西安偉通力科技有限公司

西安中頻爐、中頻熔煉爐、串聯(lián)中頻爐更節(jié)能、更有經(jīng)驗

目前我國中頻電爐行業(yè)發(fā)展非常迅猛，技術(shù)上，國產(chǎn)設(shè)備的水平已經(jīng)接近全部較高水平。就中頻電源來說，主電路采用的都是交流-直流-交流的換流方式，即先用整流器把工頻市電整流成脈動直流電，再用濾波器把他變成平滑直流電，較后由逆變器逆變成單相中頻。根據(jù)補償電容器與負載聯(lián)接形式的不同，可以分為串聯(lián)諧振中頻電源和并聯(lián)諧振中頻電源二種。

并聯(lián)諧振電源因為補償電容器和電爐的感應(yīng)線圈自成振蕩回路，流過逆變電力半導(dǎo)體器件的電流通常是負載電流的1/6—1/10（熔化負載），這使得并聯(lián)諧振中頻電源在相同的逆變電力半導(dǎo)體器件的條件下容易做到更大的功率。

串聯(lián)諧振中頻電源應(yīng)用的比較晚，上世紀90年代以后才開始在國內(nèi)推廣應(yīng)用。因為其獨特的功率調(diào)節(jié)方式，可以實現(xiàn)一拖二輸出，連續(xù)生產(chǎn)鐵水而受到用戶的青睞。通常中頻電源的功率調(diào)節(jié)是在較前面的整流器上完成，通過控制整流可控硅的導(dǎo)電角來控制輸出電壓，達到調(diào)節(jié)輸出功率的目的。串聯(lián)諧振中頻電源采用改變逆變器工作頻率的方式來調(diào)節(jié)輸出功率，當工作頻率接近諧振頻率時輸出功率增加，遠離時輸出功率減小，而整流器的輸出電壓恒定不變，這也是串聯(lián)諧振中頻爐被稱為變頻爐的原因。正是因為這個特性，在一個整流器上面可以掛載多個逆變器，通過適當?shù)墓β驶ユi控制，只要保證所有逆變器的輸出功率之和不超過整流器的有效負載能力，每個逆變器都能夠獨自控制各自的輸出功率以滿足需求。典型的應(yīng)用就是一拖二變頻爐，一臺整流器帶了二個逆變器驅(qū)動二臺規(guī)格相同的電爐，這樣可使一臺變頻電源的功率能靈活的分配給兩臺爐體，即把一臺電源的大功率分配給熔化爐，余下小功率分配給保溫爐，從而實現(xiàn)一熔化一保溫，使電爐系統(tǒng)具備連續(xù)生產(chǎn)鐵水的能力。

這二種類型的中頻電源各自有其優(yōu)點和缺點。因為整流器不需要控制，或只需淺度控制，使得串聯(lián)諧振中頻電源的網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)很高且與輸出功率無關(guān)，這使他的應(yīng)用不會增加電網(wǎng)的無功損耗。在連續(xù)的造型線上采用串聯(lián)諧振一拖二電爐是典型的選擇，一拖二工作方式為造型線連續(xù)供應(yīng)鐵水，串聯(lián)諧振的原理使得保溫的那個電爐不會給電網(wǎng)帶來額外的無功。串聯(lián)諧振使得逆變可控硅要通過全部的負載電流，相同的輸出功率就需要更多的可控硅并聯(lián)，這造成了兩個問題，一是使設(shè)備的造價上升，二是更多的可控硅帶來了更多的損耗，相同的設(shè)計規(guī)范下，每噸鐵水的熔化成本將上升。并聯(lián)諧振中頻電源因為在整流器上控制輸出功率，當輸出功率降低的時候會產(chǎn)生非常大的無功損耗，因此他適合于純?nèi)刍�的�?yīng)用（基本不保溫或很短的保溫操作），類似于一班造型，一班熔化澆注，一班清理的生產(chǎn)流程就是其典型應(yīng)用，高功率熔化完畢后鐵水馬上去澆注，中頻電源基本沒什么低功率工作的時間，也就不會產(chǎn)生額外的無功損耗。

中頻電爐在一個完整的熔化過程中，電爐的阻抗不是恒定的，而是隨爐料溫度和爐料密實程度的變化而變化。通常，爐料溫度越低，加料越密實，則電爐的阻抗就越小。如果以滿爐額定溫度的工況為基準的話，熔化過程中電爐阻抗的變化范圍是這個數(shù)字的35%左右。電爐阻抗的變化有二個較端，一是冷態(tài)加滿料，剛開始送電的時候，這時由于爐料溫度低，電阻率小，所以電爐阻抗較��；另外一個較端發(fā)生在爐料的溫度達到居里點的時候，這時候鐵開始失去導(dǎo)磁性，但是又沒有熔化，爐料的密實程度沒有得到改善，這個時候電爐的阻抗非常大。在這以后，隨著溫度的上升，熔化的鐵水逐漸填滿固體料之間的空隙，電爐的阻抗趨于穩(wěn)定。串聯(lián)諧振電源可以通過調(diào)節(jié)中頻電源的工作頻率，實現(xiàn)阻抗的調(diào)節(jié)。工作頻率的變化能夠直接改變電爐的阻抗，當電爐阻抗太低時，適當?shù)纳�高工作頻率，而阻抗太高時，則降低工作頻率。通過這樣的調(diào)節(jié)，能夠使整個熔化過程中，電爐的阻抗基本一致，從而保證中頻電源始終在額定功率下工作。并聯(lián)諧振電源逆變器是用微控制器控制的，其逆變控制部分采用了人工智能控制程序，該程序在需要時可以小范圍改變逆變器的逆變角（在可控硅關(guān)斷時間允許范圍內(nèi)），因此使并聯(lián)逆變器具有了小范圍調(diào)節(jié)負載等效直流電阻的能力，和整流器的電流余量相配合，使這種可控硅并聯(lián)逆變中頻電源具有接近恒功率輸出的能力（不能完全達到）。 

中頻電源和電爐及補償電容構(gòu)成了一個農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系體，不可分割。負載的變化，或負載阻抗匹配的是否合適，會直接影響電源的額定功率；頻率是否能達到設(shè)計的目標，也會影響感應(yīng)加熱的效率。感應(yīng)線圈（負載）的設(shè)計計算十分復(fù)雜，要設(shè)計出一個滿意的負載線圈并非易事。目前采用的計算方法是忽略次要參數(shù)，或依靠經(jīng)驗修正過的公式來設(shè)計，有非常大誤差。今后為方便這方面的設(shè)計，需要在理論指導(dǎo)下建立準確的數(shù)字模型，特別是利用計算機的模仿技術(shù)，以便更大范圍地適應(yīng)各種型式負載的計算精度。在國外，在負載感應(yīng)器（線圈）用計算機輔助設(shè)計和模仿方面已開發(fā)了專項使用的軟件，值得我們借鑒。