主要應(yīng)用于各種金屬的熔煉、保溫、燒結(jié)、焊接、淬火、回火、透熱、金屬液凈化、熱處理、彎管、以及晶體生長等。
標準輸出功率系列為:30kW~4000kW
標準配置熔煉爐系列為:5kg(30kW)~5000kg(4000kW)
標準振蕩頻率系列為:400Hz~10kHz
中頻感應(yīng)加熱技術(shù)是通過電磁感應(yīng)原理及利用渦流對工件進行加熱。由于感應(yīng)加熱具有加熱速度快、物料內(nèi)部發(fā)熱效率高、加熱均勻且具有選擇性、產(chǎn)品質(zhì)量好、幾乎無環(huán)境污染、可控性好及易于實現(xiàn)生產(chǎn)自動化等一系列優(yōu)點,因此近年來得到了迅速發(fā)展切。目前,感應(yīng)加熱己廣泛應(yīng)用于鑄造熔煉、鍛造毛坯加熱、金屬表面熱處理、鋁電解等行業(yè)中。以上這些行業(yè)中的傳統(tǒng)加熱方式大多是以煤、油、氣為能源或箱式電爐加熱,存在能耗高、勞動條件差、環(huán)境污染嚴重、工藝質(zhì)量難以控制等缺陷,嚴重制約了我國裝備制造業(yè)的發(fā)展。因此,全面推廣感應(yīng)加熱技術(shù),是改造我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的必然趨勢,而此技術(shù)的發(fā)展與感應(yīng)加熱電源的水平密切相關(guān)。 [1]
中頻電源的結(jié)構(gòu)
中頻電源從早期的中頻發(fā)電機組發(fā)展成為可控硅式變頻電源,如今經(jīng)過不斷開發(fā)完善成為目前新一代變頻電源裝置。
中頻電源主要包括整流變壓器、可控硅整流器、續(xù)流二極管、逆變器以及聯(lián)結(jié)整流器與逆變器的直流電抗器,還有相應(yīng)的控制回路和保護回路.
變壓器與整流裝置
中頻電源的可控硅整流裝置能夠產(chǎn)生大量的高次諧波電流,可以把它看成是一個諧波源。為了減少其諧波危害,對其整流裝置的設(shè)計采取增加整流脈動數(shù)作為抑制諧波的主要措施。通常情況下,對于1000kw以下的中頻電源裝置采用6脈動整流,其產(chǎn)生的諧波主要為6k士1(k為正整數(shù))次的特征諧波電流;而對于1000kw以上的中頻電源裝置根據(jù)容量的大小,可采用12脈動或24脈動整流。對于12脈整流電路,它是由兩組6脈動的三相橋并聯(lián)組成。兩組橋的交流側(cè)分別接到三繞組變壓器的兩個二次繞組上,一個繞組是星型接法,另一個是三角形接法,兩者線電壓相位差為30“。當兩組橋同步控制,使兩組整流橋得到相同的觸發(fā)角,經(jīng)過分析可得來自兩組整流橋的5次和7次諧波電流將在變壓器的一次側(cè)相互抵消。同樣17次和19次諧波電流亦相互抵消,這時網(wǎng)側(cè)的最低次特征諧波將是n次和13次諧波,接下來就是23次和25次諧波了。其變壓器一次線電流的波形是三階梯形,更接近正弦波。 [1]
工作原理
中頻電源的工作原理為:采用三相橋式全控整流電路將交流電整流為直流電,經(jīng)電抗器平波后,成為直流電源,再經(jīng)單相逆變橋,把直流電流逆變成一定頻率(一般為1000至8000Hz)的單相中頻電流。負載由感應(yīng)線圈和補償電容器組成,連接成并聯(lián)諧振電路(也可串聯(lián),一般情況下IGBT電源采用串聯(lián)諧振,當然,IGBT電源也可采用并聯(lián)諧振)。
一般情況下,可以把中頻電源的故障按照故障現(xiàn)象分為完全不能起動和起動后不能正常工作兩大類。作為一般的原則,當出現(xiàn)故障后,應(yīng)在斷電的情況下對整個系統(tǒng)作全面檢查,它包括以下幾個方面:
(一)電源:用萬用表測一下主電路開關(guān)(接觸器)和控制保險絲后面是否有電,這將排除這些元件斷路的可能性。
(二)整流器:整流器采用三相全控橋式整流電路,它包括六個快速熔斷器、六個晶閘管、六個脈沖變壓器和一個續(xù)流二極管。在快速熔斷器上有一個紅色的指示器,正常時指示器縮在外殼里邊,當快熔燒斷后它將彈出,有些快熔的指示器較緊,當快熔燒斷后,它會卡在里面,所以為可靠起見,可以用萬用表通斷檔測一下快熔,以判斷它是否燒斷。
測量晶閘管的簡單方法是用萬用表電阻擋(200Ω擋)測一下其陰極—陽極、門極—陰極電阻,測量時晶閘管不用取下來。正常情況下,陽極—陰極間電阻應(yīng)為無窮大,門極—陰極電阻應(yīng)在10—50Ω之間,過大或過小都表明這只晶閘管門極失效,它將不能被觸發(fā)導(dǎo)通。
脈沖變壓器次邊接在晶閘管上,原邊接在主控板上,用萬用表測量原邊電阻約為50Ω。續(xù)流二極管一般不容易出現(xiàn)故障,檢查時用萬用表二極管擋測其二端,正向時萬用表顯示結(jié)壓降約有500mV,反向不通。
(三)逆變器:逆變器包括四只快速晶閘管和四只脈沖變壓器,可以按上述方法檢查。
(四)變壓器:每個變壓器的每個繞組都應(yīng)該是通的,一般原邊阻值約有幾十歐姆,次極幾歐姆。應(yīng)該注意:中頻電壓互感器的原邊與負載并聯(lián),所以其電阻值為零。
(五)電容器:與負載并聯(lián)的電熱電容器可能被擊穿,電容器一般分組安裝在電容器架上,檢查時應(yīng)先確定被擊穿電容器所在的組。斷開每組電容器的匯流母排與主匯流排之間的連接點,測量每組電容器兩個匯流排間的電阻,正常時應(yīng)為無窮大。確認壞的組后,再斷開每臺電熱電容器引至匯流排的軟銅皮,逐臺檢查即可找到擊穿的電容器。每臺電熱電容器由四個芯子組成,外殼為一極,另一極分別通過四個絕緣子引到端蓋上,一般只會有一個芯子被擊穿,跳開這個絕緣子上的引線,這臺電容器可以繼續(xù)使用,其容量是原來的3/4。電容器的另一個故障是漏油,一般不影響使用,但要注意防火。
安裝電容器的角鋼與電容器架是絕緣的,如果絕緣擊穿將使主回路接地,測量電容器外殼引線和電容器架之間的電阻,可以判斷這部分的絕緣狀況。
(六)水冷電纜:水冷電纜的作用是連接中頻電源和感應(yīng)線圈,它是用每根直徑Φ0.6–Ф0.8紫銅線絞合而成。對于500公斤電爐,電纜截面積為480平方毫米,對于250公斤電爐,電纜截面積采用300至400平方毫米。水冷電纜外膠管采用耐壓5公斤的壓力橡膠管,里面通以冷卻水,它是負載回路的一部分,工作時受到拉力和扭力,與爐體一起傾動而發(fā)生曲折,因此時間長后容易在柔性連接處斷裂開。水冷電纜斷裂過程,一般是先斷掉大部分后,在大功率運行時把未斷小部分很快燒斷,這時中頻電源就會產(chǎn)生很高的過電壓,如果過電壓保護不可靠,就會燒壞晶閘管。水冷電纜斷開后,中頻電源無法啟動工作。如不檢查出原因而反復(fù)啟動,就很可能燒壞中頻電壓互感器。檢查故障時可用示波器,把示波器探頭夾在負載兩端,觀察按啟動按鈕時有無衰減波形。確定電纜斷芯時先把水冷電纜與電熱電容器輸出銅排脫開,用萬用表電阻擋(200Ω擋)測量電纜的電阻值,正常時電阻值為零,斷開時為無窮大。用萬用表測量時,應(yīng)把爐體翻到傾倒位置,使水冷電纜掉起,這樣使斷處徹底脫離,才能正確判斷是否斷芯。