DEVICE FOR INDUCTIVELY HEATING A WORKPIECE BY MULTIPLE INDUCTORS

Abstract: 1. Apparatus for inductivity heating of a work-piece comprising - a number n of parallel-resonant circuits each consisting of a condenser (C1 , C2 ) and an inductor (L1 , L2 ), with n>1, - a corresponding number of inverted converters (W1 , W2 ) correlated to each of the parallel-resonant circuits for separately feeding the individual parallel-resonant circuits with alternating current, - a controlled rotary current rectifier arrangement (D) for feeding said inverted converters with direct current, - a throttle device (L) located between the rotary current rectifier arrangement and said inverted converters, - a clearing condition regulator (CR) for charging the inverted converter valve elements with equal frequency igniting pulses determining the clearing time or clearing angle of said elements, characterized in that - said rotary current rectifier arrangement consists of a single fully controlled bridge circuit common to all of said inverted converters (W1 , W2 ) - all of said inverted converters (W1 , W2 ) parallely connected to said bridge circuit are connected by means of a throttle device comprising a smoothing reactor (D) to said bridge circuit, - and that the clearing condition regulator (CR) comprises means for causing a phase displacement between the igniting pulses for the various inverted converters causing a size pi/n phase displacement between the alternating currents passing said inductors.

Description: Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werk stückes mittels mehrerer Induktoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art, bei der allerdings an Stelle einer gemeinsamen Drehstrom-Gleichrichterbrücke für 3eden 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). 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. 1ei 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. 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. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. 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. 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 Einscha'ten 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 Löschbedingungsr-glers legt. 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 wl, 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 Wlr 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 L Last W, L2Lastt der einzelnen Wechselrichter W1, W2 fliessenden Stromes. Die Glättungsdrossel L blockt diese hohe Frequenz gegenüber dem Netz ab. Dem die phasenversetzten Zündimpulse lieferten Löschbe dingungsregler tR ist ein Extremwertwähler E vorgeordnet, an dessen Eingängen Messvorrichtungen Z1, Z2 für die Löschzeit in den jeweiligen Wechselrichtern W , 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. Im einfachsten Fall kann auf die jedem Wechselrichter wl, W2 zugeordnete Messeinrichtung Z11 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.

Claims: Ansprüche 1. Einrichtung zur induktiven Erwärmung eines Werkstückes mittels mehrerer Induktoren, die jeweils mit einem pa rallelgeschalteten Kondensator einen an einem von einer ausgesteuerte Gleichstromquelle mit Glättungsdrossel ge speisten Wechselrichter liegenden Parallelschwingkreis bilden, wobei die Wechselrichterventile des jeweiligen Wechselrichters von einem Löschbedingungsregler, in welchem die Löschzeit bzw. der Löschwinkel der Wechsel richterventile bewertet wird, mit Zündimpulsen dersel ben Frequenz ansteuerbar sind; - dadurch gekennzeichnet, dass für alle Wechselrichter (W1, W2) eine gemeinsame Gleichstromquelle als voll gesteuerte Drehstrom-Gleich richterbrückenschaltung (D) mit Glättungsdrossel ( vorgesehen ist, von der die parallelgeschalteten Wech selrichter (Wa, W2) mit Strom versorgt werden, und dass der Löschbedingungsregler (LR) bei n-Wechselrichtern (W1, W2) an die einzelnen Wechselrichterventile eines jeden Wechselrichters (Wa, W2) um die durch n phasen versetzte Zündimpulse liefert. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luschbedingungsregler (LR) von einem Extremwert wähler (E) ansteuerbar ist, an dessen Eingängen die Messwerte der Löschzeit bzw. des Löschwinkels eines jeden Wechselrichters (W1,W2) liegen und der unter diesen Mess werten der kleinsten auswählt und an den Eingang des Löschbedingungsreglers (LR) legt.

Inventors: MATTHES, HANS G., DIPL.-ING., MAULER, ERHARD
Applicants: AEG - ELOTHERM GMBH
Application year: 1983
Main classification: H05B6
IPC codes: H05B6