KGPS-中频装置说明书

1.型号说明：

水冷式可控硅中频电源其型号KGPS—其含义如下图（1—1）

图（1—1）

2.使用条件：

2.1环境温度

周围温度不超过+40℃，24小时周期内的平均温度不超过+35℃，最低环境温度为+5℃，储存最低温度为-30℃（应除去冷却液）。

2.2大气条件

空气中不得含有导电的尘埃、酸、盐、腐蚀性及爆炸性气体，相对湿度在最高温度为+40℃时不超过50%，在较低温度时，允许有较高的相对湿度，例如20℃以下时可超过90%。

2.3海拔

海拔高度应不超过1000米。

2.4电网质量

电压波形应为正弦波，其幅值的波动不超过±10%（波动在±5%时保证输出额定值，波动在±10%时保证可靠工作），频率的波动不超过±2%。

2.5冷却水条件

装置采用循环水冷却，冷却水应透明、不浑浊、无沉淀，其水质应符合如下规定：

酸碱度PH值在6～9范围内；

硬度不大于10度(每度为1L水中含10mg氧化钙)；

总固体含量不超过250mg/L；

电导率不大于600u S/cm。

中频电源进水水压大于0.08Mpa，感应炉进水水压大于0.15Mpa。出水要求顺畅，压力不大于0.05Mpa。

进水温度为+5℃～+35℃。

使用时应避免水路积垢及沉淀物堆积堵塞水路。夏季湿度较大时，为避免水冷原件表面结露，应适当调节进水温度（如不小于0℃）或加强通风。冬季气温较低时应防止结冰。

3.基本原理

将三相交流电通过三相全桥式整流变成脉动的直流，经过电抗器滤波又将脉

动的直流电变为较平滑的直流电，在经过逆变电路，将平滑直流电变成为单相的中频电流，送至负载两端。

负载是有补偿电容器及感应器并联组成回路，产生振荡，输出额定功率，额定频率。因此又被称为并联谐振逆变器，如下图（2--1）所示：

图（2—1）

4．结构：

按功率不同，装置结构有所不同，在此，仅以单个柜子为例说明主要原件的布置。

本装置单个柜内装有整流、滤波、逆变及控制、吸收和保护部分组成，内装有若干补偿电容器及启动部分。

柜的外形尺寸及柜面板上的原件布置详件附图。

柜内部：

内部右侧上装有主电源交流接触器，中间装有六只整流可控硅组成三相全控整流器，整流脉冲变压器对应的组装在整流器的上方，底面装滤波电抗器。左侧上面装有控制电源变压器、中频合成讯号、工频电流信号、小型继电器及CFC1-16/22交流接触器，中间装有控制箱，箱内装有全集成印刷电路板一块下面装有四只逆变可控硅组成逆变变频器，串有限流电感器，阻容吸收和触发脉冲变压器，还装有一只测量功率用200 /5A互感器。补偿电容根据需要不同分装在柜内柜外。

柜内装有YK-0.2水压继电器（也称压力控制器）。

5．线路基本原理：

本装置有整流部分、逆变部分、负载部分及控制部分组成，现将各部分原理简单介绍如下：

5.1整流部分：

该装置采用三相全控桥式整流，当负载发生故障时（过流、短路、逆变失败等），能迅速第抵制主回路的电流，此时，电路处于逆变状态，保护了可控硅的安全，如图（5—1）所示：

六只可控硅组成三相全桥式整流，在一个周期内依次互差T/6导通，导通时间为T/3获得一个脉动的直流电压Ud，经滤波电感Ld滤波得到一个比较平滑的直流Id。

在不同触发角度，负载可获得不同的波形，如图（5—2）所示：

图（5—2）

为了保证整流电路能正常工作，要求六个触发脉冲的重复频率与出入整流电路的三相交流电源的频率相等，六个脉冲的相位也依次差T/6,每个脉冲的宽度都大于60度，小于120度，并且有足够的功率去触发每个可控硅。

为了使整流电路输出电压可调，满足各种保护的需要（例过流、过压、限流、限压、电流负反馈），要求整流触发脉冲能在0～150度范围内移相。触发讯号与主回路是同一频率，此讯号通过同步变压器获得相位。

5.2逆变部分

并联逆变器的基本线路如图（5—3）所示：

可控硅K7～K10组成一个桥式线路。Ld为直流电抗器，L为感应器，C为补偿器，L、C组成一个并联谐振回路，当可控硅K7、K8导通时，电流自一个方向流入负载，构成正半周，当可控硅K9、K10导通时，电流从反方向流入负载，构成负半周，可控硅K7、K8与K9、K10轮流导通和关断，就把一个直流变成了单相交流，可控硅交替工作的次数，就是输出交流的频率。

当电流从K7、K8换向到K9、K10，反过来从K9、K10换向到K7、K8是靠负载C残余电压进行的，既换向应在负载电压过零结束，所以逆变器必须按一定超前功率因数运行（电流必须超电压某一a角度）。

很显然流经负载L、C的电流为并联谐振回路的谐振电流（即为逆变器输出电流的Q倍），这就要求中频输出与负载之间引线越短越好。

中频电压与直流电压的关系如：

Ua=1.11Ud/Cos(β+γ/2)=1.1Ud/Cosα

Ud为直流电压，Ua为中频电压，α为触发引前角。

引前触发时间必须大于换流时间与关断时间，保证可控硅可靠关断，不然可控硅尚未关断仍将随正向电压而再次导通。

触发引前角α不能太大，因受中频电容器与可控硅耐压的限制，从中频输出功率角度Pa=Ua.Ia.Cα，α愈大，有效功率输出愈小，若保持一定的输出功率，则α的角度愈大，则必须使输出中频电压、电流增大，这样可控硅和电容上承受电压高而击穿

5.3保护环节：

设有过流、过压、限流、限压、电流反馈等。

当装置出现过流或过压时，整流桥能及时从工作状态转为逆变状态（既短接移相控制中的负偏电压使触发讯号在150度处，整流工作处于逆变状态）。保护

动作后，必须调功电位器恢复到零为，按中频分按钮，中频灯熄灭，电源才能重新启动。

5.3.1过流保护：

调节主电路板上微调电位器W23（顺时针调节时保护电流值小，逆时针保护电流值大）。

5.3.2过压保护：

调节主线路板上微调电位器W21（调节方法同上）。

5.3.3限流限压：

限流、限压分别调节主电路板微调电位器W25、W22（顺时针时调节限流、限压保护值小，逆时针时限流、限压保护值大），在出厂前的调试工作我们已经做好了保护调节，一般情况下不得随意调节。

5.3.4电流负反馈：

为防止“逆变”启动过程中，瞬时电流增长速度过大，是换流时间拉的过长，超过系统在这一阶段换流（此时Ua还比较低，di/dt还比较小），逆变桥换流失败，启动失败。为解决这一问题而引入电流负反馈，取主回路的电流做讯号，以负反馈形成叠加在正偏电压上，每当直流电流Id增加时，它力图使移相控制角α滞后，直流电压降低，从而降低主回路瞬时电流增长速度。

5.3.5负载部分：

负载部分是补偿电容器和感应圈组成，它利用交流电对金属工件进行感应加热。感应加热是靠感应圈的电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变热能，能量的转变是通过电磁感应来实现的。

可控硅中频电源就是对负载提供中频电流，供负载产生谐振，产生交变磁场，从而达到工作加热的目的。

并联谐振回路的谐振条件：

谐振回路总阻抗：Z=L/CR 谐振频率：F=1/2∏LC 谐振支路上电流：IL=IC=Qia 品质因素：Q=WL/R（Q=4~5）中频电流：Ia=Ua/Z=Ua.C.R/L

在感应加热过程中，随着工件温度的升高，L,R不断第变化，当温度超过居里点后，钢材失去磁性，电感L急剧下降，f提高。

6．安装使用维护须知：

本电源装置使用条件场合见概述。

6.1设备到位后，检查紧固件有否松动，脱落之处，焊锡处有否断脱，电器原件有否损坏，消除缺陷后方能使用。

6.2设备调试严格要求，不得任意改变厂家布置控制二次线路。

6.3在没有通电之前必须先通水路，应无任何漏水。

6.4接入电源的连接线，每相线按功率大小选取（建议每100KW≥75㎜2铜芯线）。

6.5负载谐振回路与电源装置本身距离愈近愈好，谐振回路内电流较大，建议补偿电容与电感之间用通水导排。

6.6条件允许者，用示波器进行如下检查：主电源不带电情况下，检查整流触发讯号；处于它激位置检查逆变触发讯号，正常状态返回自激位置。

6.8电源装置启动，启动成功可以听见中频响声，使Va/Vd=1.4左右。

6.9开机、关机操作顺序:

开机：

通水CFC1-16/22接触器吸合调节调功器至零位调节调功器调至中频启动成

功，看阻抗等值合适后再升功。

关机：

调功电位器调至零位

按下中频分按钮 拉下主电电源空开 钮。

出现故障处理：

切记！若过流、过压等故障动作，要重新工作，必须将调功电位器调至零位，最后按下中频分按钮，然后进行第二次启动。

8．质料袋内清单

8.1.安装使用说明书

8.2.原理图