摘 要：本文说明了普传科技中频电源的工作原理和性能特点，介绍了该电源在稠油井抽油系统和冶金行业电加热的实践应用及达到的节能降耗和提高产量的效果。
Abstract: The artical decribes the working theory and characteristic of Powtran's Intermediate frequency power. It introduces the practice of Intermediate frequency power, the effect of energy saving, lowering energy consume and increasing production in the field of metallurgy heating and oil pumping of oil well.
关键词：中频电源 感应加热 节能
Key words: Intermediate frequency power, Induction heating equipment, Energy saving
【引言】
普传科技股份有限公司根据冶金和石油行业特殊用途，基于公司产品研发战略，在成功开发冶金行业电磁搅拌器专用电源基础上，开发生产了新一代数字化控制高性能特殊电源——PI7800MF中频感应加热电源。主要应用领域有：金属熔炼、透热、钎焊、晶体生长、稀有金属加工及石油工业的感应电加热采油（稠油井的空心抽油杆电加热）、石油集输管道的感应加热等设备，还可以应用于集输管道加热。和其它类型的中频电源相比，在结构、性能及可靠性方面，具有非常明显的优势，控制电路采用高性能专用DSP及大规模数字专用集成电路，大功率IGBT为逆变器件，整流控制、逆变控制、功率调节、操作接口、保护等部分均集成在一块控制板上，调试、维护方便，可靠性提高，节能效果好。
本专用电源对电网没有污染。与同类产品相比，提高了电源的可靠性，减少了因停机造成的生产损失。
一、感应加热原理及应用
1、集肤效应及感应加热
1.1集肤效应：当交流电流通过导线时,在导线周围产生交变的磁场，处在交变磁场中的整块导体的内部会产生感应电流，由于这种感应电流在整块导体内部自成闭合回路，形似水的旋涡，称做涡流。
在直流电路内，均匀导线的横截面上的电流密度是均匀的，而当交流电通过导线时，由于交变磁场的作用，在导线截面上各处电流分布不均匀，中心处电流密度小，而越靠近表面电流密度越大，这种电流分布不均匀的现象称为集肤效应(也称趋肤效应)。交流电的频率越高，则集肤深度越深，同时其交流阻抗也变大，因此在相同数值的电流作用下，负载所获得的能量也越高，而电流及线路损耗相应地也会变小，从而提高了加热效率，同时还可起到节约电能的目的。变频加热电源正是基于这一原理，利用变频技术，可将运行频率提高到工频的数倍，加热效果会明显提高。
1.2感应加热：1831 年法拉第发现电磁感应规律、1868 年福考特提出涡流理论、1840年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式Q=I2Rt，构成感应加热之理论基础。
交变的电流产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。感应加热的加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。随着电力电子技术的不断成熟，感应加热技术得到了迅速发展。
在金属加工上，感应加热热处理用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火、局部退火或回火，有时也用于整体淬火和回火。
将工件放入感应器(线圈)内，当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场，交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流，感应电流在工件截面上的分布很不均匀，工件表层电流密度很高，向内逐渐减小,工件表层高密度电流的电能转变为热能，使表层的温度升高，即实现表面加热。电流频率越高，工件表层与内部的电流密度差则越大，加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却，即可实现表面淬火。
2、感应加热的作用及应用
感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺。由于它本身相对于别的加热方式，具有以下独特优点：
1）加热速度快，可节能。感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节省了热传导时间。
2）加热温度高，是非接触式的电磁感应加热。
3）可进行局部加热，容易控制加热部位。被加热产品质量稳定，加热工件的质量再现性与重复性好，各种参数容易控制。
4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5%～1%范围内。
5）感应加热的热效率高，一般可达50%-70%，而火焰炉的热效率一般只有30%左右。
6）可控性好及易于实现自动化；
7）作业环境好，环保，几乎无热、噪声、粉尘等污染。
现已广泛应用于冶金（金属熔炼、透热、热处理和焊接等）、机械制造（黑色和有色金属的铸造和精密制造金属的熔炼；机器零件的淬火，特别是表面淬火以及淬火后的回火、退火、正火等热处理的加热等）轻工、石油化工（化学反应釜等容器的加热；输油管道缝焊接，现场退火；输油管路的加热和保温；钻铤、钻杆的热处理）电子、金属材料等等工业生产过程中，成为冶金、国防、机械加工、石化等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造业等不可缺少的技术手段。
二、电源基本框图及原理
根据交变电流的频率高低，将电源分为超高频、高频、超音频、中频、工频。中频加热电源（50 Hz或60 Hz以上-10 kHz）主电路为AC-DC-AC变频结构，由整流电路、滤波、逆变电路和保护电路组成，其电路基本构成如图所示。其工作原理是将三相50Hz工频交流电经过三相全控整流桥整流成电压可调的脉动直流，再通过电容将脉动的直流电滤波变成光滑平稳的直流电送到单相逆变桥，最后通过逆变桥将直流电变成单相频率可调的中频交流电供给负载。采用三相全控桥式整流电路，它的输出电压调节范围大，而移相控制角的变化范围小，有利于系统的自动调节，输出电压的脉动频率较高，可以减轻直流滤波环节的负担。
逆变电路是电源的核心部分，由全控器件IGBT构成的串联谐振式逆变器，由锁相环控制工作频率，自动跟踪负载固有频率及其它参数的变化，保持IGBT工作在零电压开关状态，损耗小，安全区大。由SPWM电路控制输出功率，由功率检测电路组成闭环控制。
电解电容主要起滤波、稳定电压和改善功率因数的作用
三、普传科技中频感应加热电源性能特点
普传科技为国内最早引进国外技术从事电气传动发展交流变频技术的生产厂家之一，致力于节能减排和可持续发展，主导产品为国家火炬计划重点新产品，承担国家863“节能与新能源汽车”重大项目课题。节能、高效、环保、经济、实用的普传科技产品，广泛应用于装备制造业、电子、机械、石化、冶金、矿山、造纸、纺织、建材、交通等工业领域和高科技领域及中央空调、高楼给水、广场音乐喷泉等民用项目。基于多年变频核心技术应用及在冶金、石化等行业的实践，开发了PI7800MF系列中频加热电源，具有以下特点：
1、基于PI7000系列高性能变频器技术平台；
2、采用美国德州仪器TI公司DSP TMS320LF2407、TMS320F2812等数字微处理芯片为电源控制核心，SPWM控制技术，控制系统性能增强，电路简化，负载适应性强，实现电源控制的全数字化，智能化。该芯片专门为电机控制与运动控制数字化优化实现而设计，特别适合于三相异步电动机和逆变器的高性能控制。它集C2xx 内核增强型TMS320设计结构及适用于电机控制的低功耗、高性能、优化外围电路于一体。
3、采用先进的大功率绝缘栅双极性晶体管IGBT作为功率开关器件，逆变频率可调。较传统的可控硅晶闸管较好的开关断和开关频率高，体积小，电流大；
4、具有相序自适应功能，无需鉴别进线相序。
5、输出电压、电流连续可调，可以使加热系统处于最佳工作状态，能源利用率高，具有恒输出电压/恒输出功率控制选择功能。
6、采用零压软启动，启动成功率高无冲击。
7、人机对话的显示界面，可通过键盘的选择显示工作频率及电流，电流变比等，并可显示故障状态及原因，使显示更直观，更易于操作
8、采用强化的故障诊断和保护技术，使系统工作可靠，有多种参数设定和跟踪监控功能，保护功能齐全：具有过压、过流、缺相、控制电源欠压等故障报警功能。
9、高效节能，全功率范围内，极高的功率因数和电源效率及较好的谐波抑制。
四、主要技术参数及产品型谱
|
型号 |
PI7800MF |
输出功率范围 |
60-700KVA | ||
|
输入电源 |
相数/电压/频率 |
三相/380V-1140V/50Hz | |||
|
允许波动 |
电压 ±15% 频率± 2% | ||||
|
输出频率 |
工作频率 |
在260-1500Hz
16
更多>同类技术
全年征稿 / 资讯合作
联系邮箱：
版权与免责声明
推荐图文
推荐技术
可能喜欢
| |||
