Статический преобразователь повышенной частоты

(23) Приоритет Ъаударствеиный квинтет СССР во делен нзобретеннй н вткрытнй(54) СТАТИЧ ЕСКИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОВЫШЕННОЙ ЧАСТОТЫ1Изобретение относится к области элек- тротехники и может быть использовано в металлургической, машиностроительной и других отраслях промышленности для нагрева, закалки и плавки металла в индукционных установках повышенной частоты.Известны статические преобразователи повьпценной частоты на управляемых вентилях, например, тиристорах, содержащие выпрямитель, фильтрующий дроссель в цето пи постоянного тока и автономный инвертор 1 , Недостатком таких преобразователей является низкая надежность при питании промышленных индукционных установок из-эа коммутационных перенапряже-, ний на тиристорах инвертора.Известны также статические преобразователи частоты на управляемых вентилях, например тиристорах, содержащие управляемый выпрямитель с фильтрующим дросселем в цепи постоянного тока, автономный инвертор с дросселямйнасыщения, включенными последсвательно с тиристорами инвертора и КС цепочками,2включенными параллельно тирйсторам инвертора 21.Данное техническое решение может быть принято эа прототип.Недостатком таких преобразователей является высокий уровень шума, возникающего при эксплуатации преобразователя и превьппающий санитарные нормы или на- ходящийся на верхнем предепе допустимого значении, что требует размещения преобразователей в отдельных помещениях или на значительном удалении от рабочего места для обслуживании индукционной установки. Это усложняет эксплуатацию преобразователя и ухудшает условия труда при обслуживании установки.Известны также устройства для компенсации пространственного акусптческого шума 3-4 .Недостатком этих устройств для компенсации шума является сложнос 1 ь конструкции и низкая надежность при эксплуатации в условиях металлургического и машиностроительного производств,так как3 78012в систему компенсациишума входят усипи-тени мощности, фазовращатели, датчикиакустических сигналов и другие электронные блоки, отличающиеся сложностью конструкции, низкой надежностью при эксплуатации в горячих цехах при повышенной загрязненности атмосферы и высокаю урсвневнешних по отношению к преобразователювибраций,Целью предлагаемого изобретения яв, пяется снижение уровня акустическогошума при эксплуатации статического прербразователя повьпценной частож.Указанная цель достигается тем, чтостатический преобразсв ателЬ повышеннойчастоты, содержащий унравляемый выпрямитель с фильтрующим дросселем в цепипосгоянного тока, автономный однофазныйинвертор с дросселями насыщения; и ЯСцепочками, снабжен тремя эпектродинамическими громкоговорителями, один из ко: торых подключен через потенциометр иполосовой фильтр квыходу управляемоговыпрямителя, каждый из двух других подключен к выходу инвертора через потенциометр и согласующий трансформатор 1 впротивофазе друг относитепьно друга, причем ось обмотки каждого эпектродинамического громкоговорителя ориентированасоосно с осью обмотки соответствующегодросселя.На чертеже приведена электрическаясхема преобразователя, которая содержитуправляемый выпрямитель 1, фильрующий.дроссель 2, автономный инвертор, собранный на управляемых вентилях, напримертиристорах 3 - 6, дроссели 7 - 10 насыщения, РС - цепочки 11 12, 13 - 14,15-16, 17 - 18, эпектродинамическиегромкоговорители 19 - 21, потенциомет40ры 22 - 24, полосовой фильтр 25-26-27,согласующие трансформаторы 28-20, нагрузка преобразователя 30- 31.Устройство работает следующим обраПри работе статического преобраэовате 4 эля ток протекает от управляемого выпрямителя 1 через фильтрующий дроссепь 2в направлении,. укаэанном стрелкой начертеже. Выходной ток выпрямителя 1 пульсирующий, т. е. имеет постоянную ипеременную составляющие. Частота пульсациИ зависит от схемы выпрямитепя.Например в трехфазном мостовом выпрямителе, изображенном на чертеже, частота пульсации равна 300 Гц.Первая гармоника переменной составлающей выходного тока выпрямителя 1имеет ту же частоту. Амплитуда пульса 4 4ций и амплитуда первой гармоники выходного тока выпрямителя 1 зависит от угларегупирования выпрямителя и достигаетмаксимума при определенных значенияхэтого угла, зависящих от индуктивностидросселя 2. Переменная составпяющаятока в дросселе 2 генерирует вредныеакустические колебания, так как сердечники обмотки дроссепя вибрируют с той жечастотой, а амплитуда вибраций и вредныхакустических колебаний пропорциональнаамплитуде пульсаций тока в дросселе 2Фаза этих копебаний определяется фазировкой выпрямителя 1,Эпектродинамический громкогсеоритель19 предназначен для подавпения вредных,акустических колебаний, генерируемыхфильтрующим дросселем 2. Йля этого необходимо, чтобы акустические колебания,генерируемые электродинамическим громкогсворитепем 19 и дросселем 2, былиравны друг другу по амппитуде и противоположны по фазе. Для выполнения этогоусловия электродинамический громкоговоритель подключен к выходу управляемоговыпрямителя через регулировочный потенциометр 22 и полосовой фильтр 25-2627.Потенциометр 22 спужит для регулирования амплитуды колебаний громкоговорителя 19, а полосовой фильтр 25-26-27служит для выделения первой гармоникивыходного напряжения выпрямителя 1 исмещения фазы акустических колебанийгромкоговорителя 19 в пределах от 0 до90 эл. град, так как фаза первой гармоники переменной составляющей тока вдросселе 2 сменена относительно фазыпервой гарМоники переменной составляющей выходного напряжения выпрямителя 1.Для обеспечения противоположностифаз необходимо подключить, например,начало входной обмотки громкоговоритейя19 к точке. а. потенциометра 22, а конец е к точке б или наоборот,в зависимости от конструкции громкоговорителя19, Причем, для повышения эффективностиподавпения шумов ось обмотки громкоговорителя 19 ориентирована соосно сосью обмотки дросселя 2.Автономный однофаэный инвертор собран на тиристорах 3 - 6. Одновременнос заданной частотой отпираются тиристоры3 и 5 синфаэных плеч инвертора, а затемотпираются тиристоры 4 иб двух других синфазных плеч инвертора, а тиристоры 3 и 5 приэтом запираются, Гок в нагрузке 30-31в результате попеременного отпирания тиристоров инвертора изменяет направлениеСтатический преобразователь повышенной частоты, содержащий управляемый выпрямитель с фильтрующим дросселем в цепи постоянного тока, автономный одно фазный инвертор с дроссепями насыщения и КС-цепочками, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с цепью обеспечения бесшумной работы преобразователя, он снабжен тремя эпектродинамичвскими громкоговорителями, один иэ которых подключен через потенциометр и полосовой фильтр к выходу управляемого выпрямителя, каждый из двух других подключен к выходу инвертора через потенциометр и согласующий трансформатор в противофазе друг относительно друга, причем ось обмотки каждого электродинамического громкогсворителя ориентирована соосно с осью обмотки соответствующего дроссепя. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Тиристорные преобразователи высокой частоты. Энергия, 1973, с. 261 05. 2, Электротехническая промышленность,Преобразовательная техника, 1971, вып. 16, с. 3-4 (Тиристорный преобразователь частоты типа ТПЧдпя индукционна го нагрева, авт. Беркович Е, И. и др.) 3. Авторское свидетельство СССР Я 563687, кл. Я 10 К 11/00, 1975,4, Авторское свидетельство СССР М 508794, кл. ( 10 К 11/00, 19745 7801один раз эа период. Частота отпираниятиристоров определяет частоту переменного тока в нагрузке. Йроссели 7 - 10 насыщения, включенные последовательно с.тиристорами инвертора служат для снятия.с тиристоров 3 - 6 коммутационных перенапряжений, а РС - цепочки служат дляпервмагничивания дросселей насыщения.При работе инвертора в дросселях насыщения, тиристорах и КС - цепочках возникают вибрации от протекания переменноготока повышенной частоты, которые генерируют вредные акустические колебания.Причем, фаза акустических колебаний оттиристоров 3 и 5, дросселей 7 и 9, КСцепочек 11-12 и 15-16, принадлежащихкодной паре синфаэных плеч инвертора, противопопожнафаэеакустических колебаний оттиристоров 4 и 6, дросселей 8 и 10, йСцепочек 13-14, 17-18, принадпежащихк другой паре синфаэных плеч инвертора,Для компенсации вредных акустическихколебаний инвертора дроссели 7 - 10насыщения инвертора снабжены электрьдинамическими громкоговорителями 20и 21,Этектродинамический громкоговоритепь20 предназначен дпя компенсации акустичюких копебаний в двух синфазных плечахинвертора (дроссели 8 и 10 с КС-цепочками 13-14, 17-18) и фаза его акустических копебаний должна быть противоположна фазе вредных акустических колебаний этих дросселей. Зля этого громковоритель 20 подключен к выходу инверто 3ра последовательно с нагрузкой черезсогласующий трансформатор 28 тока ипотенциометр 23. Потенциометр 23 предназначен для регупировки уровня акустических колебаниИ грамкоговоритепя 20 40Противофаэносчь акустических колебаний громкоговоритепя 20 и дросселя 8и 10 насыщения обеспечивается полярностью подключения громкоговорителя 20 кпотенциометру 23. Например начало входной обмотки преобразоватепя подкпючаетсяк точке в, а конец к точке г или наоборот1св зависимости от конструкции громкоговорителя.Злектродинамичвский громкоговорительзо21 спужит для компенсации акустическихколебаний в двух синфаэных плечах инвертора (дроссели.7 и 9 с КС-цепочками11-12 и 15-16) и его акустические колебания должны быть противофаэны колебаниям этих дросселей инвертора. дляИэтого громкоговоритель 21 подключаешься 24. 6к выходу инвертора через потенциомвтр24 и трансформатор 29 противофаэногромкоговорителе 20. Это обеспечиваетсяполярностью подключения громкогсворителя 21 к потенциометру 24. Причем, дпяповышения эффективности подавленияшума оси обмоток громкоговорителей 20и 21 ориентированы соосно с осями обмоток дросселей 8, 10., и 7, 9,соответственно, При использовании многофазногоинвертора копичество громкоговорителей,подключенных к дросселям инвертора, может быть более двух и должно соответствовать количеству дросселей, генерирующих копебания, фазы которых отличаютсядруг от друга. Например трехфазный мостовой инвертор должен быть снабжен тремя громкоговорителями. формупа изобретения. М Тираж 783 Подписное НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретениИ и открытий 3035, Москва, Ж, Рауаская наб., д