1. 美高梅集团官网:中频感应加热炉原理应用与学习

        2014-06-09

        A 中频感应加热炉 的主回路的组成:

        a. 三相全控桥式整流器,其作用是将工频交流变换成直流。采用三相全控桥式整流的必要性:

        ① 三相全控桥式整流的电压脉冲的频率较高。其中最低次谐波是六次波,易于滤波。

        ② 整流电压从零至气电压控制角所需移相范围比较小(对电感滤波来说为90°范围),因此有较高的控制灵敏度,有利于自动调节,也便于调节逆变器的输出功率。

        ③ 全控桥可以工作在逆变状态(控制角>90°),中频装置中正是利用这一点,在逆变器恢复时,将滤波电感Ld中的磁场能量经过整流桥逆变关注电网,并使整流电压Vd迅速下降至零。从而实现过流保护。

        b. 滤波电抗器,他起三个作用,一是对整流出来的直流电流进行滤波,减小电流纹波,有利用逆变器稳定工作;二是在整流桥与逆变桥之间起交流隔离作用,在正常工作时滤波电抗Ld两侧有不同的电压波形,必须要一个电抗来承担电压瞬时值的差异,而对于直流又必须能畅通,;滤波电抗恰好能起到这种作用;三是不论任何原因,在滤波电抗后面发生短路时,配合装置的过电流保护系统来限制短路电流的上升速率和峰值。

        c. 逆变桥,其作用是将滤波后的直流转变成中频交流。

        逆变电路采用并联式逆变电路

        中频感应加热炉 并联逆变器原理图

        分析上面的电路图,并联逆变器的负载是一个并联谐振回路,它的谐振频率基本上就是中频装置的工作频率,如果无触发晶14,这时电流由直流电源Vd的正端→晶闸管Th1→负载→晶闸管Th4Vd负端。如图中实线箭头所示经过负载震荡的半个周期后,可再触发晶闸管2,3,将晶闸管1,4,关断,这时电流从Ud正端→晶闸管Th2→负载→晶闸管Th3Ud负端。如图虚线箭头所示,在两个半周中,负载电流改变了方向,变成了交流,这样在正负两个半周中都可以向负载供应能量,可以补偿负载中的能量损失,使振荡持续下去。

            与 串联中频炉 相比,并联逆变器电路简单。负载适应性能强。同样也得到广泛应用,随着生产的发展,要求更高频率和更大功率的中频装置,并联逆变器在提高频率和功率中体现出它的优越性。先空载再加载。我们主要针对透热(棒料透热)。

        d. 负载,主要由感应器L和中频补偿电容C组成,它工作接近谐振状态,以获得比较高的功率因数和效率。 中频感应加热炉 补偿电容的必要性

        负载有功功率Pa的计算公式为:

               Pa=UdId                       (1-1-5)

        上式说明负载有功功率等于直流电源供给的功率,这里没有计入Ld,晶闸管。Lk1导线及其他附属部分的有功损耗,但它说明了一个基本物理概念,即直流电源不可能提供无功功率,负载需要的无功功率只能靠补偿电容供给,没有补偿电容,逆变器就无法工作,这说明补偿电容是非常必要的。

        补偿电容通常用RYST型电热电容器,它有四个主要参数:即干乏数(KVARQc;电压UcKV)使用频率ƒ(千赫)和电容量C(μƒ)

        Qc= UC2/  ωC1 = UC2ωC=2∏ƒCUC2                               1-1-6

        其中电容的电压VC与频率ƒ按中频装置的负载电压Va与工作频率来选择,这里主要是确定QCC即可,作负载矢量图.

                         感应器

        负载矢量图

        图中Ua是负载中频电压,电容电流Ic超前Ua90°,感应器电流IL,ILIc的合成电流即为负载中频电流的基波分量Ia 1因为负载是电容性质,Ia1超前于Ua超前角φ= ir +δ                   (1-1-7)

        电容提供的无功功率

        Qc=IcVa=I`LUa+Ia1Vasinφ                      (1-1-8)

        (1-1-8)说明,补偿电容提供的无功功率Qc包含两部分,ILUa是感应器所需要的无功功率,IaUasinφ称为换相无功功率。(因为并联逆变器Ia1必须超前Ua,晶闸管才能换相。)

        式(1-1-8)中ILUa又可以改写为

        I`LUa=QPa=QIa1Uacosφ)                       (1-1-9)

        Q—感应器的品质因数

        Pa—感应器有功功率(负载的总有功功率)

        将式与(1-1-9)代入式(1-1-8)得

        Qc=QIa1Uacosφ)+Ia1Uasinφ

          = Ia1Uacosφ(Q+ cosφsinφ )

          =PaQ+tanφ)

        根据负载矢量图及上面的简单计算都忽略了补偿电容的介质损耗,它在整个装置功率中所占比例很小,但是它毕竟是工作在中频装置,其介质损耗比工频电容大,还是会使电容发热,所以目前中频补偿电容需要水冷却来完成。

         中频感应加热炉 控制回路的组成:

        a. 整流触发系统。它用来控制整流桥的晶闸管,并可自用调节整流桥输出直流电压数值,从而改变中频输出功率。在停机或故障状态时,它又可以使整流桥转入逆变状态,把滤波电抗中储存能量反馈回电网,以避免滤波电抗Ld中产生过电压,并使中频装置停止工作。

        b.逆变触发系统,用以控制逆变器正常工作

        c.启动环节。

        3. 中频感应加热炉 的保护回路的组成:

        a.过电流保护   主要用以保护装置中所有的晶闸管,防止短路时的损坏。

        b.过电压保护   主要用以保护装置中晶闸管和 补偿电容器免受过电压击穿。

        c.电流截止和电压截止环节    当中频负载发生激烈变化时,用以限制负载电流和电压在允许范围之内。