可控硅中频电源在使用过程中常常出现负载阻抗的变化而引起功率的变化,使中频电源效率明显降低,熔炼时间延长。造成负载阻抗变化的原因如下:
这里我们将负载电路简化成一个电阻rs和电感Ls相串联,或者一个电阻rp和电感相并联的电路。由于感应加热的负载是一个电感性负载,功率因数比较低,因此必须用电图5-4-33并联逆变电路的起动过程容进行补偿。经电容补偿后,电源工作在接近谐振状态,输入电流与电压同相时,交流负载的等效阻抗IZJ接近于rp。
而在熔炼过程中rp是不断变化的,因此交流负载的等效阻抗IZJ也在不断变化。
由于交流阻抗IZaI的计算和测量都很不方便,因此在分析时采用等效直流电阻R+,fd,
则可方便地从中频电源上的直流电压表和直流电流表上的读数读出。如果忽略逆变电路本身的损耗,运用直流端和中频输出端能量守恒定律,可以推导出逆变电路中直流电阻和交流阻抗的定量关系,如表5-4-1所示(并联逆变电路R+
)。表5-4-1逆变电路中等效直流电阻与交流等效阻抗的关系电容C和负载联结方法IZIR+并联LsC5Trp
0.81cOS2!a(p串联rsrs
0.81cos2!a
中频输出端的等效负载阻抗用逆变器输入端的直流等效电阻R+等效以后,我们就能方便地从运行时直流电压和直流电流的读数来判定负载阻抗的匹配情况。如果匹配情况不好,就可以从下面几个方面加以改善。(1)改变感应圈与被加热金属间的距离。感应圈与被加热金属间的间隙对负载阻抗有很大的影响。感应圈与被加热金属越远,两者间的互感系数越小,漏感越大。因此rs
小,rP大,Rd就增加,负载阻抗大。相反,感应圈与被加热金属越近,负载阻抗越小,表现为负载重。因此,改变感应圈与被加热金属间的距离可调整负载阻抗的匹配。(2)改变感应圈的匝数。感应圈的电感与其匝数!的平方成正比。当匝数!增加时,感应圈电感L和负载的电感Ls增大,因此,等效直流电阻Rd也增加。所以增减感应圈的匝数,可以改变负载阻抗的大小,使负载阻抗与中频电源匹配适当。(3)改变并联电容的微法数,能改变中频电源的频率和负载电阻。增大电容,使中频电源频率降低,同时也使负载阻抗降低,因此在实际生产中常用此法改变负载阻抗使之匹配适当。