晶闸管中频感应加热电源常见故障的检查
晶闸管中频感应加热电源是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能。具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点，广泛用于铸钢、不锈钢或合金钢的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件表面淬火、退火热处理、金属零件的焊接、粉末冶金、输送高温工质的管道加热、晶体的生长等不同场合。在我厂，中频电源装置主要用于铸钢、不锈钢和青铜等的冶炼。
中频电源的工作原理为：采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。
一般情况下，可以把中频电源的故障按照故障现象分为完全不能起动和起动后不能正常工作两大类。作为一般的原则，当出现故障后，应在断电的情况下对整个系统作全面检查，它包括以下几个方面：
（一）电源：用万用表测一下主电路开关（接触器）和控制保险丝后面是否有电，这将排除这些元件断路的可能性。
（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。在快速熔断器上有一个红色的指示器，正常时指示器缩在外壳里边，当快熔烧断后它将弹出，有些快熔的指示器较紧，当快熔烧断后，它会卡在里面，所以为可靠起见，可以用万用表通断档测一下快熔，以判断它是否烧断。
测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡（200Ω挡）测一下其阴极—阳极、门极—阴极电阻，测量时晶闸管不用取下来。正常情况下，阳极—阴极间电阻应为无穷大，门极—阴极电阻应在10—50Ω之间，过大或过小都表明这只晶闸管门极失效，它将不能被触发导通。
脉冲变压器次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻约为50Ω。续流二极管一般不容易出现故障，检查时用万用表二极管挡测其二端，正向时万用表显示结压降约有500mV，反向不通。
（三）逆变器：逆变器包括四只快速晶闸管和四只脉冲变压器，可以按上述方法检查。
（四）变压器：每个变压器的每个绕组都应该是通的，一般原边阻值约有几十欧姆，次极几欧姆。应该注意：中频电压互感器的原边与负载并联，所以其电阻值为零。
（五）电容器：与负载并联的电热电容器可能被击穿，电容器一般分组安装在电容器架上，检查时应先确定被击穿电容器所在的组。断开每组电容器的汇流母排与主汇流排之间的连接点，测量每组电容器两个汇流排间的电阻，正常时应为无穷大。确认坏的组后，再断开每台电热电容器引至汇流排的软铜皮，逐台检查即可找到击穿的电容器。每台电热电容器由四个芯子组成，外壳为一极，另一极分别通过四个绝缘子引到端盖上，一般只会有一个芯子被击穿，跳开这个绝缘子上的引线，这台电容器可以继续使用，其容量是原来的3/4。电容器的另一个故障是漏油，一般不影响使用，但要注意防火。
安装电容器的角钢与电容器架是绝缘的，如果绝缘击穿将使主回路接地，测量电容器外壳引线和电容器架之间的电阻，可以判断这部分的绝缘状况。
（六）水冷电缆：水冷电缆的作用是连接中频电源和感应线圈，它是用每根直径Φ0.6–Ф0.8紫铜线绞合而成。对于500公斤电炉，电缆截面积为480平方毫米，对于250公斤电炉，电缆截面积采用300至400平方毫米。水冷电缆外胶管采用耐压5公斤的压力橡胶管，里面通以冷却水，它是负载回路的一部分，工作时受到拉力和扭力，与炉体一起倾动
而发生曲折，因此时间长后容易在柔性连接处断裂开。水冷电缆断裂过程，一般是先断掉大部分后，在大功率运行时把未断小部分很快烧断，这时中频电源就会产生很高的过电压，如果过电压保护不可靠，就会烧坏晶闸管。水冷电缆断开后，中频电源无法启动工作。如不检查出原因而反复启动，就很可能烧坏中频电压互感器。检查故障时可用示波器，把示波器探头夹在负载两端，观察按启动按钮时有无衰减波形。确定电缆断芯时先把水冷电缆与电热电容器输出铜排脱开，用万用表电阻挡（200Ω挡）测量电缆的电阻值，正常时电阻值为零，断开时为无穷大。用万用表测量时，应把炉体翻到倾倒位置，使水冷电缆掉起，这样使断处彻底脱离，才能正确判断是否断芯。
通过以上几个方面的检查，一般能查出大部分的故障原因，接下来可以接通控制电源，作进一步的检查。中频电源主电路合闸有手动和自动两种。对于自动合闸的系统，应该先将电源线暂时断开，以确保主电路不会合上。接通控制电源后，可以作下面几个方面的检查。 1．将示波器探头接在整流晶闸管的门极和阴极上，示波器置于电源同步，按下启动按钮后即可看到触发脉冲波形，应为双脉冲，幅度应大于2V。按一下停止按钮，脉冲将立即消失。重复六次，将每个晶闸管都看一下，如果门极没有脉冲，可以将示波器的探头移到脉冲变压器的原边看一下，如果原边有脉冲而次边没有，说明脉冲变压器损坏，否则问题可能出在传输线或主控板上。
2．将示波器探头接在逆变晶闸管的门极和阴极上，示波器置于内同步，接通控制电源后可以看到逆变触发脉冲，它是一串尖脉冲，幅度应大于2V，通过示波器的时标读出脉冲周期，算出触发脉冲频率，正常时应比电源柜的标称频率高约20%，这个频率称为启动频率。按下启动按钮后，脉冲的间距加大，频率变低，正常时应比电源柜的标称频率低约40%，按一下停止按钮，脉冲频率立即跳回启动频率。通过上列检查，基本上能排除完全不能启动的故障。启动以后工作不正常，一般表现在下列几个方面：
1．整流器缺相：故障表现为工作时声音不正常，最大输出电压升不到额定值，且电源柜怪叫声变大，这时可以调低输出电压在200V左右，用示波器观察整流器的输出电压波形（示波器应置于电源同步），正常时输入电压波形每周期有六个波形，缺相时会缺少二个，如图2所示。这一故障一般是由于整流器某只晶闸管没有触发脉冲或触发不导通引起的，这时应先用示波器看一下六个整流晶闸管的门极脉冲，如果有的话，关机后用万用表200Ω档测量一下各个门极电阻，将不通或者门极电阻特别大的那只晶闸管换掉即可。
2．逆变器三桥臂工作：故障表现为输出电流特别大，空炉时也一样，且电源柜工作时声音很沉重，启动后把功率旋钮调到最小位置，会发现中频输出电压比正常时高。用示波器依次观察四个逆变晶闸管的阳极—阴极之间的电压波形，正常时每一只的波形都如图3所示。如果三桥臂工作，可以看到逆变器中有相邻的二只晶闸管的波形正常，另外相邻的二只有一只没有波形，另一只为正弦波，如图4所示，KK2触发不通，其阳极—阴极之间的波形就是正弦波；同时KK2不导通会导致KK1无法关断，所以KK1二端就没有波形。
3．感应线圈故障：感应线圈是中频电源的负载，它采用壁厚3至5毫米的方形紫铜管制成。它的常见故障有以下几种：
感应线圈漏水，这可能引起线圈匝间打火，必须及时补焊才能运行。
钢水粘在感应线圈上，钢渣发热、发红，会引起铜管烧穿，必须及时清除干净。
感应线圈匝间短路，这类故障在小型中频感应炉上特别容易发生，因为炉子小，在工作时受热应力作用而变形，导致匝间短路，故障表现为电流较大，工作频率比平常时高。
综上所述，为了能采用正确的方法进行中频电源的故障维修，就必须熟悉中频电源常见故障的特点及原因，才能少走弯路，节省时间，尽快的将故障排除，恢复中频电源的正常运行，从而保证生产的顺利进行。
中频炉系列透热炉构造： 中频透热炉一般由感应器、中频电源、变压器、电容等组成。 中频透热炉特点： （1）加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本 由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95％。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。 （2）工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能 感应加热炉与煤炉相比，，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。 （3）加热均匀，芯表温差极小，温控精度高 中频透热炉功率估算公式： P=（C×G×T）/（0.24×t×∮） 公式说明：P—设备功率（KW）；C—金属比热，其中钢铁比热系数是0.17 G—加热工件重量（kg）；T—加热温度（℃）；t—工作节拍（秒）； ∮—设备综合热效率，一般可取0.5—0.7，异型件取0.4左右。 例如：某锻造厂有锻件坯料为Φ60×150mm，工作节拍为12秒/件（包括辅助时间），初锻温度以1200℃。则需要GTR中频电炉功率的计算如下：P=（0.17×3.3×1200）/（0.24×12×0.65）=359.61KW 根据以上计算，可以配置额定功率为400KW的GTR感应加热设备。感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。 中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。 中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备，其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如。国内专业的生产中频电炉的厂家东莞市正鑫中频电炉厂是这一领域佼
摘要 感应加热电源具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点，目前已在金属熔炼、工件透热、淬火、焊接、铸造、弯管、表面热处理等行业得到了广泛的应用。 本设计研究了中频感应加热及其相关技术的发展、现状和趋势，并在较全面的论述基础上，对2.5kHz/250kW可控硅中频感应加热电源的整流电路以及控制电路进行了设计。本文设计的电源电路可用于大型机械热加工设备的感应加热电源。整流电路采用三相桥式全控整流电路，其电路结构简单，使电源易于推广；控制策略选用双闭环反馈控制系统，改善了信号迟滞的缺点，为以后研制大功率、超音频的感应加热电源打下了基础。 关键词：可控硅中频电源；感应加热；逆变；保护电路
Design of Induction heating power of medium frequency Abstract Induction heating power is equipped with lots of advantages such as high heating efficiency, fast speed ,good controllability, which is prone to make heating of high and partial temperature ，and realize mechanization and automation. At present metal melting, work piece heat penetration, quenching, welding, casting, elbow piece, surface heating processing has been widely applied. Induction heating of medium frequency and development, current situation, and tendency related technology has been studied，and have made quite comprehensive and in the profound elaboration foundation, this article has carried on the design to main circuit and the inversion control of the 2.5kHz/250kW silicon-controlled rectifier intermediate frequency induction heating power. This design is used for big facility of mechanical heating processing. Structure of rectification circuit is easy, which makes power popularized easily. Three-phase bridge rectification circuit is used in Rectification circuit. Rectification circuit uses feedback control of two closed loop, improving the disadvantages. The foundation for inventing induction heating power of big power and super audio is made. Key words：Controllable silicon medium power Induction heating Inverter Protect circuit
合作组员：XXX
单相双半波晶闸管整流电路的设计 （反电势、电阻负载） XXX 维持两周的电力电子课程设计，我们组在老师的指导下，尽快了完成了实验室的控制电路连接和主电路调试任务。下面我将主要从控制电路设计和原理、参数选择、实验室调试遇到的问题、解决方法以及最后的收获感谢等方面完成我这次的电力电子课程设计报告，望老师批评指正。 设计条件： 1、电源电压：交流100V/50Hz 2、输出功率：500KW 3、移相范围30o~150o 4、反电势：E=70V 设计主电路、控制电路 我们组题目是单相双半波晶闸管整流电路的设计（反电势、电阻负载），主电路原理图以及原理如下所述。但是在实验室调试时，由于条件限制，我们是使用单相全桥半控（灯箱负载）的主电路板完成调试，两者的控制信号仅差别在移相范围上，但是对控制电路信号的其他要求是相同的，所以能完成调试任务。 （1）画出主电路原理图； 主电路原理图 主电路仿真图
（2）主电路工作原理的说明、主电路元器件参数的计算 工作原理: 根据上图中变压器所标的同名端，当变压器原边输入的交流电压极性为上正下负时，副边标有同名端的极性为正，由此可知晶闸管T1承受正向电压，若在控制角为α时触发T1，T1满足触发条件立即导通，这期间T2因承受反向电压而截止。电流通过副边上半绕组、T1、Rd 和中性抽头流通，将电源电压的正半波加到负载上。在电源电压的负半周期，副边的非同名端极性为正，同样仍在α角处触发T2，T2由于承受正向电压而导通，由于加在T1上为负压而使其截止。此时通路为由副边下半绕组、T2、Rd 和中性抽头构成，电源电压负半波反向后加到负载Rd 上。可知：在|u2|>E 时，才有晶闸管承受正电压，有导通的可能。导通之后， ud=u2，直至|u2|=E ，id 即降至0使得晶闸管关断，此后ud=E 。与电阻负载时相比，晶闸管提前了电角度δ停止导电，δ称为停止导电角。当α > δ时，SCR 从α时刻开始导通；当α < δ时， SCR 从δ时刻开始导通。因此，反电势负载要求触发脉冲有足够的宽度。 电量计算（反电势负载） 最小起始导电角100414.170 arcsin U 2E arcsin δ2 ?== 得δ=29.76o<30o α > δ 时 π δωωδπα) (70)δcos (cos 141t E)d sin U 2(π1E U -2d +?++?= -+=?t V 101U dmax = ?--= δ πα ωωπ t d E t U U 22)sin 2(1 t d E sin U 2π1I -2d ωωδ πα?-= R t
中频电炉使用说明书KMPS-500KW-500Kg 江门市江海区宏进中频电炉有限公司 电话：0750-3821039 传真：0750-3895308 地址：江门市江海区滘头新星新基里5号之一厂房
中频无铁芯感应电炉 一、用途 本设备采用KMPS全集成最新控制电路可控硅中频电源的感应加热，广泛用于精铸、精炼黑色金属及熔炼铜铝锌铟等有色金属。 二、工作条件 1．环境温度摄氏5度—摄氏40度； 2．相对温度不超过90%摄氏度； 3．安装高度，不超过海拔1000米； 4．周围无导电性尘埃腐蚀气体； 5．周围无爆炸危险和剧烈振动； 6．冷却水温度在摄氏5度—摄氏30度，水质硬度不超过8度，混浊度不大于5度，酸碱度PH值在6.5—8.5范围内； 7．三相电源电压波动不大于±5%； 三、技术参数 四、结构简述 1．本设备由炉体、汇流母排、中频电源装置、水冷装置四个部分组成。2．炉体由炉壳、感应圈、炉衬三个主要部分组成，炉壳用非磁性材料制成、感应线圈由矩形空心紫铜管绕制成螺旋状简体，管内熔炼时通冷却水。3．中频电源是利用可控硅整流元器件把三相工频变换成单相中频的静止变装
置，由整流器逆变器主回路、过流、过压、欠水压保护系统，补偿电容器等组成。 五、结构简述 1．本设备的布置可根据使用单位的车间面积工艺流程按照地基图施工安装。2．炉体的安装，必须先按炉体安装基础图筑好基础，注意左右及前后的平衡。3．中频电源安装接上三相四线叫源进线应为185平方，零线10平方。 4．水冷系统接好各进水管和回水管接通中频电源，中频电源进水压力调节至 1 公斤/厘米，感应器进水压力调节至2.5—3公斤/厘米，检查所有冷却系 统水路是否畅通，并排除各连接处、渗水、漏水现象。 六、维修及注意事项 1．必须经常检查各导电系统的接触部分是否良好。 2．炉体外壳连接处在操作过程中防止金属接触形成短路环。 3．在熔炼过程中严禁断水，因此除正常水源外还须增设水塔或备用水泵，当炉衬太薄或其它事故发生需要停炉维修或处理事故时亦应保持水流畅通。4．熔炼过程中应随时注意感应器出水温度和水压使水压保持2～3公斤左右出水温度保持在55度左右。 5．熔炼过程中经常观察炉衬状态，并经常在钢水倒空以后对炉衬各部分进行详细检查，发现有严重侵蚀及裂纹情况应立即采取措施停炉进行修补。 安全注意事项 1．中频炉感应线圈在工作时严禁人员接触，水冷电缆冷却水均有漏电压，能危及人的安全，工作时也不能与其接触。因此，所有这些部位应用木栅栏将其围好，防止人员靠近。 2．感应器是带电体，因此，筑坩埚材料不能含有任何导电材料，如金属、石墨粉等；而且钢水绝不能接触感应器，否则对操作人员将会带来生命危险。3．炉前操作时，炉面板上必须放置干燥木板，操作者应站在木板上，木板上应放绝缘橡胶皮，手戴电焊手套，脚空绝缘鞋，保证操作者的安全。 4．水冷电缆，输水胶管，工作时勿与地面接触，使其保持良好的绝缘状态。5．电路的通水路和中频炉等带电设备维修时应停止供电方可进行。 6．冻炉在重新熔化时，炉体应倾斜30度左右，中频电源功率从10%去起逐步增加，待感应器周围钢水熔化后方可满功率运行。在熔炼过程中，人不能站在中频炉周围，防止意外爆炸事故发生。 7．中频机外壳、电容柜、炉台、减速器和炉脚均保持接地，用10㎜铁元连接，要求接触电阻小于10Ω
宁波广播电视大学 机械设计制造及其自动化专业 《机电接口技术》 课程设计 题目晶闸管触发驱动电路设计 姓名张晋远学号1533101200119 指导教师李亚峰 学校宁波广播电视大学 日期2017 年 4 月20 摘要 晶闸管是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作，为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电流），完成此任务的就是触发电路。本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成
UAA4002、KJ006触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ006； abstract Thyristor is a kind of switch components, can work under high voltage, high current conditions, in order to control thyristor conduction, must be between control level to the cathode with appropriate trigger signal (voltage and current), complete the task is to trigger circuit. This topic in view of the thyristor trigger circuit design, the main part of the circuit by the trigger circuit, communication circuit, synchronous circuit and other circuit link. There is a blocking phase bridge trigger circuit, the sine wave synchronous trigger circuit, the single crystal trigger circuit, the integrated UAA4002, the KJ006 trigger circuit. This includes the working principle of the circuit and the circuit working procedure and the calculation of the relevant parameters. Keywords: thyristor; Trigger circuit; Pulse; KJ006; 目录 第一章绪论 1.1设计背景与意义…………………………………… 1.2 晶闸管的现实应用……………………………………
临沂神州电炉有限公司生产技术部 IGBT系列中频感应熔化炉 通 用 使 用 说 明 书
临沂神州电炉有限公司生产技术部 成都亚峰炉业有限责任公司 目录 第一部分：中频感应熔化炉技术说明------------------------- 3 第二部分：中频感应炉炉体使用说明------------------------- 4 第三部分：KGPS中频电源使用说明书----------------------13 第四部分：操作说明及维护手册------------------------------ 24 第五部分：产品执行标准及运行条件--------------------- ---28 第六部分：中频炉系统安装说明------------------------------ 29 第七部分：附图 1、电气原理图 2、主控板原理图 六脉波中心智能控制板
临沂神州电炉有限公司生产技术部 十二脉波中心智能控制板 第一部分中频感应熔化炉技术说明- 一、技术参数 1、中频熔化炉主要技术参数：
2、设备运行要求： 海拔高度：＜3000m 环境温度：5-42℃ 相对温度：＜90%（平均温度不低于20℃） 环境要求：周围无导电尘埃，爆炸性气体及严重破坏金属和绝缘的腐蚀性气体无明显的震动和颠簸 安装方式：户内 二、控制技术特点简介 1.为并联逆变器研制开发的第五代智能控制器，已广泛应用于各种金属的熔炼、保温及感 应加热设备的电源控制。 2.控制器为单板全集成控制板，采用数字触发，具有可靠性高、精确性高及调试容易，继 电元件少。 3.先进的扫频式类它激、零电压启动技术，启动成功率达100%。 4.逆变控制参考美国（ABB、pillar、Ajax）公司、日本富士电机等国外先进控制技术。 自行开发的逆变控制技术，具有极强的抗干扰能力。 5.自动跟随负载变化，运行时具有非故障性的自动再启动功能以及功率自动调节功能。 6.具有理想的限流、限压，特有的关断时间或逆变角控制，保证设备可靠运行。 7.具有完善的多级保护系统（水压、缺相、欠压、过流、过压、关断时间、直通、操作联 锁等）。 8.具有较高的变频效率1000 Hz及以下大于96%。 第二部分中频感应炉炉体使用说明 一、结构简介 1.炉体部分 中频炉机械部分由炉体、水电引入系统、倾炉装置等组成。 1.1炉体
ZD系列中频感应加热电源说明书 一、概述 ZD系列中频加热电源是江苏油田工程院的专利产品。（专利号为97220550. 0） ZD系列中频加热电源应用了现代电力电子技术，重量轻，效率高，具有过流、短路等自动保护功能，并且输出功率由温度控制传感器进行自动调节。采用该中频电源的电加热系统通过对输出电压和频率的调节，可以对最大加热长度范围内的任意长度的负载进行加热，具有使用寿命长，效率高，体积小、重量轻等优点。ZD系列中频加热电源可以应用于地面集输管线感应加热和井下空心抽油杆加热。 二、工作原理 中频电源首先将三相380V交流电整流成直流电，并滤波。然后再运用电力电子器件IGBT，把直流电逆变成频率和占空比连续可调的单相中频交流电。最后通过隔离变压器，将单相中频交流电输送给加热负载。 三、型号说明 Z D －□ 额定容量（kVA） 电源 中频 四、使用条件 1、环境温度：－15℃～＋40℃ 2、空气相对湿度不大于90％
3、使用场所无严重的振动，周围环境无灰尘、腐蚀性气体 4、输入电压：三相四线交流电50Hz，380V±10％，机壳接零 五、技术数据（仅供参考） 型号 ZD-10 ZD-20 ZD-35 ZD-50 额定容量 10kVA 20kVA 35kVA 50kVA 输入电压 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 380V±10％ 输入电流 5～15A 10～30A 15～55A 20～75A 输出电压 0～240V 0～300V 0～400V 0～500V 装置重量 50kg 80kg 110kg 150kg 加热长度＜200米＜400米＜700米＜1000米 六、安装方法 1、中频感应加热电源与油井的距离R≥15m，对轻烃气含量高的油井要求R≥20 m。 2、中频感应加热电源室内安装时，电源装置左右两侧对墙体的距离应≥1m，电源装置后面对墙体的距离应≥0.5m，不得倾斜。 3、中频感应加热电源室外安装时，应放置在一个相应的防雨外壳内，防雨外壳上下通风，不得倾斜，防雨外壳对其它设备的距离应≥1m。 4、中频电源上部接线柱用四芯铜电缆外接三相380V电网，电源装置机壳用接地线可靠接地； 5、中频电源下部的两个接线柱用单芯铜电缆分别引至加热负载； 中频电源型号四芯输入铜电缆规格接地线规格 相线零线 ZD-10 4 mm2 2.5 mm2 2.5 mm2 ZD-20 6 mm2 4 mm2 4 mm2 ZD-35 10 mm2 6 mm2 6 mm2 ZD-50 16 mm2 10 mm2 10 mm2
电力电子技术课程设计 题目中频加热电源主电路设计 学院 专业班级 学号 学生姓名 指导老师
目录 1 设计内容和设计要求 (3) 1.1 设计内容 1.2 设计要求 2 中频加热电源 (4) 2.1 中频加热电源基本原理 2.2 中频加热电源基本结构 3 整流电路的设计 (6) 3.1 整流电路的选择 3.2 三相桥式全控整流电路 3.3 整流电路参数计算 4 逆变电路的设计 (10) 4.1 逆变电路的选择 4.2逆变电路参数计算 5 保护电路的设计 (14) 5.1过电压保护 5.2 过电流保护 6 设计结果分析 (18) 6.1 仿真结果 6.2 主电路原理图 6.3 结果分析 7 设计心得体会 (23) 8 参考文献 (24)
1 设计内容和设计要求 1.1 设计内容 1) 额定中频电源输出功率PH=100kw，极限中频电源输出功率 P HM=1.1 P H=110kW； 2) 电源额定频率f =1kHz； 3) 逆变电路效率h=95% 4) 逆变电路功率因数：cosj =0.866，j =30o； 5) 整流电路最小控制角amin =15o； 6) 无整流变压器，电网线电压UL=380V； 7) 电网波动系数A=0.95～1.10。 1.2 设计要求 1) 画出中频感应加热电源主电路原理图； 2) 完成整流侧电参数计算； 3) 完成逆变侧电参数计算； 4) 利用仿真软件分析电路的工作过程； 5）编写设计说明书，设计小结。
2 中频加热电源 2.1 中频加热电源基本原理 感应加热利用导体处于交变的电磁场中产生感应电流，即涡流，所形成的热效应使导体本身发热。根据不同的加热工艺的要求，感应加热采用的电源的频率有工频（50HZ），中频（60-10000HZ），高频（高于10000HZ）。感应加热本身的物体必须是导体，感应加热能在被加热物体内部直接生热，因而热效率高，升温速度快，容易实现整体均匀加热或局部加热。 感应加热利用交流电建立交变磁场涡流对金属工件进行感应加热，基本工作原理如图1，A为感应线圈，B为被加热工件，若线圈A 中通以交流电流i1，则线圈A内产生随时间变化的磁场，置于交变磁场中的被加热工件B要产生感应电动势e2，形成涡流i2，这些涡流使金属工件发热，因此，感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属工件，然后在金属工件内部转换成热能，感应线圈与被加热工件不直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
摘要 为了控制晶闸管的导通，必须在控制级至阴极之间加上适当的触发信号（电压及电
流），完成此任务的就是触发电路。 本课题针对晶闸管的触发电路进行设计，其电路的主要组成部分由触发电路，交流电路，同步电路等电路环节组成。有阻容移相桥触发电路、正弦波同步触发电路、单结晶体触发电路、集成UAA4002、KJ004触发电路。包括电路的工作原理和电路工作过程以及针对相关参数的计算。 关键词：晶闸管；触发电路；脉冲；KJ004
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (1) 2.1 概述 (1) 2.2 系统组成整体结构 (2) 2.3 设计方案 (2) 第3章电路设计 (4) 3.1 UAA4002集成芯片构成的触发器 (4) 3.2 阻容移相桥触发电路 (5) 3.3正弦波同步触发电路 (6) 3.4单结晶体管触发电路 (8) 3.5集成KJ004触发电路 (9) 第4章课程设计总结 (12) 参考文献 (14)
绪论晶闸管是晶体闸流管的简称，又称为可控硅整流器，以前被简称为可控硅。在电力二极管开始得到应用后不久，1956年美国贝尔实验室发明了晶闸管，到1957年美国通用电气公司开发出世界上第一只晶闸管产品，并在1958年达到商业化。由于其开通时刻可以控制，而且各方面性能均明显胜过以前的汞弧整流器，因而立即受到普遍欢迎，从此开辟了电力电子技术迅速发展和广泛应用的崭新时代，其标志就是以晶闸管为代表的电力半导体器件的广泛应用，有人称之为继晶体管发明和应用之后的又一次电子技术革命。自20世纪80年代以来，晶闸管的地位开始被各种性能更好的全控型器件取代，但是由于其所能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。 20世纪80年代以来，信息电子技术与电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了一代高频化、全控型、采用集成电路制造工艺的电力电子器件，从而将电力电子技术又带入一个崭新时代。门极可关断晶闸管、电力晶体管、电力场效应晶体管和绝缘栅双极晶体管就是全控型电力电子器件的典型代表。晶闸管的种类较多，有单向晶闸管、双向晶闸管、光控晶闸管、直流开关晶闸管（即门级可关断晶闸管）、寄生晶闸管（即功率场效应管IGBT）、无控制极晶闸管等。 晶闸管在电力电子技术上有很广泛的应用，整流电路（交流变直流）、逆变电路（直流变交流）、交频电路（交流变交流）、斩波电路（直流变直流），此外，还可用作无触点开关。 又晶闸管是半控型器件，因此在控制极和阴极间的触发信号是必不可少的。而触发电路的作用是产生符合要求的门级触发脉冲，保证在需要是晶闸管立即由阻断状态变为导通状态。广义上讲，触发电路包括对其触发时刻进行控制的相位控制环节、放大和输出环节。而触发电路的形成又有许多种形式。 本课程设计研究的是基于螺旋式晶闸管KP50的触发电路。 课程设计的方案 概述要使晶闸管开始导通，必须施加触发脉冲，在晶闸管触发电路中必须有触 发电路，触发电路性能的好坏直接影响晶闸管电路工作的可靠性，也影响系统的控制精度，正确设计触发电路是晶闸管电路应用的重要环节。
普传科技PI7800MF系列中频感应加热电源的应用 【前言】 普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源，主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用32位DSP及大规模数字专用集成电路，IGBT/IPM功率器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。 在石油工业应用上，由于中频电源涡流感应加强,导致集肤效应更强,漏磁减少,因此电加热效果大大好于工频电源。该设备可替代现有的工频加热电源，节能效果达到30%以上，大大地降低了采油生产能源的消耗。本专用电源对电网没有污染，与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。 一、电源基本框图及原理 1.1 电路基本构成如下： TI DSP 1.2 原理：中频加热电源主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相 逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三 相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。 逆变电路是由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器：核心部分逆变器由大功率
项目五中频感应加热电源 【学习目标】： 完成本项目的学习后，能够： 1．了解中频感应加热装置的基本原理及应用。 2．掌握中频感应加热装置的组成、各部分电路（三相桥式整流电路、触发电路、并联谐振逆变电路、保护电路）的工作原理。 3．掌握触发电路与主电路电压同步的概念以及实现同步的方法。 4．了解常用的中频感应加热装置的使用注意事项。 5．熟悉中频感应加热装置的安装、调试，简单的故障维修方法。 6．了解三相有源逆变电路工作原理及有源逆变电路的应用 【项目描述】：中频电源装置是一种利用晶闸管元件把三相工频电流变换成某一频率的中频电流的装置，广泛应用在感应熔炼和感应加热的领域。图5-1是常见的感应加热装置。 【相关知识点】： 一、中频感应加热电源概述 1．感应加热的原理 （1）感应加热的基本原理 1831年，英国物理学家法拉第发现了电磁感应现象， 并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区 域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如 果闭合就会产生感应电流。电流的热效应可用来加热。 例如图5-2中两个线圈相互耦合在一起，在第一个线 圈中突然接通直流电流（即将图中开关S突然合上）或突
然切断电流（即将图中开关S突然打开），此时在第二个线圈所接的电流表中可以看出有某一方向或反方向的摆动。这种现象称为电磁感应现象，第二个线圈中的电流称为感应电流，第一个线圈称为感应线圈。若第一个线圈的开关S不断地接通和断开，则在第二个线圈中也将不断地感应出电流。每秒内通断次数越多（即通断频率越高），则感生电流将会越大。若第一个线圈中通以交流电流，则第二个线圈中也感应出交流电流。不论第二个线圈的匝数为多少，即使只有一匝也会感应出电流。如果第二个线圈的直径略小于第一个线圈的直径，并将它置于第一个线圈之内，则这种电磁感应现象更为明显，因为这时两个线圈耦合得更为紧密。如果在一个钢管上绕了感应线圈，钢管可以看作有一匝直接短接的第二线圈。当感应线圈内通以交流电流时，在钢管中将感应出电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。平常在50Hz的交流电流下，这种感生电流不是很大，所产生的热量使钢管温度略有升高，不足以使钢管加热到热加工所需温度（常为1200℃左右）。如果增大电流和提高频率（相当于提高了开关S的通断频率）都可以增加发热效果，则钢管温度就会升高。控制感应线圈内电流的大小和频率，可以将钢管加热到所需温度进行各种热加工。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 利用高频电源来加热通常有两种方法： ①电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热等） ②感应加热：利用高频电流（比如密封包装等） 1）电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材、橡胶等。微波炉就是利用这个原理。原理如图5-3.： 图5-3电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产 生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中， 介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转 或振动，从而产生热量，达到加热效果。 2）感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变
1500kW/3T中频无心感应熔铝炉 使用说明书 西安欣悦电器有限责任公司 电话：（029）88323945 88321751 88321954 二〇一九年八月二十五日
第一章设备安装说明 设备安装说明 对冷却系统的要求 远距离布线和连锁的注意事项 第二章控制操作与指示仪表简介 指示仪表 指示灯和LED 按钮及开关 可选控制功能 操作程序 第三章设备简介 主要技术参数 功率主电路 整流部分 逆变部分 输出电路 电子控制系统 感应体工作原理 调试 第四章维护保养 安全预防措施 定期保养 推荐的保养日程表 故障检修 总述 基本的电源电路检修 第五章设备供货范围及随机文件 第六章技术保证及存储
第一章设备安装说明 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 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：符合高、低压电机电器安装条件： ⑴海拔不超过1000m；
PI7800MF 系列中频感应加热电源 大连普传科技股份有限公司 深圳市普传科技有限公司 企划部/工程部 https://www.doczj.com/doc/693580595.html, 第一部分感应加热与变频电源
普传科技变频技术应用系列—中频电源 一、基本原理 1、集肤效应及感应加热 1.1集肤效应：当交流电流通过导线时,在导线周围产生交变的磁场，处在交变磁 场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，形似水的旋涡，称做涡流。 在直流电路内，均匀导线的横截面上的电流密度是均匀的，而当交流电通过导线时，由于交变磁场的作用，在导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠 近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应(也称趋肤效应)。交 流电的频率越高，则集肤深度越深，同时其交流阻抗也变大，因此在相同数值的电流作 用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热 效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。 1.2感应加热：1831 年法拉第发现电磁感应规律、1868 年福考特提出涡流理论、1840 年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，构成感应加热之理论基础。 交变的电流产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。感应 加热的加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。随着电力电子技术 的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。 在金属加工上，感应加热热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这 种热处理工艺常用于表面淬火、局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。 将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生 交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，感应电流在工件截 面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的 电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内 部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却， 即可实现表面淬火。 2、感应加热的作用及应用 感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，其加热效率高、速度快、可控 性好及易于实现自动化等优点，广泛应用于金属熔炼、透热、热处理和焊接等工业生产 过程中，成为冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可 缺少的技术手段。如表 1 所列。 感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式所具有的一些 独特性。 1）加热速度快，可节能。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节 省了热传导时间。其它加热是从外到内，导热时间长。据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的1/10。 2）加热温度高，是非接触式的电磁感应加热。 3）可进行局部加热，容易控制加热部位。被加热产品质量稳定，加热工件的质量 再现性与重复性好，各种参数容易控制。 4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5%～1%范围内。 5）感应加热的热效率高，一般可达50%-70%，而火焰炉的热效率一般只有30%左右。 6）容易实现自动化控制。
基于单片机的晶闸管触发器的设计 1 引言 晶闸管也叫可控硅整流器．是目前工业应用中最为广泛的大功率变换器件。晶闸管在烧结炉、电弧炉等整流场合主要采用移相触发控制，即通过调节晶闸管导通时刻的相位实现控制输出。传统的晶闸管触发器采用模拟控制电路，无法克服其固有缺点。数字式控制电路与模拟式相比，主要优点是输出波形稳定和可靠性高，但其缺点是电路比较复杂，移相触发角较大时控制精度不高。随着单片机技术的发展，由单片机组成的控制电路的优势越明显，除具有与数字式触发电路相同的优点外，更因其移相触发角通过软件计算完成，触发电路结构简单，控制灵活，温漂影响小，控制精度可通过软件补偿，移相范围可任意调节等特点，目前已获得业界的广泛认可。以三相桥式全控整流电路为例，介绍应用单片机组成晶闸管触发器硬件电路的设计，以及软件实现移相触发脉冲控制的方法。 2 单片机触发器的组成 单片机控制的晶闸管触发器主要由同步信号检测、CPU硬件电路、复位电路和触发脉冲驱动电路4部分组成，如图l所示。CPU通过检测电路获知触发信号，依据所要控制的电路要求，通过编程实现预定的程序流程，在相应时间段内通过单片机I/O端输出触发脉冲信号，复位电路可保证系统安全可靠的运行。 点击看原图 3 移相触发脉冲的控制原理
相位控制要求以变流电路的自然换相点为基准，经过一定的相位延迟后，再输出触发信号使晶闸管导通。在实际应用中，自然换相点通过同步信号给出，再按同步电压过零检测的方法在CPU中实现同步，并由CPU控制软件完成移相计算，按移相要求输出触发脉冲。 图2为三相桥式全控整流电路，触发脉冲信号输出的时序也可由单片机根据同步信号电平确定，当单片机检测到A相同步信号时，输出脉冲时序通常采用移相触发脉冲的方法，即用一个同步电压信号和一个定时器完成触发脉冲的计算。这在三相电路对称时是可行的。因为三相完全对称，各相彼此相差120°，电路每隔60°换流一次，且换流的时序事先已知。该方法所用单片机资源少，只需一个同步信号，电路比较简单，但软件设计工作量稍大。 因为只用一个同步输入信号，所有晶闸管的触发脉冲延迟都以其为基准。为了保证触发脉冲延迟相位的精度，用一个定时器测量同步电压信号的周期，并由此计算出60°和120°电角度所对应的时间。由于三相桥式全控整流电路的触发电路，必须每隔60°触发导通一只晶闸管，也就是说，每隔60°时间必然要输出一次触发脉冲信号，因此作为基准的第一个触发脉冲信号必须调整到小于60°才能保证触发脉冲不遗漏。当以A相同步电压信号为基准，单片机检测到A相同步电压信号正跳变时，启动定时器工作，当定时器溢出时，输出第一个触发脉冲信号，以后由所计算出的周期确定每隔60°己时输出一次触发脉冲，直到单片机再次检测到A相同步信号的正跳变时，这个周期结束，开始下一个周期。需要注意，从单片机检测到同步电压正跳变到输出第一个触发脉冲信号的时间，必须调整到小于等于60°电角度时间，否则会造成触发脉冲的遗漏。第一个触发脉冲相
KGPS—500KW/1000Hz全集成电路控制晶闸管中频电源 使用说明书 西安奥邦科技有限公司 电话:(029) 62606501 二〇〇九年十月
目录 一、概述............................... .. (1) 二、产品环境条件和对冷却水的要求......... (1) 三、主要技术参数....................... .. (1) 四、外形及结构........................ ...... .. (2) 五、线路原理............................... . (2) 六、调试.................................. ..... ..5 七、设备的安装及使用................. . (7) 八、维护和检修......................... .. (7) 九、中频电炉操作范......................... .... .8 十、操作注意事项........................ (9) 十一、附图.......................... . (10) 1.控制电路原理图 2.主电路原理图
.1. 一、概述 晶闸管中频电源是一种将工频50赫兹交流电变为中频500-10000赫兹交流电的静止式变频装置。适用于金属熔炼,透热,淬火及各种金属钎焊等感应加热场合,尤其适用于需要频繁启动的工作场合。 KGPS型号含义如下: KG P S --□/□ │││││ │││││ 晶闸管───┘│││└───额定输出频率(千赫) 变频装置────┘││ 水冷却───────┘└────额定输出功率 二、产品环境条件和对冷却水的要求: 1.产品环境条件:符合高、低压电机电器安装条件: a.海拔不超过1000m; b.环境温度在5-40℃范围内; c.使用地区最湿月每日最大相对湿度的平均值不大于90%; d.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; e.没有明显的振动和颠簸; f.工频进线三相电源应近似对称,其不平衡度不大于5%; g.工频进线三相电源电压波动范围不大于±5%。 2.产品对冷却水的要求: 水质要求: a.总硬度2.25--3.5度(CaO含量2.25--3.5mg当量) b.溶解性固体 <300mg/L c.PH值 7--7.5 d.碱度 60mg/L e.电导率 <500us/cm 供水系统: a.最高进水温度 <35℃ b.最低进水温度 >5℃ c.进水压力 0.2--0.3MPa d.出水温度 <55℃ 说明：晶闸管中频电源及配套电容器在断水的情况下运行将会产生晶闸管烧坏、电容器损坏等严重事故。因此,除装置本身带有水压保护外,操作者仍需经常观察水系统运行情况，并对水系统进行精心维护。