الزامات منبع تغذیه اصلی برای کوره‌های ذوب با فرکانس بالا

منبع تغذیه برای کوره ذوب فرکانس بالا (که اغلب به عنوان "منبع تغذیه فرکانس متوسط" یا "منبع تغذیه تبدیل فرکانس" نامیده می شود) فقط یک واحد برق ساده نیست، بلکه یک سیستم کامل تبدیل و کنترل انرژی الکتریکی است. الزامات آن را می توان در زمینه های کلیدی زیر خلاصه کرد:

1. الزامات توان و ظرفیت

• توان نامی کافی: توان نامی منبع تغذیه (کیلووات، کیلووات) باید با ظرفیت کوره (کیلوگرم در هر ذوب) و سرعت ذوب مورد نیاز (کیلوگرم در ساعت) مطابقت داشته باشد.

  • قاعده سرانگشتی: معمولاً، پیکربندی 300-500 کیلووات در هر تن برای سرعت ذوب مناسب مورد نیاز است. به عنوان مثال، یک کوره 500 کیلوگرمی معمولاً به یک منبع تغذیه 150 کیلووات تا 250 کیلووات نیاز دارد.

  • توان ناکافی منجر به سرعت ذوب بسیار کند، راندمان تولید پایین و افزایش مصرف انرژی در هر واحد می شود.

• قابلیت تنظیم توان: منبع تغذیه باید دارای دامنه وسیع و عملکرد تنظیم توان روان باشد.

  • فاز راه اندازی: برای جلوگیری از تأثیر نیروی الکترومغناطیسی بیش از حد بر روی بار سرد و محافظت از پوشش کوره، به توان کمتری نیاز است.

  • فاز ذوب: عملکرد با توان کامل برای ذوب سریع.

  • فاز نگهداری/تصفیه: برای کنترل دقیق دما به توان کاهش یافته نیاز است.

2. الزامات فرکانس

• انتخاب فرکانس حیاتی است: فرکانس خروجی (هرتز، هرتز) منبع تغذیه مستقیماً بر "اثر هم زدن" و راندمان حرارتی ذوب تأثیر می گذارد.

  • فرکانس بالا (معمولاً 1 کیلوهرتز - 10 کیلوهرتز):

    • مزایا: اثر پوستی قوی، سرعت گرمایش سریع، به ویژه مناسب برای کوره های با ظرفیت کم (<500 کیلوگرم) و ذوب مواد با مقاومت بالا (مانند طلا، نقره، مس، آهن-کروم-آلومینیوم). راندمان حرارتی بالا.

    • معایب: نیروی هم زدن الکترومغناطیسی نسبتاً ضعیف.

  • فرکانس متوسط (معمولاً 150 هرتز - 1 کیلوهرتز):

    • مزایا: نیروی هم زدن الکترومغناطیسی قوی، که به ترکیب آلیاژ یکنواخت، یکنواختی دما و شناورسازی سرباره کمک می کند. مناسب برای کوره های با ظرفیت بیشتر و ذوب فولاد، آهن, و غیره.

    • معایب: راندمان گرمایش کمی کمتر در مقایسه با فرکانس بالا برای اندازه های بار کوچک.

• پایداری فرکانس: منبع تغذیه باید فرکانس خروجی پایدار را در طول تغییرات بار (بار کوره) حفظ کند تا شرایط رزونانس مداوم و انتقال انرژی کارآمد تضمین شود.

3. الزامات کیفیت و راندمان توان

• راندمان تبدیل توان بالا: راندمان تبدیل ذاتی (AC → DC → AC) خود منبع تغذیه باید تا حد امکان بالا باشد (معمولاً >95٪) تا تلفات انرژی در حین کار کاهش یابد.

• ضریب توان بالا: منابع تغذیه فرکانس بالا مدرن معمولاً از جبران کننده خازنی استفاده می کنند تا اطمینان حاصل شود که ضریب توان سیستم بالای 0.95 باقی می ماند. این نه تنها تلفات ناشی از توان راکتیو را کاهش می دهد و بار خط را کاهش می دهد، بلکه از جریمه های شرکت برق نیز جلوگیری می کند.

• آلودگی هارمونیکی کم: مدارهای یکسو کننده با استفاده از یکسو کننده های کنترل شده با سیلیکون (SCRs) یا IGBTs هارمونیک تولید می کنند که به شبکه باز می گردند و می توانند بر سایر تجهیزات تأثیر بگذارند. منابع تغذیه با کیفیت بالا باید به دستگاه های فیلتر ورودی مجهز شوند یا از فناوری هایی مانند یکسو سازی 12 پالس/24 پالس برای برآورده کردن الزامات سختگیرانه شبکه برای اعوجاج هارمونیکی (THD)، مانند انطباق با استانداردهای IEEE 519 استفاده کنند.

4. الزامات پایداری و حفاظت

• سازگاری بار قوی: در طول فرآیند ذوب، شکل، حالت و ویژگی های الکترومغناطیسی بار دائماً تغییر می کند. منبع تغذیه باید به طور خودکار حالت رزونانس مدار بار را ردیابی و حفظ کند تا خروجی توان پایدار را تضمین کند.

• سیستم حفاظت جامع: منبع تغذیه باید دارای عملکردهای حفاظتی متعدد باشد که سنگ بنای عملکرد ایمن است. اینها شامل موارد زیر است:

  • حفاظت از جریان بیش از حد: از آسیب به اجزای قدرت به دلیل اتصال کوتاه یا اضافه بار جلوگیری می کند.

  • حفاظت از ولتاژ بیش از حد: در برابر نوسانات شبکه یا ولتاژهای عملیاتی بیش از حد محافظت می کند.

  • حفاظت از دست رفتن فاز: از عملکرد منبع تغذیه با فاز از دست رفته جلوگیری می کند.

  • حفاظت از فشار/دمای آب: با سیستم خنک کننده در هم تنیده شده است تا اطمینان حاصل شود که اجزای کلیدی مانند IGBT ها، خازن ها و سیم پیچ ها در اثر گرم شدن بیش از حد آسیب نمی بینند.

  • حفاظت از اتصال کوتاه/مدار باز بار: شرایط عملیاتی شدید را مدیریت می کند.

5. الزامات اتصال به شبکه

• ولتاژ ورودی: بسته به سطح توان، رتبه بندی های رایج عبارتند از 380 ولت، 660 ولت، 10 کیلو ولت, و غیره. منبع تغذیه باید به طور معمول در محدوده نوسان ولتاژ شبکه ±10% کار کند.

• ظرفیت شبکه: ظرفیت ترانسفورماتور کارخانه باید برای تحمل جریان هجومی بالا هنگام راه اندازی و کار کوره ذوب کافی باشد. در غیر این صورت، می تواند باعث افت شدید ولتاژ شبکه شود و بر سایر تجهیزات موجود در همان خط تأثیر بگذارد.

مقایسه مختصر انواع مختلف منبع تغذیه

چک لیست عملی برای انتخاب منبع تغذیه

هنگام انتخاب یا ارزیابی منبع تغذیه برای کوره ذوب خود، سوالات زیر را در نظر بگیرید:

• تعریف نیازهای تولید:

  • چه فلزی (هایی) در درجه اول ذوب می شوند؟ مقاومت آنها چقدر است؟ (جهت گیری فرکانس را تعیین می کند)

  • حداکثر ظرفیت در هر ذوب چقدر است؟ چرخه ذوب هدف چیست؟ (اندازه توان را تعیین می کند)

• ارزیابی عملکرد منبع تغذیه:

  • آیا توان نامی و محدوده فرکانس خروجی منبع تغذیه نیازهای من را برآورده می کند؟

  • راندمان تبدیل و ضریب توان منبع تغذیه چقدر است؟ (مستقیماً بر هزینه های برق تأثیر می گذارد)

  • آیا تجهیزات فیلتر لازم برای برآورده کردن استانداردهای هارمونیکی شبکه گنجانده شده است؟

• بررسی حفاظت و سازگاری:

  • آیا عملکردهای حفاظتی جامع هستند (جریان بیش از حد، ولتاژ بیش از حد، دمای آب و غیره)؟

  • آیا منبع تغذیه با بدنه کوره موجود من (سیم پیچ، خازن) سازگار است؟

  • آیا رابط کاربری کاربر پسند است؟ آیا می توان آن را به راحتی در سیستم تولید من ادغام کرد؟

• تأیید شرایط خارجی:

  • آیا ولتاژ شبکه و ظرفیت ترانسفورماتور کارخانه من می تواند از عملکرد این منبع تغذیه پشتیبانی کند؟

  • آیا کیفیت و سرعت جریان سیستم آب خنک کننده می تواند نیازهای اتلاف حرارت منبع تغذیه را برآورده کند؟

نتیجه

به طور خلاصه، یک کوره ذوب فرکانس بالا نیاز دارد که منبع تغذیه آن دارای توان و فرکانس مناسب، راندمان تبدیل توان بسیار بالا، عملکرد خروجی پایدار و عملکردهای حفاظتی جامع و قابل اعتماد باشد. انتخاب منبع تغذیه ای که کاملاً با فرآیند تولید شما مطابقت دارد، کلید دستیابی به عملکرد کارآمد، صرفه جویی در انرژی، ایمن و اقتصادی است. در کاربردهای مدرن، منبع تغذیه فرکانس متوسط ​​IGBT به دلیل عملکرد کلی عالی خود به راه حل ترجیحی برای اکثر سناریوها تبدیل شده است.