ข้อกำหนดด้านแหล่งจ่ายไฟหลักสำหรับเตาหลอมความถี่สูง

แหล่งจ่ายไฟสำหรับเตาหลอมความถี่สูง (มักเรียกว่า "แหล่งจ่ายไฟความถี่กลาง" หรือ "แหล่งจ่ายไฟแปลงความถี่") ไม่ได้เป็นเพียงหน่วยจ่ายไฟธรรมดา แต่เป็นระบบแปลงและควบคุมพลังงานไฟฟ้าที่สมบูรณ์ ข้อกำหนดของมันสามารถสรุปได้เป็นพื้นที่สำคัญดังต่อไปนี้:

1. ข้อกำหนดด้านพลังงานและความจุ

• กำลังไฟที่กำหนดเพียงพอ: กำลังไฟที่กำหนด (กิโลวัตต์, kW) ของแหล่งจ่ายไฟต้องตรงกับความจุของเตาหลอม (กิโลกรัมต่อความร้อน) และความเร็วในการหลอมที่ต้องการ (กิโลกรัมต่อชั่วโมง)

  • กฎทั่วไป: โดยทั่วไป การกำหนดค่า 300-500 kW ต่อตัน เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับความเร็วในการหลอมที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น เตาหลอมขนาด 500 กก. มักต้องการแหล่งจ่ายไฟ 150 kW ถึง 250 kW

  • กำลังไฟไม่เพียงพอ นำไปสู่ความเร็วในการหลอมที่ช้ามาก ประสิทธิภาพการผลิตต่ำ และการใช้พลังงานต่อหน่วยที่เพิ่มขึ้น

• ความสามารถในการควบคุมพลังงาน: แหล่งจ่ายไฟควรมีช่วงกว้างและฟังก์ชันการควบคุมพลังงานที่ราบรื่น

  • ช่วงเริ่มต้น: จำเป็นต้องใช้พลังงานที่ต่ำกว่าเพื่อป้องกันผลกระทบจากแรงแม่เหล็กไฟฟ้าที่มากเกินไปต่อประจุเย็นและเพื่อป้องกันการบุของเตาหลอม

  • ช่วงการหลอม: การทำงานด้วยกำลังไฟเต็มที่เพื่อการหลอมอย่างรวดเร็ว

  • ช่วงการถือ/การกลั่น: จำเป็นต้องใช้พลังงานที่ลดลงเพื่อการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ

2. ข้อกำหนดด้านความถี่

• การเลือกความถี่เป็นสิ่งสำคัญ: ความถี่เอาต์พุต (เฮิรตซ์, Hz) ของแหล่งจ่ายไฟมีผลโดยตรงต่อ "ผลกระทบจากการกวน" และประสิทธิภาพความร้อนของการหลอม

  • ความถี่สูง (โดยทั่วไป 1 kHz - 10 kHz):

    • ข้อดี: ผลกระทบต่อผิวหนังที่แข็งแกร่ง ความเร็วในการให้ความร้อนที่รวดเร็ว เหมาะอย่างยิ่งสำหรับ เตาหลอมขนาดเล็ก (<500 กก.) และการหลอม วัสดุที่มีความต้านทานสูง (เช่น ทองคำ เงิน ทองแดง เหล็ก-โครเมียม-อะลูมิเนียม) ประสิทธิภาพความร้อนสูง

    • ข้อเสีย: แรงกวนแม่เหล็กไฟฟ้าค่อนข้างอ่อน

  • ความถี่กลาง (โดยทั่วไป 150 Hz - 1 kHz):

    • ข้อดี: แรงกวนแม่เหล็กไฟฟ้าที่แข็งแกร่ง เอื้อต่อองค์ประกอบของโลหะผสมที่สม่ำเสมอ ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ และการลอยตัวของตะกรัน เหมาะสำหรับ เตาหลอมขนาดใหญ่ และการหลอม เหล็กกล้า เหล็ก ฯลฯ

    • ข้อเสีย: ประสิทธิภาพการให้ความร้อนต่ำกว่าเล็กน้อยเมื่อเทียบกับความถี่สูงสำหรับขนาดประจุขนาดเล็ก

• เสถียรภาพของความถี่: แหล่งจ่ายไฟควรคงความถี่เอาต์พุตที่เสถียรในระหว่างการเปลี่ยนแปลงของโหลด (ประจุเตาหลอม) เพื่อให้มั่นใจถึงสภาวะเรโซแนนซ์อย่างต่อเนื่องและการถ่ายโอนพลังงานที่มีประสิทธิภาพ

3. ข้อกำหนดด้านคุณภาพและประสิทธิภาพของพลังงาน

• ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง: ประสิทธิภาพการแปลงโดยธรรมชาติ (AC → DC → AC) ของแหล่งจ่ายไฟเองควรสูงที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (โดยทั่วไป >95%) เพื่อลดการสูญเสียพลังงานระหว่างการทำงาน

• ตัวประกอบกำลังไฟฟ้าสูง: แหล่งจ่ายไฟความถี่สูงสมัยใหม่มักใช้ การชดเชยตัวเก็บประจุ เพื่อให้แน่ใจว่าตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของระบบยังคงสูงกว่า 0.95 ซึ่งไม่เพียงแต่ช่วยลดการสูญเสียจากกำลังไฟฟ้ารีแอกทีฟและลดภาระสายเท่านั้น แต่ยังหลีกเลี่ยงบทลงโทษจากบริษัทผู้ให้บริการพลังงานอีกด้วย

• มลพิษฮาร์มอนิกต่ำ: วงจรเรียงกระแสโดยใช้ Silicon Controlled Rectifiers (SCRs) หรือ IGBTs สร้างฮาร์มอนิก ซึ่งป้อนกลับเข้าไปในกริดและอาจส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่นๆ แหล่งจ่ายไฟคุณภาพสูงควรติดตั้ง อุปกรณ์กรองอินพุต หรือใช้เทคโนโลยีเช่น การแก้ไข 12 พัลส์/24 พัลส์ เพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดกริดที่เข้มงวดสำหรับการบิดเบือนฮาร์มอนิก (THD) เช่น การปฏิบัติตามมาตรฐาน IEEE 519

4. ข้อกำหนดด้านเสถียรภาพและการป้องกัน

• การปรับตัวของโหลดที่แข็งแกร่ง: ในระหว่างกระบวนการหลอม รูปร่าง สถานะ และลักษณะทางแม่เหล็กไฟฟ้าของประจุมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา แหล่งจ่ายไฟต้องติดตามและรักษาสถานะเรโซแนนซ์ของวงจรโหลดโดยอัตโนมัติเพื่อให้แน่ใจว่ากำลังไฟออกมีเสถียรภาพ

• ระบบป้องกันที่ครอบคลุม: แหล่งจ่ายไฟต้องมีฟังก์ชันการป้องกันหลายอย่าง ซึ่งเป็นรากฐานของการทำงานที่ปลอดภัย ซึ่งรวมถึง:

  • การป้องกันกระแสเกิน: ป้องกันความเสียหายต่อส่วนประกอบพลังงานเนื่องจากการลัดวงจรหรือการโอเวอร์โหลด

  • การป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน: ป้องกันการผันผวนของกริดหรือแรงดันไฟฟ้าเกินในการทำงาน

  • การป้องกันการสูญเสียเฟส: ป้องกันไม่ให้แหล่งจ่ายไฟทำงานโดยไม่มีเฟส

  • การป้องกันแรงดันน้ำ/อุณหภูมิ: เชื่อมต่อกับระบบระบายความร้อนเพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบสำคัญ เช่น IGBTs ตัวเก็บประจุ และคอยล์จะไม่เสียหายเนื่องจากการร้อนจัด

  • การป้องกันการลัดวงจร/วงจรเปิดของโหลด: จัดการกับสภาวะการทำงานที่รุนแรง

5. ข้อกำหนดการเชื่อมต่อกริด

• แรงดันไฟฟ้าอินพุต: ขึ้นอยู่กับระดับพลังงาน พิกัดทั่วไปคือ 380V, 660V, 10kV ฯลฯ แหล่งจ่ายไฟควรทำงานตามปกติภายในช่วงความผันผวนของแรงดันไฟฟ้ากริด ±10%.

• ความจุของกริด: ความจุของหม้อแปลงไฟฟ้าของโรงงานต้องเพียงพอที่จะทนต่อกระแสไฟกระชากสูงเมื่อเตาหลอมเริ่มทำงาน มิฉะนั้น อาจทำให้แรงดันไฟฟ้ากริดลดลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งส่งผลกระทบต่ออุปกรณ์อื่นๆ ในสายเดียวกัน

การเปรียบเทียบโดยย่อของประเภทแหล่งจ่ายไฟที่แตกต่างกัน

รายการตรวจสอบการปฏิบัติสำหรับการเลือกแหล่งจ่ายไฟ

เมื่อเลือกหรือประเมินแหล่งจ่ายไฟสำหรับเตาหลอมของคุณ ให้พิจารณาคำถามต่อไปนี้:

• กำหนดความต้องการในการผลิต:

  • โลหะชนิดใดที่จะหลอมเป็นหลัก? ความต้านทานของพวกมันคืออะไร? (กำหนดทิศทางความถี่)

  • ความจุสูงสุดต่อความร้อนคืออะไร? รอบการหลอมเป้าหมายคืออะไร? (กำหนดขนาดพลังงาน)

• ประเมินประสิทธิภาพของแหล่งจ่ายไฟ:

  • กำลังไฟที่กำหนดและช่วงความถี่เอาต์พุตของแหล่งจ่ายไฟตรงตามความต้องการของฉันหรือไม่?

  • ประสิทธิภาพการแปลงและตัวประกอบกำลังไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟคืออะไร? (ส่งผลกระทบโดยตรงต่อค่าไฟฟ้า)

  • มีอุปกรณ์กรองที่จำเป็นรวมอยู่ด้วยเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานฮาร์มอนิกของกริดหรือไม่?

• ตรวจสอบการป้องกันและความเข้ากันได้:

  • ฟังก์ชันการป้องกันครอบคลุมหรือไม่ (กระแสเกิน แรงดันไฟฟ้าเกิน อุณหภูมิน้ำ ฯลฯ)?

  • แหล่งจ่ายไฟเข้ากันได้กับตัวเตาหลอมที่มีอยู่ของฉันหรือไม่ (คอยล์ ตัวเก็บประจุ)?

  • อินเทอร์เฟซการควบคุมใช้งานง่ายหรือไม่? สามารถรวมเข้ากับระบบการผลิตของฉันได้อย่างง่ายดายหรือไม่?

• ตรวจสอบเงื่อนไขภายนอก:

  • แรงดันไฟฟ้ากริดและความจุของหม้อแปลงไฟฟ้าของโรงงานของฉันสามารถรองรับการทำงานของแหล่งจ่ายไฟนี้ได้หรือไม่?

  • คุณภาพและอัตราการไหลของระบบน้ำหล่อเย็นสามารถตอบสนองความต้องการในการกระจายความร้อนของแหล่งจ่ายไฟได้หรือไม่?

บทสรุป

โดยสรุป เตาหลอมความถี่สูงต้องการให้แหล่งจ่ายไฟมี กำลังไฟและความถี่ที่เหมาะสม ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงมาก ประสิทธิภาพเอาต์พุตที่เสถียร และฟังก์ชันการป้องกันที่ครอบคลุมและเชื่อถือได้ การเลือกแหล่งจ่ายไฟที่ตรงกับกระบวนการผลิตของคุณอย่างสมบูรณ์แบบเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุการทำงานที่มีประสิทธิภาพ ประหยัดพลังงาน ปลอดภัย และประหยัด ในการใช้งานสมัยใหม่ แหล่งจ่ายไฟความถี่กลาง IGBT ได้กลายเป็นโซลูชันที่ต้องการสำหรับสถานการณ์ส่วนใหญ่เนื่องจากประสิทธิภาพโดยรวมที่ยอดเยี่ยม