大功率商用电磁加热系统设计计算书
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10kV2000kvar MCR电磁计算书(三相分体)一、 产品规格及技术要求:1、 额定容量: P N=2000 kvar2、 所接母线标称电压: U L=10 kV3、 连接组别: D D=三角,Y=星4、 相 数: m = 3 相5、 额定频率: f =50 Hz6、 冷却方式: ONAN7、 线圈对空气温升: ΔθR=65 ℃8、 油顶层对空气温升: Δθh=55 ℃9、 油对空气平均温升: Δθk=40 ℃10、 空载损耗: P0=16000 W11、 负载损耗: P K=40000 W12、 硅钢片: 35WW270a、硅钢片厚度: δFe=0.35 mmb、硅钢片比重: r Fe=7.65 ×103kg/m313、 线圈导线: ZLB -0.45a、线圈导线比重: r c= 2.703 ×103kg/m3b、线圈导线电阻率: ρ =0.0357 Ω.mm2/m14、 绝缘材料: A级 105 ℃15、 绝缘漆: 1030#16、 硅钢片绝缘漆: 1161#高温快干绝缘漆二、 额定参数计算1、 额定电压:a、额定线电压: U LN=11 kVb、额定相电压: U PN=11 kV2、 额定电流:a、额定线电流: I LN=104.9728 Ab、额定相电流: I PN=60.60606 Ac、每柱额定电流: I P1=52.48639 A3、 每相额定电抗: X P=181.5 Ω三、 基本参数计算:1、 铁心直径: D =240 ×10-3m2、 铁心级数: n =8 级3、 铁心截面参数(见表1):a、铁心叠压系数: K dp=0.97b、铁心最大片宽: B M=230 ×10-3mc、最小片宽: B min=100 ×10-3md、铁轭片高: B eM=200 ×10-3me、铁心总迭厚: ΔM=219 ×10-3mf、心柱有效截面积: A Z=406.4494×10-4m2g、轭有效截面积: A e=424.86 ×10-4m2h、磁阀宽度: B F=90 ×10-3mi、磁阀有效截面积: A F=191.187×10-4m2j、角重: GΔ=123.5606kg5、 线圈匝数: W =1480 匝6、 每匝电压: e t=7.432432V7、 铁心柱气隙参数:a、单个气隙长度: δq=50 ×10-3mb、铁心段高度: H B=150 ×10-3mc、主电抗倍率: k m=0.9d、气隙数量: n q= 4 个8、 每相单柱主电抗: X m1=275.2551Ω四、 线圈结构参数计算:1、 线圈导线规格:a、线厚: a = 2.65 ×10-3mb、线宽: b =11.2 ×10-3mc、导线截面积: S L=29.13 ×10-4m2d、带绝缘导线厚度: a1 = 3.1 ×10-3me、带绝缘导线宽度: b1 =11.65 ×10-3mf、实际宽高比: ω = 4.2264154、 电流密度: J = 1.801798A/mm25、 导线并绕根数: m1= 1 根6、 各分接匝数:a、上主分接匝数: W Z1=704 匝b、上励磁绕组匝数: W LC1=36 匝c、下励磁绕组匝数: W LC2=36 匝d、下主分接匝数: W Z2=704 匝7、 各分接段数:a、上主分接正常段数: N e1=23 段b、上主分接调节整段数: N e2= 3 段c、上主分接过渡段数: N e3=0 段d、上励磁绕组段数: N A= 2 段e、下励磁绕组段数: N B= 2 段f、下主分接过渡段数: N e4=0 段g、下主分接调节段数: N e5= 3 段h、下主分接正常段数: N e6=23 段8、 各分接每段匝数:a、上正常段匝数: W e1=28 匝b、上调节段匝数: W e2=20 匝c、上过渡段匝数: W e3=0 匝d、上励磁段匝数: W A=18 匝e、下励磁段匝数: W B=18 匝f、下过渡段匝数: W e40 匝g、下调节段匝数: W e5=20 匝h、下正常段匝数: W e6=28 匝9、 导线高度: H L1=655.2 ×10-3m10、 油道布置:a、上主分接油道高度: H Z1=112.5 ×10-3mb、第一中断点油道高度: H F1=12 ×10-3mc、上励磁绕组油道高度: H LC1= 4.5 ×10-3md、第二中断点油道高度: H F2=16 ×10-3me、下励磁绕组油道高度: H LC2= 4.5 ×10-3mf、第三中断点油道高度: H F3=12 ×10-3mg、下主分接油道高度: H Z2=112.5 ×10-3m11、 油道总高度: H L2=260.3 ×10-3m12、 线圈高度: H L=916 ×10-3m13、 线圈幅向厚度: B H=90 ×10-3m14、 线圈导线每相长度: LΦ=3613.458m15、 线圈导线总重量: G Cu=905.9919kg五、 绝缘设计:1、 线圈主绝缘:a、上铁轭至线圈上端距离: H S1=55 ×10-3mb、下铁轭至线圈下端距离: H S2=35 ×10-3mc、线圈至铁心中柱距离: C X=17 ×10-3m2、 绝缘半径计算:a、铁心半径: R1=120 ×10-3mb、纸筒至铁心间隙: δ0=15 ×10-3mc、纸筒内半径: R tn=135 ×10-3md、纸筒壁厚: δt= 4 ×10-3me、纸筒外半径: R tW=139 ×10-3mf、纸筒至线圈间油道: C0=9 ×10-3mg、线圈内半径: R2=148 ×10-3mh、线圈外半径: R =238 ×10-3m3、 线圈直径: D L=476 ×10-3m4、 线圈平均半径: R P=193 ×10-3m六、 铁心结构参数计算:1、 铁心窗高: H0=1010 ×10-3m2、 铁心柱中心距: M0=380 ×10-3m3、 每相铁心柱重量:a、阀重: G F1=58.50322kgb、气隙铁心柱重: G q1=627.9619kgc、中间铁心柱重: G Z1=314.0431kgd、每相铁心柱重: G Z=1000.508kg4、 每相铁轭重量: G e=494.0272kg5、 每相铁心重量: G Fe1=1618.096kg6、 三相铁心总重: G fe=4854.288kg七、 油箱结构设计:1、 油箱内净高度:a、减震垫厚度: H j=10 ×10-3mb、垫脚厚度: H d=16 ×10-3mc、垫脚绝缘厚度: Hδ= 5 ×10-3md、磁轭至箱盖距离: H1=225 ×10-3me、油箱内净高度: H BOX=1666 ×10-3m2、 油箱内净宽度:a、线圈至箱壁距离: B L=140 ×10-3mb、油箱内净宽度: B W=1516 ×10-3m3、 油箱内净长度计算:a、相间距离: B X=150 ×10-3mb、A、C相至油箱距离: BΔ=140 ×10-3mc、油箱内净长度: L B=2008 ×10-3m4、 储油柜:a、储油柜直径: D c=610 ×10-3mb、储油柜长度: L c=1200 ×10-3mc、储油柜内油重: G储=148 kgd、储油柜钢件重: G cg=140 kg5、 引线套管:a、套管额定电流: I tN=300 Ab、套管数量: I tN=15 只c、单只套管重量: g t= 3.2 kg八、 损耗和温升计算:1、 线圈损耗: P k=21547.88W2、 铁心损耗: P fe=12634.59W3、 总损耗: P0=34182.46W4、 线圈垫块参数:a、垫块数量: NT =8 块b、垫块宽度: B OB=30 ×10-3m5、 线圈对油的平均温升: T x=18.61444℃ < 25 ℃6、 散热器参数选择:a、中心距: H sr=1200 ×10-3mb、散热片宽度: B sr=480 ×10-3mc、片数: n sr=13 片d、散热面积(自冷): A PZ1=8.734 m2e、单只散热器重量: G s1=143.59 kgf、单只散热器油重: G sy1=48.93 kgg、法兰盘尺寸: 150mm × 150mmh、法兰盘螺栓孔布置: Φ150mm× 4 均布i、集油管直径: Φ89mm7、 散热器布置:a、长侧面: N sr1= 3 只b、短侧面: N sr2= 3 只c、散热器总数量: N sr=9 只8、 总有效散热面积: A YX=92.63106m29、 油平均温升: T Y=30.12156℃10、 油面温升: T M=42.42687℃ < 55 ℃九、 重量计算:1、 器身重量: G器=6920 kg2、 25#变压器油重量: G y=3980 kg3、 油箱重量: G x=1250 kg4、 附件重量: G f=1490 kg5、 MCR总重量: G =13640 kg6、 运输重量计算:a、箱盖下100mm油重: G100=280 kgb、运输时油箱内油重: G uy=3110 kgc、加添油重量: G ty=870 kgd、拆卸零件重量: G cf=1440 kge、本体运输重量: G u=11330 kg表1:铁心截面参数表级号 级差片 宽 本级迭厚 累计迭厚 迭片数量 本级截面积n i δTBi/10-3mΔi/10-3mΔM/10-3m M1/片A1/10-4m21 10 230 34.3 68.6 98 78.892 10 220 14 28 40 30.83 20 200 18.2 36.4 52 36.44 20 180 12.6 25.2 36 22.685 20 160 10.5 21 30 16.86 20 140 7.7 15.4 22 10.787 20 120 6.3 12.6 18 7.568 20 100 5.6 11.2 16 5.6MCR主要材料成本估算表重量/kg 单价合 计 累 计名称kg 元/kg 元 元硅钢片 5826 ¥12.80 ¥74,572.80¥74,572.80线圈 1087.2 ¥40.00 ¥43,488.00¥118,060.80油 3980 ¥12.60 ¥50,148.00¥168,208.80钢材 2887 ¥11.00 ¥31,757.00¥199,965.80合计13780.2 ¥199,965.80。
电磁加热产品设计方案模板一、概述本文旨在提供一个电磁加热产品的设计方案模板,以指导设计师和工程师进行产品开发和设计。
电磁加热技术是一种高效、节能的加热方法,在电热水壶、微波炉等家用电器中得到广泛应用。
本设计方案模板将包括产品需求分析、设计原理、材料选择以及制造和测试等方面的内容。
二、产品需求分析在设计电磁加热产品之前,首先需要对产品需求进行分析。
产品需求分析会直接影响到产品功能和特性的设计。
需求分析可以包括以下几个方面:1. 加热效率要求:电磁加热产品主要通过感应加热来实现,因此需要考虑加热效率的要求,即加热效果与消耗的电能之间的比例关系。
2. 加热时间要求:根据产品的使用场景和用途,确定需要加热的时间要求,以便在设计中考虑相应的加热功率和加热面积。
3. 规格和尺寸要求:确定产品的规格和尺寸,包括产品外形尺寸、材料的选择等,以满足用户的需求和产品的设计要求。
4. 安全性要求:考虑产品在工作时的安全性,包括防止过热、漏电等方面的安全保护措施。
5. 使用寿命要求:设计产品的使用寿命,包括材料的选择、制造工艺等,以确保产品的可靠性和耐用性。
三、设计原理电磁加热产品的设计原理基于电磁感应现象,主要包括以下几个方面:1. 电磁感应:通过电磁场的变化产生感应电流,从而实现能量转换和加热效果。
2. 电磁感应加热:利用感应电流在材料内部产生焦耳热,从而使材料加热。
3. 加热功率和效率:加热功率与感应电流的大小和频率有关,加热效率与材料的电磁性能和结构有关。
四、材料选择在电磁加热产品设计中,合理选择材料对于产品的性能和特性具有重要影响。
以下是常用的材料选择原则:1. 导热性:材料应具备良好的导热性能,以加快热量传导和均匀分布。
2. 磁性:材料应具备一定的磁性能,以增强电磁感应效果。
3. 耐高温性:考虑产品在长时间加热情况下的耐高温性,选择适当的高温材料。
4. 绝缘性:对于产品的外壳和其他非加热部分,需要具备良好的绝缘性能,以确保产品的安全性。
本科毕业论文(设计)论文(设计)题目:可编程电磁加热系统设计学院:专业:班级:学号:学生姓名:指导教师:2011 年 05 月20日贵州大学本科毕业论文(设计)诚信责任书本人郑重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文(设计)中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。
特此声明。
论文(设计)作者签名:日期:摘要 (III)ABSTRACT ................................................................................................ I V 前言 (1)第一章电磁加热设计的意义及任务 (2)1.1电磁加热的意义 (2)1.2设计任务 (2)第二章电磁加热的工作原理 (3)2.1电磁加热电控部分工作原理 (3)2.2电磁加热的加热原理 (3)第三章主要电路组成及分析 (4)3.1MCU电路 (5)3.1.1 复位电路 (5)3.1.2 晶振电路 (5)3.2串行接口电路 (6)3.3LC振荡电路 (7)3.4同步及振荡电路 (9)3.5IGBT高压保护电路 (10)3.6PWM脉宽调控电路 (10)3.7IGBT驱动电路 (11)3.8浪涌保护电路 (12)3.9电流检测电路 (12)3.10电压检测电路 (13)3.11电源供电电路 (14)3.12蜂鸣器报警电路 (14)3.13IGBT温度检测电路 (15)3.14风扇驱动电路 (15)第四章主要元器件的介绍 (17)4.1IGBT (17)4.1.1 定义: (17)4.1.2防静电: (17)4.1.3测量方法: (18)4.2MCU (18)4.2.1性能特点 (18)4.2.2 引脚介绍 (20)4.3MAX232 (21)第五章系统的软件设计 (23)第六章系统的制作、焊接与调试 (25)6.1系统的制作 (25)6.2系统的焊接 (25)6.3系统的调试 (25)设计总结 (27)参考文献 (28)致谢 (29)附录 (30)附录一系统的程序清单 .............................................. 错误!未定义书签。
评测商用电磁炉烧水耗时计算方法及公式商用电磁炉烧水速度核算公式商用电磁炉商品功率和时刻的核算方法功率核算公式(注:330为常数)功率(KW)=330水量(升或公斤)60请求商用电磁炉烧水速度核算公式商用电磁炉商品功率和时刻的核算方法功率核算公式(注:330为常数)功率(KW)=330×水量(升或公斤)÷60÷请求的时刻(分钟)例如:请求30分钟烧开65公斤水,则功率需求:33065公斤÷60÷30分钟=12KW。
商用电磁炉烧水速度核算时刻(分钟)=330×水量(升或公斤)÷60÷功率(KW)比如:请求核算12KW烧开65KG水需求多少时刻。
33065KG÷60÷12KW=29.8分钟。
下面是更具体的核算方法:1kg(升)水温度每增加1摄氏度耗电量是0.00116度(kw)一、1公斤水升温1摄氏度需求热量1大卡;热量Q=比热容C×质量m×温度差t Q=CxMxT。
水的比热c=4.2×10 3 J/KG。
温度差是1(度)水的质量m=密度p×体积v=1.0×103×10-3=1kg M=PxV (1升水即1公斤水)定论:热量Q=c×m×t=4200×1×1=4.2×103=1000卡=1大卡。
二、1kw/h发生热量860大卡。
所以1升水升温1摄氏度耗电量为1/860=0.00116度(kw)。
把1吨水烧开(由常温20度升到100度),需求热量8万大卡,耗电量92.8度。
举例说明:把65公斤的水从20度水升到100度(升温80度)需求热量5200大卡。
1升柴油发生热量8330大卡(设定热效率为100%,柴油密度为0.85kg/升)。
柴油灶热效率35%;运用柴油: 需求耗油1.8升,柴油5.8元/升,费用10.4元。
电加热器总功率选择的计算
选择功率是为了满足加热介质所需发热量,是确保加热器能实现加热目的,正常运行的首选。
由于电加热的热效率近似于1,可以这样认为:电加热器的功率即为发热量。
1、功率选择的考虑
功率的计算选择应考虑以下三条:
⑴从初始状态,按规定时间要求实现加热介质至设定温度(工作温度);
⑵在工况条件下,发热量足以维持介质温度;
⑶应有一定的安全裕度,一般取1.2。
显然,从第⑴、⑵条选择功率的较大者,乘以安全裕度就是应选的功率。
2、从初始状态加热所需功率的计算
(1) 静态流体加热
(2) 流动流体加热
(3) 风道式加热器常压空气加热
以上三式中
P计——电加热器所需功率(KW);
Q散——在设定温度下容器的散热量(KW);
一般有
C1 —被加热介质的比热。
(Kcal/(kg•℃)
C2 —容器(系统)的比热。
(Kcal/(kg•℃)
M1 —被加热介质质量。
(Kg);
M2 —容器(系统)质量(Kg);
ΔТ—设定温度与初始温度的差值。
(℃);
t —从初始温度加热介质至设定温度所规定的时间。
(h);
F —加热介质流量,(一般取最大流量)。
(m /min);
S —散热面积。
(m2);
q损—(保温)材料在设定温度下,单位面积上的热损失量。
(Kwh/m )
3. 维持介质温度所需功率的计算
式中:
P维—电加热器维持介质温度所需功率。
(KW)
M1增—每小时增加的介质质量。
(Kg/h)。
电加热器的设计和计算一、电加热器的设计计算,一般按以下三步进行:1、计算从初始温度在规定的时间内加热至设定温度的所需要的功率2、计算维持介质温度不变的前提下,实际所需要的维持温度的功率3、根据以上两种计算结果,选择加热器的型号和数量。
总功率取以上二种功率的最大值并考虑1.2系数。
公式:1、初始加热所需要的功率KW = ( C1M1△T + C2M2△T )÷864/P + P/2式中:C1C2分别为容器和介质的比热(Kcal/Kg℃)M1M2分别为容器和介质的质量(Kg)△T为所需温度和初始温度之差(℃)H为初始温度加热到设定温度所需要的时间(h)P最终温度下容器的热散量(Kw)2、维持介质温度抽需要的功率KW=C2M3△T/864+P式中:M3每小时所增加的介质kg/h二、性能曲线下面是一些在电加热计算中经常要用到的性能曲线,对我们的设计是很有帮助的。
三、电加热器设计计算举例:有一只开口的容器,尺寸为宽500mm,长1200mm,高为600mm,容器重量150Kg。
内装500mm 高度的水,容器周围都有50mm的保温层,材料为硅酸盐。
水需3小时内从15℃加热至70℃,然后从容器中抽取20kg/h的70℃的水,并加入同样重量的水。
需要多大的功率才能满足所要的温度。
技术数据:1、水的比重:1000kg/m32、水的比热:1kcal/kg℃3、钢的比热:0.12kcal/kg℃4、水在70℃时的表面损失4000W/m25、保温层损失(在70℃时)32W/m26、容器的面积:0.6m27、保温层的面积:2.52m2初始加热所需要的功率:容器内水的加热:C1M1△T = 1×(0.5×1.2×0.5×1000)×(70-15) = 16500 kcal 容器自身的加热:C2M2△T = 0.12×150×(70-15) = 990 kcal平均水表面热损失:0.6m2 ×4000W/m2 ×3h ×1/2 ×864/1000 = 3110.4 kcal 平均保温层热损失:2.52m2 ×32W/m2 ×3h ×1/2 ×864/1000 = 104.5 kcal (考虑20%的富裕量)初始加热需要的能量为:(16500 + 990 + 3110.4 + 104.5)×1.2 = 70258.8 kcal/kg℃工作时需要的功率:加热补充的水所需要的热量:20kg/H ×(70-15)×1kcal/kg℃= 1100kcal水表面热损失:0.6m2 ×4000W/m2 ×1h ×864/1000 = 2073.6 kcal保温层热损失:2.52m2 ×32W/m2 ×1h ×864/1000 = 69.67 kcal(考虑20%的富裕量)工作加热的能量为:(1100 + 2073.6 + 69.6)×1.2 = 6486.54 kcal/kg℃工作加热的功率为:6486.54 ÷864÷1 = 7.5 kw初始加热的功率大于工作时需要的功率,加热器选择的功率至少要27.1kw。
加热功率计算范文加热功率计算是一个涉及热传导、传热系数以及加热设备的物理过程。
在实际应用中,加热功率计算常用于电阻加热、传导加热、辐射加热等多种场景,如电熨斗、电炉、电热水器、电热夹子等。
以下将对加热功率计算的一般方法进行详细介绍。
1.电阻加热的功率计算在电阻加热中,通过加热元件的电阻发生功率转化。
根据热电效应定律,功率计算公式如下:P=I^2*R其中,P表示功率,I表示电流,R表示电阻。
在实际应用中,通常需要根据电源电压和电流计算出电阻的值,然后再根据功率计算公式计算出功率。
2.传导加热的功率计算在传导加热中,加热元件的一侧加热,热量通过传导从一侧传递到另一侧。
根据热传导定律,功率计算公式如下:P=k*A*(T1-T2)/d其中,P表示功率,k表示传热系数,A表示传热面积,T1和T2分别表示加热一侧和另一侧的温度,d表示加热元件的厚度。
传热系数k通常需要通过实验或查阅相关资料获取,通过测量实际温度可以计算出温差(T1-T2),根据功率计算公式即可计算出功率。
3.辐射加热的功率计算在辐射加热中,加热元件通过辐射能量传送热量。
根据辐射传热定律,功率计算公式如下:P=ε*σ*A*(T1^4-T2^4)其中,P表示功率,ε表示辐射率,σ表示斯特腾-玻尔兹曼常数(约为5.67*10^-8W/(m^2·K^4)),A表示辐射面积,T1和T2分别表示加热一侧和另一侧的温度。
辐射率ε通常需要通过实验或查阅相关资料获取,通过测量实际温度可以计算出温差(T1^4-T2^4),根据功率计算公式即可计算出功率。
总结:加热功率计算涉及电阻加热、传导加热和辐射加热等多种物理过程,需要根据实际情况选择合适的计算公式。
在实际应用中,必要的实验和资料查询是计算功率的关键步骤。
加热功率的准确计算对于加热设备的设计和运行十分重要,合理的功率设置能够提高加热效率,节约能源。
电磁加热取暖面积计算
电磁加热取暖面积的计算涉及到多个因素,包括电磁加热设备的功率、取暖需求、房间的绝热性能等。
以下是一个简化的方法,你可以根据实际情况进行调整:
1. 了解电磁加热设备的功率:查看电磁加热设备的额定功率,通常以千瓦(kW)为单位。
2. 了解房间的绝热性能:如果房间的绝热性能较好,热量损失较小,相对较小功率的电磁加热设备可能就足够供暖。
反之,如果绝热性能较差,可能需要更大功率的设备。
3. 使用热负荷计算方法:热负荷是指在一定条件下,为了保持室内温度恒定,需要供应的热量。
你可以使用下述简单的热负荷计算公式:
热负荷=房间体积×温度差×热阻系数
•房间体积:房间的长× 宽× 高(单位一般为立方米)。
•温度差:室内期望温度 - 室外设计温度。
•热阻系数:取决于房间的绝热性能,单位为摄氏度·平方米·小时/瓦(℃·m²·h/W)。
4. 根据功率和热负荷计算面积:通过以下公式计算电磁加热取暖面积:
取暖面积=热负荷/电磁加热设备功率取暖面积=热负荷/电磁加热设备功率
这只是一个基本的方法,实际情况可能更为复杂。
在实际应用中,最好咨询专业的供热工程师,以确保计算的准确性,并考虑到更多因素,如窗户、门的隔热性能等。
600MW汽轮发电机组自并励励磁系统设计计算书二00八年十二月目录一、励磁变压器选择计算 (3)1、二次侧线电流计算 (3)2、二次侧额定线电压计算 (3)3、额定输出容量计算 (4)4、各工况触发角计算 (4)5、短路电流试验的核算 (5)6、空载升压130%试验核算 (5)7、网侧电压分接头确定 (5)二、励磁系统短路电流计算 (6)1、励磁变低压侧短路 (6)2、整流柜出口短路 (6)3、灭磁开关出口短路 (7)4、滑环处短路 (7)三、硅元件及整流桥技术参数计算 (7)1、硅元件额定电压的选择 (7)2、硅元件额定电流的选择 (7)四、硅元件快熔计算 (9)1、快熔额定电压的选择 (9)2、快熔额定电流的选择 (9)3、快熔熔断特性的校核 (9)五、冷却系统技术参数计算 (10)1、硅元件发热量 (10)2、铜母排发热 (10)3、整流柜快速熔断器发热 (11)六、灭磁开关的计算及选择 (11)1、磁场断路器电压的选择 (11)2、磁场断路器电流的选择 (12)3、磁场断路器分断电流及弧电压的选择 (12)4、磁场断路器短时耐受电流的计算及选择 (12)5、正常灭磁原理及动作顺序 (13)6、滑环处短路故障时灭磁原理及动作顺序 (13)七、灭磁电阻的计算及选择 (13)1、线性灭磁电阻阻值的计算 (13)2、线性灭磁电阻选择 (14)3、灭磁能量的计算 (14)八、过电压保护装置的计算及选择 (16)1、过电压保护装置原理接线图 (16)2、氧化锌非线性的性能及过电压保护原理 (16)3、发电机转子绝缘对过压保护装置的要求 (17)4、用户在现场对过压保护装置的检测、试验方法 (18)600MW 汽轮发电机组自并励 励磁系统技术参数设计计算书一、励磁变压器选择计算励磁变压器为励磁系统提供电源,专门应用励磁整流系统的变压器,其输入容量包括输出容量、附加损耗容量和谐波损耗容量,励磁变压器设计时根据输出容量考虑到整流系统的谐波损耗及变压器附加损耗(详见励磁变压器资料)。
大功率商用电磁加热系统设计报告1 电磁加热系统原理与特点当线圈流过高频交变电流时会在其周围产生交变磁场,如果该磁场靠近金属表面,则在金属中能感应出漩涡状的电流,简称涡流。
涡流的大小与金属材料的导电性、导磁性、几何尺寸有关。
涡流本身也会产生磁场,其强度取决于涡流的大小,其方向与线圈电流磁场相反,因而抵消部分原磁场,它与线圈磁场叠加后形成线圈的交流阻抗,导致线圈的电感量发生变化(减小)。
这些涡流消耗电能,在感应加热装置中,利用涡流可对金属进行加热热。
涡流的大小与金属的电阻率ρ、磁导率μ、厚度 h ,金属与线圈的距离δ,激励电流角频率ω等参数有关。
工业上把感应加热依频率分为四种:工频(50 Hz);中频(0.5 Hz ~8 kHz);超音频(20Hz ~60kHz);高频(60Hz ~600kHz).工频交流电直接由配电变压器提供;中频交流电由三相电动机带动中频发电机或用可控硅逆变器产生;超音频和高频交流电由大功率电子管振荡器产生。
电磁感应加热如图1所示。
高频电磁感应加热方法是利用电磁感应在被加热体内产生的涡流,对被加热体进行涡流加热。
将被加热体看成无数个同心圆状的电流环网路,当通过被加热体线圈的磁通增加时,就产生使它减小的方向的感生电流;当通过线圈的磁通减小时,就产生使它增加的方向的感生电流,该电流称为涡流。
涡流的计算公式为:2(/)2md J A m r dtσπΦ=-(1)式中:J 为以r 为半径的圆内交变磁通在加热体表面形成的涡流;σ为加热体金属的导电率;m Φ 为半径r 圆内的磁通。
将被加热体和电磁感应加热线圈结合在一起,中问留有2~4 mm 的间隙,电磁感应加热线圈通过高频交变电流,便相当于在电磁感应加热线圈和被加热体之间形成无数个小交变磁场,这些小磁场的磁通变化,在被加热体表面产生涡流,涡流的能量转化为热能,达到加热的目的。
感应加热是利用电流通过线圈产生交变磁场,当磁场内磁力线通过锅局部时,磁力线被切割而产生无数小涡流,使锅局部瞬间迅速发热。
由于“集肤效应”,涡流分布高度集中于锅表面,而且随距表面的距离增大而急剧下降。
设锅表面的图1 涡流加热原理图感应电流强度为0I ,沿感应透入深度方向,距离表面x 处的感应电流强度为/0()x I x I e δ-=,涡流的理论透入深度为δ)mm δ=(2) 式中ρ为电阻率(810mm -Ω⋅);f 为频率(Hz);μ为导磁率(7410/T A π-⨯)。
实际应用中规定()I x 降至表面涡流强度的1/e 处的深度为“电流透入深度”,经计算证明,86.5的热量是发生在深度为δ的薄层内。
钢铁材料在感应加热过程中,ρ随温度的上升而增大,μ的大小在材料失去磁性前基本不变,而达到居里点温度(铁为770 C ,中碳钢724 C)以上钢材就失去磁性, 急剧下降为真空导磁率,即1μ≈。
材料在失磁前的涡流透入深度称为“冷态的涡流透入深度”δ冷。
而随着材料温度的上升,会导致ρ增大和μ下降,使涡流分布平缓,透入深度增大。
考虑一块厚为h ,电阻率为ρ,半径为a 的金属圆板,置于磁感应强度B 、随时间交变的磁场中,为了计算热功率,沿着电流方向将金属圆板分割成若干个宽度为dr 、周长为2r π,厚度为h 的金属薄筒,任意一个薄筒的感生电动势为2d dBr dt dtφεπ=-=- (3) 薄简的电阻为2rR h drπρ=⋅ (4) 所以薄筒的瞬时热功率为232hr dr dB dp R dt επρ⋅⎛⎫== ⎪⎝⎭(5)整块金属圆板的涡流的瞬时热功率为2408aha dB p dp dt πρ⎛⎫== ⎪⎝⎭⎰ (6) 设0sin B B t ω=,则0cos dBB t dtω=, 涡流在一个周期内的平均热功率为 4222224000011cos 816rr ha h p pdt B tdt B a TT ππωωωρρ===⎰⎰ (7)由上式可见,若要得到较大的热功率输出,必须选择高频交变的电磁场,产生较大的磁感应强度,且金属的电阻率要较小。
由于感应器的工作电流很大且频率很高,在设计和应用时,必须考虑电磁感应的三个基本效应:集肤效应、邻近效应和圆环效应。
集肤效应——当变化的电流在导体中流动时,它周围的磁场也随着变化。
这变化的磁场也要在导体中产生感应电流,因而影响导体中电流的分布,使电流趋向导体表面。
也就是说,愈靠近导体的表面,电流的密度就越大。
频率越高,集肤效应就越明显。
因此,在高频状态下,常采用中空导线,或用若干股并列的细导线作为输出馈线。
邻近效应——就是导体的邻近还有其他载有变化电流的导体时,每一导体中的电流将要重新分布,和孤立时不一样,其分布是不均匀的。
不均匀的程度,则视导体的形状、尺寸、相对位置以及交变电流的频率而定。
圆环效应——是指环形导体的电流分布有集中于内表面的趋势,而且其程度也受频率的影响。
频率越高,圆环效应就越明显。
采用感应加热原理设计的高频电磁加热系统具有着突出的优点。
它是利用电磁感应产生的交变磁场,在发热体的表面形成涡流达到直接加热的目的,效率高,加热时间比相同功率的加热器要快得多,更值得指出的是,它通过感应线圈使发热体产生涡流达到加热的目的,实现了发热体和主电路之间电气上的隔离,避免了因绝缘损坏而产生的漏电现象,在安全性上大大提高了。
感应加热具有以下优点:(1)加热速度快。
由于感应加热过程主要是依靠电流感应透热和传导的方式实现,故在很短的时间内便能加热到预期的温度。
(2)热损少、加热效率高。
在感应加热过程中,能量的传递是以电磁波的形式进行的,故受外界的干扰小、能量的扩散少,提高了能量的利用率和加热热效率。
(3)无污染。
加热热源是电能,不会产生任何有害的气体和污染物,属于环保型的热源。
(4)易于实现自动控制。
加工过程中热源的参数主要是电源的功率和频率,这两项电参数在控制过中是很容易实现自动控制的,不需要相关的转换模块,可以更有效地控制加工的质量。
(5)实现了发热体和主电路之间电气上的隔离,避免了因绝缘损坏而产生的漏电现象,在安全性上大大提高了。
2 技术指标1.1输入电压:三相380V±20%,50Hz;1.3 工作环境温度:(-10 —+60)℃;1.4 最大输出功率15Kw;1.5 输出功率连续可调;2 电磁加热系统的功能2.1过流、过压、欠压、过功率保护和故障报警显示功能;2.2软启动、软关断功能;2.2停电记忆功能;2.3IGBT高温保护、线圈高温保护和故障报警显示及自动恢复功能;2.4IGBT温度传感器、线圈温度传感器、调功电位器开路、短路保护和故障报警显示功能;2.5关机散热风机延时功能;2.6小物件检测功能(小于80mm不加热)。
3 外形尺寸及系统组成3.1主机箱外壳尺寸主机箱尺寸图:图2 主机箱主要尺寸3.2.3 LED显示屏控制接口定义和原理图3 LED显示屏图4 显示板控制接口定义三相交流电通过滤波后送入三相整流模块,得到一脉动直流电源,通过π型滤波获得直流电压源,其额定幅度为513V。
主电路有两种选择,其一是半桥,其二是全桥,半桥通过桥路电容和电感形成谐振,全桥通过电感和串联电容形成谐振。
这两种电路均可以应用,但全桥需要四个驱动电路,需要4个IGBT,但通过的电流是半桥的1半。
本设计采用半桥电路。
3.1 输入参数计算最大输出功率max15 outP KW=系统效率min 0.85η=则变换器最大输入功率max max 1500017647 0.85in PP Wη===输入电压380V±20%,最大456V,最小304V,三相全桥整流后,最大直流电压max 456 1.35615U V =⨯=最小直流电压min 304 1.35410.4U V =⨯=因此输入最大电流max maxmin1764786 /2410.4/2inPI AU===因此主电路整流管额定电流和IGBT额定电流必须大于最大电流,考虑安全系数,取额定电流为150A/1200V。
电磁灶系统框图如图5所示。
市电交流380 V 经过滤波整流后变为大约510 V 直流,通过半桥谐振逆变电路的振荡在线圈中产生交变磁场,在发热体中产生涡流以达到加热的目的。
把涡流效应等效到原边,用L 、R 串联表示。
当负载为RLC 且满足振荡条件时,这种负载称为谐振负载,对于谐振负载可以通过改变频率来改变输出的电压和功率。
逆变式谐振负载(串联谐振)的电路特点是:逆变电路输出的波形为方波(方波电压);可以将逆变频率调谐在谐振频率附近,而正弦输出的电流,无需通过低通滤波器消除其最低次谐波,所谓“谐振逆变”电路因此得名;因为利用负载谐振特点电路中的元件要承受很大的电流或电压。
串联谐振网络的形式如图6所示,其中L 是谐振电感,C 是谐振电容,涡流等效阻抗R 。
图6 串联谐振电路对图3所示的电路图,导纳可表示为21()11sCY s s LC sRC sL R Cs ==++++ (9) 它是频率s j ω=的函数,令2RL α=,0LCω=,则有: 22012()2s Y s R s s ααω=⋅++ (10) 由式(10)可以看出,在谐振时,即0s j ω=时,电感和电容阻抗相互抵消,01()Y s R=,电路阻抗为纯电阻负载,电路对数幅频特性曲线如图7所示。
图5 电磁灶系统框图 Usinwt令串联谐振电路的品质因数为002L Q R ωωα== (11)则式(10)可改写为20011()11s Q Y s R s sQ ωωω=⋅⎛⎫++ ⎪⎝⎭ (12) 电路谐振时,01()Y s R=设电源电压为()U s ,则电流为()()()I s U s Y s =,电容电压220220022222000()()21()()()22()()22C I s Y s s U s U s U s sC sC s s sCRU s U s s s CR s s ααωωωααωωαω===++==++++2022()()2C U s U s s s ωαω=++ (13) 当0s j ω=时()()2C U s Q U s ωα== (14) 也就是说谐振时负载电压等于电源电压,电容上的电压可达电源电压的Q1lg R lg ()Y s图7 对数幅频特性曲线倍。
谐振时AB 通过调整工作频率,调整通过开关管,S1、S2的开通和关断,感应线圈电感和半桥电路的两个电容在各自的回路形成谐振。
当逆变器工作在谐振频率0ω时,开关器件的状态转换总是发生在开关器件电流过零时刻,在这种情况下,所有反并联二极管始终不通过电流。
实际上半桥输出入电压为幅度为/2U ±的方波,只要0ωω=,而且Q 值足够大,电流几乎为正弦波010012()sin sin a a m Ui Y j U t t R ωωωπ==(15) 12a m UU π=为方波电压的基波分量幅值。