串联谐振式中频感应电炉节能原理分析

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1、万方数据第23卷第3期2009年5月山东理工大学学报(自然科学版)JournalofShandongUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)V01．23No．3May2009文章编号：1672—6197(2009)03—099—04串联谐振式中频感应电炉节能原理分析崔景萍，邹黎，邹雪(山东理工大学电气与电子工程学院，山东淄博255049)摘要：分析了中频感应电源的负载等效电路及其参数变化；研究了并联和串联两种逆变电路的电流波形及半桥串联逆变电路的调功方式．通过比较证实，串联谐振中频电源比并联谐振中频电源更节能．关键词：感

2、应加热；串联逆变；品质因数；节能中图分类号：TMl31．4文献标识码：AAnalysisonenergy—savingtheoryofthemedium—frequencyinductionpowersupplyCUIJing—ping，ZOULi，ZOUXue(SchoolofElectricalandElectronicEngineering，ShandongUniversityofTechnology，Zibo255049，China)Abstract：Theequivalentcircuitofinductionloop，thechangeoftheparame

3、tersandthepowerprinciplewereinvestigatedinthispaper．Thecurrentwaveoftheseriesinverterandparallelin—verterwereresearched，andtheadjustmentprinciplesofthehalf-bridgeseriesinverterwereana—lyzedespecially．Intheend，thecharacteristicsofseriescircuitandparallelcircuitwerecom—pared，whichprovesthe

4、seriesinverterismoreenergy—savingthantheparallelinverter．Keywords：inductionheating；seriesinverter；qualityFactorsenergy—saving晶闸管中频电源作为感应加热电源，具有节能高效、环保、易于控制、被加热工件质量好等优点，已广泛应用于铸造、冶金和工业加热领域．为了满足工业飞速发展的需要，中频电源的应用领域逐步增大．根据补偿电容和电炉感应圈的连接方式的不同，可以分为并联谐振和串联谐振电路[1]．目前我国大部分使用的感应电炉的主电路为并联谐振式，其熔炼炉的容量最

5、大已达到40千kg以上．国内吸收国外的先进技术开发了主电路为串联谐振式的感应电炉，其熔炼炉的容量达到10kg以上．两种主电路结构如图1、图2所示．两种电源的电能利用率是不同的，实际应用中已证明串联谐振电炉比并联谐振电炉更加节约电能，为此我们以电路原理和电炉熔炼原理为基础进行理论探讨．Ld_jZ碎∑DItgLV{XZ2H{ZzZ2吒．，‘c吒_7圈1并联谐振电路1中频电炉等值电路分析DI1．1中频电炉感应器等值电路嘲负载感应圈通过中频交流电流时产生磁场，在熔炼坩埚内的炉料中产生感应电流，达到加热熔化收稿日期：2008—11—13作者简介：崔景萍(1983一)，女，硕士研究

6、生．E-mail：cuningpin90916@163．corn万方数据100山东理工大学学报(自然科学版)C—=r。jZ!占√^日IC．二=屹气Z2j。DD2图2串联谐振电路的目的．实际电炉感应圈如一台变压器，感应圈为原边，熔化金属为副边，按照变压器的原理图可画出它的等效电路如图3(a)所示．乏佃～刍(a)感应圈等效电路(b)并联等效电路(c)串联等效电路图3等效电路图X。一代表感应圈的漏磁通引起的感抗；X。一代表主磁通引起的互感抗；X；～代表熔炼工件有涡流产生的漏感抗(折算到原边)；R。一代表感应圈本身的电阻；R。7代表熔炼工件的电阻(折算到原边)．感应电炉运行状态

7、虽然可以等效为变压器的工作状态，但它的参数X。、Xm、R。、X：在熔炼过程中随频率和熔炼负载的变动而变化很大，一般将它等效成电阻电感并联电路图3(b)和电阻电感串联电路图3(c)．1．2加热过程中负载参数的变化[3]在感应加热过程中，工件温度T不断上升，其相对磁导率肛，和电阻率P都不断的变化．对于非磁性材料的工件，当温度升高时主要引起其电阻率的变化．一般金属的电阻率都是随着温度的上升而增大．随着温度的上升，工件直接加热层的厚度增大，电阻也增大．反映到串联等效电路，等效串联电阻r。增大；反映到并联等效电路，并联电阻，．。减小．工件的相对导磁