確(què)保變壓器供應商了(le)解變壓(yā)器的負載(zǎi)類型,知道中頻電源的變壓器負載是一個整流型負載,應該維(wéi)持在變壓器銘牌所標注的(de)效(xiào)率。通常我們通(tōng)過K係數來衡(héng)量變壓器的諧波引起的損耗,通常6脈衝的整流變壓器的K係數為K-9,而12脈衝的整(zhěng)流變壓器的K係(xì)數是K-4.通常情況下整流變(biàn)壓器的效率達(dá)到99%是完(wán)全有可能的,通常情況下我們取98.5%。
變壓器二次和中頻電源的連接線的能量損耗是非常小的,考慮正常的電流密度來(lái)考慮母排及電(diàn)纜,每米的能量損耗為6/V%。這裏的V是就是中頻電(diàn)源的進線(xiàn)電壓,我們比方說,變壓器的一次電壓(yā)為10KV,二次電(diàn)壓為575V,就是變壓器離電源盡可能的近(jìn)。在任何情況下,最大限度的縮短變壓(yā)器和電源之(zhī)間的距離是有(yǒu)利於降低電源側的能量損(sǔn)耗的。
下麵是<700Hz時,主要元件損耗的一個(gè)比較:
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SCR
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IGBT
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Series
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Parallel
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Series
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Parallel
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DC Choke
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1.1%
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1.9%
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1.1%
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1.9%
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didt chokes
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0.9%
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0.45%
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0%
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0%
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Devices
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0.8%
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0.58%
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1.6%
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1.2%
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(Rel#)
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(2)
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(1)
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(4)
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(2)
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Total
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2.8%
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2.9%
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2.7%
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3.1%
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通過(guò)上麵的比較,有些相對(duì)比較小的差別,在低頻的工作時,IGBT的損耗相對於SCR要高,應為在同樣的(de)電(diàn)流情況下,IGBT的數量要多。但是隨(suí)著頻率的增加,SCR的額定容量下降,通常來說在(zài)2KHz以上,IGBT變得更有優勢。
四(sì)、諧振電容
諧振電容(róng)的損耗通常我們考慮為(wéi)大(dà)約~0.15W/100kVAr。不管(guǎn)是串聯諧振還是並聯諧振,對於諧振電容來說(shuō)都是(shì)用於補(bǔ)償線圈滯後的功率因數(shù),所(suǒ)以(yǐ)損耗來說也沒有太大的區別。
然而(ér),在實踐中用大容量的電容更有能(néng)耗優勢,因為大容量的電容的使用,能夠減小電(diàn)容櫃的尺(chǐ)寸,減(jiǎn)少電容器的數量,當然也好(hǎo)減少(shǎo)連接電容器母排的數量,所以能耗(hào)相對於更低。
五(wǔ)、輸出母排
我們用(yòng)正常的電流密度來考慮,典(diǎn)型的損耗可以用下麵(miàn)的數據來估算:
對於水冷母排來說(shuō)每米的損耗為(wéi)0.1%
對於風冷母排來書每米的損耗(hào)為0.065%
所以,單從能(néng)量損耗的角度來考慮,盡(jìn)可能(néng)減少逆變輸出和電爐之間的距離以及(jí)水冷電纜的長度是尤為重要的(de)。雖然風冷的母排有更高的效率,但是風冷母排運行時也需要更多的母排及更大的冷卻空間。翻倍(bèi)數量的母排並不能夠降低一般的損耗。下麵(miàn)很明顯的能夠說明:
銅母(mǔ)排在40攝(shè)氏(shì)度時的電阻率為1.86u-ohm cm(這裏假設冷(lěng)卻水溫(wēn)度低(dī)於攝氏40度)
銅母排(pái)在85攝氏度(dù)時的電(diàn)阻率為2.16u-ohm cm(這裏假設環境溫度為35攝氏度)
用一塊水冷母排時,對(duì)應的能量損耗(hào)為(wéi)1.86 x 1^2 = 1.86
用兩塊風冷母排時,對應的能(néng)量損耗為2.16*((1/3)^2 + (2/3)^2) = 1.20因為用(yòng)兩塊母排載流(liú)量並(bìng)不是50/50,而是33/67。
六、水冷電纜(lǎn)
通常情況下:水(shuǐ)冷電纜的損耗為: 0.23%/m
水冷電纜的能量損耗要比(bǐ)輸出母排高很(hěn)多,所(suǒ)以設計時,盡可(kě)能的(de)減小水冷電纜的長度尤(yóu)為(wéi)重要, 增加水冷電纜的數(shù)量對減小能耗(hào)也是有幫助的,但是通常情況下,傾爐時過多(duō)的水冷電纜是不太實際的。
七、電爐部分
電路部分就是能(néng)量損耗最大的部分,但是可(kě)以通過下列手段能夠做到節能:
--- 使(shǐ)用好(hǎo)的,幹淨的爐料
--- 組織好的爐料及造型,提高爐子的(de)使(shǐ)用率(lǜ)
--- 養成良好(hǎo)的蓋爐(lú)蓋的習慣
--- 維護好爐襯,避免搭橋,不(bú)要在爐襯太薄是繼續使用
7.1 電氣(qì)損(sǔn)耗
感應線圈的電氣效率主要取決於線圈形狀、金屬的電阻率和頻率,在有效線圈的直徑和高度比為1,熔池的內徑為(wéi)線圈內徑的0.75-0.8,運行頻率在200到300Hz時,線圈部分的電氣損耗為:
線圈的電氣損耗:約(yuē)18%
磁(cí)軛及短路環的損耗:約為1.5%
總的損耗為:19.5%
以上的計算都(dōu)是基於線(xiàn)圈銅管的截麵積(jī)是矩形管,線圈的占空比大於0.8的設(shè)計,矩形管的線圈的要圓管的線圈高出3%左右。
7.2熱損耗
熱損耗主要取決於爐襯材料的導熱(rè)係數(shù),但是對於鑄鐵應用案例,通常都(dōu)是用石英砂爐襯,
帶爐蓋,功率密度(dù)在500KW每(měi)噸的熔化爐(lú),熱損耗在10.6% - 2.3%(1噸-25噸)
帶爐蓋,功率密度在750KW每噸的熔(róng)化爐,熱損耗在7.1% - 1.5%
不帶爐蓋(gài),功率密度在500KW每噸的熔化爐,熱損耗在24.2% - 6.9%(1噸-25噸)
不帶爐蓋,功率密度在750KW每噸的熔化爐(lú),熱(rè)損耗在16.1% - 4.6%
通過上麵的比較,我們能夠很明顯的看出高功率密度帶爐蓋的設計能夠提高效(xiào)率,在滿路鐵水保(bǎo)溫或升溫時有明顯的(de)優勢。
7.3電氣損耗及熱損耗的綜合考慮
通過下列表格的對(duì)比,我們看(kàn)出中頻熔化電爐的(de)熱損耗和電氣損耗(hào)對總體損耗的影(yǐng)響是非常有趣的。