196683. lajstromszámú szabadalom • Fojtótekercs nélküli impulzusüzemű tápforrás indukciós melegítés céljára
1 2 A találmány tárgya indukciós melegítés céljára szolgáló olyan egyszerű felépítésű impulzusüzemű tirisztoros tápforrás, amely főáramkörében fojtótekercset nem tartalmaz. Ez a tápforrás az eddigi rezgőkörös tirisztoros invertereknél általában kisebb helyigényű és tömegű, olcsóbb kivitelű és jobb hatásfokú, valamint rugalmasabb üzemű. További költségmegtakarítást jelent, hogy az esetek nagy részében szükségtelen az egyenfeszültséget szolgáltató tápforrás feszültségének változtatása, mert a találmány szerinti tápforrás teljesítménye a rezgőkörben lévő tirisztor gyújtásával zérustól a névleges értékig folyamatosan változtatható. Az indukciós hevítés bizonyos technológiai alkalmazásásainál célszerű, vagy elkerülhetetlen a váltakozóáramú hálózatról vett villamos energia átalakítás nagyobb frekvenciájúvá.Ezt a feladatot újabban egyre inkább félvezetős tápforrásokkal oldják meg. A Középfrekvenciás tartományban azok a rezgőkörös tirisztoros tápforrások terjedtek el leginkább, amelyek közel szinuszos induktorfeszültséget szolgáltatnak. Ilyen tápforrásokat ismertetnek pl. a következő szakkönyvek: Berkovics, Ivenszkij, Joffee, Matcsak, Morgun: Nagyfrekvenciás tirisztoros átalakítók. Energia Kiadó Leningrád 1973. és Heumann, Stumpe: Tirisztortechnika. Műszaki Könyvkiadó 1971./5.3.4. Rezgőkörös inverterek 200—208 old.). Ezen inverterek hátrányai közé tartozik, hogy nem elég nagy a határfrekvenciájuk, nem eléggé rugalmas üzeműek, továbbá teljesítményszabályozásuk és indításuk nehéz' kés. A legújabb kutatások — felismerve, hogy nem szinuszos induktorárammal is lehet hevíteni — különböző impulzusüzemű tápforrások létrehozására irányultak. Ezen invertereknek legfőbb előnyük, egyszerűségük és olcsóságuk mellett, abban mutatkozott meg, hogy azonos szabaddáválási idejű tirisztorral sokkal nagyobb határfrekvenciát lehetett elérni. További előnyt jelent az egyszerű teljesítményszabályozás és azonnal indítás. Legfőbb hátrányuk, hogy egyrészt a főáramkörben lévő fojtótekercsben keletkező veszteség, másrészt az induktoráramban lévő egyenáramú összetevő miatt kisebb a hatásfokuk. Ilyen invértért ismertet Peter: Réalisation d’un onduleur 40 kHz a thiristor rapide. Electronique et Microelectronique Industrielles. 1976. No.236. folyóiratcikkében és Koller, Tevan, Tevanné: Impulzusüzemű tápforrás indukciós melegítés céljára című, 1982-ben benyújtott 186.043 lajstromszámú HU szabadalmi leírásban. A találmány célja az, hogy olyan impulzusüzemű tápforrást hozzunk létre, amely az impulzusüzemű tápforrások előnyét megtartva vagy növelve, azok legfontosabb hátrányát már nem hordozza, azaz fojtótekercs nélküli kivitelű és az induktoráramban nem keletkezik egyenáramú összetevő. Ezáltal nemcsak az impulzusüzemű, hanem valamennyi tirisztoros tápforrásnál általában nagyobb hatásfokú* és egyéb paramétereit tekintve is jobb tápforrást valósíthatunk meg. A találmány rajzok alapján ismertetjük. A mellékelt rajzokon az 1. ábra a találmány szerinti tápforrás főráamkörének kapcsolási vázlatát szemlélteti, a 2. ábra a tápforrás állandósult állapotbeli működése közben mutatja be az I induktor áramának és a C kondenzátor feszültségének időfüggvényeit. Az előbbiekben megjelölt célnak megfelelően a találmány fojtótekercs nélküli impulzusüzemű tápforrás indukciós melegítés céljára, amelynek lényegét képező főáramköre töltő tirisztort, kisütő tirisztort, kisütő diódát és kondenzátort tatalmaz, továbbá ezen főáramkor bemeneti kapcsain egyenfeszültségű tápforrásra, kimeneti kapcsain betéttel ellátott induktorra csatlakozik, amelyet az jellemez, hogy az 1. ábra szerint bemutatott főáramkörben az 1 első bemeneti kapocs az egyenfeszültségű tápforrás negatív pólusához és a T2 töltő tirisztor katódjához, a 2 második bemeneti kapocs az egyenfeszültségű tápforrás pozitív pólusához, a TI kisütő tirisztor anódjához és a Dl kisütő dióda katódjához van kötve, valamint a főáramkör első kimeneti kapcsa közös a 2 második bemeneti kapoccsal, amelyhez a B betéttel ellátott I induktor egyik kapcsával csatlakozik, és ezen I induktor másik kapcsa a 3 második kimeneti kapcsot képezi, amely a C kondenzátoron keresztül a 4 csomóponthoz van kapcsolva, mely 4 csomóponthoz a T2 töltő tirisztor és a Dl kisütő dióda anódja, valamint a TI kisütő tirisztor katódja is be van kötve. A találmány lényegét és újszerűségét az 1. ábrán látható főáramkor jelenti. Ehhez a főáramkörhöz olyan vezérlő, szabályozó és védelmi elemek is kapcsolódnak, amelyek a találmány szerinti tápforrás működéséhez szükségesek. Minthogy ezek az elemek a találmány lényegét nem érintik, továbbá közismert és azonos értékű megoldások egyikének alkalmazását jelentik, részletes bemutatásukat mellőzzük. Felépítésüket csak olyan részletességgel tárgyaljuk, amely a találmány szerinti berendezés működésének megértéséhez feltétlenül szükséges. Az 1. ábra szerinti főáramkor bemenete egyenfeszültségű tápforrásra csatlakozik. Az egyenfeszültségű tápforrás az esetek nagy részében olyan egyenirányító lehet, amelynek kapcsaira simító kondenzátor van kötve. Az egyenirányító sokféle kivitelben képzelhető el: három-, vagy egyfázisú hídkapcsolású diódás, esetleg tirisztoros stb. Az utóbbi költségesebb megoldást a találmány szerinti tápforráshoz általában nem kell használni, mert a teljesítmény folyamatos szabályozását maga az inverter megoldja. A főáramkor kimenetére az I induktor van bekötve, amely mágneses csatolásban van a hevítendő B betéttel. Az I induktor a főáramkor kimenetére nemcsak az 1. ábrán láthatóan, közvetlenül, hanem középfrekvenciás illesztő transzformátor közbeiktatásával is csatlakozhat. A vezérlési, szabályozási és védelmi igények kielégítése szükségessé teneti, hogy a T2 töltő tirisztor andóját az egyenfeszültségű tápforrás pozitív pólusához, katódját a 2 második bemeneti kapocshoz kell kötni. Ez esetben megszűnik a pozitív és 2 második bemeneti kapocs összekötése, és ^ egyenfeszültségű tápforrás negatív pólusa a 4 csomóponthoz van bekötve. Hasonló okból helyet cserélhet a C kondenzátor és az I induktor is. Ezen esetleges változtatások hatására a találmány lényegét képező 1. ábra szerinti főáramkor változatlan marad. A találmány szerinti berendezés a következőkép-Ei működik. Abból indulunk ki, hogy a berendezés apcsolt helyzetben van, a C kondenzátor töltetlen, továbbá a TI kisütő tirisztor és a T2 töltő tirisztor zárt állapotban van. Az indítás első lépéseként egy Rj nagyságú ellenállással áthidaljuk az 1 első bemeneti kapcsot és a 4 csomópontot. Ezen az ellenálláson keresztül a C kondenzátor aperiodikusan feltöltődik a tápfeszültség U0 értékére ha Rj értékét úgy választjuk 196.683 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
