新型锻造用IGBT串联谐振中频感应加热炉
成都多林电器有限责任公司曾晓林
本文分析了现有可控硅中频炉存在的不足，介绍了一种用于锻造的新型中频感应加热炉，它的功率器件由IGBT担任，电路特征为串联谐振，它具有显著的节能效果及可在任何负载条件下均可启动成功的特点。
目前绝大多数锻造厂家使用的锻造用中频感应加热炉主要是上世纪70年代初发展起来的由可控硅担任变频的中频感应加热设备，主体电路如下图：(图一) 此电路的主要特点：可控硅斩波调压、可控硅变频、并联谐振。
D1D5
D3
D6
D4
D2T1
T2
L2
C
T4
T3 L1
整流部分由6只可控硅完成将三相交流电变成直流，同时担任设备的功率调节。此整流电路的缺点是：功率调节是通过调节可控硅的导通角实现的，导通角减小，电网的功率因数就会降低，用户不得不另配功率因数补偿柜，增加新的投入。整流后的直流滤波由直流电抗器完成，此部分带来1%~3%的损耗，变频电路由4只可控硅完成，变频电路的损耗大约为5%。受可控硅关断的制约，变频回路的功率因数只能达到0.8~0.85。输出电路是由感应线圈（炉体）和补偿电容组成的并联谐振电路。受可控硅耐压的限制，中频电压通常≤750V，因此，感应线圈上的电流通常是直流电流的10~15倍，（10~15是振荡回路的品质因数，也叫Q值，并联谐振电路的特征是振荡电流是直流电流的Q倍）所以并联谐振输出电路通常有较大的损耗，约占整机功率的25%-30%。因此可控硅变频中频
感应加热设备的整机效率大约只有60%-70%左右。
显然，提高感应线圈上的电压和降低振荡回路的Q 值，均可提高中频炉的效率，但在并联谐振电路中，感应线圈两端直接接于可控硅上，提高感应线圈的电压必须同时提高可控硅的反向耐压，因此会提高设备制造成本同时也会受到器件反向耐压的制约，可控硅是半控型功率器件，当振荡回路的Q 值<10时，易出现停振或不起振的现象，使用过中频炉的用户都知道，若将冷料填满炉体中频炉就很难起振就是这个道理；因此要想提高中频炉的效率必须另外寻求一种功率器件及使用另外一种线路。
上世纪90年代初国际上诞生了一种新的功率器件IGBT ，它具有功率大、开关损耗低、工作频率高（可达100Khz ），IGBT 的制造技术经过20年的发展，已经相当成熟，特别是INFINEON 公司制作的第四代IGBT ，其饱和压降已≤1.7而硬开关频率已达20KHZ ，IGBT 在变频器领域、开关电源领域、感应加热领域已是绝对的主角。
由IGBT 担任变频的中频感应加热炉主电路如下图： （图二）
此电路的主要特点：不控整流、IGBT 变频、串联谐振 J3J4
D3D5D1D6D4D2T1
R
C1
BG2BG1L C BG3BG4J1J2
整流部分由6只二极管担任，直接整流不斩波，不会导致电网的功率因数下降。串联谐振电路去掉了庞大而笨重的滤波电抗器，减小了损耗，滤波由电容
C1担任。可控硅T1在这里只作开关用，当电容C1上的电被充到一定电压后即开通，变频电路由4只IGBT 构成，IGBT 的导通损耗与可控硅相当，而开关损耗低于可控硅的开关损耗，因此变频电流的损耗大约在3%。该电路的功率调节有两种方式：1、改变变频电路的工作频率（变频），2、改变IGBT 的导通时间（调宽）。输出电路的特征是感应线圈与补偿电容串联构成串联谐振电路。此电路的特征是流过IGBT 的电流与流过感应线圈及补偿电容的电流相等，而感应线圈上的电压是整流后直流电压的3~10倍，（串联谐振电路的特征是振荡线圈的电压是直流电压的Q 倍）。感应线圈上的电压直接由补偿电容提供，所以提高感应线圈的电压不需要同时提高功率器件的耐压。
感应线圈上的功率P=感应线圈上的电压（V ）×流过感应线圈的电流（I ）。现在我们来比较并联谐振与串联谐振，感应线圈的损耗。假设感应线圈上的功率都是P 。
并联谐振：P=V 并×I 并；P=750×I 并； I 并= P/750；
串联谐振：P=V 串×I 串；P=1500×I 串； I 串= P/1500；
（V 串 以最小3倍直流电压计算3×500=1500）
则I 串=并I 21；我们知道感应线圈的损耗只与线圈的电阻相关，假设线圈
的电阻为R ，则损耗功率为：
P=I 2R ；P 并=I 2并R ；P 串=I 2串R=R I 22
1）（并 =R I 241并 因此可见在相同的功率与相同的感应线圈的情况下，串联谐振感应线圈的损耗最多只有并联谐振感应线圈的4
1。因此，串联谐振输出电路的损耗约占整机功率的5%-10%，所以串联谐振变频的中频感应加热设备的整机效率为80%-90%。
在串联谐振电路中，感应线圈上中频电压的高低与变频功率器件的耐压无关，只要感应线圈的绝缘允许，提高中频电压就可以进一步降低感应线圈的损耗，整机效率就会进一步提高，这和输电为什么要用高压输送是一个道理。
IGBT是一种全控型功率器件，它的开通与关闭是由其栅极直接控制，与振荡回路的功率因素无关，与振荡回路的Q值无关，所以，无论负载的轻重均可成功启动，因此，只要在设计中选择合适的Q值，就可既保证设备的可靠性又能使设备具有很高的效率，从而达到节电的目的。
由IGBT变频的串联谐振型中频感应加热炉，具有功率因素高≥0.95，若采用12脉冲整流功率因素可≥0.97；节电显著（比传统可控硅中频炉节电10%—30%），在任何负载下均可成功启动等优点，是锻造厂家节能改造替代传统可控硅中频炉的最佳选择。
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
中频感应加热设备优势__中频感应加热设备性能 中频感应加热设备有哪些优点呢？中频感应加热设备具有效率高、对工件具有升温快，易于控制，氧化脱碳少，工艺质量可靠等优点。中频感应加热设备，全部采用进口集成电路模块及绝缘栅双极型功率管。具有加热快、透热均匀、耗电少、安全可靠、节能环保、操作简单等特点，是老式高频设备及可控硅中频加热设备较为理想的更新换代产品。主要用于透热、退火等。下面，我们一起来看文章了解中频感应加热设备的优势及性能吧。 【中频感应加热设备优势】 采用MOSFET、IGBT功率器件和变频控制技术，、节能、输出功率更大； 具备恒定电流和恒定功率控制功能，极大的优化金属的加热过程，实现快速加热，产品优越性得到极大的发挥； 在同等条件下具有比传统电子管高频加热设备省电一倍的效果；
具有100负载设计，可连续24小时不间断工作，可配红外测温实现温度的自动控制，提高加热质量，简化人工操作； 具有加热-保温-冷却三段时间功能设定，可获得所需的加热保温过程，适应批量化、重复性的加热场所； 具有过流、过压、欠水、缺相、负载不适等多种状态显示，提供更高的可靠性和耐用性； 根据功率和频率选择电源，频率越高加热深度越浅，频率越低透热性越好； 【中频感应加热设备说明】 感应加热是根据电磁感应原理，中频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈（通常是用紫铜管制作）。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物质放置在线圈内，磁束就会 贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反的方向产生很大的涡电流，由于被加热物质内的电阻产生焦耳热，使物质自身的温度迅速上升利用工件中涡流产生的热量进行加热的。它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。 中频大功率感应加热装置，多年来一直采用可控硅做为开关器件。由于不能自行关断、效率低，负载
1、中频炉的概念 中频炉是一种将工频50Hz交流电转变为中频（300Hz以上至20KHz）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。中频电炉广泛用于有色金属的熔炼（主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。）、锻造加热（用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等）。热处理调质生产线[主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火]等。 中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。利用电磁感应原理加热金属。 2、中频炉的组成 （1）中频电炉炉壳、面板、磁轭（硅钢柱）、钢壳炉盖； （2）感应圈、线圈胶泥、水冷电缆、电缆头、高压橡胶管； （3）耐火砖（炉嘴、上、下围砖）、耐高温浇注制式块； （4）胶木柱、云母板（管、套、垫）； （5）高分子石棉板、石棉夹砖； （6）绝绝夹板（座、圈、套管、压脚、顶块）； （7）不锈钢罗杆（罗母、垫片、顶杆、紧箍）；（ （8）石棉布、石棉橡胶板、陶瓷纤维布及各种盘根。
本篇文章主要针对中频感应加热炉逆变晶闸管频繁烧毁的问题，从阻容保护、均压电阻失效，晶闸管冷却效果变差、载流能力下降，隔热炉衬出现裂纹和磨损、炉体线圈对工件短路打火，及其技术参数分散性大且相互不匹配，在此主要由四个方面分析了原因，提出了日常和定期的维护保养规程。 我厂中频感应加热炉在车间用于板料成型前的透热工序，主要由250kw/4khz中频电源柜、中频电容器等部分组成。其实用一段时间后，经常出现逆变晶闸管烧毁的故障，不仅耽误生产，而且维修费用很高，每只逆变管为1200元，仅此一项，就会给我厂每月带来四五千元的维修费用（我厂设备免费保修维护设备一年的保障）。对此，我厂专业技术人员在经验与技术的基础上，找出了逆变晶闸管频繁烧毁的主要原因，并完善我们的技术。 1.阻容保护、均压电阻失效。阻容保护电路为常见的过电压保护措施，并联于晶闸管两端。该设备采取两只晶闸管串联为一组，每只晶闸管上又并联一直均压电阻，从而使平稳的直流电压均匀分配在各个晶闸管上，若阻容吸收电阻电容开路、元件损坏或某处短路，晶闸管将因失去保护措施在很短的时间内烧毁。 2.晶闸管的冷却效果变差，载流能力下降。该设备的晶闸管（800A/1.2lV）采用水冷方式。若冷却水套、水管阻塞，或更换的晶闸管于冷却水套管结合不严密、将造成晶闸管温度过高。而晶闸管的载流能力又与晶闸管芯片PN结温密切相关（85摄氏度时载流能力的下降将造成晶闸管因过流而烧毁。 3.隔热炉衬长期使用后出现裂纹、磨损，氧化熔化后使炉体线圈对工间短路打火，造成晶闸管瞬间烧毁。 4.逆变晶闸管技术参数分散性太大，相互之间不匹配。串联的两只晶闸管及逆变桥臂上对角的两组晶闸管若在关断时间、通态降压、触发电流等特性上相差
感应加热DIY教程 总体架构： 串联谐振2.5KW 锁相环追频ZVS，MOSFET全桥逆变； 磁芯变压器两档阻抗变换，水冷散热，市电自耦调压调功，母线过流保护。 在开始制作之前，有必要明确一些基础性原理及概念，这样才不至于一头雾水。 一．加热机制（扫盲用，高手跳过） 1.1涡流，只要是金属物体处于交变磁场中，都会产生涡流，强大的高密度涡流能迅速使工件升温。这个机制在所有电阻率不为无穷大的导体中均存在。 1.2感应环流，工件相当于一个短路的1匝线圈，与感应线圈构成一个空心变压器，由于电流比等于匝比的反比，工件上的电流是感应线圈中电流的N（匝数）倍，强大的感应短路电流使工件迅速升温。这个机制在任何导体中均存在，恒定磁通密度情况下，工件与磁场矢量正交的面积越大，工件上感生的电流越大，效率越高。由此可看出，大磁通切割面积的工件比小面积的工件更容易获得高温。 1.3磁畴摩擦（在铁磁体内存在着无数个线度约为10-4m的原本已经磁化了的小区域，这些小区域叫磁畴），铁磁性物质的磁畴，在交变磁场的磁化与逆磁环作用下，剧烈摩擦，产生高温。这个机制在铁磁性物质中占主导。 由此可看出，不同材料的工件，因为加热的机制不同，造成的加热效果也不一样。其中铁磁物质三中机制都占，加热效果最好。铁磁质加热到居里点以上时，转为顺磁性，磁畴机制减退甚至消失。这时只能靠剩余两个机制继续加热。 当工件越过居里点后，磁感应现象减弱，线圈等效阻抗大幅下降，致使谐振回路电流增大。越过居里点后，线圈电感量也跟着下降。LC回路的固有谐振频率会发生变化。致使固定激励方式的加热器失谐而造成设备损坏或效率大减。 二．为什么要采用谐振？应采用何种谐振？ 2.1先回答第一个问题。我曾经以为只要往感应线圈中通入足够强的电流，就成一台感应加热设备了。也对此做了一个实验，见下图。
中频加热炉的控制电源是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至20K HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。比如说，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。中频电炉广泛用于有色金属的熔炼[主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。]、锻造加热[用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。]热处理[主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火等。
设备优势 中频加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。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。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%，煤气炉加热的氧化烧损为2%，燃煤炉达到3%，中频加热工艺节材，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。中频炉加热速度快、中频炉生产效率高、中频炉氧化脱炭少、中频炉延长模具寿命、中频炉工作环境优越、中频炉提高工人劳动环境和公司形象、中频炉无污染、中频炉低耗能、中频炉熔炼速度快、中频炉节电效果好、烧损少、能耗低、中频炉自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀、中频炉电加热作业环境好、中频炉启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动。 应用领域 1、焊接：刃具、钻具、刀具、木工刀具、车刀、钎头、钎焊、铰刀、铣刀、钻头、锯片锯齿、眼镜行业的镜架、钢管、铜管的焊接、截齿焊接、同种异种金属的焊接、压缩机、压力表、继电器接触点、不锈钢锅底不同材料的复合焊接、变压器绕组铜线的焊接、贮藏（气灌嘴的焊接、不锈钢餐、厨具的焊接）。
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
中频感应加热炉设备简介及使用注意事项 设备简介 中频感应加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至20K HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。中频电炉广泛用于有色金属的熔炼，主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。锻造加热用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。热处理主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火等。 中频感应加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。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。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%，煤气炉加热的氧化烧损为2%，燃煤炉达到3%，中频加热工艺节材，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。中频感应加热炉加热速度快、中频炉生产效率高、中频炉氧化脱炭少、中频炉延长模具寿命、中频炉工作环境优越、中频炉提高工人劳动环境和公司形象、中频炉无污染、中频炉低耗能、中频炉熔炼速度快、中频炉节电效果好、烧损少、能耗低、中频炉自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀、中频炉电加热作业环境好、中频炉启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动。 设备特点 中频感应加热炉系列熔炼炉特点： （1）熔化效率高节电效果好，结构紧凑、过载能力强 （2）炉子周围温度低、烟尘少、作业环境好。 （3）操作工艺简单、熔炼运行可靠。 （4）金属成分均匀。 （5）熔化升温快、炉温容易控制、生产效率高。 （6）炉子利用率高、更换品种方便。 （7）长弧形磁轭屏蔽漏磁和减少外部磁阻、有屏蔽线圈两端的漏磁、磁轭截面是弧形的内侧于外壁无缝紧贴增加了有效的导磁率面积、使下圈获得了更好的支撑。独特的正反旋线圈极大的提高了系统的效率。 中频感应加热炉系列透热炉特点： 中频炉系列透热炉特点：
https://www.doczj.com/doc/a63606799.html,/100 串联谐振耐压试验工作原理 串联谐振耐压试验装置又叫串联谐振，分为调频式和调感式。一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成。被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式；分压器并联在被试品上，用于测量被试品上的谐振电压，并作过压保护信号。 串联谐振耐压试验装置的应用 串联谐振广泛用于电力、冶金、石油、化工等行业，适用于大容量，高电压的电容性试品的交接和预防性试验。串联谐振耐压试验装置主要用于以下方面： 1、6kV-500kV高压交联电缆的交流耐压试验 2、发电机的交流耐压试验 3、GIS和SF6开关的交流耐压试验 4、6kV-500kV变压器的工频耐压试验 5、其它电力高压设备如母线，套管，互感器的交流耐压试验。 串联谐振耐压试验装置的工作原理 串联谐振变在电子设备的LC电路，也称为谐振电路，谐振电路，或调谐电路，
https://www.doczj.com/doc/a63606799.html,/100由两个电子部件连接在一起，一个电感，由字母L表示，和一个电容器，由字母C的电 路可以作为表示作为电谐振器，一个的电模拟音叉，将能量存储在振荡电路的谐振频率。 串联谐振变电路被使用，也可以用于在特定频率产生的信号，或从一个更复杂的信号 拾取出来的信号在特定频率。它们在许多电子设备中，特别是无线电设备，电路，例如用 于关键元件的振荡器，过滤器，调谐器和混频器。 串联谐振变电路是一个理想化的模型，因为它假定不存在由于耗散能量的电阻。 LC电路的任何实际实施将始终包括的组件和连接导线内的小，但非零电阻造成的损失。虽 然没有实际的电路是没有损耗，但却是有益的研究这个理想的电路形式，以取得理解和物理 直觉。对于一个电路模型结合性。 如果一个充电电容器两端的电感器相连，电荷将开始流过电感器，一个磁场建立它周 围和减少电容器上的电压。最终在所有电容器的电荷将消失，其两端的电压将达到零。然 而，电流将继续下去，因为电感器抗蚀剂中的电流变化。以保持其流动的能量被从磁场， 这将开始下降萃取。该电流开始对电容器具有相反极性的电压充电到其原始充电。当磁场 被完全消耗的电流将停止，充电将再次如前存储在电容器中，具有相反的极性。然后循环 将再次开始，与通过电感的电流在相反的方向。 串联谐振变来回流动的电容器极板之间，通过电感。能源来回振荡电容和电感之间， 直到（如果不是从外部电路通过补充电源）内部电阻，使振荡消失。它的作用，称为数学
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
https://www.doczj.com/doc/a63606799.html, 串联谐振中频加热电源 中频电源简介 对于电源频率的划分还没有一个统一的标准，习惯上把150Hz～20kHz频率范围内 的电源称为中频电源。中频电源就应用来说一般分为两类：一类是指输出频率为中频(一般为400Hz)的单相或者三相变频电源，广泛应用于航空航天、船舶、机车以及雷达、通信交换机等设备中。作为一种电源变换装置，它必须将工频输入电压变换为适 用于工业应用的频率和电压。另一类是应用于感应加热行业，其频率不断跟踪负载的 谐振频率。本文所讨论的就是应用于感应加热行业的中频电源。 感应加热 法拉第1831年发现了电磁感应现象，这就为感应加热奠定了基础。从此以后电磁感应原理被广泛应用，如应用于发电机、电动机、变压器及射频通信等装置中，然而在 这些设备中交变磁场中的导体会产生感应涡流引起导体发热，这些电路和磁路中的发 热现象均被看作有害的副效应，因此人们尽力抑制这种现象。直到19世纪末Foucault、Heaviside以及Thomson等人对涡流效应理论和能量由线圈向铁芯传递的现象进行了 系统的理论研究并逐步建立了感应加热的理论基础。自此以后人们意识到了电磁感应 中涡流效应的应用价值，并有目的的利用这一原理制造出各种各样的感应加热设备。 所谓感应加热，就是将被加热物质置于交变磁场（如通以交变电流的环形线圈）中，交变磁场的磁力线切割处于磁场中的物质，在磁力线的垂直截面上，根据法拉第电磁 感应定律，会产生涡流，感生涡流流过具有交流阻抗的导电物质依据焦耳热效应定律，物质会产生热能从而被加热。这种利用电磁感应原理产生感应涡流热效应对物质进行 加热的方式，简称感应加热。感应加热相对于传统电阻的电流热效应加热及火焰加热 来说是一种新型的加热方式，自从工业上开始使用感应加热能源以来，感应加热理论 和感应加热装置都有了很大发展。感应加热的应用领域在不断扩大，其应用范围也越 来越广，目前，感应加热技术已经被广泛应用在机械制造、汽车制造、冶金、航空航天、国防、教学及科研等诸多领域。究其原因，主要是因为感应加热具有如下诸多优点： (1) 加热温度高、速度快，被加热金属工件表面的氧化皮烧损率比较低，节省材料及费用，特别是对贵金属加热时显得更为重要。比如，一般情况下金属件热成型加热， 感应加热的金属烧损率大约在0.5%，而火焰炉加热的金属烧损率约为1%~3%，也就是说感应加热比火焰加热节约材料2%左右。
?中频炉维修的全过程 一般情况下，可以把中频炉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。
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?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，以确保中频电炉的主电路不会合上。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。
串联谐振感应加热系统 华意电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家，本公司生产的串联谐振设备在行业内都广受好评，以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。感应加热的频率 用于感应加热电源的频率可以从50Hz 到几MHz。选择频率首先要考虑的是加热效率和温度分布。其次是熔炼、透热和淬火等不同加热工艺对电源频率的特殊要求。如透热、熔炼等加热工艺要求加热时温度均匀，而淬火则不要求温度均匀只需要满足淬硬层厚度。对于熔炼还需要考虑搅拌力的作用和功率密度。再者，频率高功率大的电源设备一般都比频率低比功率小的价格高。因此，选择电源频率最终需要考虑其综合经济技术指标。 电磁感应的三个效应 电磁感应在导体上产生的交流电流的分布是不均匀的，主要受到三个效应即集肤效应、临近效应和圆环效应的影响。 (1) 集肤效应、透入深度△及有效加热层 导线通过直流时，能保证导线中的电流密度是均匀的。但只要电流变化率很小，电流分布仍可认为是均匀的。对于工作于低频的细导线，这一论述仍然是可确信的。但在高频电路中，电流变化率非常大，不均匀分布的状态较为严重。最大电流密度出现在导体的表面层。这种电流集聚于导线表面的现象叫做集肤效应。集肤效应可解释如下：如图2.3(a)所示，当电流通过导体时，在导体的外部和内
部都建立了磁场，磁力线的形状是以导体的中心为圆心的同心圆，如果流过的电流是交变的，那么磁场也是交变的，显然与导体表面部分相交链的磁力线，比与导体内部（接近中心部分）所交链的磁力线要少，于是导体中心部分的自感电势，或者说中心部分的电感和阻抗，大于表面部分的电感和阻抗。电流总是沿阻抗最小的路径流动，所以电流会集聚在导体的表面层。 电流频率越高，自感电动势的作用越强，集肤效应也越显著。以上分析的是导体中通入交变电流时电流在导体中产生的集肤现象。另一种情形是导体放在交变电磁场中，也就是感应加热工件的情形，工件中的涡流也是交变电流，它沿截面的分布也是集聚在工件表面一层。在工业应用方面，对金属进行表面淬火就是利用集肤效应。 (2) 邻近效应 相邻两个导体分别通入交流电流时，两个导体会产生磁场，导体除了受自身产生的磁场影响外，还受另一个导体产生的磁场的影响，在这种相互影响下导体内的电流会重新分布。当两导体内电流的方向相反时导体内侧电流密度比较大；当
中频感应加热设备介绍及应用 设备简介 中频感应加热设备采用的串联谐振，即电压型谐振频率跟踪。因此效率较高、功率因数较高。所以有明显的中频感应加热电炉节电效果，加热每吨棒料用电341度。中频感应加热设备前级不可控全桥整流，不会在整流段引起波形的变形，没有关断角的削波现象，并且用大电容滤波，因此谐波数小对电网的干扰小。 工作原理 中频感应加热设备的工作原理是把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。 中频优势 随着我国工业化进程的飞速发展,感应加热领域也再快速发展.由于环保要求以及煤炭涨价,用焦煤加热不仅不符合环保要求,而且在价格和经济上也非常的不合算.另一方面,目前工业加热还大量使用着KGBS以可控硅为主器件的中频加热设备.功率因数低耗费着大量的电能.随着金融危机的曼延,节能降耗,缩减成本已经成为中小企业非常迫切的问题.于是我们利用近20年的感应加热经验,成功研制出JZ(IGBT)系列节能型中频。 设备特点 1.生产操作简单、进出料灵活、自动化程度高，可实现在线式生产； 2.工件加热速度快、氧化脱碳少，效率高，锻件质量好； 3.工件加热长度、速度、温度等可精确控制； 4.工件加热均匀、芯表温差小，控制精度高； 5.感应器可按客户要求精心制作； 6.全方位节能优化设计，能耗低、效率高，比烧煤生产成本低； 7.符合环保要求，污染小，同时还减少了工人的劳动强度。 设备优势 节约特点 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。 环保特点 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。 精准特点 加热均匀，芯表温差极小，温控精度高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。
中频熔炼电炉 中频熔炼电炉 中频熔炼电炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至20K HZ）的电源 装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给 由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应 圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。这种涡流同样具有中频电流的一些 性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。例如，把一根金属 圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈 本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度 只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的 温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。国内领先的生产 基地武汉红巨星电炉有限公司生产的中频电炉广泛用于有色金属的熔炼［主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。］、锻造加热［用于 棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在 线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。］调质热处理［主要供轴类（直轴、变 径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火］等。 中频熔炼电炉特点： （1）熔化效率高节电效果好，结构紧凑、过载能力强 （2）炉子周围温度低、烟尘少、作业环境好。 （3）操作工艺简单、熔炼运行可靠。 （4）金属成分均匀。 （5）熔化升温快、炉温容易控制、生产效率高。 （6）炉子利用率高、更换品种方便。 （7）长弧形磁轭屏蔽漏磁和减少外部磁阻、有屏蔽线圈两端的漏磁、磁轭截面是弧 形的内侧于外壁无缝紧贴增加了有效的导磁率面积、使下圈获得了更好的支撑。独特的 正反旋线圈极大的提高了系统的效率。 中频熔炼透热炉特点：
中频感应加热炉操作规程 开机程序： ①打开循环水泵 ②打开电源柜门上控制开关 ③按主回路通按钮 ④调小调功电位器 ⑤按复位按钮 ⑥按功通按钮 ⑦调大调功电位器 关机程序： ①调小调功电位器 ②按复位按钮 ③按主回路断按钮 ④关闭电源柜门上控制开关 特别提示： 感应炉冷却水必须在清空加热坯料20分钟后方可关闭冷水系统 天津大港汽车配件弹簧厂 2009-6-30
中频感应加热炉操作规程 一、开机程序 1、启动设备前先开启中频电源柜及加热床进水泵，使中频电 源柜进水压力保持0.2—0.3Mpa,加热床进水压力保持在 0.3—0.4Mpa，检查各管路进出水是否畅通，柜内有无漏 水，严禁无水或水压过低开机。 2、打开中频电源柜门上控制电源开关 3、首先按下“复位”按钮，接着按下“主回路通”按钮，主 回路通指示灯发亮，此时主回路接通，将调功电位器逆时 针调到最小，按下“复位”按钮，再按下“功通”按钮， 此时设备启动成功，起振成功指示灯发亮，各指示表均有 指示。若启动时“故障指示灯”发亮，则按下“复位”按 钮，接着按下“功通”按钮，设备再次启动，依此启动三 次均不能开启设备，则要停机检查并通知维护人员。 4、设备启动正常后，把调功电位器顺时针匀速调整，将中频 电压调整到所需值。接着，把“送料开关”打开后，可以 开始进料。操作工密切关注着坯料的加热温度，当温度过 高时，适当把“调功电位器”逆时针调低，反之亦然。 二、关机程序 1、先逆时针把“调功电位器”调至最低。按下“复位”按钮， 中频电源停机。 2、按下“主回路断‘开按钮，中频电源主回路断电。
3、关掉电源柜门上的控制电源开关。 4、停机后，关掉中频电源冷却水；加热炉的冷却水必须在清 空加热坯料后关掉 三、特别提示 1、模具调试期间，加热炉内只加热一件工件，模具维修或休 息时，一定先清空加热炉内的工件，然后关掉中频电源， 避免工件过烧造成的损失。 2、水冷散热设备2—3小时检查一次，水位是否正常，风冷是 否正常。 3、设备在运行时突然断电时，一定要先清空加热炉内的热坯 料，然后再进行启动设备，待正常启动后才能恢复进料。 4、设备在运行中操作人员应定时巡视加热炉，加热床及中频 电源柜漏斗的进出水情况，以及柜内有无漏水现象。严禁 设备在漏水缺水水压过低时使用。 5、在正常加热坯料，后道工序出问题时，把中频电源关掉。 6、当维修或更换加热炉时，必须按下“主回路断‘按钮，使 设备处在断电状态。当加热炉漏水时，应立即停机并清空 炉内加热坯料。 7、设备在不使用情况下应把中频电源柜上的控制电源开关关 掉。 天津市大港汽车配件弹簧厂 2009-6-30
在电阻、电感及电容所组成的串联电路内，当容抗XC与感抗XL相等时，即XC=XL，电路中的电压U与电流I的相位相同，电路呈现纯电阻性，这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R，电路中总阻抗最小，电流将达到最大值。 串联谐振的三大应用 高压大电容量设备进行交流耐压试验时,试验变压器容量要求非常大,试验设备笨重,而 应用串联谐振原理可以利用电压及容量小得多的设备产生所需的试验电压,满足试验要求。下面三新电力给大家介绍一下串联谐振试验装置在各个领域的应用。 1.在电缆试验中的应用 城乡电网中电缆的大量使用,其故障时有发生。为保证交联电缆的安全运行,国家电网公司对电缆交接和预防性试验做出了新的规定,用交流耐压试验替代原来的直流耐压试验,以 避免直流试验的累积效应对电缆造成损伤。
国际大电网会议(CIGRE)21.09工作组的建议导则提出高压挤包绝缘电缆的现场试验采用DAXZ串联谐振试验系统,频率范围为30～300Hz。并在1997年发表的题为“高压橡塑电缆系统敷设后的试验”的总结报告中明确指出以下3条。 ①由于直流电场强度按电阻率分布,而电阻率受温度等影响较大,同时耐压试验过程中,终端头的外部闪络引起的行波可能造成绝缘损坏。 ②直流耐压试验在很高电压下,难以检出相间的绝缘缺陷。 ③直流电压本身容易在电缆内部集起空间电荷,引起电缆附件沿绝缘闪络,因波过程还会产生过电压,这些现象迭加在一起,使局部电场增强,容易形成绝缘弱点,在试验过程中可能导致绝缘击穿,并可能在运行中引起事故。 很多电缆在交接试验中按GB50150-2006标准进行直流耐压试验顺利进行,但投运不久就发生绝缘击穿事故,正常运行的电缆被直流耐压试验损坏的情况也时有发生。交流耐压试验因其电场分布符合运行实际情况,故对电缆的试验最为有效。 通常交流电力电缆的电容量较大,试验电流也很大,调感式设备的体积将非常巨大并且电感调节也很困难,而调频式装置则灵活性更强,更易于实现。因此,电缆现场交流耐压试验多利用变频谐振试验设备。三新可根据客户需求制造10KV、35KV、110KV、220KV、500KV 电压等级的串联谐振试验装置。 2.在GIS设备中的应用 气体绝缘开关设备在工厂整体组装完成以后或分单元进行调整试验,试验合格后以分单元运输的方式运往现场安装。运输过程中的振动、撞击等可能导致GIS元件或组装件内坚固件松动或移位;安装过程中,在联结、密封等工艺处理方面可能失误,导致电极表面刮伤或安装错位引起电极表面缺陷;安装现场可能从空气中进入悬浮尘埃。导电微粒杂质等,这些在安装现场通过常规试验将难以检查出来,对GIS的安全运行将是极大的威胁。 由于试验设备和条件所限,早期的GIS产品多数未进行严格的现场耐压试验。事故统计表明没有进行现场耐压试验的GIS大都发生了事故。因此,GIS必须进行现场耐压试验。 GIS的现场耐压主要包括交流电压、振荡操作冲击电压和振荡雷电冲击电压等3种试验方法。其中交流耐压试验是GIS现场耐压试验最常见的方法,它能够有效地检查异常的电场结构(如电极损坏)。 目前,由于试验设备和条件所限,现场一般只做交流耐压试验。IEC517和GB7674认定对SF6气体绝缘试验电压频率在10～300Hz范围内与工频电压试验基本等效。国内外大多采用调频式串联谐振耐压试验装置进行GIS现场交流耐压试验。