中頻、工頻、諧波

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1、中頻電爐在現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)中的地位及其發(fā)展方向現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)和冶金技術(shù)的飛速發(fā)展對(duì)鑄件提出了優(yōu)質(zhì)、精化和節(jié)能等要求，高性能的球鐵鑄件、蠕狀石墨鑄鐵及鋁合金鑄件等優(yōu)質(zhì)鑄件的大量應(yīng)用，使得感應(yīng)電爐在現(xiàn)代化鑄造生產(chǎn)中的地位日益重要。鑄造車間改造和新建鑄造車間中，感應(yīng)電路的改造和添置往往放在首先考慮的位置。高效、可靠和作業(yè)靈活的感應(yīng)電爐的制造技術(shù)的發(fā)展，確立感應(yīng)電爐在鑄造生產(chǎn)中的重要地位。從表1.看出，與工頻感應(yīng)電爐相比，無(wú)論從技術(shù)性能還是從投資方面來(lái)說(shuō)，中頻感應(yīng)電爐具有無(wú)可爭(zhēng)議的優(yōu)勢(shì)地位。這使得它自20世紀(jì)80年代后期在歐、美等發(fā)達(dá)國(guó)家得到廣泛應(yīng)用，基本上替代了工頻感應(yīng)電爐。自20世紀(jì)90年代起

2、，隨著中國(guó)電子技術(shù)的飛速發(fā)展，大功率的國(guó)產(chǎn)固態(tài)中頻電源已得到成功的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用。因此，工頻感應(yīng)電爐在中國(guó)也已逐漸在市場(chǎng)上消失，鑄造車間內(nèi)現(xiàn)存的工頻感應(yīng)電爐也在技術(shù)改造中逐步被中頻感應(yīng)電爐替代。表1.中頻與工頻感應(yīng)電爐的性能比較（以鑄鐵件為例）序號(hào)比較指標(biāo)中頻感應(yīng)電爐工頻感應(yīng)電爐評(píng)論1功率密度600～1400kw/t300kw/t每噸爐容的配置功率密度允許值隨頻率變化，見表22熔化作業(yè)方法批料熔化法殘液熔化法見注13對(duì)加入爐料要求要求小要求高指料塊大小，爐料干燥程度等加料要求4熔化單耗500～540kw/t500～600kwh/t由于中頻爐的功率密度大，熱損失小，熔化時(shí)間短，其總效率高5

3、功率調(diào)節(jié)范圍0～100%無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)有級(jí)調(diào)節(jié)工頻爐的功率調(diào)節(jié)還涉及三香平衡的調(diào)節(jié)，較復(fù)雜6功率自動(dòng)調(diào)節(jié)可以困難功率自動(dòng)調(diào)節(jié)功能是實(shí)現(xiàn)節(jié)能模式作業(yè)和恒率輸出的前提7溶液的攪拌效應(yīng)可調(diào)大且固定中頻爐的攪拌效應(yīng)大小隨頻率變成而逆向變化，因此對(duì)于鋁合金熔化可以提高工作頻率來(lái)減小的攪拌，降低鋁液在熔化過(guò)程中的氧化燒損8實(shí)現(xiàn)節(jié)能模式作業(yè)的可能性能不能以節(jié)能模式運(yùn)行的電爐除了節(jié)能外，尚可以避免溶液的熱處理9實(shí)現(xiàn)恒力功率輸出的可能性能困難實(shí)現(xiàn)熔化周期內(nèi)恒功率輸出可以提高電爐的生產(chǎn)，降低熔化單耗10冶金作業(yè)特性溶液無(wú)多次過(guò)熱現(xiàn)象溶液存在多次過(guò)熱現(xiàn)象這是由于工頻爐須實(shí)行殘液熔化作業(yè),每次澆注后嵌鍋內(nèi)須留存1/3左

4、右的殘留溶液11故障診斷及保護(hù)功能完全,強(qiáng)部分中頻電爐可實(shí)現(xiàn)自我故障診斷和保護(hù),減少維修時(shí)間和工作量12與計(jì)算機(jī)可網(wǎng)可能性可以困難中頻電爐可以與計(jì)算機(jī)熔化過(guò)程自動(dòng)控制管理系統(tǒng)連接13對(duì)于電網(wǎng)的高次諧波污染有無(wú)中頻電源對(duì)網(wǎng)的高次諧波污染可以采取措減小或消除14電源占用空間比率30～40%100%15總投資比率85～90%注:1.以批料熔化方法作業(yè)的中頻爐可以每次將溶液倒空，冷爐起爐時(shí)不需起熔塊，對(duì)塊料尺寸和狀態(tài)限制小，爐料過(guò)熱時(shí)間短。這些都是以殘液熔化法作業(yè)的工頻爐所缺乏的優(yōu)勢(shì)。、配置高功率密度的電爐的開發(fā)和應(yīng)用電爐功率愈高，其功率密度值愈高。由于同樣容量的電爐配置高功率后，其單位時(shí)間內(nèi)輸入

5、到爐料中有效能量增加，熔化時(shí)間降低，使得電爐的總效率得以提高，熔化單耗也降低。此外，具有同樣生產(chǎn)能力的此類電爐的容量小，占有空間也小，總投資也有所減少。這就是為什么近年來(lái)國(guó)外大力發(fā)展中頻感應(yīng)爐的原因。目前，國(guó)外制造的中頻感應(yīng)熔化爐的功率密度通常配置到600kw～800kw/t,小容量熔化爐的功率密度配置可高達(dá)1000kw/t以上，國(guó)內(nèi)制造中頻感應(yīng)熔化爐的功率密度通常配置到600kw/t左右，從制造技術(shù)來(lái)說(shuō)，配置更高的功率密度并沒有什么大的困難。目前這樣受到爐襯的使用壽命和生產(chǎn)管理配套設(shè)備2個(gè)因素的限制。因?yàn)樵诟吖β拭芏惹闆r下工作的爐襯受到強(qiáng)烈的溶液攪拌效應(yīng)的沖刷，對(duì)爐襯的要求相應(yīng)提高，目前

6、國(guó)內(nèi)的爐襯質(zhì)量尚未能與之相適應(yīng)。此外，由于配置高功率密度的的感應(yīng)熔化電爐的生產(chǎn)能力大，需要配置相應(yīng)的自動(dòng)化加料裝置；否則電路的功率利用系數(shù)將大大降低，失去高功率密度的意義。減小中頻電源對(duì)于電網(wǎng)的高次和諧波的污染措施固態(tài)中頻電源由整流器和逆變器二部分組成，由于整流器的存在，輸入電流（變壓器二次電流）不在是正弦波。因此，固體中頻電源在工作時(shí)產(chǎn)生的諧波電流不可避免的注入電網(wǎng)，造成電壓正弦波形畸變，使電能質(zhì)量下降，影響其他設(shè)備的正常工作?，F(xiàn)代化的鑄造車間大都具有較大的生產(chǎn)能力，因此電爐的功率也較大（目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的感應(yīng)電爐用中頻電源已達(dá)到6000kw以上），其他工作時(shí)產(chǎn)生的諧波電流對(duì)于電網(wǎng)的影響已經(jīng)

7、成為受嚴(yán)重關(guān)注的問(wèn)題。中頻固態(tài)電源對(duì)于電網(wǎng)的諧波與干擾程度重要取決于它向電網(wǎng)的公共連接點(diǎn)處的諧波是否超出國(guó)家頒布的標(biāo)準(zhǔn)（見GB/T14549-93）。減少抑制電源向電網(wǎng)公共連接點(diǎn)注入諧波電流的主要措施有：l增加電流的整流相數(shù)。該措施可以消除5、7、17、19次諧波（常用方式）；l裝設(shè)諧振濾波器，將主要諧波電流濾除，如裝設(shè)5、7、11次濾波器（需定制，設(shè)備成本高，增加了故障點(diǎn)）；l改變供電點(diǎn)，將中頻電源接到短路容量較大的公