感应加热设备论文

感应加热设备论文（精选11篇）

感应加热设备论文 第1篇

生产电机时,需要将定子套与定子配合,为使它们容易装配并达到过盈配合,需要将定子套受热膨胀,则需对定子套进行加热。传统的加热方法是利用火炉或电炉对其进行加热,火炉加热时温度不好控制,对空气污染大,加热速度慢,且生产效率低等。

为了克服以上缺点,本文根据加热设备的实际需求,利用高频感应加热机［1］,依据现代控制技术、信息技术、机械结构设计等技术,对加热控制系统进行了设计。该控制系统采用了可编程逻辑控制器( PLC) 实现对高频加热机、外围设备以及各附件单元控制,提高了系统的可靠性,实现了生产过程的自动化［2］、规模化,满足了高效生产的要求。

1 控制系统内容描述

感应加热设备控制系统包括转台控制系统、冷却控制系统、排烟控制系统和气动控制系统。其定子套自动加热系统总图如图1 所示。转台系统部分主要包含电机、减速器、间歇分度机构。其中电机提供动力,通过减速器传递后,降低运转速度,使整个转台系统运转更平稳,满足系统要求,将力传递给间歇分度机构,带动转台平稳的工作。采用工装夹具对工件定子套进行定位,并利用其自身的重力来固定工件。由于感应圈在加热工件时,自身会因工件热传递而产生热量,连续加工过程中会使感应圈的温度升至很高,最终达到它的熔点温度,所以必须对其进行冷却。加热工件时,工件自身有油污,当温度升高时,会产生油烟,所以要排烟系统对其进行排烟处理。本设计还需要气动控制部分,在加热的过程中要对感应圈进行升降控制,使其能够自由的上升下降。最后使用PLC对其各个子系统进行顺序控制［3］。其控制系统结构图如图2 所示,控制流程图如图3所示。

2 控制系统要求

( 1) 采用高频感应加热设备对定子套进行加热,加上辅助设备,设计控制系统［4］,使完成加热一个定子套保持在三分钟,并且完成自动控制。

( 2) 控制过程中需要有手动控制模式和自动控制模式两种操作模式。

( 3) 需要有HMI显示操作屏幕,以便于观察数据和操作［5］。

( 4) 此系统可以任意设置加热时间和加热温度。

( 5) 系统需要有紧急停止和保护功能。

( 6) 系统必须保证在停电以后转台具有自动校准功能。

3 控制系统模块设计

( 1) 手动模式模块PLC程序设计

当系统在钥匙状态为“开”时,设备亮绿灯,表明设备系统已上电。在HMI触屏控制板上选择手动模式,此时系统为手动模式,系统上电,高频机热源处于待机模式。在屏幕上可按下冷水机控制按钮,此时冷水机打开。按下排烟机控制按钮,此时排烟机打开［6］。按下转台按钮,在感应圈处在最上位置时转台开始运转,待转台转到一个工位时( 旋转一次为120°) ,转台停止转动。当按下高频机下降按钮时,高频机开始下降,待高频机下降到最低位置时,此时下限位开关为闭合状态,感应圈停止下降。在冷水机和排烟机按钮按下的条件下,按下高频机控制键,此时热源开始加热。当按下高频机上升按钮高频机上升,当上升到最高位置时,此时上限位开关为闭合状态,高频机禁止上升。

( 2) 自动模式模块PLC程序设计

在触摸屏控制板上按下自动模式,进入自动模式状态,此时冷水机打开,排烟机打开,高频机处于待机状态。按下机器启动按钮,当高频机处在最上位置时,转台开始转动,当转台转到一个工位时( 旋转一次为120°) 。转台转到位时,感应圈开始下落,感应圈下落到最低位置,且检测到冷水机和排烟机打开的条件下,高频机开始启动,并对感应圈下落命令进行复位,时间继电器开始计时,待计时时间到达时间设定值后,感应圈开始向上回落,感应圈上升到最高位置时,此时系统又返回到自动状态模式。从而进入下一个循环周期。

( 3) 加热时间和加热温度模块PLC程序设计

在制作触屏控制板时设置D203 工件设定时间的数据寄存器,D212 为工件设定温度的数据寄存器。在触屏控制板上通过按扭设置参数,按下时间温度设置按钮,进入时间温度设置界面,设置工件的参数,需要设置时间数据寄存器D203 的值,由于设定值以毫秒为单位,在程序中处理,将它乘以10,最终以秒为单位,将数据存在D208 数据寄存器中,最后再除以10,将数据存在D200 数据寄存器中,作为自动加工是显示时间。在设置温度数据寄存器D212 的值时,设置的是实际的温度值,使它与温度传感器采集回来的值作比较［7］,必须转化成和它为同级别的数据,所以要对设置的实际温度值做处理。

( 4) 系统紧急停止和保护模块PLC程序设计

当冷水机按钮按下时,如果超过1 s冷水机还没有启动,此时整个系统会发出报警信号,且每个系统回到初始状态;

当排烟机按钮按下时,如果超过1 s排烟机还没有启动,此时整个系统会发出报警信号,且每个系统回到初始状态;

当转台按钮按下时,如果超过1 s转台还没有转动,此时整个系统会报警,且每个系统回到初始状态;

当高频机按钮按下时,如果超过1 s高频机还没有启动,此时整个系统会报警,且每个系统回到初始状态中去;

当对感应器发出升或降命令时,如果过了1 s感应圈还没有升降,此时整个系统会报警,且每个系统回到初始状态;

当采集温度大于设定温度时,此时每个系统回到初始状态。

(5)转台校准模块PLC程序设计

考虑到整个系统正在工作时,突然停电,而转台却未到指定位置时,下次转台将无法正常转动。所以需要设计一个转台校转模块。

当在触屏控制板上按下转台校准按钮时,辅助继电器M50为1,当感应圈处在最上面的位置时,转台开始转动,待转台转到指定位置时,辅助继电器M51 发出上升沿指令,此时对辅助继电器M50 进行复位,转台转到指定位置。

4 结束语

感应加热设备论文 第2篇

二、环保感应洁具设备项目产品工艺规划方案

(一)工艺设备选型

(二)工艺说明

(三)工艺流程

三、环保感应洁具设备项目产品营销规划方案

(一)营销战略规划

(二)营销模式

在商品经济环境中，企业要根据市场情况，制定合格的销售模式，争取扩大市场份额，稳定销售价格，提高产品竞争能力。因此，在可行性研究中，要对市场营销模式进行研究。

1、投资者分成

2、企业自销

3、国家部分收购

4、经销人情况分析

(三)促销策略

感应加热设备论文 第3篇

【关键词】施工组织；工艺技术方案及技术指标；要求；电气系统；安全措施；基础建设

【Abstract】According to the general requirements of the development of modern road Bureau， oil depots and design using the current domestic first-class technology and oil heating bitumen local heating new technology， including installation One sets of 1 million kcal coal-fired furnace， etc.， through the operation of a construction season， the two sides acceptance of the person concerned and the State Bureau of technical Supervision inspection equipment package meet and exceed the original technical requirements， including production capacity， energy saving， environmental protection， more than the original technical requirements， to achieve high-quality， high efficiency， energy saving， environmental protection purposes； engineering SIPO conservation modernization provide a strong guarantee， and achieved good economic and social benefits.

【Key words】Construction organization；Technology solutions and technical indicators；Requirements；Electrical systems；Security measures；Infrastructure

1. 总体要求

沥青加热设备是公路机械化施工工序中的重要组成部分，也是关键的一环，其生产能力必须与其它环节相匹配，其生产沥青质量必须达到工程养护施工要求。因此，加热沥青设备的整个生产过程必须达到优质、高效、节能、环保的要求。

1.1工程规模。根据我局公路现代化总体发展要求，油库设计采用目前国内一流的导热油加热沥青技术和局部加热新工艺，拟新建一处占地面积50亩，总储存量为2400吨的大型沥青储备库。包括安装壹台套100万大卡燃煤加热炉，3个800吨沥青钢制保温储存罐，3个15吨高温罐，1个局部加热器及工艺管道、设备、电气、仪表等项目。形成目前整体储存能力2400吨，年周转能力8000吨，班产160℃高温沥青160吨的生产规模，以使沥青储备能力、生产能力、技术水平能够适应我局公路现代化建设的需要。

1.2设计要求。根据我局公路现代化建设的需要及沥青油库的地理情况，按照《有机热载体安全监安规程》，本设计应具有以下特点：

（1）在工艺上，卸油采用高位卸油形式，发油采用强制发油形式，力求工程布局上紧凑合理，工艺上操作使用经济方便、安全、可靠。

（2）采用整体加热与局部加热两种加热形式，这样既可满足大批量生产，又可满足小批量或间断生产。整体加热方式采用分层加热，分两层，每层三组。两种加热方式都应是目前国内最先进的加热方式。

（3）在设备上，沥青泵及沥青保温阀门应选用新型法兰联接式，杜绝沥青渗漏。加热炉选用烟尘排放浓度≤200mg/L，并且正式通过国家达标验收的名牌产品。

（4）电气控制。采用中央自动监控，所有储存罐，局部加热器的沥青温度连续显示，并设上、下限位统一报警。加热炉采用智能化控制，具有人脑的逻辑判断功能，使温度控制更加准确与方便。

（5）总之，本设计既应满足大批量发油，又要保证小批量供应高温沥青，既要减少费用，节约能源，又要提高发油速度，达到低耗、高效，操作方便的目的，使工艺技术达到国内一流。

2. 施工组织

2.1组织机构。由施工方成立项目经理部，施工方公司副总经理任项目经理，高级工程师任监理工程师，下设技术组、质检组、供应组、设备电气维修组、施工一队、施工二队和电气管道安装队。业主方派驻现场监理工程师一名。

2.2施工阶段划分。在施工程序网络计划的指导下，根据总工程量要求，在施工时间紧、任务重的情况下，把整个工程分为三个阶段。第一阶段主要任务是：三个800m3沥青贮存罐，三个15T沥青加热高温罐，一个局部加热器。第二阶段主要任务是：工艺管道及加热炉的安装。第三阶段主要任务是：电气安装及设备调试。

2.3主体工程施工方案。三个800 m3沥青储存罐，由两个施工队分别承担，采用倒装法施工。加热盘管采用模具粗加工，而后在组装焊接成型。局部加热器，先组焊排管，待保压、试车后，再焊罩壳，以防渗、漏现象。

2.4工程质量保证措施。为以保证施工质量，建立了三大质量保证体系：技术质量保证体系、质量检验体系、缺陷返修及责任期内维护网络计划体系。具体措施如下：

（1）原材料、设备、外购件订购严格把关，认真执行抽样化验及质量检查制度。各种原材料、设备、外购件必需有合格证，不合格的原材料、半成品、外购件等不准进入施工现场。

（2）严把计量关，确保设备仪表的数量、容器成形尺寸、混凝土、砂浆的配比等符合设计及施工要求。

（3）做好技术指导，技术组驻工地服务，保证施工顺利进行。

（4）各分项工程施工前做好技术交流，内容要结合实际情况，提出标准，明确责任，符合设计及规范要求。

（5）加强检查，各施工队、各班组严格执行自检、互检、交接班制度，发现问题及时处理，质检组要认真负责，每天公布检验结果，以利提高工程质量。

（6）各种原材料及试块、无损检测等要及时实验，努力做到报告准确万误。

（7）加强质量意识教育和学习，经常对施工人员进行培训，学习操作规程、施工验收规范、新技术、新工艺，使每个职工都具备创优质工程的思想品质和技术素质。

（8）严格按照国家施工验收规范、操作规程、质量检查评定标准组织施工，积极配合监理工程师的工作，杜绝违章及粗制烂造现象的发生。

（9）工地成立QC小组，由项目经理任组长，加强全面质量管理，确保工程施工操作按设计和规范要求进行，保证工程质量。

（10）为了调动项目部职工创优积极性，项目部公司决定拿出总价的3‰作为质量奖，按分项工程量奖励施工质量优良的职工。

2.5施工进度保证措施。

（1）严格施工程序，保证各工序之间的衔接，将问题解决在施工之前，以保证顺利施工。

（2）教育工人树立质量意识和精心操作，避免因质量问题返工而影响正常施工。

（3）QC小组的活动要落到实处，真正对施工质量起到全面管理的作用，发现问题及时解决，加快施工速度。

（4）在总的施工进度指导下，执行每月、每周形象进度，确保总工期。

（5）资金和材料的及时供应是保证工程的关键环节，项目经理部要保证拨付的资金全部投入本工程，一分也不挪做它用，保证资金和材料供应。

（6）采取科学的施工方法，土建基础以机械化施工为主，800m3沥青贮罐应用倒装法施工，以加快施工进度。

（7）合理的划分施工阶段，组织好各施工队之间的协调工作，保证各项工作顺利进行。

（8）土建基础、贮罐主体工程、设备管道制造安装交叉进行施工，以确保工期。

2.6施工安全保证措施。

（1）施工现场各工种必须熟知安全操作规范，不准违章操作，施工前对各工种进行安全技术交底。

（2）进入施工现场必须戴安全帽，严禁赤足、穿拖鞋、穿高跟鞋进入施工现场。

（3）脚手架设必须符合要求，架设完毕后要经安保组检验合格后才能使用。

（4）各种电器、设备专人管理，其他人员不得乱动。

（5）施工用具不得乱放，电动工具要有接地及必须的防护措施。

（6）保持施工现场的畅通，工棚内严禁烟火，要采取有效的防火措施。

（7）刮大风时不得进行吊装，雨后要检查各种设施是否安全。

（8）施工现场安全宣传标志必须齐全，醒目。

2.7节约材料，文明施工。

（1）做好技术指导工作，下料尽力准确，避免浪费。

（2）严把质量关，减少返工和重复工作，以节约材料。

（3）提高设备工装利用率，节约辅助材料。

（4）材料、工具分类存放，避免丢失和浪费。

（5）坚持机械润滑制度，加强维修，减轻噪音危害。

（6）施工现场每天打扫清洁，垃圾及时处理。

（7）教育工人自觉遵纪守法，做到文明施工，优质服务。

3. 工艺技术方案及技术指标

3.1工艺流程。导热油加热沥青装置具有储存、加热、接收、发油等功能。

（1）接收：储存罐设计为地上罐，罐的一侧设高位跑道，利用这一高位差，沥青自流到储存罐内。

（2）储存：3个保温沥青储存罐是沥青储存能力的主体，用沥青泵可将其中任何一个罐内的沥青输送到另一个储存罐内。

（3）发油。发油采用强制发油。强制发油就是用沥青泵强制从储存罐或局部加热器内抽取沥青向外发油。

（4）加热系统采用导热油作介质，由导热油主管道出来的高温导热油（320℃左右），通过高温导热油阀门分别控制进入储存罐加热器盘管、局部加热器或沥青伴热管道，散热后，温度降低后，回到主管道，经循环泵增压进入加热炉，重新获得热能。

3.2设计参数。

（1）沥青年周转能力：8000T/Y。

（2）沥青贮存能力：2400T。

（3）高温沥青生产能力：班产160℃高温沥青160T，匹配100万大卡燃煤式加热炉。

（4）装机容量：140KW。

3.3主要技术指标。

（1）800吨保温储存罐升温时间≤45小时（常温到100℃，匹配100×104Kcal/h燃煤式加热炉）。

（2）局部加热器升温时间≤1.5小时（60℃至160℃）。

（3）单位耗煤量≤35Kg。

（4）单位耗电量≤12度/小时。

（5）储存罐降温：10℃/24h △t<70℃

4. 设备有关要求

4.1拱顶全保温储存罐拱顶全保温储存罐，考虑到工艺要求，设计为地上罐，高位卸油车道高程为7.5米。800吨储存罐，直径12000mm，高8200mm+1400mm。罐体采用Q235优质钢板制作，底板厚度为8mm，第一、二圈壁板厚度为6mm，其余壁板及拱顶板厚为4mm。罐体设有人孔、光孔、呼吸孔、液面计、沥青进出口、导热油进出口等。罐内加热盘管，采用20#优质无缝钢管，散热面积120-140m2。罐体保温采用80mm厚优质岩锦板，保温护层壁面采用δ0.5海蓝色彩塑瓦棱钢板，其结构既能适应热胀冷缩的工作环境，又漂亮美观，保温护层顶面采用双层Q235优质钢板，厚4mm。

4.2局部加热器。

（1）卧式局部加热器呈拱形，外形尺寸为：长6.2m，宽1.3，高1.4m，容量10.5m3，加热面积130m2。材料均采用Q235优质钢板，封头厚度为10mm，罩板厚度为6mm，并设有加强结构。按照GB15O-89《钢制压力容器》、HGJ18-89《钢制化工容器制造技术条件》等有关标准进行制作，确保局部加热器在使用过程中不产生任何挠度变形。

（2）局部加热器内加热盘管，均采用20#优质无缝钢管，呈三头螺旋型排列，以增大导热油流通截面积，减少流动阻力；提高导导热效率。

4.3高温罐。15T高温罐为卧式，高温罐壁厚8mm，长轴3400mm，短轴2400mm，长10000mm（16.02m3），白铁皮保护。

4.4加热炉。热载体加热炉采用QXM-100型，其系统包括：加热炉本体、炉座、出渣机、调整器、鼓风机、引风机、除尘器、高位槽、低位槽和电气电器仪表等。

5. 电气系统

5.1概述。本设计电气系统包括：加热炉控制部分，沥青泵控制部分，导热油油温、沥青油温监测及显示，生产场地Q-2级防爆场所。

5.2功能。本设计电气系统配置一个电气柜，可以控制加热炉及加热泵的工作，能够监测显示导热油油温、沥青油温及高位槽的油位，并设有上、下限位报警装置。同时，可根据设定的导热油上、下限油温，可自动控制炉膛火焰，从而控制导热油油温和沥青油温。

5.3电缆敷设方法。电缆沿电缆沟敷设，沟内排水通畅。罐顶电缆采用镀锌蛇皮管敷设。贮存罐内电缆采用聚四氟带包扎，能够承载250℃高温。

5.4防雷接地。在罐区设防雷地网、接地电阻≤10欧，所有正常不带电的电气设备都设接地保护，接地电阻≤10欧。

6. 工程安装技术要求

6.1设备安装。沥青储存设备施工完毕后，须进行沉降实验，沉降实验稳定后，方可进行管道安装。局部加热器调整好位置后，在与大罐底板连接，防止局部加热器漂移、拉裂连接管道。加热炉调速器、加油循环泵及沥青泵地基基础，都设有预留孔，待安装调整好后，方可移动固定。

6.2管道安装要求。

（1）物料管线、阀门等均按工艺流程图安装。

（2）物料管线安装，均以物料流向2‰的坡度，汇总管线坡度一般不应小l‰，沥青管道内沥青在卸完后应能流尽。

6.3试压和试漏。整个设备及管道的试压或试漏，必须在所有设备和管道安装完毕；并检查无误后，按《工业管道施工及验收规范》（GBJ235-82）、《现场设备、管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236-82 ）中有关规定进行，整个管道系统采用煤油试压、试漏，试验压力为0.8MPa，保压24小时。

7. 安全措施及环境保护

7.1安全措施。导热油是一种芳香环烃化合物，人体接触或吸入它的蒸汽时会产生一定的不良影响；同时如遇到明火，也会有着火的危险，因此必须采取有效措施，防止不正常泄漏、污染环境、造成危害及危险。为防止导热油在系统中不正常泄漏，在设计中应采取以下措施：

（1）导热油循环管道及加热器设计压力提高到1.0MPa。

（2）导热油控制阀门采用Z41-16C不锈钢芯的铸钢阀门，阀杆密封填料为石墨密封圈。

（3）导热油主管道及沥青传热管道都设有伸缩器，能自由伸缩，防止冷热缩胀拉裂管道焊缝。

（4）管道联接采用焊接结构；尽量减少法兰联接，减少渗漏点。

（5）与阀门平面法兰联接密封面，均采用不锈钢石墨垫。

（6）电气按Q-2级设计，设备应设有良好的接地。

7.2环境保护。该罐区工程不产生噪音、电磁辐射及污染环境的排入物。烟尘排泄应达到Ⅱ级环保标准。

8. 土建基础建设

8.1概述。本范围包括拱顶保温罐、架、加热炉等设备基础。

8.2设计的基本参数。

（1）持力土层的地耐力为87KPa。

（2）基本风压：50KPa。

（3）冰冻深度线为：35cm。

（4）地震裂度：7级。

（5）地下水位线：3M。

9. 总之

感应加热设备论文 第4篇

感应淬火工艺是将辊身表面感应加热+辊身喷雾淬火再低温回火的工艺方法, 其特点是加热时间短、加热温度均匀、加热层深, 是增加淬硬层深度、提高辊身表面硬度及均匀性的有效方法。整体感应淬火技术是国际上最先进的辊身表面淬火技术。目前, 只有国外几家公司能够生产, 国内还是空白。支撑辊整体感应加技术直接体现中国的轧辊制造水平。感应加热具有节能、高效和便于自动化等一系列优点, 作为加热已被广泛应用于冶金工业, 轧辊感应热处理技术是最为典型的应用技术之一。

1 控制系统概述

中央控制系统采用开放式的工业以太网, 通讯协议采用TCP/IP。系统由HMI、PLC、现场总线以及通信网络 (包括模型机、打印机等) 组成。PLC通过以太网直接与L2计算机系统 (热处理工艺专家系统) 通讯。现场总线采用西门子的PROFIBUS-DP。系统配置遵循先进、可靠、标准、易用、易维护的设计原则, 并具有很高的可靠性、开放性和扩展性。

系统实现整个轧辊热处理工艺的手/自一体化控制, 确保加热设备的稳定运行, 同时协助建立热处理工艺专家系统。同时实现对整个系统的运行状态及各主要参数的监控等功能。整个控制系统包括:温度闭环和端部补偿控制系统、电源控制系统、机床控制系统和冷却水控制系统等除电源自身控制外的所有控制系统。控制系统和操作台达到准确控制、运行稳定、操作方便、便于管理、维修方便等目的。

系统硬件主要由西门子的S7-300 PLC及相关IO卡件去连接各种相关的检测器件和执行器件构成。通讯网络采用两级网络, 一级为工业以太网, 满足监控和数据管理及拓展灵活的要求;二级为PROFIBUS-DP, 满足现场控制高速稳定的要求。

PLC:采用西门子S7-300CPU (315-2DP) 、以太网通讯卡 (CP343-1) 、PROFIBUS通讯卡 (153-1) 及相关AI/AO/DI/DO等输入输出卡件, 完成温度、压力等模拟量输入和一些接点开关量输入, 经过必要的计算, 然后完成模拟量或开关量的输出, 最终完成系统的协调控制功能。

监控机:采用工业控制计算机并加装西门子Win CC监控画面, 完成对整个系统的手自动选择、手动操作、自动操作及相关数据设定;系统各种状态的监视及故障、报警的报告生成和打印。

控制系统的开发软件将采用基于微软Windows XP操作平台的SIEMENS Step7+Win CC系统。网络配置图如图1所示。

2 项目概况

开展轧辊感应加热技术研究, 并自主开发多段式整体感应加热装置是十分必要, 同时, 该技术也是宝钢轧辊感应热处理迫切需求的。

开展轧辊感应加热技术研究, 设计开发一套适合φ1630×2050mm轧辊的多段式整体工业用感应加热线圈, 支撑感应淬火系统的研制及φ1630×2050mm开工辊的试制。

设计开发一套适合φ1630×2050mm轧辊的多段式整体工业用感应加热线圈, 支承辊在90min内整体加热到1050℃时 (表面升温速度≥10℃/min) , 且在距表面深度约130mm处温度≥850℃, 辊身表面温差控制在±10℃范围。

3 感应电源系统

感应加热基本原理是依靠电磁感应现象, 即由交变磁场产生的交变电场, 使被加热的金属表面或内部生成涡电流而发热, 如图2所示。本项目采取整体多段加热, 如图3所示。

4 感应加热控制过程

中央控制系统根据需要的加热工艺设定一套加热模型, 由PLC控制系统控制感应电源系统去加热工件, 并通过测温系统形成加热闭环系统, 达到加热工件的目标控制精度为±10°C, 目标控制温度为1050°C。高压10k V通过整流变压器隔离降压、脉动整流变为直流、逆变器变为幅度可调频率可调的交流源输出, 同时为了适应多段感应线圈负载的要求, 增加了相应的电容补偿装置和电抗补偿装置。

整个加热系统的测温点共设五处, 工件的上段、次上段、中段、下段、次下段, 整体的工件加热功率由整体的加热功率给定, 而上下段加热功率除整体功率给定外, 控制补偿装置可调节上下段加热功率给定。同时还要考虑工件表面以下的加热功率。

感应电源系统具有调压 (调功) 、调频功能, PLC控制系统根据不同的加热时段改变不同加热功率和加热频率。同时, 为了满足工件端部的加热要求, 还要由PLC控制系统实时调节电容补偿和电抗补偿, 即分级投入和撤销电容或电抗的补偿。

整体的功率给定是PLC系统各发一个模拟量给感应电源系统, 由感应电源系统执行电源的功率输出和频率输出, 同时要执行由PLC系统发的开关量补偿指令来完成补偿输出。

4.1 加热主要控制指令

感应电源是一套3500k W/50~80h Z的调压和调频电源输出装置, 中央控制系统给感应电源装置发送以下主要加热指令, 以满足加热功率、加热频率以及加热补偿的要求。 (按上下共四段补偿方式)

4.2 加热主要信息反馈

为了获得有效的加热控制, 感应电源系统有必要反馈以下主要信息:

4.3 控制方式

既满足感应加热系统的的高度自动化控制, 又要便于习惯的手动操作, 因此在操作台上设有既有自动又有手动的控制功能。

当在感应电源柜门上把选择开关选在本地, 感应电源的本地操作 (本地手动) 可以在相应柜门上完成, 并能显示相关的输出参数, 使得感应电源装置本身有一个明确的评估。当选择开关选在停止时, 本地及远方都不能操作, 即感应电源控制处于锁定状态。当选择开关选在远方时, 感应电源柜从本地手动操作方式切换到远方操作方式。其中主要的切换是:功率的给定从柜门上的电位器切换到远方的4~20MA模拟量给定;所有补偿柜的补偿接触器由远方干接点指令控制及相关显示仪表的显示 (如直流电压、直流电流、变频电压、变频电流及各段补偿段的电压等) 。

在操作台操作时, 有自动/手动方式可以选择。当选择开关在自动时, 感应加热系统由计算机监控系统和计算模型系统进行全自动控制;当选择开关在手动时, 操作工可以在操作台上操作相应的按钮或开关控制整个加热系统 (包括机床系统、水系统等) 运行, 同时可以操作操作台上的旋钮电位器作加热给定。一些相关的参数显示都安排在触摸屏上 (包括少量的参数设定) , 原则上用触摸屏的显示代替传统仪表的显示 (多台触摸屏) 。考虑因感应加热的补偿开关较多但操作不频繁, 所以这些开关的操作放在触摸屏上, 为今后的固定编码操作方式打下基础。

1) 自动加热控制方式

加热阶段:最大额定功率给定。

均热阶段:分阶段给定功率控制。当中心点表面温度不超过 (1050+10℃, 可调) 时, 设定功率维持不变;当中心点表面温度超过 (1050+10℃, 可调) 时, 设定功率自动下跳到前一阶段的67% (可调, 调试结束后固定) ;当中心表面温度不低于 (1050-10℃, 可调) 时, 设定功率维持不变;当中心表面温度低于 (1050-10℃, 可调) 时, 设定功率维持自动上跳到前一阶段的133% (可调, 调试结束后固定) 。均热阶段的控制功率给定按照上述方式进行给定, 直到模型计算到130mm深度温度达到850℃, 均热阶段结束, 整个加热过程自动结束。

2) 端部电容、电抗补偿控制

上段:

上段温度-中心点温度:-10℃~0℃对应电容补偿20%~0, 0℃~+10℃对应电感补偿0~15%;

需要的电容补偿:C:= (-△T×2%) , 实际补偿往大靠拢取整。

需要的电感补偿:L:= (△T×1.5%) , 实际补偿往大靠拢取整。

次上段:

次上段温度-中心点温度:-10℃~0℃对应电容补偿7%~0, 0℃~+10℃对应电感补偿0~7%;

需要的电容补偿:C:= (-△T×0.7%) , 实际补偿往大靠拢取整。

需要的电感补偿:L:= (△T×0.7%) , 实际补偿往大靠拢取整。

次下段:

次下段温度-中心点温度:-10℃~0℃对应电容补偿7%~0, 0℃~+10℃对应电感补偿0~7%;

需要的电容补偿:C:= (-△T×0.7%) , 实际补偿往大靠拢取整。

需要的电感补偿:L:= (△T×0.7%) , 实际补偿往大靠拢取整。

下段:

下段温度-中心点温度:-10℃~0℃对应电容补偿20%~0, 0℃~+10℃对应电感补偿0~15%;

需要的电容补偿:C:= (-△T×2%) , 实际补偿往大靠拢取整。

需要的电感补偿:L:= (△T×1.5%) , 实际补偿往大靠拢取整。

5 结束语

整体感应加热自动化控制系统已于2012年热试成功, 应用软件功能满足设计要求 (应用运行率≥99.5%) , CPU的扫描周期均在30ms以下。在投产至今没有发生过任何与控制系统有关的故障, 保证了生产的连续、稳定、高效的进行。

摘要：支锻钢支承辊的热处理工艺主要包括预备热处理和最终热处理两部分。最终热处理工艺一般采用差温淬火和感应淬火两种方式。本质上都是为了使辊身表面一定深度奥氏体化而芯部仍保持在相变点温度以下, 从而使辊身获得有效的硬度和淬硬层深度。

感应加热的应用 第5篇

--石油输油管的加热与保温 野外气温较低，石油中含蜡量高，管件容易冻堵。传统的保温是用火烧，违反了采油区禁止明火的安全规定，极易发生火灾事故，又破坏了原有的保温层,而且工作量大，时间长。节能电磁加热器的高频磁力线可以穿过石棉、纤维布等保温材料,节能减排 限电，以感应加热的方式快速实现管件的解冻与保温。

一、原理。

通过高频控制发生器将50Hz交流电变成20KHZ-30KHZ的高频交流电流，通过电磁加热感应器转换为高频交变磁场，该高频交变磁场的磁力线作用到金属管道上产生蜗流，实现对管件的快速加热。

二、优点。

1、热效高：节能电磁加热器开机二十秒可使国标金属管道温度达到100℃以上,节能减排 限电。

2、不破坏管道保温层：由于是感应节能电磁加热，磁力线能快速穿透保温材料,节能减排 限电。

3、安全性高：由于采用的是国家环保总局规定的安全节能电磁加热频率范围，所以对人体没有影响，另外，因为是非接触电磁加热，所以不存在漏电等安全隐患和温度过高的可能性。

感应加热设备论文 第6篇

【关键词】KA3525；三星单片机S3F9454；PWM；感应加热电源

0.引言

在当今工业生产中，很多地方都要用到中小功率的感应加热电源，例如对工件进行淬火、熔炼贵金属等。这类电源大多为并联谐振型电源，由电流源直接供电，通过直流侧的控制电路实现功率调节，即通过调节整流晶闸管的移相触发角来实现功率调节。这类电源在制作时需要消耗大量材料，入端功率因数低，包含比较大的平波电抗器，对电网也有较大的谐波干扰，效率低。因此，这类电源如今越来越不符合人们对具有高品质的感应加热电源的要求。本文就这一问题，设计出了一种容易实现、高品质的中小功率感应加热电源。

本文结合KA3525和三星单片机S3F9454的特点，研制出了一种基于KA3525并利用单片机辅助控制的高频感应加热电源。对高频感应加热电源的工作原理作了详细分析，并对它的功率调整电路、主电路、控制电路等作了主要阐述。

1.感应加热电源原理及总体结构

首先通过不控整流电路，将220V的交流电转换为脉动直流，再经过电容滤波得到平直的直流电压，然后通过高速V-MOS功率场效应管组成的桥式逆变电路，得到高频方波交流电压，利用变压器隔离实现阻抗匹配，将高频高压电变为低压大电流，从而对金属进行加热。

系统主要由七个部分组成：

不控整流电路：本文采用不控整流将220V的交流电变为不可调的直流电。

滤波电路：逆变谐振一般采用电容濾波，这里为减小体积，采用了电感，为防止电流冲击破坏电路，特在电路中设置了延迟环节。

桥式逆变电路：本文装置频率较高，必须采用高速V-MOS场效应管；由于单管电流容量受到限制，而场效应管具有易并联的特点，因此在满足耐压的前提下，采用多管并联方式来满足输出功率的要求。

高频变压器隔离：串联谐振一般Q值较大，谐振时，电压可达千伏以上，须采用变压器隔离，同时变压器还能起到阻抗匹配作用。在高频条件下，一般选用高频铁氧体磁芯作为变压器磁芯。

调控电路：控制电路、保护电路构成了调控电路的主体，负责调整控制感应加热电源的输出功率，而且使IGBT始终工作在准零电流开关状态，提高整机的工作效率。

控制电源：将交流电压转换为VDD，18V和5V直流电。其中，VDD给风扇供电，18V电压给IGBT驱动，5V电压用于单片机、显示板、信号采样提供基准电压等电路。本文设计采用VIPER12A构成的5V电源和18V电源。

2.PWM控制芯片KA3525简介

随着电子科学技术的发展，功率MOSFET越来越多的被应用于开关变换器中。为此，美国硅通用半导体公司推出了KA3525芯片，用来驱动n沟道功率MOSFET。KA3525是电流控制型PWM控制芯片，可在其脉宽比较器的输入端直接用流过输出电感线圈的信号与误差放大器的输出信号进行比较，来调节输出占空比，使输出的电感峰值电流随误差电压变化而发生变化。内部结构上有电压环和电流环双环系统，大大提高了开关电源的电压调整率、负载调整率和瞬态响应特性。KA3525脉宽调制控制器，不仅能够控制调整死区时间，而且还有可编式软起动，脉冲控制封锁保护等功能。通过改变KA3525第5脚上的电容值和第6脚上的电阻值，可以改变输出控制信号PWM波的频率；改变第9脚COMP的电压可改变输出脉宽，这些功能大大改善开关电源的动态性能，简化了控制电路的设计。

3.调控电路设计

逆变器的调功方式有很多，但所有的方式都有其自身的优缺点，如逆变调功由于不用可控整流，控制电路大大简化，但此时逆变的角度会随着功率的改变而改变（PDM方式除外）。在大角度换流时，逆变管的损耗会很大，这样的话，要想进一步提高功率和工作频率，效果会不很理想。在PDM方式调功时，功率为有级调节。直流调功方法与移相调功方法相比，后者可以不用可控整流，这样控制电路会大大简化，而且输出功率的速度比采用可控整流要快。但是此时的逆变角度会随功率的改变而改变，频率的跟踪不易实现，负载不易保持在谐振频率附近工作。

而且桥臂开关在工作的时候属于硬开关状态，在大角度换流时，逆变管的损耗很大，这样的话对于进一步提高功率和工作频率很不利。结合本文，选用脉冲频率调制方式调功。同时选择PWM控制芯片KA3525，使用该芯片可以简化控制电路。KA3525具有可调整的死区时间控制、可编式软启动和脉冲控制封锁保护等功能，这些功能均可以简化整体电路。

调控电路框图如图三所示。系统由KA3525产生两路反向方波来控制IGBT的导通与关闭，IGBT驱动采用由MOSFET构成图腾柱输出的直接推挽方式，增强了驱动能力。采用推挽式功率变换电路，由于开关电源中的两个开关管交替工作，其输出电压波形对称。开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出，因此，输出电流瞬间响应速度高、电压输出特性良好。

3.1启动和关断

软启动电容接入端接入一个4.7uF的软启动电容。当软启动电容充电至其上边的电压使得引脚8处于高电平时，KA3525开始工作。负载端反馈的电压与单片机的控制输出端19的输出的信号通过比较器比较，并将结果送到KA3525的外部关断信号输入端10引脚。如果结果为高电平，芯片内部工作被关断，11脚和14脚输出的PWM驱动信号被关闭，主电路IGBT关断，从而实现主电路的保护功能。

3.2调功和输出

将单片机的功率调整信号输出端13与Rt连接起来，即可通过单片机控制PWM波的频率，从而对输出功率进行调整。它的输出级11、14引脚输出两路互补的PWM波，采用图腾柱式结构，拉电流和灌电流最大可达400mA。

4.主电路结构及设计

逆变电路分为单相和三相两大类。单相逆变电路采用桥式接法。主要有：单相半桥和单相全桥逆变电路。而三相电压型逆变电路则是由三个单相逆变电路组成。这里我们采用单相半桥串联谐振逆变电路。

KA3525的11脚和14脚输出都采用图腾柱输出。但KA3525产生的驱动信号电压较低，基本上在4-5V之间，不能驱动IGBT，所以要将这个电压放大到18V，以便更好地驱动IGBT。本电路采用的是外加驱动隔离电路，使其经过推挽电路以及变压器的放大，增强其驱动能力和电源的可靠性。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了续流二极管D10，D11，D12，D13。

稳压管ZD2、ZD3、ZD4、ZD5并联在输出电路上，目的是使输出维持一个稳定的电压。

末端采用推挽式功率变换电路。由于开关电源中的两个开关管IGBT1和IGBT2交替工作，使得输出电压波形对称。并且开关电源在整个工作周期之内都向负载提供功率输出，因此，输出电流瞬间响应速度高，电压输出特性好。两个对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小。推挽式变压器开关电源是所有开关电源中电压利用率最高的开关电源，即使在输入电压低的情况下，仍能维持较大功率输出。

4.1电流检测电路

互感器串联在市电电路中，可将整个电路工作时电流的变化情况如实地转换成交流电压值。交流电压通过由4个二极管组成的全波整流桥整流后，送入由R35、R37和C8组成的RC滤波器。再经R35和R37分压，R3限流，電容C1滤波，送入CPU的17引脚，CPU通过判断此点电压来检测电路中电流的变化情况，以达到调节实际功率、防止过流的目的。该电路又称为电流反馈电路。整机若要正常工作，则该点电压正常是满足正常加热的条件之一。

CPU根据检测此电压信号的变化情况来检测电磁炉的输入电流，从而自动做出各种动作：

（1）检测到待加热金属后，会用1秒钟的时间来检测电流的变化，通过电流变化的差值，确定待加热金属的材质和尺寸。

（2）工作时，单片机时刻检测电流的变化情况，根据检测到的电压和电流信号，自动调整PWM做功率恒定处理。

4.2电压检测电路

电压信号取自电磁炉电源交流输入端，交流信号由整流桥输出的整流脉动电压通过R34和R36分压后传到单片机的16引脚。

工作时，单片机时刻检测电压的变化，若电压过高或过低（一般150V-250V电压为正常），单片机将会发出保护的指令，停止加热，并显示代码。电压恢复正常后，加热炉自动恢复，继续工作。

5.电路整体设计

6.总结

本文通过对感应加热电源原理及总体结构做简单介绍，设计了一种采用电流型PWM控制芯片KA3525和三星单片机S3F9454控制实现输出功率可调的高频感应加热电源电路，并对其调控电路和主电路的原理和实现作了详细介绍，设计了相应的硬件电（下转第227页）（上接第222页）路，具有简单高效等特点。 [科]

【参考文献】

[1]张占松.开关电源的原理与设计[M].北京：电子工业出版社，2004.

[2]张学勤，金天均，陈辉明.基于IGBT的100KHz高频感应加热电源研制[J].电力电子技术，2006，40（2）：79-80.

[3]高传德，林信智.我国感应加热设备企业的发展[J].金属热处理，2007，32（4）：103.

[4]熊一频，沈锦飞，初中原.基于IGBT倍频式180KHz感应加热电源的研究[J].电力电子技术，2008，42（11）：58-59.

[5]E.J. Dede，On the Design of High Frequency Series ResonantConverters for Induction Heating Applications.[z].IEEE.1993.

[6]潘大明.现代感应加热装置[M].冶金工业出版社，1996.

[7]应建平，贾爱民，徐玲玲等.串联谐振逆变器中谐振极的虑用和设计方法[J].电力电子技术，2000（2）：7-9.

[8]张仲超，陈辉明.50kHz IGBT超音频感应加热电源[J].电力电子技术，1995.

[9]全亚杰.感应加热电源的发展历程与动向[J].电焊机，2001，131（11）：36.

[10]熊腊森，全亚杰.高频感应加热逆变电源的研究[J].电焊机，1999，29（12）：18-20.

[11]李东仓，吕振肃，杨磊.串联谐振并联输出IGBT 逆变器研究[J].电力电子技术，2000，34（2）：16-18.

[12]胡刚，陈为.IGBT 高频感应加热电源的研制[J].青岛海洋大学学报，2003，24：88-89.

[13]刘星平.采用脉宽调制器SG3525 控制的新型单相交流调压电路[J].机床电器，2002，29（2）：43-44.

清洗设备加热方式的改进 第7篇

1 方案

(1)去除原来水箱内的蒸汽管道,代之以6根单管容量为6kW的电加热管。每三根加热管为一组,联接成星形或三角形,以实现功率可调。每个水箱内安装一个测温探头,并配备一个温控仪,操作工可根据工作需要,设定温升的上、下限,仪表即可自动控制加热管进行工作。

(2)热水槽外加装岩棉保温层,以减少热力散失,缩短升温时间,提高热能效益。

(3)每台设备配备一个电箱,方便操作者对设备进行独立操作,并加装漏电保护装置。在电箱面板上安装一个钮子开关(kA),串接在控制电路中,操作工可随时干预加热过程,以实现方便、节能的目的。(具体的电气控制图如图1所示)。

2 计算

四台设备的总功率设计为63~180kW之间,以满足冬、夏不同温度的需要。经测算平均温升时间为1.2度/分钟,达到工艺要求。

计算过程如下。

清洗机水箱容积为980mm×920mm×250mm。大清洗机有两个水箱,小清洗机有一个水箱。此三个水箱规格相同。单水箱装满水(清洗剂)的重量(质量M)为226kg。单热水槽的容积为0.6立方米,对应的水(清洗剂)的重量为600kg。也就是说,需要加热的液体总重量不足2000kg。

考虑到实际使用时,清洗剂少于额定容积,根据热力学公式Q=M·C·△T(M:质量;C:水的比热容量4200J/kg;△T:温度变化量)

计算出1000kg水从0℃加热到80℃需要的功率为Q=1000×80×4.2×1000=336000000J=93.33kW·H。

考虑到夏季、冬季室温平均差异有30度,实际温升量不到80度。设计的最大总功率为180kW,最小总功率为63kW。

3 预计年经济效益

改造前原蒸汽费用每月43000余元,每年516000元。改造后加热管在63kW-180kW之间,按平均使用总功率114kW计算,每天加热6小时。

每月用电量:

电费为:

17100×0.641=10960元。

每年电费为:

感应加热设备论文 第8篇

关键词：OSM-TS新型耐火纤维,真空高温,加热设备

目前，国内真空高温感应加热设备上普遍使用的耐火材料是耐火粘土砖制品和各种硅酸铝纤维制品。耐火粘土制品主要是为耐火砖形式，整体成型困难，这样就不可避免存在一些如耐压强度低、荷重软化点低、抗化学腐蚀性差等缺陷，导致衬体材料使用一年左右的时间会出现大面断裂、坍塌现象。因此在设计时寻找一种新型、可以替代进口的新型耐火材料，对于提升设备整体性能、提高产品焊接质量起着重要的作用。

本文是基于对研制的真空高温感应加热设备中，采用OSM-TS多晶莫来石耐火纤维的性能效果并结合耐火材料的发展趋势，进行了初步的分析和研究。

1 国内真空高温感应加热设备的耐火衬体材料在使用中存在的问题及原因分析

1.1 存在的问题

国内真空高温感应加热设备的耐火衬体主要是以耐火粘土砖制品砌筑而成的，常用的是轻质粘土砖和重质粘土砖两种形式，而各种硅酸铝纤维制品通常用作保温隔热层，很少作为整体炉衬使用。

根据这些耐火衬体材料在真空高温感应加热设备的使用及维修情况，现有的耐火衬体存在以下问题：

1)每次开炉的升温、降温时间长，分别需要4～5小时。

2)使用寿命低，2、3年左右就出现大面积断裂、坍塌，需要全部拆除、新制。

3)每次新制的衬体内有一定的湿度，在投入使用前必须按照规定的升温曲线经过100小时左右的烘炉。

4)整个衬体结构笨重，操作者劳动强度大。

1.2 原因分析

轻质粘土砖体内部气孔多且分布均匀，所以体积密度较小，作为设备耐火砌体时重量轻、保温性好。用于周期作业炉，可缩短升温时间、提高热效率，但由于其存在耐压强度较低、荷重软化点低、抗化学腐蚀性较差、残存体积变化大、高温结构强度低、耐急冷急热性弱等缺陷，导致使用寿命降低。重质耐火粘土砖制品的耐火度和结构强度都比较好，但作为衬体使用存在热惯性大、结构笨重等不足。

耐火砖衬体结构对砖体杂质成分、砖体外形尺寸都有较高的要求，在砌筑时衬体砖缝大小、耐火泥的配制都必须严格符合国家筑炉技术条件。但目前国内生产的砖体对微量元素及外形尺寸的控制不很严格，高温下这些元素及尺寸偏差易造成砖体与加热器粘接在一起，致使加热器和砖体损坏。每次设备维修周期长、劳动强度大，不仅制约了科研生产的顺利进行，而且造成设备和能源的浪费。所以耐火衬体的材料选取直接影响了设备热效率、能耗大小和使用寿命。

2 OSM-TS新型耐火纤维在真空高温感应加热设备上的应用

2.1 OSM-TS新型耐火纤维与普通硅酸铝系非晶体耐火纤维、耐火粘土制品的对比分析

OSM-TS多晶莫来石耐火纤维属于硅酸铝系晶体纤维，是国内近几年研制出来的一种通过湿法真空压滤而成的新型硬质纤维制品，OSM-TS多晶莫来石耐火纤维是Al2O3含量为72%的晶体纤维，其理化性能指标见表1所示。

普通硅酸铝系非晶体纤维制品中以普通硅酸铝、高纯硅酸铝纤维制品及含铬硅酸铝及高铝纤维使用较多，它们的Al2O3含量都在60%以下。

硅酸铝系非晶体纤维制品虽然体积密度小、导热系数低、重量轻，但长期使用温度在1100℃以下，高温下线收缩系数较大(1000℃时2%，1300℃时接近4%)，属于不定形耐火隔热材料，所以很少作为整体耐火衬体使用，通常在耐火衬体中只作隔热层或绝热层，在真空高温感应加热设备上不能作为全衬体使用。

OSM-TS多晶莫来石耐火纤维与目前广泛使用的硅酸铝系非晶体纤维制品相比在Al2O3含量、耐火温度、产品形状等方面有显著的优点。OSM-TS多晶莫来石耐火纤维与耐火粘土制品相比，在导热率、体积密度、结构强度、收缩率、使用温度、抗冲刷性能等方面有显著的优点。

2.2 使用效果

新研制的真空高温感应加热设备自投入使用以来，根据焊接出的产品的试验结果，OSM-TS多晶莫来石耐火纤维作为衬体有如下显著优势：

1)由于衬体隔热保温性能提高，设备热惯性降低，设备有功功率可以达到80%，提高了生产效率，节能效果显著。

2)良好的耐急冷急热性使衬体使用后不再出现大面积的开裂、坍塌，使用寿命得到很大提高。

3)衬体重量比耐火粘土制品衬体减轻了近三分之一，实现了新制设备的轻型化。

4) OSM-TS多晶莫来石耐火纤维有一定的结构强度，但其机械加工性能好，易于切割成不同形状，安装、维修都非常方便。

3 结论

OSM-TS多晶莫来石耐火纤维衬体在真空高温感应加热设备上使用，由于选用的材料综合性能好，设备的热效率极大提高，节能效果显著。在以后真空高温感应加热设备的设计制造中有着较好的推广应用前景。

参考文献

[1]中国机械工程学会热处理专业分会编.热处理手册, 第3卷.热处理设备及工辅材料.机械工业出版社, 2001.

[2]中国机械工程学会热处理专业分会编.热处理设备与设计.山东人民出版社社, 1979.

低功耗设备的无线感应供电技术研究 第9篇

1.无线感应供电技术中无线感应供电的原理分析

无线感应供电系统的主要组成部分包括发射端与接收端,其系统构成如图一所示:

在无线感应供电系统进行正常工作的时候,首先是通过高频调制模块或谐振变换器将由系统发射端电源所提供的直流电或者交流电转化为一种高频交流信号,然后再通过驱动系统中的发射线圈,让发射线圈在其所处周围一定距离的空间范围内产生一种高频变化但磁场强度却很小的电磁场。无线感应供电系统的接收线圈处于这个由发射线圈所产生的电磁场中,在接收线圈中,发射线圈磁通量的高频变化会产生一定幅值的高频感应电动势。然后再通过加在系统接收线圈两端之上的电容滤波电路或者桥式整流电路,就可以将其作为直流电为负载进行供电输出[2]。在无线感应供电系统中,其一个发射端能够驱动两个或两个以上的接收端,功能十分强大。在无线感应供电系统工作的时候,其相对位置关系可以允许出现一定的动态变化,但是必须要严格保持在一定的距离范围之内,只有这样才能够确保能量传输的稳定性,否则只会导致能量传输受到极大负面影响。

2.无线感应供电技术中的关键技术分析

在无线感应供电系统中,其接收线圈与发射线圈之间的气隙要比一般的电磁铁大很多,而且这两个线圈之间的磁耦合关系处于松耦合的范围之内,所以也就可以将无线感应供电技术称为松耦合感应电能传输技术,从其名称也能看出该技术的特殊之处。同时,一般用在磁性元件分析过程中的变压器模型在无线感应供电技术中不再适用,要想对无线感应供电系统中的电磁关系进行分析必须要使用耦合电感模型来进行,并且还要对磁化电感与漏感对无线感应供电系统工作产生的影响进行充分的考虑。

无线感应供电技术所具有的松耦合特性使得系统中接收线圈与发射线圈之间的耦合电感系数十分小,如果发射电流的调制频率越低,则其线圈上所产生的热损耗就越大;反之,如果发射电流的调制频率越高,则线圈上产生的热损耗就越小。可见,无线感应供电技术中的一项关键技术就是如何将系统发射端的调制频率进行合理提高。虽然谐振软开关技术具有功率因数高、效率高等优点,但同时也存在着电路复杂、成本较高等劣势,因此考虑到低功率应用情况一般都是采用PWM硬开关逆变技术。

此外,无线感应供电系统还有另外一个关键技术,也就是对发射线圈与接收线圈的参数、形状以及安装位置的设计。一般来讲,发射线圈常安装在固定的台面或者基座内,适合设计圆形或矩形。接收线圈一般都安装在设备的内部,要结合设备内部的具体空间情况来设计其形状。

3.结论

综上所述可知,受到各方面因素的影响,使得当前能够适用在低功耗设备上的无线感应供电技术十分缺乏,本文所分析的这一种在移动低功耗设备上适用的无线感应供电技术具有非常多的优点,不仅采取了安全的无线连接方式,而且还能够进行持续的可动态供电,市场应用前景非常广阔。今后随着对低功耗设备无线感应供电技术研究力度的加大与深入,适合用在低功耗设备上的无线感应供电技术将会以更快的速度被研发出来。

摘要：进入新时期以来,随着社会各方面的快速发展,人们的生活水平也上升到了一个新的高度,加上建设环境友好型、资源节约型社会等节能性发展战略口号的提出,使得整个社会发展呈现出了一种节能减排、绿色环保的良好趋势,这也就使得低功耗设备受到了越来越多人的欢迎,各行各业也开始加大对低功耗设备的开发与研究,手机、检测仪表、医疗仪器等就是一些最常见的低功耗设备器材,虽然低功耗设备具有耗能少的突出优点,但同时也存在着一些无法忽视的缺点,比如手机、检测仪表这类低功耗设备一般都是采用有线连接供电方式,使得其在给电池充电的过程中存在着阻碍运动、接插危险等不安全因素,不仅影响到了设备的使用,而且还会给设备使用者的安全带来一定的问题,这就为无线感应供电技术的发展与应用提供了广阔的市场。本文主要就是对低功耗设备的无线感应供电技术进行研究,介绍了一种依靠电磁场耦合感应、采取的是无缆线联接方式的无线感应供电技术,首先对无线感应供电技术的工作原理进行了分析,并对这一无线感应供电技术中的关键技术进行了探讨。

关键词：低功耗设备,无线感应,供电技术

参考文献

[1]薛俊伟,黄岳山,杜欣,吴秀勇,曾伟杰,席玉胜,陈益民,赵毓,吴凯.蓝牙低功耗可穿戴血氧监测设备的设计[J].中国生物医学工程学报,2015,06:701-707.

电子设备防感应雷方法研究 第10篇

关键词：感应雷,屏蔽,接地,全铜编织带

0 引 言

目前,电子设备的场地的防雷系统由避雷针、地网、供电线及信号线避雷器、避雷带和避雷网等。避雷针主要是针对直击雷电起到防范作用,避雷器主要是防止雷电从供电电缆和通信线缆窜入电子设备,避雷带也是防止直击雷对设备和机房造成伤害。但设备全系统对感应雷的防护没有采取有效的措施。

某型电子设备由于地理位置特殊,地处高山,靠海较近,周围没有遮挡,在雷雨季节里,该地区雷电发生较为频繁。电子设备场地已经采用了常规的防雷措施,但电子设备经常遭受感应雷袭击。雷电过后,大部分分机都受到不同程度的损坏,造成了较大经济损失。设备恢复周期较长,且影响设备的正常使用。

经过长时间的研究,提出了三次放电防感应雷的理论,并研究出一套实用的防感应雷的方法。利用该方法对电子设备采取防感应雷措施后,三年来电子设备再未遭到感应雷,作用十分显著。

1 感应雷的特性

雷电在发生时产生强大的电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、剧变的电磁场和电磁辐射等物理效应。

电磁感应的脉冲频段为100 Hz～100 kHz,持续时间为毫秒到秒的量级。雷电反击以及雷电过电压波能够沿架空导线、天线、天线馈线、电缆外皮和金属管线等窜入仪器和设备。电磁脉冲感应在线缆上的电压可以达到300～400 kV,对计算机网络和电子设备的损害是巨大的。

2 防感应雷传统方法

防感应雷传统方法[1]主要有加装避雷器、采取屏蔽措施和接地。

避雷器安装在要被保护的线路上,将雷电的高压脉冲进行拦截和释放。

屏蔽是使用金属网、箔、壳、管子等导体把需要保护的对象包围起来,把闪电的电磁脉冲从空间入侵的通道全部阻断。所采取的措施要相互联系,形成一个全方位的防护体系。

接地是与以上防雷措施配合的,良好的接地才能有效地释放闪电的能量入地,降低引下线的电压。也是为分流和屏蔽服务的,是整个防雷工程最基础的一环。

3 电子设备防感应雷的一种有效方法

利用避雷器预防感应雷不适合电子设备系统,主要是因为电子设备信号有着严格的时序关系,在天线的信号线上加装避雷器会对电子设备的信号时序产生延迟。

3.1 设备遭受感应雷的原因

由于电子设备场地已经采取了防雷手段,但还遭到感应雷的袭击。分析原因是,现有的防雷设施主要是针对直击雷的防护,事实证明,防雷设施对直击雷很有效果,设备使用近十年来,从未遭到直击雷的伤害。所安装的避雷器都是连接在通信信号线缆上,通信设备很少因感应雷而损坏。

电子设备与天线间的各种信号传输线成为感应雷电磁脉冲的“接收天线”,感应的高电压和大电流沿着传输线进入电子设备,使电子设备陷于瘫痪。

电子设备与天线间的各种信号传输线都是带屏蔽网线缆,且屏蔽线都接地,但还会遭受感应雷,究其原因,电磁脉冲感应在线缆屏蔽网上的电压可以达到300～400 kV,高压电流在流向地的瞬间以电磁方式在信号的芯线上产生几百伏的脉冲电压,即二次雷击,二次雷击可以将信号线缆两端的设备击坏。为定量地分析雷电发生时,感应电压、电流的大小和形成过程,需建立电线电缆的电磁场模型。

3.2 电线电缆的电磁场模型

电磁干扰的自然源可看作一个与实践相关的电流偶极子。其模型如图1所示。

由图1有如下结果[2]:

其中Ux,Ur是柱坐标系的单位矢量。

式中:

这里,但x→0时,D′→D,既偶极子靠近地平面。

假定导电通道截面很小,且垂直地面,从式(1),(2)有以下结果:

D≫d1时,式中除最后一项外,其他各项都可以忽略不计,那么式(1)变为:

因此,远区的场强与观测点至源的距离D成正比,磁场在垂直于电流柱的平面上,在远区只需要计算最后一项。

近场计算时,式(1),式(2)中的各项均需计算,D较小时,两式中除最后一项外其余各项对场强影响较大,可以看出近场EMI与电流强度成正比,电流的大小随时间的变化率对近场强的影响较小。

受辐射的电缆上的感应电压根据实际情况,由式U=∫Edx积分计算。

在雷电发生时,感应雷在电缆的屏蔽层上产生300～400 kV电磁感应脉冲,属于近场感应,利用式(1),可以计算出,在芯线上感应的电压约为1/1 000,即为300～400 V,这样高的电压感应在电缆芯线上,足可以将电缆两端的设备击坏。

利用这个计算结果,如果在屏蔽电缆外面再加一层屏蔽网,在感应雷发生时,在线缆原有的屏蔽层上感应的脉冲电压有几百伏,称之为二次放电。二次放电形成的几百伏的脉冲电压流向地的过程中,会形成第三次放电,在最里层的芯线上感应的电压为几百伏的1/1 000,也就接近于零了,称之为三次放电。三次放电可以有效地化解感应雷对电子设备破坏,在屏蔽电缆外面再加一层屏蔽网对电子设备组成和性能不做任何改动。具有成本低,操作简单的特点。

3.2 防感应雷的一种有效方法

三次放电防感应雷的方法主要是在电子设备天线与电子设备之间、机柜之间的信号线缆上再加一层屏蔽网,电子设备信号线缆就有了两层屏蔽网。该方法的实施按以下步骤进行:

(1) 首先准备好足够的作为屏蔽网的全铜编织带,编织带为桶状。对能够拔起插头的信号线缆,把插头拔下,将整根线缆插入全铜编织带内,每30 cm处用塑料扎带将全铜编织带和线缆扎住。

(2) 对于已经锈蚀不能够拔起插头的信号线缆或插头过大编织带不能穿入的线缆,需要制作屏蔽网,工作较为繁琐。需将桶状全铜编织带在中间剪开。

(3) 剪开全铜编织带的方法,需准备一根1.5 m左右长的铁棒,将铁棒插入全铜编织带内,然后在全铜编织带上沿剪开方向涂上一层5 mm宽的焊锡膏,使用200 W的电烙铁,在焊锡膏上均匀地焊上一层5 mm宽的焊锡。由于全铜编织带内穿有铁棒,在焊接的过程中,屏蔽网不至于上下两层焊接在一起。最后用铁皮剪子顺着5 mm宽焊锡层剪开。这样桶状全铜编织带被加工成片状的屏蔽网,剪开的屏蔽网两个边较为毛糙,有利于后面的缠绕工作。需要说明的是全铜编织带必须剪开,不可以直接使用,如不剪开,在缠绕时全铜编织带间会打滑,中间会出现缝隙,出现缝隙后就不能对感应雷形成完全的屏蔽。

(4) 将剪开屏蔽网从线缆的一段开始缠绕,为了操作方便可以将屏蔽网剪成1 m一根,注意缠绕时候必须屏蔽网互相叠压,不能留缝隙,缠绕时在每20 cm处用塑料扎带扎住,直到缠完整根线缆。缠绕时屏蔽网必须压在两边插头的根部。在遇到多根线缆时,可以将多根线缆一起成捆缠绕。

(5) 对于天线座下面连接电子机房的多根电缆的屏蔽,可以采用屏蔽盒进行屏蔽,对于不能装入屏蔽盒线缆需用屏蔽网进行屏蔽。屏蔽盒可用镀锌铁皮制作,大小和长度以包裹住电缆为准。

(6) 最后一步是接地。在两端的插头处用0.5 mm厚的铜皮将屏蔽网包在插头的尾部,露出大部分插头,不影响日后的插头的拔插操作。制作或购买金属扎扣,将铜皮和屏蔽网扎住。

用200 W电烙铁将铜皮、屏蔽网焊接在一起。在铜皮上焊接接地线,接地线用螺丝与地线连接在一起。每根线缆采取多点接地,有利于对感应电流的施放,在缠绕好屏蔽网上焊接接地线,焊接多少根接地线视线缆长度而定,一般1.5 m左右处焊接一根接地线。

屏蔽盒也要采用多点接地,在室内的屏蔽盒可以用铜螺丝固定连接接地线。

要注意的是,所有工作完成后,不可在屏蔽网上涂油漆进行保护,其原因是,屏蔽网的每根铜丝间相互接触形成了无数个网状细小屏蔽窗口。如果屏蔽网涂上油漆后,每根铜丝间由于渗入了油漆,相互间不再有接触,就不能形成网状细小屏蔽窗口,屏蔽效果会大打折扣。

4 结 语

电子设备预防感应雷都是一个薄弱环节,预防感应雷要针对不同设备的结构和地理环境做好针对性的分析。在做防护的过程中一定要工作细致,不可马虎,特别要考虑到海边环境长时间盐雾腐蚀造成的接地不良影响,尽可能地将接地线采取焊接方式连接。对信号线缆进行全方位的屏蔽,不留死角,防止雷电电磁脉冲的窜入。该方法适用于所有需对感应雷的防护的电子设备和计算机网络。

参考文献

[1]李景禄.现代防雷技术[M].北京:水利水电出版社,2009.

[2]FWILSON P.Fields radiated from electrostaic discharges[J].IEEE Trans.on EMC,1911,33:10-18.

[3]苏邦礼.雷电与避雷工程[M].广州:中山大学出版社,1997.

[4]虞昊.现代防雷技术基础[M].北京:清华大学出版社,2005.

[5]刘刚,邓春林.防雷与接地技术概论[M].广州:华南理工大学出版社,2011.

[6]国家能源局.DL/T381-2010电子设备防雷技术导则[S].广州:中国电力出版社,2010.

[7]陈家斌,高小飞.电气设备防雷与接地实用技术[M].北京:水利水电出版社,2010.

[8]刘兴顺.建筑物电子信息系统防雷设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.

[9]王常余,皱跃平.电气接地防雷190问[M].上海:上海科学技术出版社,2009.

关于防范感应雷对广电设备的损害 第11篇

1 感应雷造成的损机现象

在直击雷以及电力线感应雷的作用下, 广播电视设备遭受到雷害, 前者往往会造成设备爆炸、发生火花等现象, 其危害较大, 后者引起停电、断电等现象, 其危害较小, 但是, 无论何种影响, 都危害着正常的生产、生活, 要解决其问题, 必须了解雷害下的设备反应现象。

在雷电环境下, 架空明线感应雷电流沿着导线进入机房, 在其作用下, 相关性元件则会受到损坏。一般来说, 雷击环境下, 在直击雷的作用下, 射频输出部分所产生大部分设备损坏, 感应雷作用下, 则会给调压器、稳压器带来危害。由于雷击期间, 感应雷电流往往从不同的路径, 如机房避雷针、房屋避雷带、架空明线等几乎同时到达机房, 因此就会有一定的地位差存在于避雷地线、设备保护地以及电源零线之间, 而在电位差的影响下, 设备机架内往往会形成对雷击的反击, 虽然设备处于停机状态, 但是, 低压稳压电源盒保险丝会出现爆裂、三相发电机磁力消失等现象。

2 防范感应雷对广电设备损害的措施

感应雷是引起设备损害的重要原因, 在设备保护中, 必须强化感应雷防御, 同时防范设备反击过程中给设备带来的损害。

2.1 感应雷的防范

在感应雷防范中, 不仅要做好电阻接地、进线改架电缆工作, 而且要进行定期的检查和事故防御, 具体表现在:其一, 进行规范化接地。接地装置的接地电阻一定要在规定标准范围之内, 一般情况下, 在低压中性点直接接地系统中, 100千伏以上的变压器的接地电阻最大电阻为4欧, 在重复接地的条件下, 最大接地电阻为10欧, 在100千伏以下, 其最大接地电阻是10欧, 若进行重复接地, 则为30欧;当变压器电阻不符合标准化范围时, 则要进行加固处理, 尤其在雷区, 变压器选放的位置可以依据垂直接地体根数进行计算后确定, 如接地电阻是1欧姆时, 其土壤电阻系数为30;接地电阻是4、10、15、20、30时, 其所需要的垂直接地根数在土壤系数分别为0.4X106欧姆·米和1X106欧姆·米的条件下, 分别为3, 10;2, 4;1, 3;1, 2;1, 2。三相四线制电线要在标准流程下进入机房, 当感应雷电流有高压存在时, 感应雷电流向地放出高压避雷器, 残余电压在经过变压器后, 一部分同感应雷电流一样, 将避雷针放出, 另一部分则沿着低压电缆线进入机房, 因此要实现设备的保护工作, 首先要对变压器电阻进行规范化接地, 以防止接地不规范而造成变压器故障或是广播电视设备遭受雷击现象的发生。其二, 为了有效对高压侧感应电缆进行控制, 提升其抗压作用, 需要电缆两端的金属外皮与接地装置进行良性接触, 以铠装电缆代替空空明线。在室内电屏上将阀型雷耦合的能量和感应雷电流脉冲分别加入到三个相线上, 同时, 以有效防止低压侧感应电流直接冲进机房, 若出现全线埋地电缆困难, 则可采用铠装电缆, 并要求其长度大于或是等于50米, 进行直接埋地后引入, 并在其入端处将接地装置与电缆金属外皮连接, 再将阀型避雷器安装在电缆与架空线相连接处, 实现与铁脚链一起接地。其三, 对避雷器的检验工作也很重要, 一些地方往往将工作停留在安装上, 而忽视安检以及维修工作, 这就不能实现防雷作用, 因此, 在工作中, 要定期对高低压避雷器进行安检, 尤其在雷雨较为频繁的季节, 要做好雷雨前的检查, 及时发现隐在问题, 并进行及时解决, 以避免雷击环境下因设备故障。

2.2 设备的保护

避雷地是通过引下线, 将避雷针、避雷带等与避雷地相连接, 使得雷电流通过该装置进行电流泄放, 从而人实现防止雷击直接进入机房而造成设备故障的一种预防性装置。设备保护地其功能在于实现人身安全保护, 将因为外界绝缘而造成设备外壳出现带电的现象进行防御, 促使电缆形成不带电的金属外壳后, 进而实现与地体或是电源零线相连接, 即为接地或是接零现象, 这不仅利于实现防雷设备自身保护, 保证其安全性工作, 而且有效实现了零导电, 利于保护人身安全。电源地也称电源接地, 是变压器或是发电机直接接地中的中性线进行连接, 并在电路中形成回路的一项现象, 其在与实现对电流的控制。

在雷击期间, 设备与感应路径具有一定的差异性, 其通过各自接地方式, 呈现出半球体散射接线形式, 而在接地体20米外处, 电阻几乎不存在, 所以, 在在此点处的电位几乎为零。但是上面的三种接地方式, 由于没有实现特殊绝缘处理, 而且很难实现对其间距的保证, 即为必须控制在40米以外, 因此, 电位差必然会出现在感应雷电流或是直击雷所发生的瞬间, 并且在通过发射设备机架内相关部位时, 往往会出现反击现象, 进而使得反击损害产生, 因此, 为了实现对反击现象而造成的危害控制, 在进行设备接地时, 要依据IEC要求, 将防雷接地与电气设备保护接地进行连接后统一接地, 这就充分利用了等电位方法进行设备反击控制, 进而实现了对防雷设备的保护以及人身安全的维护。

3 效果分析

基于上述措施, 我们通过实验方式, 对其效果进行分析, 选择地理位置较差的山区进行测验, 其发射机房海拔为310米, 受感应雷的影响较为频繁, 针对其现象, 将12 5KVA电压器对原来采用50KVA变压器进行扩容更置, 并根据电力接地电阻的最大容许值进行接地定位, 以变压器为中心, 将三条放射线进行埋设后, 向不同的方向延伸与扩展, 将每天放射线长度控制为25米, 并进行间隔5米的控制后与垂直接地线进行连接, 简易接地体长度控制在2-5米, 土壤电阻率为3 10 4欧立方米, 选择接地体数量为16, 在进行接地装置极端中, 不仅要计算出独立性的接地电阻, 而且对其作用性进行考虑, 将接地控制在10%, 此时, 其电阻范围在其规定电阻值范围之内, 对引下线进行加固处理, 并对其接地效率进行计算, 这是由于在进行垂直接地中, 多根电线进行同时接地, 在接地埋设中, 它们之间定会产生一定的差异性, 因此, 当处于泄放雷电流下, 会产生屏蔽现象, 进而使得地网作用性降低, 因此, 在加固时将其间的距离规定为5米左右, 这对于进行设备保护和防范感应雷具有一定作用, 通过改造后, 其在很大程度上消除了因三相线接地而造成的电位差而引起的反击现象, 并有效控制了反击作用下的安全事故。

4 总结

直击雷、感应雷是引起广播电视设备故障的主要原因, 虽然感应雷的危害不如直击雷危害大, 但就其作用范围以及带来的事故影响来看, 其仍旧是广播电视设备出现问题的主要原因, 因此, 必须对其问题进行分析, 并采用接地控制、变压保护、定期检查、设备防护等方式, 防范感应雷对广电设备的损害, 实现广播电视设备安全性作业。

参考文献

[1]陈志华.防范感应雷对广电设备的损害[J].广播与电视技术, 2010 (07)

[2]陈志华.“村村通”广播中的防雷问题——防感应雷[J].有线电视技术, 2011 (06)