RU12756U1 - Высокочастотный малогабаритный транзисторный генератор - Google Patents

Abstract

Высокочастотный малогабаритный транзисторный генератор, питающийся трехфазным напряжением промышленной частоты, содержащий выпрямитель, инвертор на полевых транзисторах, систему управления и систему охлаждения, отличающийся тем, что его выполняют в виде каркасных конструкций, собранных из элементов блочных унифицированных конструкций (БУК), имеющих габариты, не превышающие 450 х 230 х 350, и вес не более 12,5 кг, причем монтаж генератора выполняют поблочно, включая блок системы управления, блок силового выпрямителя и источника питания системы управления, высокочастотный генераторный блок, блок драйверов силовых транзисторов, а также возможно подключение блока батареи конденсаторов и дополнительных блоков в свободные ячейки конструктива, при этом все блоки в необходимом порядке вставляют по направляющим в корпус и подключают с помощью разъемов, распаянных в соответствии со схемой соединений блоков и расположенных в задней части конструктива, при этом применяют воздушную систему охлаждения.

Description

Настоящая полезная модель относится к электротермии, в частности, к индукционному нагреву и может быть использована в качестве источника питания высокой частоты для электротехнологи ческих установок.

Известен высокочастотный транзисторный генератор 1, питающийся от трехфазного напряжения промышленной сети, содержащий трехфазный мостовой выпрямитель, мостовой инвертор, собранный на мощных биполярных транзисторах, а также повыщающий трансформатор. Генератор имеет датчик тока и сложную систему зшравления работы инвертора с обратной связью по току. Рабочая частота генератора 30 кГц, мощность 5кВт, причем выходная мощность регулируется от 7,1 до 100%. Генератор предназначен для обработки материалов кор01шым разрядом.

Известны транзисторные генераторы фирмы RADYNE 2 с частотой от 50 до 200 кГц, выходной мопщостью от 10 до 30 кВт,

весом от 72 до 150 кг и водяным охлаждением, генераторы фирмы ЫиТТШОЕК 3, с частотой от 20 до 300 кГц, мощностью от 10 кВт до 100 кВт, с минимальными габаритами 515x493х620мм и водяным охлаждением, генераторы фирмы INDUCTOHEAT 4 с частотой ЗОкГц, мощностью 5, 10,15, 20 кВт, весом от 185 до 310 кг и водяным охлаждением. Все отмеченные генераторы успепшо и широко иснользуются в электротермии.

К недостаткам вьппенеречисленных генераторов следует отнести их большие и вес, водяное или комбинированное водяное и воздушное охлаждение, высокую стоимость, а также иснолнение в виде стандартного монтажа элементов высокочастотных генераторов, сходных с мошажом ламповых высокочастотных генераторов, что существенно усложняет сборку, ремонт и профилактические работы на указанных моделях.

Прототипом настоящей полезной модели следует считать транзисторный генератор фирмы ELVA 5, который служиг для преобразования частоты от сети в частоты от 17 до 70 кГц при выходной мощности 12 кВт. Генератор имеет систему водяного охлаждения, его размеры 895x580x760 мм, а вес составляет 95 кГ. Преимуществом устройства по щютотипу является то, что оно выполнено передвижным. Это хфеимущество распгиряет сферу

использования модели по прототипу. К основным недостаткам щ)ототш1а следует отнести его исполнение в виде стандартного монтажа. Существенным недостатком прототипа является наличие водяного охлаждения, которое требует дополнительных устройств, например, для поддержания необходимого уровня температуры воды, К недостаткам также следует отнести неоправданно высокие массогабаритные показатели и высокую стоимость при достаточно невысоких параметрах выходной мощности и рабочей частоты.

В связи с указанными техническими и технологическими недостатками устройства по прототипу существует задача создания полезной модели, обладающей простотой конструкции и эксплуатации, при снижении массогабаритных показателей, улучшении энергетических параметров и снижении ее стоимости.

Поставленная задача рещается авторами следующим образом.

Известный высокочастотнш транзисторный генератор, питаюпщйся трехфазным напряжением промышленной частоты, содержащий выпрямитель, инвертор на полевых транзисторах, систему управления и систему охлаждения, выполняют в виде каркасных конструкций, собранных из элементов блочных унифицированных конструкций (БУК), имеющим габариты не превьшхающде 450x230x350 и вес не более 12,5 кг, причем монтаж

генератора выполняют поблочно, включая блок системы управления, блок силового выпрямителя и источника питания системы управления, высокочастотный генераторный блок, блок драйверов силовых транзисторов, а также возможно подключение блока батареи конденсаторов и дополнительных блоков в свободные ячейки конструктива, при этом все блоки в необходимом порядке вставляют по направляюпщм в корпус и подключают с помо1цью разъемов, распаянных в соответствии со схемой соединений блоков и расположенных в задней части консфу1даша, щ)и этом применяют воздушную систему охлаждения.

Технический результат от применения предлагаемой полезной модели состоит в возможности ее использо8аш1я как настольного переносного высокочастотного источника питания для индукционного нагрева с частотой 50-100 кГц и выходной мощностью 10 кВт, имеющего к,п,д, 95% при работе на согла(Юба1шую нагрузку, и позволяющего осуществлять индукционный нагрев заготовок, наплавку, пайку, закалку, снятие краски с поверхностей изделий, индукционную запрессовку и распрессовку и дфугие технологии.

Основным техническим преимуществом настоящей полезной модели является ее блочная компоновка, позволяющая легко собирать генератор, вставляя необходимые для заданной работы блоки.

осуществлять ремонт, заменяя неисправные выдвижные блоки, а также создавать дополнительные блоки, необходимые для осуществления заданного технологического процесса, и вставлять их в свободные пространства конструктива. Так существует возможность поставки генератора с встроенным блоком конденсаторов и/или с выносным блоком нагревательного контура.

Другим техническим гфеимуществом настоящей полезной модели является ее малый вес. Вес генератора не превышает 12,5кг, а габариты генератора не более 450х230х35{)мм. Это преимущество позволяет легко доставлять генератор к рабочему месту и дает существенную экономию средств, связанных с транспортировкой оборудования.

Техническим преимуществом настоящей полезной модели является отсутствие водяного охлаждения, что повышает надежность работы генерэтора. Охлаждение прошводшся одним вентилятором, который легко доступен для обслуживания.

Преимуществом данной полезной модели является ее низкая стоимость по сравнению со стоимостью транзисторных генераторов иностранных фирм, имеющих сравнимые энергетические показатели.

Сущность предлагаемой полезной модели поясняется следуюпщми чертежами: фиг. 1 - фотография высокочастотного

транзисторного генератора ФД1-10/66, фиг. 2 - схематическое изображение передней панели высокочастотного транзисторного генератора.

На фиг.1 приведена фотография высокочастотного малогабаритного транзисторного генератора ФД 1-10/66. Обшивка генератора выполнена из алюминия. Генератор имеет четыре резиновые ножки, обеспечиваюпще просвет между поверхностью, на которую он установлен, и дном. Для переноски генератор снабжен ручкой. На лицевых панелях блоков расположены кнопки, тумблеры и потенциометры для управления генератором, сигнальные светодиоды и лампы, амперметр для измерения выходного тока силового выпрямителя, клеммы для подключения вспомогательного источника, использующегося для настройки режима работы генератора, предохранителей источника питания системы управления и вентилятора, установленных в блоке высокочастотного генератора. Подвод питания производится четырехжильным кабелем сзади (не показан). Там же установлен трехфазный автоматический выключатель на ток 16А. Генератор работает в двух режимах: автоматическом и ручном.

На фиг. 2 схематично изображена передняя панель высокочастотного транзисторного генератора. Генератор состоит из

блочных унифшщрованных конструкций и содержит следующие выдвижные блоки: блок силового выпрямителя и источника шггания системы управления (1), блок генератора высокочастотного (2), блок системы управления (3), блок драйверов силовых транзисторов (4), и, возможно, блок батареи конденсаторов (5). Имеется свободное место для установки других блоков (6).

Предлагаемая полезная модель работает следуюпцш образом.

Трехфазное нащ яжение 380 В промышленной частоты через автоматический выключатель подается на диодный выпрямитель. Вьшрямленное напряжение 500 В поступает на полумостовой последовательный инвертор на полевых транзисторах. На входе инвертора установлены две конденсаторные батареи. Одна конденсаторная батарея предназначена для фильтращш высокочастотного напряжения генератора, а средняя точка другой конденсаторной батареи и средняя точка транзисторов образуют выходные клеммы генератора. Система управления обеспечивает автоподстройку частоты импульсов управления силовых транзисторов так, чтобы нагрузка генератора (последовательный резонансный контур) имела индуктивную реакцию. Форма напряжения на

выходе генератора близка к прямо)тольной с амплитудой 250В. Регулирование и стабилизаищ режима работы генератора ос5пществляются частотным способом.

Генератор защиту от токов перегрузки. Датчиком тока перегрузки является трансформатор тока, установленный в выходной цепи генерагора. При возникновении тока перегрузки во входной цепи загорается красный светодиод 1вых (7), расположенный на лицевой панели блока системы управления (3). Генератор имеет зшцт от сквозных токов -фашисторов и от работы в режиме с емкостной нагрузкой, которая базируется на контроле величины напряжений на транзисторах. При блокировке импульсов из-за сквозш го тока транзисторов загорается красный светодиод «1 канал или «2 канал (8) на лицевой панели блока драйверов силовых транзисторов (4).

Генератор имеет защшу от перегрева силовых транзисторов, которая основана на измерении значений температуры радиаторов в непосредственной близости от транзисторов с помощью двух полупроводниковых датчиков. При перегреве силовых транзисторов загораются красные светодиоды Т°С(БСВ) и (БГ) (9), расположенные на лицевой панели блока системы угфавления (3).

.3ff

Генератор имеет защиту от внутренних коротких замыканий и от касания токоведущими частями корпуса установки. Корнус генератора зануден. При касании токоведущими частями корпуса установки или при внутреннем коротком замыкании, например в силовом выпрямителе, произойдет отключение автоматического выключателя.

При перегрузке источника питания системы управления срабатывает предохранитель ПР1 (10), а при перегрузке вентилятора блока высокочастотного генератора срабатывает предохранитель ПР2 (11). При блокировке импульсов из-за короткого замыкания нагрузки загораются красные светодиоды «1вых. (7) и «IBX. (12), расположенные иа лицевой панели блока системы управления (3). При срабатывании автоматического выключателя гаснет зеленый светодиод Ud (13), расположенный на лицевой панели бло1а силового вьшрямителя (1),

Таким образом, сигнализация о срабатывании защиты производится соответствующей индикацией на лицевой панели генератора. Для сброса сигнализации о срабатывании защиты необходимо нажать кнопку «Выкл (14) расположенную на лицевой панели блока системы управления (3). Отключение установки во всех перечисленных случаях заощты

осуществляется путем снятия импульсов управлепия с

транзисторов.

Включение генератора производится в следующей последовательности. При включении в трехфазную силовую розетку с нулевым проводом загораются три желтых лампы «Сеть (15) на лицевой панели блока выпрямителя силового (1). Через предохранитель на передней панели блока силового выпрямителя (1) подается питание 220В на источник питания системы управления, который выдает напряжения «+15В и «-15В. О появлении этих нащ)яжений в блоке системы управления (3 ) и блоке драйверов (4) сигнализируют желтые светодиоды (16 ) с соответствующими надписями на лицевых панелях этих блоков. При включении силового автомата на задней стенке генератора (не показан) загорается зеленая лампа Ud (13) на лицевой панели блока силового выпрямителя (1) и выпрямленное напряжение 500В поступает на вход блока генератора высокочастотного (2), при этом включается вентилятор (19), обдувающий охладители силовых транзисторов в блоке генератора высокочастотного (2). При нажатии кнопки Вкл. (17) на лицевой панели блока системы управления (3) начинается генерация и на выходе генератора появляется

// f

10

высокочастотное напряжение, а на передней панели блока системы управления (3) зажигается зеленый светодиод «РАБОТА (18). Вьпопочение генерации производится нажатием кнопки Выкл. (14), расположенной на лицевой панели блока системы управления (3 ), для полного обесточивания установки необходимо отключить генератор от сети. 11 Показатели эксплуатационные: масса-12 кг; размеры (ширина х длина х высота) -450 х 240 х 330; напряжение питающей сети - 380 В; частота трехфазной питающей сети - 50 Гц; КПД-95%; максимальная потребляемая мощность - 11 кВа; максимальная выходная мощность - 10 кВт; частота рабочая 50-100 кГц; выходное напряжение - 250 В; количество и квалификация обслуживающего персонала (на один генератор)-1 оператор

Показатели транспортабельности.

Средняя нродолжительность подготовки продукции к транспортированию -1 час. Для транспортировки продукцию может подготовить 1 человек. В качестве упаковки используется картонная коробка. Конструкция и материал вводных устройств исключают возможность случайного прикосновения к токоведущим частям. Средняя оперативная продолжительность планового (непланового) текущего ремонта -1 день. Для обслуживания и ремонта каждый блок может быть полностью вынут из установки, так как соединение между блоками осуществляется через разъемы. В рабочем состоянии лицевые панели блоков должны быть прикреплены винтами к корпусу.

Заявитель

Авторы

,,В.В. /2

ООО НПФ «ФРЕАЛ и К°

Дзлиев С.В.

-, /

УД Патанов А.Д.

источники ИНФОРМАЦИИ

1.Патент США № 5486993 МКИ Н02 М 5/44.

2.Информационно-рекламный проспект фнрмы RADYNE, США.

3.Информационно-рекламный проспект фирмы HUTTINGER, США.

4.Информационно-рекламный проспект фирмы INDUCTOHEAT, США.

5.Информационно-рекламный проспект фирмы ELVA, Норвегия.

Claims (1)

1. Высокочастотный малогабаритный транзисторный генератор, питающийся трехфазным напряжением промышленной частоты, содержащий выпрямитель, инвертор на полевых транзисторах, систему управления и систему охлаждения, отличающийся тем, что его выполняют в виде каркасных конструкций, собранных из элементов блочных унифицированных конструкций (БУК), имеющих габариты, не превышающие 450 х 230 х 350, и вес не более 12,5 кг, причем монтаж генератора выполняют поблочно, включая блок системы управления, блок силового выпрямителя и источника питания системы управления, высокочастотный генераторный блок, блок драйверов силовых транзисторов, а также возможно подключение блока батареи конденсаторов и дополнительных блоков в свободные ячейки конструктива, при этом все блоки в необходимом порядке вставляют по направляющим в корпус и подключают с помощью разъемов, распаянных в соответствии со схемой соединений блоков и расположенных в задней части конструктива, при этом применяют воздушную систему охлаждения.