Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren

Abstract

 Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren. Um die von den Wechselrichtern (W1, W2) ausgehende Rückwirkung auf das Netz bei niedrigen Frequenzen, insbesondere unter 0,15 kHz zu vermindern, werden die verschiedenen Wechselrichterstromquellen mit umπ/n phasenversetzten Zündimpulsen derselben Frequenz bei n-Wechselrichterstromquellen betrieben.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

[0002] Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art, bei der allerdings an Stelle einer gemeinsamen Drehstrom-Gleichrichterbrücke für jeden Wechselrichter eine eigene Brücke vorgesehen ist, wird mittels eines Extremwertwählers die kleinste Löschzeit bzw. der kleinste Löschwinkel der verschiedenen Wechselrichter festgestellt und in Abhängigkeit von dieser kleinsten Löschzeit bzw. dem kleinsten Löschwinkel werden die Wechselrichter'gleichzeitig mit derselben Frequenz angesteuert. Dadurch wird sichergestellt, daß sämtliche Wechselrichter synchron anschwingen (DE-OS 3 040 820).

[0003] Bei solchen Einrichtungen wird das Netz durch Filterkreise und durch die Zwischenkreisdrossel gegenüber der doppelten Wechselrichterfrequenz von z.B. 300 Hz und ihrer Oberschwingungen abgeschirmt. Bei Frequenzen oberhalb von 300 Hz genügen diese Abschirmungsmaßnahmen auch bei hohen Leistungen. Lei einer doppelten Wechselrichterfrequenz von 300 Hz und darunter kann es jedoch zu schädlichen Rückwirkungen bei hohen Leistungen kommen, weil die Filterkreise zur Filterung der Oberschwingungen und die Netzimpedanz einen Resonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz bilden, die unterhalb oder zwischen den Frequenzen der Filterkreise liegen.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren zu schaffen, die bei niedriger Frequenz mit hohen Leistungen betrieben werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0006] Aufgrund der Phasenversetzung entsteht im Zwischenstromkreis eine höhere Frequenz als auf der Lastseite der einzelnen Induktoren, so daß auch bei niedrigen Frequenzen die Zwischenkreisdrossel diese Frequenzen gegen das Netz abblocken kann.

[0007] Sofern die einzelnen Parallelschwingkreise ein und dasselbe Werkstück, z.B. die Schweißnaht eines Rohres, behandeln, findet eine magnetische Kopplung der einzelnen Parallelschwingkreise über das Werkstück statt. Diese magnetische Kopplung ändert sich beim Betrieb bei örtlicher Annäherung der einzelnen Induktoren. Das Anschwingen der Wechselrichter beim Einschalten ist bei solchen Einrichtungen problematisch. Diese Schwierigkeiten können nach einer_'.Ausgestaltung der Erfindung jedoch auch bei phasenversetzten Zündimpulsen mit den an sich bekannten Maßnahmen dadurch behoben werden, daß der Löschbedingungsregler von einem Extremwertwähler ansteuerbar ist, an dessen Eingängen die Meßwerte der Löschzeit bzw. des Löschwinkels eines jeden Wechselrichters anliegen und der unter diesen Meßwerten den kleinsten auswählt und an den Eingang des Löschbedingungsreglers legt.

[0008] Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Eine mit einem Strom- und Spannungsregler vollgesteuerte und mit Thyristoren bestückte Drehstrom-Gleichrichterbrücke D liefert über eine Glättungsdrossel L Gleichstrom an mehrere parallelgeschaltete, ebenfalls mit Thyristoren bestückte Wechselrichter W₁, W₂. Weitere Wechselrichter könnten parallelgeschaltet sein. Sämtlichen Wechselrichtern W₁, W₂ ist:ein gemeinsamer Löschbedingungsregler LR zugeordnet, der über zwei Ausgänge an die verschiedenen Wechselrichter W₁, W₂ Zündimpulse liefert. Der Löschbedingungsregler LR liefert an die Wechselrichter W₁, W₂ Zündimpulse derselben Frequenz aber um II phasenversetzt bei n Wechselrichtern. n Folglich fließen in den einzelnen Wechelsrichtern W₁, W₂ die in dem Diagramm dargestellten phasenversetzten Ströme. Bei zwei Wechselrichtern W₁, W₂ ist deshalb die überlagerte Frequenz an den Anschlüssen der Wechselrichter W₁, W₂ doppelt so groß wie die Frequenz des in der Last L_1Last, L_2Last, der einzelnen Wechselrichter W₁, W₂ fließenden Stromes. Die Glättungsdrossel L blockt diese hohe Frequenz gegenüber dem Netz ab.

[0009] Dem die phasenversetzten Zündimpulse liefernden Löschbedingungsregler LR ist ein Extremwertwähler E vorgeordnet, an dessen Eingängen Meßvorrichtungen Z₁, Z₂ für die Löschzeit in den jeweiligen Wechselrichtern W₁, W₂ liegen. Der Extremwertwähler E wählt die kleinste Löschzeit aus und gibt sie als Istwert an den Löschbedingungsregler LR. Dadurch wird sichergestellt, daß die einzelnen Wechselrichter W₁, W₂ mit phasenversetzten Zündimpulsen ein und derselben Frequenz betrieben werden, die sich nach der kleinsten Löschzeit richtet, so daß ein Anschwingen aller Wechselrichter W₁, W₂ gewährleistet ist.

[0010] Im einfachsten Fall kann auf die jedem Wechselrichter W₁, W₂ zugeordnete Meßeinrichtung Z₁, Z₂ für die Löschzeiten und den Extremwertwähler E verzichtet werden. In diesem Fall ist nur eine Meßeinrichtung Z₁ vorgesehen, deren Ausgangssignal dem Löschbedingungsregler LR unmittelbar aufgeschaltet wird.

Ansprüche

1. Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren, die jeweils mit einem parallelgeschalteten Kondensator einen an einem von einer ausgesteuerte Gleichstromquelle mit Glättungsdrossel gespeisten Wechselrichter liegenden Parallelschwingkreis bilden, wobei die Wechselrichterventile des jeweiligen Wechselrichters von einem Löschbedingungsregler, in welchem die Löschzeit bzw. der Löschwinkel der Wechselrichterventile bewertet wird, mit Zündimpulsen derselben Frequenz ansteuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet ,
daß für alle Wechselrichter (W₁, W₂) eine gemeinsame Gleichstromquelle als voll gesteuerte Drehstrom-Gleichrichterbrückenschaltung (D) mit Glättungsdrossel (11) vorgesehen ist, von der die parallelgeschalteten Wechselrichter (W₁, W₂) mit Strom versorgt werden, und daß der Löschbedingungsregler (LR) bei n-Wechselrichtern (W₁, W₂) an die einzelnen Wechselrichterventile eines jeden Wechselrichters (W₁, W₂) um die durch n phasenversetzte Zündimpulse liefert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet ,
daß der Luschbedingungsregler (LR) von einem Extremwertwähler (E) ansteuerbar ist, an dessen Eingängen die Meßwerte der Löschzeit bzw. des Löschwinkels eines jeden Wechselrichters (W₁,W₂) liegen und der unter diesen Meßwerten der kleinsten auswählt und an den Eingang des Löschbedingungsreglers (LR) legt.

Zeichnung