Файл: Васильев, А. С. Статические преобразователи частоты для индукционного нагрева.pdf

с- ~~ 2 v ГбА=дД

Итак, имеем окончательное выражение для i(/i) и Uc{h), т. е. полностью определенную ступенчатую функцию для любого интервала. Аналогично можно по­

Итак, в данном случае разностный метод позволяет получить ступенчатую функцию, характеризующую зна­ чения токов и напряжений на элементах схемы в равно­ отстоящие моменты времени, а значит, получить анали­ тические выражения для токов и напряжений в устано­ вившемся режиме.

Значения переменных токов и напряжений, получен­ ные либо аналитически, либо численно, позволяют по­ строить внешние характеристики преобразователя в за­ висимости от параметров его схемы.

100

К сожалению, разностный метод применим только в самых простых случаях, им невозможно воспользо­ ваться в тех случаях, когда интервал прохождения тока через вентиль не цвляется фиксированным, что неиз­ бежно при повышении порядка цепи. Пренебрежение возможным изменением состояния преобразовательного моста неизбежно приводит к завышенным оценкам времени восстановления вентилей и занижению ампли­ туд токов и напряжений. Кроме того, существует ряд преобразовательных схем, в которых изменение состоя­ ния преобразовательного моста приводит к качествен­ ному изменению характеристик. Во всех этих случаях единственным надежным методом является кусочноприпасовочный метод, описанный выше.

Такие методы анализа позволили в настоящее время рассчитать классические схемы преобразователей в пе­ реходных и стационарных режимах при работе на активную и смешанную нагрузки, хотя в целом ряде случаев приходится пока говорить скорее о качествен­ ной оценке, чем о количественной.

Гл а ва пя т а я

СОВРЕМЕННЫЕ СХЕМЫ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА УПРАВЛЯЕМЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ

ИИОННЫХ ВЕНТИЛЯХ

11.Основные схемы преобразователей, применяемые в электротермии

В предыдущем разделе преобразователь рассматри­ вался как система, состоящая из вентильного моста, в плечи которого включены переключатели в виде клю­ чей с односторонней или двусторонней проводимостью. Рассмотрим вначале практические схемы преобразова­ телей с ключом, обладающим односторонней проводи­ мостью в каждом плече моста, и нагрузкой, присоеди­ ненной к диагонали этого моста. Частота тока в нагруз­ ке в этих схемах равна частоте коммутации. Таким образом, этот тип преобразователя представляет собой мост с включением всех , элементов схемы, по которым проходит переменный ток, в одну диагональ. Комбина­ ция этих элементов может быть самой разнообразной, но наиболее распространенной является сочетание ком-

101

Мутирующего конденсатора, включенного параллельно плп последовательно с нагрузкой (рис. 31—33).

Эти схемы подробно описаны в [Л. 3, 26, 27]. Обычно их разделяют на схемы параллельного, последователь­

лее устойчиво работает в режиме непрерывного тока, а схема последовательного—в режиме прерывистого тока.

Отличительной особенностью этих схем является наличие входного дросселя, включенного в цепь по­ стоянного тока, и конденсатора в диагонали моста. Если рассмотреть цепь, состоящую из входной индуктивности и переключающейся емкости (рис. 34), то после вклю­ чения схемы при нулевых начальных условиях система будет описываться уравнением

ный по методике, приведенной выше, будет описываться уравнением для напряжения на конденсаторе

что указывает на непрерывный рост напряжения на кон­ денсаторе, т. е. на резкое увеличение реактивной мощ­ ности системы. Это легко объясняется тем, что при очередной коммутации напряжение на конденсаторе

102

имеет обратную полярность по отношению к напряже­ нию источника питания. В результате увеличивается напряжение на индуктивности п ток в ней по сравне­ нию с предыдущим периодом.

Если в диагональ включен только резистор, то на­ пряжение на нем будет меняться по прямоугольному закону. Так как в этих схемах напряжение на коммути­ рующих приборах определяется напряжением в диаго­ нали, то обратные напряжения н, следовательно, время, необходимое для восстановления управляющих свойств прибора, становятся равными нулю. И тот н другой режим являются аварийными.

Для нормальной работы схемы необходимо все вре­ мя поддерживать правильное соотношение между актив­ ной и реактивной мощностью' в системе. Чрезмерное

индукционный нагреватель изменение параметров на­ грузки все время ' создает отклонение от номинальных режимов, практически делая невозможной работу подоб­ ных схем без сложной системы регулирования и стаби­

лизации.

Рассмотрим это подробнее на примере последова­ тельного инвертора, работающего на закалочное уст­ ройство. Расчет произведен для схемы рис. 33. При частоте 2 500 гц были экспериментально получены кри­ вые изменения параметров системы индуктор — деталь для различных удельных мощностей от 0,25 до 1,0 квт/см2. Физическая природа изменения параметров была по­ дробно изложена в § 3. Наиболее сильное изменение параметров происходит при мощности 0,25 квт/см2, наи­ меньшее— при 1 квт/см2(Л. 28].

Контур, содержащий индуктор (L, г) п компенси­ рующую его емкость, представляет собой сопротивление

Если контур настроить на параметры, соответствую­ щие конечной точке нагрева, то его сопротивление ха­ рактеризуется кривыми, изображенными на рис. 35, полученными в результате эксперимента. Расчет пре­ образователя проведен по методике [Л. 27], которая

103