APARATO PARA EL SUMINISTRO ELECTRICO Y APARATO DE CALENTAMIENTO POR INDUCCION.

Aparato para suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) para suministrar potencia eléctrica con diferentes frecuencias a una carga de inducción (200) para hacer funcionar la carga de inducción,

que comprende:

- Un generador (310) que envía potencia eléctrica en corriente alterna CA con diferentes frecuencias;

- Un circuito de acoplamiento (320) que constituye, junto con la carga de inducción (200), una serie de circuitos de resonancia que corresponden a las diferentes frecuencias; y

- Un circuito de control (330) que controla el suministro de la corriente eléctrica en CA que procede del generador (310) a uno de los circuitos de resonancia del circuito de acoplamiento (320), de manera que la frecuencia de la potencia eléctrica en CA corresponde a una frecuencia de resonancia predeterminada.

Caracterizado por que

- El circuito de acoplamiento (320) comprende el transformador (321) que tiene un arrollamiento primario (321A) y un arrollamiento secundario (321B), estando conectado el arrollamiento primario (321A) con el generador (310), el arrollamiento secundario (321B) y la carga de inducción (200) proporcionando múltiples circuitos resonantes serie con una frecuencia de salida que corresponde a diferentes frecuencias emitidas por el generador (310),

- Convirtiendo el transformador una serie de impedancias de resonancia de carga en impedancia de salida de oscilador sustancialmente igual

Aparato para el suministro eléctrico y aparato de calentamiento por inducción.

La presente invención describe un aparato para el suministro de potencia eléctrica capaz de alimentar potencia eléctrica con diferentes frecuencias y se refiere también a un aparato de calentamiento por inducción.

Para controlar la potencia de una carga de inducción única, tal como un motor de inducción, un aparato de calentamiento por inducción, etc., se han conocido convencionalmente aparatos de suministro de potencia eléctrica capaces de cambiar la frecuencia de la potencia eléctrica en corriente alterna suministrada a la carga (ver documentos EP-A-0 295 099, US-A-3 419 792 y JP 2002 367763 A).

Los aparatos conocidos de suministro de potencia eléctrica comprenden un primer convertidor que suministra alta frecuencia y un segundo convertidor que suministra frecuencia media, estando conectados ambos convertidores en paralelo con una única bobina de inducción. En otras palabras, el primer convertidor, que suministra alta frecuencia, sirve como circuito de resonancia en serie, en el que la realimentación de frecuencia media procedente del segundo convertidor, que suministra frecuencia media, es reducida por un condensador para compensar la potencia reactiva de la bobina de inducción. Además, un condensador está conectado en paralelo con el segundo convertidor para compensar la potencia reactiva de la bobina de inducción, y un circuito en serie constituido por un reactor para restringir la realimentación de la alta frecuencia y un compensador para compensar adicionalmente la potencia reactiva del reactor, está conectado en serie entre el segundo convertidor y un contacto común del primer convertidor y el segundo convertidor.

No obstante, dado que el suministro de potencia eléctrica necesita ser dotado de una fuente de potencia eléctrica (es decir, un convertidor) para suministrar dos frecuencias distintas de alta frecuencia, que es suministrada por el primer convertidor y la frecuencia media, que es suministrada por el segundo convertidor, existe el deseo de simplificar esta configuración. Además, debido a la interferencia mutua entre los convertidores que funcionan simultáneamente para suministrar frecuencias distintas, el diseño de este aparato será difícil. De manera específica, debido al efecto de ondulación de CA de la baja frecuencia, el circuito de sincronización de frecuencia del convertidor en el lado de alta frecuencia, será sometido a dispersión de frecuencia, es decir, estará sometido a una sincronización inestable. Para restringir el efecto de la interferencia mutua, cada uno de los circuitos de acoplamiento necesitan la adición de un circuito de filtro, y además, los circuitos de dos frecuencias, deben ser dispuestos separadamente uno de otro en la mayor medida posible. Con esta configuración el circuito se complicará, el aparato resultará grande, la fabricación no será fácil, y los costes del aparato no se pueden reducir. Además, debido a la restricción en el ajuste de la frecuencia, no se podrá ampliar la versatilidad.

Teniendo en cuenta las desventajas anteriores, es un objetivo de la presente invención dar a conocer, con una configuración simple, un aparato para el suministro de potencia eléctrica capaz de suministrar potencia eléctrica con diferentes frecuencias y un aparato de calentamiento por inducción.

El aparato de suministro de potencia eléctrica según un primer aspecto de la presente invención, es un aparato de suministro de potencia eléctrica destinado al suministro de potencia eléctrica con diferentes frecuencias a una carga por inducción para hacer funcionar la carga de inducción. El aparato de suministro de potencia eléctrica comprende: un generador que emite potencia eléctrica en corriente alterna (CA) con diferentes frecuencias; un circuito de acoplamiento que constituye, junto con la carga de inducción, una serie de circuitos resonantes que corresponden a las diferentes frecuencias y un circuito de control que controla el suministro de la salida de potencia eléctrica en corriente alterna desde el generador a uno de los circuitos de resonancia del circuito de acoplamiento, de manera que la frecuencia de la potencia eléctrica en corriente alterna corresponde a una frecuencia de resonancia predeterminada.

Con esta configuración, el circuito de control controla la salida de la potencia eléctrica (CA) con una salida con diferentes frecuencias del generador de acuerdo con diferentes frecuencias de la salida de potencia eléctrica (CA) procedente del generador, de manera que la serie de circuitos resonantes del circuito de acoplamiento constituido incluyendo la carga de inducción resuenan respectivamente a las frecuencias de resonancia predeterminadas. De este modo, una carga de inducción única es capaz de funcionar a dos frecuencias distintas con un generador único, de manera que la configuración puede ser simplificada. Además, dado que no es necesario utilizar una serie de generadores correspondientes a diferentes frecuencias, no habrá interferencia mutua entre los generadores, de manera que el aparato puede ser diseñado fácilmente, la configuración puede ser simplificada, la fabricación puede ser facilitada y los costes de fabricación pueden ser reducidos fácilmente.

En el aparato de suministro de potencia eléctrica según el primer aspecto de la presente invención es preferible que el circuito de acoplamiento incluya un transformador que convierte una serie de impedancias de resonancia de carga en una impedancia sustancialmente igual de la salida del oscilador.

Con esta configuración, el circuito de acoplamiento está dotado de un transformador que convierte las impedancias de de resonancia de carga de una serie de circuitos de resonancia sustancialmente en la misma impedancia de salida del oscilador. De este modo, la potencia eléctrica máxima es suministrada a la carga de inducción a diferentes frecuencias y la carga de inducción puede funcionar de manera eficaz.

En el aparato de suministro de potencia eléctrica de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, es preferible que el transformador comprenda un arrollamiento primario conectado al generador a efectos de recibir el suministro de una potencia eléctrica CA y un arrollamiento secundario que tiene una salida que convierte una serie de de impedancias de resonancia de cargas distintas sustancialmente en igual impedancia de salida del oscilador.

Con esta configuración, el arrollamiento primario del transformador está conectado a un generador a efectos de recibir la potencia eléctrica en CA, y el arrollamiento secundario del transformador es dotado de una salida que convierte las impedancias de resonancia de carga sustancialmente la misma impedancia de salida del oscilador. De este modo, la potencia eléctrica máxima es suministrada a la carga de inducción a diferentes frecuencias, de manera que la carga de inducción puede trabajar eficazmente.

En el aparato de suministro de potencia eléctrica según el primer aspecto de la presente invención, es preferible que el transformador comprenda una serie de transformadores, estando dispuesta la serie de transformadores para cada uno de los circuitos de resonancia que convierten la impedancia de resonancia de carga en impedancia de salida del oscilador.

Con esta configuración, se consigue una serie de transformadores, cada uno de los cuales tiene la impedancia de salida del oscilador sustancialmente igual a la correspondiente impedancia de resonancia de carga del circuito de acoplamiento. De este modo, la corriente con frecuencia distinta a la frecuencia de resonancia no fluye a los respectivos transformadores, con lo que la configuración de los transformadores puede ser simplificada y los costes se pueden reducir.

En el aparato de suministro de potencia eléctrica según el primer aspecto de la presente invención, es preferible que el circuito de control esté dotado de un controlador de proporción de potencia eléctrica de frecuencia que conmuta la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA procedente del generador, de acuerdo con la situación en la que trabaja la carga de inducción.

Con esta configuración, la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA del generador, es conmutada por el controlador de proporción de potencia eléctrica de frecuencia del circuito de control de acuerdo con la situación en la que funciona la carga de inducción. Por lo tanto, se puede llevar a cabo fácilmente la sincronización de frecuencia de acuerdo con la carga, se puede conseguir eficazmente resonancia a diferentes frecuencias y la carga de inducción...

1. Aparato para suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) para suministrar potencia eléctrica con diferentes frecuencias a una carga de inducción (200) para hacer funcionar la carga de inducción, que comprende:

- Un generador (310) que envía potencia eléctrica en corriente alterna CA con diferentes frecuencias;

- Un circuito de acoplamiento (320) que constituye, junto con la carga de inducción (200), una serie de circuitos de resonancia que corresponden a las diferentes frecuencias; y

- Un circuito de control (330) que controla el suministro de la corriente eléctrica en CA que procede del generador (310) a uno de los circuitos de resonancia del circuito de acoplamiento (320), de manera que la frecuencia de la potencia eléctrica en CA corresponde a una frecuencia de resonancia predeterminada.

Caracterizado por que

- El circuito de acoplamiento (320) comprende el transformador (321) que tiene un arrollamiento primario (321A) y un arrollamiento secundario (321B), estando conectado el arrollamiento primario (321A) con el generador (310), el arrollamiento secundario (321B) y la carga de inducción (200) proporcionando múltiples circuitos resonantes serie con una frecuencia de salida que corresponde a diferentes frecuencias emitidas por el generador (310),

- Convirtiendo el transformador una serie de impedancias de resonancia de carga en impedancia de salida de oscilador sustancialmente igual.

2. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 1, en el que el arrollamiento secundario tiene salida.

3. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 1, en el que el transformador comprende una serie de unidades de transformador (521, 522), estando dispuesta la serie de unidades de transformador (521, 522) para cada uno de los circuitos de resonancia que convierten la impedancia de resonancia de carga en la impedancia de salida del oscilador.

4. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 1 a 3, en el que el circuito de control (330) está dotado de de un controlador (332) de la proporción de potencia eléctrica por frecuencia que conmuta la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA del generador (310) de acuerdo con la situación en la que trabaja la carga de inducción (200).

5. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 4, en el que el controlador (332) de proporción de potencia eléctrica por frecuencia ajusta la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA del generador (310) basado en la señal de entrada referente a la condición en la que trabaja la carga de inducción (200), siendo dispuesta dicha condición por una operación de entrada desde la sección de entrada.

6. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 4 o 5, en el que el circuito (332) del control de potencia eléctrica por frecuencia comprende un circuito (333) de sincronización de baja frecuencia que controla la frecuencia de oscilación del generador, de manera que una frecuencia de salida de la salida de potencia eléctrica de baja frecuencia del generador pasa a ser una frecuencia de resonancia serie predeterminada que es característica de impedancia, un circuito (334) de sincronización de alta frecuencia que controla la frecuencia de oscilación del generador, de manera que la frecuencia de salida de potencia eléctrica de alta frecuencia procedente del generador pasa a ser la frecuencia de resonancia serie predeterminada que es característica de impedancia, y un circuito de conmutación eléctrica de frecuencia que conmuta entre la baja frecuencia y la alta frecuencia.

7. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 1 a 3, en el que el circuito de control (330) está dotado de un controlador (332) de proporción de potencia eléctrica por frecuencia que controla la conmutación de la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA del generador en unidades de ciclo.

8. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 7, en el que el controlador (332) de proporción de potencia eléctrica por frecuencia es capaz de cambiar la proporción de tiempo a la que se emiten las respectivas frecuencias de manera alternada, basándose en la señal de entrada dispuesta referente a la condición en la que trabaja la carga de inducción, siendo ajustada la condición por una operación de entrada procedente de una sección de entrada.

9. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 1 a 8, en el que el circuito de control controla la frecuencia de la salida de potencia eléctrica CA procedente del generador basándose en la frecuencia de la corriente que pasa por el circuito de resonancia.

10. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 9,

- en el que el circuito de control comprende circuitos de control síncronos correspondiendo a cada una de las frecuencias de la potencia eléctrica CA suministrado desde el generador, y un dispositivo de almacenamiento para almacenar, cuando se efectúa el paso de un periodo de reposo durante el que no se suministra potencia eléctrica CA desde el generador con respecto a una frecuencia predeterminada, información de frecuencia referente a la frecuencia predeterminada,

- en el que cuando se efectúa el paso a un periodo operativo durante el que suministra potencia eléctrica CA desde el generador con respecto a la frecuencia predeterminada, el circuito de control síncrono correspondiente lleva a cabo el control síncrono basado en una información de sincronización almacenada en el dispositivo de almacenamiento.

11. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 1 a 10, en el que el circuito de control está dotado de un circuito de control de salida (331) que cambia la salida de la potencia eléctrica CA procedente del generador.

12. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según la reivindicación 11,

- en el que el generador comprende un circuito convertidor (311) que convierte la potencia eléctrica CA en una potencia eléctrica CC predeterminada, y un circuito de conversión inversor (312) que convierte la potencia eléctrica CC convertida por el circuito convertidor en una potencia eléctrica CA predeterminada; y

- en el que el circuito de control de salida controla por realimentación un valor de estabilidad de la corriente CC procedente del circuito convertidor.

13. Aparato para el suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) según las reivindicaciones 1 a 12, en el que el generador está dotado de un circuito de conversión inversor (312) que convierte la potencia eléctrica CC en potencia eléctrica CA de onda cuadrada de voltaje.

14. Aparato de calentamiento por inducción (100, 400, 600) que comprende:

- Un aparato de suministro de potencia eléctrica (300, 500, 700) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, y

- Una bobina de calentamiento por inducción (200) que calienta por inducción una pieza a calentar con la potencia eléctrica que tiene diferentes frecuencias suministradas desde el aparato de suministro de potencia eléctrica.