188347. lajstromszámú szabadalom • Nagyfrekvenciás változtatható kimenő teljesítményű hevítő generátor
1 188 347 2 A találmány tárgya olyan nagyfrekvenciás változtatható kimenő teljesítményű hevítő generátor, amely alkalmas elsősorban fémek és műanyagok forrasztására, hegesztésére és alakítására. Általánosan ismert, hogy a megmunkálandó munkadarabok hőmérsékletének beállítását a hevítő generátoroknál időmérésre vezetik vissza. Az adott kimenő teljesítmény és az idő szorzata ui. egyértelműen meghatározza a leadott hőmennyiséget. Ezt a megoldást valósítja meg a gyakorlatban az 1.532.077 lajstromszámú angol szabadalom. A szabadalom által ajánlott berendezésben az adott kimenő teljesítményű generátor meghatározott idejű bekapcsolásával állítható be a hőmérséklet. A bekapcsolási időt vagy előzetes programozással vagy egy hőmérsékletszabályozó kör segítségével határozzák meg. Az előbbi szabadalom további kiviteli példájának tekinthető az 1.380.525 lajstromszámú angol szabadalom, melynél a hevítés időtartama alatt a hevítő generátort 0,1 s-nál rövidebb időtartamokra, 1:100-as kitöltési tényezővel ki-bekapcsolgatják. Ezzel a módszerrel igen jó minőségű edzést valósítanak meg. Mind a két említett megoldásnál és a szakirodalomban leírt konstrukciók többségénél a kimenő teljesítmény nem változtatható folyamatosan, azaz csak két szélső értéket, mégpedig a nullát és a névleges kimenő teljesítménynek megfelelői veheti fel. Előbbi a kikapcsolt, utóbbi pedig a bekapcsolt állapotnak felel meg. A ki-bekapcsolást vagy a hálózati — vagy az anód - vagy a rácsfeszültség ki-bekapcsolásával oldják meg. Igen sok esetben azonban a technológiai előírások nem csak a leadott hőmennyiség, hanem a kimenő teljesítmény folyamatos állíthatóságát is megkívánják. Például a termelékenység és így a kimenő teljesítmény növelésének, a hőmérséklet beállítási pontosságának és így a hevítési idő növelésének vagy a kimenő teljesítmény csökkentésének, továbbá a munkadarab teljes keresztmetszet szerinti átmelegítésének követelménye egyidejűleg csak egy olyan, kompromisszumot jelentő kimenő teljesítménnyel elégíthető ki, amely nagy valószínűséggel a generátor névleges kimenő teljesítményénél kisebb. A változtatható kimenő teljesítménnyel működő hevítő generátoroknál a kimenő teljesítménynek a szabályozására egyik megoldásként az anódfeszültség közvetlen változtatását alkalmazzák. Ezen klasszikus módszernek a gyakorlati használata azonban nehézkes, mert a szabályozást közvetlenül több ezer V anódfeszültségen és kW nagyságrendű kimenő teljesítmény mellett kell megvalósítani. Némileg kedvezőbb, ha az anódfeszültség közvetlen szabályozása helyett az anódtranszformátor primer oldali feszültségét változtatják, mivel ebben az esetben a szabályozó elemnek mindössze néhány száz V feszültségen kell működnie, de ekkor is nagyteljesítményű szabályozás szükséges. Kézenfekvő lenne a kimenő teljesítmény folyamatos rácsköri szabályozása, de ez az oszcilláció feltételét képező pozitív visszacsatolás miatt, hagyományos értelemben nem lehetséges. Az általunk kidolgozott találmány célja e gyakorlatban kivitelezett megoldások hiányosságainak a kiküszöbölése úgy, hogy a kimenő teljesítmény kis energiával, a rácskörben legyen szabályozható. A találmány alapját az a felismerés adja, hogy a hőhatás szempontjából a kimenőteljesítmény folyamatos szabályozásával egyenértékű a rácsban vezérelt oszcillátornak egy meghatározott időtartamon belül, változtatható kitöltési tényezőjű és célszerűen megválasztott frekvenciájú ki-bekapcsolgatása. A találmány tárgya nagyfrekvenciás változtatható kimenő teljesítményű hevítő generátor, melyben kapcsoló kimenete egy hatásláncban sorbakapcsolt vezérelhető frekvenciájú oszcillátoron, vezérelhető időzítő egységen, erősítő és galvanikus leválasztón, rácsfeszültség generátoron, harmonikus oszcillátoron, teljesítményillesztőn keresztül hevítőfejre van bekötve, míg programadó egy-egy kimenetével a vezérelhető frekvenciájú oszcillátor, illetve a vezérelhető időzítő egység egy-egy további bemenetére csatlakozik. A generátor egy igen egyszerűen megvalósítható, stabil működésű előnyös kivitelénél- a vezérelhető frekvenciájú oszcillátorban az oszcillátornak a programadó jelét fogadó bemenete közvetlenül félvezető kapcsoló egyik bemenetére, illetve fázisfordító erősítőn keresztül félvezető kapcsoló második bemenetére csatlakozik, félvezető kapcsoló kimenete integrátoron és vele sorbakapcsolt komparátoron keresztül a félvezető kapcsoló harmadik bemenetére van bekötve, az integrátor további kimenete két sorbakapcsolt ellenálláson keresztül van a vezérelhető frekvenciájú oszcillátor kimenetére kötve, míg a két sorbakapcsolt ellenállás közös pontja a vezérelhető frekvenciájú oszcillátor további, a kapcsoló jelét fogadó bemenetére van csatlakoztatva; — a vezérelhető időzítő egység pedig egy olyan kétbemenetű komparátor, amelynek fázisfordító bemenete a vezérelhető frekvenciájú oszcillátor, a fázistartó bemenete pedig a programadó kimenetével van összekötve. A komparátor kimenete a vezérelhető időzítő egység kimenetével van összekapcsolva. A találmány tárgyát rajz segítségével ismertetjük részletesebben. Az 1. ábra a nagyfrekvenciás változtatható kimenő teljesítményű hevítő generátor elvi felépítését mutatja be. A 2. ábra a generátor kimenő teljesítményét szabályozó egységek példakénti elvi kapcsolási rajzát, és a példakénti szabályozás megértését megkönnyítő idődiagramot tartalmazza. Az 1. ábra szerint 1 kapcsoló kimenete a hatásláncban sorbakapcsolt 2 vezérelhető frekvenciájú oszcillátoron, 3 vezérelhető időzítő egységen, 4 erősítő és galvanikus leválasztón, 5 rácsfeszültség generátoron, 6 harmonikus oszcillátoron, 7 teljesítményillesztőn keresztül 8 hevítőfejre van bekötve, míg 9 programadó egy-egy kimenetével a 2 vezérelhető frekvenciájú oszcillátor, illetve a 3 vezérelhető időzítő egység egy-egy további bemenetére csatlakozik. Az 1. ábrában vázolt generátor egységeinek a feladata a következő. A ki-bekapcsolás az 1 kapcsolóval valósítható meg. Az 1 kapcsoló lehet például egy egyszerű iábkapcsoló vagy egy időórát tartalmazó időtartamkapcsoló. A kimenő teljesítményt a 9 programadó, a 2 vezérelhető frekvenciájú oszcillátor és a 3 vezérelhető időzítő egység szabályozza. A 9 programadó határozza meg, hogy az adott ki5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
