中频炉使用说明书Word文档格式.docx

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设备安装说明

这一型号的电源相当重，因此必须检验地面能否承受这一重量，此外一般还要求妥善保护电源，防止周围环境，尤其是灰尘的侵害。

产品环境条件：

符合高、低压电机电器安装条件：

⑴海拔不超过1000m；

⑵环境温度在5～40℃范围内；

⑶使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%；

⑷周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体；

⑸没有明显的振动和颠簸；

⑹工频进线三相电源应近似对称，其不平衡度不大于5%；

⑺工频进线三相电源电压波动范围不大于±

5%。

为了减少传输线上的电压降和功率损耗，电源理想的安装部位，应是尽可能靠近负载的地方，注意电源不得放置在工作线圈所产生的过大热量的作用范围内。

高功率的传输线必须远离金属表面或结构件，避免电磁耦合会使它们发热。

安装设备前，请向我公司咨询。

我公司将帮助确定设备的布局。

电源定位时，有几点需要考虑，这一尺寸的电源，应尽量靠近交流进线电源，并利用单独的馈线，最好是专用的变压器连接，减少电源与其他灵敏设备之间的相互干扰，固态电源在线电压波形上产生“缺口”，而某些电器设备易受这类失真的影响。

请尽量注意！

！

炉体安装注意事项：

⑴地脚螺栓采用二次灌浆固定。

⑵总进水管，总回水管，送电电缆铜排应整齐地从地沟引入或引出，水电路要分开。

控制线要穿管埋地下引线。

⑶各连结管线的截面尺寸：

中频电源柜上的总进回水管:

进水内径φ51胶管，回水2.5寸。

电容器柜上的总进回水管:

进水内径φ51胶管,回水8根φ20胶管+16根φ10增强管。

炉体上的总进回水管:

进水3根内径φ63胶管，回水13根φ25胶管+2根φ45胶管。

中频电源至电容器柜铜排之间连线：

2X800mm2铜排。

车间低压柜至中频电源工频进线：

6-5×

60铜排。

液压站至倾炉油管之间无缝钢管φ28。

液压站至炉盖油管之间无缝钢管φ18。

对冷却系统的要求

冷却系统对于这类电源的无故障运行至关重要。

产品环境条件和对冷却水的要求：

⒈产品环境条件：

⑴海拔不超过1000m；

⑵环境温度在5～40℃范围内；

⑶使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%；

⑷周围没有导电尘埃、爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘和腐蚀性气体；

⑸没有明显的振动和颠簸。

⒉产品对冷却水的要求：

⑴冷却水的水质应符合以下要求：

①PH值：

7～8.5

②悬浮性固体＜10mg/L

③碱度＜50mg/L

④氯离子平均＜50mg/L

最多＜220mg/L

⑤硫酸离子＜100mg/L

⑥全铁＜2mg/L

⑦可溶性Si02＜6mg/L

⑧溶解性固体＜300mg/L

⑨电导率＜500μS/cm

⑵冷却水压力、进出水温度、允许温升及硬度要求

单回路循环给水系统

双回路循环给水系统

外回路

内回路（电力半导体装置等）

工作压力105Pa

3—4（表压2—3）

4～8（表压3—7）

进水温度℃

5—35

15—55

出水温度℃

＜55

＜75

允许温升℃

＜20（在最高进水温度下）

总硬度

（CaOmg当量）

接触带电体＜10

不接触带电体＜60

＜60

＜2.5（软水）

备注：

3t炉用水-水热交换装置（50m3/h,热交换量50万kcal/h，供一电一炉循环内冷）。

说明：

电炉断水的情况下运行将会引起感应线圈及水冷电器元件发热，并造成严重事故。

因此，不仅要求有备用水源，而且炉子在运行中不能断水，除炉子带有水压、水温等保护系统外，仍需要对水系统进行精心维护。

固态功率装置承受最大负载的能力，随着接电温度的增高而降低。

因此，冷却系统越有效，发生故障的机会越少。

水质是我们首先要靠考虑的因素。

它的电阻率至少不低于2500Ω—㎝。

这一点必须严格遵守，为了获得最佳冷却效果，建议使用蒸馏水。

对冷却系统的其他要求如下：

⑴使用容量足够的有色金属管道、镀锌钢管或能耐受一定压力的PVC管道；

⑵不要让低于露点的水流经或滞留在电源中。

否则，这些水会在电路冷凝；

⑶不要使用含防腐成分的防冻剂，它们会降低水的电阻率；

⑷在进水和出水管道上配置阀门，并在管道的最高点安放一个放气阀。

电源内部的水管上安置小型的清洗阀，适应最初的排水。

在装置储存之前，用防冻剂冲洗冷却管道，并清理干净。

远距离布线和连锁的注意事项

用户订购的电源，操作面板安装在电源柜上。

用户也可以要求提供一套遥控操作面板。

电源柜与电源柜控制面板之间须用最短的线路布线。

遥控操作面板可安置在用户的机器上或其他位置。

面板上有一安装好的测量仪表和控制开关。

用户可按我公司提供的图纸，在电源和负载之间布线。

在电源与遥控面板之间布线时，应按照图纸使用标准的独立布线管道，远离电源工作区域，并保证接触良好，绞合线或屏蔽线符合规范。

第二章操作控制与指示器简介

操作控制与指示

所有的操作控制开关都装在电源柜的门上。

如果客户需要，我公司可提供一套遥控面板，下文描述它们不同的功能。

指示仪表

1．动力柜：

每套电源有两个动力柜，每个动力柜中电压表显示工频进线侧实时线电压，三个电流表分别显示工频进线侧主回路中A相、B相、C相的实时电流。

2．中频电源柜：

直流电压表显示经整流环节后直流电压的大小，直流电流表显示经整流环节后直流电流的大小，变频电压表显示变频柜输出电压的大小。

频率表显示变频柜输出频率的大小。

指示灯和LED

指示灯用来显示电源正处于的工作状态或者系统发生故障。

指示灯分为220V和LED（发光二极管）二种。

指示灯用于显示电源正处于工作状态或者系统发生故障，提醒操作人员立即采取行动。

LED表示固态电源在运行中发生的特殊情况，应向有经验的服务维修人员询问。

⑴灯泡指示灯

主回路合闸指示：

表示主回路已经送电，可以准备开始下一步的工作；

控制回路电源通：

表示控制回路接通；

中频启动指示：

表示电源柜准备工作就绪；

报警指示：

表示电源柜因故障无法工作；

⑵LED

这些LED分别安装在电源整流和逆变控制板上。

过压保护指示发光二极管O.V：

逆变器输出电压超出设定最高极限。

电源停止工作；

过流保护发光二极管O.C：

进线电流超出设定最高极限，电源停止工作；

冷却水压低W.P.L发光二极管：

电源柜冷却水进水压力低，电源停止工作；

电压调节器投入指示V.LOP发光二极管：

变频电压正常工作；

缺相保护指示P.O.W发光二极管：

工频进线缺相。

整流振荡脉冲输出指示发光二极管：

整触发部分基准脉冲发生部分正常工作；

逆变起动成功和失败检测发光二极管P.P：

指示逆变器的工作状态；

控制回路通电指示发光二极管POWER：

控制回路接通。

按钮及开关

⑴控制电源启动/停止—提供控制电源

⑵HD隔离开关：

合上后主回路带电，断开后在HD以下不带电，可用来检修电源柜和调试，平时不开中频电源时拉掉该隔离开关以避免发生设备和人身触电事故。

⑶中频启动/停止—转换开关可以启动或停止电源的运行。

如果在故障之后再次启动，必须再把转换开关旋到停止进行复位，然后再启动。

⑷功率调节电位器：

调节电源输出功率。

⑸万能断路器：

合闸后主回路带电，分闸后主回路不带电，可以用来检修电源柜和调试，平时不开中频电源时分闸后以避免发生设备和人身触电事故。

⑹本控-远控转换开关:

转换开关旋转本控位置时,只能在中频电源柜面板上操作,转换开关旋到远控位置时只能在远控处操作,以方便用户操作.

可选控制功能

如果用户需要，我们还可提供其他控制开关。

其中最常见的是本地/远控选择开关。

这个选择开关，可以选定执行控制功能的是装在电源柜上的开关还是一套远控开关。

操作程序

以下叙述均为在本控工作状态下的操作顺序

⑴打开冷却水进水管道，向电源和线圈供水。

检查各控制阀是否处于正确的开启/关闭位置，查看电源各水管的出水量。

如果可能，检查进水温度。

⑵闭合刀开关，并保持这一状态。

⑶按下合闸按钮使万能断路器闭合,主回路带电,并保持这一状态。

⑷闭合控制电源开关，使控制回路带电。

⑷根据试验的结果选择适合的电容器容量。

⑸中频启动开关旋到启动位置，作好启动前的准备工作，为了谨慎起见，最好在中频启动开关动作之前，先将功率调节调节电位器调到“0”位。

⑹慢慢调节功率电位器，启动中频电源，开始熔炼，根据熔化时的要求可以调节功率的大小。

⑺在熔炼结束或出现故障时，将功率调节电位器拨到“0”位，然后中频启动开关旋到停止位置，控制电源开关旋到断开位置，再按下分闸按钮，然后断开刀开关。

千万注意:

在中频电源工作的过程中,严禁操作万能断路器的分闸按钮

主要技术参数：

1.额定容量3t

2.最大容量3.6t

3.额定功率1500KW

4.额定频率400Hz

5.工频进线10KV±

5%/三相1800KVA供电

380V三相80KVA

6.整流变压器1800KVA10KV±

5%/660V

7.感应器电压2300V

8.工作温度铝>

800℃

最高1000℃

9.热炉熔化率铝≧2.6t/h

10.热熔化电耗铝≤565kWh/t

11.热炉熔化时间铝70～75min/炉次

（装料3t时）

12.功率因数：

≥0.8（额定功率的75%加热率时）

13.噪声：

≤85db（距离设备发生源3米处）

14.一次启动率：

100%

15.炉体气密性：

≥3小时（10Pa下降到7.5Pa所需时间）

16.冷却水流量

①1500KW/3t中频炉一台

冷却水循环流量：

～35M3/h

②1500KW中频电源（包括中频柜、电容器柜）一套

～15M3/h

17.炉体重量～18t/台

（安装时可拆卸）

变频电源是一种电流型逆变器，它与并联谐振回路相连，谐振回路包括加热线圈与电容组合。

逆变器在额定频率下工作，但是由于炉料特性发生变化，频率应连续、自动地得到调整，以便控制逆变器的某些运行参数，变频电源中包含可控整流器、并联桥式逆变器以及连接整流器与逆变器之间的直流电抗器。

整流部分

整流部分是两组三相（共六相），其中一组三相是三角形接法，一组三相是星形接法，共同组成12脉波形式，每一组三相都是50Hz的电源，经整流桥整流，变成单相直流电压（Vd）。

整流部分由一组六个可控硅组成。

它们以交流配对的方式组合，产生直流电压。

这是一种固态开关，它通过一个微弱的门信号导通，使电流朝一个方向流动；

而且必须在两端形成反向电压时，才能关断。

整流器里的晶闸管轮流导通。

50Hz三相线电压整流后，转换成直流纹波电压。

改变可控硅在线电压上的导通点，可将直流电压平均值从零调整到最大。

直流电抗器的电感可减少直流电流中的纹波量，流入逆变器的是稳定的直流电流。

逆变部分

将整流器输出的直流电，从任意一侧轮流导入并联调谐负载上，从而可将直流电频率转换成额定输出频率，对角的一组可控硅可同时导通，输入并联LC电路的矩形波电流，在负载两端形成正弦电压，在工作线圈上产生正弦电流。

输出电路

功率的调节，是通过控制整流器的直流输出电压来实现的，实际上，功率的转换，包括一个输出电容耦合的过程。

根据不同的应用情况，这一网络可改变工作线圈的电流。

电子控制系统

整个控制电路除逆变末级触发电路板外，做成一块印刷电路板结构，从功能分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。

详细电路见《中频电源控制电路原理图》、《中频电源主电路原理图》

　1.主回路工作原理

见中频电源原理方框图。

两组三相电源经隔离开关1ZK和2ZK至两个三相全控整流桥,整流后经电抗器1Ld和2Ld滤波和隔离后,将直流电压输出到逆变器,逆变器由快速晶闸管、感应器、中频电容器等组成,逆变器输出中频电压,其值由下式表达：

　　　　　1.1Ud

Ua=────其中:

Ud为整流桥输出直流电压

CosΦ

Φ为逆变器换流引前角

中频电源原理方框图

负载感应线圈与中频电容器组成并联谐振回路,也可以采用电容串联与感应线圈组成的电容升压（倍压）式负载回路,后者常用于中频熔炼。

2.控制电路原理

整个控制电路是两块整流控制电路板和一块逆变控制线路板组合结构,从功能分为两套整流触发部分、调节器部分、一套逆变部分、启动演算部分。

详细电路见附图。

　2.1整流触发工作原理

这部分电路包括每组都是三相同步、数字触发、末级驱动等电路。

触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等特点。

数字触发器的特征是用计（时钟脉冲）数的办法来实现移相,该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一种电压控制振荡器,输出脉冲频率受α移相控制电压Vk的控制,Vk降低,则振荡频率升高,而计数器的计数量是固定的（256）,计数器脉冲频率高,意味着计一定脉冲数所需时间短,亦即延时时间短,α角小,反之,α角大。

计数器开始计数时刻受工频同步信号控制,在α=0°

时开始计数。

现假设在某Vk值时,根据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率为25kHZ,则在计数到256个脉冲所需的时间为（1/25000）×

256=10.2（mS）,相当于180°

电角度。

该触发器的计数清零脉冲在同步电压（线电压）的30°

处,这相当于三相全控桥式整流电路的β=30°

位置,从清零脉冲起,延时10.2mS产生的输出触发脉冲,也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管α=150°

位置,如果需要得到准确的α=150°

触发脉冲,可以略微调节一下电位器W4。

显然,有三套相同的触发电路,而压控振荡器和Vk控制电压为公用,这样在一个周期中产生6个相位差60°

的触发脉冲。

数字触发器的优点是工作稳定,特别是用HTL或CMOS数字集成电路,则可以有很强的抗干扰能力。

1IC13B及其周围电路构成电压--频率转换器,其输出信号的周期随调节器的输出电压Vk而线性变化。

这里1W2微调电位器是最低输出频率调节（相当于模拟电路锯齿波幅值调节）。

每组三相同步信号都是直接由晶闸管的门级引线K4,K6,K2或者从主回路的三相进线上取得,由1R42,1C19,1R43,1C20,1R44,1C21进行滤波及移相,再经6只光电耦合器进行电位隔离,获得两组6个相位互差60度、占空比略小于50%的矩形波同步信号如1IC4C,1IC4D的输出。

1IC7,1IC8,1IC9构成数字延时器。

三相同步信号对计数器进行复位后,对电压--频率转换器的输出脉冲每计数256个脉冲便输出一个延时脉冲,因计数脉冲的频率是受Vk控制的,换句话说,Vk控制了延时脉冲。

计数器输出的脉冲经隔离、微分后，变成窄脉冲，送到后级的LM556,它既有同步分频器的功能,亦有定输出脉宽的功能。

输出的窄脉冲经电阻合成为双窄脉冲,再经晶体管放大,驱动脉冲变压器输出。

2.2调节器工作原理

调节器部分共设有四个调节器:

中频电压调节器、电流调节器、阻抗调节器、逆变角调节器，（电流调节器共两个，每个整流控制板上均有一个）

其中电压调节器、电流调节器，组成常规的电流、电压双闭环系统，在启动和运行的整个阶段，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段；

另一阻抗调节器，从输入上看，它与电流调节器LT2的输入完全是并联的关系,区别仅在于阻抗调节器的负反馈系数较电流调节器的略大,再者就是电流调节器的输出控制的是整流桥的输出直流电压,而阻抗调节器的输出控制的是中频电压与直流电压的比例关系,即逆变功率因数角。

调节器电路的工作过程可以分为两种情况:

一种是在直流电压没有达到最大值的时候,由于阻抗调节器的反馈系数略大,阻抗调节器的给定小于反馈,阻抗调节器便工作于限幅状态,对应的为最小逆变θ角,此时可以认为阻抗调节器不起作用,系统完全是一个标准的电压、电流双闭环系统；

另一种情况是直流电压已经达到最大值，电流调节器开始限幅，不再起作用，电压调节器的输出增加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节器来说，当反馈电流信号比给定电流略小时，阻抗调节器便退出限幅，开始工作，调节逆变角调节器的θ角给定值，使输出的中频电压增加，直流电流也随之增加，达到新的平衡.此时，就只有电压调节器与阻抗调节器工作，若负载等效电阻RH的继续增大,逆变θ角亦相应增大,直至最大逆变θ角。

逆变角调节器用于使逆变桥能在某一θ角下稳定的工作。

中频电压互感器过来的中频电压信号由J3-3和J3-4输入后,分为两路,一路送到逆变部分,另一路经3D1-3D4整流后,又分为三路,一路送到电压调节器;

一路送到过电压保护;

一路用于电压闭环自动投入。

电压PI调节器由3IC3A组成,其输出信号由3IC3D进行钳位限幅。

3IC1C和3IC5C组成电压闭环自动投入电路,DIP-1开关用于进行电压开环调试。

内环采用了电流PI调节器进行电流自动调节,控制精度在1%以上,（以一组整流为例，另一组整流和其相同）由主回路交流互感器取得的电流信号,从J3-1、3-2、J3-3，经二级管1D40～1D45三相整流桥整流后,再分为三路。

一路作为电流保护信号,另一路作为电流调节器的反馈信号,还有一路作为阻抗调节器的反馈信号。

由1IC11D）构成电流PI调节器,然后由1IC11A隔离,控制触发电路的电压--频率转换器。

3IC4C构成阻抗调节器,它与电流调节器是并列的关系,用于控制逆变桥的引前角。

其作用可间接地达到恒功率输出,或者可提高整流桥的输入功率因数。

DIP-1可关掉此调节器。

3IC6A构成逆变角调节器,其输出由3IC6B为其钳位限幅。

2.3逆变部分工作原理

本电路逆变触发部分,采用的是扫频式零压软起动,由于自动调频的需要,虽然逆变电路采用的是自励工作方式,控制信号也是取自负载端,但是主回路

上不需要附加的起动电路,也不需要预充磁或预充电的起动过程,因此,主回路得以简化,但随之带来的问题是控制电路较为复杂。

起动过程大致是这样的,在逆变电路起动前,先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管,当电路检测到主回路直流电流时,便控制它激信号的频率从高向低扫描,当它激信号频率下降到接近槽路谐振频率时,中频电压便建立起来,并反馈到自动调频电路。

自动调频电路一旦投入工作,便停止它激信号的频率扫描,转由自动调频电路控制逆变引前角,使设备进入稳态运行。

若一次起动不成功,即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号,此时,它激信号便会一直扫描到最低频率,重复起电路一旦检测到它激信号进入到最低频段,便进行一次再起动,把它激信号再推到最高频率,重新扫描一次,直至起动成功。

重复起动的周期约为0.5秒钟,完成一次起动到满功率运行的时间不超过1秒钟。

由J3-3和J3-4输入的中频电压信号,经变压器隔离送到3IC7（中频起动模块）,3IC7的3脚、4脚输出的信号经微分后由3IC9A和3IC10A变成窄脉冲输出,驱动逆变末级MOS晶体管。

3IC10B构成频率电压转换器,用于驱动频率表。

3W5用于整定频率表的读数。

3IC9B构成过电压保护振荡器,当逆变桥发生过电压时,振荡器起振,使逆变桥的4只晶闸管均导通。

3IC6D为起动失败检测器,其输出控制重复起动电路。

3IC6C为起动成功检测器,其输出控制中频电压调节器的输出限幅电平,即主回路的直流电流。

1W4为逆变它激信号的最高频率设定电位器。

2.4启动演算工作原理

过电流保护信号（以一组整流为例，另一组整流和其相同）经1IC11C倒相后,送到1IC12B组成的过电流截止触发器,封锁触发脉冲（或拉逆变）;

驱动"

过流"

指示灯亮和驱动报警继电器。

过电流触发器动作后,只有通过复位信号或通过关机后再开机进行"

上电复位"

方可再次运行。

通过1W1微调电位器可整定过流电平。

当六相交流输入缺相时本控制板能对电源实现保护和指示。

其原理是（以一组整流为例，另一组整流和其相同）:

由4#、6#、2#晶闸管的阴极（K）分别取A、B、C三相电压信号（通过门极引线）,经过光电耦合器的隔离送到1IC10及1IC13A进行检测和判别,一旦出现"

缺相"

故障时,除了封锁触发脉冲外,还驱动"

指示灯以及报警继电器。

当两组整流部分即六相同时使用时，封锁触发组合一起，任意一组出现“缺相”时，两组整流都进行保护并停机，若需要单独使用一组整流时，必须将另一组整流的电源切除。

为了使控制电路能够更可靠准确的运行,控制电路上还设置了启动定时器和控制电源欠压检测保护。

在开机的瞬间,控制电路的工作是不稳定的,设置一个3秒钟左右的定时器,待定时后,才容许输出触发脉冲。

这部分电路由3C2、3R3等元件构成。

若由于某种原因造成控制板上直流供电电压过低，稳压器不能稳压，亦会使控制出错。

设置一个欠压检测电路（由1DW6、1IC11B等组成）,当Vcc电压低于12.5V时便封锁触发脉冲,防止不正确的触发。

自动重复起动电路由3IC2B组成。

DIP-2开关用于关闭自动重复起动电路。

3IC1A组成过电压截止触发器,封锁整流桥触发脉冲（或拉逆变）;

驱动"

过压"

指示灯亮和驱动报警继电器;

通过3Q4使过压保护振荡器3IC9B起振。

过电压触发器动作后,也象过流触发器一样,只有通过复位信号或通过关机后再开机进行"

调节W1微调电位器可整定过压电平。

3Q3及周围电路组成水压过低延时保护电路,延时时间约8秒。

复位开关信号由J1-1、J1-2输入,闭合状态为复位暂停。

炉体工作原理

本炉采用一套中频电源配一台3t中频炉。

其工作原理为：

中频电流由变频装置、电容器柜通过连接铜排、水冷电缆输往炉子的感应线圈，在感应线圈内产生相应的交变磁场，处于交变磁场中的金属液内部感应电流（涡电流），把电能转变为热能，从而使金属液加热升温。

1．该中频炉主要由固定架、炉体、炉盖机构、水冷系统、引电系统、液压系统和电气系统组成。

⑴固定架

固定架为一整体钢结构焊接件。

用12个M24×

500地脚螺栓固定在地基上。

⑵炉体

炉体由型钢和钢板焊接而成的炉架、感应线圈、磁轭和坩埚组成。

通过轴承座及装在炉体两侧的油缸与固定架联接。

炉体借助油缸的推力可倾转0～95℃，固定架上装有限位开关限制倾转角度。

①感应线圈

感应线圈是炉子的核心部分，因通过电流较大，采用水冷的矩型铜管绕制而成，并进行绝缘处理。

②磁轭

磁轭由硅钢片叠制成月牙铁心、夹板、绝缘垫及夹具等组成。

磁轭与线圈的结合面为圆弧面，这样的结构对线圈的压紧效果好、漏磁少。

磁轭的作用是辅助导磁，加强感应线圈对炉料的功率传递和两者间的电磁感应，约束感应线圈的漏磁向外散发，减少炉架等金属构件的发热，即做为一个磁屏；

另一个作用是压紧感应器。

磁轭共10个分布在感应线圈周