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)中頻感應加熱設備;高頻感應加熱設備;中頻熔煉電爐;高中頻感應淬火設備;感應爐,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，中頻感應電爐;試驗電爐;金屬熔煉設備，熱處理設備，感應加熱設備，中頻感應彎管設備;中頻感應透熱設備;高頻感應焊鋼管設備;高頻復合鍋底釬焊機;高頻熔煉鋯寶石設備;中高頻淬火機床;機組調(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)中頻本設備采用交-直-交靜止變頻方式，將50HZ三相工頻電能轉換單相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、鑄件質量好等長處。本機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，實現(xiàn)了微機控制。與其他線路相比，且有技術先進，構造簡樸，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。并且設計了逆變角自動調(diào)整電路，可以自動調(diào)整負載參數(shù)的變化，無需調(diào)整賠償電容量，一直使設備運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)側功率原因的目的，功率因數(shù)達0.92以上。整個裝置設有截壓、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。重要容量及技術參數(shù)：電爐額定容量T0.10.150.250.50.75125設備額定功率KW8010016030045060013002500設備進線電壓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成套設備重量T1.21.31.52.534812設備耗水量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、進水壓力0.3Mpa、溫升20℃※設備配置電源一臺；爐體和支架各兩套；電容柜一種；減速機兩臺；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)顧客需要設計不一樣功率，不一樣熔煉速度的非標產(chǎn)品！集成化可控硅中頻電源技術闡明書第一節(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,重要應用于感應加熱.感應熔煉及其他需要中頻電源供電的場所.由于它具有整機效率高,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)逆變電路構成.可控硅元件用水冷卻.其控制系統(tǒng)由集成電路構成性能穩(wěn)定,可靠.啟動采用先進的零電壓方式,安全,以便.維修簡便,經(jīng)濟,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)境條件及建筑設施１、本設備應安裝于無劇烈震動，無導電塵埃，無腐蝕性氣體，氣溫不高于40℃２、本電源室應有防蟲，防鼠，防蛇的措施，應有排氣通風的設備，應有消防設備。３、地溝應有防水水泥構造，上鋪木板或水泥板并有排水設備，通風和散熱良好。４、本電源主機外殼應良好接地，(按一般低壓電氣設備原則接地，并容許反復接地)應有人身安全措施及電氣防護用品。５、在設計冷卻設備時，應考慮外界停電時，能向爐子供應冷卻水的備用水源。(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、進水溫度：5～30℃５、進口水壓：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%，即頻率應保持在50±1Hz范圍內(nèi)，三相電壓間不平衡度應不不小于±5%。(五)、其他注意事項為防止在運送中，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，以免運行時，電容器對地短路。第三節(jié)技術規(guī)范(一)、設備額定輸入:三相交流電、頻率為50赫茲(60赫茲)、線電壓為380伏(高壓設備有660V,750V,950V,1050V,1250V,1450V等多種)(二)、設備額定輸出：如表一所示；在額定電壓或額定負載下，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）能防止開關操作時的過電壓（如QF開合、RS熔斷等）；（四）當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，過電壓保護系統(tǒng)動作，使裝置自動停止工作，并發(fā)出報警信號——點亮儀表箱過壓指示燈；（五）當逆變橋直通短路時，保護系統(tǒng)立即動作，使裝置自動停機，并發(fā)出過流指示信號——點亮儀表箱過流指示燈；（六）如輸出電流超過整定值時，保護系統(tǒng)同樣使裝置自動停機，并發(fā)出過流指示信號——點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，本機能自動停機，并點亮面板上的水壓指示燈；（八）本機設有限流、限壓環(huán)節(jié)，使輸入電流和輸出電壓限制在設定值內(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原則另行設計制造。(2)表中所列數(shù)據(jù)打*號的型號三相進線電壓為660伏。其他型號三相進線電壓為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。【圖1】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)，其實質是負載向電網(wǎng)反饋能量。整流觸發(fā)電路采用數(shù)字集成電路構成，所采用芯片的型號、功能及有關闡明如表二所示。表二編號名稱型號用途U101四運放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，再由數(shù)字計數(shù)器計數(shù)延時。觸發(fā)脈寬由555構成的單穩(wěn)確定，并由555進行高頻調(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、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構成了一種橋式逆變電路，Ld為直流濾波電感，Lr為感應爐等效電路，C為賠償電容，由L、r、C構成一種并聯(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作一平直電流。Ld的另一種作用是限制中頻電流進入工頻電網(wǎng)，起隔離作用；當逆變失敗時，它也起限制浪涌電流的作用。逆變橋由四只橋臂構成，每一臂為一只晶閘管和一種限流電抗器串聯(lián)構成。限流的作用是限制逆變晶閘管導通時的電流上升率(di/dt),使它不超過容許的數(shù)值。假如橋臂中V7、V10和V8、V9輪番導通，便將直流Id逆變?yōu)樵谪撦d中流動的電頻電流。為使逆變器正常工作，其工作頻率應高于負載諧振頻率。此時負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載諧振頻率,使晶閘管獲得一定的換有關斷時間tj,從【圖5】可以看出,j也是負載功率因數(shù)角.從數(shù)學分析可知,中頻負載電壓對輸主直流電壓有如下關系:UL=1.11Ud/cosj……………（2）為了提高輸出額定功率因數(shù)角,應盡量減小tj,但tj的減小就意味著逆變晶閘管道關斷時間的減小,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載諧振頻率而變,并一直略高于負載諧振頻率,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。可見逆變觸發(fā)頻率一直略高于負載諧振頻率。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：Pout=UL2/Roe………………（3）式中，UL——負載中頻電壓；Roe——負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，它對直流電壓成正比關系。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)實現(xiàn)的。由于計數(shù)器的計數(shù)設定值是一定的，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，設計的控制電路有電流負反饋控制電路、限流調(diào)整電路和限壓調(diào)整電路。電流負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，起到電流負反饋的作用，調(diào)整電位器P303可調(diào)整負反饋的強弱。限流調(diào)整電路和限壓調(diào)整電路實際上是兩個PI調(diào)整器，它們分別由U203：C和U303：C構成，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)超過設定值（分別由電位器P302和P202設定），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、保護中頻電源的保護功能是針對電源的多種異常和故障而設計的。重要有過電流保護電路和過電壓保護電路。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)，其實質是負載向電網(wǎng)反饋能量，運用這一特點，可實現(xiàn)電源的自我迅速保護。例如，當電源出現(xiàn)負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)，從而起到保護作用。過電流保護電路監(jiān)視三相進線電網(wǎng)電流。當電流超過整定值時，由U301：A構成的比較器輸出負脈沖，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°），即整流橋進入逆變工作狀態(tài)，同步點亮過流指示燈以報警。過電壓保護電路用于保護逆變晶閘管免受