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  • 一 概述 晶闸管中频电源是一种将工频50赫兹交流电变为中频500-10000赫兹交流电的静止式变频装置。

    适用于金属熔炼,透热,淬火及各种金属钎焊等感应加热场合,尤其适用于需要频繁启动的工作场合。

            KGPS型号含义如下:                 KG P S --□/□                       │ │  │   │ │                     │  │  │   │ │        晶闸管 ───┘ │  │   │ └───额定输出频率(千赫)        变频装置 ────┘  │   │ 水冷却 ───────┘ └────额定输出功率 DLJ-7晶闸管中频电源控制板,是本公司针对透热炉开发研制的*型中频控制触发板,适用频率1000HZ~8KHZ的透热用中频电源。

    其特点如下: l        调整简单方便:整个控制板只有三个调整电位器(W1截压、W2截流、W3逆变导通角),因此使用和调整十分方便,调整起来是现有所有控制板中**方便的。

    l        负载适应能力强:逆变导通角采用定角控制,同一电源带不同频率的负载时,可直接更换负载不需重新整定参数。

    l        控制板一致性好:不同频率电源的控制板可互换,更换后只需重新调整W1截压和W2截流。

    l        *的重复启动功能,实现100%的成功启动。

    l        全电压频繁启动功能,能满足淬火设备对中频电源的要求。

    DLJ-7晶闸管中频电源控制板,主要由调节器、移相控制、保护电路、启动演算电路、逆变频率跟踪、逆变脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器组成。

    其核心部件采用美国生产的高性能、高密度、大规模*DLJ集成电路,使其内部电路除调节器外,其余均实现数字化,整流触发器部分不需要任何调整,而且可靠性高、脉冲对称度高、抗干扰能力强、反应速度快等特点,又由于有相序自适应电路,无需同步变压器,所以,现场调试中免去了调相序、对同步的工作,仅需把KP晶闸管的门**线接入控制板相应的接线端上,整流部分便能投入运行。

    逆变采用特殊的扫频式零压软启动方式,启动性能优于普通的扫频式零压软启动电路和零压软启动电路。

    并设有自动重复启动电路和全电压启动电路,自动重复启动可防止中频电源偶尔的启动失败,使启动成功率达到*;全电压启动电路设有给定限幅电路,当电源偶尔启动失败时,它能使电源电流控制在一定范围内,并在电源启动成功后使中频电流电压平稳上升。

    因此本控制板可以满足电源频繁快速启动的功能。

      二 技术要求 (一)正常使用条件 1海拔不超过2000米。

    2环境温度不低于-10℃,不高于+40℃。

    3空气*相对湿度不超过90%(20℃±5℃时)。

    4运行地点无导电及性尘埃,无腐蚀金属和破坏绝缘的气体或蒸汽。

    5无剧烈振动和冲击。

    6工频进线三相电源应近似对称,其不平衡度不大于5%。

    7工频进线三相电源电压波动范围不大于±5%。

    (二)主要技术参数 1主电路进线额定电压:100V~380V(50HZ)。

    2控制供电电源:单相17V/3A。

    3中频电压反馈信号:AC  15V/15mA。

    4电流反馈信号:AC  12V/5mA三相输入。

    5整流触发脉冲移相范围:α=0~130°。

    6整流触发脉冲不对称度:小于1°。

    7整流触发脉冲信号宽度:≥600μS、双窄、间 隔60°。

    8整流触发脉冲特性:触发脉冲峰值电压:≥12V                      触发脉冲峰值电流:≥1A                      触发脉冲前沿陡度:≥0.5A/μS 9逆变频率:400HZ-10KHZ。

    10逆变触发脉冲信号宽度:30μS。

    11逆变触发脉冲特性:触发脉峰值电压:≥22V                      触发脉峰值电流:≥1.5A                      触发脉冲前沿陡度:≥2A/μS                (逆变的触发脉冲变压器是外接的) 12*外型尺寸:260×190×40mm。

    13故障信号输出: 控制板在检测到故障信号时,输出一组接点信号,该接点容量为AC:5A/220V;DC:10A/28V。

       ( 三 ) 外型及结构:       1. 本设备为柜式装置:         在门上装有直流电压表、直流电流表、中频电压表、功率表、中频频率表、保护、指示灯、操作开关及按钮、调功电位器等。

    2. 其余元器件均装在柜内。

    3  三相工频电源线从柜顶下引入,中频电源线由柜侧或柜底输出。

    冷却水管从下部引入,出水从柜侧面漏斗处零压回水。

      .三 变频器工作原理 整个控制电路除逆变末级触发单元外,做成一块印刷电路板结构。

    功能上包括电源、整流触发、调节器、逆变触发、启动演算等,除调节器为模拟运算电路外,其余为数字电路。

    组成该控制板的核心集成电路为U10,型号为DLJ它是一块*大规模数字集成电路,有3路时钟输入口,35路输入/输出口,内部功能包括整流移相触发、相序自适应、逆变触发、逆变触发、逆变引前角锁定、逆变重复起动、过流保护、过压保护、缺相保护、水压低保护、水温高保护控制板欠压保护,另外还有二个外部故障输入保护。

    3.1整流触发工作原理: 这部分电路包括三相同步、相序自适应、压控时钟、数字触发、末级驱动等电路。

    三相同步信号直接由晶闸管的门**引线K4、K6、K2从主回路的三相进线上取得,由R8、C5、R9、C6、R10、C7进行滤波,再经6只光电耦合器进行电位隔离,获得6个相位互差60度的矩形波同步信号,输入到U10的输入口。

    在U10的内部有相序自适应电路,确保了中频电源的三相交流输入可以不分相序。

    3.2逆变部分工作原理:     本电路逆变触发部分,采用的是特殊扫频式零压软起动,只需取一路中频电流反馈信号,其本质上相当于它激转自激电路,属于平均值反馈电路。

    由于主回路上无需附加任何起动电路,不需要预充磁或预充电的起动过程,因此,主回路得以简化,调试过程简单。

    起动过程大致是这样的,在逆变电路起动前,先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变晶闸管,当电路检测到主回路开始有直流电流时,便控制它激信号的频率从高向低扫描,同时继续加大主回路的直流电流,当它少许信号频率下降到接近槽路谐振频率时,中频电压便建立起来,并反馈到自动调频电路。

    自动调频电路一旦投入工作,便停止它激信号的频率往低扫描动作,转由自动调频电路控制逆变动引前角,使设备进入稳态运行。

    若一次起动不成功,即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号,此时,它激信号便会一直扫描到*频率,重复起动电路一旦检测到它激信号进入到*频段,便进行一次再起动,把它激信号再推到*频率,重新扫描一次,直至起动成功。

    重复起动的周期约为0.5移钟。

    3.3  控制板的接线端子与参数: 控制板共有35个M3接线端子,各端子功能表如下。

    功能 端子号 参  数 故障 输出 K-2 K-1 常开接点AC 5A/220V,DC 10A/28V 常开接点的定触头,接电源N线 电压反馈信号 UP1 UP2 中频电压互感器(1000V/100V  20V) 电流 反馈 信号 I1 I2 I3 三相电源的电流互感器 AC,三相15V 控制 信号 KZ GND KZ悬空为运行状态,接地为停止运行和故障复位平 GND控制信号接地端(与给这共用) 取样 信号 XH1 XH2 电容器上中频电流互感器 给定 GND ADJ 115V GND给定接地端 ADJ给定:DC,0~+15V VCC  DC,+15V,*输出20MA 电源 ~17V ~17V 17V AC17V/3A 逆变 脉冲 输出 UE UA UB +22V逆变输也公共端   E端 OUT  逆变脉冲输出端 OUT  逆变脉冲输出端 故障 输入 SY GND 接地为故障状态,“SY”LED灯亮,带3秒延时。

    外故障接地端 整流脉冲输出 G1~G6 K1~K6 接1~6号晶闸管控制** 接1~6号晶闸管阴** 3.4 发光二**管工作状态 代号 发光二**管亮时指示状态 +15V 控制板+15V电源工作 +5V 控制板+5V电源工作 QD 中频电源启动成功 GY 中频过电压故障 GL 中频过电流故障 QY 控制板欠电压故障 QX 三相输入缺相故障 SY 水压低故障 D9~D14 六路整流脉冲指示,正常为微亮,亮表示SCR门**接反或开路 3.5 DIP(S1)开关工作状态 开关 工作状态 DIP-、 DIP-2 重复起动开关:打在OFF时,重复起动关; 打在ON时,重复起动开。

    3.6 电位器 代号 功能 W1   VF *中频输出电压设定电位器,当有电压反馈时可设定*中频输出电压,顺时针方向为**小,*调节范围约2倍。

    W2   IF *输出电流设定电位器,当有电流反馈时可设定*输出电流,顺时针方向为**小,*调节范围约2倍。

    W3   θ 逆变引前角设定电位器,顺时针方向引前角减小;逆时针方向引前角增大。

      四 调试 4.1调试需准备的工具 一台20M示波器,若示波器的电源线是三芯插头时,注意“地线”千万不能接,示波器外壳对地需绝缘,仅使用一踪探头,示波器的X轴、Y轴均需较准,探头需在测试信号下补偿好。

    若无高压示波器探头,应用电阻做一个分压器,以适应600V以上电压的测量。

    一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。

    4.2 整流部分的调试(VF) 为了调试的安全,调试前,应该使逆变桥不工作。

    例如:把平波电抗器的一端断开,再在整流桥直流口接入一个≤500Ω、≥500W的电阻性负载。

    电路板上的IF微调电位器W1顺时针旋至*端,(调试过程发生短路时,可以提供过流保护)。

    主控板上的DIP-1开关拨在OFF位置;用示波器做好测量整流桥输出直流电压波形的准备;把面板上的“给定”电位器逆时针旋至**小。

    送上三相供电(可以不分相序),检查是否有缺相报警报示,若有,可以检查进线快速熔断器是否损坏。

    把面板上的“给定”电位器顺时针旋大,直流电压波形应该几乎全放开(A≈0°),6个波头都全在,若中频电源为380V输入,此时的直流电压表应为指示在520V左右。

    再把面板上的“给定”电位器逆时针旋至**小,直流电压波形几乎全关闭,此时的A角约为120度。

    输出直流波形在整个移相范围内应该是连续平滑的。

    若在调试中,发现出不来6个整流波头,则应检查6只整流晶闸管的序号是否接对,晶闸管的门级线是否接反或短路。

    在此过程调试中也检查了面板上的“给定”电位器是否接反,接反了则会出现直流电压几乎为*,只有把“给定”电位器顺时针旋到头时,直流电压才会减小的现象。

    在停电状态下,把逆变桥接入,使逆变触发脉冲投入,去掉整流桥口的电阻性负载。

    把电路板上的W1  VF微调电位器顺时针旋至*端,(调试过程发生逆变过压时,可以提供过压保护)。

    主控板上的DIP-1开关拨在OFF位置,面板上的“给定”电位器逆时旋至**小。

    上电数秒钟后,把面板上的“给定”电位器顺时针慢慢地旋大,这时逆变桥会出现两种工作状态,一种是逆变桥起振,另一种是逆变桥直通。

    此时需要的是逆变桥直通,若逆变桥为起振状态,可在停电的状态下,调节中频电流互感器的相位,就不会起振了,在缓慢旋大面板上“给定”电位器的操作中,应密切注意电流表的反应,若电流表的指示迅速增大,则应迅速把“给定”电位器逆时针旋下来,此时表明电流取样电路有问题,系统处于电流开环状态,应检查电流互感器是否接上。

    正常的表现是随着“给定”电位器的缓慢加大,电流表的指示也跟着增大,当停止旋转“给定”电位器时,电流表的指示能稳定的停在某一刻度上。

    当出现直通现象时,把面板上的“给定”电位器顺时针旋大,使电流表的指示接近额定值的50%左右。

    用交流电压表测量I1、I2、I3三个接线端子间的电压,三个电压应该是大致相等的,若相差太大,说明电流互感器的同名端接错,必须改对,否则会影响电流调节器的正常工作。

    继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋到头,电流表的指示应接近额定值,逆时针调节主控制板上的W1电流把馈微调电位器,使直流电流表指示到额定输出电流,完成了额定电流的整定。

    这样整流桥的调试就基本完成,可以进行逆变桥的调试。

    当调试场地的电源供不出装置的额定电流时,额定电流的整定,可放在现场满负荷运行时进行。

    但是,应先在小电流的状况下,判定一下电流取样回路的工作是否正常。

    4.3逆变部分的调试 4.3.1起振逆变器 首先检查逆变晶闸管的门级线连接是否正确,逆变末级上的LED亮度是否正常,不亮则说明逆变末级的E和C接线端子接反了;再把主控板上UA对外的连线解掉,看熄灭的LED逆变末级是否处在逆变桥的对角线位置。

    把主控板上的DIP开关的DIP-1拨在OFF位置,把面板上的“给定”电位器逆时针旋到底。

    把面板上的“给定”电位器顺时针销微旋大,这时它激频率开始从高往底扫描。

    逆变桥进入工作状态,开始起振,当中频电压达到150V~200V时“QD” 发光二**管亮,启动成功。

    若不起振,表现为它激信号反复作扫频动作,可调节中频电流互感器的相位;若以起振,但中频电压达到150V~200V时,逆变又失败,“QD” 发光二**管不亮,可逆时针方向调节电位器“W3 ”  增大逆变引前角。

    4.3.2整定逆引前角 逆变起振成功“QD” 发光二**管亮后,可做整定逆变引前角的工作:调节电位器“W3 ”,此时中频输出电压与直流电压的比为1.4左右,直至满意为止。

    4.3.3额定输出电压的整定(VF) 在轻负荷的情况下整定额定输出电压,“W2  IF”微调电位器顺时针旋至*,把面板上的“给定”电位器顺针旋大,逆变桥工作。

    继续把面板上的“给定”电位器顺时针旋至*,此时输出的中频电压接近额定值,逆时针调节“W1  VF”微调电位器,使输出的中频电压达到额定值。

      五  注意事项 1晶闸管装置在做绝缘耐压测试时,请取下控制板,否则可能造成控制板*性损坏。

    2内部电路及参数的更改,恕不另行通知。

    3如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏,本公司概不负责。

    4 DLJ器件是一种CMOS器件,使用时应注意,器件的两个引脚之间严禁短路,否则将损坏芯片,为保证器件的安全,因此忌用万用表直接测量器件的引脚。

    5  过压保护 控制电路上已经把过压保护电平固定在额定输出电压的1.2倍不合适,可改变控制板上的R48电阻值,减小R48,过压保护电平增高;反之减小。

    6  过流保护 控制电路上已经把过流保护电平固定在额定直流电流的1.4倍上,当进行额定电流的整定时,过流保护就自动设定好了。

    若觉得1.4倍不合适可改变控制板上的R51电阻值,减小R51,过流保护电平增高;反之减小。

    7  额定电流整定 当4.2步聚中没有进行额定电流整定的话,可在系统运行于重负荷下,逆时针调节控制板上的W1电流反馈微调电位器,使直流表达到额定值。

    这与一般的中频电源的电源整定是一样的。

      六  设备的安装及使用   1.设备到货后,应检查各电器元件,有在运输中受震,损坏脱落和受潮现象的,必须进行修正。

      2.装置应安装在通风良好,不受水侵袭的地方,装置和墙要有一定的距离,以保证后门开启方便。

      3.中频柜进线均由柜顶电缆引入,出线有由柜底或侧面引出两种方式。

      4.装置使用时应检查电路是否接线正确,元件是否有损坏,各接点是否有松动,焊点有无脱落等现象。

      5.接电源至开关时,须保证自左至右为顺相序, 接地螺钉应牢固接地(*在电源柜近旁作二次接地)。

      6.检查水路,保证水路畅通无阻,无渗漏现象,水压应保持在2-3kg/cm2 ,进水温度不大于35°,防止凝露现象,冷却水应符合晶闸管对水质的要求。

    7.中频电容器不接地,周围应有明显的绝缘标志,连接总进出水管的橡皮管长度不应短于1.5米,以保证必要的对地绝缘电阻。

      8.电源柜与中频电容器之间连接线必须可靠(此线在运行时若断裂、脱落将损坏KK晶闸管元件且无法保护)。

      七  维护和检修     晶闸管变频装置与中频发电机比较,有省电、噪音小、调节方便、启动、停止迅速等优点,但是,由于半导体器件的过载能力差,因此,合理使用,正确操作与精心维护是晶闸管中频电源安全运行, 避免故障的重要保证,在连续运行的生产线上,必需搞好装置的维护。

      1.经常*配电柜内的积尘,尤其是晶闸管芯外部要用酒精擦除干净。

      2.经常检查水管是否扎结牢固,及时*冷却水管内壁的水垢,以保证足够的水流量,对老化及有裂纹的水管要及时更换,冷却水池的脏物须及时*,以免堵塞水管。

      3.定时对装置进行检修,装置各部分的螺栓,螺母连接要定期进行检查,紧固。

    接触器,继电器的触头有松动,接触不良时,应及时修理,更换,不能勉强使用。

      4.定期校验过流,过压保护系统,防止失灵。

    定期检验水压继电器。

      5.经常检查负载接线是否良好,绝缘是否可靠。

    透热炉感应体内积存的氧化渣应及时*,隔热炉衬有裂纹时应及时更换。

    熔炼、保温炉在更新炉衬后,要首先检查绝缘。

    变频装置的负载因工作场合的环境恶劣,从而使故障率高的事实容易被匆视, 因此,加强对负载的维护,防止故障波及电源装置,是保证系统安全运行的重要一环。

      八  操作说明 中频电源操作说明: 开机程序: 1,            做好工作前期准备,打开设备的冷却水系统; 2,            合上电源柜外部供电空开; 3,            打开电源柜控制电源旋钮,控制电源指示灯亮; 4,            按下电源合闸按钮,电源指示灯亮; 5,            逆时针旋调功电位器到**小,打开中频电源旋钮; 6,            顺时针慢慢调节电位器,电源启动(如未开冷却水可提供保护),观察各仪表指示正常,调节电位器到所需功率。

    关机程序: 7,            逆时针慢慢调节电位器到**小,仪表指示归零; 8,            按下中频电源关旋钮; 9,            关闭电源柜控制电源旋钮,控制电源指示灯灭; 10,        设备的冷却水系统在大约30分钟后关闭(因为设备炉膛及各电器元件需冷后方可停水,以延长设备寿命)。

    附:电气连接原理图一份。

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