中频加工过程.docx

钢轨正火线电控使用说明书序言本说明书为使用者提供安装，参数设定，故障诊断及 日常维护本产品的相关注意事项为了确保能够正确的安 装及操作本设备，请再装机之前，详细阅读本说明书，并 妥善保管注意事项：• 安装配线，务必关闭电源•设备内部的电子元件对静电特别敏感，因此不可将异物置入设备内部或触摸主电路板• 设备内含有足以产生危险的电压，所以不可带电维修切断电源后，设备内部仍有残留电压，需放置 3 分钟 后在触摸内部主电路及零件• 务必把设备可靠接地• 决不可断水强制运行产品简介钢轨正火系统是利用中频感应加热及自动喷风冷却实现对钢轨调质，并达到要求的金相系数和物理性能中频感应加热系统是利用晶闸管作为换流元件静止变频系 统本产品具有控制方便，运行可靠，效率高等特点，有利于提 高产品的产量及质量本设备采用全数字控制，扫频启动方式， 无需同步变压器等，线路简单，调试方便，负载适应能力强，启 动可靠应用于感应加热的各个场合目录1， 设备的构成及工作方式2， 主电路工作原理3， 操作方法及注意事项4， 控制板静态及动态调试5， 常见故障及排除方法第一章：系统的构成本套正火设备主要由电器控制柜和中频电源发生器，谐振 电容器，中频变压器和感应器组成，电器控制柜由PLC发出指令， 控制加热小车及中频电源完成前进，后退，中频启动，停止，电 磁阀启动，停止等运动，并接收各反馈信号，保证设备的运行安 全。

系统工作方框图第一章 主电路的工作原理1. 1.1 整流电路原理整流电路原理主要是将50HZ的交流电整流成直流由六个晶闸管组成的三相全控整流电路，输入工频电网电压380V,控制可控硅的导通，实现输出0〜500V连续可调的直流电压如图1）现以a=30为例分析整流回路的工作过程可控硅TH1在01时刻触发如图（3），开始A相处在最高电位，同时B相处在最低电位，因而TH1和TH6同时导 电，但此时C相变成了最低电位，因此只要在02时刻触发TH2,TH1和TH2即可 构成导电回路，TH2 一旦导电即把C相电位移到TH6的阳极，同时TH6的阴极是 B 相电位，并非最低，即 TH6 承受反压由原来的导通变为截止，这样电流便从 TH6 换相到 TH2， 02 是换相时刻共阳极的换相过程也是一样的当触发脉冲在任意 a 角时，其输出直流电压为：Ud=1.35UaCosa式中：Ua二三相进线电压图 （ 2 ） 三 相 全 控 整 流 桥 电 路 在 a=0 ° ,a=30 ° 角 时 输图（3）逆变主电路的工作原理Cl理1. 1.2逆变电路丿该产品采用了并联逆变器，这种逆变器对负载变化适应能力强，见图（ 4）所示。

他的主要作用是将三相整流电压Ud逆变成单相400—10KC的中频交流电一 般，由于功率大小，进线电压等原因，逆变可控硅的数量有，4 只，8 只，16 只三 种，即采用单管，串管，并管等技术但为了分析方便，将其等效为图（3）电路下面分析一下逆变器的工作过程，假设图（3）中，先是①②导通③④截止， 则直流电压Id经电抗器Ld，可控硅①②流向Lc谐振回路，Lc产生谐振，振荡电 压正弦波此时电容器两端的电压极性左正右负，如果在电容器两端电压尚未过零 时之前的某一时刻产生脉冲去触发可控硅③④，此时形成可控硅①②③④同时导通 状态，由于可控硅③④的导通电容器两端承受反压而关断，也就是说可控硅①②将 电流换给③④换流以后，直流电流Id经电抗器Ld,可控硅③④反向电流IC谐振 回路电容器两端的电压继续按正弦规律变化，而电容器两端电压极性为左负右正， 负载回路中的电流也改变了方向当电容器右端的正电压要在过零前的某一时刻再 将可控硅①②触发导通，再次形成可控硅①②③④同时导通状态可控硅③④承受 反压关断，可控硅①②继续导通，这就完成了一个工作循环从上诉工作过程可以 看出，当可控硅①②导通时电流由一个方向流入负载，可控硅①②和③④相互轮流 导通和关断，就把一个直流变成交流，可控硅①②与③④每秒交替工作的次数也就 决定了交流电输出的频率。

1. 1.3 滤波电路滤波电路是由电抗器担任的，其作用有三：6. 1. 3. 1 滤波作用——三相交流进线电压经三相全控整流桥整流后，成为 300Hz 的脉动直流电压信号，由于电抗器的存在，经其滤波后电压变为较为平滑的 直流电压信号6. 1. 3. 2 隔离作用——将整流端的直流电压信号与逆变端的交流电压信号 进行隔离6. 1. 3. 3 限流作用——电抗器是一个电感量较大的电感，当逆变侧发生短 路或电流冲击时，限制电流的迅速上升，防止对整流电路和电网的冲击1. 1.4 负载电路负载电路是由补偿电容器C和负载电感L组成的LC谐振电路，其工作过程已 在分析逆变电路时讲过负载电路的主要形式由，平压电路和升压电路两种，如（图 5），（图 6）所示图（5） 平压式负载电路图（6） 升压式负载电路图中：Un——逆变器的输出端LD 泄放电感1. 2.4 逆变部分工作原理 该电路逆变触发部分采用的是自励工作方式，控制信号也是取自负载端，但是 主电路上无需附加启动电路，不需要预充磁，预充电启动过程，因此，主电路得以 简化，但随之带来的问题是控制电路较为复杂启动过程大致是这样的，在逆变电路启动之前，先以一个高于槽路谐振频率的它激信号去触发逆变可控硅，当电路检测到给定电压时，便控制他激信号的频率从高向低扫描，当它激信号的频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来， 并反馈到自动调频电路。

自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的扫描，转 由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行若一次启动不成功，即自动调频电路没有抓住中频电压反馈信号，此时，它激 信号便会一直扫描到最低频率，便进行一次在启动，把它激信号再推到最高频率， 重新扫描一次，直至启动成功重复启动的周期约为0.5 秒钟，完成一次启动的满 功率的时间不超过1 秒第二章 控制板原理一、 控制板适合于可控硅并联逆变电路1. 控制电路的组成(详细参见电路原理图)控制电路有以下部分组成：同步、整流触发、调节器、逆变器、启动、保护 逻辑电路2. 整流触发工作原理三相同步信号直接取自KP可控硅的阴极引线K4 (A)、K6 (B)、K2 (C)然后经RC移向，再经光耦进行电位隔离，获得6个相位互差60°的同步信号，送 入整流触发专用芯片TC787,产生6路脉冲整流触发脉冲，在经脉冲放大触发 Kp可控硅电位器W4用于微调最大导通角3. 调节器工作原理调节器包括四部分：中频电压调节器、电流调节器、阻抗调节器、逆变角 调节器其中电压调节器、电流调节器组成常规的电流、电压双闭环系统；阻抗调节器，从输入上看，它与电流调节器的输入是并联关系，区别在于阻抗调节器的负反馈系数较电流调节器略大，电流调节器的输出控制的是整流桥的输出直 流电压，而阻抗调节器的输出控制的是中频电压与直流电压的比例关系，既逆 变角e；逆变角调节器用于使逆变桥能在某一①角下稳定工作。

调节器工作过程：一种情况是当直流电压没有达到最大值的时候，由于阻 抗调节器的反馈系数略大，阻抗调节器的给定小于反馈，阻抗调节器工作于限 幅状态，对应为最小逆变角（emin）此时可认为阻抗调节器不起作用，系统完 全是标准电压、电流双闭环系统；另一种情况是直流电压已经达最大值，电流 调节器开始限幅，电压调节器的输出增加，而反馈电流却不变化，对阻抗调节 器来说，当反馈电流信号比给定值小时，阻抗调节器退出限幅，开始工作，逆 变调节器的e角给定值增大，使中频电压增加，直流电流也随之增加，达到新 的平衡此时就只有电压调节器和阻抗调节器工作，若负载等效电阻继续增大， 逆变e角也相应增大，直至最大逆变角（e max）中频电压互感器过来的中频电压信号由UF1和UF2输入后，分为两路，一路送 到逆变部分，另一路经由 D30-D33 整流后，又分为三路，一路送到电压调节器； 一路送到过电压保护；一路用于电压闭环自动投入；电压PI调节器由IC11C组 成，其输出信号由IC11D进行钳位限幅IC11B和IC12A组成电压闭环自动投 入电路由主电路交流互感器取得的电流信号，从IFa、IFb、IFc输入，经二极管三 相整流桥（D34-D39 ）整流后，在分为三路。

一路作为电流保护信号，另一路 作为电流调节器的反馈信号，还有一路作为阻抗调节器的反馈信号由 IC6A 构成电流PI调节器，然后由IC6B倒相作为移相电压去TC787的4角IC6D 构成阻抗调节器它与电流调节器是并列关系，用于控制逆变桥的逆变角e,其作用是提高电源的输出功率DIP-1开关可关掉此调节器IC9B构成逆变角调节器，其输出由IC9C钳位限幅4・逆变部分工作原理该电路逆变采用的是扫频式软启动在逆变电路启动前，先以高于槽路谐振 频率的它激信号去触发逆变可控硅（KK）当电路检测到主电路电流时，便控制它激 信号从高到低扫描，当它激信号的频率下降到接近槽路谐振频率时中频电压便建立 起来，并反馈到自动调频电路自动调频电路一旦投入工作，便停止它激信号的扫 描，转由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳态运行若一次启动不成功，它激信号便会一直扫描到最低频率，重复启动电路投入工 作，重新扫描一次，直至启动成功重复启动的周期约为0.5 秒IC7B为频率电压转换器，用于驱动频率表W7用于整定频率表的读数IC7A 构成过电压保护振荡器，当逆变桥发生过电压时，振荡器高频率震荡，使逆变桥可 控硅全导通，迅速释放能量。

保护可控硅IC9A为启动失败检测器，其输出控制电压调节器的输出限幅电平，既主电路 的电流W6 为逆变它激信号的最高频率设定电位器5.启动、保护逻辑电路工作原理过流保护信号经IC11A倒相后，送到IC5B组成的过流保护电路发生过流时, 过流指示灯 O.C 亮并驱动报警继电器，同时封锁整流触发脉冲或拉逆变过流触发 器动作后，只有通过复位信号或关机再开机复位，方可再次运行电位器W2整定 过流值IC5A为过压保护器，发生过电压时，过压指示灯O.V亮，驱动继电器报警 并封锁整流整流触发脉冲或拉逆变，同时触发Q2使IC7A气振过压保护动作后也 需复位后才可再次启动电位器W1整定过压值IC14、IC3 组成缺相保护电路，一旦出现缺相故障时，封锁触发脉冲，同时 驱动继电器报警为了使控制电路可靠运行，还设定了启动定时和控制电源欠压保护再开机 瞬间，控制电路工作是不稳定的，设置了一个3 秒定时器，才容许输出整流触发脉 冲由R123和E11组成若由于某种原因造成控制板上直流15V过低，也会造成 控制出错，设置个欠压检测电路（由IC1OB和DW13组成），当电源电压低于12V 时，封锁脉冲，防止不正确的触发Q1 及周围元件组成水压过低保护，延时8 秒。

自动重复启动电路由IC10A组成DIP-2开关用于关闭自动重复启动，并可 使电源工作于重启状态复位开关由REST和DI端子输入，闭合状态为复位暂停第三章 操作方法及注意事项1. 启动过程：★按“控制电源合”按钮接通控制电源★按“主回路合”按钮接通主电★拨合“中频启动”开关启动中频★顺时针略旋调功电位器，可看到直流电流表上下摆动，这是逆变器在自 动进行扫频工作，当扫描频率接近主回路谐振频率时，锁相环锁定，启动成功★选调功电位器升功率，进行正常工作2. 停机过程：★逆时针旋调功电位器至最小★分断“中频电源”开关★按“主回路分”按钮分断主电★按。