專利名稱：新型中頻感應爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于感應加熱設(shè)備，特別是適用于中小鍛件加熱的，采用晶閘管中頻逆變電路的新型電磁感應加熱爐。
目前，晶閘管中頻感應加熱爐普遍采用并聯(lián)逆變器。各電爐廠制造的中頻感應爐輸出電壓均在700伏左右，加熱中小鍛件時，感應線圈長，匝數(shù)多，需用中頻變壓器降壓，線路復雜，噪聲大，效率低。中國專利局公開的專利號為ZL92219355.X的一項實用新型專利較好地解決了以上問題。但是在應用過程中發(fā)現(xiàn)仍存在以下缺點1．整流回路采用傳統(tǒng)的六只晶閘管全波整流?？恳葡鄟碚{(diào)節(jié)輸出功率，線路復雜，調(diào)試和維修困難；靠封鎖其觸發(fā)脈沖來實現(xiàn)直通保護，由于是工頻，晶閘管導通后要等10毫秒后才能自行關(guān)閉，一旦發(fā)生直通，電流增長將達上千安培，很容易燒毀快融和晶閘管等器件。2．在逆變橋中有兩只二極管分別與兩只晶閘管并聯(lián)，當晶閘管截止后，有相當一部分電能通過二極管回流到電源，使輸出功率減少很多；當二極管截止時晶閘管突然承受高壓使電壓上升率非常高而且引起高頻振蕩，很容易使晶閘管誤導通而造成直通。3．和普通的晶閘管中頻電爐一樣，對直通故障只采取消極防御，即用直通保護限制浪涌電流過份增長。
本實用新型任務是克服上述缺點，提供一種能提高功率降低功耗，結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，調(diào)試維修方便的適用于中小件加熱的新型中頻感應電爐。
本實用新型由主回路、控制電路和爐體組成。在主回路中，用二極管整流模塊、斬波器代替原來的六只晶閘管整流；逆變橋兩臂由兩只晶閘管組成，另兩臂為兩組電容，通過兩個可調(diào)電感與晶閘管橋臂連接。感應加熱線圈與補償電容并聯(lián)，其諧振頻率決定晶閘管觸發(fā)導通的頻率，使電源及橋臂上兩組電容周期地通過晶閘管對感應加熱線圈供電，由此產(chǎn)生中頻交變磁通穿過爐體加熱工件。設(shè)計一套相應的控制回路。從ST2 ST3聯(lián)接點cde取得控制信號發(fā)生直通時，電壓Vcd、Vde同時為零，光偶GD3截止，雙穩(wěn)[SW]輸出低電位，光偶開關(guān)GD4截止，封鎖斬波器觸發(fā)脈沖，使其迅速仃止工作；當ST2受反壓而關(guān)斷時，光偶GD1開通，R1上為高電位，經(jīng)延時后加至與門Y1；同步信號從fg兩點取得，僅當同步信號和關(guān)斷信號都為高電位時，與門Y1才輸出高電位，它的前沿經(jīng)微分放大后推動脈沖變壓器B4去觸發(fā)晶閘管ST3，因此，ST3的導通不僅與爐子信號同步，而且只有在ST2關(guān)斷足夠長時間之后方能導通。同理ST3關(guān)斷足夠長時間后，ST2方能導通。這樣就有效地防止了直通。


圖1為本實用新型主回路的線路原理圖；圖2為本實用新型控制電路的原理圖。結(jié)合附圖詳細敘述本實用新型的構(gòu)成。
如
圖1所示，主回路包括二極管整流橋，斬波器，LC濾波電路，逆變橋及L1C1并聯(lián)諧振回路(爐體)。380伏三相工頻經(jīng)D1-D6組成的全橋整流模塊整流入電容C4成為500V的直流電源，再經(jīng)晶閘管ST5、電容C5、電感L5、二級管D7、D8組成的斬波器及電容C6、電感L4組成的濾波器后變成電容C6上電壓可調(diào)的直流電源。當晶閘管ST2導通時，電容C2經(jīng)電感L2，正向通過負載放電，同時電源經(jīng)上述通路向電容C3充電，由于C1、C2及L2構(gòu)成的串聯(lián)諧振回路的固有頻率高于C1L1構(gòu)成的并聯(lián)諧振回路的固有頻率，所以通過電感L2的電流在電容C1電壓過零前已衰減為零，晶閘管ST2自行關(guān)閉，此時Vc2-Vc1＜0，晶閘管ST2承受的反壓促使其加速關(guān)閉。當Vc1過零后，且晶閘管ST2承受反壓超過其關(guān)斷時間時，控制電路產(chǎn)生觸發(fā)脈沖使晶閘管ST3導通。電容C3反向通過負載和電感L3放電，同時電源經(jīng)此通路向C2充電。當電流為零時，晶閘管ST3自行關(guān)閉，延遲一段足夠時間且VC1再次過零后，觸發(fā)脈沖又使晶閘管ST2再次導通，完成一個振蕩周期。
如圖2所示，控制電路中[YS1]-[YS4]為延時電路，[S1]、S2]為施密特觸發(fā)器，[SW]為雙穩(wěn)態(tài)電路，[M]為脈沖發(fā)生器。
本實用新型控制電路中a、b兩點接在斬波器晶閘管ST5兩端，經(jīng)電阻R26、R26分壓、光偶GD5隔離，帶動施密特電路[S1]。當ab間電壓超過300伏時，[S1]翻轉(zhuǎn)，經(jīng)延時電路[YS3]延時一段時間t1后，脈沖發(fā)生器[M]發(fā)生脈沖列，經(jīng)光偶開關(guān)GD4和功放管T4，驅(qū)動脈沖變壓器B2，進而觸發(fā)晶閘管ST5。調(diào)節(jié)t1可改變斬波器的輸出電壓，以調(diào)節(jié)電爐的輸出功率。直通信號從逆變橋cde三點取得，在正常工作情況下，逆變晶閘管輪流工作，總有一個處于關(guān)斷狀態(tài)。晶閘管上的電壓由六只二極管D3-D8全波整流、疊加、穩(wěn)壓管DW3削波，阻容濾波，再經(jīng)光偶GD3偶合至雙穩(wěn)[SW]輸入端，使其保持低電位，輸出高電位，經(jīng)開關(guān)K開通光偶GD4，使發(fā)出的脈沖列通過。當逆變橋晶閘管ST2及ST3，由于外界干擾或其他故障發(fā)生直通時，電壓Vcd、Vde同時為零，光偶GD3截止，雙穩(wěn)[SW]輸出低電位，光偶開關(guān)GD4截止，封鎖斬波器晶閘管ST5的觸發(fā)脈沖，達到直通保護的目的。
晶閘管的關(guān)斷信號也是從cde三點取得的。當ST2承受反壓而關(guān)斷時，光偶GD1開通，R1上為高電位，經(jīng)延時電路[YS1]，加至與門Y1。逆變晶閘管ST2，ST3的觸發(fā)必須與爐膛的工作狀態(tài)同步。同步信號從fg兩點取得，經(jīng)信號變壓器B1，削波后由三極管T1放大，推動施密特電路[S2]輸出方波。經(jīng)非門F至與門Y1。僅當同步信號和關(guān)斷信號都為高電位時，與門Y1才輸出高電位，它的前沿經(jīng)C4R22微分，三極管T3放大推動脈沖變壓器B4去觸發(fā)晶閘管ST3。因此，ST3的導通不僅與爐子信號同步，而且只有在ST2關(guān)斷足夠長時間之后方能導通。同理，當ST3關(guān)斷足夠長時間后，ST2方能導通。這樣就有效地防止了直通。
電爐起動前，開關(guān)K斷開，延時電路[YS4]輸出低電位，雙穩(wěn)電路[SW]復位。起爐時，開關(guān)K閉合，[YS4]延時后輸出高電位，由C6,R23微分，三極管T3放大，經(jīng)脈沖變壓器B4觸發(fā)晶閘管ST3。電爐進入自激狀態(tài)。
本實用新型輸出的中頻電壓為200V左右，所以可采用長度僅為30cm左右的感應線圈直接加熱中小鍛件，省去中頻變壓器，電路簡單，效率高，被加熱件氧化輕。其逆變橋的晶閘管可自行關(guān)閉，不會因觸發(fā)脈沖丟失而發(fā)生斜通短路。一個晶閘管關(guān)閉足夠長時間后再觸通另一個晶閘管，可有效防止直通故障的發(fā)生。當工作中因干擾或晶閘管結(jié)溫過高等等原因而發(fā)生直通故障時，直通保護線路可在零點幾毫秒內(nèi)使斬波器仃止工作，防止過流而燒毀器件。啟動電路非常簡單可靠。
實施例做一臺額定功率25KW感應加熱爐，輸出電壓200V，工作頻率3300Hz，晶閘管平均電流60A，加熱鍛件材料為黃銅，坯料直徑為228mm，加熱溫度750℃，生產(chǎn)率為2.4Kg/min。
感應加熱爐逆變橋主要數(shù)據(jù)晶閘管兩個——KK200A,1600V；電熱電容一箱——500V,240千乏；可調(diào)電感兩個——0.022mH；感應線圈——內(nèi)徑60mm,30匝，長320mm；并聯(lián)電容三箱——375V,240千乏。
權(quán)利要求1．一種新型中頻感應爐，由主回路，控制電路和爐體組成，其特征是主回路中用二極管整流模塊、斬波器代替六只晶閘管整流，逆變橋的兩臂由兩只晶閘管ST2 ST3組成，另兩臂為兩組電容，通過兩個可調(diào)電感橋臂聯(lián)接；控制電路從ST2 ST3聯(lián)接點cde取得信號，發(fā)生直通時，電壓Vcd、Vde同時為零，光偶GD3截止，雙穩(wěn)[SW]輸出低電位，光偶開關(guān)GD4截止，封鎖斬波器觸發(fā)脈沖，使其迅速關(guān)斷；當ST2受反壓而關(guān)斷時，光偶GD1開通，R1上為高電位，經(jīng)延時后加至與門Y1；同步信號從fg兩點取得，僅當同步信號和關(guān)斷信號都為高電位時，與門Y1才輸出高電位，它的前沿經(jīng)微分放大后推動脈沖變壓器B4去觸發(fā)晶閘管ST3。
專利摘要本實用新型屬于感應加熱設(shè)備。由主回路、控制回路和爐體組成。主回路中用二極管整流模塊、斬波器代替六只晶閘管整流。逆變橋采用兩只晶閘管,兩組電容,兩個可調(diào)電感。感應線圈與補償電容并聯(lián)。逆變橋中晶閘管關(guān)斷足夠長時間后才觸通另一晶閘管,可防止直通故障發(fā)生。啟動電路簡單。保護電路能在直通和斷水時迅速關(guān)斷斬波器。頻輸出電壓僅為200V左右,用較少匝數(shù)的感應線圈加熱鍛件,效率高,線路簡單,造價低,工作可靠,維修方便。
文檔編號F27B14/06GK2338709SQ9822198
公開日1999年9月15日 申請日期1998年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月3日
發(fā)明者夏天赳, 夏思淝, 黨福祥 申請人:山東工業(yè)大學