【正文】 定的技術(shù)水平。 4） 晶閘管中頻加熱電源裝置采用脈沖封鎖保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作快。 2） 中頻電源裝置的輸出頻率是隨時(shí)負(fù)載參數(shù)的變化而變化的，所以保持裝置始終運(yùn)行最佳狀態(tài)，不必象機(jī)組那樣頻繁調(diào)節(jié)補(bǔ)償電容 。 晶閘管中頻電源與這種中頻機(jī)組比，除具有體積小、重量輕、噪聲小、投產(chǎn)快等明顯優(yōu)點(diǎn)外，最主要還具有下列特點(diǎn)： 1） 低電力消耗。 第一章 感應(yīng)加熱的基本原理 晶閘管中頻加熱電源裝置是一種利用晶閘管元件把三相工頻電流變換成某一頻率的中頻電流裝置，主要是在感應(yīng)熔煉和感應(yīng)加熱的領(lǐng)域中代替以前的中頻發(fā)電機(jī)組。目前，晶閘管在各工業(yè)部門應(yīng)用都極為廣泛，在中頻加 熱方面的應(yīng)用也很成功。由于通過它的單相電流可以很大，且能夠采用弱電信號(hào)控制其開通，因而它自問世以來，使用極為廣泛。為了更方便地了解所學(xué)知識(shí)，在附錄中還附帶了所涉及到的元?dú)饧男吞?hào)第 3 頁 共 33 頁 和參數(shù)。一般對(duì)頻率為 10KHz以下的電源為中頻電源。 Second, under the current design requirements, use the software to map out the various circuit diagram and curves, and the ponents attached table. 前 言 感應(yīng)加熱是一種常見的加熱方式，廣泛用于金屬冶煉、工件透熱、淬火、焊接等工藝，也是電力電子技術(shù)的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。第 1 頁 共 33 頁 畢業(yè)論文 課題： KGP25010晶閘管中頻加熱電源 專題 主電路與控制電路 摘 要 本設(shè)計(jì)主要是分析由半導(dǎo)體二極管、晶閘管、大功率晶體管等元件組成的三相橋式可控整流電路、單相橋式并聯(lián)逆變電路、保護(hù)電路以及繼電器接觸器控制電路等的工作原理和參數(shù)計(jì)算，并對(duì)整流觸發(fā)電路和晶閘管中頻電源等原理作專門的分析；其次，根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，利用系統(tǒng)軟件繪制出了各個(gè)電路的原理圖和曲線圖，并附帶了元器件列表。 Abstract The analysis is designed mainly by the semiconductor diode, thyristor. 第 2 頁 共 33 頁 Highpower transistors and other circuit elements, the threephase controlled rectifier bridge, parallel singlephase inverter bridge circuit. relay contactor control and protection circuit for the working principle and circuit parameters. IF triggered thyristor power rectifier circuit and also other principles for specialized analysis。感應(yīng)加熱電源分為中頻電源、高頻電源和超音頻電源。 本設(shè)計(jì)共分為八章，第一章是對(duì)感應(yīng)加熱原理的分析；第二章是對(duì) 無鐵心感應(yīng)電爐對(duì)晶閘管中頻電 源輸出的要求 的分析；第三章是對(duì)主電路的分析；第四章是對(duì)整流觸發(fā)電路的分析；第五、第六、第七章則是對(duì)并聯(lián)逆變器的啟動(dòng)、保護(hù)系統(tǒng)和控制電路的原理分析，也包括它們的參數(shù)計(jì)算；而第八章則是做完本篇設(shè)計(jì)后所作的總結(jié)。 由于本人所學(xué)有限，所涉及的范圍較窄，如果考慮的不夠全面，望見諒！ 目 錄 緒論 ……………………………………………………………. 第一章 感應(yīng)加熱的基本原理 感 應(yīng)加熱的基本原理 ??????????????????? ?? 感應(yīng)加熱電源的發(fā) 展動(dòng)態(tài) ??????????????????? 1. 3 感 應(yīng)加熱電源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) ???????????? 第二章 無鐵心感應(yīng)電爐對(duì)晶閘管中頻電源輸出的要求 … 對(duì)中頻輸出頻率的要求 ??????????? 對(duì)中頻輸出頻率的要求 ????????????????? 大容量感應(yīng)爐對(duì)中頻電源的要求 ???????????????? 其他要求 ????????????????????????? 第三章 主電路的工作原理及參數(shù)計(jì)算 ………………… 晶閘管電源的工作原理 ??? ????????????????? 三相全控整流電路的工作原理 ????????????????? 單相橋式并聯(lián)逆變器的工作原理 ??????????? 第 4 頁 共 33 頁 逆變電路的參數(shù)計(jì)算 ?????????????????? 第四章 整流觸發(fā)電路的工作原理 ……………………… 對(duì)整流觸發(fā)電路的基本要求 ??????????????????? 觸發(fā)電路的工作框圖 ????????????????????? 觸發(fā)電路的電氣原理圖 ???????????????????? 第五章 并聯(lián)逆變器的啟動(dòng) …… …………… 第五章 保護(hù)系統(tǒng)及保護(hù)器件的選擇 …………………… 6. 1 限電流限電壓電路 ?????????????????????? 6. 2 過電壓過電流保護(hù) ?????????????????????? 快速熔斷器，硒堆及阻容吸收保護(hù) ??????????????? 6. 4 保護(hù)器件的選擇 ??????????????????????? 第六章 繼電器接觸器控制電路 ……………………… 第八章 畢業(yè)設(shè)計(jì)及心得體會(huì) ???????????? 第九章 致謝 ???????????????????? 附錄 參考文獻(xiàn) 緒論 晶閘 管是晶體晶閘管的簡稱，又稱作可控硅整流管，它最大的特點(diǎn)是容量大、電壓高、損耗小、控制靈便、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，是大功率電能變換與控制的較理想器件。隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)和變流技術(shù)的發(fā)展，相繼成功研制出了可關(guān)斷晶閘管（ GTO）、電力晶體管（ BJT 或稱 GTR）、功率場(chǎng)效應(yīng)管 MOSFET、絕緣柵雙極晶閘管（ IGBT）以及新型的 MCT、 SIT、功率集成模塊PIC、智能功率模塊 IPM 等。 第 5 頁 共 33 頁 本設(shè)計(jì)利用我們?cè)谡n堂上所學(xué)的基本知識(shí)，從分析工作原理入手，逐步分析主電路、保護(hù)電路、參數(shù)的計(jì)算、保護(hù)系統(tǒng)等，使我們掌握了課堂設(shè)計(jì)的步驟，對(duì)中頻加熱電源有了較深入的了解。中頻發(fā)電機(jī)組設(shè)備體積大，生產(chǎn)周期長，運(yùn)行噪聲大，而且它是一種固定頻率的設(shè)備，運(yùn)行時(shí)必須隨時(shí)調(diào)節(jié)電容大 小才能保持最大輸出功率，這不但增加了不少中頻接觸器，而且操作起來也很頻繁。中頻發(fā)電機(jī)組效率低，一般為 80%~85%，而且晶閘管變頻為90%~95%，而且中頻裝置啟動(dòng)停止方便，在生產(chǎn)過程中短暫的間隙都可以隨時(shí)停機(jī)，從而使空載損耗減小到最低限度（這種短暫的間隙，機(jī)組是停不下來的）。 3） 晶閘管中頻電源裝置的大部分是電子器件，可以做成接插形式，出現(xiàn) 故障易更換。 5） 晶閘管中頻加熱電源裝置啟動(dòng)時(shí)無沖擊電流，但是具備額定電流的 3~7倍的安第 6 頁 共 33 頁 全余量，這樣就需要加大電源變壓器的功率。 晶閘管中頻加熱電源的應(yīng)用按負(fù)載類型主要分為以下幾個(gè)方面： （ 1） 金屬冶煉 這是應(yīng)用最廣泛的一方面。熔煉負(fù)載是中頻電源最惡劣的負(fù)載，阻抗變化大，負(fù)載不穩(wěn)定，但中頻電源能夠非常理想的完成這個(gè)任務(wù)，最突出的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省電能，另外起動(dòng)方便，鋼水平穩(wěn)，渦流攪拌小，熔煉質(zhì)量高。還應(yīng)用于金屬的鑄造、沖壓、擠壓、扎制等加工前的加熱。 （ 4） 在焊接方面的應(yīng)用 中頻電源可以用語焊接速度快，對(duì)周圍的熱影響小，不用酸洗來清除氧化皮等優(yōu)點(diǎn) 。 中頻無鐵心感應(yīng)爐的構(gòu)造主要由三部分組成：①感應(yīng)圈。②坩堝。③爐料。 中頻無鐵心感應(yīng)爐的基本工作原理是屬于空心變壓器的一種類型。在一次繞組中通過中頻電流時(shí)就在磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生磁力線切割二次繞組，致使?fàn)t料中 產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，并在垂直于感應(yīng)圈軸線的表面內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)渦流從而使?fàn)t料加熱熔化。 在 E的作用下，在爐料所形成的閉合回路中便有渦流通過，此電流可按下式計(jì)算： I2=2222 2 XRE? （ 32） 式中 ： I2——爐料中感應(yīng)的渦流 （ A）； R2——爐料所形成的圓環(huán)電阻 （ Ω）； X2——爐料所形成的圓環(huán)由漏磁產(chǎn)生的電抗（ Ω）。這就是要求通過感應(yīng)線圈 的頻率。 感應(yīng)電爐的頻率概念是：感應(yīng)電爐所獲得的功率 P實(shí)際上為二部分組成，即感應(yīng)圈內(nèi)損耗 P1（散發(fā)成熱量被冷卻水或周圍介質(zhì)帶走）和轉(zhuǎn)換為爐料的熱功率 P2， P2/P為電功率，但是 P2中有一部分也消耗于周圍介質(zhì)成為熱損，而只有 P3才能用于金屬的加熱和熔化，比值 P3/ P2稱為熱效率。但如果無限制地增高頻率，一則受到裝置復(fù)雜性的限制，更重要的是由于集膚效應(yīng)的原因，渦流發(fā)熱隨著電流頻率的升高只局限于爐料周圍的表面層，而爐料中心的熱量是由表面轉(zhuǎn)導(dǎo)而來，所以加熱時(shí)間拉長，電效率不再上升。但頻率繼續(xù)增加時(shí)電效率將不再上升而趨于飽和階段，見圖 33曲線。因此可以說，對(duì)于 一定尺寸的感應(yīng)爐，在爐料和感應(yīng)器材料的物理性質(zhì)為同一條件，則必定有一臨界頻率點(diǎn)存在，在此值以上的電效率與頻率不再發(fā)生關(guān)系，所以應(yīng)在 CD區(qū)域選取，這一情況非常有利于感應(yīng)電爐的設(shè)計(jì)，根據(jù)經(jīng)濟(jì)的觀點(diǎn)在很多許可頻率中選取一合適的頻率。這里的透入深度 δ是指導(dǎo)體通過交流電流的深度。當(dāng)其電流密度減到為表面密度的 |/e=|/ | 828的深度時(shí)，在這一層中產(chǎn)生的熱量差不多為所有熱第 8 頁 共 33 頁 量的 90%。 透入深度 δ（ cm）的計(jì)算公式為： ff ?????? 503 010219 ??? 式中 ρ——導(dǎo)體的電阻率（ Ω?cm）； μ——導(dǎo)體的磁導(dǎo)率（非磁性材料的 μ=1）； ?——電源的頻率。根據(jù)式（ 34）及 d/δ=10的關(guān)系，可以列出下列關(guān)系：