Мощные твердотельные СВЧ установки третьего поколения на MOSFET транзисторах

Назначение мощных твердотельных СВЧ установок третьего поколения на MOSFET транзисторах:

Сверхвысокочастотные ТВЧ генераторы предназначены для непрерывной индукционной сварки стальных прямошовных труб, а так же плавки стекла, камня, окислов, огнеупорных материалов по бестигельной технологии и многих других применений, где требуется большая мощность и высокая частота. Работа генератора контролируется системой PLC программного контроля и интерфейсом с диагностикой и отображением запуска.

Состав и назначение устройств:

Выпрямитель

Содержит несколько LC контуров  для фильтрации гармоник выходного сигнала. Коэффициент нелинейных искажений которого, не превышает 1%, благодаря этому сокращаются скачки выходного напряжения.  Это позволяет обеспечить высокое качество сварного шва и избежать помех в электрической сети.


Понижающий (повышающий) трансформатор

В зависимости от выходной мощности, ТВЧ установки комплектуются различными по мощности и коэффициенту трансформации трансформаторами с масляным охлаждением. От мощности 60 кВт до 1000 кВт применяются понижающие трансформаторы с 380 В на 250 В. В диапазоне мощностей от 1600 кВт до 2000 кВт применяются повышающие трансформаторы с 380 В на 480 В. Далее трансформированное напряжение подается на преобразователь.


ПреобразовательТВЧ установки

Обеспечивает преобразование в ток сверхвысокой частоты для сварки труб и бестигельной плавки.  Преобразователь реализован на MOSFET транзисторах IRFP460 компании USA IR и диодах DSEI60-06A компании IXYS. Выходная мощность одного силового модуля составляет 50 кВт, для увеличения выходной мощности силовые модули соединяют параллельно. Резонансные рабочие частоты зависят от выходной мощности генераторов и составляют от 620 кГц на 60 кВт, до 180 кГц на мощности 2 МВт. Силовые модули взаимозаменяемы. В сверхвысокочастотных твердотельных преобразователях применяется современная технология параллельного индукционного резонанса.


Пульт управления

Осуществляет дистанционное управление рабочим процессом.


Подвижный стол для преобразователя

Применяется при индукционной сварке прямошовных труб. Позволяет перемещать индуктор вручную вверх - вниз и вперед - назад, относительно свариваемой трубы.

Двухконтурная градирня типа вода - воздух

Служит для высокоэффективного охлаждения силовых электронных компонентов преобразователя с помощью дистиллированной воды. В качестве воды второго контура, предназначенной для испарения, служит обычная водопроводная вода, автоматически подливаемая в небольшом количестве по мере расходования. См. раздел каталога: Двухконтурные градирни.

Преимущества: 
  • КПД преобразования достигает 85%, что экономит электроэнергию и сокращает потребление воды для охлаждения. Передовая технология переключения при нулевом напряжении и нулевом токе на новейшем в мире инверторе ZVS ZCS позволяет снизить потери электроэнергии.
  • Оборудование имеет около 20-ти видов защиты, что обеспечивает его стабильную работу и предотвращает поломки. Прочитав сообщения самодиагностики на дисплее, технический персонал с легкостью может определить причины сбоя оборудования.
  • Безопасная работа без высокого напряжения. Между индуктором и стальной трубой не возникает искрообразования.
  • Низкий процент гармоник выходного напряжения при сварке труб гарантирует отсутствие брызг и высокое качество сварного шва. Стабильная выходная мощность, сварной шов выглядит в процессе сварки яркой линией. Внутренний грат представляет собой практически ровную линию.
  • Высокая надежность и стабильная работа. Совершенная электрическая схема и точные расчетные параметры.
  • При необходимости оборудование может работать на пониженной мощности генератора во время запуска трубосварочного стана или в процессе разогрева бестигельной плавки огнеупорных  материалов.

Номенклатура мощных твердотельных СВЧ установок третьего поколения на MOSFET транзисторах:


Параметр/модель
СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ
60-0,6 100-0,6 100-0,4 100-0,4 200-0,4 300-0,4
Ном. выходная мощность кВт 60 100 100 150 200 300
Выходная частота кГц 550-620 550-620 350-420 350-420 350-420 300-380
Ном. постоянное напряжение 250 В
Номинальный 300 А 500 А 500 А 750 А 1000 А 1500 А
постоянный ток 
Количество пар MOSFET модулей 2 2 2 3 4 6
Трансформатор мощн. /напряжение 90 кВА 150 кВА 150 кВА 230 кВА 300 кВА 450 кВА
400/205 400/205 400/205 400/205 400/205 400/205
Напряжение питания 380В/50Гц ±6%   * 3 фазы (четвертая линия зануление или заземление)
Потребляемый ток 139 А 230 А 230 А 349 А 466 А 700 А
Сетевой кабель, мм2 70 мм2 95 мм2 95 мм2 150 мм2 95 мм2*2 150мм2*2
Сварка стальных
труб, толщина
0,2-0,8 мм 0,2-0,8 мм 0,6-2,5 мм 0,6-3,0 мм 1,0-3,5 мм 2,0-5,0 мм

Параметр/модель
СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ СВЧ
400-0,3 500-0,25 600-0,25 800-0,2 1000-0,2 1600-0,15 2000-0,15
Ном. выходная мощность кВт 400 500 600 800 1000 1600 2000
Выходная частота кГц 250-330 200-250 20-280 150-230 130-210 130-180 130-180
Ном. постоянное напряжение 250 В 480 В
Номинальный 2000 А 2500 А 3000 А 4000 А 5000 А 4160 А 5200 А
постоянный ток 
Количество пар MOSFET модулей 8 10 12 8 высокой мощности 10 высокой мощности 16 высокой мощности 20 высокой мощности
Трансформатор мощн. /напряжение
600 кВА 750 кВА 900 кВА 1200 кВА 1500 кВА 2400 кВА 3000 кВА
400/205 400/205 400/205 400/205 400/205 400/440 400/440
Напряжение питания 380В/50Гц ±6%   * 3 фазы (четвертая линия зануление или заземление)
Потребляемый  ток 924 А 1139 А 1370 А 1827 А 2283 А 3646 А 4558 А
Сетевой кабель мм2 150мм2*3 120мм2*4 150мм2*4 150мм2*6 150мм2*7 150мм2*12 150мм2*15
Сварка стальных
труб, толщина
3,5-9,0 мм 3,5-12 мм 6-14 мм 6-18 мм 6-20 мм 10-25 мм >30 мм


Видео



Полное собрание видеороликов по применению индукционного нагрева смотрите в разделе мосиндуктор-видео.

Сопутствующие товары

Индукционные установки СВЧ Индукционные установки СВЧ Индукционные установки СЧ Индукционные установки СЧ Чиллеры ЧВ Чиллеры ЧВ Двухконтурные градирни ДКГ Двухконтурные градирни ДКГ
Вертикальный индукционный закалочный станок ИЗС Вертикальный ИЗС Программируемый индукционный закалочный станок ИЗС Программируемый ИЗС Закалка вала Закалка вала Закалка шестерни Закалка шестерни



Особенности индукционного нагрева

ТВЧ установки индукционного нагрева используется для индукционного нагрева черных и цветных металлов. Черные металлы до температуры точки Кюри 768°С нагреваются за счет магнитного сопротивления и токов Фуко. После повышения температуры выше точки Кюри, только за счет токов Фуко. Немагнитные и цветные металлы нагреваются намного медленнее только за счет токов Фуко. Поэтому магнитные стали и чугун плавят в немагнитных, например, кварцевых тиглях. А для плавки цветных металлов и сплавов используют тигли с содержанием графита, который сам прекрасно нагревается в индукционном поле и передает тепло расплавляемому металлу.
Однако, есть способ заставить индуктор эффективно нагревать цветные металлы за счет применения двухрядных катушек. Такие индукторы применяются для нагрева и плавки немагнитных металлов. Таких как медь, латунь, золото, вольфрам, молибден, алюминий.
Высокочастотная ТВЧ установка состоит из генератора, блока конденсаторов, высокочастотного трансформатора и индукционной катушки — индуктора. Индуктор и конденсаторы представляют собой резонансный колебательный контур. ТВЧ установки работают только на резонансных частотах. Транзисторные ТВЧ установки умеют подстраивать резонансную частоту в довольно широких пределах. Это нужно для использования различных по конструкции индукционных катушек — индукторов.
Именно с помощью индуктора магнитное поле передается нагреваемой детали. Силовые элементы генератора, ТВЧ трансформатор и индукционная катушка, сделанная из медной трубки — охлаждаются водой. Новейшие ТВЧ установки для термообработки труб работают без водяного охлаждения. Что очень удобно, особенно в мобильных системах.
Аббревиатура ТВЧ расшифровывается как токи высокой частоты. ТВЧ оборудование (индукционные ТВЧ установки и нагреватели) применяются для ТВЧ закалки и ТВЧ термообработки металлов. На старых моделях ТВЧ генераторы были ламповыми, затем стали применяться тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ). Современные модели генераторов для ТВЧ нагрева изготавливаются на базе MOSFET транзисторов и транзисторных IGBT модулей.
Применение современной элементной базы позволило повысить коэффициент полезного действия ТВЧ установок и индукционных нагревателей. Насколько больше энергии выделяется в виде индукционного нагрева, настолько меньше требуется мощность систем охлаждения силовых элементов самой ТВЧ установки.



Автор статьи директор компании «Мосиндуктор»
© 2013 Кучеров Вячеслав Васильевич
Авторские права защищены.
Гарантируется судебное преследование
за размещение статьи или ее части
на любом сайте кроме www.mosinductor.ru