Согласующее устройство

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано для согласования выходного напряжения транзисторных преобразователей для индукционного нагрева с резонансным контуром нагрузки. Задачей полезной модели является нахождение универсального решения, при котором без замены высокочастотного трансформатора в согласующем устройстве возможно согласование с нагрузкой при выращивании монокристаллов как по методу Степанова, так и по методу Чохральского. Техническим результатом является снижение стоимости комплектующих установки для выращивания монокристаллов. Суть технического решения состоит в том, что в согласующем устройстве вместо двух разных заменяемых высокочастотных трансформаторов полной мощности использовать два одинаковых высокочастотных трансформатора половинной мощности, установленных стационарно, с возможностью включать их первичные обмотки параллельно или последовательно.

Заявляемое техническое решение относится к электротехнике и может быть использовано для согласования выходного напряжения транзисторных преобразователей для индукционного нагрева с резонансным контуром нагрузки. Полезная модель относится к преобразовательной технике, к электротехнике и может быть использовано для согласования выходного напряжения транзисторных преобразователей для индукционного нагрева, включающим в себя высокочастотный согласующий трансформатор, индуктор и компенсирующий конденсатор.

Широко известна схема транзисторного преобразователя частоты для индукционного нагрева, состоящая из трехфазного мостового диодного выпрямителя, фильтра звена постоянного тока и однофазного транзисторного инвертора [1], [2].

Для согласования с индуктором такого преобразователя применяется согласующее устройство, состоящее из высокочастотного трансформатора и компенсирующего конденсатора. В качестве наиболее близкого аналога выбрано согласующее устройство из схемы рис 2., стр. 192 [1].

Схема транзисторного преобразователя с подключенным согласующим устройством и индуктором приведена на фиг. 1. На схеме изображен трехфазный мостовой диодный выпрямитель 1, фильтр звена постоянного тока 2, однофазный мостовой транзисторный инвертор 3, согласующее устройство 4.

Компенсирующий конденсатор Ск вместе с индуктором образует колебательный контур, настроенный на основную рабочую частоту преобразователя, а высокочастотный трансформатор применяется для гальванической развязки и согласования с колебательным контуром по величине напряжения. Регулирование выходной мощности такого преобразователя осуществляется либо способом кодово-импульсной модуляции, либо перемещением рабочей точки по резонансной кривой путем изменения частоты работы транзисторного инвертора.

Для выращивания монокристаллов по методу Степанова и методу Чохральского на одной и той же ростовой установке «НИКА» производства ФГУП ЭЗАН с использованием одного и того же транзисторного преобразователя в общем случае требуются различные высокочастотные трансформаторы для согласования с нагрузкой.

Для метода Степанова, в котором нагрев тигля осуществляется с переизлучением тепла от графитового концентратора, нужен трансформатор с коэффициентом трансформации 6:1 и проводом двойного сечения первичной обмотки по сравнению с методом Чохральского, использующего прямой нагрев тигля от индуктора, при котором требуется трансформатор с коэффициентом трансформации 12:1. Комплектование ростовой установки двумя разными высокочастотными трансформаторами влечет за собой увеличение затрат, кроме того замена одного трансформатора на другой в условиях компактной конструкции согласующего устройства является трудоемким процессом, требующим высокой квалификации и больших трудозатрат.

Задачей полезной модели является нахождение универсального решения, при котором без замены высокочастотного трансформатора в согласующем устройстве возможно согласование с нагрузкой при выращивании монокристаллов как по методу Степанова, так и по методу Чохральского. Техническим результатом является снижение стоимости комплектующих установки для выращивания монокристаллов.

Задача решается с помощью конструкции согласующего устройства для согласования транзисторного преобразователя с индуктором. Суть технического решения состоит в том, что в согласующем устройстве вместо двух разных заменяемых высокочастотных трансформаторов полной мощности использовать два одинаковых высокочастотных трансформатора половинной мощности, установленных стационарно, с возможностью включать их первичные обмотки параллельно (фиг. 2) или последовательно (фиг. 3). При этом их вторичные обмотки переключения не требуют и включены всегда согласно и последовательно, а первичные имеют 12 витков провода одиночного сечения.

При включении первичных обмоток параллельно эквивалентный коэффициент трансформации равен (12):(1+1), то есть 6:1, а эквивалентное сечение первичной обмотки двойное (соединение для метода Степанова), а при последовательном согласном включении первичных обмоток эквивалентный коэффициент трансформации равен (12+12):((1+1), то есть 12:1, а эквивалентное сечение первичной обмотки одиночное (соединение для метода Чохральского). При этом переход на ту или иную схему согласования требует минимум времени и трудозатрат.

Заявляемое техническое решение применяется в серийно выпускаемой продукции ФГУП ЭЗАН.

ЛИТЕРАТУРА

1. Земан С.К., Сандырев О.Е. Кодово-импульсный способ регулирования технологического параметра преобразователя частоты установки индукционного нагрева, рис 2., стр. 192 // Известия ТПУ - Томск, 2007. T. 310. N1 С 191-196

2. рис. 1, а, стр. 7 www.tusur.ru/export/sites/ru.tusur.new/ru/science/education/diss/2007/04/24-5.pdf

Согласующее устройство для согласования транзисторного преобразователя с индуктором, состоящее из высокочастотного трансформатора и компенсирующего конденсатора, отличающееся тем, что высокочастотный трансформатор полной мощности выполнен в виде двух высокочастотных трансформаторов половинной мощности с возможностью последовательного или параллельного соединения их первичных обмоток.

РИСУНКИ