196683. lajstromszámú szabadalom • Fojtótekercs nélküli impulzusüzemű tápforrás indukciós melegítés céljára

1

2

196.683

meg, hogy az:

h>

(1)

egyenlőtlenség fennálljon, ahol az I induktor hatásos ellenállásának, Lg az induktivitásának az értéke, Cg pedig a C kondenzátor kapacitásának értéke fg sajátfrekvenciájú szinuszos táplálás mellett. Az (í) egyenlőtlenség felírásakor elhanyagoltuk a Cg-nél sókkal nagyobb értékű, az egyenfeszültségű tápforrás kapcsain lévő simító kondenzátor hatását. Az aperiódikus feltöltődés két időállandóval zajlik le, amelyek közül a nagyobbik négyszeres értékénél a töltés gyakorlatilag befejezettnek tekinthető (a C kondenzátor feszültsége UQ értékű). Ezután az Rj értékű ellenállást kikapcsoljuk, miáltal a T2 töltő tirisztor az egyenfeszültségű tápforrás negatív pólusát a 4 csomóponttól ismét elválasztja. Következő lépésként egy megfelelő teljesítményű első impulzusgenerátor segítségével tűszerű feszültségimpulzust kapcsolunk a 4 csomópont és az 5 kisütő vezérlő elektróda (a TI kisütő tirisztor vezérlő elektródája) közé. Ha ez az impulzus a 4 csomóponthoz képest pozitív polaritású, akkor az U0 feszültséggel nyitó irányban előfeszített TI kisütő tirisztor vezetni kezd. Ennek hatására az 1 induktor és a C kondenzátor alkotta, veszteséges rezgőkörben egy T = 1/fc periódusideig tartó, csillapodó áramlengés keletkezik. Ezt az áramot egyik irányban a TI kisütő tirisztor, a másik irányban a Dl kisütő dióda vezeti. A lengés feltétele az

Rs<2

(2)

egyenlőtlenség fennállása. Az áramlengés közben a C kondenzátor feszültsége is csillapodó lengést végez és a T periódusidő elteltével - Ui 1 <UQ feszültség marad rajta, tehát energiájának egy részét elvesztette. Mivel a T periódusidőnek megfelelő időtartamban a 4 csomópont és a 2 második bemeneti kapocs között gyakorlatilag rövidzár van (a TI kisütő tirisztor vagy a Dl kisütő dióda folyamatosan vezet), a T2 töltő tirisztor UQ feszültséggel nyitó irányban elő van feszítve. A T periódusidő elteltével a 4 csomópont és a 2 második bemeneti kapocs között ugrásszerűen megjelenik a C kondenzátor Ui 1 értékű maradékfeszültsége. Ezzel a feszültségugrással vezérlünk egy második ímpulzusgenerátort, amely az Un maradék feszültség fellépésének pillanatában megfelelő teljesítménynyel tűszerű feszültségimpulzust kapcsol az 1 első bemeneti kapocs és 6 töltő vezérlő elektróda közé. Ez a feszültségimpulzus az 1 első bemeneti kapocshoz képest pozitív polaritású, így az ekkor (UQ-Un) feszültséggel nyitó irányban előfeszített T2 töltő tirisztor vezetni kezd és közben egy félperiódusideig (T/2) tartó csillapodó lengéssel a C kondenzátor az 1 índuktoron keresztül U j >UQ feszültségre töltődik át. A töltőáram nullátmenetének pillanatától kezdve

5

10

15

20

25

a T2 töltő tirisztorra (U .-UQ) záróirányban feszültség kerül, amely viszonylag nagy értékű és így hatásosan megggyorsítja a T2 tirisztor szabaddá válását. A C kondenzátor Umj feszültségre töltött állapotban marad mindaddig, amíg az első impulzusgenerátor T- impulzuskövetési idő múlva újabb feszültségimpulzusi ad a 4 csomópont és az 5 kisütő vezérlő elektróda közé. Ha fennáll a

Tj > 1,5T + tq2 (3)

reláció, ahol tq2 a T2 töltő tirisztor szabaddá válási ideje, a berendezés folyamatosan működik és beáll az állandósult állapot. A (3) reláció az első impulzusgenerátorral automatikusan is betartható pl. úgy, hogy az a második bemeneti kapocs és a 4 csomópont között érzékeli a Dl kisütő dióda áramának megszűné sekor a T periódusidőnként fellépő feszültségugrásf, és ehhez képest adja az impulzusokat. A találmány szerinti tápforrás működésének természetesen az is feltétele, hogy a TI kisütő tirisztor tqj szabaddá válási idejére fennálljon a

(4)

30

35

40

45

50

55

60

reláció. Ha azonos szabaddá válási idejű tirisztorokat (tqi=t’qj) alkalmazunk, a Tj/T=2, feltételt kell betartani.

Ennek határesetében, állandósult állapotbeli működés közben mutatjuk be a 2. ábrán az I induktor áramának (i) és a C kondenzátor feszültségének (U^) idő függvényeit az induktor-betét rendszert jellemző cosy>T),3 fázistényező esetén, ahol

cos* = \|RS'2 « (2rr fg Lg)2 (5 )

Állandósult állapotban a C kondenzátor legnagyobb feszültsége valamivel kisebb, mint az indításkor fellépő Umj maximális érték. Igazolható, hogy az U |,U viszonyszám cosy> változásának függvényében 1,4 érteknél kisebb.

Az 1. ábrán bemutatott esetben az első impulzusgenerátor Tj = 2T időnként adja a vezérlő impulzusokat. Ha erre méretezzük a berendezést, akkor az ilyenkor a névleges teljesítményt adja le, amely folyamatosan csökkenthető elvben zérus értékig azáltal, ha az impulzuskövetési időt Tj = 2T értéktől kezdve, az első impulzusgenerátorba való külső beavatkozással folyamatosan megnöveljük.

A teljesítményszabályozás másik módja, ha Ti/Z= = állandó értéket tartva, az első impulzusgenerátort periodikusan ki-be kapcsolgatjuk (impulzuscsomag-vezérlés). Kikapcsolás után a C kondenzátor Um feszültségre feltöltött állapotban marad, tehát az impulzusgenerátor bekapcsolásakor az újraindítás állandósult állapotból folytatódik.

Az 1. ábra szerinti induktoráram felharmonikus-tartalmát megvizsgálva megállapítható, hogy a Tj/T=2 viszonyszámmal jellemzett tápforrás indukciós hevítés szempontjából mértékadó frekvenciája a közepes értéknek tekinthető cosi/M),3 esetén 0,8 fc értékű (coap=0,05 esetén 0,85 fc, cosy>=0,6 esetén 0,77 fg a mértékadó frekvencia). Ez azt jelenti, hogy a tirisz-3