專利名稱：感應爐的變頻控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)電爐，具體涉及是一種有芯感應爐的變頻控制裝 置和一種無芯感應爐的變頻控制裝置。
背景技術：
有芯感應爐采用三相工頻供電。三相自耦調(diào)壓器是為了實現(xiàn)其運行過 程中起熔、熔化、保溫等階段的不同功率要求。感應爐是一個單相大功率 負載，為了保證三相供電平衡，需增設平衡電容器和平衡電抗器，當然也 可以采用其他方式，確保三相平衡。如T型變壓器接法、V型變壓器接 法等，但是平衡效果均不如平衡電容器和電抗器方式好。
有芯感應爐的加熱原理與單相降壓變壓器原理相似，有芯感應爐的加 熱部件感應體實質(zhì)就是一臺單相變壓器。感應體線圈相當于單相變壓器的 初級套裝在鐵芯柱上，熔溝相當于單相變壓器的次級是一個被加熱金屬的 圓環(huán)，由耐火材料封閉，同心的安裝在同一個鐵芯柱上，在感應體線圈兩 端，通以工頻交流電二次線圈"1溶溝中產(chǎn)生感應電勢，在該電勢的作用下， 形成了強大的短路電流，使熔溝加熱直至熔化。
我國早期的有芯感應爐的感應體大多是單熔溝結構，而噴流型感應體 技術目前也已經(jīng)開始大量采用。
上述單熔溝或噴流型電氣運行模式一般都采用由三相自耦調(diào)壓器調(diào) 節(jié)功率，平衡電容器和平衡電抗器，保證三相供電平衡，這種運行模式雖 已成熟可靠，但也存在著不足。
1、 三相調(diào)壓器、平衡電抗器和平衡電容器及多級調(diào)壓接觸器，使電 氣控制柜體積龐大，調(diào)壓器和電抗器的銅與矽鋼片使用多，價格昂貴。
2、 調(diào)壓器和電抗器本身電耗大。
3、 三相調(diào)壓器是多抽頭變壓器，調(diào)壓過程的電壓變化屬于階梯變化， 很難保證熔化與保溫過程所需功率的最佳匹配，而階梯性的功率調(diào)節(jié)也使 起熔過程更加緩慢，有時為了起熔過程的平穩(wěn)需另配備感應調(diào)壓器，以求 功率變化連續(xù)。
4、 有芯感應爐是一種長時間連續(xù)運行的用電設備，使用期間不允許故障停機，若故障率太高或故障不能及時排除，將會造成很大的損失，這
是和其他感應爐的關鍵區(qū)別，也是電力電子技術應用的難點。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種結構筒單，成本低，節(jié)約電能，操作方 便，故障率低，諧波污染小的感應爐的變頻控制裝置。
為了克服現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的技術方案是感應爐的變頻 控制裝置，至少包括感應體、單相變壓器，其特征是單相變壓器初級線 圈之間包括一個中心抽頭0,單相變壓器初級兩端和中心抽頭O與二只逆 變器件電連接構成逆變變頻控制電路，逆變變頻控制電路與感應體磁感應 連接》
所述的單相變壓器初級兩端分別與中心抽頭O之間電抗相等。 所述的初級兩端分別與中心抽頭O之間除保證二段的匝數(shù)相等外還須
保證與起頭a和尾頭b之間的幾何及電氣性能的對稱性。
所述的逆變變頻控制電路的逆變元件是半控器件或全控器件L V2。 所述的逆變變頻電路包括兩只晶閘管Kid和KK2，四只二極管ZD2、
ZD3、 ZD4、 ZD5,電抗器Ldl、 L d2和電容器C2;晶閘管KK,和二極管 串聯(lián)與感應體起頭a連接，晶閘管KK2和二極管ZD2串聯(lián)與尾頭b連
接，二個晶閘管的陰極通過電抗器Ld2與整流電源負極連接。
所述的全控器件Vt的集電極、二極管"的另一端與線圈起頭a電連接； 全控器件V2的集電極、二極管D2的另一端與線圈尾頭b電連接；全控器 件K和V2的柵極與控制器相接。
所述的單相變壓器初級線圈套裝在鐵芯柱上，單相變壓器的次級線圈 是被加熱金屬的圓環(huán)，由耐火材料封閉，初級線圈和次級線圈同心的安裝 在同一個鐵芯柱上。
所述的單相變壓器初級線圈套裝在鐵芯柱上，單相變壓器的次級線圈 兩端與負載電連接。
本實用新型由于在單相變壓器初級引出一個中心抽頭，單相變壓器初 級和初級線圈之間引出的中心抽頭與變頻控制電路電連接。因此只要控制 逆變管的通導頻率即可實現(xiàn)功率調(diào)節(jié)的功能。因而帶來如下特點
1、不需要三相調(diào)壓器，只要控制逆變管的通導頻率即可實現(xiàn)功率調(diào) 節(jié)的功能。2、 省掉為三相平衡必須設置的電抗器和電容器。
3、 軟起動不需要有觸點開關及其延時保護開關。
4、 逆變器件僅用二組，使可靠性增加。
5、 采用他激逆變，控制電路簡單，也使故障率降低。
6、 整流環(huán)節(jié)的全導通，提高了系統(tǒng)的功率因數(shù)，并減少了諧波污染。
7、 由于整個電氣系統(tǒng)采用電力電子技術，更容易實現(xiàn)自動化控制， 采用變頻調(diào)功，可實現(xiàn)功率無級調(diào)節(jié)，與起熔、熔化、保溫等階段所需功 率能達到最佳配合，可大大降低電耗。廣泛適用于冶金、鑄造、熱處理等行業(yè)。
以下結合附圖對本實用新型實施例作進一步說明。

圖1是實施例1變頻有芯感應爐電氣原理圖2是實施例2變頻有芯感應爐全控器件電氣原理圖3是實施例3變頻無芯感應爐電氣原理圖。
圖中- A、 B、 C、三相電源端；KP1-3、晶閘管；L^、 Ld2、濾波電抗 器；Cl、 G、濾波電容器；Dp D2、 二極管；a、起頭；b、尾頭；0、中心 抽頭；G、帶中心抽頭的感應體；ZDp ZD2、 ZD3、 ZD4、 ZD5、 二極管； V,、 V2、全控器件；KK,、 KK2、晶閘管；U、熔溝。
具體實施方式
實施例l參照圖l所示，它是變頻有芯感應爐電氣原理圖，它的三相
交流電源的三相電源端A、 B、 C分別與串聯(lián)連接的三只晶閘管與三只整
流二極管串聯(lián)連接點相聯(lián)接。三只整流二極管的負端相聯(lián)接，三只晶閘管 的正端相聯(lián)接。三只整流二極管的聯(lián)接點分別通過一只二極管形成兩個支 路與感應體或單相變壓器兩初級端電連接。三只晶閘管的另 一端連接點通
過LC濾波后與感應體或單相變壓器初級端之間的中心抽頭電連接。
圖1中采用半控橋整流主要不是為了調(diào)壓，而是為了實現(xiàn)軟起動和保 護的功能。正常工作時，晶閘管KP1-KP3完全開通，相當于二極管，從而 可以減少諧波，濾波電抗器Ld主要作用是短路保護，所以容量較小，而 濾波電容器d起電源穩(wěn)壓作用，必須足夠大。
圖l中的虛線框內(nèi)是逆變電路，為典型的帶中心抽頭變壓器的電壓型 單相逆變電路，又稱推挽式逆變變頻電路。G為帶中心抽頭的感應體，a 為起頭，b為尾頭，o為中心抽頭，對于相同容量的感應體G不必改變鐵芯的截面和熔溝"的尺寸，僅僅從感應體G的線圈ab頭之間引出中心抽 頭o點，這里除保證a到o和b到o的匝數(shù)相同外還必須保證o點是ab 間的幾何和電氣性能的對稱中心。抽頭o與整流電源正極連接。
與帶中心抽頭變壓器電連接的變頻電路包括兩只晶閘管KKl和KK2， 四只二極管ZD2、 ZE>3、 ZD4、 ZD5，電抗器Ld2、 Ld和電容器C2。晶閘管 KKl和二極管ZDt串聯(lián)與感應體a頭連接，晶閘管KK2和二極管ZD2串聯(lián)
與b頭連接，二個晶閘管的陰極通過電抗器Ld2與整流電源負極連接。電
容器C2為強迫換流電容，當晶閘管KK,開通時，在oa間有電流通過，而 在控制電路的控制下，當KK2晶閘管開通時，由于C2的充放電作用迫使 KK,關斷，實現(xiàn)在O和b之間的電流通過，從而在熔溝U中感應出交流電 勢，形成強大的短路電流完成感應加熱的目的，二極管ZDt和ZD2是防止 電容器C2向感應體放電，而二極管ZD2和ZD3是為無功電流提供通路， 電抗器Ld2和電容器C2組成LC電路，控制二只晶閘管的換流時間，其容 量很小。Zm為續(xù)流二極管。在控制電路的作用下，二只晶閘管KKt和KK2 按一定的頻率輪流導通和關斷，可實現(xiàn)調(diào)頻的功能，從而達到調(diào)功的目地。 實施例2如圖2所示，它是一種變頻有芯感應爐全控器件裝置，全控 器件逆變變頻感應爐的控制電路包括全控器件V,和V3、 二極管D,和^。
全控器件V^的集電極、二極管IX的另一端與線圈起頭a點連接；全控器件 V2的集電極、二極管D2的另一端與線圈尾頭b點連接；全控器件W及 K的柵極與控制器相接。在控制電路的作用下，W和V2輪流導通和關斷， 在感應體的ao和ob之間產(chǎn)生交流電，實現(xiàn)感應加熱的目的。
實施例3如圖3所示，它是變頻無芯感應爐電氣原理圖，整流電源的 正極與變壓器初級線圈中心抽頭0點連接，負極分別與全控器件、的發(fā)射 極、二極管D,、 二極管"、全控器件V2的發(fā)射極一端連接；變壓器的次級 c. d與加熱負載Z電連接。對于無芯感應加熱、熔煉裝置，由于阻抗變換 的需要，必須通過輸出變壓器與負載相連接，如果對輸出變壓器的原邊線 圈加以雌，弓l出中心抽頭，而付邊線圈，與負載相接，即可將推挽式逆 變原理推廣到無芯感應加熱、熔煉領域。
需要說明的是，本實用新型的爐體與現(xiàn)有技術完全相同，只是在變頻 控制系統(tǒng)中做了改進，本實用新型既可以用于有芯感應爐，也可以用于無 芯感應爐。
權利要求1、感應爐的變頻控制裝置，至少包括感應體、單相變壓器，其特征是單相變壓器初級線圈之間包括一個中心抽頭(o)，單相變壓器初級兩端和中心抽頭(o)與二只逆變器件電連接構成逆變變頻控制電路，逆變變頻控制電路與感應體磁感應連接。
2、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的單相變壓器初級兩端分別與中心抽頭(0)之間電抗相等。
3、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的初級兩端分別與中心抽頭(O)之間除保證二段的匝數(shù)相等外還須保證與起頭(a)和尾頭(b)之間的幾何及電氣性能的對稱性。
4、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述的逆變變頻控制電路的逆變元件是半控器件或全控器件(v" v2)。
5、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的逆變變頻電路包括兩只晶閘管(KK,)和(KK2)，四只二極管(ZD2、 ZD3、 ZD4、 ZD5),電抗器(Ldl、 Ld2)和電容器(C2);晶閘管(KK。 和二極管(ZDi)串聯(lián)與感應體起頭(a)連接，晶閘管(KK2)和二極管(ZD2)串聯(lián)與尾頭(b)連接，二個晶閘管的陰極通過電抗器(Ld2)與 整流電源負極連接。
6、 根據(jù)權利要求4所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的全控器件(V,)的集電極、二極管(D》的另一端與線圈起頭(a)電連 接；全控器件(V2)的集電極、二極管(D2)的另一端與線圈尾頭(b) 電連接；全控器件(V。和(V2)的柵極與控制器相接。
7、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的單相變壓器初級線圈套裝在鐵芯柱上，單相變壓器的次級線圈是被加熱 金屬的圓環(huán)，由耐火材料封閉，初級線圈和次級線圈同心的安裝在同一個 鐵芯柱上。
8、 根據(jù)權利要求1所述的感應爐的變頻控制裝置，其特征是所述 的單相變壓器初級線圈套裝在鐵芯柱上，單相變壓器的次級線圈兩端與負 載電連接。
專利摘要本實用新型涉及工業(yè)電爐，具體涉及是一種有芯感應爐的變頻控制裝置和一種無芯感應爐的變頻控制裝置，至少包括感應體、單相變壓器，其特征是單相變壓器初級線圈之間包括一個中心抽頭(o)，單相變壓器初級兩端和中心抽頭(o)與二只逆變器件電連接構成逆變變頻控制電路，逆變變頻控制電路與感應體磁感應連接。整個裝置結構簡單，成本低，節(jié)約電能，操作方便，故障率低，減少諧波污染。軟起動不需要有觸點開關及其延時保護開關。實現(xiàn)功率無級調(diào)節(jié)，與起熔、熔化、保溫等階段所需功率能達到最佳配合，廣泛用于冶金、鑄造、熱處理行業(yè)。
文檔編號H05B6/06GK201256460SQ200820030019
公開日2009年6月10日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月21日
發(fā)明者挺 周, 鄭扶才 申請人:西安誠瑞科技發(fā)展有限公司