Kernvoedingsvereisten voor Hoogfrequente Smeltovens

De voeding voor een hoogfrequente smeltoven (vaak een "Middelfrequente Voeding" of "Frequentieconversie Voeding" genoemd) is niet zomaar een eenvoudige stroomvoorziening, maar een compleet systeem voor elektrische energieconversie en -regeling. De vereisten kunnen worden samengevat in de volgende belangrijke gebieden:

1. Vermogens- en Capaciteitsvereisten

• Voldoende Nominaal Vermogen: Het nominale vermogen (kilowatt, kW) van de voeding moet overeenkomen met de capaciteit van de oven (kilogram per smelt) en de vereiste smeltsnelheid (kilogram per uur).

  • Vuistregel: Doorgaans is een configuratie van 300-500 kW per ton nodig voor een redelijke smeltsnelheid. Een oven van 500 kg vereist bijvoorbeeld meestal een 150 kW tot 250 kW voeding.

  • Onvoldoende Vermogen leidt tot zeer langzame smeltsnelheden, lage productie-efficiëntie en een hoger energieverbruik per eenheid.

• Vermogensregelingsmogelijkheid: De voeding moet een breed bereik en een soepele vermogensregeling hebben.

  • Opstartfase: Minder vermogen is nodig om een overmatige elektromagnetische kracht op de koude lading te voorkomen en de ovenbekleding te beschermen.

  • Smeltfase: Vol vermogen voor snelle smelting.

  • Vasthoud-/Raffinagefase: Gereduceerd vermogen is vereist voor precieze temperatuurregeling.

2. Frequentievereisten

• Frequentie Selectie is Cruciaal: De uitgangsfrequentie (Hertz, Hz) van de voeding beïnvloedt direct het "roereffect" en de thermische efficiëntie van het smelten.

  • Hoge Frequentie (Meestal 1 kHz - 10 kHz):

    • Voordelen: Sterk huideffect, snelle verwarmingssnelheid, vooral geschikt voor kleine capaciteit ovens (<500 kg) en het smelten van materialen met hoge weerstand (bijv. goud, zilver, koper, ijzer-chroom-aluminium). Hoge thermische efficiëntie.

    • Nadelen: Relatief zwakke elektromagnetische roerkracht.

  • Middelfrequentie (Meestal 150 Hz - 1 kHz):

    • Voordelen: Sterke elektromagnetische roerkracht, bevorderlijk voor een uniforme legeringssamenstelling, temperatuureenheid en slakflotatie. Geschikt voor grotere capaciteit ovens en het smelten van staal, ijzer, enz.

    • Nadelen: Iets lagere verwarmingsefficiëntie in vergelijking met hoge frequentie voor kleine ladingen.

• Frequentie Stabiliteit: De voeding moet een stabiele uitgangsfrequentie handhaven tijdens veranderingen in de belasting (ovenlading) om continue resonantiecondities en efficiënte energieoverdracht te garanderen.

3. Kwaliteit en Efficiëntievereisten van het Vermogen

• Hoge Energieconversie-efficiëntie: De intrinsieke conversie-efficiëntie (AC → DC → AC) van de voeding zelf moet zo hoog mogelijk zijn (doorgaans >95%) om energieverlies tijdens de werking te verminderen.

• Hoge Vermogensfactor: Moderne hoogfrequente voedingen gebruiken vaak condensatorcompensatie om ervoor te zorgen dat de systeemvermogensfactor boven 0,95 blijft. Dit vermindert niet alleen verliezen door reactief vermogen en verlaagt de lijnbelasting, maar voorkomt ook boetes van het energiebedrijf.

• Lage Harmonische Vervuiling: Gelijkrichtercircuits die Silicon Controlled Rectifiers (SCR's) of IGBT's gebruiken, genereren harmonischen, die teruggevoerd worden in het net en andere apparatuur kunnen beïnvloeden. Hoogwaardige voedingen moeten worden uitgerust met ingangsfilterapparaten of technologieën gebruiken zoals 12-puls/24-puls gelijkrichting om te voldoen aan strenge netvereisten voor harmonische vervorming (THD), zoals naleving van IEEE 519 standaarden.

4. Stabiliteits- en Beschermingsvereisten

• Sterke Belastingsaanpassing: Tijdens het smeltproces veranderen de vorm, toestand en elektromagnetische eigenschappen van de lading voortdurend. De voeding moet automatisch de resonantietoestand van het belastingscircuit volgen en handhaven om een stabiele vermogensafgifte te garanderen.

• Uitgebreid Beschermingssysteem: De voeding moet meerdere beschermingsfuncties hebben, die de hoeksteen vormen van een veilige werking. Deze omvatten:

  • Overstroombeveiliging: Voorkomt schade aan stroomcomponenten als gevolg van kortsluiting of overbelasting.

  • Overspanningsbeveiliging: Beschermt tegen netfluctuaties of operationele overspanningen.

  • Faseverliesbeveiliging: Voorkomt dat de voeding werkt met een ontbrekende fase.

  • Waterdruk/Temperatuurbeveiliging: Vergrendeld met het koelsysteem om ervoor te zorgen dat belangrijke componenten zoals IGBT's, condensatoren en spoelen niet beschadigd raken door oververhitting.

  • Kortsluiting/Open Circuit Bescherming: Behandelt extreme bedrijfsomstandigheden.

5. Netwerkaansluitingsvereisten

• Ingangsspanning: Afhankelijk van het vermogensniveau zijn de gebruikelijke waarden 380V, 660V, 10kV, enz. De voeding moet normaal werken binnen een netspanningfluctuatiebereik van ±10%.

• Netwerkcapaciteit: De transformatorcapaciteit van de fabriek moet voldoende zijn om de hoge inschakelstroom te weerstaan wanneer de smeltoven start en draait. Anders kan dit een sterke daling van de netspanning veroorzaken, wat andere apparatuur op dezelfde lijn beïnvloedt.

Korte Vergelijking van Verschillende Voedingstypes

Praktische Checklist voor het Selecteren van een Voeding

Overweeg de volgende vragen bij het selecteren of evalueren van een voeding voor uw smeltoven:

• Definieer Productiebehoeften:

  • Welke metaal(en) worden voornamelijk gesmolten? Wat is hun weerstand? (Bepaalt de frequentieoriëntatie)

  • Wat is de maximale capaciteit per smelt? Wat is de beoogde smeltcyclus? (Bepaalt de vermogensgrootte)

• Evalueer de Prestaties van de Voeding:

  • Voldoen het nominale vermogen en het uitgangsfrequentiebereik van de voeding aan mijn behoeften?

  • Wat zijn de conversie-efficiëntie en de vermogensfactor van de voeding? (Heeft direct invloed op de elektriciteitskosten)

  • Is de nodige filterapparatuur inbegrepen om te voldoen aan de harmonische normen van het net?

• Controleer Bescherming en Compatibiliteit:

  • Zijn de beschermingsfuncties uitgebreid (overstroom, overspanning, watertemperatuur, enz.)?

  • Is de voeding compatibel met mijn bestaande ovenlichaam (spoel, condensatoren)?

  • Is de besturingsinterface gebruiksvriendelijk? Kan deze gemakkelijk worden geïntegreerd in mijn productiesysteem?

• Controleer Externe Omstandigheden:

  • Kunnen de netspanning en de transformatorcapaciteit van mijn fabriek de werking van deze voeding ondersteunen?

  • Kunnen de kwaliteit en de stroomsnelheid van het koelwatersysteem voldoen aan de warmteafvoervereisten van de voeding?

Conclusie

Kortom, een hoogfrequente smeltoven vereist dat de voeding een passend vermogen en frequentie heeft, een extreem hoge energieconversie-efficiëntie, stabiele uitgangsprestaties en uitgebreide, betrouwbare beschermingsfuncties. Het kiezen van een voeding die perfect past bij uw productieproces is essentieel voor het bereiken van een efficiënte, energiebesparende, veilige en economische werking. In moderne toepassingen is de IGBT Middelfrequente Voeding de voorkeursoplossing geworden voor de meeste scenario's vanwege de uitstekende algehele prestaties.