熔炼感应炉构造原理

电磁感应：因磁通量变化产生感应电动势的现象，叫电磁感应， 涡流：闭合电路的一部份导体在磁场里做切割磁感线的运动时， 导体中就会产生电流；这些感应电流的流线呈闭合的涡旋状，故称涡电流(涡流)
感应加热：交流电流流向被卷曲成 环状的导体（通常为铜管），由此 产生磁束，将金属放置其中，磁束 就会贯通金属体，在与磁束自缴的 方向产生涡电流（旋转电流），于 是感应电流在涡电流的影响下产生 发热，这就是感应炉加热的原理
DCV21
V12
V12
V21
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0---70~80%的功率，必须通过改变直流电压来改变功率
可控制性
电压反馈串联逆变器
100%
在串联线路中100% 的线圈电流流过逆变 器，逆变器可完全控制电流的变化
可控制性
电压反馈串联逆变器
V2
V1
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V2只占感应线圈电压V1的20%--30%
12相24脉冲
02 01.5 01 00.75 00.22 00.15
串联逆变线路中变压器的KVA值最小，因此谐波含量最小
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
最大的线功率因数 线功率因数自动减小
1
P
o w
0.8
e
r 0.6
F a 0.4 c t o 0.2 r
0 30
60 90 相控角
120 150 180
串联线路 不控制整流，始终在最 高电压
并联线路 可控整流降低直流电 压时的功率因数
并联逆变器和串联逆变器的性能比较
功率因数 电流畸变 线电压毛刺
电流反馈
电压反馈
随着功率下降而降低 恒定大于0.95
较高
q
较低
0.95
较高
较低
DUAL-TRAK
0 炉体1
功率能够在额定功率范围内以任意比例分配
电气
2 整流部分 （1） 可控硅安装松紧度标准： 可控硅安装松紧度要求：调整可控硅上端两侧螺帽，必 须达到上端垫片可轻松转动为好。图3a和图3b （2） 可控硅触发模块及触发放大模块清理。 ① 拆卸SCR触发模块。图3 f ② 拔掉SCR触发模块外部插头。图3 C ③ 松开触发模块顶部螺丝。图3d ④ 拆卸触发模块两端盖板。图3e ⑤ 拆卸线路板。 ⑥ 用毛刷清理线路板灰尘，若线路板板面发黑，建议 更换。 ⑦ 反顺序安装触发模块。 （3）铜排紧固螺栓有无松动。图4 （4） CT互感器反馈信号接线有无松动，线路有无破损。 该信号接线必定要紧固。
主要打组炉成衬：时，探头处理不好， 探造头成：线由圈6漏根电不探锈测钢失丝效穿；过炉 衬炉扇衬形湿分度布高，，与线熔圈料漏接电通值；增 电 O大PT；O：提供DC+60V，每20s 抗 切电换气一元次件极老性化。或积灰严重， 器
G造LD成：漏mA电电等流表，显示漏电值， 一般要求≤60mA，若超过则
S1~S4是桥式电路的4个臂，由电力电子器件及辅助电路组成。
S1 io 负载 S3
Ud S2
uo S4
a)
uo
io
t1 t2
t
b)
逆变电路的基本工作原理
S1、S4闭合，S2、S3断开时，负载电压uo为正。 S1、S4断开，S2、S3闭合时，负载电压uo为负。
直流电 交流电
逆变电路的基本工作原理
逆变电路最基本的工作 原理 ——改变两组开关
单相电压型逆变电路
1）单相半桥逆变电路
工作原理
V1和V2栅极信号在一周期内各半周正 偏、半周反偏，两者互补，输出电压
uo为矩形波，幅值为Um=Ud/2。
V1或V2通时，io和uo同方向，直流侧 向负载提供能量；VD1或VD2通时，io 和uo反向，电感中贮能向直流侧反馈。 VD1、VD2称为反馈二极管,它又起着 使负载电流连续的作用，又称续流二 极管。
电气
逆变部分 与整流电源部分检查相同，重点指出逆变柜CT互感器接线不允许松动。 图5
a)
o
Uum
O
t
-Um
io
O
t3 t1 t2
t4
t5 t6
t
ON
V1 V 2
V1 V2
VD 1 VD 2
VD b)
1
VD 2
源自文库
单相半桥电压型逆变电路及其工作波形
熔化炉逆变电路原理
波形2
波形1
交流电经过整流变成直 流电，直流能量储存在 电容器中
恒定的直流电压供 给逆变器
炉体线圈和电容器串联 连接
能量储存
可控制性
电压反馈串联逆变器
1
电压反馈串联逆变器只有一个控制点
逆变器控制简单、可靠、反应速度快
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 大于由于过电流损坏可控硅的几率
INVERTER TECHNOLOGY
整流变压器的KVA
串联线路和并联线路的比较
变压器的KVA
120
100
80
单相桥式整流基本电路负半周
u2负半周时 电流通路
-
T
u11
A D4
u2
D1
D3
+
RL
u0
B
D2
+
_
整个周期输出波形
u2
t
uO´
t
iO´
t
uo´´
t
iO ´´、
t
uO
t
iO
t
三相整流输出波形
通过斩波控制直流电压
WAVE CHOPPING TO CONTROL DC VOLTAGE
平均直流电压及波纹
kW
100%
炉体2
100% kW 0
DUAL-TRAK
双供电电源
逆变器
整流桥
滤波电容
炉体电容器
0--100 % 功 率
3,6 或 12 相交流电
这一点的能量恒定保 持在 100%
功率分配控制
炉体线圈
炉体电容器
0 -100 % 功 率
逆变器
FURNACE COIL
DUAL-TRAK
双供电电源
逆变器
感应加热原理—三种效应
集肤效应：
当交变电流通过导体时，沿导体截面上的电流分布式部均匀 的，最大电流密度出现在导体的表面层，这种电流集聚的现 象称为集肤效应。
近邻效应：
当两根通有交流电的导体靠得很近时，在互相影响下，两导 体中的电流要重新分布。当两根导体流的电流是反方向时， 最大电流密度出现在导体内侧；当两根导体流的电流是同方 向时，最大电流密度出现在导体外侧，这种现象称为近邻效 应。
炉体冷却塔
熔化炉电控柜水冷
整流柜
逆变柜1
温度开关 逆变柜2
冷却塔1
水泵2 水泵1
冷却塔2
熔化炉炉体水冷
温度开关 冷却塔2
水泵2
水泵1
冷却塔1
熔化炉
电气
1主电源开关部分
主电源开关触头磨损.电磁脱扣器及贮能机构 （1）将高压柜电源断开，图2 （2）拆卸主开关外围铁板4个螺丝，卸掉铁板。 （3）拆卸主开关外壳。图1c （4）主开关电磁脱扣机构是否灵敏。图1a （5）将主开关贮能机构合闸. 图1b
功率因数 0.95
功率因数 0.4
0 通过斩波降低电压
全导通时的最大电压
感应炉整流输出特点波形-6相供电线路
全波
123456
整流
平均直流电压及波纹
0
L1 L2 L3 7 8 9 10 11 12 L4 L5 L6
电压反馈线路的功率因数理论上可达到0.98
感应加热原理---逆变
逆变电路是与整流电路相对应，把直流电变 成以交单相流桥电式称逆变为电逆路变为例说明最基本的工作原理
并联连接线路 串联连接线路
CONTROLLABILITY
电流反馈并联逆变器
20–30%
70–80%
70 -- 80% 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
只有 20--30% 的线圈电流流过可控硅 逆变器只能控制20—30%的线圈电流
CONTROLLABILITY
电流反馈并联逆变器
炉体部分 交流电供给炉体部分
单相桥式整流基本电路
+
220V u1
+
+ V4
u2 3
– V3
2
4
V1
1
V2
+
+
RL u o
-
+
由一个变压器，四只二极管，一个负载组成，其中四只二 极管组成电桥电路。
单相桥式整流基本电路正半周
u2正半周时
电流通路
+
T
+
u1
A D4
u2
D1
D3
RL uo
B
D2
-
-
单相桥式整流电路
导S可叠CI加电电控RD可A造环硅I控板成：硅：的导触进电电能发线，损模电冷失块流却，限提制高、电实现
2震S能、C双的力控制荡R磁可供利电轭控电用容：硅、率器导触输磁发出、模显束块示磁信号 柜
0M 主M 控2
3滤电冷、操却波抗水作方电器电面式容：缆板：器限：ON制A通N突电冷变、电冷流却
柜0
4冷、却钢介壳质：25#变却水压器油
必须检查漏电原因；
线 圈
GLD mA显示
OPTO模块 DC+60V
炉体结构
外壳结构
线圈
感应电流 产生做功 主要部件
磁轭
磁轭电学作用 是引导磁场
磁轭的作用
水冷电缆
应达公司的水冷电缆，在大电流状态下的工作寿命最长，功率损耗低 Inductotherm水冷软导线可应用于需要装载频率为60赫到10,000频的大电流 水冷电缆，其工作寿命最长，功率损失低，及维护费用低。 这些由封闭在高质橡胶软管中的软铜电缆，及配装有便于进行水及电气连 接的喇叭口锥端接件组成。电缆用专用工具挤压到端接件中，这就免除了 如常规导线那样需要钎焊。因此，就消除了铜氧化的危险及由于这种氧化 而导致过早破坏的可能性。
切换频率，可改变输出 交流电频率。
电形相阻同负，载相时位，也负相载同电。流io和uo的波
a) uo
io
阻波形感也负不载同时。，io相位滞后于uo，
t1 t2
t
b)
单相电流型逆变电路
1) 电路原理
由四个桥臂构 成，每个桥臂 由IGBT组成。
工作方式为负载换相。 电容C和L 、R构成并联谐振电路。 输出电流波形接近矩形波，含基波和各奇次谐波，且谐波幅值远 小于基波。 负载电压波形基本上是正弦波。
整流桥
滤波电容
炉体电容器
0--100 % 功 率
3,6 或 12 相交流电
这一点的能量恒定保 持在 100%
功率分配控制
炉体线圈
炉体电容器
0 -100 % 功 率
逆变器
FURNACE COIL
双供电电源
中频炉系统
电力系统
冷却系统
液压系统
变压站
整流系统
逆变系统
炉体系统
冷却水控 制系统
冷却水循 环系统
液压控制 系统
液压循环 系统
中频感应加热炉系统：
电力系统：核心系统，熔化功能的实现者； 冷却系统：安全系统，安全生产的保护者； 液压系统：操作系统，生产功能的操作者。
熔化炉电气结构布局
1逆变、V变I压线P柜控器圈：制参：柜数：
法 短 水解释可整主熔容电相相控 Z信量压电数拉路冷放控流断断耦板控 制柜PLC 制号：比压：第环环电硅柜路器二：电的：间33环：：极压：器所3相源输相01：束冷管时：1有00输5：出角KK束磁却VV入完：05信A为07，1/、磁、全正5A号13V各0600冷放负，V的相°.电5却电电4/监输，70压50压。2控出减KV04的。少隔AV及限因6离逆制冷却塔，变等
圆环效应：
若将交流电通过圆环形线圈时，最大电流密度出现在线圈导 体的内侧，这种现象称为圆环效应。
炉料感应熔化-感应电流
每一个料块表面产生感 应电流
二次回路的感应电流
每一个接触点都具有高 的电阻值
感应熔化电气系统的基本结构
整流部分 交流电经过整流变成直流电，直流能量被储存
逆变部分 直流电经过逆变器变成所要求频率的交流电
熔炼炉原理与维修
1 熔炼炉概况及感应加热整流逆变
2 应达感应炉特点部件构造
3
DISA浇注炉特点构架部件
FF熔炼炉概述
描述
本文讲述8吨INDUCTOTHERM生产的6000kw感应熔化炉，及1台10吨DISA+GF+生产的，320kw 保温气压浇注炉，组成的熔炼浇注体系，
熔化炉
浇注炉
感应加热原理
泵
5、炉衬层、浆料层：保护线
圈、绝缘、保温等
线 圈
电
力
P
控
L
制
C
柜
控
制
变
柜
压
器
液压站
整 流 柜
V I P 控 制 柜
逆 变 柜
水
水
电
线
缆
圈
电 缆
液压泵 液压缸
10KV电网
操 作 台
介影绍响：漏电值的主要因素： 探线测圈线状圈态、：电“容钻器铁、”接、线线及圈
系匝统间电打气火接，地均之会间引异起常漏低电阻值 路升径高、，短甚路至等突状变态；； 探冷测却线水圈的与导炉电料率之升间高的，异导常电 低值阻在路10径0µ及s/“cm泄后电必”须；更换；
60
40
20
0
10
20 30 40 50 60 70 80 90
100
功率大小
串联逆变线路中谐波电流的含量
谐波次数
5th 7th 11th 13th 17th 19th
谐波含量
3相6脉冲
17.5 11 04.5 03 01.5 01.25
6相12脉冲
02 01.5 04.5 03 00.22 00.15
电流反馈逆变器
$
$ $
整流部 分
短接回路
直流电抗器
逆变器
直流能量储存在电抗器中，是一种动能 这种能量形式类似于飞轮
电容器
启动回路
炉体线圈
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
能量储存
电压反馈逆变器
整流部 分
滤波电容器
电容器
逆变器
炉体线圈
直流能量储存在电容器中，是一种势能，当电源合闸 时电容器立即被充电