2;
l2W2 потокосцепление вторичной обмотки 5.
The proposed power source induction heater operates as follows. Power transformer 1 operates in the form of a pulse voltage shaper. This mode is created by connecting its primary winding 2 with the output circuit 3 connected in series with it to the industrial network 4 and loading the secondary winding 5 with the low-impedance primary winding 6 of the feedback transformer 7, which determines the operation mode of the transformer 1, which is close to the short circuit mode. In this case, the parameters of the windings 2 and 5 are selected based on the equality of their flux linkages:
l 1 W 1 + l 2 W 2 ≈0 (1),
where l 1 W 1 the flux linkage of the primary winding 2;
l 2 W 2 flux linkage of the secondary winding 5.

Режим работы первичной цепи силового трансформатора 1 описывается уравнением
U1 е1 + Uk + l1R1 (2),
где U1 мгновенное значение напряжения сети;
U2 ток в первичной обмотке 2;
Uk напряжение на контуре 3;

Figure 00000002

Φo результирующий магнитный поток в сердечнике трансформатора 1;
R1 активное сопротивление обмотки 2 трансформатора 1.The operation mode of the primary circuit of the power transformer 1 is described by the equation
U 1 e 1 + U k + l 1 R 1 (2),
where U 1 is the instantaneous voltage value of the network;
U 2 current in the primary winding 2;
U k the voltage on the circuit 3;
Figure 00000002

Φ o the resulting magnetic flux in the core of the transformer 1;
R 1 the active resistance of the winding 2 of the transformer 1.

Так как ток во вторичной обмотке 5 имеет временную задержку Φ по отношению к току в первичной обмотке 2 и направлен встречно последнему, то условие (1) будет выполняться вне угла задержки. В пределах временной задержки потокосцепления будут складываться, так как имеют одинаковое направление. В результате в указанном интервале ЭДС е1 будет иметь существенное значение, а вне его она приближенно равна нулю. Поэтому уравнение (2) можно представить в виде:

Figure 00000003

где ωп промышленная частота
Figure 00000004
.Since the current in the secondary winding 5 has a time delay Φ with respect to the current in the primary winding 2 and is directed counterclockwise to the latter, condition (1) will be fulfilled outside the delay angle. Within the time delay, the flux linkages will add up, since they have the same direction. As a result, in the indicated interval the EMF e 1 will be significant, and outside it it is approximately equal to zero. Therefore, equation (2) can be represented as:
Figure 00000003

where ω p industrial frequency
Figure 00000004
.

Разрешая (3) относительно Uk, получим:

Figure 00000005

Иной интерпретацией выражений (3) и (3а) является увеличение реактивного сопротивления первичной обмотки 2 трансформатора 1 на интервале θ и резкое падение его (≈ до 0) на интервале
Figure 00000006
. В результате на интервале
Figure 00000007
выходной контур 3 подвергается воздействию ступенчатого напряжения, что приводит к возникновению в нем собственных колебаний с резонансной частотой контура. Для увеличения амплитуды и длительности этих колебаний с помощью трансформатора обратной связи 7 формируется положительная обратная связь по напряжению Uk. С этой целью первичная обмотка 6 трансформатора 7 включается в сеть вторичной обмотки 5 трансформатора 1. Так как направление тока в обмотках 5 и 6 противоположно направлению тока в обмотке 2 трансформатора 1, то ЭДС е2, формируемая магнитным потоком сердечника трансформатора 7, будет противоположна ЭДС е1. Поэтому напряжение на выходе обмотки 8 трансформатора 7, равное е2, будет иметь составляющую, согласно направленную с напряжением Uk на выходном контуре 3. Осциллограммы напряжений на первичной обмотке 2 и на выходном контуре 3 приведены на фиг. 2. Напряжение с выхода обмотки 8 через конденсатор 9 подается на выход контура 3. С целью повышения cosΦ установки в первичную цепь трансформатора 1 включен конденсатор 10. Напряжение питания индукционного нагревателя снимается с контурной катушки выходного контура 3 через согласующую обмотку 11. При этом для повышения добротности контура его катушка намотана на ферритовом сердечнике. Преимущества предлагаемого изобретения перед известными состоят: в увеличении надежности источника питания индукционного нагревателя за счет устранения ненадежных элементов ламп, тиристоров; существенном сокращении материалоемкости за счет исключения выпрямительных, стабилизирующих, фильтрующих блоков, задающего генератора и "обвязки" нелинейного элемента.Solving (3) with respect to U k , we obtain:
Figure 00000005

Another interpretation of expressions (3) and (3a) is an increase in the reactance of the primary winding 2 of transformer 1 in the interval θ and its sharp drop (≈ to 0) in the interval
Figure 00000006
. As a result, on the interval
Figure 00000007
the output circuit 3 is subjected to a step voltage, which leads to the occurrence of natural oscillations in it with the resonant frequency of the circuit. To increase the amplitude and duration of these oscillations using a feedback transformer 7, a positive voltage feedback U k is formed . To this end, the primary winding 6 of the transformer 7 is included in the network of the secondary winding 5 of the transformer 1. Since the current direction in the windings 5 and 6 is opposite to the current direction in the winding 2 of the transformer 1, the EMF e 2 formed by the magnetic flux of the core of the transformer 7 will be opposite to the EMF e 1 . Therefore, the voltage at the output of the winding 8 of the transformer 7, equal to e 2 , will have a component, in accordance with the direction with the voltage U k on the output circuit 3. The voltage waveforms on the primary winding 2 and on the output circuit 3 are shown in FIG. 2. The voltage from the output of the winding 8 through the capacitor 9 is fed to the output of the circuit 3. In order to increase the cosΦ of the installation, the capacitor 10 is connected to the primary circuit of the transformer 1. The supply voltage of the induction heater is removed from the contour coil of the output circuit 3 through the matching winding 11. Moreover, to increase of the quality factor of the circuit, its coil is wound on a ferrite core. The advantages of the invention over the known ones are: to increase the reliability of the power source of the induction heater by eliminating unreliable elements of lamps, thyristors; a significant reduction in material consumption due to the elimination of rectifying, stabilizing, filtering blocks, a master oscillator and the "strapping" of a nonlinear element.

Claims (1)

Источник питания индукционного нагревателя, содержащий силовой трансформатор и выходной контур, отличающийся тем, что в первичную обмотку силового трансформатора последовательно включен выходной контур, связанный через согласующую обмотку с индукционным нагревателем, а вторичная обмотка силового трансформатора соединена с первичной обмоткой трансформатора обратной связи, вторичная обмотка которого подключена через разделительный конденсатор согласно-параллельно к выходному контуру. An induction heater power supply comprising a power transformer and an output circuit, characterized in that the output winding is connected in series to the primary winding of the power transformer and connected through the matching winding to the induction heater, and the secondary winding of the power transformer is connected to the primary winding of the feedback transformer, the secondary winding of which connected via an isolation capacitor in parallel to the output circuit.
RU95114873A 1995-08-21 1995-08-21 Power supply for inductance heater RU2093971C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114873A RU2093971C1 (en) 1995-08-21 1995-08-21 Power supply for inductance heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU95114873A RU2093971C1 (en) 1995-08-21 1995-08-21 Power supply for inductance heater

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU95114873A RU95114873A (en) 1996-08-10
RU2093971C1 true RU2093971C1 (en) 1997-10-20

Family

ID=20171476

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU95114873A RU2093971C1 (en) 1995-08-21 1995-08-21 Power supply for inductance heater

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2093971C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Болотов А.В. и др. Электротехнологические установки. - М.: Высшая школа, 1988, с. 335. Беркович Е.И. и др. Тиристорные преобразователи повышенной частоты для электротехнологических установок. - М.: Энерготомиздат, 1983, с. 208. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU95114873A (en) 1996-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3396342A (en) Power supply circuit for continuous wave magnetron operated by pulsed direct current
KR970031200A (en) Single Power Stage High Power Factor Converter
US20150222198A1 (en) Method and System for Transmitting Voltage and Current Between a Source and a Load
RU2093971C1 (en) Power supply for inductance heater
US2837652A (en) Solid state inverters
US3078380A (en) Magnetic amplifier controlled transistor switching circuits
US2338079A (en) Inverter circuit
US4816986A (en) Power control device for the magnetron of microwave oven
US3511996A (en) X-ray generator having means for preventing d.c. magnetization of the transformer core
RU2003120864A (en) METHOD AND DEVICE FOR TRANSMISSION OF ELECTRIC ENERGY
US10083789B2 (en) Apparatus for reducing a magnetic unidirectional flux component in the core of a transformer
Vukosavić et al. Design and testing of high voltage high frequency transformer 0.6 kV/60kV for power of 60kW
US4680686A (en) Electric 3-phase supply device for an ozonizer
US3307098A (en) Inverter having a single selfcommutating thyristor
US3250952A (en) Ballast apparatus for starting and operating a pair of fluorescent lamps
JP2855924B2 (en) Interval charging device
RU96117342A (en) METHOD FOR EXCITING OSCILLATIONS IN ELECTRICAL CIRCUIT AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION
RU2346379C1 (en) Para-resonance method of voltage stabilisation and discharge-impulse installation protection as well as device for its implementation
JPH0121081B2 (en)
KR102206352B1 (en) Apparatus for generating ozone
SU598274A1 (en) Device for triggering and power supply of plasma-arc ac plant
SU993406A1 (en) Frequency converter
SU665363A1 (en) Method of detecting power supply loss of a group of three-phase generators
SU99906A1 (en) A device for adding the power of two generators to a common load resistance
JPS61251421A (en) Apparatus for restricting changing speed of alternating current to be supplied from superconductive generator