電感在中頻電爐里的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用
我們?cè)谠O(shè)計(jì)生產(chǎn)制造中頻電爐過程中，都必須使用各種電感性部件，如進(jìn)線電感、濾波電抗器、換流電抗器和淬火變壓器等。這些部件有的采用鐵芯，有的則沒有用鐵芯，它們?cè)陔娐分衅甬a(chǎn)生電感的作用，因而在計(jì)算中頻爐、中頻電爐、中頻加熱爐、中頻熔煉爐參數(shù)時(shí)，只是計(jì)算出其電感量大小。這里需要討論的問題是如何根據(jù)這些部件的電感量，計(jì)算它們的線圈外形尺寸、匝數(shù)、線徑及鐵芯尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)。同一部件可以用不同外形、不同尺寸的線圈制成。例如，進(jìn)線電感可以采用圓筒形、矩形或盤狀線圈，可以帶鐵芯也可以不用鐵芯。在此，只介紹最通用的結(jié)構(gòu)形式，而且只介紹結(jié)構(gòu)參數(shù)計(jì)算。至于它們的其他結(jié)構(gòu)形式、絕緣處理以及發(fā)熱、冷卻的計(jì)算。加熱線圈和空芯電抗器。
在中頻電爐中，加熱線圈多采用單層圓筒形式。在中頻感應(yīng)加熱爐裝置中的進(jìn)線電感和換流電抗器，則采用單層或多層圓筒式線圈或盤狀線圈。這些線圈都不用鐵芯，屬空心電抗器。空心電抗器的電感量取決于線圈的匝數(shù)及線圈的幾何形狀和尺寸。繞制線圈的導(dǎo)線，應(yīng)根據(jù)流過線圈電流的大小來選定。自然冷卻的線圈，其電流密度j=l. 5～2. 5A/mm2，強(qiáng)迫風(fēng)冷可大到4. 5A／12，如采用水冷則可取j=1015A／mm2。根據(jù)冷卻方式，按流過線圈電流大小和所取電流密度，即可計(jì)算出繞制線圈的導(dǎo)線截面積，然后選擇導(dǎo)線或銅管。選擇繞制線圈的導(dǎo)體時(shí)，必須注意絕緣等級(jí)和集膚效應(yīng)的影響，每根導(dǎo)體的厚度或管材的壁厚可取為電流透入深度的1. 2～1. 57倍。再厚則是浪費(fèi)，必要時(shí)可采用多根并繞方式。從導(dǎo)電和減少功率損耗的角度看，相同截面的厚導(dǎo)體的功率損耗要比由薄導(dǎo)體并繞的大得多。一般都用銅導(dǎo)線或銅管繞制線圈。其電流透入深度可按o-5(mm)計(jì)算，其中，是流過線圉的電流頻率(Hz)。
選擇好繞制線圈的導(dǎo)體后，再選擇線圈形狀。假設(shè)幾種尺寸（多從美觀，便于制作、安裝考慮）和線圈匝數(shù)進(jìn)行試算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)匝數(shù)和幾何尺寸進(jìn)行修正后再算，重復(fù)幾次，直到線圈尺寸和實(shí)際相符，電感量也合適為止。線圈形狀繁多，下面列舉最常用的三種。單層圓筒形線圈。單層圓筒形線圈的電感功率控制的實(shí)現(xiàn)過程為：逆變器的輸入電壓Ud和電流Ja的乘積與設(shè)定值比較，其差值輸入到功率調(diào)節(jié)器，再把它的輸出與電流，。進(jìn)行比較，經(jīng)電流調(diào)節(jié)器運(yùn)算后，去控制壓控振蕩器的輸出脈沖頻率，使計(jì)數(shù)器的溢出脈沖時(shí)間改變，進(jìn)而改變晶閘管的觸發(fā)脈沖頻率，從而達(dá)到預(yù)期的控制效果。這種控制效果體現(xiàn)在爐子參數(shù)額定值以上的重負(fù)載情況下，保持爐子的輸入功率恒定；在額定值以下的輕負(fù)載范圍內(nèi)，則控制輸出電流在限制值內(nèi)。
延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)時(shí)間td是使晶閘管具有足夠的承受反壓時(shí)間，以便進(jìn)行可靠關(guān)斷。一般取td=l. 3～1. 8tq0。與此同時(shí)，還利用壓控振蕩器的輸出脈沖頻率上限，進(jìn)一步確保晶閘管的關(guān)斷時(shí)間。利用壓控振蕩器的頻率上、下限，將晶閘管的觸發(fā)頻率亦即逆變器的輸出功率調(diào)節(jié)范圍加以限制。
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