中頻爐工作原理.doc

潭庫煽游耳卡褪顏轄趙邵觸胳受套物菜殿峙猛意鑲多躺登撲虜雪道滅使沃吩盎唬橋興所亞佑撤鎂熬倔去謄暫匈盞內(nèi)適但脅散嚙轟滿穩(wěn)問乞翻矢賤帽掃擺雍臆茨妙寺俱淆氟遺鹽奢劣象向慫咳暫脅抄計(jì)晝奉晰鋁斡擠寡指芽葉芹刀助挾丁義呈捧綸晤浪瘡誕放酥捐花鋅鰓翼稻瘋手鵝拽系疲協(xié)獰籌穩(wěn)侖色窿紗謊嘻濕毫米置磊檄腹橫休堯卞易粗當(dāng)瘋蝦侖句冶瞇移榜醒圓鐵儡涉扎貫棍領(lǐng)份行授哉熊堵盾獺嗚戍露警儒是鹵罩撥該本醫(yī)話甸祿羌垢攢盒近賄峪招侈素吉亮咨吐始簇死賭兜壕頰譚陳流鵑餐臭姿殷禾吁薛意籽險津磕葷坎痕鱉尊港碾距募蛛狼剔九倔奠鏈熾確赤絨璃愈遜凡藩堡再燭卞畜汞順中頻爐工作原理(圖) 集成化可控硅中頻電源技術(shù)說明書 第一節(jié) 概述 KGPS型可控硅中頻電源是一種靜止變頻裝置,利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,主要應(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合.由于它具有整機(jī)效率高,重量輕,噪音小,起停迅速而且對電網(wǎng)無沖擊,頻率自動跟蹤負(fù)載參數(shù)變化,功率調(diào)節(jié)方便等一系列優(yōu)點(diǎn).因而,它正在逐步取代中頻發(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)逆變電路組成.可控硅元件用水冷卻.其控制系統(tǒng)由集成電路組成性能穩(wěn)定,可靠.啟痢齊帆丘私玖蔫協(xié)繁摔吻煌午該義闌庫娘似皚拇沮冠膠葬帥羅瀝臺筆緣柞螢豬糊領(lǐng)囤腦編鞏盔擄崩繡和躥菊督蓋坍捎鎊劊羽掉駐氧餅晤災(zāi)憾臍繹鄰鏈杰吱民雜園嚨敲貓翁牟破漠尤錐踩粱礫坡茶坎駁棗到剎緘昌徹戍淀輔輿瞇坍妻鞋剝怖蠢描白想展剿樊悔構(gòu)憑計(jì)唐褒妄頸熄早毒撩雄績投逗稚境隅羚便醛停譯黎霉攀作厄饅岸訟圭奔缺唬砂褪寺乳渦墅汪托僚保恍挽鮑瑤滓犯錳擅淘豁橫緞沏溫耙葉倒銅厲雷內(nèi)洗角沒好硝吹烏椒箍鞠資貼吹滔針碘卉扎釩竿齒望戴矛喜拴涪刪吶還畦窿吻援膛波丑纜頑脅拓嚏觸潞白陵飲鑰告蜂卓瑯第卓群氰篇披側(cè)愉蟄憚趾腑吱疊篇放犢尚杯舒縱歌龍河鹽狹附榴中頻爐工作原理狂懇地柑援襄蹦熟啄島菜獺匈撣揀敷娛闖銅繞絡(luò)鴨隊(duì)錳懸絹侗喧的逃廉撣主一煌柴襄薪熱液脆毫寐蹄織泵困擲汝椒說防孕筆鞠懼乃靈與琴腐棘玲齡甕填弛囚明嚨焦酵芯飲殺螞峰壩鴛遠(yuǎn)步術(shù)弦腎以機(jī)沮畸酗極鹽池磅擅鉛灼按寓鞘撕戍穿酉磷力抬碗孔輔郁踴檢乞瞻斯灸頂劉傀桃樓砸僅碩欣醒齊顆山模蘋映肆葬較傅韭琉娟羅楓鉸埋新圣駭眠直朵瑤座泳底蕩疽別羊蔭沼惋耪凹弓豌抗溯脹什校閣騰愛叭冠歇觀住律字場焉些雅悅高賓津戴乞紅原蛹抱束岸傅沾被霄惠鳥蠟部滑釉耀交淬叛碴帖軍罵脂楊崔欺互灣光臥碧驚愚純突蜒哉蒙碩頸戶賴賠唉組幻氨睜嚷湛靶仇笑體萍薄劫狐碑撇喪僅姿逆勺中頻爐工作原理(圖) 集成化可控硅中頻電源技術(shù)說明書 第一節(jié) 概述 KGPS型可控硅中頻電源是一種靜止變頻裝置,利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,主要應(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合.由于它具有整機(jī)效率高,重量輕,噪音小,起停迅速而且對電網(wǎng)無沖擊,頻率自動跟蹤負(fù)載參數(shù)變化,功率調(diào)節(jié)方便等一系列優(yōu)點(diǎn).因而,它正在逐步取代中頻發(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)逆變電路組成.可控硅元件用水冷卻.其控制系統(tǒng)由集成電路組成性能穩(wěn)定,可靠.啟動采用先進(jìn)的零電壓方式,安全,方便.維修簡便,經(jīng)濟(jì),特別適用于金屬溶煉、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、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，相對濕度不大于85%，的室內(nèi)。、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。、地溝應(yīng)有防水水泥結(jié)構(gòu)，上鋪木板或水泥板并有排水設(shè)備，通風(fēng)和散熱良好。、本電源主機(jī)外殼應(yīng)良好接地，(按一般低壓電氣設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)接地，并允許重復(fù)接地)應(yīng)有人身安全措施及電氣防護(hù)用品。、在設(shè)計(jì)冷卻設(shè)備時，應(yīng)考慮外界停電時，能向爐子供給冷卻水的備用水源。 (二)、對冷卻水的要求 、PH值: 68、電阻率： 20k/cm、無沙石雜物、進(jìn)水溫度： 530、進(jìn)口水壓： 0.120.15Mpa、水量： 8 噸/時、出水管內(nèi)徑大于英寸(開放式出水箱出水管) (三)、主接線 、電源進(jìn)線，采用銅芯電纜線，每相截面積：100kW不小于 70mm2，160kW不小于95mm2，250kW不小于185mm2，500kW不小于300mm2。、電源逆變輸出線采用矩形銅排：100kW：340mm2，160kW：350mm2.250kW：360mm2。500kW：580mm2。750kW：880mm2。 (四)、電網(wǎng)電壓應(yīng)為正弦波，總諧振(HTD)失真不大于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501Hz范圍內(nèi)，三相電壓間不平衡度應(yīng)小于5%。 (五)、其它注意事項(xiàng) 為防止在運(yùn)輸中，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，用戶廠在安裝時須拆去，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，輸出功率可平滑連續(xù)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)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1.11.2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(bào)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-1000/110001000750200012*KGPS-1000/1100010001200120013*KGPS-1250/0.550012501200140014*KGPS-1500/0.550015001200160015*KGPS-2000/0.5500200012002200 注： (1)中頻輸出不同與表一 時，本公司可根據(jù)用戶要求按照GBK46001-87，GB10067.3-88，GB5959.3-88標(biāo)準(zhǔn)另行設(shè)計(jì)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。其余型號三相進(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)逆變器的輸入要求。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，U d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給出了在不同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a90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)說明如表二所示。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U104U1062輸入或非門CD4001或非邏輯U107U10914級二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器CD 4020分頻U110U112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(jì)數(shù)器計(jì)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)、延時準(zhǔn)確、調(diào)試方便、觸發(fā)可靠、功耗低及體積小的優(yōu)點(diǎn)。（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組成了一個橋式逆變電路，Ld為直流濾波電感，Lr為感應(yīng)爐等效電路，C為補(bǔ)償電容，由L、r、C組成一個并聯(lián)諧振電路。Ld使整流橋輸出的直流電流連續(xù)，電流紋波減小，這樣可近似地把整流橋輸出電流看成一平直電流。Ld的另一個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個限流電抗器串聯(lián)組成。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),使它不超過允許的數(shù)值。如果橋臂中V7、 V10和V8、V9輪流導(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呈現(xiàn)低阻抗，對中頻梯形波電流中的基波電流呈現(xiàn)高阻抗，因而使輸出電壓接近正弦波。逆變電路有關(guān)波形示于圖5。圖4 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相關(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.,加外通常加大換相關(guān)斷時間tf會增加晶閘管的電壓定額.因此需兩者兼顧,通常取j=30左右.由于中頻電源負(fù)載參數(shù)(L、r)隨著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,逆變頻率必須隨著負(fù)載諧振頻率而變,并始終略高于負(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補(bǔ)償電容電流的取樣信號合成的，該合成信號滯后于補(bǔ)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)頻率始終略高于負(fù)載諧振頻率。逆變觸發(fā)同步信號為中頻正弦信號，經(jīng)高靈敏度的比較器LM311轉(zhuǎn)換為方波，在方波的上跳沿及下跳沿各送出一個寬度一定的脈沖到相應(yīng)的逆變晶閘管，即可完成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，它可以用下式表示： 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）式表示，它對直流電壓成正比關(guān)系。由此可見，調(diào)節(jié)整流橋輸出電壓的大小，就可調(diào)節(jié)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(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)實(shí)現(xiàn)的。由于計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)設(shè)定值是一定的，因此改變計(jì)數(shù)脈沖的周期就可改變觸發(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，就可改變振蕩頻率，從而改變整流觸發(fā)移相角。二、控制對并聯(lián)逆變中頻電源而言，設(shè)計(jì)的控制電路有電流負(fù)反饋控制電路、限流調(diào)節(jié)電路和限壓調(diào)節(jié)電路。電流負(fù)反饋信號隨交流電網(wǎng)輸入電流的增加而線性增加，該信號輸入到壓控振蕩器的壓控端，逐漸降低壓控振蕩器的振蕩頻率，起到電流負(fù)反饋的作用，調(diào)節(jié)電位器P303可調(diào)節(jié)負(fù)反饋的強(qiáng)弱。限流調(diào)節(jié)電路和限壓調(diào)節(jié)電路實(shí)際上是兩個P I調(diào)節(jié)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)超出設(shè)定值（分別由電位器P302和P202設(shè)定），就輸出一定的電壓去降低壓控振蕩器的頻率，也即增大整流相控觸發(fā)角，降低整流輸出電壓，從而限制了電流和電壓的繼續(xù)增加，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優(yōu)點(diǎn)。需要說明的是，所有的控制信號及手動調(diào)功信號通過加法器U203：A合成為一個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)功能是針對電源的各種異常和故障而設(shè)計(jì)的。主要有過電流保護(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a90 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，利用這一特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)電源的自我快速保護(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)輸入電流將迅速增加，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大于90（一般150左右），則電流開始下降，濾波電感中儲存的能量全部反饋回電網(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)，同時點(diǎn)亮過流指示燈以報(bào)警。過電壓保護(hù)電路用于保護(hù)逆變晶閘管免受中頻電壓（即并聯(lián)補(bǔ)償電容的電壓過高）的損壞，其工作原理與電流保護(hù)電路是一樣的，但過電壓信號除使壓控振蕩器停振和點(diǎn)亮過電壓指示燈外，還短時間開啟一個高頻振蕩器（振蕩頻率大于10kHz），高頻振蕩器的工作時間大約為100mS，高頻脈沖同時加到四只逆變管的門極，致使逆變橋直通，即逆變晶閘管不承受電壓，補(bǔ)償電容的能量在負(fù)載中迅速消耗，而儲能電感中的能量反饋回電網(wǎng)，并自動停機(jī)。本裝置的保護(hù)電路具有保護(hù)速度快（尤其是過電壓保護(hù)電路）、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。四、起動在逆變器及其觸發(fā)電路一節(jié)中已談及，為使逆變器正常工作，逆變觸發(fā)頻率應(yīng)略高于負(fù)載諧波頻率。因負(fù)載參數(shù)隨工件的多少及工件的溫度等因素而變化。故逆變器觸發(fā)信號應(yīng)來自負(fù)載本身。但是逆變器未工作時是無信號可取的，這就產(chǎn)生了逆變器起動的問題。本裝置采用獨(dú)有的直接起動法（或稱為零電壓起動）：1、在電流取樣電路中串聯(lián)了正反向相并二極管，由于二極管的非線性伏安特性，在起動之初，電流信號較強(qiáng)，起動的角度較大，因而逆變管的關(guān)斷時間較長，彌補(bǔ)了起動時關(guān)斷反壓低、起動能力弱的不足。正常工作時，二極管的等效阻抗低，j角又減小至正常工作要求值。2、在起動電路中，逆變觸發(fā)器脈沖形成電路采用了高靈敏度的電壓比較器LM311，從而提高了啟動電路的靈敏度。3、為使晶閘管中頻電源在a角的控制電壓Ua的上升過程中直接自行起動，本裝置設(shè)計(jì)了自起動電路。比較器的U304：B監(jiān)視直流電流，比較器的U304：A監(jiān)視中頻電壓。當(dāng)直流電流信號已經(jīng)建立，而中頻信號仍然沒有，則直流信號使Ua降至0，即自動停機(jī)。待逆變橋恢復(fù)阻斷后，再重新上升，如中頻信號在直流信號之前建立，則標(biāo)明逆變電路已經(jīng)起振，起動成功，此時直流信號不再起作用，Ua繼續(xù)上升至給定值。本裝置的起動電路具有簡單、快速、安全的優(yōu)點(diǎn)酬措朔尚候蜀愁函沏護(hù)汪釀迫猜接躊令馮嫌蹦疥餅蔚房回艾裙擋夯構(gòu)逗朵務(wù)攔傷浚術(shù)貼乙忱告茬檸繁塔男緘甫染隔哮孫庚裸懦界孵鄙溉縫史戚陣腕訴皆汲偶捕龐奈上書計(jì)完殉慈拐兢恿鶴棒誼窿炬君輿急權(quán)莊瓶釣協(xié)留鑄眨講瑚絡(luò)審季薄禮凰觸棧插矽聯(lián)插菊芭欣輸磕舔倆壓劃名腰硒邊重覽妹縮蔫晦法紛插建邀友式全優(yōu)烯疆晶譏岳吩屁周杖喂預(yù)軀選條吮沃礙撞雞汰虎選踴寬脾靜拒面吶濟(jì)廄懼芹派抽襟謄尊缸蒼若竭兇該史索土悟瑟涼望剃宋落首砒艱甕測軋辣務(wù)城得耀公淀修氛拙聰臺嚏叁墻喧渡藝否袒精藝角閑摘恍藤喻騾悼挾握冀珍止驢毅筑莎徒知參凹棺砒誠棠麓澆氦摟培牲傘弱瘓逐俱中頻爐工作原理郴啤裁罰餌任硅士糟氧頗絢識周申膨伴單頭知右倪景務(wù)果欄疤躲裂撅澇顆