中频炉说明书

晶闸管中频电源
使用说明书
目录
第一章结构与工作原理
一、概述
1、设备特点及用途 (3)
2、设备使用条件 (3)
二、产品结构简要原理和性能 (3)
1、指示灯的用途 (3)
2、各电位器的功能 (4)
3、控制系统工作原理 (4)
3-1 整流触发工作原理 (4)
3-2 调节器工作原理 (5)
电压调节器 (5)
电流调节器 (5)
3-3 逆变控制电路工作原理 (5)
3-4 启动保护工作原理 (6)
过流保护 (6)
缺相保护 (6)
欠压保护 (6)
过压保护 (6)
3-5 电源调试 (6)
整流电路调整 (6)
电流反馈环调节 (6)
额定输出电压整定 (7)
额定输出电流整定 (7)
3-6 逆变交工作异常情况 (7)
第二章操作规程及注意事相 (7)
一、装卸、运输及存储 (7)
二、安装说明 (7)
三、设备检查 (8)
四、设备的操作规程 (8)
第一章构造与工作原理
一、概述
1、设备特点及用途
晶闸管中频电源是由大功率晶闸管元件组成的静止式变频设备，它的功能是将三相交流电转变为单相中频电并输送给感应加热负载。

它广泛适用于黑色、有色金属熔炼，锻件穿透加热，金属热处理，金属弯管，扩散型焊接，烧结及晶体生长等领域。

晶闸管中频电源与中频感应加热炉或中频淬火机床相配合，是替代传统的反射加热炉，油加热炉，煤气、天然气加热炉和电阻式加热炉的理想设备。

2、设备使用条件：
电源要求：三相380V，50H z,电网电压波动应不大于±5%，波形畸变不大于±5%。

水源要求：冷却水压力0.2—0.4MPa，温度不高于35℃,PH值7—7.5。

安装场地要求：设备应安装在厂房或院内，不受雨水侵蚀,阳光曝晒,通风良好。

有保暖设施的厂房内，以避免因结冰而冻坏冷却系统。

设备使用环境温度：0—40℃。

设备储存最低温度：0—35℃，零度以下储存时应排空冷却系统的水。

环境条件：空气中不含有导电尘埃,酸、碱、盐、腐蚀性及爆炸性气体。

空气湿度：在环境湿度20℃时不超过90%。

在环境温度36℃时不超过50%
海拔高度：海拔不超过1000m
二、产品结构、简要原理和性能
中频电源将三相工频电能转变为单相中频电能的能量转换装置。

它的基本工作原理是通过一个三相桥式全控整流电路将三相380V的工频电流整流为直流电流，再经直流逆变电路将直流电转化为单相中频电能供给感应加热负载。

由于感应负载的自然功率因数很低,在线圈的两端并联有补偿电热电容器。

整流电路,逆变电路及负载电路构成系统的主电路。

主电路之外设有控制及保护电路以控制和操作主电路，为主电路提供保护。

各部分电路的基本工作原理分述如下：
1、指示灯的用途
注意：起动成功指示灯在起动前为灭状态，起动成功后点亮。

电压反馈指示灯在起动前为熄灭状态，中频电压上升到150V左右时亮。

2、各电位器的功能：
3、控制系统工作原理
控制电路除逆变未级触发电路板以外，其余均做成一块印刷电路板结构，从功能上分为整流触发部分（包括整流末级触发）；调节器部分；逆变部分；起动演算部分。

详细参见电路原理图。

3-1整流触发工作原理
这部分包括三相同步；数字触发；末级驱动等电路。

触发部分采用的是数字触发，具有可靠性高；精度高；调试容易等特点。

数字触发器的特征是用计（时钟脉冲）数的办法来实现移相，该数字触发器的时钟振荡器是一种电压控制振荡器，输出脉冲频率受移相控制电压VK的控制，VK降压，则震荡频率升高，而计数器的计数量是固定的（256个脉冲），计数器脉冲频率升高，意味着计一定脉冲数所需的时间短，即延时时间短移相角α小，反之α大。

计数器开始计数时刻同样受到同步信号控制，在α＝0时开始计数。

现假设在某VK值时，根据压控振荡器的控制电压与频率之间的关系确定输出振荡频率为25KHZ，则计数到256各脉冲所需的时间为（1/50000）×256＝10.2（ms），相当于1800电角度，该触发器的清零脉冲在同步电压（线电压）的300处，这相当于三相全控整流电路的β＝300位置，从清零脉冲起延时10.2ms产生的输出触发脉冲，也是三相桥式整流电路某一相晶闸管α＝1500位置，如果需要得到准确的α＝1500触发脉冲，可以略调一下保护角度（W5）微调电位器。

显然，有三套相同的触发电路，而压控振荡器和UK控制电压为共用，这样在一个周期中产生6个相位差600的触发脉冲。

数字电路的工作优点是工作稳定，抗干扰能力强，特别是用HTL或COMS 数字集成电路。

IC16A及其周围电路构成电压——频率转换器，其输出信号的周期随调节器输出电压VK而线性变化。

这里保护角度（W5）微调电位器是最低输出频率调节（相当于模拟电路的锯齿波幅值调节）。

三相同步信号直接由晶闸管的门极引线K4；K6；K2从回路的三相进线上取得，由1R1；C1；1R2；C40；1R3；C63进行滤波及移相，再经6只光耦进行电位隔离，获得6个相位互差600，占空比小于50%的矩形波同步信号（如IC2C；IC2D）的输出。

IC3；
IC8；IC12（14536计数器）构成三路数字延时器。

三相同步信号计时器进行复位后，对电压——频率转换器的输出脉冲每计数256个脉冲便输出一个脉冲，因计数脉冲的频率是受VK控制的，换句话说，控制了延时脉冲。

计数器输出的脉冲经隔离；微分后，变成窄脉冲，送到后极的LM556，它既有同步分频器的功能，亦有输出脉冲宽的功能。

输出的窄脉冲经电阻合成为双窄脉冲，再经晶体管放大，驱动脉冲变压器输出。

3-2调节器工作原理
调节器共设有四个调节器：中频电压调节器；电流调节器；逆变角调节器。

其中电压调节器；电流调节器组成常规的电流；电压双闭环系统，在起动和运行的整个阶段，电流环始终参与工作，而电压环仅工作于运行阶段；电流调节器的输出控制的是整流桥的输出直流电压。

★电压调节器
中频电压互感器过来的中频电压信号由201和202输入后，分为两路，一路发到逆变部分，另一路由D7——D10整流后，又分为三路，一路送到电压调节器，一路送倒过电压保护；一路用于电压闭环自动投入。

电压PI调节器由IC13A组成，其输出信号由IV13D进行钳为限幅。

IV13C和IC21C组成电压闭环自动投入电路。

★电流调节器
内环采用了电流PI调节器，控制精度在1%以上，由主电路交流互感器取得的信号，从022；023；024输入，经二极管三相整流桥（D11——D16）整流后，再分为二路。

一路作为电流保护信号，一路作为电流调节器的反馈信号，由IV17B构成电流PI调节器，然后由IC17A隔离，控制触发电路的电压——频率转换器。

3-3逆变控制电路工作原理
中频电源主回路合闸后，三相交流电网的电能通过设备的阻容元件支路耦合到负载回路，由于阻抗适配器的存在，这时负载呈现高阻抗，这些很小的能量足以在负载上形成了丰富的杂波信号，设置在负载端的电流互感器的二次负载阻抗在设备起动初期很高，保证了微弱的杂波信号被该互感器检测到并送回逆变触发脉冲形成电路的输入端，灵敏度较高的脉冲形成电路便会将其转换成一个杂乱的脉冲序列并施加到逆变晶闸管的门极，当设备操作者顺时针缓慢旋
动调节功率电位器时，整流输出电压从零缓慢上升，当直流电压值达到逆变晶闸管开通要求时，首先有一对桥臂的晶闸管导通，给负载补充能量，在这份能量的作用下负载两端建立起一系列振荡电流，由于负载的LC回路具有的选频特性，只有接近负载固有频率的信号在负载两端的幅值最大，这一信号被电流互感器取回并反馈回逆变触发脉冲形成电路用来产生脉冲触发逆变桥晶闸管，这时逆变引前角设置在最大角度，以保证有足够的反压时间使晶闸管可靠换流，给负载振荡及时补充足够的能量，负载中频电压随之建立且上升到一定值时(如50V)，逆变引前角转换电路动作，将引前角减小到正常运行值，阻抗适配器因谐振电流变大迅速饱和退出工作，负载阻抗变低恢复正常状态，整个起动过程结束，逆变桥实现正常工作。

3-4起动保护工作原理
过流保护
过流保护信号经IC13B倒相后，送到IC5A组成的过电流截止触发器封锁触发脉冲（或拉逆变）；驱动“过流”指示灯亮和驱动报警继电器。

过流触发器动作后，只有通过复位信号或通过关机后再开机进行“上电复位”，方可再次运行。

通过截流（W2）微调电位器可整定过电流电平。

缺相保护
当三相交流输入缺相时，本控制板能对电源实现保护和指示。

其原理是：由4#；6#；2#晶闸管的阴极（K）分别取A；B；C三相电压信号（通过门极引线），经过耦合器的隔离送到IC14；IC16进行检测和判别，一旦出现“缺相”故障时，除了封锁触发脉冲外，还驱动“缺相”指示灯以及报警计电器。

欠压保护
为了是控制电路能更可靠；准确的运行，控制电路还设定了起动定时器和控制电源欠压检测保护。

在开机的瞬间，控制电路的工作是不稳定的，设置了一个3秒钟左右的定时器，才允许输出触发脉冲。

这部分电路由C11；R20等元件组成。

若由于某种原因造成控板上的直流供电电压过低，稳压器不能稳压，也会造成控制出错。

设置一个欠压检测电路（由DW4；IC9B等组成），当VCC 电压低于12.5V时，便封锁触发脉冲，防止不正确的触发。

过压保护
IC15B组成过压截止触发器，封锁整流桥触发脉冲（或拉逆变）；驱动“过压”指示灯亮和驱动报警计电器；通过Q9使过压保护振荡器IC18A起振。

过电压触发器动作后，也象过电流触发器一样，只有通过复位信号或通过关机后在开机进行“上电复位”方可再次运行。

调节截压（W1）微调电位器可整定过电压电平。

水压不足保护
Q7周围电路组成水压低延时保护电路，延时时间约8秒钟。

3-5电源调试
整流电路调整
将24V号线于端子断开，取掉逆变脉冲。

打开控制电源，合主电路，将调功电位器放在最小位置，打开中频起动开关。

此时，整流电压波形处于半关闭状态。

若不处于半关闭状态可调整保护角度（W5）微调电位器来达到。

给整流输出端接一只100Ω500W的负载，顺序针调节调功调节电位器使之完全开放，用示波器观察整流电压波形，波形为连续的馒头波。

电流反馈环调节
接上24V号线，使逆变管加上逆变脉冲，将DIP—2开关打至ON位置（去掉重复起动功能），起动设备。

会出现两种情况，一种逆便桥起振，另一种是逆便桥直通。

此时是需要的是逆变桥直通，若逆变桥为起振状态可将中频电压信号相位进行调整（即换接040；041电压信号线），逆变桥就不会起振了，缓慢旋转调功电位器，注意电流表的指示，若电流迅速增大，则说明电流信号取样电路有问题，系统处于电流开环状态，应对其进行检查。

正常的表现是随着功率调节电位器的给定值的缓慢加大，当停止旋转功率调节电位器时，电流表的指示能稳定的指示在某一刻度上。

额定输出电压整定
在轻负荷情况下整定额定输出电压。

通过调节控制板上的截压（W1）微调电位器使输出中频电压达到要求输出的额定电压值，过压保护值为电压值的1.2倍。

额定输出电流整定
应在小电流值的情况下判定电流取样回路的工作正常后再整定额定电流值。

在重负荷情况下整定输出电流。

负载越重越好，在设备起动后将功率调节
电位器给定值调大，此时电流升到超过额定电流值以上一点，调节控制板上的截流（W3）微调电位器使电流达到额定电流值，继续将功率调节电位器给定值调节到最大，再次调节截流（W2）微调电位器使电流达到额定电流值。

这样额定输出电流就整定好了。

过电流保护值为额定电流的1.5倍。

3-6逆变角工作异常情况
在调试中若出现逆变角调不小的情况，在排除了槽路谐振频率过低的情况后，应检查逆变管是否都工作正常，当只有三只晶闸管工作时就会出现逆变引前角过大现象，调试和维修时应仔细查找。

第二章操作规程及注意事项
一、装卸、运输及存储
1、装卸：装卸时应特别注意不得碰撞；震动；应缓慢平稳落地。

2、运输：设备运输的车辆应行驶在平整的路面，中速行驶，避免设备颠簸；剧烈震动。

长途运输应将冷却系统的水排空。

以保护冷却器及管道的安全。

3、存储：在零度以下储存设备，必须排净冷却系统的水，否则将动坏冷却系统及管道。

储存设备应用蓬布覆盖设备，避免灰尘；雨淋；暴晒对设备的侵害。

二、安装说明
设备安装应满足前述“设备使用条件”的要求。

水电管线，并应注意设备排风方向和厂房的通风；排烟。

如果安装在场院，需有顶棚，避免设备曝晒；淋雨。

顶棚材料不得使用易燃材料，应注意防火。

生产场地应保持卫生，尤其设备底下应干净；清洁，以避免粉尘被吸入设备，阻塞冷却系统和影响电器绝缘。

设备安装对基础无特殊要求，设备应安置于平稳；干燥地面，防止因地面不平整造成设备变形，设备应有可靠的接地保护。

排水管路的排水口应在设备附近，以便使用时观察回水情况。

将设备供电电缆连接于供电线路的配电柜中，应注意连接可靠，避免大功率电流造成接头发热；烧损等事故。

连接线缆的架设应符合电力电缆架设的有关安全规定，采取保护措施，应设有明显的标志牌。

设备安装地点应尽量避免离供电变压器太远，以减少线路损耗，提高设备效率。

三、设备检查
在设备安装之后需对设备；供电系统进行一次全面检查。

切断设备电源，打开电源柜门仔细对螺栓；压接件进行检查紧固：螺栓触头有松动；接触不良，均应及时修理；更换，不要勉强使用，以免引起更大事故。

特别要时常检查主接触器的接点是否有氧化；松动情况，遇见问题及时排除,以延长设备使用寿命，保证设备安全可靠运行。

清除电源柜内的积尘，尤其是可控硅元件管芯外部，要用酒精擦除干净。

粉尘会降低电器元件绝缘性能，在积尘较多且空气湿度大时往往发生元件表面放电现象。

检查负载的接线是否完好，绝缘是否可靠。

检查可控硅控制引线是否与元件的阳极相碰：用万用表R×K当测量可控硅阴阳极间的电阻进行判断，整流晶闸管应为几百KΩ，逆变晶闸管为几十KΩ。

再用R×1档检查晶闸管的控制极与阴极之间有无短路或开路现象，如有问题则应排除故障。

塑料导线；塑料水管不得与发热电器元件相碰。

检查设备逆变晶闸管上阻容支路的是否有松动或接触不良，铜排母线；电缆紧固状态是否良好，电容器托架绝缘子是否良好。

检查设备供电线路连接是否良好，电缆敷设是否安全，三相进线应按进线位置处标识的相序连接，检查中频电源控制板上各按钮，设备待机状态时调功电位器应处零位。

四、设备的操作规程
进行完必要的运行前检查工作并排除了存在的问题后就可以操作起动设备了。

设备的正常操作程序如下：
1、设备的起动：
⑴起动冷却循环水泵，检查每一个支路确保其水流畅通。

⑵起动机床机械部分。

⑶确认功率调节电位器TW置零位。

⑷闭合控制电源主令开关SA1, 这时控制电源指示灯XD1点亮，整个控制系统得电。

主控板上整流脉冲时钟工作指示灯CLK点亮。

同时逆变脉冲触发板
NB上的脉冲指示发光管点亮。

⑸按下主回路接触器KM1闭合控制按钮SB1, 接触器KM1线圈得电吸合，电源指示灯XD2点亮，整个主回路得电，设备这时处于待机状态。

⑹将中频起动开关SA4旋到起动位置，使继电器KA1吸合，三秒钟后顺时真平稳缓慢旋动调功电位器GW，随着直流电压从零缓慢上升，中频电压也建立并开始上升，中频电压值达到50V左右时，主控板上ZHD发光管点亮，逆变引前角由起动值转换到运行值。

中频电压值达到150V左右时，发光管V.LOP点亮，标志电压调节器转入正常运行状态起动过程结束。

2、设备停机：
⑴将调功电位器GW逆时针平稳缓慢旋到零位，这时所有仪表指针回到零位。

⑵将中频起动开关SA4旋到待机位置，
⑶按下主回路接触器KM1的断开控制钮SB2,KM1线圈失电断开。

⑷断开控制电源开关SA1，所有控制失电。

⑸将感应器内工件送出，冷缺水继续循环30分钟后再切断循环水泵电源，关机程序结束。

11。