RU51326U1

RU51326U1 - INDUCTION HEATING UNIT

Info

Publication number: RU51326U1
Application number: RU2005129629/22U
Authority: RU
Inventors: Николай Григорьевич Тупиков; Николай Григорьевич Разаренов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Электроспецприбор"
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-01-27
Also published as: RU51326U8

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике, и может быть использована для индукционного нагрева металлов. Индукционная нагревательная установка, содержит источник питания, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, индуктор, и блок управления, узлы контроля выходных тока и напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока управления, и дроссель, подключенный к выходу формирователя импульсов.The utility model relates to electrical engineering, and can be used for induction heating of metals. The induction heating installation contains a power source, the output of which is connected to the input of the pulse shaper, an inductor, and a control unit, nodes for monitoring the output current and voltage, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit, and a choke connected to the output of the pulse shaper.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, и может быть использована для индукционного нагрева металлов.The utility model relates to electrical engineering, and can be used for induction heating of metals.

Наиболее близким по технической сущности - прототипом является устройство для нагрева деталей, содержащее индуктор, генератор, усилитель, источник питания, блок управления который выполнен виде регулятора частоты импульсов, регулятора скважности и индикатора настройки, подключенного к усилителю, генератор выполнен в виде формирователя прямоугольных импульсов и подключен к источнику питания через введенный фильтр, при этом входы управления генератора подключены, соответственно, к регулятору частоты импульсов и регулятору скважности, а выход соединен с усилителем, подключенным к обмотке индуктора, выполненного в виде полого цилиндра (см. описание к патенту РФ №2069511 на изобретение, кл. Н 05 В 6/06)The closest in technical essence - the prototype is a device for heating parts, containing an inductor, generator, amplifier, power source, a control unit that is made in the form of a pulse frequency controller, duty cycle controller and tuning indicator connected to the amplifier, the generator is made in the form of a square pulse generator and connected to the power source through the introduced filter, while the control inputs of the generator are connected, respectively, to the pulse frequency controller and duty cycle controller, and the output is connected to an amplifier connected to the winding of the inductor, made in the form of a hollow cylinder (see the description of the patent of the Russian Federation No. 2069511 for the invention, CL N 05 V 6/06)

Недостатком известного устройства является невозможность его использования в технологических процессах плавки и выращивания кристаллов в тигле из исходного материала, например Li₂O и Nb₂О₅, Технологический процесс индукционного нагрева характеризуется непостоянством, проявляющемся в изменении эквивалентного активного сопротивления колебательного контура нагрузки - индуктора, вследствие чего потребляемая инвертором мощность, напряжение на нагрузке, коэффициент мощности, активная мощность на выходе, кпд, и другие показатели инвертора зависят от температуры металла и иных факторов. Ограниченная возможность известного устройства по поддержанию постоянного напряжения на индукторе при изменении реактивного A disadvantage of the known device is the impossibility of its use in technological processes of melting and growing crystals in a crucible from the starting material, for example, Li ₂ O and Nb ₂ O _{5. The} technological process of induction heating is characterized by inconstancy, which manifests itself in a change in the equivalent active resistance of the oscillating load circuit - inductor, due to of which the power consumed by the inverter, the voltage at the load, power factor, active output power, efficiency, and other indicators invert pa depend on the temperature of the metal and other factors. The limited ability of the known device to maintain a constant voltage at the inductor when changing reactive

сопротивления индуктора в процессе плавки, влечет отклонение от условий техпроцесса, что в свою очередь приводит снижению качества продукции.the resistance of the inductor during the melting process entails a deviation from the process conditions, which in turn leads to a decrease in product quality.

Задачей полезной модели является расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности его использования для плавки и выращивания кристаллов.The objective of the utility model is to expand the scope of the device by providing the possibility of its use for melting and growing crystals.

Техническим результатом является обеспечение возможности стабилизации мощности, отдаваемой в индуктор.The technical result is the ability to stabilize the power given to the inductor.

Для достижения указанного технического результата в индукционной нагревательной установке, содержащей источник питания, выход которого подключен ко входу формирователя импульсов, индуктор, и блок управления, введены узлы контроля выходных тока и напряжения, выходы которых подключены к соответствующим входам блока управления, и дроссель, подключенный к выходу формирователя импульсов.To achieve the specified technical result in an induction heating installation containing a power source, the output of which is connected to the input of a pulse shaper, an inductor, and a control unit, control units for output current and voltage are introduced, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit, and a choke connected to pulse shaper output.

Кроме того, - источник питания выполнен в виде выпрямителя, подключенного к трехфазной сети переменного тока,In addition, the power source is made in the form of a rectifier connected to a three-phase AC network,

- формирователь импульсов состоит из управляемых ключей, соединенных по схеме моста,- the pulse shaper consists of controlled keys connected by a bridge circuit,

- узлы контроля выходных тока и напряжения, представляют собой датчики соответствующих выходных тока и напряжения,- nodes monitoring the output current and voltage, are sensors of the corresponding output current and voltage,

- блок управления включает перемножитель, входы которого являются входами блока управления, а выход подключен ко входу управления широтно-импульсного модулятора, сигнальный вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов.- the control unit includes a multiplier, the inputs of which are inputs of the control unit, and the output is connected to the control input of the pulse-width modulator, the signal input of which is connected to the output of the clock generator.

Полезная модель поясняется с помощью чертежа, где показана структурная схема индукционной нагревательной установки.The utility model is illustrated using the drawing, which shows a block diagram of an induction heating installation.

Индукционная нагревательная установка содержит источник питания 1, выход которого подключен ко входу формирователя 2 импульсов, Induction heating installation contains a power source 1, the output of which is connected to the input of the pulse shaper 2,

индуктор 3, и блок 4 управления, узлы контроля выходных тока и напряжения 5, 6, соответственно, силовой дроссель 7.an inductor 3, and a control unit 4, nodes for monitoring the output current and voltage 5, 6, respectively, a power inductor 7.

Источник питания выполнен в виде выпрямителя 8, подключенного к трехфазной сети переменного тока,The power source is made in the form of a rectifier 8 connected to a three-phase AC network,

Формирователь импульсов состоит из управляемых ключей 9, выполненных на основе транзисторов, соединенных по схеме моста.The pulse shaper consists of controlled keys 9 made on the basis of transistors connected by a bridge circuit.

Блок управления включает перемножитель 10, входы которого подключены ко входам блока управления, а выход ко входу управления широтно-импульсного модулятора 11, вход которого подключен к выходу генератора 12 тактовых импульсов, а выход к выходу блока управления.The control unit includes a multiplier 10, the inputs of which are connected to the inputs of the control unit, and the output to the control input of the pulse-width modulator 11, the input of which is connected to the output of the clock generator 12, and the output to the output of the control unit.

Узлы контроля выходных тока и напряжения, представляют собой датчики соответствующих входных и выходных тока и напряжения, выходы которых соединены с соответствующими входами блока управления.The nodes for monitoring the output current and voltage are sensors of the corresponding input and output current and voltage, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit.

Индукционная нагревательная установка работает следующим образом.Induction heating installation operates as follows.

Входное напряжение трехфазного тока преобразуется выпрямителем в напряжение постоянного тока напряжением 550V и подается на входы формирователя 2 импульсов, с выхода которого импульсный ток частотой 22 кГц и амплитудой 400-450 V подается на нагрузку 3 представляющую собой индуктор.The input voltage of the three-phase current is converted by the rectifier into a direct current voltage of 550V and supplied to the inputs of the pulse shaper 2, from the output of which a pulse current of 22 kHz and an amplitude of 400-450 V is supplied to the load 3, which is an inductor.

Управление ключами 9 формирователя 2 осуществляется импульсным сигналом с выхода блока 4 управления. При этом импульсный сигнал с выхода генератора 12 поступает на вход широтно-импульсного модулятора 11, на выходе которого формируется импульсная последовательность скважность которой определяется результатом перемножения выходных сигналов датчиков тока и напряжения, формируемым на выходе перемножителя. Так например, при уменьшении мощности потребляемой индуктором изменяется скважность The keys 9 of the shaper 2 are controlled by a pulse signal from the output of the control unit 4. In this case, the pulse signal from the output of the generator 12 is fed to the input of a pulse-width modulator 11, at the output of which a pulse sequence is generated, the duty cycle of which is determined by the multiplication of the output signals of the current and voltage sensors generated at the output of the multiplier. So, for example, when the power consumed by the inductor decreases, the duty cycle changes

импульсной последовательности на выходе модулятора, обеспечивая повышение длительности импульсов на выходе формирователя 2, что в свою очередь способствует повышению выходного напряжения и повышению мощности потребляемой индуктором.pulse sequence at the output of the modulator, providing an increase in the duration of the pulses at the output of the shaper 2, which in turn helps to increase the output voltage and increase the power consumed by the inductor.

Силовой дроссель 7 является элементом сглаживающего фильтра импульсного тока с выхода формирователя 2 приближая его к гармоническому виду. Сглаженные импульсы поступают на вход индуктора.The power inductor 7 is an element of a smoothing filter of the pulse current from the output of the shaper 2 bringing it closer to harmonic form. Smooth pulses are fed to the input of the inductor.

Предлагаемое устройство обеспечивает возможность стабилизации мощности, отдаваемой в индуктор, что в свою очередь расширяет область применения устройства за счет обеспечения возможности его использования для плавки и выращивания кристаллов.The proposed device provides the ability to stabilize the power given to the inductor, which in turn expands the scope of the device by providing the possibility of its use for melting and growing crystals.

Claims

1. An induction heating installation containing a power source, the output of which is connected to the input of the pulse shaper, an inductor, and a control unit, characterized in that it contains control units of the output current and voltage, the outputs of which are connected to the corresponding inputs of the control unit, and a choke, connected to the output of the pulse shaper.

2. Induction heating installation according to claim 1, characterized in that the power source is made in the form of a rectifier connected to a three-phase AC network,

3. The induction heating installation according to claim 1, characterized in that the pulse shaper consists of controlled keys connected by a bridge circuit.

4. The induction heating installation according to claim 1, characterized in that the nodes for monitoring the output current and voltage are sensors of the corresponding output current and voltage.

5. The induction heating installation according to claim 1, characterized in that the control unit includes a multiplier, the inputs of which are inputs of the control unit, and the output is connected to the control input of the pulse-width modulator, the signal input of which is connected to the output of the clock generator.