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中频炉谐波分析与治理方案

2020-03-05 12:59:34 admin 6248

随着工业化进程的不断加快,中国逐渐成为了世界工厂,在不断发展的同时环境污染也在日益加剧。如公用电网现在正面临着污染,公用电网中的谐波电流和谐波电压就是对电网环境比较严重的一种污染。另外还有中频炉谐波,其可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振,使谐波含量放大,造成电容器等设备损坏。谐波还会引起继电保护和自动装置误动作,使电能计量出现混乱。对电力系统外部,谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。电力电子装置是公用电网中很主要的谐波源,如何降低电力电子设备对电能质量的影响成了供电部门治理谐波的要点。

一、可控硅中频炉工作原理

1.中频炉电气原理

可控硅中频电源在我国诞生于20世纪70年代,可控硅静止变频与旋转式机组变频相比,具有很多优点,因此近三十年来可控硅中频电源在感应加热领域得到大量应用,传统的可控硅中频电源。其主要电路图如下所示:

电网提供正弦交流电流,先输入整流器,通常采用三相桥式整流电路,然后经由逆变电路,负载为并联谐振形式,为电炉提供高频大电流。

2.中频炉电磁感应加热原理

根据电磁感应理论,当电路围绕的区域内存在交变磁场时,电路两端就会感应出电动势,如果闭合就会产生感应电流。中频炉利用较高频率,交变电流产生交变磁场,再利用交变磁场产生涡流达到加热效果,常见感应加热电源原理示意如下图所示。

 中频大电流来进行感应加热是充分利用电流的集肤效应,当交流的电流流过导体的时候,会在导体中产生感应电流,从而导致电流向导体表现扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面,从而增加了导体交流电阻,损耗增大。

3.中频炉谐波的分析:

谐波主要产生在三相桥式整流电路,在假定理想条件下,将交流侧电流表达式确定后,即可对其进行分解,可以得知交流侧电流中仅含6k±1 k为正整数次谐波,各次谐波有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。


二、中频炉谐波的治理方案:

1.集中治理适用于多台中频电炉同时运行,在配电房安装谐波滤除装置

(1)采用谐波治理支路+无功调节支路,投入滤波补偿装置后,供电系统谐波治理和无功补偿都达到要求。

(2)采用有源滤波器和谐波治理支路+无功调节支路,投入滤波补偿装置后,供电系统无功补偿达到要求。

2.就地治理

(1)采用谐波治理支路,中频炉运行是自动跟踪,谐波就地解决,生产时不影响其他设备的运行,投入后谐波无功达到标准。

(2)采用有源滤波器和滤波支路,投入后谐波无功达到标准。


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