中频加热电源的特点和分类

日期:2018-11-28 / 浏览: 次 / 来源:郑州高氏

中频加热电源的特点和分类

中频感应加热炉设备又称固态中频加热电源是用电力半导体元器件组成的一种静止变频电源,它有两种方式:交一直一交变频和交一交变频。本节内容只涉及前一种,它是熔炉最普遍采用的一种中频加热电源。

与传统的中频加热电源发电机组相比,中频加热电源具有效率高、可变频、噪声低、体积小、重量轻、安装简便、操作维修容易等优点。

与工频感应炉相比,中频感应电炉在操作灵活性和经济性方面有显著的优势。主要表现在以下几方面。

①功率密度大,熔化率和热效率高。

②电炉可倒空,不需要残留起熔液,便于更换金属品种。

③潮湿或者带油污的炉料不必进行干燥处理,可直接装入炉内起熔。

④可自动变频适应炉料参数的变化,不需要像工频感应炉那样要用接触器投切电容以补偿功率因数。

⑤在同等生产率时,中频感应炉炉体的体积小,因而热损失和炉衬热应力也小,炉衬使用寿命延长。

⑥不需要容易故障的调压开关,减少维修工作量。

⑦不需要三相平衡装置。

⑧占地面积小,土建工程和安装费少。

中频加热电源也有某些缺点,大功率中频电源产生的谐波和噪声会干扰电网和环境,必须采取措施解决。

按采用的滤波器不同,中频电源可分为电流型和电压型。电流型采用直流平波电抗器滤波,可获得较平直的直流电流,负载电流为矩形波,负载电压近似正弦波;电压型采用电容器滤波,可获得较平直的直流电压,负载两端电压为矩形波,负载电流近似正弦波。

按负载谐振方式分,中频电源可分为并联谐振式、串联谐振式按负载谐振方式分,中频电源电流型常用于并联和串并联谐振逆变电路,电压型则大多用于串联谐振逆变电路。

并联谐振中频加热电源

并联谐振式中频电源是国内最早应用的中频电源,它是将三相工频交流电能转为单相中频电能的变频装置。优点是负载适应能力较强,可以作为感应透热、熔炼、淬火及其他感应加热设备的供电电源。

并联谐振中频电源的主电路原理主要由隔离开关(DK)、交流接触器(或电动空开KM),进线电感(Ll-L3),快速熔断器(FU),整流器(VTl-VT6),平波电抗器(LF),逆变器(VT7-VT10),并联负载(L,C)组成。整流器是将三相工频交流电转成直流,平波电抗器是为了滤除整流电流波纹,并在整流器和逆变器之间隔离不同的波纹电压,逆变器将直流再变为单相中频交流电,由感应器和补偿电容组成的并联谐振负载,可较好的适应加热过程中负载性质的变化。

(1)三相桥式全控整流电路 并联谐振中频电源的整流电路都采用三相桥式全控整流电路。由于平波电抗器的电感量L较大,负载属于电感性负载。因此整流输出的负载电流连续且为一条直线。当a≤60°时,整流电路的输出波形与阻性负载时相同,导通规律与阻性负载时也相同。当a>60°时,由于电感L 的作用,在电源电压过零后晶闸管仍然导通,直到下一个晶闸管触发被导通为止,这样整流器输出电压的波形中出现了负面积,但整流器输出电流仍为一水平线。当控制角增大到90。时,输出电压波形中的正、负面积相等,则输出电压的平均值Ud=0。当a>90。时,整流电路工作在有源逆变工作状态。中频电源的整流电路移相范围为0°~150°。

(2)逆变电路  并联逆变电路原理图负载电路中的电容器C与感应器线圈L并联,换流是基于并联谐犏的原理,此称为并联谐振逆变电路。由晶闸管全控整流电路提供的直流电压Ud连续可调,并联逆变电路将直流电逆变为中频交流电供给负载。直流侧串有滤波大电感LF,因此属于电流型逆变器。因工作频率比较高,故逆变电路4个桥壁的晶闸管采用快速晶闸管。L7~LlO为逆变晶闸管的换相电感,用于限制晶闸管换相时的电流上升率di/dt。

(3)大功率双整流电源  当熔炼炉的功率较大时,为了消除谐波干扰,常采用双整流即12脉波整流电路。其整流电路和逆变电路的工作原理与并联谐振式完全相同,它要解决的主要问题是两整流电流的平衡问题。同时也要求整流变压器副边两绕组的相位要错开30°。