Методът на ударно възбуждане на осцилаторната верига на индукционната инсталация
Употреба: изобретението се отнася до електротехниката и може да се използва за възбуждане на осцилаторни вериги, използвани за индукционно нагряване при електротермия, както и за други технически процеси, при които е необходимо ниско затихване на трептенията. Същността на изобретението: съществуващите в момента методи за ударно възбуждане на осцилаторната верига на индукционната инсталация имат доста ниска ефективност. За да се повиши ефективността на шоковото възбуждане, се предлага магнитната верига на индуктора да се накланя чрез параметрично действие в началото на всеки период на токови колебания в индуктора, следващи периодите на възбуждащия ток на захранващия генератор, в моментите, когато токът на индуктора преминава през "O". 3 болен.
Изобретението се отнася до електротехниката и може да се използва за възбуждане на колебателни вериги, използвани за индукционно нагряване при електротермия, както и за други технически процеси, при които е необходимо ниско затихване на трептенията.
Известен метод за шоково възбуждане на хармонични трептения, който се състои в това, че затихналите високочестотни трептения в колебателната верига на товара се възбуждат от токови импулси [1] Недостатъкът на този метод е периодичният характер на тока в колебателната верига на товара и в резултат на това ниската ефективност на системата като цяло.
Най-близък по техническа същност и постигнат резултат е методът за възбуждане на високочестотни трептения в товарната верига, който се състои в това, че трептенията се възбуждат от генератора на мощност, а честотата на повторение на генераторните трептения fg е два или повече пъти по-малка от собствената честота на товарната верига fn, т.е. fg=nfn [2]допълнително захранване на веригата с енергия във всички периоди на трептене, следващи периодите на възбудителния ток на захранващия генератор.
Целта на настоящото изобретение е да се повиши ефективността чрез параметрично повлияване на веригата чрез отклоняване на магнитната верига на индуктора в началото на всеки период на колебания на тока в индуктора, следвайки периодите на възбуждащия ток на захранващия генератор, в моментите, когато токът на индуктора преминава през "O".
Тази цел се постига чрез факта, че при метода на ударно възбуждане на осцилаторната верига на индукционната инсталация, който се състои в това, че високочестотните трептения се възбуждат от токови импулси, идващи от генератора на мощност, те произвеждат параметричен ефект върху веригата чрез отклоняване на магнитната верига на индуктора в началото на всеки период на токови колебания в индуктора, следващи периодите на възбуждащия ток на захранващия генератор, в момента на индуц. токът на ctor преминава през "O".
На фиг. 1 е показана принципна схема на устройство за ударно възбуждане на колебателен кръг, което реализира предложения метод.
Веригата съдържа източник на постоянен ток 1, входен дросел 2, неконтролиран 3 и управляван вентил 4, превключваща индуктивност 5, превключващ кондензатор 6, компенсиращ кондензатор 7, индуктор 8 с феромагнитна сърцевина, намотка на отклонение 9, генератор на импулси на отклонение 10, токов трансформатор 11, диференциатор 12, импулсни компаратори 1 3 и 14, RS тригер 15, блок за генериране на управляващ импулс 16, единичен вибратор 17 и логически елемент 2I 18.
Методът на ударно възбуждане на осцилаторната верига се осъществява по следния начин. След прилагане на постоянно напрежение от източник 1, кондензатор 6 започва да се зарежда през веригата: входен индуктор 2, превключванеиндуктивност 5, превключващ кондензатор 6, индуктор 8 към захранващото напрежение. След като кондензаторът 6 се зареди, импулсът за отключване се подава от управляващия блок 16 към управлявания вентил 4, той се отключва и превключващият кондензатор 6 се разрежда по веригата: превключваща индуктивност 5, управляван вентил 4, компенсиращ кондензатор 7 и индуктор 8. Обратната полувълна на тока преминава през неконтролирания клапан 3. По този начин се получават колебания възбуден в веригата на натоварване, чиято резонансна честота с ненаситена сърцевина на индуктора и два пъти по-голяма от скоростта на повторение на трептенията на комутационната верига. Кривите, обясняващи работата на системата са показани на фиг.2 a, b. Тъй като част от енергията на трептенията на веригата на натоварване се изразходва за нагряване на детайла, въведен в междината на индуктора, амплитудата на тока във втория период е по-малка от амплитудата на тока на първия период (фиг.2b). За да се компенсира намаляването на амплитудата на тока и да се увеличи изходната мощност от индуктора, към намотката 9 се прилага импулс на отклонение от генератора 10 в момента, когато токът на втория период преминава през "0" и започва да се покачва. Продължителността на импулса на отклонение е избрана така, че сърцевината на индуктора да напусне наситеното състояние в момента, когато токът на индуктора във втория период достигне максимум (фиг.2 b, c). Намаляването на индуктивността по време на прехода на сърцевината на индуктора към наситено състояние не предизвиква промяна в подаването на електромагнитна енергия, а увеличаването на индуктивността със стойността Lnenas Lnas по време на обратния преход е придружено от увеличаване на подаването на електромагнитна енергия на веригата с 1/2, което се изразходва за увеличаване на амплитудата на тока на индуктора (фиг. 2d), и следователно мощността, предадена на товара, се увеличава. Всичко по-горе важи и за "изпомпване" на контура чрезпромени в параметъра при естествената честота на веригата на по-висока честота на повторение на токовите импулси на главната помпа с фактор три или повече. В този случай, по подобен начин, импулси на отклонение се прилагат в началото на всеки период от тока на веригата, с изключение на периодите, когато се извършва изпомпване от главните токови импулси на захранващия генератор.
В случая на прототипа, за да се увеличи мощността, подадена към товара (нагрята част и т.н.), е необходимо да се увеличи мощността във веригата, което налага увеличаване на амплитудата на импулсите на тока на помпата и в резултат на това увеличаване на загубите в елементите на генератора на главната помпа и намаляване на ефективността на инсталацията като цяло. "Качеството" на изходния ток също се влошава поради значителното затихване, което е особено забележимо, когато честотата на възбуждащите импулси е кратна на три или повече спрямо собствената честота на веригата.
Моментите на текущо преминаване през нулата и продължителността на импулсите на отклонение се задават автоматично с помощта на блокове 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. Сигналите от токовия трансформатор 11 се подават към диференциатора 12 и компаратора 14. Формата на тези сигнали е показана на фигура 3 от диаграми 11, 12, 14. От изхода на различни iator, сигналът (диаграма 12) се подава към компаратора 13 (диаграма 13). От изходите на компараторите 13 и 14 сигналите се подават към входовете R и S, RS-тригера 15. От изхода на тригера 15 сигналът (диаграма 15) се подава към първия вход на логическия елемент 2I 18, вторият вход на който получава сигнала от единичния вибратор 17 (диаграма 17), който се задейства от импулсите на генератора на управляващи импулси 16 (диаграма 16).
Както се вижда от диаграмите на фиг. 3 компаратора 13 и 14 издават импулси в моментите, когато токът на индуктора преминава през нула от отрицателната към положителната област (компаратор 14) и в моментите, когато токът достига индукторамаксимум в положителната област (компаратор 13). Тези импулси превключват RS-тригера 15, на изхода на който се формира управляващ сигнал за генератора на отклонение 10. За да се изключи отклонението във времевите точки, съответстващи на периода на първата текуща вълна, чието начало съвпада с управляващите импулси, идващи от генератора на управляващи импулси 16 (диаграма 16), тези импулси се подават едновременно на входа на единичен вибратор 17, който генерира забраняващ импулс на обратната посока полярност (диаграма 17), която се подава към втория вход на логическия елемент 2I. Както може да се види от диаграма 18 на фиг.3, на изхода на логическия елемент 18 управляващите импулси на генератора на отклонение 10 се появяват само когато няма основен ток на отклонение, а продължителността на импулса на единичния вибратор 17 е избрана приблизително на половината от периода на тока на индуктора за надеждна работа на системата.
По този начин се формират импулси на тока на преднапрежение, чиято продължителност е такава, че сърцевината на индуктора напуска наситеното състояние в момента, когато токът на индуктора във втория период достигне максимум (фиг.2 b, c).
Намаляването на индуктивността по време на прехода на сърцевината на индуктора към наситено състояние не предизвиква промяна в подаването на електромагнитна енергия, а увеличаване на индуктивността със стойността на Lnenas.-Lnas. по време на обратния преход, той е придружен от увеличаване на доставката на електромагнитна енергия на веригата с 1/2, която се изразходва за увеличението.
В предложения метод, за да се увеличи мощността, доставена на товара, няма нужда да се увеличава мощността на главния генератор, достатъчно е чрез промяна на параметъра на веригата, както е споменато по-горе, да се извърши "изпомпване", като по този начин се увеличи мощността, доставена на товара, повишаване на ефективността на системата инамаляване на скоростта на затихване на контурния ток.
Методът за ударно възбуждане на осцилаторната верига на индукционната инсталация, който се състои в това, че високочестотните трептения се възбуждат от токови импулси, идващи от генератора на мощност, характеризиращ се с това, че те произвеждат параметричен ефект върху веригата чрез отклоняване на магнитната верига на индуктора в началото на всеки период на токови колебания в индуктора, следвайки периодите на тока на възбуждане на захранващия генератор, в моментите, когато преминава токът на индуктора през "0".