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中频炉工作原理及谐波治理

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中频炉工作原理及谐波治理

发布日期:2021-05-14 作者:西安海翔机电 点击:

0引言

    近年来,随着工业化进程的不断加快,中国正在成为世界工厂”,同时周边环境污染也正日益加剧。公用电网对用电设备来说也是一种吓境”,它也面临着污染,公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境的最严重的一种污染。谐波使电能的传输和利用的效率降低,使电气设备过热,产生振动和噪声,并使绝缘老化,使用寿命缩短,甚至发生故障或烧毁;谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备烧毁;谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。电力电子装置是公用电网中最主要的谐波源,如何降低电力电子设备对电能质量的影响成了供电部门治理谐波的主要着力点。本文结合可控硅中频炉的工作特性和谐波治理进行讨论,并提出解决办法。

可控硅中频炉工作原理

1.1中频炉电气原理

    可控硅中频电源在我国诞生于20世纪70年代,可控硅静止变频与旋转式机组变频相比,具有很多优点,因此近三十年来可控硅中频电源在感应加热领域得到大量应用,传统的可控硅中频电源,其主要电路如图1所示,电路框图如图2所示。

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    电网提供正弦交流电流,先输入整流器,通常采用三相桥式整流电路,然后经由逆变电路,负载为并联谐振形式,为电炉提供高频大电流。

1.2中频炉电磁感应加热原理

    根据英国物理学家法拉弟电磁感应理论,当电路围绕的区域内存在交变磁场时,电路两端就会感应出电动势,如果闭合就会产生感应电流。中频炉即利用较高频率,交变电流产生交变磁场,再利用交变磁场产生涡流达到加热效果,常见感应加热电源原理示意如图3。

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    中频大电流来进行感应加热是充分利用电流的集肤效应,当交流的电流流过导体的时候,会在导体中产生感应电流如图4),从而导致电流向导体表现扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面,从而增加了导体交流电阻,损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e=0.368的距离8为集肤深度。在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度:

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3谐波分析

  谐波主要产生在三相桥式整流电路,在假定理想条件下,

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将交流侧电流表达式确定后,即可对其进行傅里叶分解,可以得知交流侧电流中仅含6k±1 k为正整数)次谐波,各次谐波有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。

    以上讨论的交流侧电流实际上是整流变压器二次侧,也就是阀侧的线电流。至于整流变压器一次侧的线电流,其波形随变压器的联结方式不同而有所不同。例如,变压器为Yy0联结,则一、二次电压和电流的波形和相位都相同。若变压器为Yd11,联结,则由于不同次数的谐波其相序不同,经变压器移相的角度也因此不同,从而引起一次线电流波形与二次侧有所不同。


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关键词:中频炉,透热炉,熔炼炉

中频炉、熔炼炉、透热炉