中頻爐工作原理

1、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 （V） 輸出中頻電流 （A） 輸出振蕩頻率 （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;實驗電爐;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

2、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。主要用于各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，是現(xiàn)在通用的最好的熔煉方式之一。該產(chǎn)品具有快速熔煉效率高、生產(chǎn)成本低，溫度均勻、氧化燒損少，金屬成份均勻、鑄件質(zhì)量好等優(yōu)點。 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，實現(xiàn)了微機(jī)控制。與其它線路相比，且有技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可

3、靠，調(diào)試維修簡單方便等優(yōu)點。不管在重載，輕載，空載的情況下，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)節(jié)電路，可以自動調(diào)節(jié)負(fù)載參數(shù)的變化，無需調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容量，始終使設(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，全功率連續(xù)、靈活、平滑地調(diào)節(jié)，工作穩(wěn)定。提高了網(wǎng)側(cè)功率因素的目的，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，附有高磁諧波吸收措施，能減小高磁諧波對電網(wǎng)的干擾。 主要容量及技術(shù)參數(shù)： 電爐額定容量 T 0.1 0.15 0.25 0.5 0

4、.75 1 2 5 設(shè)備額定功率 KW 80 100 160 300 450 600 1300 2500 設(shè)備進(jìn)線電壓 V/相 380/3 380/3 380/3 380/3 380/3 380/3 660/3 660/3 整流輸出電壓 V 500 500 500 500 500 500 870 870 整流輸出電流 A 250 300 400 600 1000 1200 1500 3000 逆變輸出電壓 V 750 750 750 750 750 1500 2000 3000 逆變輸出頻率 HZ 1000 1000 1000 1000 1000 1000 750 200 標(biāo)準(zhǔn)熔煉時間 分鐘

5、60 70 75 75 75 70 50 60 成套設(shè)備重量 T 1.2 1.3 1.5 2.5 3 4 8 12 設(shè)備耗水量 T/h 4 5 7 10 12 15 25 35 熔化率(鋼) T/h 0.9 0.12 0.19 0.32 0.54 0.76 1.5 2.95 耗電量(鋼) Kw.h/T 900 850 800 700 680 650 610 580 熔化率(鑄鐵) T/h 0.95 0.13 0.22 0.33 0.56 0.79 1.6 3.7 耗電量(鑄鐵) Kw.h/T 830 800 750 650 650 650 580 560 熔化率(銅) T/h 0.11 0.1

6、7 0.3 0.48 0.8 1.08 2.35 5 耗電量(銅) Kw.h/T 510 500 490 470 460 450 410 400 耗電量(黃銅) Kw.h/T 460 450 440 420 410 400 360 330 熔化率(鋁) T/h 0.9 0.12 0.22 0.38 0.6 0.65/0.9 1.5/1.9 4/5 耗電量(鋁) Kw.h/T 780 750 710 620 610 600 570 570 爐內(nèi)溫度 鋼1600 鑄鐵1450 銅1250 鋁720 熔化率和熔化電耗的測試條件為電爐連續(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

7、壓力0.3Mpa、溫升20！ 設(shè)備配置電源一臺；爐體和支架各兩套；電容柜一個；減速機(jī)兩臺；水冷卻電纜四根！ 以上是標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)用戶需要設(shè)計不同功率，不同熔煉速度的非標(biāo)產(chǎn)品！ 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.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)

8、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

9、防護(hù)用品。 、在設(shè)計冷卻設(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：3×40mm2，160kW：3×50mm2.250kW：3×6

10、0mm2。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50±1Hz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 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

11、(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)出報警信號點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

12、停機(jī)，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(jī)能自動停機(jī)，并點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 A 1 KGPS-25/8 8000 25 720 50 2 KGPS-50/2.5 2500 50 720 100 3 KGPS-50/8 8000 50 720 100 4 KGPS-100/1 1000 100 720 200 5 KGPS-100/4 4000 100 720 200 6 KGPS-160/1

13、1000 160 720 320 7 KGPS-160/4 4000 160 720 320 8 KGPS-250/1 1000 250 750 500 9 KGPS-250/4 4000 250 750 500 10 KGPS-500/1 1000 500 750 1000 11 KGPS-1000/1 1000 1000 750 2000 12* KGPS-1000/1 1000 1000 1200 1200 13* KGPS-1250/0.5 500 1250 1200 1400 14* KGPS-1500/0.5 500 1500 1200 1600 15* KGPS-2000/0.5

14、 500 2000 1200 2200 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

15、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a>90°的狀態(tài)稱為整流的逆變工作狀態(tài)，其實質(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 U104U106 2輸入或非門 CD4001 或非邏輯 U107U109 14級二進(jìn)制串行計數(shù)器 C

16、D 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，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)、延時準(zhǔn)確、調(diào)試方便、觸發(fā)可靠、功耗低及體積小的優(yōu)點。 （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

17、。 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

18、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.

19、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

20、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(shè)定值是一定的，因此改變計數(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

21、，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

22、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。 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a>90° 的狀態(tài)稱為整流橋的逆變工作狀態(tài)，其實質(zhì)是負(fù)載向電網(wǎng)反饋能量，利用這一特點，可實現(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