中频炉原理结构演示47页PPT
中频炉工作原理
中频炉工作原理中频炉是一种常见的工业加热设备，主要用于金属材料的加热和熔化。
它采用了中频感应加热技术，通过电磁感应原理将电能转化为热能，实现对金属材料的快速加热。
中频炉工作原理复杂且精密，下面将详细介绍中频炉的工作原理。
1. 电源系统中频炉的电源系统主要由三相交流电源、中频电源和电容器组成。
三相交流电源将市电电能转化为中频电能，然后通过电容器进行整流和滤波，最终输出给感应线圈。
2. 感应线圈感应线圈是中频炉中的核心部件，它由多股绕组组成，通过电流在线圈中产生交变磁场。
当金属坩埚放置在感应线圈中时，金属坩埚内的金属材料就会受到感应线圈产生的交变磁场的影响，从而产生涡流。
3. 涡流加热涡流是中频感应加热的基本原理。
当金属材料受到感应线圈产生的交变磁场影响时，金属内部就会产生涡流。
这些涡流会在金属材料内部产生热量，使金属材料迅速升温。
由于涡流主要集中在金属材料的表面，因此中频炉加热效率高，并且加热均匀。
4. 温度控制系统中频炉通常配备有温度控制系统，用于监测和控制金属材料的加热温度。
温度控制系统可以根据设定的加热曲线，自动调节中频炉的工作参数，确保金属材料达到预定的加热温度，并且保持稳定。
5. 冷却系统由于中频炉在工作过程中会产生大量的热量，因此需要配备冷却系统来对中频炉进行散热。
冷却系统通常包括水冷却装置和风冷却装置，用于对中频炉的感应线圈和其他部件进行有效的散热，确保中频炉的稳定工作。
总结中频炉是一种高效、节能的加热设备，其工作原理基于中频感应加热技术。
通过电磁感应原理，中频炉将电能转化为热能，实现对金属材料的快速加热。
中频炉在金属加热、熔炼和热处理等领域有着广泛的应用，是现代工业生产中不可或缺的重要设备。
中频电炉基础知识，讲解
中频电炉基础知识，讲解1）中频电炉分类2）中频电炉系统的构成及作用3）中频电炉的简单原理4）中频电炉的基本参数5）中频电炉数据的简单计算6）常用元器件讲解可控硅中频电源装置简称中频炉，是利用可控硅的开关特性把50Hz的工频电流变换成中频电流的一种电源装置，主要是在感应熔炼，感应加热，感应淬火等领域中广泛应用。
中频电炉的系统构成中频电炉各组成部分的作用一，基本构成部分基本构成部分是指一套设备，能正常运行必须具有的组成部分。
1-1，变压器变压器给设备提供需要的电能的装置。
变压器根据冷却介质的不同可以分成干式变压器和油冷变压器两种。
在中频炉行业我们推荐用特种油冷式整流变压器，这种变压器不管是过载能力还是抗干扰性都远远好于普通变压器。
影响变压器能力的因素1）铁芯铁芯的材质直接影响磁通量，常见的铁芯材质有硅钢片（有取向/无取向），非晶带材；2)线包材质现在有铝芯线包，铜芯线包，铜包铝线包。
线包的材质直接影响变压器发热量；3）绝缘等级B级允许工作温度是130℃，H级允许工作温度是180℃1-2，中频电源中频电源柜是一套系统里面的核心组成部分。
中频电源不管是什么类型的都是有整流/逆变两部分组成的。
整流部分的作用是把我们生活中用的50HZ的交流电变成一个脉动的直流电的过程。
根据整流脉冲数的不同可以分成6脉整流，12脉整流，24脉整流等。
在整流以后会在正极上串接一个平波电抗器。
逆变部分的作用，是把整流产生的直流电转变成一个中频交流电。
1-3，电容柜电容柜的作用，是给感应线圈提供无功功率补偿的装置，可以简单的理解为电容的多少直接影响设备功率的大小。
需要注意的是，并联设备电容只有谐振电容（电热电容）一种，串联设备除了谐振电容（电热电容）以外还有滤波电容。
这也可以作为判断设备是并联设备还是串联设备的一个标准。
1-4，炉体1）炉体分类炉体是系统中的做功的部分，按照炉壳材质的不同分为钢壳和铝壳两种。
铝壳炉结构相对简单，只有感应圈和炉体两部分组成，因为结构的不稳定性，现在铸协严禁使用。
中频感应电炉及其熔炼工艺
无芯感应电炉
无芯感应电炉的构造
无芯感应电炉主要 由两部分构成：炉体部 分和电气部分。
炉体
在炉料（钢液）的内部，磁通的分布是不 均匀的，越靠近外层（坩埚壁），磁通量密度 越大，越靠近坩埚内部密度越小，因此外部的 感应电动势和电流比内层的大，即“集肤效 应”，使得炉料（钢液）外层的发热量大于里 层。电流频率越高，集肤效应越明显，为此， 应使电流频率与坩埚直径相适应。
二.中频炉熔炼工艺
由于感应电炉炉渣温度较低，化学能 力较弱，故多采用不氧化法炼钢。一般 情况下待炉料全部融化后，即行脱氧、 调整化学成分和出钢。由于炉渣化学反 应能力较弱，炼钢过程中一般不进行脱 磷、脱硫。在生产中酸性炉衬和碱性炉 衬都有采用。
熔炼工艺
一.筑炉 酸性感应电炉的炉衬所用耐火材料是硅砂。 粘结剂一般为硼酸和水玻璃。 碱性感应电炉的耐火材料为镁砂，粘结剂 为硼酸和水玻璃。
炉体
依照所采用频率的不同分为高频感应电炉、 中频感应电炉、工频感应电炉。 高频感应电炉：电流频率 200000~300000HZ，一般用于实验室科学 研究用。 中频感应电炉：500~2500HZ，多用炼钢。 工频感应电炉：采用工业用电频率50HZ， 一般用于熔炼铸铁。
炉体
由于感应电炉的感应器是一个很大的 电感，再加上磁通是经过空气闭合的， 所以感应电炉的无功功率相当大，功率 因数相当低，一般只有0.10~0.11，因此 必须采用相应的电容器与感应器并联， 以补偿无功功率提高功率因数。
去除钢液中的有害元素磷和硫。 控制钢液的氧化和还原。 保护钢液不被大量的氧化和免受气体侵 入。 避免钢液大幅度降温。炉渣的导热性差， 能起到保温的作用。
谢 谢！
熔炼工艺
中频感应电炉
熔炼工艺
五.合金钢的冶炼 感应电炉不氧化法炼钢过程中合金元
素的氧化烧损较少，适宜于熔炼各种合 金钢，但酸性感应电炉不适合熔炼高锰 成分的钢种，是由于熔炼过程中产生大 量的MnO是碱性氧化物，会严重腐蚀酸 性炉衬。碱性感应电炉不氧化法适于炼 各种合金钢。
炉体
在炉料（钢液）的内部，磁通的分布是不 均匀的，越靠近外层（坩埚壁），磁通量密度 越大，越靠近坩埚内部密度越小，因此外部的 感应电动势和电流比内层的大，即“集肤效 应”，使得炉料（钢液）外层的发热量大于里 层。电流频率越高，集肤效应越明显，为此， 应使电流频率与坩埚直径相适应。
泉州市金锦机电设备有限公司 龙先生 13559513933 泉州市鲤城区南环路金龙街道589号三楼
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无芯感应电炉
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无芯感应电炉的构造
无芯感应电炉主要 由两部分构成：炉体部 分和电气部分。
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电气部分
工业用电频率是50HZ，我厂中频炉额定 频率500HZ。
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特点
感应电炉的特点（与电弧炉炼钢相比）。 加热速度快：热量在炉料或钢液内部产生，直接加
热方式，速度较快。 氧化烧损较轻，吸收气体少：没有电弧的超高温作
可控硅中频电炉的工作原理
可控硅中频电炉的工作原理可控硅中频电炉的工作原理可控硅中频电炉的基本工作原理,就是通过一个三相桥式整流电路,把50 Hz的工频交流电流整流成直流,再经过一个滤波器(直流电抗器)进行滤波,最后经逆变器将直流变为单相中频交流以供给负载,所以这种逆变器实际上是一只交流―直流―交流变换器。
三相桥式全控整流电路的原理与工作过程三相桥式全控整流电路共有六个桥臂,在每一个时刻必须2个桥臂同时工作,才能够成通路,六个桥臂的工作顺序如图3 。
现假定在时刻t1-t2(t1-t2的时间间隔为60o电角度，既相当于一个周波的1/6)此时SCR1和SCR6同时工作(图3(a)中涂黑的SCR),输出电压即为VAB。
到时刻t2-t3可控硅SCR2因受脉冲触发而导通,而SCR6则受BC反电压而关闭,将电流换给了SCR2,这时SCR1和SCR2同时工作,输出电压即为VAC,到时刻t3-t4,SCR3因受脉冲触发而导通，SCR1受到VAB 的反电压而关闭,将电流换给了SCR3,SCR2和SCR3同时工作,输出电压为VBC,据此到时刻t4-t5, t5-t6, t6-t1分别为SCR3和SCR4, SCR4和SCR5, SCR5和SCR6 同时工作,加到负载上的输出电压分别为VBA,VCA,VCB,这样既把一个三相交流进行了全波整流,从上述分析可以看出,在一个周期中,输出电压有六次脉冲。
这种整流电路由于在每一瞬间都有两个桥臂同时导通,而且每个桥臂导通时间间隔为60o,故对触发脉冲有一定要求,即脉冲的时间间隔必须为60o,而且如果采用单脉冲方式,脉冲宽度必须大于60o,如果采用窄脉冲,则必须采用双脉冲的方法, 既在主脉冲的后面60o的地方再出现一次脉冲。
三相同步及触发线路1,三相同步的选取及整形根据三相桥式全控整流过程的有关要求,首先要保证触发电路与三相电源严格同步。
既有A相产生的触发脉冲必须接于整流电路1号,4号可控硅(称为正A负A ),B相产生的触发脉冲接于3号,6号可控硅(称为正B负B),C相产生的触发脉冲接于5号,2号可控硅(称为正C 负C)。
中频炉控制电路原理
中频炉控制电路原理控制电路原理整个控制电路除逆变末级触发电路板外，做成一块印刷电路板结构，从功能上分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。
详细电路见《控制电路原理图》。
1. 1 整流触发工作原理这部分电路包括三相同步、数字触发、末级驱动等电路。
触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等特点。
数字触发器的特征是用计（时钟脉冲）数的办法来实现移相，该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一种电压控制振荡器，输出脉冲频率受移相控制电压Uk 的控制，Uk 降低，则振荡频率升高，而计数器的计数值是固定的（256），计数器脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需时间短，也即延时时间短，α角小，反之α角大。
计数器开始计数时刻同样受同步信号控制，在α=0 时开始计数。
现假设在某Uk 值时，根据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率为25KHZ，则在计数到256 个脉冲所需的时间为（1/25000）×256=10.2（ms）相当于约180 °电角度，该触发器的计数清零脉冲在同步电压〔线电压〕的30°处，这相当于三相全控桥式整流电路β=30°位置, 从清零脉冲起，延时10.2ms 产生的输出触发脉冲, 也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管α=150°位置，如果需要得到准确的α=150°触发脉冲, 可以略微调节一下电位器W4。
显然有三套相同的触发电路，而压控振荡器和Uk 控制电压为公用，这样在一个周期中产生6个相位差60°的触发脉冲。
数字触发器的优点是工作稳定，特别是用HTL 和CMOS 数字集成电路，可以有很强的抗干扰能力。
IC16A 及其周围电路构成电压----频率转换器，其输出信号的周期随调节器的输出电压Uk 而线性变化。
W4 微调电位器是最低输出频率调节(相当于模拟电路锯齿波幅值调节)。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2 从主回路的三相进线上取得，由R23、C1、R63、C40、R102、C63 进行滤波、移相，经6 只光电耦合器进行电位隔离，获得6 个相位互差60°、占空比略小于50%的矩形同步信号。
中频炉控制电路原理
控制电路原理整个控制电路除逆变末级触发电路板外，做成一块印刷电路板结构，从功能上分为整流触发部分、调节器部分、逆变部分、启动演算部分。
详细电路见《控制电路原理图》。
1. 1 整流触发工作原理这部分电路包括三相同步、数字触发、末级驱动等电路。
触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高、精度高、调试容易等特点。
数字触发器的特征是用计（时钟脉冲）数的办法来实现移相，该数字触发器的时钟脉冲振荡器是一种电压控制振荡器，输出脉冲频率受移相控制电压Uk 的控制，Uk 降低，则振荡频率升高，而计数器的计数值是固定的（256），计数器脉冲频率高，意味着计一定脉冲数所需时间短，也即延时时间短，α角小，反之α角大。
计数器开始计数时刻同样受同步信号控制，在α=0 时开始计数。
现假设在某Uk 值时，根据压控振荡器的控制电压与频率间的关系确定输出振荡频率为25KHZ，则在计数到256 个脉冲所需的时间为（1/25000）×256=10.2（ms）相当于约180 °电角度，该触发器的计数清零脉冲在同步电压〔线电压〕的30°处，这相当于三相全控桥式整流电路β=30°位置, 从清零脉冲起，延时10.2ms 产生的输出触发脉冲, 也即接近于三相桥式整流电路某一相晶闸管α=150°位置，如果需要得到准确的α=150°触发脉冲, 可以略微调节一下电位器W4。
显然有三套相同的触发电路，而压控振荡器和Uk 控制电压为公用，这样在一个周期中产生6 个相位差60°的触发脉冲。
数字触发器的优点是工作稳定，特别是用HTL 和CMOS 数字集成电路，可以有很强的抗干扰能力。
IC16A 及其周围电路构成电压----频率转换器，其输出信号的周期随调节器的输出电压Uk 而线性变化。
W4 微调电位器是最低输出频率调节(相当于模拟电路锯齿波幅值调节)。
三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4、K6、K2 从主回路的三相进线上取得，由R23、C1、R63、C40、R102、C63 进行滤波、移相，经6 只光电耦合器进行电位隔离，获得6 个相位互差60°、占空比略小于50%的矩形同步信号。
中频感应炉--设备篇
2020/3/5
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2020/3/5
（2）坩埚模 坩埚模（见图2）用于打结时形成坩埚（ 炉膛）的尺寸。根据其制作材料的不同，分为金属模与石 墨模二种。
①金属模。金属模由钢板卷制焊成或铸造而成。一般做 成中空的，根据使用状况，又分为一次性金属模（即炉子 打结完毕，坩埚模不必从炉膛中起出，随同炉料一起熔化 掉）与永久性金属模（即每次炉子打结完毕，将柑祸模从 炉中取出，反复使用）。
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2020/3/5
A 坩埚打制前的准备
（1）打制工具（见图l） ①捣固锤。由钢板与圆钢焊成，用来打结炉底和炉壁。捣固锤的 锤头根据捣打坩埚不同位置而制成相应的形状，如图la所示为打 结炉底用捣固锤，图1b为打结炉壁用捣固锤。 ②捣固叉。见图1c，其作用是用来划毛已捣固好的打结表面，使 后续打炉料和已捣固好的打结表面在打结时能紧密结合。捣固叉 由圆钢焊接制成，制作时，齿头不应太尖利，以免划破、损坏石 棉布等绝缘隔热材料，造成打炉材料在坩埚打制或使用中的泄漏 。此外，为方便使用，叉头最好具有一定的随形弧度，以便划毛 坩埚模边缘的炉衬。
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2020/3/5
❖ 感应炉的构造见图1，用 铜管单层卷制成感应线圈 ，而在水冷感应线圈内有 耐火材料打结的坩埚用以 容纳熔炼金属。感应炉通 常由4部分组成：电源、炉 体(主要是感应圈以及感应 圈内用耐火材料制备的坩 埚)、电容器组(用来提高功 率因数)、控制和操作系统 。
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2020/3/5
感应炉的炉体结构图
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1. 感应器
2. 坩埚
3. 转动轴
4. 炉架
中频炉工作原理
品牌粤辰型号KGPS系列中频交流最大输入功率400（kw）中频电源最大输出功率480（kw）输出中频电压７５０（V）输出中频电流１０００（A）输出振荡频率２５００（HZ）KGPS系列中频感应加热炉，是自主研制产品！用炼钢，炼铁，透热，淬火！专业生产中频感应加热设备;高频感应加热设备;中频熔炼电炉;高中频感应淬火设备;感应炉,中频炉;铜熔炼炉;铸铁熔炼炉;中频炼钢炉;熔铝中频炉;中频熔镍，工业热处理炉，淬火炉，透热炉，工业炉，电炉，工业电炉，中频感应电炉;实验电炉;金属熔炼设备，热处理设备，感应加热设备，中频感应弯管设备;中频感应透热设备;高频感应焊钢管设备;高频复合锅底钎焊机;高频熔炼锆宝石设备;中高频淬火机床;机组调速电源;高频调压电源;中高频淬火变压器;可控硅(晶闸管);中高频电容器;可控硅(晶闸管)中频本设备采用交-直-交静止变频方式，将50HZ三相工频电能转换单相200-1000HZ中频电能。
主要用于各种金属材料及其合金的熔炼、升温和保温，也可用于金、银等贵金属的熔炼。
金属材料采用中频熔炼，是现在通用的最好的熔炼方式之一。
该产品具有快速熔炼效率高、生产成本低，温度均匀、氧化烧损少，金属成份均匀、铸件质量好等优点。
本机有三相桥式全控整流电路和并联逆变电路组合而成。
采用数字化智能控制系统扫频启动方式，实现了微机控制。
与其它线路相比，且有技术先进，结构简单，性能稳定可靠，调试维修简单方便等优点。
不管在重载，轻载，空载的情况下，启动成功率均可在99%以上；无电流冲击。
并且设计了逆变角自动调节电路，可以自动调节负载参数的变化，无需调节补偿电容量，始终使设备运行在良好的工作状态，因而做到恒功率输出，输出功率大、高效节电，全功率连续、灵活、平滑地调节，工作稳定。
提高了网侧功率因素的目的，功率因数达0.92以上。
整个装置设有截压、截流、过压、过流；水压过低延时，工作电源电压过低，三相电源缺相，功率元件过温等自动报警保护功能。
中频炉原理结构PPT
IGBT - SCR
每个IGBT需要两个触发模块
一个控制开通，一个控制关断
2020/6/9
21
INDUCTOTHERM
IGBT - SCR
2020/6/9
22
INDUCTOTHERM
IGBT
2020/6/9
23
INDUCTOTHERM
IGBT - SCR
功率
Power-Trak
额定容量 可控硅数量/触发电路
2020/6/9
14
INDUCTOTHERM
可控硅是由KVA值– 电流 X 电压来定义的
并联线路中可控硅处于高电压小电流的工作状态
在串联线路中可控硅处于低电压大电流的工作状态
2020/6/9
15
INDUCTOTHERM
M
M
A
A
X
X
I
串联线路
I
M
M
U
U
M
M
并联线路
?
0 TIME
2功02率0/6/9
100
12
INDUCTOTHERM
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
2020/6/9
13
INDUCTOTHERM
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
可控硅是由其 KVA来定义的 – 电流 X 电压
INDUCTOTHERM
感应熔化系统的发展演变
2020/6/9
1
INDUCTOTHERM
感应熔化系统的基本结构
整流部分