中频感应炉(设备篇)

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1、中频感应电炉(设备篇)概述(感应炉组成、电源装置、工作原理)中频感应电炉的筑炉技术9/4/20211一、概述工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉使用。中频感应炉：所用电源频率在150～10000Hz范围内，其常用频率在150～2500Hz范围内。中频感应炉需要变频设备。中频感应炉广泛地用于钢与合金的生产部门，而且在铸造部门也得到了广泛的应用。高频感应炉：所用电源的频率在10000Hz以上

2、，最高达1MHz。高频感应炉需要变频设备。高频感应炉的容量因受电源功率的限制，一般在100kg以下。高频感应炉主要用于实验室进行科学研究。高频电源设备可以配置淬火设备，用于热处理部门进行机械零件的表面淬火。9/4/20212一、概述中频感应炉的设备可分为机械设备和电气设备两大部分。机械设备包括炉体、倾炉装置及水冷系统。电气设备包括中频电源、补偿电容器组及电气控制保护系统。中频电源是中频感应炉的关键设备，为了提高电气设备的利用率，通常一套电源设备配置两台炉体，一台炉体生产使用，另一台炉体备用。当一台炉体的坩埚用坏了需要

3、拆换时，电气设备可以接到另一台坩埚已制作好的炉体上，继续工作。炉体轮换工作，而电气设备不停歇。9/4/202131中频感应炉的组成感应炉的构造见图1，用铜管单层卷制成感应线圈，而在水冷感应线圈内有耐火材料打结的坩埚用以容纳熔炼金属。感应炉通常由4部分组成：电源、炉体(主要是感应圈以及感应圈内用耐火材料制备的坩埚)、电容器组(用来提高功率因数)、控制和操作系统。9/4/20214感应炉的炉体结构图1.感应器2.坩埚3.转动轴4.炉架5.电源线6.倾炉液压缸采用单缸或双缸液压系统倾炉是应用最广泛的方法。它具有操作平稳，结

4、构紧凑等优点。9/4/202159/4/202162中频感应炉的电源装置中频感应炉的电源装置主要有中频发电机组、可控硅中频电源和倍频器三种。中频发电机组中频发电机组是较早采用的中频感应炉电源装置，在60年代以前居感应炉电源的统治地位。它是由电动机拖动中频发电机发出中频电源的，其原动机就是普通的交流或直流电动机。中频发电机又分为普通中频发电机和感应式中频发电机两类。普通中频发电机的输出频率低于500Hz，而感应式中频发电机的输出频率最高可达10kHz，故感应式发电机应用较普遍。中频发电机组供电的感应炉的主电路如下图所示

5、。主电路包括断路器、中频发电机组、电容器及感应器线圈等。9/4/202179/4/202182中频感应炉的电源装置可控硅中频电源可控硅中频电源（晶闸管变频器电源）是近年来随着电力电子技术的发展而发展起来的新型感应炉电源装置。1966年瑞士制造出第一台可控硅中频电源设备。我国于1971年制造出可控硅中频电源设备，此后逐渐形成系列，并逐步取代了中频发电机组。由可控硅中频电源供电的感应炉主电路如下图所示。由于可控硅中频电源克服了中频发电机组的一系列缺点，因此得到了广泛的应用。但使用中必须注意它的过载能力较差的弱点。9/4/

6、202199/4/2021102中频感应炉的电源装置倍频器倍额器于20世纪初在国外出现，直到50年代才应用于感应炉上。倍额器是适合于大型感应炉的电源，容量大、效率高、制造简便，国际上仍有广泛应用。倍频器实质上是一个结构特殊的倍频变压器，常见的是三倍频变压器，在其初级线圈中通入工频电流(我国工频是50Hz)。在其次级线圈即可得到三倍于工频电流的中频电源。9/4/2021112中频感应炉的电源装置由三倍频器供电的感应炉主电路见下图。三倍频器的主要设备是一个与饱和电抗器形状相似的变压器。接线方式有两种（如图示）。大功率的三

7、倍频器多采用图中a的接线方式。变压器的铁芯工作在饱和状态，当外施三相正弦交流电压时，变压器线圈中的会发生畸变，除基波外尚有显著的3次谐波，三相中3个3次谐波电流方向相同，大小相等，在变压器次级绕组中也感应出谐波电势。由于相位相同，3次谐波振动最大，而所含的奇次谐波很弱。这样负载中通过的主要是3次谐波电流。三倍频变压器的铁芯应使用低损耗的硅钢片来制作，在理想的条件下，三倍频电源装置的效率可达90％以上。轻载时效率很低。三倍频电源装置优点：是一种静止的电源装置，噪声和振动小，过载能力大，电气系统简单，造价低，维护方便。9

8、/4/2021129/4/2021139/4/2021143中频感应炉的工作原理感应炉类似1台空气芯(没有铁芯)的变压器，感应圈相当于变压器的主线圈，坩埚中的炉料相当于变压器的副线圈，但这个副线圈只有一圈而且是闭合的。当感应圈接通交流电源时，在感应圈中间产生交变磁场，交变磁场切割坩埚中的金属炉料，在炉料中产生感应电路，所以在炉料中同时产生了感应