中頻爐工作原理

品牌粵辰型號KGPS系列中頻交流最大輸入功率400（kw）中頻電源最大輸出功率480（kw）輸出中頻電壓７５０（V）輸出中頻電流１０００（A）輸出振蕩頻率２５００（HZ）KGPS系列中頻感應(yīng)加熱爐，是自主研制產(chǎn)品！用煉鋼，煉鐵，透熱，淬火！專業(yè)生產(chǎn)中頻感應(yīng)加熱設(shè)備;高頻感應(yīng)加熱設(shè)備;中頻熔煉電爐;高中頻感應(yīng)淬火設(shè)備;感應(yīng)爐,中頻爐;銅熔煉爐;鑄鐵熔煉爐;中頻煉鋼爐;熔鋁中頻爐;中頻熔鎳，工業(yè)熱處理爐，淬火爐，透熱爐，工業(yè)爐，電爐，工業(yè)電爐，中頻感應(yīng)電爐;試驗(yàn)電爐;金屬熔煉設(shè)備，熱處理設(shè)備，感應(yīng)加熱設(shè)備，中頻感應(yīng)彎管設(shè)備;中頻感應(yīng)透熱設(shè)備;高頻感應(yīng)焊鋼管設(shè)備;高頻復(fù)合鍋底釬焊機(jī);高頻熔煉鋯寶石設(shè)備;中高頻淬火機(jī)床;機(jī)組調(diào)速電源;高頻調(diào)壓電源;中高頻淬火變壓器;可控硅(晶閘管);中高頻電容器;可控硅(晶閘管)中頻本設(shè)備采用交-直-交靜止變頻方式，將50HZ三相工頻電能轉(zhuǎn)換單相200-1000HZ中頻電能。重要用于多種金屬材料及其合金的熔煉、升溫和保溫，也可用于金、銀等貴金屬的熔煉。金屬材料采用中頻熔煉，是目前通用的最佳的熔煉方式之一。該產(chǎn)品具有迅速熔煉效率高、生產(chǎn)成本低，溫度均勻、氧化燒損少，金屬成分均勻、鑄件質(zhì)量好等長處。本機(jī)有三相橋式全控整流電路和并聯(lián)逆變電路組合而成。采用數(shù)字化智能控制系統(tǒng)掃頻啟動方式，實(shí)現(xiàn)了微機(jī)控制。與其他線路相比，且有技術(shù)先進(jìn)，構(gòu)造簡樸，性能穩(wěn)定可靠，調(diào)試維修簡樸以便等長處。不管在重載，輕載，空載的狀況下，啟動成功率均可在99%以上；無電流沖擊。并且設(shè)計了逆變角自動調(diào)整電路，可以自動調(diào)整負(fù)載參數(shù)的變化，無需調(diào)整賠償電容量，一直使設(shè)備運(yùn)行在良好的工作狀態(tài)，因而做到恒功率輸出，輸出功率大、高效節(jié)電，全功率持續(xù)、靈活、平滑地調(diào)整，工作穩(wěn)定。提高了網(wǎng)側(cè)功率原因的目的，功率因數(shù)達(dá)0.92以上。整個裝置設(shè)有截壓、截流、過壓、過流；水壓過低延時，工作電源電壓過低，三相電源缺相，功率元件過溫等自動報警保護(hù)功能。大功率電源，附有高磁諧波吸取措施，能減小高磁諧波對電網(wǎng)的干擾。重要容量及技術(shù)參數(shù)：電爐額定容量T0.10.150.250.50.75125設(shè)備額定功率KW8010016030045060013002500設(shè)備進(jìn)線電壓V/相380/3380/3380/3380/3380/3380/3660/3660/3整流輸出電壓V500500500500500500870870整流輸出電流A2503004006001000120015003000逆變輸出電壓V75075075075075015003000逆變輸出頻率HZ100010001000100010001000750200原則熔煉時間分鐘6070757575705060成套設(shè)備重量T1.21.31.52.534812設(shè)備耗水量T/h4571012152535熔化率(鋼)T/h0.90.120.190.320.540.761.52.95耗電量(鋼)Kw.h/T900850800700680650610580熔化率(鑄鐵)T/h0.950.130.220.330.560.791.63.7耗電量(鑄鐵)Kw.h/T830800750650650650580560熔化率(銅)T/h0.110.170.30.480.81.082.355耗電量(銅)Kw.h/T510500490470460450410400耗電量(黃銅)Kw.h/T460450440420410400360330熔化率(鋁)T/h0.90.120.220.380.60.65/0.91.5/1.94/5耗電量(鋁)Kw.h/T780750710620610600570570爐內(nèi)溫度鋼1600℃鑄鐵1450℃銅1250℃※熔化率和熔化電耗的測試條件為電爐持續(xù)使用的第二爐開始！※冷卻水流量的測試條件為單臺電爐、全功率、進(jìn)水壓力0.3Mpa、溫升20℃※設(shè)備配置電源一臺；爐體和支架各兩套；電容柜一種；減速機(jī)兩臺；水冷卻電纜四根！※以上是原則產(chǎn)品數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)顧客需要設(shè)計不一樣功率，不一樣熔煉速度的非標(biāo)產(chǎn)品！集成化可控硅中頻電源技術(shù)闡明書第一節(jié)概述KGPS型可控硅中頻電源是一種靜止變頻裝置,運(yùn)用可控硅元件將工頻三相交流電源變換成中頻單相交流電源,重要應(yīng)用于感應(yīng)加熱.感應(yīng)熔煉及其他需要中頻電源供電的場所.由于它具有整機(jī)效率高,重量輕,噪音小,起停迅速并且對電網(wǎng)無沖擊,頻率自動跟蹤負(fù)載參數(shù)變化,功率調(diào)整以便等一系列長處.因而,它正在逐漸取代中頻發(fā)電機(jī)組.本裝置主電路采用"交流——直流——交流"變換系統(tǒng)由三相全控橋式整流電路,電感慮波電路,并聯(lián)逆變電路構(gòu)成.可控硅元件用水冷卻.其控制系統(tǒng)由集成電路構(gòu)成性能穩(wěn)定,可靠.啟動采用先進(jìn)的零電壓方式,安全,以便.維修簡便,經(jīng)濟(jì),尤其合用于金屬溶煉、加熱及熱處理工況.第二節(jié)使用條件(一)、環(huán)境條件及建筑設(shè)施１、本設(shè)備應(yīng)安裝于無劇烈震動，無導(dǎo)電塵埃，無腐蝕性氣體，氣溫不高于40℃２、本電源室應(yīng)有防蟲，防鼠，防蛇的措施，應(yīng)有排氣通風(fēng)的設(shè)備，應(yīng)有消防設(shè)備。３、地溝應(yīng)有防水水泥構(gòu)造，上鋪木板或水泥板并有排水設(shè)備，通風(fēng)和散熱良好。４、本電源主機(jī)外殼應(yīng)良好接地，(按一般低壓電氣設(shè)備原則接地，并容許反復(fù)接地)應(yīng)有人身安全措施及電氣防護(hù)用品。５、在設(shè)計冷卻設(shè)備時，應(yīng)考慮外界停電時，能向爐子供應(yīng)冷卻水的備用水源。(二)、對冷卻水的規(guī)定１、PH值:6～8２、電阻率：20kΩ/cm３、無沙石雜物４、進(jìn)水溫度：5～30℃５、進(jìn)口水壓：0.12～0.15Mpa６、水量：8噸/時７、出水管內(nèi)徑不小于３英寸(開放式出水箱出水管)(三)、主接線１、電源進(jìn)線，采用銅芯電纜線，每相截面積：100kW不不不小于70mm2，160kW不不不小于95mm2，250kW不不不小于185mm2，500kW不不不小于300mm2。２、電源逆變輸出線采用矩形銅排：100kW：3×40mm2，160kW：3×50mm2.250kW：3×60mm2。500kW：5×80mm2。750kW：8×80mm2。(四)、電網(wǎng)電壓應(yīng)為正弦波，總諧振(HTD)失真不不小于50%，電網(wǎng)輸入為三相交流壓為380V(高壓設(shè)備為660V)，電壓持續(xù)波動范圍不得超過±20%，電網(wǎng)電壓的頻率變化不得超過±2%，即頻率應(yīng)保持在50±1Hz范圍內(nèi)，三相電壓間不平衡度應(yīng)不不小于±5%。(五)、其他注意事項(xiàng)為防止在運(yùn)送中，中頻電容受震動而跌倒，本裝置的電容器上裝有上壓緊件和下壓緊件，顧客廠在安裝時須拆去，以免運(yùn)行時，電容器對地短路。第三節(jié)技術(shù)規(guī)范(一)、設(shè)備額定輸入:三相交流電、頻率為50赫茲(60赫茲)、線電壓為380伏(高壓設(shè)備有660V,750V,950V,1050V,1250V,1450V等多種)(二)、設(shè)備額定輸出：如表一所示；在額定電壓或額定負(fù)載下，輸出功率可平滑持續(xù)調(diào)整，其調(diào)整范圍為額定功率的5%—100%；（三）能防止開關(guān)操作時的過電壓（如QF開合、RS熔斷等）；（四）當(dāng)輸出電壓超過最大輸出電壓的1.1—1.2倍或超過電壓整定值時，過電壓保護(hù)系統(tǒng)動作，使裝置自動停止工作，并發(fā)出報警信號——點(diǎn)亮儀表箱過壓指示燈；（五）當(dāng)逆變橋直通短路時，保護(hù)系統(tǒng)立即動作，使裝置自動停機(jī)，并發(fā)出過流指示信號——點(diǎn)亮儀表箱過流指示燈；（六）如輸出電流超過整定值時，保護(hù)系統(tǒng)同樣使裝置自動停機(jī)，并發(fā)出過流指示信號——點(diǎn)亮儀表箱過流指示燈；（七）水冷系統(tǒng)工作壓力低于一定值時，本機(jī)能自動停機(jī)，并點(diǎn)亮面板上的水壓指示燈；（八）本機(jī)設(shè)有限流、限壓環(huán)節(jié)，使輸入電流和輸出電壓限制在設(shè)定值內(nèi)。表一序號型號中頻頻率Hz中頻功率kW最大中頻電壓V最大直流電流A1KGPS-25/8800025720502KGPS-50/2.52500507201003KGPS-50/88000507201004KGPS-100/110001007202005KGPS-100/440001007202006KGPS-160/110001607203207KGPS-160/440001607203208KGPS-250/110002507505009KGPS-250/4400025075050010KGPS-500/11000500750100011KGPS-1000/11000100075012*KGPS-1000/1100010001200120013*KGPS-1250/0.550012501200140014*KGPS-1500/0.550015001200160015*KGPS-/0.550012002200注：(1)中頻輸出不一樣與表一時，我司可根據(jù)顧客規(guī)定按照GBK46001-87，GB10067.3-88，GB5959.3-88原則另行設(shè)計制造。(2)表中所列數(shù)據(jù)打*號的型號三相進(jìn)線電壓為660伏。其他型號三相進(jìn)線電壓為380伏(3)線路形式：交流-直流-交流(并聯(lián)或串并聯(lián)逆變)第四節(jié)工作原理本機(jī)的主電路框圖如【圖1】所示。整流器采用三相橋式全控整流電路，逆變器采用單相橋式逆變電路，負(fù)載為并聯(lián)諧振形式，直流濾波環(huán)節(jié)為大電感濾波，以滿足并聯(lián)逆變器的輸入規(guī)定?！緢D1】交——直——交變換器（1）三相橋式全控整流電路【圖2】三相橋式全控整流電路的輸出電壓為：Ud=2.34U2cosa……………（1）式中，Ud——輸出直流電壓平均值；U2———電網(wǎng)相電壓a——觸發(fā)移相角【圖3】給出了在不一樣a角下的輸出電壓的波形（在感性負(fù)載和電流非斷續(xù)狀態(tài)下）。其中a>90°的狀態(tài)稱為整流的逆變工作狀態(tài)，其實(shí)質(zhì)是負(fù)載向電網(wǎng)反饋能量。整流觸發(fā)電路采用數(shù)字集成電路構(gòu)成，所采用芯片的型號、功能及有關(guān)闡明如表二所示。表二編號名稱型號用途U101四運(yùn)放LM324限幅放大U102、U103四異或門CD4070過零檢測及整形U104~U1062輸入或非門CD4001或非邏輯U107~U10914級二進(jìn)制串行計數(shù)器CD4020分頻U110~U112雙時基電路556脈沖整形調(diào)制U113單時基電路555產(chǎn)生調(diào)制脈沖本裝置的整流觸發(fā)同步信號由同步變壓器提供，經(jīng)RC濾波及比較放大，找出觸發(fā)同步信號的過零點(diǎn)，再由數(shù)字計數(shù)器計數(shù)延時。觸發(fā)脈寬由555構(gòu)成的單穩(wěn)確定，并由555進(jìn)行高頻調(diào)制，以減小觸發(fā)脈沖變壓器的體積。本觸發(fā)電路具有抗干擾能力強(qiáng)、延時精確、調(diào)試以便、觸發(fā)可靠、功耗低及體積小的長處。（二）單相橋式并聯(lián)逆變電路【圖4】并聯(lián)逆變器的基本線路如【圖4】所示。圖中V7—V10構(gòu)成了一種橋式逆變電路，Ld為直流濾波電感，Lr為感應(yīng)爐等效電路，C為賠償電容，由L、r、C構(gòu)成一種并聯(lián)諧振電路。Ld使整流橋輸出的直流電流持續(xù)，電流紋波減小，這樣可近似地把整流橋輸出電流當(dāng)作一平直電流。Ld的另一種作用是限制中頻電流進(jìn)入工頻電網(wǎng)，起隔離作用；當(dāng)逆變失敗時，它也起限制浪涌電流的作用。逆變橋由四只橋臂構(gòu)成，每一臂為一只晶閘管和一種限流電抗器串聯(lián)構(gòu)成。限流的作用是限制逆變晶閘管導(dǎo)通時的電流上升率(di/dt),使它不超過容許的數(shù)值。假如橋臂中V7、V10和V8、V9輪番導(dǎo)通，便將直流Id逆變?yōu)樵谪?fù)載中流動的電頻電流。為使逆變器正常工作，其工作頻率應(yīng)高于負(fù)載諧振頻率。此時負(fù)載回路對輸入的中頻梯形電流中的高次諧波電流展現(xiàn)低阻抗，對中頻梯形波電流中的基波電流展現(xiàn)高阻抗，因而使輸出電壓靠近正弦波。逆變電路有關(guān)波形示于【圖5】?！緢D4】逆變主電路及觸發(fā)檢測電路由于逆變工作頻率略高于負(fù)載諧振頻率,使晶閘管獲得一定的換有關(guān)斷時間tj,從【圖5】可以看出,j也是負(fù)載功率因數(shù)角.從數(shù)學(xué)分析可知,中頻負(fù)載電壓對輸主直流電壓有如下關(guān)系:UL=1.11Ud/cosj……………（2）為了提高輸出額定功率因數(shù)角,應(yīng)盡量減小tj,但tj的減小就意味著逆變晶閘管道關(guān)斷時間的減小,這不利于逆變器的可靠工作.,加外一般加大換有關(guān)斷時間tf會增長晶閘管的電壓定額.因此需兩者兼顧,一般取j=30°左右.由于中頻電源負(fù)載參數(shù)(L、r)伴隨工件的多少和工件溫度的變化而變化,因此負(fù)載頻率也是隨時間變化的.為了獲得恒定的引前時間以保證可靠換流,逆變頻率必須伴隨負(fù)載諧振頻率而變,并一直略高于負(fù)載諧振頻率,這就是說,逆變觸發(fā)電路不能采用恒定的頻率的他激方式,而必須采用自激方式,即自動跟蹤負(fù)載頻率。逆變觸發(fā)同步信號是由中頻輸出電壓和賠償電容電流的取樣信號合成的，該合成信號滯后于賠償電容電流而超前于中頻輸出電壓，其過零時刻即為逆變觸發(fā)時刻?？梢娔孀冇|發(fā)頻率一直略高于負(fù)載諧振頻率。逆變觸發(fā)同步信號為中頻正弦信號，經(jīng)高敏捷度的比較器LM311轉(zhuǎn)換為方波，在方波的上跳沿及下跳沿各送出一種寬度一定的脈沖到對應(yīng)的逆變晶閘管，即可完畢頻率自動跟蹤的逆變觸發(fā)。第五節(jié)中頻電源的調(diào)功、控制、保護(hù)及起動一、調(diào)功中頻電源的功率就是逆變器的輸入功率，它可以用下式表達(dá)：Pout=UL2/Roe………………（3）式中，UL——負(fù)載中頻電壓；Roe——負(fù)載回路的交流等效阻抗。對采用并聯(lián)逆變的中頻電源，其中頻電壓UL可用（2）式表達(dá)，它對直流電壓成正比關(guān)系。由此可見，調(diào)整整流橋輸出電壓的大小，就可調(diào)整中頻電源的輸出功率，而整流輸出電壓是通過控制整流觸發(fā)移相角來實(shí)現(xiàn)的。在第四節(jié)中曾指出，整流觸發(fā)脈沖的延時是通過數(shù)字計數(shù)器計數(shù)實(shí)現(xiàn)的。由于計數(shù)器的計數(shù)設(shè)定值是一定的，因此變化計數(shù)脈沖的周期就可變化觸發(fā)脈沖的延遲時間。電壓控制電路中的CD4046集成芯片就是用來構(gòu)成壓控振蕩器的，調(diào)功旋鈕輸出的電壓信號送到壓控振蕩器的壓控輸入端，就可變化振蕩頻率，從而變化整流觸發(fā)移相角。二、控制對并聯(lián)逆變中頻電源而言，設(shè)計的控制電路有電流負(fù)反饋控制電路、限流調(diào)整電路和限壓調(diào)整電路。電流負(fù)反饋信號隨交流電網(wǎng)輸入電流的增長而線性增長，該信號輸入到壓控振蕩器的壓控端，逐漸減少壓控振蕩器的振蕩頻率，起到電流負(fù)反饋的作用，調(diào)整電位器P303可調(diào)整負(fù)反饋的強(qiáng)弱。限流調(diào)整電路和限壓調(diào)整電路實(shí)際上是兩個PI調(diào)整器，它們分別由U203：C和U303：C構(gòu)成，監(jiān)視電源的電網(wǎng)輸入電流和中頻輸出電壓，如發(fā)現(xiàn)超過設(shè)定值（分別由電位器P302和P202設(shè)定），就輸出一定的電壓去減少壓控振蕩器的頻率，也即增大整流相控觸發(fā)角，減少整流輸出電壓，從而限制了電流和電壓的繼續(xù)增長，起到自動控制作用。本裝置的控制電路具有限壓限流特性陡峭、穩(wěn)定、沒有低頻振蕩或蕩幅極小的長處。需要闡明的是，所有的控制信號及手動調(diào)功信號通過加法器U203：A合成為一種電壓信號來控制壓控振蕩器的振蕩頻率的。三、保護(hù)中頻電源的保護(hù)功能是針對電源的多種異常和故障而設(shè)計的。重要有過電流保護(hù)電路和過電壓保護(hù)電路。在第四節(jié)曾經(jīng)指出，整流觸發(fā)移相角a>90°的狀態(tài)稱為整流橋的逆變工作狀態(tài)，其實(shí)質(zhì)是負(fù)載向電網(wǎng)反饋能量，運(yùn)用這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電源的自我迅速保護(hù)。例如，當(dāng)電源出現(xiàn)負(fù)載短路或逆變橋直通時，直流電流和電網(wǎng)輸入電流將迅速增長，保護(hù)電路監(jiān)測到有這信號后，立即將整流移相角增大至不小于90°（一般150°左右），則電流開始下降，濾波電感中儲存的能量所有反饋回電網(wǎng)，從而起到保護(hù)作用。過電流保護(hù)電路監(jiān)視三相進(jìn)線電網(wǎng)電流。當(dāng)電流超過整定值時，由U301：A構(gòu)成的比較器輸出負(fù)脈沖，將觸發(fā)器U301：B的輸出置位為高電平“1”，該信號使壓控振蕩器停振（此時整流觸發(fā)移相角增至150°），即整流橋進(jìn)入逆變工作狀態(tài)，同步點(diǎn)亮過流指示燈以報警。過電壓保護(hù)電路用于保護(hù)逆變晶閘管免受