1、维修电工（中频炉）培训资料第一章 基本知识一、感应加热原理：无芯感应电炉就像一个空芯变压器，并根据电磁感应原理工作。坩埚外的感应线圈相当于变压器的原绕组，坩埚内的金属炉料相当于副绕组。当感应线圈通一交变电流时，则因交变磁场的作用是短路连接的金属炉料产生强大的感应电流，电流流动时，为克服金属炉料的电阻而产生热量致使金属炉料加热熔化。电磁感应现象：变化磁场在导体中引起电动势的现象称为电磁感应，也称“动磁生电” 。当位于磁场中的导体与磁力线产生相对切割运动，或线圈中的磁通发生变化时，在导线或线圈中都会产生电动势；若导体和线圈构成闭合回路，则导体或线圈中将有电流。由电磁感应产生的电动势称感生电动势，由
2、感生电动势引起的电流叫做感生电流。涡流：在具有铁心的线圈中通以交流电时，铁心内就有交变磁通通过，因而在铁心内部必然产生感应电流，在铁心中自成闭合回路，因而形成状如水中漩涡的涡流。涡流的利用：利用涡流产生高温熔炼金属，或对金属进行热处理；电度表中铝盘转动及电工测量仪表中的磁感应阻尼器也就是根据涡流的原理工作的。涡流的危害:涡流消耗电能，使电机、电气设备效率降低；使铁心发热；且涡流有去磁作用，会削弱原有磁场二、 可控硅的基础知识1、优点：他是一种大功率的半导体器件，效率高、控制特性好、反应快、寿命长、体积小、重量轻、可靠性高和方便维护。2、结构：四层半导体叠交而成，有三个 PN 结，外部有三个电极
3、，分别是阳极、阴极、控制极，分别为 A、K、G。3、工作原理：将可控硅按图 l 连接，可以得到如下结果： 开关未合上时，灯不亮，可控硅未导通。合上 K，灯亮，这时可控硅上约有 1V 的电压降。导通后即使打开，灯仍亮，可控硅一经触发导通后，可自己维持导通状态。如果降低电源电压 E，灯泡逐渐变暗，当电流减小到某一定值（称为最小维持电流)以下时，可控硅关断，灯泡突然熄灭。由此可知，要使可控硅导通，必须在 A、K 极间加上正向电压，同时加以适当的正向控制极电压(称触发电压)。一旦导通后，要使可控硅关断，必须采取降低阳极电压、反接或断开电路等措施，使正向电流小于最小维持电流。4、晶闸管的保护晶闸管虽然具
4、有很多优点，但是，它们承受过电压和过电流的能力很差，这是晶闸管的主要弱点，因此，在各种晶闸管装置中必须采取适当的保护措施。一、晶闸管的过电流保护由于晶闸管的热容量很小，一旦发生过电流时，温度就会急剧上升而可能把 PN 结烧坏，造成元件内部短路或开路。晶闸管发生过电流的原因主要有：负载端过载或短路；某个晶闸管被击穿短路，造成其它元件的过电流；触发电路工作不正常或受干扰，使晶闸管误触发，引起过电流。晶闸管承受过电流能力很差，例如一个 100A 的晶闸管，它的过电流能力如表 2 所列。这就是说，当 100A 的晶闸管过电流为 400A 时，仅允许持续 002 s，否则将因过热而损坏。由此可知，晶闸管
5、允许在短时间内承受一定的过电流，所以，过电流保护的作用就在于当发生过电流时，在允许的时间内将过电流切断，以防止元件损坏。晶闸管过电流的保护措施有下列几种：1、快速熔断器普通熔断丝由于熔断时间长，用来保护晶闸管很可能在晶闸管烧坏之后熔断器还没有熔断，这样就起不了保护作用。因此必须采用专用于保护晶闸管的快速熔断器。快速熔断器用的是银质熔丝，在同样的过电流倍数之下，它可以在晶闸管损坏之前熔断，这是晶闸管过电流保护的主要措施。快速熔断器的接入方式有三种，如图 2 所示。其一是快速熔断器接在输出(负载)端，这种接法对输出电路短路起保护作用，但对元件本身故障引起的过电流不起保护作用。其二是快速熔断器与元件
6、串联，可以对元件本身的故障进行保护。以上两种接法一般需要向时采用。第三种接法是快速熔断器按在输入端，这样可以同时对输出端短路和元件短路实现保护，但是熔断器熔断之后。不能立即判断是什么故障。二车间 1.5T 中频炉用的是这种接法熔断器的电流定额应该尽量接近实际工作电流的有效值，而且是按所保护的元件的电流定额(平均值)选取。2 过电流继电器在输出端(直流侧) 装直流过电流继电器。或在输入端(交流侧)经电流互感器接入灵敏的过电流继电器，都可在发生过电流故障时动作，使输入端的开关跳闸。这种保护措施对过载是有效的，但是在发生短路故障时，由于过电流继电器的动作及自动开关的跳闸都需要一定时间，如果短路电流比
7、较大，这种保护方法不很有效。3过流截止保护利用过电流的信号将晶闸管的触发脉冲移后，使晶闸管的导通角减小或者停止触发。二、晶闸管的过电压保护晶闸管耐受过电压的能力极差，当电路中电压超过其反向击穿电压时，即使时间极短，也容易损坏。如果正向电压超过其转折电压，则晶闸管误导通，这种误导通次数频繁时，导通后通过的电流较大，也可能使元件损坏或使晶闸管的特性下降。因此必须采取措施消除晶闸管上可能出现的过电压。引起过电压的主要原因，是因为电路中一般都接有电感元件。在切断或接通电路时，从一个元件导通转换到另一个元件导通时，以及熔断器熔断时，电路中的电压往往都会超过正常值。有时雷击也会引起过电压。 晶闸管过电压的
8、保护措施有下列几种：1、 阻容保护可以利用电容来吸收过电压，其实质就是将造成过电压的能量变成电场能量储存到电容器中，然后释放到电阻中去消耗掉。这是过电压保护的基本方法。阻容吸收元件可以并联在整流装置的交流侧(输入端)，直流侧(输出端)或元件侧，如图 3 所示。2、硒堆保护硒堆(硒整流片) 是一种非线性电阻元件，具有较陡的反向特性。当硒堆上电压超过某一数值后，它的电阻迅速减小，而且可以通过较大的电流，把过电压能量消耗在非线性电阻上，而硒堆并不损坏。硒堆可以单独使用(图 2016)，也可以和阻容元件并联使用。三、电容器知识电力电容器是充油设备，安装、运行或操作不当可能着火，也可能发生爆炸，电容器的
9、残留电荷还可能对人身安全构成直接威胁。因此，电容器的安全运行有很重要的意义。A、电容器运行参数电容器运行中电流不应长时间超过电容器额定电流的 13 倍。电压不应长时间超过电容器额定电压的 1，1 倍。电容器使用环境温度不得超出表 5 提供的限值。电容器外壳温度不得超过生产厂家的规定值(一般为 60或 65)。电容器各接点应保持良好，不得有松动或过热迹象；套管应清洁，并不得有放电痕迹；外壳不应有明显变形、不应有漏油痕迹。电容器的开关设备、保护电器和放电装置应保持完好。B、电容器投人或退出发生下列故障情况之一时，电容器组应紧急退出运行：1连接点严重过热甚至熔化；2瓷套管严重闪络放电；3电容器外壳严
10、重膨胀变形；4电容器或其放电装置发出严重异常声响；5电容器爆破； 6，电容器起火、冒烟。C、电容器操作进行电容器操作应注意以下四点：1正常情况下全站停电操作时，就先拉开电容器的开关，后拉开各路出线的开关；正常情况下全站恢复送电时，就先合上各路出线的开关，后合上电容器线的开关。2全站事故停电后，应拉开电容器的开关。 3电容器断路器跳闸后不得强送电。4不论是高压电容器还是低压电容器，都不允许在其带有残留电荷的情况下合闸。否则，可能产生很大的电流冲击。电容器重新合闸前，至少应放电3min。5为了检查、修理的需要，电容器断开电源后，工作人员接近之前，不论该电容器是否装有放电装置，都必须用可携带的专门放
11、电负荷进行人工放电。D、电容器故障判断及处理1渗漏油 渗漏油主要由产品质量不高或运行维护不周造成。外壳轻度渗油时，应将渗油处除锈、补焊、涂漆，予以修复；严重渗漏油时应予更换。2外壳膨胀 主要由电容器内部分解比气体或内部部分元件击穿造成。外壳明显膨胀应更换电容器。3温度过高 主要由过电流(电压过高或电源有谐波 )或散热条件差造成，也可能由介质损耗增大造成。应严密监视，查明原因，作针对性的处理。如不能有效地控制过高的温度，则应退出运行；如是电容器本身的问题，应予更换。4套管闪络放电 主要由套管脏污或套管缺陷造成。如套管无损坏，放电仅由脏污造成，应停电清扫，擦净套管；如套管有损坏，应更换电容器。处理
12、工作应停电进行。5异常声响 异常声响由内部故障造成。异常声响严重时，应立即退出运行，并停电更换电容器。6电容器爆破 由内部严重故障造成。应立即切断电源，处理完现场后更换电容器。7熔丝熔断 如电容器熔丝熔断，不论是高压电容器还是低压电容器，均应查明原因，并作适当处理后再投入运行。否则，可能产生很大的冲击电流。四、无芯感应电炉分类：无芯感应电炉熔炼炉通常根据使用电流频率分为:工频电炉 50Hz 中频炉 5010000 Hz 高频炉大于 10000 Hz一车间额定频率为 250HZ、二车间额定频率为 1000HZ五、中频无芯感应电炉组成： 电器、机械、水冷三大部分组成。 （一） 、电源系统1、主回路
13、：A 三相全控桥式整流器：其作用是将工频交流变换成直流。B 滤波电抗器：它起三个作用，一是对整流出来的直流电流进行滤波，减小电流纹波，有利于逆变器稳定工作；二是在整流桥与逆变桥之间起交流隔离作用，在正常工作时滤波电抗两侧有不同的电压波形，必须有一个电抗来承担电压瞬时值的差异，而对于直流又必须能畅通，滤波电抗恰好起到这种作用；三是不论任何原因，在滤波电抗后面发生短路时，配合装置的过电流保护系统来限制短路电流的上升速率和峰值。C 逆变桥，其作用是将经滤波后的直流转变成中频交流。D 负载，主要有感应器和中频补偿电容组成，它工作接近谐振状态，以获得比较高的功率因数和效率。2、控制回路 ：A 整流触发系
14、统：他来控制整流桥的可控硅，并且可自由来调节整流桥输出直流电压数值，从而改变中频输出功率；在停机或故障状态时，它可以使整流桥转入逆变状态，把滤波电抗中储能返回电网，防止产生过电压，导致停止工作；B 逆变触发系统：控制逆变器的正常工作C 启动环节3、保护回路：A 过电流保护：保护可控硅，防止短路损坏B 过电压保护：保护可控硅和补偿电容的击穿C 电流截止和电压截止环节：当负载发生变化时，用以限制负载电流和电压在允许范围（二） 、机械部分：炉体、炉盖、炉架、倾炉机构（三） 、水冷系统： A 配电柜水冷系统B 炉体水冷系统六、设备巡视内容A 水温表、压力表。B 炉子各个部位有无异常。C 炉底和控制柜有
15、无异常。D 听声音有无异常。E 用红外测温仪测线圈温度如何，观察炉体周围有无打火现象。七、中频电源的维护1、经常清除电源柜内的积尘，尤其是晶闸管表面必须保持干净。2、经常检查水管是否扎结牢固，及时清除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清除，以免堵塞水管。3、定时对装置进行检修，装置各部分的螺栓，螺母连接处要定期进行检查，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。定期检查水压继电器。5、经常检查负载接线是否良好，绝缘是否可靠。变频装置的负载因工作场合的环境恶劣，
16、从而使故障率高的事实容易被忽视，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节。八、中频炉异常情况的维修、检查可控硅是否完好；、检查脉冲变压器板指示灯是否正常；、电线电缆接触是否良好，有无接地；、控制板、线圈、电容、电阻等元件是否有烧坏或有异味出现；、检查是否有积尘，导致短路；及时清理；、螺丝螺母连接处是否有松动；、检查水路是否有堵塞；检查水压是否低于. Mpa;、故障灯亮起，自动保护系统启动；检查是否有过压过流和欠水压等；若无异常，重新起动进行工作；9、电容的作用：吸收冲击电压；补偿中频电流；滤除杂波。第二章 元器件的监测一、怎样识别二极管的好坏？因为晶体二极管
17、是单向导通的元件，因此测量出来的正向电阻与反向电阻值差越大越好，如相差不大，说明二极管性能不好或已损坏；如表针不动说明二极管内部已断线；如果电阻为 0，说明电极之间已短路。二、如何判别三极管的好坏？ 主要测量极间阻值来判断 PN 结的好坏，用万用表 R100 档，测发射极和集电极的正向电阻，如果测出都是低阻值说明管子质量是好的；如果发现测出的阻值正向电阻非常大或者反向电阻非常小，说明管子已损坏。三、怎样简易测量可控硅？可控硅有阳极、阴极和一个控制极，测量时刻用万用表 R1000 档来测阳极和阴极的正反向电阻，表针应保持不动，控制极和阴极是一个 PN 结，故可用判断二极管的方法来测量。四、如何利
18、用万用表检测电容器的好坏？利用电容器的充放电原理。方法为将万用表转换开关拨到电阻档 R1000档上，表棒接电容器，这是表针产生左右摆动，摆动越大说明电容量越大，有时会摆动到接近零值，又慢慢退回停留在一位置上，停留点的电阻量就是这个电容器的漏电电阻，判断电容器的好坏就是看这个电阻值的大小。这个电阻越大越好，最好是无限大。如果接上电容器表针不动，说明电容器内断开；如果接上电容器表针摆动到 0 不再退回，说明电容器已击穿。第三章 实际遇到的问题及解决办法 一、中频炉运行过程中，突然掉电，控制板上过流信号灯亮经过检查，发现有一可控硅水套水嘴漏水。用万用表测元器件，发现有两块整流可控硅击穿、一快熔击穿。
19、可控硅中频装置中，可控硅是主要元件， （整流、逆变）也是装置中的薄弱环节，可控硅元件体积小，却可以通过很大的电流，这是它的优点。但另一方面，体积小，热容量也小，当电流增加时，它的结温上升很快，所以它经受过电流的能力很差。可控硅元件经受过电压的能力也很差，过电压包括反向和正向，反向过电压极易使元件反向击穿，正向过电压如超过元件转折电压，则可控硅自动转入导通，如果没有保护措施，则可控硅的这种失控现象会酿成严重后果。防止过电流和过电压伤害元件的一个措施，自然是在选可控硅的电流电压等级时留有余量，但是严密的保护措施仍然是必不可少的。保护都有:过流保护、过压保护、快熔保护（只在整流电路用）等的保护。二、中频炉运行过程中，突然掉电，控制板上无信号灯亮用万用表测量发现：整流及逆变可控硅均正常，快熔完好，测炉台下电容器，有一击穿，一个“大肚子”处理方法：立即停止中频电源，甩开“大肚子”的电容器，更坏击穿的电容器，送电运行良好。总结：中频感应器吸收的有功功率为：P=UIcos, 其中除去部分损耗在感应器绕组电阻及电线电阻上之外其余部分有功功率供给工件加热用。感应器吸收的无功功率为：P=UIsin 由于多数感应器的线圈与被加热工件之间都隔着
