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中频电炉节能原理与方法的研究

作　者: 席文娣
导　师: 邹黎
学　校: 山东理工大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 中频电炉 感应加热 节能 熔炼
分类号: TM924.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 119次
引　用: 2次
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内容摘要


感应加热理论的不断完善和感应加热设备的不断发展,感应加热的应用领域和应用范围也不断扩大。伴随人们环保意识明显增强,大功率、高效、环保、节能的感应加热用电源设备成为业界所关注的热点课题。本文对中频感应电炉的整体结构进行了分析,首先阐述感应加热的现状、研究意义和趋势,通过分析和对比三种中频电炉结构和特点,对负载加热时原理、规律和参数变化予以研究。为了说明中频电炉的节能原理,从高压进线、整流变压器、晶闸管、半桥逆变、一直到炉体的结构做出了详细的分析。主要工作如下：一、详细分析了晶闸管并联谐振电源、晶闸管串联谐振电源、IGBT串联谐振电源三种中频电源系统的电路结构。二、分析了中频电炉的基本能耗,包括熔炼操作过程中的能量消耗,中频电炉系统电阻性电能损耗,中频电炉系统炉体热能损耗。三、对中频电炉的节能原理进行了详细的分析。主要分析了感应圈的耗能原理,中频电炉电抗器的耗能原理,炉衬的热损耗以及中频电炉水冷电缆和馈电母线的耗能原理。四、中频电炉综合节能设计原理。首先从主电路、工作波形谐波含量、功率因数对比了并联和串联两种逆变器；其次讨论总结了炉衬和熔炼操作对节能的影响；最后总结了电能质量对节能的影响,得出12脉整流并联谐振电炉节能达10-15%,进线电流的5、7等6n±1次谐波大大降低,并在一定程度上提高了功率因数,降低能耗。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 课题的研究意义  8-9
  1.2 感应加热技术发展现状  9-10
    1.2.1 国外感应加热技术发展现状  9
    1.2.2 国内感应加热技术发展现状  9-10
  1.3 中频感应加热电源发展趋势的探讨  10-11
  1.4 课题研究内容  11-13
第二章 中频电炉结构原理分析  13-28
  2.1 感应加热的基本原理  13-14
  2.2 中频感应电炉的系统组成  14-15
  2.3 中频感应加热电流的三大效应  15-17
  2.4 基本中频电源电路结构  17-28
    2.4.1 晶闸管并联谐振中频电炉  17-22
    2.4.2 IGBT串联谐振中频电炉  22-24
    2.4.3 晶闸管串联谐振中频电炉  24-28
第三章 中频电炉基本能耗分析  28-41
  3.1 中频感应电炉主要耗能分布情况  28-29
  3.2 铁水加热能量消耗  29-32
    3.2.1 熔化铁水根据热力学计算原理计算的热能  29-30
    3.2.2 中频透热能量消耗  30-31
    3.2.3 实际熔化铁水能量消耗  31-32
  3.3 中频电炉系统电阻性电能损耗  32-37
    3.3.1 整流回路主元件的电能损耗  32-34
    3.3.2 电抗器的电能损耗  34
    3.3.3 感应圈的电能损耗  34-35
    3.3.4 水冷电缆的电能损耗  35-36
    3.3.5 直流电阻与交流电阻  36-37
  3.4 中频电炉系统炉体热能损耗  37-41
    3.4.1 中频电炉炉体结构和特点  37-39
    3.4.2 炉衬散热损耗  39-41
第四章 中频感应电炉节能原理分析  41-58
  4.1 感应线圈耗能原理分析  41-46
    4.1.1 感应圈能耗分析及等效模型  41-42
    4.1.2 中频电压与感应圈匝数的匹配  42-43
    4.1.3 具有升压功能的负载电路  43-44
    4.1.4 12脉整流串联主电路  44-45
    4.1.5 感应圈铜耗  45-46
  4.2 中频电炉电抗器耗能原理分析  46-51
    4.2.1 电抗器耗能分布  46-47
    4.2.2 进线电抗器  47-50
    4.2.3 平波电抗器  50-51
  4.3 中频电炉炉衬热损耗  51-55
    4.3.1 炉衬烧结工艺  51-52
    4.3.2 炉衬厚度的合理选择  52-53
    4.3.3 炉料形状的选择  53-54
    4.3.4 炉料的清理和预热  54
    4.3.5 提高炉衬寿命和漏炉保护的方法  54-55
  4.4 中频电炉水冷电缆及馈电母线耗能分析  55-58
    4.4.1 水冷电缆  55-58
第五章 中频电炉结构综合节能设计原理  58-66
  5.1 中频感应谐振电炉节能设计原理  58-62
  5.2 炉衬对节能的影响  62-63
  5.3 熔炼操作对节能的影响  63
  5.4 电能质量对节能的影响  63-66
第六章 课题总结  66-67
致谢  67-68
参考文献  68-70
硕士期间发表的论文  70

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电气化、电能应用 > 电热 > 感应电炉
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