现代感应熔炼电炉电源的工程设计

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1、现代感应熔炼电炉电源的工程设计田志明魏科荣江维摘要：本文对钢厂所用金属熔炼的大功率感应加热电炉，特别是设备配套的中频电源工程设计方法进行了较详细的论述，以例论述，过程详细，对感应电炉的用户或设计制造电炉厂家，具有一定的参考价值。关键词：感应炉，中频电炉，中频电源，熔炼炉1引言感应熔炼炉是目前中小型钢厂和部分铸造厂必配的金属熔炼设备，其主要特点：电源功率密度大，熔炼速度快，生产率高，熔炼一炉金属（钢）大约1小时时间，如果电源所配功率较大，金属熔液出炉时间更短；良好运行环境，环保，节能高效率；因炉子内金属液有电磁搅拌效果，溶质成分均匀；能精确地调整合金特性；良好的功率控制和温度控制；便于自

2、动化作业；整个设备占地面积少。图1是装置（设备）实物。图2是装置的框图。a)变频电源b）感应熔炼炉图1中频感应炉装置图2感应熔炼炉装置框图由图3主电路拓扑结构看，中频电源为变频电源，它将50Hz三相交流电先整流为直流电，再逆变为中频交流电，然后输出到并联谐振负载电路。小功率，选一个三相整流全桥（6脉波）电路，中功率选二个整流桥电路（12脉波），大功率或超大功率选四个整流桥（24脉波）同时工作，目前超大功率电源容量为30000kW，配套感应炉是70吨，大约80分钟熔炼一炉钢水。2中频电源并联电路工程设计举例设计一台3000kW的并联中频电源，感应炉配5t。电源的工程设计计算不同于精确的数

3、学计算，在许多条件下，会忽略次要因数，以不影响大的精度，而采用一定的近似计算。必要时还要使用经验值。图312脉中频电源内部装配图（1）主电路结构原理图4中频电源12脉波主电路原理图（2）已知参数中频电源工程设计前已经确定的参数：电源输出额定功率P=3000kW；输出输出中频频率f=500Hz；电网高压U1=10kV（三相交流）；中频电源输入电压U2=900V（6相交流）；配置感应炉5t。3整流电路（1）整流变压器选型计算本电源功率较大，为了减少谐波，常采用12脉波双整流电路，相应选配的是高压三相进线，二次侧D/Y接法的两个线圈，相位互差30°。我们选高压侧Y接法，阀侧（二次侧）Y/D接

4、法。当然也可选其它接法整流变压器。a)6相整流变压器原理图b)6相整流变压器实物图5整流变压器高压进线电压整流变压器二次侧电压整流变压器容量选SL高压进线最大电流（2）直流参数考虑到中频电源变频效率为0.9.实际计算功率直流电压直流电流（2个全波整流桥并联后直流）每个整流桥输出直流（3）中频电源进线交流参数①每个整流桥进线电流②断路器选择：根据计算，断路器将在额定900V，1200A条件下工作，所以要选择断路器工作电压大于1000V，1.1x1200=1320（A）型号，可以整定在略大于这个参数标定上。选择DW15或其它系列，查手册选定。图6万能断路器③快速熔断器选择：选择熔断器选13

5、00A，1000V。6个，如快熔每个电流小，可并联使用。④进线电感L1图7进线电感其作用抑制高次谐波，和瞬间电流尖峰及限制故障电流。进线电感量的选择，依在其上的电压降为进线电压值的3%~5%选定。选择进线电感量，载流量1200A的空心电感线圈。⑤进线旁路吸收电容器C1作用：吸收尖峰干扰脉冲。根据经验值，无论电压容量大小，可选用的电容器接成三角形，公共点接到一起。⑥整流晶闸管KP选择图8全桥整流KP晶闸管（6个）3000kW中频电源有两个并联的三相全波整流桥，每个桥贡献一半直流电流，计算时只设计一个整流桥参数即可。流过KP管的电流平均值是留出2倍余量选每个桥臂晶闸管KP承受的正负反压是三

6、相电压的峰值留出2倍余量选查KP晶闸管手册就近选和1000A/2500V管子12只，组成12脉双整流桥。⑦整流桥阻容吸收元件作用：限制KP管换流的上升率di/dt值，关断时的过电压。元件是Cb、Rb，参数Cb有容量和耐压；Rb定出阻值、功率。Cb容量：根据经验可取。Cb耐压：选2000V。Rb的阻值：选。Rb的阻值：选100W⑧直流滤波电抗器Ld图9滤波电抗器每个整流桥都接有一台滤波电抗器，3000kW按两台1500kW整流滤波电路设计。a．电感值Ld，工程上一般按照滤波电抗器对整流电流波纹中基波的阻抗等于整流器等效负载电阻的8~10倍原则计算Ld值。由得（m=6）b．Ld的值选3.3

7、mH，1200A，工艺耐压1000V以上制造。⑨分流器为直流电流表提供大电流分流通路。一般选降压75mV，分流最大Id电流的分流器。这里选3000A一块，或1500A二块⑩工频电流互感器选择作用：按比例得到工频进线电流工作电流值，供电流自动控制调节用。电流互感器一般选两级规格，第一级每相选工频最大电流，即1500A：5A，第二级选5A：0.1A3逆变器参数设计计算（1）逆变器输出电压逆变器功率因数，的调节范围30°~45°，相对于的中频电压是。