中频炉原理结构.pptx

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1、INDUCTOTHERM感应熔化系统的基本结构感应熔化系统的基本结构整流部分整流部分交流电经过整流交流电经过整流交流电经过整流交流电经过整流变成直流电，直变成直流电，直变成直流电，直变成直流电，直流能量被储存流能量被储存流能量被储存流能量被储存逆变部分逆变部分直流电经过逆变器直流电经过逆变器直流电经过逆变器直流电经过逆变器变成所要求频率的变成所要求频率的变成所要求频率的变成所要求频率的交流电交流电交流电交流电炉体部分炉体部分交流电供给炉体交流电供给炉体交流电供给炉体交流电供给炉体部分部分部分部分第1页/共47页恒定的直流电流在恒定的直流电流在直流部分流动直流部分流动交流电整流变成直流电，交流电

2、整流变成直流电，直流能量储存在电抗器直流能量储存在电抗器中中炉体线圈和电容器并联炉体线圈和电容器并联连接连接INDUCTOTHERM电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器第2页/共47页恒定的直流电压供恒定的直流电压供给逆变器给逆变器交流电经过整流变成直交流电经过整流变成直流电，直流能量储存在流电，直流能量储存在电容器中电容器中炉体线圈和电容器串联炉体线圈和电容器串联连接连接INDUCTOTHERM电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器第3页/共47页INDUCTOTHERM能量储存能量储存电流反馈逆变器电流反馈逆变器整流部分直流电抗器短接回路逆变器电容器炉体线圈启动回路直流能量储存在电抗器中，是

3、一种动能这种能量形式类似于飞轮停止的飞轮是没有动能的，除非消耗能量让它转动要想让它停下来也必须消耗能量$第4页/共47页INDUCTOTHERM能量储存能量储存电压反馈逆变器电压反馈逆变器整流部分滤波电容器逆变器炉体线圈直流能量储存在电容器中，是直流能量储存在电容器中，是直流能量储存在电容器中，是直流能量储存在电容器中，是一种势能，当电源合闸时电容一种势能，当电源合闸时电容一种势能，当电源合闸时电容一种势能，当电源合闸时电容器立即被充电器立即被充电器立即被充电器立即被充电电容器第5页/共47页INDUCTOTHERM 并并并并并并 联联联联联联 连连连连连连 接接接接接接 线线线线线线 路路路

4、路路路串串串串串串 联联联联联联 连连连连连连 接接接接接接 线线线线线线 路路路路路路第6页/共47页INDUCTOTHERMCONTROLLABILITYCONTROLLABILITY电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器 70-80%的线圈电流在感应线圈和电容器之间流的线圈电流在感应线圈和电容器之间流动，这部分线圈电流是不可控的动，这部分线圈电流是不可控的 只有只有 20-30%的线圈电流流过可控硅的线圈电流流过可控硅 逆变器只能控制逆变器只能控制2030%的线圈电流的线圈电流7080%7080%2030%2030%第7页/共47页INDUCTOTHER

5、MCONTROLLABILITYCONTROLLABILITY电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器电流反馈并联逆变器V1V1V1并联线路中，感应线圈、电容器、逆变器上的电压是相同的并联线路中，感应线圈、电容器、逆变器上的电压是相同的为了调节为了调节0-7080%的功率，必须通过改变直流电压来改变功率的功率，必须通过改变直流电压来改变功率V2V2V2DCV1DCV2第8页/共47页INDUCTOTHERM可可可可 控控控控 制制制制 性性性性电电电电 流流流流 反反反反 馈馈馈馈 并并并并 联联联联 逆逆逆逆 变变变变 器器器器1234 1.启动逆变器4.短接回路用于直流能量通

6、过电抗器释放3.通过改变整流桥的移相角改变直流电压来控制70 80%功率 2.逆变器控制20%-30%的线圈电流电流反馈并联逆变器有电流反馈并联逆变器有4个控制点个控制点第9页/共47页INDUCTOTHERM可可可可 控控控控 制制制制 性性性性电电电电 压压压压 反反反反 馈馈馈馈 串串串串 联联联联 逆逆逆逆 变变变变 器器器器在串联线路中在串联线路中100%的线圈电流流过逆变线圈电流流过逆变器，逆变器可完全控制电流的变化器，逆变器可完全控制电流的变化 100%100%第10页/共47页INDUCTOTHERM可可可可 控控控控 制制制制 性性性性电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器电压

7、反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器串联线路中感应线圈和电容器串联连结起到分压作用串联线路中感应线圈和电容器串联连结起到分压作用逆变器上的压降逆变器上的压降V2只占感应线圈电压只占感应线圈电压V1的的20%-30%V1V2第11页/共47页INDUCTOTHERM可可可可 控控控控 制制制制 性性性性电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器电压反馈串联逆变器1逆变器控制简单、可靠、反应速度快逆变器控制简单、可靠、反应速度快电压反馈串联逆变器只有一个控制点 第12页/共47页INDUCTOTHERM可控硅是由其可控硅是由其 KVA来定义的来定义的 电流电流 X 电压电压可控硅是一种电流

8、控制器件可控硅是一种电流控制器件由于过电压而损坏可控硅的几率远远由于过电压而损坏可控硅的几率远远大于由于过电流损坏可控硅的几率大于由于过电流损坏可控硅的几率第13页/共47页INDUCTOTHERM可控硅是由可控硅是由KVAKVA值值 电流电流 X X 电压来定义的电压来定义的并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态在串联线路中可控硅处于低电压大电流的工作状态在串联线路中可控硅处于低电压大电流的工作状态在串联线路中可控硅处于低电压大电流的工作状态在串联线路中可控硅处于

9、低电压大电流的工作状态第14页/共47页INDUCTOTHERM功率线圈电压逆变电压TIMETIMETIME0 00MMMA AAXIXIXIMMMU UUMMM逆变电流线圈电流TIMETIMETIME0 00MMMA AAXIXIXIMMMU UUMMM串联线路串联线路串联线路 并联线路并联线路并联线路?第15页/共47页INDUCTOTHERM感应电流感应电流每一个料块表面产生感每一个料块表面产生感每一个料块表面产生感每一个料块表面产生感应电流应电流应电流应电流二次回路的感应电流二次回路的感应电流二次回路的感应电流二次回路的感应电流每一个接触点都具有高每一个接触点都具有高每一个接触点都具有

10、高每一个接触点都具有高的电阻值的电阻值的电阻值的电阻值第16页/共47页INDUCTOTHERM熔化效率熔化效率熔化效率熔化效率留量熔炼留量熔炼留量熔炼 和和和 批量熔炼批量熔炼批量熔炼100100909080807070熔化效率熔化效率%TIMETIME第17页/共47页频频 率率 改改 变变 的的 影影 响响INDUCTOTHERM100 100 HzHz200 200 HzHz500 500 HzHz1000 1000 HzHz50 50 HzHz1000 1000 kW 4 kW 4 TonneTonne1000 1000 kW 4 kW 4 TonneTonne1000 1000 k

11、W 4 kW 4 TonneTonne1000 1000 kW 4 kW 4 TonneTonne1000 1000 kW 4 kW 4 TonneTonne1250 1250 kW 4 kW 4 TonneTonne2000 2000 kW 4 kW 4 TonneTonne3000 3000 kW 4 kW 4 TonneTonne4000 4000 kW 4 kW 4 TonneTonne1000 1000 kW 3 kW 3 TonneTonne1000 1000 kW 2 kW 2 TonneTonne1000 1000 kW 1.5 kW 1.5 TonneTonne1000 10

12、00 kW 1 kW 1 TonneTonne提高频率提高频率增大功率增大功率减小炉体容量减小炉体容量第18页/共47页INVERTER TECHNOLOGYINDUCTOTHERM第19页/共47页INDUCTOTHERMIGBT-SCRIGBT-SCR每个每个IGBT需要两个触发模块需要两个触发模块一个控制开通，一个控制关断一个控制开通，一个控制关断第20页/共47页INDUCTOTHERMIGBT-SCRIGBT-SCR第21页/共47页INDUCTOTHERMIGBTIGBT第22页/共47页INDUCTOTHERMIGBT-SCRIGBT-SCR功率功率功率功率功率功率 Power-

13、TrakPower-TrakPower-Trak 其他其他其他其他其他其他额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量 可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量/触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路 IGBT IGBT IGBT数量数量数量数量数量数量/触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路1,000228161,5004412242,0006616322,5008820403,000882448功率功率功率功率功率功率 Dual-TrakDual-TrakDual-Trak 其他其他其他其他其他其他额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量额定容量

14、 可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量可控硅数量/触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路 IGBT IGBT IGBT数量数量数量数量数量数量/触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路触发电路1,0004416241,5008824482,000121232642,500161640803,00016164896第23页/共47页INDUCTOTHERM逆变开关器件逆变开关器件逆变开关器件逆变开关器件逆变开关器件逆变开关器件可控硅可控硅60 Hz-10 kHz熔化熔化加热加热高频加热高频加热MOSFET 30 kHz-1 MGHz能量储能量储存量存量频率频率IGBT3

15、kHz-50 kHz第24页/共47页INDUCTOTHERM短路保护短路保护短路保护短路保护短路保护短路保护第25页/共47页INDUCTOTHERM功率因数功率因数串联线路串联线路 和和 并联线路并联线路比较比较功率大小功率大小功率大小功率大小1010202030304040505060607070808090901001001 10.80.80.60.60.40.40.20.20 0功率因数功率因数功率因数功率因数第26页/共47页INDUCTOTHERM整流变压器的KVA 串联线路串联线路和和并联线路并联线路的比较的比较 100100功率大小功率大小功率大小功率大小1010202030

16、3040405050606070708080909010010080806060404020200 0变压器的变压器的变压器的变压器的KVAKVA120120第27页/共47页INDUCTOTHERM串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量串联逆变线路中谐波电流的含量谐波次数谐波次数5th 7th 11th 13th 17th 19th 谐波含量谐波含量串联逆变线路中变压器的串联逆变线路中变压器的KVA值最小，因此谐波含量最小值最小，因此谐波含量最小17.5 11 04.5 03 01.5 01

17、.253相相6脉冲脉冲02 01.5 04.5 03 00.22 00.156相相12脉冲脉冲02 01.5 01 00.75 00.22 00.1512相相24脉冲脉冲第28页/共47页INDUCTOTHERM通过斩波来控制直流电压通过斩波来控制直流电压通过斩波来控制直流电压通过斩波来控制直流电压功率因数和可控硅移相角的关系功率因数和可控硅移相角的关系功率因数和可控硅移相角的关系功率因数和可控硅移相角的关系306090120150相控角相控角Power Factor180串联线路串联线路不控制整流，始终在最不控制整流，始终在最高电压高电压并联线路并联线路可控整流降低直流电可控整流降低直流电压

18、时的功率因数压时的功率因数线功率因数自动减小线功率因数自动减小最大的线功率因数最大的线功率因数00.20.40.60.81第29页/共47页INDUCTOTHERMWAVE CHOPPING TO CONTROL DC VOLTAGEWAVE CHOPPING TO CONTROL DC VOLTAGE0平均直流电压及波纹平均直流电压及波纹全导通时的最大电压全导通时的最大电压通过斩波降低电压通过斩波降低电压功率因数功率因数 0.95功率因数功率因数 0.4第30页/共47页INDUCTOTHERML2L1L302 3 4 5 61879 10 11126相供电线路Fully Conductin

19、gRectifiedL5L4L6电压反馈线路的功率因数理论上可达到电压反馈线路的功率因数理论上可达到0.98平均直流电压及波纹平均直流电压及波纹第31页/共47页INDUCTOTHERM并联逆变器和串联逆变器的性能比较并联逆变器和串联逆变器的性能比较并联逆变器和串联逆变器的性能比较并联逆变器和串联逆变器的性能比较电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈功率因数随着功率下降而降随着功率下降而降低低恒定大于恒定大于0.95电流畸变 较低较低 0.95 较高较高 q 线电压毛刺较高较高较低较低第32页/共47页INDUCTOTHERM第33页/共47页INDUCTOTHERMDUAL-TRAK炉体炉体炉体炉

20、体1 1炉体炉体炉体炉体2 20 0100%100%kWkW0 0100%100%kWkW功率能够在额定功率范围内以任意比例分配功率能够在额定功率范围内以任意比例分配第34页/共47页INDUCTOTHERMDUAL-TRAK199319931993年年年121212月月月212121日日日应达公司应达公司应达公司应达公司应达公司应达公司第35页/共47页INDUCTOTHERMDUAL-TRAK双供电电源双供电电源3,6 或或 12相交流电相交流电整流桥整流桥滤波电容滤波电容逆变器逆变器炉体线圈炉体线圈炉体电容器炉体电容器FURNACE COIL炉体电容器炉体电容器逆变器逆变器0-100%功

21、率功率0-100%功率功率功率分配控制功率分配控制 这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保持在持在持在 100%100%100%第36页/共47页INDUCTOTHERMDUAL-TRAK双供电电源双供电电源3,6 或或 12相交流电相交流电整流桥整流桥滤波电容滤波电容逆变器逆变器炉体线圈炉体线圈炉体电容器炉体电容器FURNACE COIL炉体电容器炉体电容器逆变器逆变器0-100%功率功率0-100%功率功率功率分配控制功率分配控制 这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保这一点的能量恒定保持在持在持在 100%100%100%第37页/共47页INDUCTOTHERM双供电电源

22、第38页/共47页MELTING CYCLEINDUCTOTHERM单单单单 供供供供 电电电电 系系系系 统统统统TimeTimeMaximumMaximum功率功率功率功率铁水量铁水量铁水量铁水量生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期非生产的除渣和浇注周期非生产的除渣和浇注周期非生产的除渣和浇注周期非生产的除渣和浇注周期 总的周期时间总的周期时间总的周期时间总的周期时间X 100=X%X 100=X%电源的利用率电源的利用率电源的利用率电源的利用率生产周期时间生产周期时间生产周期时间生产周期时间总的周期时间总的周期时间总的周期时间总的周期时间X X 小于小于小于小于100100%

23、50%到到到到 7575%得很正常的得很正常的得很正常的得很正常的第39页/共47页POWER-TRAKPOWER-TRAKMELTING CYCLEINDUCTOTHERM双双双双 供供供供 电电电电 系系系系 统统统统第一个生产周期第一个生产周期第一个生产周期第一个生产周期铁水量铁水量铁水量铁水量炉炉炉炉2 2MaximumMaximum功率功率功率功率铁水量铁水量铁水量铁水量-炉炉炉炉1 1TimeTime生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期非生产周期非生产周期非生产周期非生产周期第二个生产周期第二个生产周期第二个生产周期第二个生产周期 第三个生产周期第三个生产周期第三个生产

24、周期第三个生产周期第40页/共47页POWER-TRAKPOWER-TRAK熔熔 化化 周周 期期INDUCTOTHERM双双双双 供供供供 电电电电 系系系系 统统统统第一个生产周期第一个生产周期第一个生产周期第一个生产周期MaximumMaximumTimeTime生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期生产熔化周期 非生产周期非生产周期非生产周期非生产周期第二个生产周期第二个生产周期第二个生产周期第二个生产周期第一个炉体在第一个炉体在第二个炉体第二个炉体完全熔化完毕之前进行除渣并倒空，电源功率的利用率有可能达到完全熔化完毕之前进行除渣并倒空，电源功率的利用率有可能达到 100%第41页/共47页INDUCTOTHERMMULTI-TRAK 第42页/共47页INDUCTOTHERMMULTI-TRAK 第43页/共47页第44页/共47页INDUCTOTHERM第45页/共47页INDUCTOTHERM第46页/共47页感谢您的观看！第47页/共47页