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1、陕西华泰中频感应加热设备有限责任公司GW系列中频透热炉使用说明书提供:陕西华泰中频感应加热设备有限责任公司电 话：02988587410 88587406传 真：02989105271网 址：E-mail：地 址：西安市未央区后围寨工业区1号路邮 编：710086目 录一、 中频电源概述二、 中频电源规格和技术参数三、 中频电源的主电路工作原理四、 中频电源的控制板原理五、 中频电源操作和安全守则六、 中频电源的日常维护七、 中频电炉的故障诊断八、 中频电炉的安装九、 原理图第一章 中频电源概述KGPS系列中频电源是将输入的三相工频电能转变为所需频率的单相中频电能，它主要用于中频感应熔化、保温
2、、加热、淬火等等，作为此类设备的供电电源。本系列电源的输出功率从100kW至12000kW，工作频率从100Hz至10kHz。本系列电源的型号由二部分组成，见下图：KGPS -/ 频率（KHz） 输出功率（KW） 系 列 号例如：KGPS-1000/0.5表示KGPS系列晶闸管中频电源，输出功率1000kW，工作频率500Hz。本系列中频电源采用交流直流交流变频方式，中频电源部分包含并联电容器组，160 kW以下中频电源规格的电容器组装在电源柜内，其它规格的中频电源均外置电容器组。本系列电源的工作环境应符合下列要求：1. 海拔高度不超过2000米。2. 周围环境温度不高于+40，不低于2。3.
3、 周围环境湿度不大于85%（气温205时）。4. 周围环境没有导电、易燃、易爆尘埃，没有能腐蚀金属和破坏绝缘的气体、蒸汽，没有强烈震动。5. 电网电压波动不大于10%，波形畸变不大于10%。6. 冷却水压力为0.20.4MPa，进水温度不高于35。7. 冷却水水质符合国标GB10067-1-88的要求。第二章 中频电源规格和技术参数本系列变频电源的技术参数见表2-1，表2-2和表2-3。表2-1 KGPS系列电源技术参数（3相6脉冲整流器）型号KGPS100KGPS160KGPS250KGPS500KGPS800KGPS1000额定功率（kW）1001602505008001000输入电压（V
4、）380380380380660660输入电流（A）1802904509208101000直流电压（V）500500500500890890直流电流（A）20032050010009001120输出电压（V）7507501500150024002400工作频率（KHz）0.1100.1100.180.180.140.12.5表2-2 KGPS系列电源技术参数（3相6脉冲整流器）型号KGPS1250KGPS1500KGPS1800额定功率（kW）125015001800输入电压（V）660660660输入电流（A）126015001800直流电压（V）890890890直流电流（A）140016
5、802000输出电压（V）240024002400典型工作频率（Hz）0.12.50.110.11表2-3 KGPS系列电源技术参数（6相12脉冲整流器）型号KGPS2000KGPS2500KGPS3000KGPS4000KGPS5000KGPS6000额定功率（kW）200025003000400050006000输入电压（V）660660900900900900输入电流（A）210102126021125215002189022250直流电压（V）8908901200120012001200直流电流（A）211252140021250216702210022500输出电压（V）240024
6、003000300030003000工作频率（KHz）0.10.50.10.50.10.50.10.50.10.50.10.5第三章 中频电源的主电路工作原理本系列电源采用交流直流交流变频方式，由一个（或二个）三相桥式整流器将三相交流电变成直流，再由一个单相桥式逆变器将直流变为中频交流，整流器和逆变器均由可控硅（SCR）构成。1、 3相6脉波全控桥式整流器图 3-1图 3-23相6脉波全控桥式整流器电路如图3-1所示，电路中KP1、KP3、KP5的三个阴极连接在一起（共阴极组）。KP2、KP4、KP6的三个阳极连在一起（共阳极组）。在正向控制脉冲的作用下，每一瞬间只有阳极电位高于阴极电位的两相
7、之间的可控硅导通，由图3-2所示的UA，UB，UC的相位关系可知，电路中整流元件的导通顺序为KP1KP2KP3KP4KP5KP6。六只可控硅的起始导电角依次互差600，整流元件交替工作一周期内每只管子导电1200，每经600后，在二相之间换流一次。在任何瞬间都有两只可控硅导电，为使全控桥能按上述顺序轮流导电，相应要求三相全控桥可控硅的触发脉冲UKP1，UKP2，UKP3，UKP4，UKP5，UKP6的次序要与被整流的三相电源进线电压同步，相位依次互差600。如果触发脉冲都在自然换流点发出，则得到电路工作情况及输出电压波形与不可控的三相桥式电路完全一样。这时，整流桥输出的电压最高，称为全开放，通
8、过加在可控硅上触发脉冲的相位延迟，即触发脉冲发出的时间从自然换流点延迟一个角度a（a称控制角），就可改变输出电压的大小。因为每只整流可控硅的换流时间发生在触发脉冲发出的时刻。在可控硅导通时，整流输出电压Ud等于桥臂中两只导通可控硅所连电源的线电压，也就是波形图上在一定控制角下，两相电压的垂直距离。在图3-3中分别画出当a=00，a=300，a=600，a=900和a=1200时，整流输出电压和可控硅SCR承受电压的波形。当a600后，整流输出电压Ud出现负半波。在此期间，作用在SCR上的电网的线电压已经反向，但此时电抗器中储存的能量向电网反馈。当a=900时，整流输UcUbUa图3-3(a)
9、a=00(b) a=300(c) a=600(d) a=900UacUdUkpUacUdUkp出电压的正半波与负半波大小相等，此反向电压小于电抗器在此时感应的正向电压，所以SCR仍继续导通，从能量的观点来说相等，因此整流输出电压平均值等于零。a900时，整流输出电压的平均值为负值，这时电路进入有源逆变工作状态。当a=1200时，正半波的电压已不存在了，电抗器Ld的电感量不可能无限大，所以在有源逆变工作状态，当其储存的能量释放完后，电抗器的正向电势维持SCR导通的角度远小于1200。图2-3e显示出了这时的Ud波形，很显然，波形出现振荡的特性。实际上图2-3中所示的电压波形，没有考虑逆变电路工作
10、时中频电压对它的影响，当逆变桥工作后，在电抗器前的波形已不再是光滑的了，如图2-4所示。波形上所带小锯齿形是通过电抗器漏过来的中频电压。每一可控硅上显示的管压降波形可用示波器进行观察，随控制角不同，有不同的波形。根据波形，不仅可大概看出角的大小，而且可看出每只可控硅的工作是否正常。当角等于零时，整流器输出端的电压为Ud0=1.35U线，若U线=380伏，则Ud0=1.35380伏=515伏（500伏）。在不同的控制角下，当电抗器的电感量Ld足够大时，可导出整流输出端电压为Ud=Ud0*COSa。三相桥式全控整流，在不同角下，由于电抗器Ld的作用，整流元件在一周期内的导通角可以认为总是1200，
11、即1/3周期。由于一周内每个整流元件的导通时间是负载电流通过时间的1/3，因而流过可控硅的电流是负载电流平均值的1/3，对1000千瓦中频电源来说，整流输出的电流一般不超过1600安，所以流过管子的电流平均值不超过533安。为了满足调压（调功）和保护的需要，要求整流触发脉冲的移相范围为1200，即a角可在00（自然换流点处）至1200范围内可调。当控制角a=00时，整流器输出电压最高，其值为Ud0=1.35U线，U线是输入整流器的交流线电压有效值，对于KGPS100500KW的电源，U线=380V，Ud0=510V，对于KGPS500以上电源，U线采用575V、660V或900V，Ud0=77
12、5V、890V或1200V。整流器正常工作时，电流会在变压器内阻抗和输电线路阻抗上产生压降，所以整流器的实际最大输出电压比上述理论值要小。随着控制角a的改变，整流器的输出电压将在0到Ud0之间变化。在一定负载下，这等于改变了输出功率，为了具有更宽的负载适应性，KGPS系列电源被设计成当整流器输出额定电压Ud0时，输出电流为额定电流的80%。也就是说，当负载阻抗比额定阻抗低1.25倍时，KGPS系列固体电源依然能够输出额定功率。当发生故障时，控制板将停止产生触发脉冲，原来导通的可控硅将在下一个换流时刻关断，而其它可控硅因没有触发脉冲不再导通，这样就使整流器停止工作。在每个可控硅元件上并有电阻、电
13、容构成的RC电路，用来吸收可控硅元件由导通变为截止时产生的过电压。2、 6相12脉波全控桥式整流器了解了3相6脉波全控桥式整流电路的原理后，对6相12脉波全控桥式整流电路就并不难理解。它就是把两个3相6脉波全控桥式整流电路在输出端并联在一起（图3-4）。要求供电变压器有两个绕组输出供电，且两个绕组分别结成Y型和型。这样可以降低谐波对电网的干扰，11次以下谐波基本不存在。图 3-43、 单相桥式逆变器该产品采用了并联逆变器，这种逆变器对负载变化适应能力强，见图3-7所示，它的作用是将三相整流电压Ud逆变成单相100-10KHz的中频交流电。一般由于功率大小、进线电压的高低等原因，逆变可控硅的数量有，四只、八只、十六只三种，即采用单管、串管、并管等技术。但为了分析方便，将其等效为图3-5，3-6电路。图3-5图3-6单相桥式逆变器的原理可以引用一个继电接触电路的例子来说明，如图3-5所示，当开关A、B闭合，开关C、D断开时，电流由（+）端A负载B（-）端。当开关C、D闭合并同时打开开关A、B时，则电流的线路由（+）端C负载D（-）端。如以相等的时间间隔，交替地合上和断开A，B和C、D两组开关，则在负载上获得方向相反的交变电流。其频率取决于两组开关在每秒钟内开和断的次数，而又经得起高电压、大电流冲击的开关元件。可控硅就具有快速开通和关断的特性，因此它是一种较
