PL227083B1 - Układ zwiekszania czestotliwosci pradu odbiornika zasilanego zezródła napiecia, zwłaszcza odbiornika grzejnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ zwiększania częstotliwości prądu odbiornika zasilanego ze źródła napięcia. Wynalazek dotyczy zwłaszcza odbiorników grzejnych rezystancyjno-indukcyjno-pojemnościowych. Znajduje zastosowanie w przemyśle hutniczym, a także w jubilerstwie i medycynie, do grzania, a zwłaszcza grzania indukcyjnego.

Znany z literatury: Hering M.: „Podstawy elektrotermii”, WNT, Warszawa 1998 oraz Rodacki T., Kandyba A.: „Urządzenia elektrotermiczne”, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 2002, układ potrajacza częstotliwości do nagrzewania indukcyjnego. Przetwarza trójfazowy prąd, częstotliwości sieciowej 50 Hz na jednofazowy prąd o częstotliwości potrójnej czyli 150 Hz. Zbudowany jest z trzech transformatorów jednofazowych, których uzwojenia pierwotne połączone są w gwiazdę, a uzwojenia wtórne szeregowo, przy czym do ich zacisków przyłączone są kondensatory oraz odbiornik.

Układ zwiększania częstotliwości prądu odbiornika zasilanego ze źródła napięcia, według wynalazku, ma na wejściu źródło napięcia zmiennego a na wyjściu zasilany odbiornik. Istotą jest to, że w szereg z odbiornikiem rezystancyjno-indukcyjno-pojemnościowych połączona jest cewka indukcyjna. Natomiast odbiornik zbocznikowany jest nieliniową cewką indukcyjną z magnetowodem ferromagnetycznym.

Korzystne jest jeśli cewka indukcyjna ma nastawianą indukcyjność w zakresie 0-100 mH.

Zastosowana cewka rdzeniowa o magnetowodzie z materiału ferromagnetycznego posiada typową nieliniową charakterystykę z histerezą.

Układ pracuje w zakresie nieliniowej charakterystyki indukcyjności. W obwodzie utworzonym przez odbiornik rezystancyjno-indukcyjno-pojemnościowych przebieg prądu odbiornika przyjmuje charakter drgań oscylacyjnych tłumionych o częstotliwości zależnej od parametrów tego obwodu. Zmianę wielkości elektrycznych w układzie, a szczególnie częstotliwości oraz prądu odbiornika możemy dokonywać przez zmianę wartości napięcia źródła lub zmianę nastawy indukcyjności cewki indukcyjnej włączonej w szereg z odbiornikiem. Układ, według wynalazku, umożliwia zwiększenie częstotliwości drgań do około stu razy.

Podstawową zaletą wynalazku jest brak konieczności stosowania wrażliwych łączników energoelektronicznych, które w istotny sposób zwiększają ryzyko wystąpienia przepięć, awarii, a także podnoszą koszt urządzenia. Mimo braku łączników uzyskuje się do około 100 krotnego zwiększenia częstotliwości prądu odbiornika w stosunku do częstotliwości źródła napięcia. Przykładowo przy zasilaniu z sieci elektroenergetycznej 50Hz uzyskuje się częstotliwość roboczą do około 5 kHz znacznie rozszerzając zastosowanie układu.

Układ można też zastosować na wyjściu układu łącznikowego dla zwiększenia jego częstotliwości roboczej poprzez modernizację obwodu odbiornika.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładowym wykonaniu na rysunku, który przedstawia schemat ideowy układu.

Układ zwiększania częstotliwości prądu odbiornika grzejnego zasilanego ze źródła napięcia ma na wejściu źródło napięcia zmiennego. Na wyjściu ma odbiornik, którym w przykładzie jest nagrzewnica indukcyjna mająca 10-20 zwojów i posiadająca wewnątrz wsad stalowy i szeregowo do niej dołączony kondensator Co o pojemności 20 uF. Szeregowo z odbiornikiem połączona jest cewka indukcyjna L. Cewka ta ma indukcyjność nastawianą w zakresie 0-100 mH. Ponadto do odbiornika R_oL_oC_o jest dołączona równolegle nieliniowa cewka indukcyjna LFe z magnetowodem ferromagnetycznym.

Działanie układu, według wynalazku, jest następujące. Kondensator Co odbiornika jest ładowany ze źródła napięcia zmiennego U, wynoszącego 230 V o częstotliwości 50 Hz, poprzez cewkę indukcyjną L o indukcyjności do 100 mH. Po naładowaniu do napięcia, które może wynosić 200-300 V następuje oscylacyjne rozładowywanie się kondensatora odbiornika Co o pojemności 20 uF, prądem lo w obwodzie odbiornika RoLoCo i cewki LFe, która jest cewką rdzeniową o magnetowodzie z materiału ferromagnetycznego. Rozładowanie trwa do chwili gdy napięcie chwilowe źródła spadnie do zera, po czym cykl pracy powtarza się. W obwodzie rozładowania przebieg prądu lo przyjmuje charakter drgań oscylacyjnych tłumionych o częstotliwości zależnej od parametrów tego obwodu. W przykładowym układzie częstotliwość prądu odbiornika l0 wynosi 1-5 kHz.

Zastosowana cewka LFe jest cewką rdzeniową o magnetowodzie z materiału ferromagnetycznego o odpowiednim natężeniu pola magnetycznego. Układ pracuje przy dobranej nieliniowej charakterystyce indukcyjności zależnej od natężenia pola magnetycznego w rdzeniu tej cewki rdzeniowej o magnetowodzie z materiału ferromagnetycznego LFe.

PL 227 083 B1

Przebieg prądu lo w odbiorniku RoLoCo, przyjmuje charakter drgań oscylacyjnych tłumionych o częstotliwości zależnej od parametrów tego obwodu.

Zmianę wielkości elektrycznych w układzie, a zwłaszcza częstotliwości oraz prądu lo odbiornika wykonuje się przez zmianę wartości źródła napięcia U lub nastawy indukcyjności cewki L od 0 do 100 mH. Częstotliwość zwiększa się do 100 razy.

Claims (2)

1. Układ zwiększania częstotliwości prądu odbiornika zasilanego ze źródła napięcia, zwłaszcza odbiornika grzejnego, mający na wejściu źródło napięcia zmiennego a na wyjściu zasilany odbiornik, znamienny tym, że w szereg z odbiornikiem (R_oL_oC_o) połączona jest cewka indukcyjna (L), a ponadto odbiornik zbocznikowany jest nieliniową cewką indukcyjną z magnetowodem ferromagnetycznym (LFe).

2. Układ zwiększania częstotliwości prądu, według zastrz. 1, znamienny tym, że cewka indukcyjna (L) ma nastawianą indukcyjność w zakresie 0-100 mH.