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一种相控式工频感应加热装置

阅读：461发布：2020-05-25

专利汇可以提供一种相控式工频感应加热装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种相控式工频感应加热装置，包括电源、补偿电路，感应器；所述电源的输出端通过开关连接至补偿电路的输入端，所述补偿电路通过串联补偿的方式连接感应器。该装置通过串联补偿，能够实现连续平滑调功，解决工频感应加热装置的加热过程中实现自动化的关键问题，使工频感应加热装置与当今最前沿的模糊控制论实现无缝链接，从根本上解决装置在加热工艺上的失调现象。，下面是一种相控式工频感应加热装置专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种相控式工频感应加热装置，其特征在于，包括电源（1）、补偿电路（2），感应器（3）；所述电源（1）的输出端通过开关连接至补偿电路（2）的输入端，所述补偿电路（2）通过串联补偿的方式连接感应器（3）。
2.根据权利要求1所述的相控式工频感应加热装置，其特征在于，所述补偿电路包括并列的三路，每一路包括由两个单向可控硅连接的并联电路，该并联电路的输出端连接有补偿电容，补偿电容的一端为输出端；三路中的并联电路的输入端为补偿电路的三项输入端，三路中补偿电容的输出端为补偿电路的三项输出端。
3.根据权利要求2所述的相控式工频感应加热装置，其特征在于，所述两个单向可控硅连接的并联电路上还并联有阻容吸收电路，所述阻容吸收电路由电容和电阻串联组成。
4.根据权利要求1、2或3所述的相控式工频感应加热装置，其特征在于，所述感应器（3）由三个缠绕于物料管上的感应线圈组成，三个感应线圈分别连接至补偿电路（2）的三项输出端上，且三个感应线圈通过星形或角形连接的方式连接至补偿电路（2）输出端上。
5.根据权利要求1所述的相控式工频感应加热装置，其特征在于，在电源（1）和补偿电路（2）之间的线路上设置有电流互感器。
6.根据权利要求1所述的相控式工频感应加热装置，其特征在于，所述电源（1）为三项电源，在电源（1）和补偿电路（2）之间的线路上还设置有熔断器。

说明书全文

一种相控式工频感应加热装置

技术领域

[0001] 本实用新型属于工业电加热技术领域，涉及一种感应加热装置，尤其是一种相控式工频感应加热装置。

背景技术

[0002] 工频感应加热装置在工业电加热中有着广泛的应用，工频感应加热装置的加热方式是其加热工艺的关键。由于工频感应加热是针对固态工件的加热，工件的径向温差与工件内热传导密切相关。通常工件在感应器内进行感应加热时，其感生涡电流的电流密度从工件表面到心部呈指数型下降，工件的表面和心部在出炉时必然有一定的温差，通常称之为径向温差。一般说来，被加热的径向温差不能过高，否则将出现工件外表面温度很高，心部温度较低的现象，这对下需设备和工艺将产生负面的影响。如何克服这种缺陷？这就要求感应加热装置能够连续平滑的调功，适当的调节被加热工件的表面功率，增加工件内热传导时间，使径向温差达到工艺范围。目前工频感应加热装置的调功方式，主要采用感应调压器调压方式（如图1）和自耦调压器调压方式（如图2），以实现电炉的调压调功。感应调压装置由于感应调压器体积庞大，负载适应差，且造价高昂，目前已很少用到。自耦调压装置，由于其‘有级－阶跃’方式的调功特点，使得装置普遍不能适应这一工艺要求，工件的加热温度有较大超调和欠调现象，造成工作效率低下，浪费能源和时间，产品成本便高。实用新型内容

[0003] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种相控式工频感应加热装置，该装置通过串联补偿，能够实现连续平滑调功，解决工频感应加热装置的加热过程中实现自动化的关键问题，使工频感应加热装置与当今最前沿的模糊控制论实现无缝链接，从根本上解决装置在加热工艺上的失调现象。

[0004] 本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的：

[0005] 这种相控式工频感应加热装置，包括电源、补偿电路，感应器；所述电源的输出端通过开关连接至补偿电路的输入端，所述补偿电路通过串联补偿的方式连接感应器。

[0006] 上述补偿电路包括并列的三路，每一路包括由两个单向可控硅连接的并联电路，该并联电路的输出端连接有补偿电容，补偿电容的一端为输出端；三路中的并联电路的输入端为补偿电路的三项输入端，三路中补偿电容的输出端为补偿电路的三项输出端。

[0007] 上述两个单向可控硅连接的并联电路上还并联有阻容吸收电路，所述阻容吸收电路由电容和电阻串联组成。

[0008] 上述感应器由三个缠绕于物料管上的感应线圈组成，三个感应线圈分别连接至补偿电路的三项输出端上，且三个感应线圈通过星形或角形连接的方式连接至补偿电路输出端上。

[0009] 进一步，在电源和补偿电路之间的线路上设置有电流互感器。所述电源为三项电源，在电源和补偿电路之间的线路上还设置有快速熔断器。

[0010] 本实用新型装置与现有装置相比，具有以下优点：

[0011] a.生产效率高，节省能源，工艺适应性好，产品合格率大幅提高，降低了生产成本。其产品技术性能及参数大大优于现有装置产品的技术性能参数。

[0012] b.装置本身具有占地面积小，设备投资少，功耗小等优点。

[0013] c.由于装置实现了连续平滑调功，解决了工频感应加热装置的加热过程中实现自动化的关键问题，使工频感应加热装置与当今最前沿的模糊控制论实现无缝链接，从根本上解决了装置在加热工艺上的失调现象，不仅仅工艺适应性好，而且节省能源。

[0014] d.由于采用了串联补偿方式，间接补偿了线路感抗，减小了线路的感性压降，提高输电效率，改善了电压质量，尤其是在大容量装置中更凸显其优越性。

[0015] e.由于采用三相感应加热技术，满足受热工件在不同节点时对功率的不同要求，不仅对节能有重要意义，而且间接调高了装置的使用寿命。

[0016] f.本新型实用对下需设备也有十分重要的意义，例如：延长工业轧制，挤压设备的使用寿命，提高一次产品合格率等。附图说明

[0017] 图1为现有技术中典型感应调压感应加热装置主电路原理图；

[0018] 图2为现有技术中典型自耦调压感应加热装置主电路原理图；

[0019] 图3为三相感应加热炉示意图；

[0020] 图4为本实用新型感应加热装置星形连接主电路原理图；

[0021] 图5为本实用新型感应加热装置角形连接主电路原理图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：

[0023] 参见图4和图5，本实用新型的相控式工频感应加热装置，包括电源1、补偿电路2，感应器3；电源1的输出端通过开关连接至补偿电路2的输入端，补偿电路2通过串联补偿的方式连接感应器3。所述补偿电路包括并列的三路，每一路包括由两个单向可控硅连接的并联电路，该并联电路的输出端连接有补偿电容，补偿电容的一端为输出端；三路中的并联电路的输入端为补偿电路的三项输入端，三路中补偿电容的输出端为补偿电路的三项输出端。所述两个单向可控硅连接的并联电路上还并联有阻容吸收电路，所述阻容吸收电路由电容和电阻串联组成。在电源1和补偿电路2之间的线路上设置有电流互感器。所述电源1为三项电源，在电源1和补偿电路2之间的线路上还设置有快速熔断器。

[0024] 如图3所示：感应器3由三个缠绕于物料管上的感应线圈组成，三个感应线圈分别连接至补偿电路2的三项输出端上，且三个感应线圈通过星形（如图4）或角形（如图5）连接的方式连接至补偿电路2输出端上。

[0025] 以下结合附图对本实用新型各个部分进行详细说明：

[0026] 电源

[0027] 相控式电源工作过程：任－相在导通时必须和另一相构成回路，电流流通路径中有两个开关器件，所以开通时刻依次相差120°，同一相的两个反并联开关器件开通时刻相差180°。对于电力电子器件开通时刻除受控于特定逻辑、演算、时序的触发信号外，还取决于三相主电路中的6只电力电子器件所承受的电位。只有正向电力电子器件承受最高电位和反向电力电子器件承受最低电位的二只电力电子器件构成电流通路，使实用新型装置工作。

[0028] 补偿电路：目前的补偿电路无非二种方式，一种为并联补偿，一种为串联补偿。这二种方式都可以补偿工频感应加热装置感应器的自然功率因数。对于实用新型装置中的电力电子开关器件来说，并联补偿在起始时刻电容器相当于短路，开关器件承受无限大的电流上升率，这显然是不行的。因此串联补偿，满足补偿工频感应加热装置感应器的自然功率因数，保障可控电力电子开关器件的可靠应用要求外，抑制暂态过程中的潮流，保障系统稳定运行十分重要。

[0029] 感应器：加热电源向感应线圈通入交变电流而产生同频率的交变磁通，该磁通在置于感应圈内的工件中产生交变的感应电势及感生电流（通常称为涡流），此电流在流动时，为克服使工件本身的电阻而产生焦耳热，即产生发热功率。本实用新型装置可以综合采用电磁场、热场数字化计算技术，三相感应加热技术的应用能够解决工件在各个加热阶段的阻抗变化和工件单位表面功率分布的矛盾，使电气系统始终保持运行的最佳状态。

[0030] 图4和图5中的ZK为分离开关；1－2TA1-3为电流信号取样；FU1-3为快速熔断器；T1-T6为电力电子开关器件，受控于特定逻辑、演算、时序的触发信号；RC为阻容吸收，吸收暂态过程中的电压尖峰；Ca-cN为补偿电容；L1-3为三相感应器，有星形和角型接法二种方式。

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