RU2323U1 - Индукционный электронагреватель - Google Patents

Abstract

Индукционный электронагреватель, содержащий последовательно соединенные первый источник питания, контур индуктора и блок токовых ключей, блок контроля напряжения коллекторов, датчик определения наличия нагреваемого объекта и блок определения уровня пульсаций, вход которого соединен с выходом первого источника питания и входом контура индуктора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит последовательно соединенные датчик температуры нагрузки, блок управления мощностью, управляемый задающий генератор и усилитель мощности, последовательно соединенные второй датчик температуры и блок запуска, второй источник питания, два высоковольтных делителя, блок подстройки частоты генератора, блок ограничения мощности, блок звуковой сигнализации, блок блокировки генератора, первый выход которого соединен с входом блока звуковой сигнализации, второй выход - с вторым входом управляемого задающего генератора, третий выход - с вторым входом блока управления мощностью, первый вход - с первым выходом датчика температуры нагрузки, третий вход через блок контроля напряжения коллекторов и второй высоковольтный делитель - с коллектором блока токовых ключей, четвертый вход через блок запуска - с вторым входом первого источника питания, а второй вход - с выходом датчика определения наличия нагреваемого объекта, первый вход которого соединен с вторым выходом второго высоковольтного делителя, а второй вход - с входами блока подстройки частоты генератора и блока ограничения мощности и выходами блока определения уровня пульсаций и первого высоковольтного делителя, вход которого соединен с входом блока определения уро�

Description

пндукционнш: ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЬ

Предполагаемая полезная модель относится к индукционным нагревательным устройствам специального назначения и может быть использована в кулинарных плитах с индукционным нагревом, в радиаторах с индукционным нагревом воды и воздуха и др.

Известны индукционные нагревательные устройства: заявка ФРГ Электроплита с конфорками индукционного нагрева 1 3704581, кл. МКИ Н05В 6/12, опубл. 15.09.88г., заявка Франции Индукционная кухонная плита : AI 2634615. кл. МКИ К05В 6/12, опубл. 26.01.90г., заявка ЕПВ Устройство индукционного нагрева 13 OI83I63, кл. МКИ Н05В 6/12, опубл. 04.06.86г., авторское свидетельство СССР .- I06I294.

Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является заявка Японии Кулинарная плита с индукционным нагревом ) 59-250841, кл. Кь 1I05P 5/12, 19&1г. Устройство содержит источник питания, инвертор, схему управления, которая содержит датчик напряжения источника питания, датчик напряжения на силовом переключающем полупроводниковом приборе, компаратор - дифференциальный усилитель, датчик входного тока, датчик минимальной нагрузки, цепь контроля колебаний.

Недостатком известного устройства является невозможность осуществления в достаточной степени автоматической коррекции режимов своей работы в зависимости от типа и размера нагреваемых объектов (нагрузок) и воздействий внешних дестабилизирующих факторов, например, перепадов напряжения первичной сети питания.

Предлагаемая полезная модель позволяет устранить вышеперечисленные недостатки известных устройств.

индукционный электронагреватель содержит инвертор I, состоящий из последовательно соединённых управляемого задающего генератора 2, усилителя 3 мощности, схемы 4 токовых ключей, контура индуктора 5, выход которого соединён со входами первого высоковольтного делителя 7 и схемы 8 определения уровня пульсаций и через источник 6 питания с источником переменного тока. Коллектор схемы 4 токовых ключей соединён через второй высоковольтный делитель 9 со входом схемы 10 контроля напряжения коллекторов схемы 4 токовых ключей и с первым входом датчика II определения наличия нагреваемого объекта (нагрузки), второй вход которого соединён с выходами первого высоковольтного делителя 7 и схемы 8 определения уровня пульсаций и входами схемы 12 подстройки частоты генератора 2 и схемы 13 ограничения мощности, выхо,г, котороГ: соединён с первым входом схемы 14 управления мощностью, второй вход которой соединён со вторым выходом датчика

15температуры нагрузки, третий вход - с третьим выходом схемы IG блокировки генератора 2, а выход соединён с первым входом задающего генератора 2, второй вход которого соединён со вторым выходом схемы

16блокировки генератора 2, а третий вход - с выходом схемы 12 подстроПки частоты генератора. Первый выход схемы 16 блокировки соединён со входом схеиы 17 звуковой сигнализации, первый вход - с первым выходом датчика 15 температуры нагрузки, второй вход - с выходом датчика II определения наличия нагреваемого объекта, третий вход с выходом схемы 10 контроля напряжения коллекторов схемы 4 токовых ключей, четвёртый - со вторым выходом схемы IS запуска, первый выход которой соединен со входом источника 6 питания, а вход - со ВТОРЫМ датчиком 19 температуры, механически соединённым с коллектором схемы 4. Электронагреватель содержит второй источник 20 питания.

-S-.

которые выделяют тепло величиной прямо пропорциональной квадрату частоты изменения этого поля. Собственно устройство представляет собой управляемый инвертор I, преобразующий выпрямленное и сглаженное напряжение первичной сети в переменный ток плоской катушки-индуктора 5. Под воздействием этого тока, индуктором 5 создаётся магнитное поле, в которое и помещается нагреваемый объект (нагрузка), который в зависимости от химического состава и габаритных размеров вызывает изменение режимов работы инвертора I. Нормальное функционирование инвертора, коррекция его режимов при различных нагрузках и воздействиях внешних дестабилизирующих факторов, обеспечивается остальными схемами и блоками заявляемого устройства.

Генератор 2, работающий в автоколебательном режиме, вырабатывает импульсы в интервале частот 25-45 кГц. Зти импульсы, усиленные до заданной величины, управляют силовыми транзисторными ключами 4, которые коммутируют ток через контур индуктора 5. Генератор 2 настроен в резонанс с собственными свободными колебаниями контура индуктора 5. Нагрузка в зависимости от её размеров и химического состава, вносит изменение в частотные характеристики контура 5. Требующаяся при этом коррекция частоты импульсов генератора 2, осуществляется схемой 12 подстройки частоты (СПЧ) генератора 2. Подстройка частоты происходит в зависимости от тока потребления инвертора I, причём значение этого тока определяется по величине переменной составляющей на выходе источника б питания, состоящего из мощного мостового диодного выпрямителя первичной сети и фильтра на электролитических конденсаторах большой ёмкости. С увеличением размера объекта нагрева растёт ток инвертора I. С увеличением этого тока растёт значение переменной составляющей напряжения питания. Схема 8 определения уровня пульсаций (СОУП) выделяет переменную составляющую и преобразует её в постоянное напряжение. Далее, Б зависимости от этого

уровня напряжения, СПЧ 12 корректирует частоту импульсов генератора 2. Мощность, подводимая к нагрузке и, следовательно, интенсивность разогрева заданного объекта определяется длительностью импульсов генератора 2. Управление длительностью осуществляется схемой 14 управления мощностью (СУМ). Изменение мощности нагревателя может производиться как пользователем, так к узлами заявленного устройства. Один из таких узлов - схема 13 ограничения мощности (СОМ). Она контролирует уровень напряжения на выходе СОУП 8 и, при достижении им определённого порогового значения, воздействует на СУМ 14, которая уменьшает длительность импульсов генератора 2, обеспечивая номинальный режим работы элементов инвертора I, предохраняя их от перегрузки. При большой нагрузке образующая обратная связь СОУП 8 - COU 13 СУЙ 14 - инвертор I - НИ 6 приводи к тому, что инвертор I начинает работать в режиме стабилизатора потребляемого тока. Б результате мощность, подводимая к нагрузке, остаётся неизменной, несмотря на изменения напряжения первичной сети (180-240 В). В устройстве имеется схема 16 блокировки генератора (СБГ), полностью прекращающая генерацию. При поступлении на её входы импульсов сброса она блокирует генератор 2. Спустя приблизительно 2 секунды после окончания сигнала сброса на её входе схема деблокируется. Кроме того, СБГ

16воздействует на СУМ 14 так, что после деблокировкк генератора 2,

его импульсы имеют минимальную длительность. Поступление сигнала сброса на вход СБГ 16 активизирует на короткое время подключённую к ней схему

17звуковой сигнализации (ЗС), Для исключения перегрузок при включении нагревателя в него введена схема 18 запуска (СЗ), которая обеспечивает ограничение тока заряда электролитических конденсаторов источника 6

и, воздействуя на СБГ 16, сдерживает запуск генератора 2 на время прохождения всех переходных процессов. Кроме того, СЗ 18 имеет температурный датчик 19, который ведёт контроль за температурой радиаторов транзисторов 4. При перегреве радиаторов СЗ 18 прекращает паt/Q-.tfMfy

cfoffWFf

боту инвертора I до тех пор, пока они не остынут. Кроме СЗ 18 к СБГ 16 подключён датчик II определения наличия нагреваемого объекта (ДНО), который ведёт сравнение значений напряжений на его двух входах. На первый вход подаётся импульсное напряжение с коллекторов схемы 4, приведённое к определённому значению вторым высоковольтным делителем 9 напряжения (ВДЕ). На второй вход через высоковольтный делитель 7 (ВД1) подаётся напряжение с выхода ИП 6. Сюда же подводят ся напряжение с выхода СОУП 8, определяющее величину потребляемого инвертором I тока. В случае отсутствия в рабочей зоне индуктора I объекта нагрева напряженке на первом входе ДНО II выше, чей на втором, вследствие чего на его выходе образуется сигнал сброса, подаваемый на СБГ 16. При установке на нагреватель объекта из ферромагнитного материала, амплитуда импульсов на коллекторах схемы 4 уменьшается, напряжение на первом входе ДНО II становится ниже, чем на втором. Кроме того на второй вход подаётся растущее с потребляемым током инвертора I, напряжение с СОУП 8. Всё это приводит к тому, что на выходе ДНО II сигнала сброса не формируется и инвертор I продолжает свою работу. Амплитуда вышеуказанных импульсов на схеме 4 отслеживается схемой Ю контроля напряжения коллекторов (КИК). При увеличении амплитуды свыше IIGC В, КНК 1C обеспечивает выработку импульса сброса, поступающего на СБГ 16, что в конечном счёте прекращает работу инвертора I, защищая силовые транзисторы схемы 4 от перегрузок по напряжению. В устройство для контроля за температурой нагреваемого объекта введён датчик 15 температуры нагрузки (ДТН). При повышении температуры до порогового значения, устанавливаемого пользователем, ДТН 15, воздействуя на СУМ 14, постепенно сводит к минимуму длительность импульсов генератора 2, что ведёт к уменьшению интенсивности нагревания. Если и при минимальной интенсивности нагрева температура нагреваемого объекта становится выше установленного пользевателем порога, то ДТН 15 через СБГ 16 прекращает работу генератора 1 до тех пор. пока темпеиатура не понизится, став меньше порогового уровня. Все узлы и схемы заявляемого устройства питаются от вторичного источника 20 электропитания, обеспечивающего их требуемым напряжением.

Электронагреватель работает следующим образом. После включения нагревателя СЗ 18 сразу же подаёт на вход СБГ 16 уровень сброса. СБГ 16 сдерживает запуск генератора 1 на время достаточное для заряда электролитических конденсаторов фильтра НП 6. СЗ 18 обеспечивает также ограничение тока заряда этих ёмкостей. После снятия СЗ 1C уровня сброса со входа СБГ 16 через 2 секунды запускается генератор 2. Генератор 2 и весь инвертор I начинают работу с минимальных по длительности импульсов. В случае отсутствия Б рабочей зоне электронагревателя объекта нагрева (нагрузки) пли если он выполнен не из ферромагнитного материала, или если его размеры меньше допустимого, датчик II выпрабатываст импульс сброса, поступающий на С5Г 16, кот ори: блокирует на 2 секунды генератор 2, после чего цикл повторяется. Устройство входит Е sexcni; холостого хода, пг:; это:. ка;::дпГ, сГрсс сслрсво.;дается звуковым сигналом. После внесения в рабочую зону нагревателя объекта из ферромагнитного материала диаметром более 50 мм, импульс сброса на выходе ДПС И не формируется. Сто значит, что генератор 2 не блокируется и нагреватель переходит в рабочий рсхг.м. В зависимости от величины нагрузки к степени сё воздействия не. контур индуктора 5 СПЧ 12 корректирует период следования импульсов генератора 2. /.алее СУК 14, задавая определённую длительность импульсов генератора 2, устанавливает желательную для пользователя интенсивность нагрева объекта. При этом СОИ 13 ведёт контроль напряжения на выходе схемы 8. Если ток потребления инвертора I, а значит, и это напряжение, превысят установленное допустимое значение, схема 13 чеtfOf-MM -9рез СУМ 14 уменьшает мощность, подводимую к нагрузке, предохраняя при этом транзисторы схемы 4 от перегрузки. После того, как температура нагреваемого объекта достигает установленного пользователей значения, в работу устройства включается датчик 15. Воздействуя на генератор 2 через 14 и СБГ 16 он будет поддерживать температуру объекта на определённом уровне. После снятия нагреваемого объекта с рабочей зоны нагревателя ДНО II подаёт импульс сброса на СБГ 16 и устройство переходит в режим холостого хода. Если во время работы электронагревателя возникает ситуация, когда на коллекторах мощных транзисторов схемы 4 импульсное напряжение превысит НОС В или перегреется радиатор, на котором они установлены, то схема 10 и СЗ 18, соответственно, через СБГ 16 заблокируют работу устройства, предохрангя таки:; образом транзисторы схемы 4 от выхода из .

Claims (1)

1. Индукционный электронагреватель, содержащий последовательно соединенные первый источник питания, контур индуктора и блок токовых ключей, блок контроля напряжения коллекторов, датчик определения наличия нагреваемого объекта и блок определения уровня пульсаций, вход которого соединен с выходом первого источника питания и входом контура индуктора, отличающийся тем, что он дополнительно содержит последовательно соединенные датчик температуры нагрузки, блок управления мощностью, управляемый задающий генератор и усилитель мощности, последовательно соединенные второй датчик температуры и блок запуска, второй источник питания, два высоковольтных делителя, блок подстройки частоты генератора, блок ограничения мощности, блок звуковой сигнализации, блок блокировки генератора, первый выход которого соединен с входом блока звуковой сигнализации, второй выход - с вторым входом управляемого задающего генератора, третий выход - с вторым входом блока управления мощностью, первый вход - с первым выходом датчика температуры нагрузки, третий вход через блок контроля напряжения коллекторов и второй высоковольтный делитель - с коллектором блока токовых ключей, четвертый вход через блок запуска - с вторым входом первого источника питания, а второй вход - с выходом датчика определения наличия нагреваемого объекта, первый вход которого соединен с вторым выходом второго высоковольтного делителя, а второй вход - с входами блока подстройки частоты генератора и блока ограничения мощности и выходами блока определения уровня пульсаций и первого высоковольтного делителя, вход которого соединен с входом блока определения уровня пульсаций и выходом первого источника питания, причем выход блок подстройки частоты генератора соединен с третьим входом управляемого задающего генератора, выход блока ограничения мощности - с третьим входом блока управления мощностью, выход усилителя мощности - с входом блока токовых ключей, а вход второго датчика температуры механически соединен с коллектором блока токовых ключей, первый вход первого источника питания и вход второго источника питания соединены с источником переменного тока.