181577. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrenezés előnyösen középfrekvenciás inverterek indításának megkönnyítésére
181577 4 A találmányt részletesebben az ábrákon bemutatott kiviteli alakok segítségével ismertetjük, az 1. ábra a találmány szerinti kapcsolási elrendezés egy kiviteli példáját mutatja be, amelyben tirisztoros indító kör és/vagy szimmetrizáló ellenállás is van, a 2. ábra az 1. ábra szerinti kapcsolási elrendezésen látható inverter egységet, szűrő egységet és vezérelt egyenirányító egységet szemlélteti, amelyek a példa szerint egy középfrekvenciás, tirisztoros, indukciós olvasztó berendezés erősáramú részét képezik, a 3. ábrán a tirisztoros indító kör egy lehetséges kiviteli példáját láthatjuk, a 4. ábra az 1. ábra néhány lényeges jelét mutatja be, míg az 5. ábra a szimmetrizáló ellenállás egy lehetséges kiviteli példáját szemlélteti. Az ábrákon és a szövegben az index nélküli szám jeleket jelöl, a B index bemenetre, a K index kimenetre utal valamelyik egységen. A 4 jel pl. a 4K kimenettől halad a 4b bemenet felé. Ennek megfelelően az elvi kapcsolási vázlatokon indexes számok, az idődiagramokon index nélküli számok szerepelnek. Ezután nézzük meg részletesebben a működést. Az 1. ábrán ún. közbenső-egyenáramú-körös inverter blokkdiagramját tüntettük fel példaképpen. Az egységek neve és szerepe az alábbi: E vezérelt egyenirányító egység, a hálózati feszültséget egyenirányítja, változtatható nagyságú egyenfeszültséget állít elő, S szűrő egység, részint az egyenirányított feszültséget, ill. áramot szűri az inverter egység felé, részint az I inverter egység betáplálás-oldali feszültségében fellépő váltakozó áramú összetevőket szűri a hálózat felé, I inverter egység, áram-nem váltást, egyen-váltó átalakítást végez, EV egyenirányító vezérlőegység, az E vezérelt egyenirányító egység vezérelhető elemei, pl. tirisztorai részére állít elő hálózathoz szinkronizált, kellő nagyságú gyújtó impulzusokat, amelyeknek fázisa a bemenetén lévő vezérlő jeltől függ, IV inverter vezérlőegység, az I inverter egység vezérelhető elemei, pl. tirisztorai részére állít elő megfelelően formált gyújtó impulzusokat, amelyek időzítését a bemenetén lévő vezérlő jel szabja meg, KSZ kimenő feszültség szabályozó, az EV egyenirányító vezérlőegység bemenetére juttat olyan nagyságú vezérlő jelet, hogy ennek hatására vagy az I inverter egységnél érzékelt kimenő feszültség lesz a kívánt értékű, vagy valamilyen feszültség, ill. áram korlátozás lép fel, IE indító egység, TI tirisztoros indító kör, SZE szimmetrizáló ellenállás. Az I inverter egység, az S szűrő egység és az E vezérelt egyenirányító egység az erősáramú részhez tartozik, a többi a vezérléshez. Az ábrán csak azokat a vezérléshez tartozó blokkokat tüntettük fel, amelyek a találmány megértéséhez szükségesek. Az erősáramú részben az E vezérelt egyenirányító egységen, S szűrő egységen, I inverter egységen át jut az energia a hálózatból (hálózati transzformátoron át vagy anélkül) a terhelésre. A terhelést az I inverter egység részének tekintjük. Az energiaáramlást az I inverter egység és az E vezérelt egyenirányító egység egyaránt befolyásolhatja. A szokásos az, hogy a berendezés rendelkezik a KSZ kimenő szabályozóval, amely az EV egyenirányító segítségével az E vezérelt egyenirányító egységet vezérli, s vagy az I inverter egységnél érzékelt kimenő feszültséget tartja állandó értéken. 3 vagy valamilyen korlátozási feladatot valósít meg. Természetesen nemcsak az E vezérelt egyenirányító egység, hanem az I inverter egység vezérelhető elemeinek, például tirisztorainak vezérlésére, megfelelő időpontokban történő gyújtására is szükség van. Ezt az IV inverter egység biztosítja, ha megfelelő vezérlő jellel látjuk el. Az IE indító egység részére az I inverter egység 7K jel-adó kimenete(i) szolgáltat(nak) jele(ke)t, amely(ek) feldolgozásával a 8r frekvencia jel kimenetein jelenik meg a 8 frekvencia jel. Ez utóbbi jel legtöbbször egy négyszögjel, amelynek fêlés lefutó élei jelölik ki a gyújtó impulzusok kezdetét. Az IV inverter vezérlőegység a 8g frekvencia jel bemenetére jutó jel időzítésének megfelelően formál kellő amplitúdójú és polaritásé gyújtó impulzusokat az inverter tirisztorok részére. A 2. ábra egy középfrekvenciás, tirisztoros, indukciós olvasztó berendezés erősáramú részét mutatja vázlatosan. Feltüntettük az 1. ábrán szereplő erősáramú blokkokat is szaggatott vonallal. Az E vezérelt egyenirányító egység egy háromfázisú híd-kapcsolású, tirisztoros egyenirányító. Az S szűrő egység egy viszonylag nagyértékű Ls fojtótekercs, amely a rajta átfolyó áramot erősen megszűri. Az I inverter egység a négy darab tirisztort tartalmazó szűkebb értelemben vett inverterből, az induktorból, a meddőáram kompenzálására szolgáló C párhuzamos kondenzátorból, az illesztő, a tirisztoroknak kedvezőbb üzemet biztosító C soros S kondenzátorból és a kis értékű L, kommutáló induktivitásokból áll. Az Lk kommutáló induktivitás szerepe az, hogy a tirisztorok áram-növekedési sebességét korlátozza. Az induktor egy tekercs, amelynek belsejét úgy képezik ki hőszigetelő anyagból, hogy az olvadt, illetve megolvasztandó fém az induktor belsejében maradjon. Ily módon az induktoron átfolyó áram által keltett középfrekvenciás fluxus a fémet, illetve az olvadékot átjárja, s abban örvényáramot keltve melegíti. A 2. ábrán az induktort Rp ellenállás és Lp induktivitás helyettesíti, amely a Cp párhuzamos kondenzátorral együtt egy csillapított párhuzamos rezgőkört képez. A rezgőkör saját frekvenciája környezetébe eső frekvenciával kell vezérelni az inverter tirisztorokat. így az Ls szűrőinduktivitáson folyó, csaknem teljesen sima egyenáram félperiódusonkénti irányváltással folyik az R ellenállás felé. Az ilyen típusú invertert áramgenerátoros középfrekvenciás inverternek nevezik. Az 1. és 2. ábra összevetéséből adódik, hogy a KSZ kimenő feszültség szabályozó nem számozott bemeneteire érkező jel, pl. az alábbi lehet: a) a kimenő feszültség állandó értéken tartásához az induktor kapcsain megjelenő feszültség, tehát az R ellenállás, ill. C párhuzamos kondenzátor kapocsfeszültsége, b) tirisztor feszültség korlátozásához a szűkebb értelemben vett inverter váltakozó áramú kimenetének feszültsége, c) áram korlátozáshoz az E vezérelt egyenirányító egység váltakozó áramú bemenetéin a be nem rajzolt áramváltókról vett jel, ami arányos az egyenárammal. Az IV inverter vezérlőegység és az EV egyenirányító vezérlőegység kimenetei a megfelelő tirisztorok részére szolgáltatnak gyújtóimpulzusokat. Az IE indító egység 7ß erősáramú bemenő jel bemeneté(ei)re az I inverter egység 1 ^ jel-adó kimenete(i) felől érkező jel(ek) a következők: a) vagy az induktor kapcsain megjelenő feszültség, tehát a C párhuzamos kondenzátor kapocsfeszültsége, b) vagy ezen kívül még a szűkebb értelemben vett inverter váltakozó áramú kimeneténél a be nem rajzolt áramváltóról 5 10 :5 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
