DE1144421B - Circuit for the operation of electro-inductive heating systems - Google Patents

Description

Schaltung für den Betrieb elektroinduktiver Erwärmungsanlagen Die Erfindung betrifft den Betrieb elektroinduktiver Erwärmungsanlagen, bei welchen die Verbraucher von einer Sammelschiene aus über Trenn- und/oder Leistungsschalter gespeist werden. Der Verbraucher kann dabei eine Induktionsspule sein und sofern Kondensatoren für die Kompensation der Induktionsspule vorgesehen sind, können diese fest eingebaut oder auch zu- und abschaltbar sein, wie dies allgemein bekannt und üblich ist.Circuit for the operation of electroinductive heating systems Invention relates to the operation of electroinductive heating systems in which the consumers from a busbar via disconnectors and / or circuit breakers be fed. The consumer can be an induction coil and if so Capacitors are provided for the compensation of the induction coil, these can be permanently installed or be switched on and off, as is well known and is common.

Elektroinduktive Erwärmungsanlagen werden für die verschiedensten Zwecke verwendet, so z. B. für das Oberflächenhärten von Werkstücken, zum Wärmebehandeln, Glühen, Erhitzen auf Temperaturen für die Warmformgebung, Schweißen, Löten, Schmelzen od. dgl. Der Betrieb solcher Sammelschienensysteme, bei denen ein Generator oder auch mehrere Generatoren oder statische Umformer gemeinsam eine Sammelschiene einspeisen und an die zwei oder mehrere Verbraucher angeschlossen sind, verlangt, daß die Leistungen der einzelnen Verbraucher unabhängig voneinander regelbar sind. Hierzu sind bisher die Verbraucher über Isolier- oder Autotransformatoren mit der Sammelschiene verbunden worden, wobei diese Transformatoren mit Anzapfungen versehen sind, um die dem Verbraucher zugeführte Spannung stufenweise regeln zu können. In manchen Fällen sind die Transformatoren auch in den Verbraucherkreis eingeschaltet worden, wobei die Kompensation des Lastkreises mittels Kondensatoren erreicht wird, die in Parallelschaltung vor dem Transformator liegt. Diese Anordnungen haben den Nachteil, daß die Leistungszufuhr zu den einzelnen Verbrauchern nur in verhältnismäßig 'groben Stufen geregelt werden kann. Besonders nachteilig ist es, daß jeweils der Verbraucher, dessen Leistung geregelt werden soll, von der Stromquelle getrennt werden muß, weil die Energiezufuhr während dieser Zeit unterbrochen ist.Electro-inductive heating systems are used for the most diverse Purposes such as B. for surface hardening of workpieces, for heat treatment, Annealing, heating to temperatures for hot forming, welding, soldering, melting od. Like. The operation of such busbar systems in which a generator or several generators or static converters can also feed one busbar together and to which two or more consumers are connected, requires that the services of the individual consumers can be regulated independently of one another. For this are so far the consumers are connected to the busbar via isolating or autotransformers been, these transformers are provided with taps in order to provide the consumer to be able to regulate the supplied voltage in stages. In some cases the transformers are has also been switched on in the consumer circuit, with the compensation of the load circuit is achieved by means of capacitors, which are connected in parallel in front of the transformer lies. These arrangements have the disadvantage that the power supply to the individual Consumers can only be regulated in relatively 'rough stages. Particularly it is disadvantageous that the consumer, whose performance is regulated should, must be disconnected from the power source, because the energy supply during this Time is interrupted.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bekannt, durch Gleichstromvormagnetisierung regelbare Drosselspulen zwischen Sammelschiene und Verbraucher einzuschalten. Die Leistungszufuhr wird dann durch Veränderung der Gleichstrommagnetisierung geregelt. Eine solche Einrichtung läßt zwar eine stufenlose Regelung zu, ohne daß der Verbraucher von der Stromquelle abgetrennt zu werden braucht, sie bedingt aber einen erheblichen Aufwand infolge des Erfordernisses, kostspielige Gleichstrommagnetisierungsdrosselspulen vorsehen zu müssen. Nachteilig ist außerdem, daß der Gesamtwirkungsgrad infolge der Gleichstrommagnetisierung beeinträchtigt wird.In order to avoid these disadvantages, it is known to use direct current bias Switch on controllable inductors between the busbar and the consumer. the The power supply is then regulated by changing the direct current magnetization. Such a device allows a stepless regulation without the consumer needs to be disconnected from the power source, but it requires a considerable amount Effort due to the need for costly DC magnetizing reactors to have to provide. Another disadvantage is that the overall efficiency as a result the DC magnetization is impaired.

Zweck der Erfindung ist es, diese Nachteile bekannter Schaltungen zu vermeiden und eine Schaltung anzugeben, die einen einfachen und raumsparenden Aufbau ermöglicht sowie ein feinstufiges Verändern der Leistungsaufnahme, ohne daß der Verbraucher von der Stromquelle abgeschaltet zu werden braucht. Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Schaltung, bei welcher in den Leitungszug zwischen Sammelschiene und dem einzelnen Verbraucher eine unveränderliche Induktivität fest eingebaut ist und Kondensatoreinheiten vorgesehen sind, die zwecks Veränderung der Spannung des Verbrauchers umschaltbar mit dem Anfang oder dem Ende des Leitungszuges zwischen Sammelschiene und Verbraucher verbunden werden.The purpose of the invention is to overcome these disadvantages of known circuits to avoid and to specify a circuit that is simple and space-saving Structure enables as well as a finely graded change of the power consumption without the consumer needs to be switched off from the power source. Is resolved this object according to the invention by a circuit in which in the cable run an unchangeable inductance between the busbar and the individual consumer is permanently installed and capacitor units are provided for the purpose of change the voltage of the consumer switchable with the beginning or the end of the cable run be connected between busbar and consumer.

Die Schaltung gemäß der Erfindung hat gegenüber dem Vorbekannten den Vorteil, daß die in den Leistungszug zwischen Sammelschiene und Verbraucher einzuschaltenden Induktivitäten besonders raumsparend sind und mit geringen Kosten aufgebaut werden können. In vielen Fällen wird eine aus wenigen wassergekühlten Kupferwindungen bestehende Luftdrossel ausreichend sein. Es ist erfindungsgemäß aber auch möglich, den Leitungszug zwischen Sammelschiene und Verbraucher planmäßig mit einem hohen induktiven Widerstand zu versehen. Dies kann mit den einfachsten Mitteln geschehen, beispielsweise indem Kupferschienen oder Einphasenkabel mit einem solchen gewollten Abstand voneinander vorgesehen werden, daß ein induktiver Widerstand gewünschten Ausmaßes entsteht. Nebenher wird dabei noch erreicht, daß die Anlage besonders betriebssicher wird; denn selbst bei Spannungen von 500 bis 3000 Volt werden infolge des gewollten Leiterabstandes keine überschläge eintreten, wie bekanntlich bei Koaxialkabeln oder verschachtelten Leitungssystemen stets zu befürchten ist. Die Anwendung der Maßnahme, die Induktivität durch entsprechende Verlegung der Leiter zu erzielen, hat auch noch den Vorteil, daß Kühlwasser, das für eine Drosselspule erforderlich ist, nicht benötigt wird.The circuit according to the invention has compared to the prior art Advantage that to be switched on in the power train between busbar and consumer Inductors are particularly space-saving and can be built at low cost can. In many cases one will consist of a few water-cooled copper turns Air throttle may be sufficient. According to the invention, however, it is also possible to use the cable run between busbar and consumer as planned with a high inductive resistance to provide. This can be done by the simplest means, for example by Copper bars or single-phase cables with such a desired distance from each other be provided that an inductive resistance of the desired extent arises. In addition, it is also achieved that the system is particularly reliable; because even at voltages of 500 to 3000 volts as a result of the desired conductor spacing, no flashovers occur, as is known with coaxial cables or nested line systems is always to be feared. The application of the Measure to achieve the inductance by laying the conductors accordingly, also has the advantage that cooling water, which is required for a choke coil is not needed.

Es ergibt sich ferner der Vorteil, daß die im Leitungszug vorgesehene Induktivität in jedem Falle kompensiert ist. Es tritt infolgedessen kein zusätzlicher Blindstrombedarf auf und die Hauptleistungsschalter sind von Blindstromanteilen entlastet. In der Zeichnung ist eine bevorzugte Schaltung gemäß der Erfindung dargestellt.There is also the advantage that the one provided in the cable run Inductance is compensated in each case. As a result, there is no additional Reactive power demand and the main circuit breakers are of reactive power components relieved. In the drawing, a preferred circuit according to the invention is shown.

Eine Sammelschiene 1 wird durch zwei Generatoren 2 eingespeist. An Stelle der beiden Generatoren 2 können einer oder beliebig viele treten. Unter Generatoren sind dabei rotierende Umformer oder statische Frequenzvervielfacher mit Transformatoren, Röhren, Transistoren od. dgl. zu verstehen. An die Sammelschiene 1 ist über einen Trennschalter 3 und einen Leistungsschalter 4 ein Kreis angeschlossen, der im gewählten Beispiel aus der Induktionsspule 5 und der dieser zugeordneten Kondensatorenbatterie 6 besteht.A busbar 1 is fed by two generators 2. At The two generators 2 can be replaced by one or as many as desired. Under generators are rotating converters or static frequency multipliers with transformers, To understand tubes, transistors or the like. To the busbar 1 is via a Disconnector 3 and a circuit breaker 4 connected to a circuit that is selected in the Example from the induction coil 5 and the capacitor battery assigned to it 6 consists.

Es können in an sich bekannter Weise zusätzliche Kondensatoreinheiten vorgesehen sein, die mittels Schalter zu- und abgeschaltet werden können, um die erforderliche Kompensation des Lastkreises durchführen zu können. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Kondensatoreinheiten und die dazugehörigen Schalter fortgelassen worden.Additional capacitor units can be used in a manner known per se be provided, which can be switched on and off by means of switches to the to be able to carry out the necessary compensation of the load circuit. The clarity for the sake of this, these capacitor units and the associated switches have been omitted been.

Zwischen der Sammelschiene 1 und dem aus Induktionsspule 5 und Kondensator 6 gebildeten Verbraucherkreis befindet sich der Leitungszug 7. In diesem Leitungszug ist gemäß der Erfindung eine unveränderliche Induktivität 8 fest eingebaut.Between the busbar 1 and the induction coil 5 and capacitor 6 is the circuit of the consumer circuit 7. In this cable run an unchangeable inductance 8 is permanently installed according to the invention.

Zwecks Veränderung der Spannung des Verbrauchers sind Kondensatoreinheiten vorgesehen, von denen der Übersicht halber nur eine 9 dargestellt ist. Über den Umschalter 10 werden die Kondensatoren 9 wahlweise mit dem Anfang oder dem Ende des Leitungszuges 7 verbunden.Capacitor units are used to change the voltage of the consumer provided, of which only one 9 is shown for the sake of clarity. On the Changeover switch 10, the capacitors 9 either with the beginning or the end of the line 7 connected.

Erfolgt das Umschalten an den Anfang (Anschlußstelle 11), so erniedrigt sich die Spannung und damit die Leistung des Verbrauchers. Wird das Umschalten am Ende des Leistungszuges (Anschlußstelle 12) bewirkt, so erhöht sich die Spannung und damit die Leistung des Verbrauchers.If you switch to the beginning (connection point 11), it is lowered the voltage and thus the performance of the consumer. If switching on End of the power train (junction 12) causes the voltage to increase and thus the performance of the consumer.

Die Induktivität 8 kann eine Drosselspule sein. An Stelle einer solchen Drosselspule kann eine Leiteranordnung gewählt werden, die bewußt zu einer erhöhten Induktivität führt. Im einfachsten Falle können Kupferschienen oder Einphasenkabel mit so großem Abstand verlegt werden, daß die gewünschte Erhöhung des induktiven Widerstandes erzielt wird.The inductance 8 can be a choke coil. Instead of one Choke coil, a conductor arrangement can be chosen, which is deliberately increased Inductance leads. In the simplest case, copper bars or single-phase cables can be used be laid with such a large distance that the desired increase in the inductive Resistance is achieved.

Bei dieser Schaltung ist es ferner möglich, eine mittels Schalter 13 zu- und abschaltbare Induktivität 14 vorzusehen. Mittels des Schalters 13 wird jeweils vor dem Umschalten die Induktivität dem Kondensator 9 parallel geschaltet. Bei richtigem Abgleich von Kapazität 9 und Induktivität 14 braucht vom Umschalter 10 nur ein geringfügiger Reststrom übernommen zu werden.With this circuit it is also possible to use a switch 13 inductance 14 that can be switched on and off to be provided. By means of the switch 13 is before switching the inductance connected in parallel to the capacitor 9. If the capacitance 9 and inductance 14 are correctly balanced, the changeover switch is required 10 only a small residual current has to be taken over.

Die Schaltung kann durch ein Kompensationsgerät ergänzt werden, das bei 15 angedeutet ist. Dieses Gerät kann in an sich bekannter Weise den Kompensationszustand anzeigen, um die notwendige Kompensation manuell durchzuführen oder unmittelbar selbsttätig die erforderliche Kompensation einleiten.The circuit can be supplemented by a compensation device that is indicated at 15. This device can control the compensation state in a manner known per se to carry out the necessary compensation manually or immediately automatically initiate the required compensation.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltung für den Betrieb elektroinduktiver Erwärmungsanlagen, bei welchem die Verbrauchet von einer Sammelschiene aus, über Trenn- und/ oder Leistungsschalter gespeist werden, dadurch gekennzeichnet, daß in den Leitungszug zwischen Sammelschiene und den einzelnen Verbrauchern eine unveränderliche Induktivität fest eingebaut ist und Kondensatoreinheiten vorgesehen sind, die zwecks Veränderung der Spannung des Verbrauchers umschaltbar mit dem Anfang oder dem Ende des Leitungszuges zwischen Sammelschiene und Verbraucher verbunden werden. PATENT CLAIMS: 1. Circuit for the operation of electro-inductive heating systems, in which the consumption from a busbar, via disconnectors and / or circuit breakers are fed, characterized in that in the line between the busbar and an unchangeable inductance built into the individual consumers is and capacitor units are provided for the purpose of changing the voltage of the consumer switchable with the beginning or the end of the line run between Busbar and consumers are connected. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungszug zwischen Sammelschiene und Verbraucher beispielsweise durch geeignete Wahl des Abstandes der einzelnen Kupferschienen planmäßig mit hohem induktivem Widerstand versehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 395 443, 824 224, 957 494; Deutsche Auslegeschrift Nr. 1068 831.2. Circuit according to claim 1, characterized characterized in that the line run between the busbar and consumers, for example through a suitable choice of the spacing between the individual copper bars as planned with a high inductive resistance is provided. Publications considered: German Patent Nos. 395 443, 824 224, 957 494; German document No. 1068 831.