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中頻爐并聯(lián)電源與串聯(lián)電源的區(qū)別
您的位置： 中頻爐|感應(yīng)加熱|熔鋼爐|熔鋁爐|熔銅爐|熔鉛爐|洛陽萬峰工業(yè)爐有限公司-技術(shù)支持中頻爐并聯(lián)電源與串聯(lián)電源的區(qū)別
廠家：中頻爐并聯(lián)電源與串聯(lián)電源的區(qū)別 日期：：2020-01-13 瀏覽次數(shù)： 158
中頻爐的選型對(duì)鑄件生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性至關(guān)重要，尤其是中頻電源的選型，以普通灰鐵件為例，選用不同的電源，每噸鑄件的耗電量在580~760度之間波動(dòng)，相差近200度電。因此，如何選擇經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、節(jié)能、穩(wěn)定的電源是鑄造企業(yè)采購中頻爐首先考慮的問題，本文詳細(xì)對(duì)比了并聯(lián)電源和串聯(lián)電源的優(yōu)缺點(diǎn)，供鑄造企業(yè)參考。
我國主流的中頻電源采用的是并聯(lián)諧振逆變器技術(shù)。該技術(shù)來源于前蘇聯(lián)，電源對(duì)元器件的技術(shù)要求較低，配套元器件生產(chǎn)廠商較多，電源的制造成本較低，性能穩(wěn)定，尤其是中小容量的中頻爐的普及率較高。但是，隨著節(jié)能降耗要求的不斷提高，這種技術(shù)的缺點(diǎn)越來越被人們所關(guān)注，其主要表現(xiàn)為：（1）功率因數(shù)低并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)主要依靠改變?nèi)嗳貥虻恼麟妷簛碚{(diào)節(jié)，當(dāng)整流橋的控制脈沖a≤0°（直流電壓低于最大值）時(shí)，其功率因素會(huì)隨之降低，最低甚至達(dá)到0.3。只有當(dāng)a＝0°（直流電壓達(dá)到最大值）時(shí)，功率因素才會(huì)達(dá)到0.9。而多數(shù)用戶在設(shè)備使用時(shí)很難始終保持最高直流電壓值，尤其是在加料和出爐時(shí)，功率因數(shù)非常低，設(shè)備的無功損耗較大，用電量也會(huì)隨之增加。我國對(duì)無功的損耗有著嚴(yán)格的要求，當(dāng)無功損耗增加超過規(guī)定值后，用戶承擔(dān)不但要承擔(dān)無功帶來的經(jīng)濟(jì)支出，同時(shí)也要承擔(dān)供電部門的罰款。部分用戶為了解決此問題，投入了無功補(bǔ)償裝置。但裝置成本較高，使用量較少。（2）有諧波污染同樣由于整流采用三相全控整流技術(shù)，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染，尤其是5次、7次諧波超過國家標(biāo)準(zhǔn)6～7倍。由于諧波污染，會(huì)對(duì)其它設(shè)備的可靠運(yùn)行造成損害。（3）重載啟動(dòng)較困難并聯(lián)逆變器的啟動(dòng)，普遍采用它激轉(zhuǎn)自激的啟動(dòng)方式。設(shè)備在啟動(dòng)前，它激信號(hào)要略高于負(fù)載的實(shí)際振蕩頻率，而不同的負(fù)載，其實(shí)際振蕩頻率也不盡相同，尤其是負(fù)載差異較大時(shí)，要針對(duì)不同的負(fù)載設(shè)定不同的它激頻率，因此并聯(lián)逆變器對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力較差，在低阻抗負(fù)載時(shí)啟動(dòng)性能較差，尤其是冷態(tài)滿爐鋼時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備無法啟動(dòng)現(xiàn)象。（4）負(fù)載突變時(shí)可控硅可能被擊穿同樣由于并聯(lián)逆變器采用的是自激啟動(dòng)方式，其換流方式為強(qiáng)迫換流，在遇到負(fù)載阻抗突然變化時(shí)（如在爐內(nèi)加料時(shí)）造成換流失敗而出現(xiàn)過電流保護(hù)，這也是中頻在運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)過流保護(hù)的重要原因。在極端情況下或換流電感參數(shù)不合適時(shí)，更會(huì)造成可控硅擊穿故障。（5）冷卻水帶走較多熱量，能耗稍高并聯(lián)逆變器屬電流型逆變器，諧振電流是工作電流的Q倍，而感應(yīng)器的工作電流是諧振電流，大電流產(chǎn)生的熱量因被冷卻水帶走而消耗。（6）負(fù)載類型單一并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)是通過調(diào)整整流電壓的方式來調(diào)節(jié)的，逆變器是不可調(diào)整，這也就決定了1臺(tái)電源只能帶1臺(tái)爐體。
在技術(shù)特性上，并聯(lián)和串聯(lián)逆變器的工作特性是相反的，所以并聯(lián)逆變器的缺點(diǎn)正好是串聯(lián)逆變器的優(yōu)點(diǎn)。串聯(lián)逆變器的功率給定是通過調(diào)整逆變器的工作頻率來調(diào)整的，其整流采用全導(dǎo)通二極管，無論功率高低，直流電壓Ud＝1.35Ua始終不變，功率在10％～100％的范圍內(nèi)，功率因素始終恒定在0.92～0.94％。由于整流橋采用不可控全導(dǎo)通二極管，無延遲控制角，諧波畸變污染很少，完全符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。串聯(lián)逆變器的工作頻率始終受主控系統(tǒng)控制，不受負(fù)載阻抗高低影響，啟動(dòng)時(shí)頻啟動(dòng)率直接穩(wěn)定在工作范圍內(nèi)。啟動(dòng)簡單、快速、穩(wěn)定，可以在任何溫度、任何負(fù)載下直接啟動(dòng)，啟動(dòng)成功率均可達(dá)到99%以上。
串聯(lián)逆變器在工作時(shí)，換流過程是自然換流，不會(huì)出現(xiàn)因換流失敗而造成逆變可控硅擊穿或過電流保護(hù)。
串聯(lián)逆變器中頻電源，整流電壓不可控，通過控制逆變器來改變功率輸出的，因此整流器可同時(shí)給兩個(gè)或多個(gè)逆變器同時(shí)供電，各逆變器也可獨(dú)立控制。實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)中頻電源雙供電或多供電輸出，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)中頻電源帶兩臺(tái)或多臺(tái)感應(yīng)器。
串聯(lián)諧振是電壓型逆變器，其負(fù)載電壓是輸出電壓的Q倍，在工作中諧振回路的電壓值較高，電流值較小。其效果就相當(dāng)于高壓輸電，較小的電流會(huì)降低諧振回路中的熱損耗，從而節(jié)約電能。
串聯(lián)電源相對(duì)于并聯(lián)電源而言，功率因數(shù)高，節(jié)能效果明顯，能有效避免諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不需要增加額外的無功補(bǔ)償裝置，負(fù)載匹配性強(qiáng)，變壓器利用率高，能實(shí)現(xiàn)一拖二或一拖多，能有有效降低鑄件的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力。但是，串聯(lián)電源的制造成本較高，國產(chǎn)化的普及率相對(duì)并聯(lián)電源不是特別高，因此，鑄造企業(yè)在選擇熔煉設(shè)備時(shí)究竟選用哪種電源應(yīng)根據(jù)自身情況作出選擇。
我國主流的中頻電源采用的是并聯(lián)諧振逆變器技術(shù)。該技術(shù)來源于前蘇聯(lián)，電源對(duì)元器件的技術(shù)要求較低，配套元器件生產(chǎn)廠商較多，電源的制造成本較低，性能穩(wěn)定，尤其是中小容量的中頻爐的普及率較高。但是，隨著節(jié)能降耗要求的不斷提高，這種技術(shù)的缺點(diǎn)越來越被人們所關(guān)注，其主要表現(xiàn)為：（1）功率因數(shù)低并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)主要依靠改變?nèi)嗳貥虻恼麟妷簛碚{(diào)節(jié)，當(dāng)整流橋的控制脈沖a≤0°（直流電壓低于最大值）時(shí)，其功率因素會(huì)隨之降低，最低甚至達(dá)到0.3。只有當(dāng)a＝0°（直流電壓達(dá)到最大值）時(shí)，功率因素才會(huì)達(dá)到0.9。而多數(shù)用戶在設(shè)備使用時(shí)很難始終保持最高直流電壓值，尤其是在加料和出爐時(shí)，功率因數(shù)非常低，設(shè)備的無功損耗較大，用電量也會(huì)隨之增加。我國對(duì)無功的損耗有著嚴(yán)格的要求，當(dāng)無功損耗增加超過規(guī)定值后，用戶承擔(dān)不但要承擔(dān)無功帶來的經(jīng)濟(jì)支出，同時(shí)也要承擔(dān)供電部門的罰款。部分用戶為了解決此問題，投入了無功補(bǔ)償裝置。但裝置成本較高，使用量較少。（2）有諧波污染同樣由于整流采用三相全控整流技術(shù)，設(shè)備在運(yùn)行時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成諧波污染，尤其是5次、7次諧波超過國家標(biāo)準(zhǔn)6～7倍。由于諧波污染，會(huì)對(duì)其它設(shè)備的可靠運(yùn)行造成損害。（3）重載啟動(dòng)較困難并聯(lián)逆變器的啟動(dòng)，普遍采用它激轉(zhuǎn)自激的啟動(dòng)方式。設(shè)備在啟動(dòng)前，它激信號(hào)要略高于負(fù)載的實(shí)際振蕩頻率，而不同的負(fù)載，其實(shí)際振蕩頻率也不盡相同，尤其是負(fù)載差異較大時(shí)，要針對(duì)不同的負(fù)載設(shè)定不同的它激頻率，因此并聯(lián)逆變器對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力較差，在低阻抗負(fù)載時(shí)啟動(dòng)性能較差，尤其是冷態(tài)滿爐鋼時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)設(shè)備無法啟動(dòng)現(xiàn)象。（4）負(fù)載突變時(shí)可控硅可能被擊穿同樣由于并聯(lián)逆變器采用的是自激啟動(dòng)方式，其換流方式為強(qiáng)迫換流，在遇到負(fù)載阻抗突然變化時(shí)（如在爐內(nèi)加料時(shí)）造成換流失敗而出現(xiàn)過電流保護(hù)，這也是中頻在運(yùn)行過程中極易出現(xiàn)過流保護(hù)的重要原因。在極端情況下或換流電感參數(shù)不合適時(shí)，更會(huì)造成可控硅擊穿故障。（5）冷卻水帶走較多熱量，能耗稍高并聯(lián)逆變器屬電流型逆變器，諧振電流是工作電流的Q倍，而感應(yīng)器的工作電流是諧振電流，大電流產(chǎn)生的熱量因被冷卻水帶走而消耗。（6）負(fù)載類型單一并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)是通過調(diào)整整流電壓的方式來調(diào)節(jié)的，逆變器是不可調(diào)整，這也就決定了1臺(tái)電源只能帶1臺(tái)爐體。
在技術(shù)特性上，并聯(lián)和串聯(lián)逆變器的工作特性是相反的，所以并聯(lián)逆變器的缺點(diǎn)正好是串聯(lián)逆變器的優(yōu)點(diǎn)。串聯(lián)逆變器的功率給定是通過調(diào)整逆變器的工作頻率來調(diào)整的，其整流采用全導(dǎo)通二極管，無論功率高低，直流電壓Ud＝1.35Ua始終不變，功率在10％～100％的范圍內(nèi)，功率因素始終恒定在0.92～0.94％。由于整流橋采用不可控全導(dǎo)通二極管，無延遲控制角，諧波畸變污染很少，完全符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。串聯(lián)逆變器的工作頻率始終受主控系統(tǒng)控制，不受負(fù)載阻抗高低影響，啟動(dòng)時(shí)頻啟動(dòng)率直接穩(wěn)定在工作范圍內(nèi)。啟動(dòng)簡單、快速、穩(wěn)定，可以在任何溫度、任何負(fù)載下直接啟動(dòng)，啟動(dòng)成功率均可達(dá)到99%以上。
串聯(lián)逆變器在工作時(shí)，換流過程是自然換流，不會(huì)出現(xiàn)因換流失敗而造成逆變可控硅擊穿或過電流保護(hù)。
串聯(lián)逆變器中頻電源，整流電壓不可控，通過控制逆變器來改變功率輸出的，因此整流器可同時(shí)給兩個(gè)或多個(gè)逆變器同時(shí)供電，各逆變器也可獨(dú)立控制。實(shí)現(xiàn)了一臺(tái)中頻電源雙供電或多供電輸出，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)中頻電源帶兩臺(tái)或多臺(tái)感應(yīng)器。
串聯(lián)諧振是電壓型逆變器，其負(fù)載電壓是輸出電壓的Q倍，在工作中諧振回路的電壓值較高，電流值較小。其效果就相當(dāng)于高壓輸電，較小的電流會(huì)降低諧振回路中的熱損耗，從而節(jié)約電能。
串聯(lián)電源相對(duì)于并聯(lián)電源而言，功率因數(shù)高，節(jié)能效果明顯，能有效避免諧波對(duì)電網(wǎng)的沖擊，不需要增加額外的無功補(bǔ)償裝置，負(fù)載匹配性強(qiáng)，變壓器利用率高，能實(shí)現(xiàn)一拖二或一拖多，能有有效降低鑄件的生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的競爭力。但是，串聯(lián)電源的制造成本較高，國產(chǎn)化的普及率相對(duì)并聯(lián)電源不是特別高，因此，鑄造企業(yè)在選擇熔煉設(shè)備時(shí)究竟選用哪種電源應(yīng)根據(jù)自身情況作出選擇。
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