晶闸管电弧等离子体电源

1.  概述：

1. 1用途及特点    

     本产品为电弧等离子体风冷式晶闸管整流设备，适合作电弧等离子体可调整流电源。

该系列产品的主要技术性能符合GB/T3859—93《半导体变流器》标准的有关规定和要求。

 KPT系列晶闸管电弧等离子体电源设备是一种全数字化控制的新型电源。该系列产品具有稳压、稳流两种工作状态。该系列产品保护功能齐全，设有过电流、过电压、输入缺相或相序错、快熔熔断等保护环节与相应故障报警的功能。

全数字式的控制系统与原模拟控制系统相比设备的控制精度及控制系统的稳定性有了明显的改善，所以设备的性能及可靠性非常高。

1.2产品型号编制及含义：

型号：K PT

K：额定直流电压（V）

P：额定直流电流（A）

t：等离子体炬电源（keda plasma torch）

2.  技术性能：

2.1  正常使用条件：

（1） 海拔不超过1000米；

（2） 环境温度不高于＋40℃，不低于－5℃，24小时的平均温度不超过30℃；

（3） 空气相对湿度不大于90%（相对于温度25℃时）；

（4） 运行地点无导电爆炸尘埃，无腐蚀金属和破坏绝缘的空气和蒸气；

（5） 安装地点不得有剧烈振动，垂直倾斜度不超过5°；

（6） 交流电的供电质量符合GB/T3859—93《半导体变流器》的有关规定。

2.2  KPT系列电弧等离子体电源设备的主要规格如下：

（1） 额定直流输出电流Idn （A）：100、200、500、1000、2000、6000

（2） 额定直流输出电压Udn （V）：100、150、200、300

（3） 稳流精度：£ ± 1 %

（4） 稳压精度：£ ± 1 %

（5） 纹波系数：£ ± 5 %

（6） 系统的限流点为Idn的1.1倍，限压点为Udmax的1.05倍。

（7） 系统具有软启动特性。

（8） 调流范围：10A～Idn

（9） 调压范围：0～Udn 

3.  设备工作原理

3.1 主电路

    KPT-200/150晶闸管电弧等离子体电源设备主电路的电气原理图见附图。其工作原理简介如下：

    三相交流电源经空气开关Q1、交流接触器KM1接至整流变压器T1的一次侧，整流变压器二次侧输出经快速熔断器F1～F3接至晶闸管V1～V6组成的三相整流电路。当整流电路内部发生短路或直流侧短路时，快速熔断器可切断故障电流，防止事故扩大。电阻R1～R6、电容器C1～C6并联在晶闸管的两端，用以吸收换相过电压。压敏电阻MY1～MY3用以吸收操作过电压。根据电弧等离子体的特性，在主回路上加装了平波电抗器L用来维持负载电流的稳定。

改变晶闸管触发脉冲的相位，则整流电路可将交流电变换成能平滑调节的直流电。从分流器FL引出电流反馈信号。直流输出电压与电流分别由电压表V、电流表A显示。

3.2  继电操作电路

继电操作电路的作用是控制设备的操作运行程序，将各种信号转换成声光报警信号，并对外发出相应的控制信号。

面板上的按钮S1为主电路合闸按钮，S2为主电路分闸按钮，RP1为外部手动调节旋钮。K1为综合故障输出继电器。K2为复位继电器。

继电电路的常开接点J是从主控板PA引来的故障信号，当发生快熔熔断、过流等任一故障时，J断开，继电器K1失电，报警指示灯ALM发出声光报警信号，同时接触器KM1线圈失电，并切断主电路。

3.1  控制系统

3.3.1 电路原理： 控制系统原理图见PA原理图，原理框图如图1所示： 

该设备控制系统由同步器、变压器T2、电位器RP1及控制器A等组成。控制系统的核心是控制器PA。

由图1知，该控制器PA由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大及脉冲变压器等组成。其核心部件是美国生产的高性能、高密度大规模逻辑器件，因此该系统除调节器外，从脉冲的移相、定宽、调制均实现数字化，触发器部分不需任何调整。该系统具有可靠性高、脉冲对称性好、抗干扰能力强、反应速度快等特点。控制板PC6M-2的电气原理参考图3。以数字电路为基础对整个系统输入的反馈信号进行隔离放大，并与给定信号比较后，将其误差信号进行模数转换，变换成数字信号，输入到逻辑处理单元和其他控制信号一同进行逻辑控制、实时计算，最终发出触发脉冲。为适应稳压或稳流对调节器的不同要求，采用了并联调节器线路，U4：B为电压调节器，U2：A为电流调节器。

 

3.3.2控制系统主要技术参数：

（1） 交流供电电源：单相2×18V/0.5A；18V/1.5A。

（2） 交流同步电源：三相四线、相电压10V/0.5A

（3） 电压反馈信号：DC12V双端或单端输入。

（4） 电流反馈信号：DC1V或DC75mv（将R7*去掉） 双端或单端输入

（5） 触发脉冲移相范围：整流运行 a=0～150°      

（6） 脉冲宽度：12°、间隔60°双窄脉冲。脉冲对称度：小于0.5°。

（7） 触发脉冲特性：峰值电压：10V。最大电流：600mA。

（8） 脉冲信号输出特性：脉冲信号电压：24V。最大灌电流：3A

（9） 故障信号输出：控制板在检测到故障信号时，输出一组接点信号，该接点容量为：AC 48V/2A；DC 24V/2A。

3.3.3控制板的接线端子与参数。 控制板触发脉冲输出接线端子见表1：

                                    表1

控制板的主连接器X0：

主连接器X0共32线，各接线端子的功能与参数见表2

                                    表2

注1：当电流反馈信号为75 mV时，将控制板内R7*取掉即可。

注2：主电路应与同步变压器同相位，如主电路为Y/D—11，则同步变压器的接法也应为D/Y—11。

 短接端子号及短接时的功能见表3：

                                          表3

注意：K1～K4在运行时只能有一个接通，且必须有一个接通。

3. 3.4工作状态及控制程序：控制系统的工作状态及控制程序见表4

表4

注释：×表示任意状态。只要未封锁脉冲，脉冲均在a=150°处。当发生故障时，脉冲被移到a=150°处。

3. 3.5发光二极管：发光二极管指示状态见表5

 表5

3.3.6测试点

控制板上各测试点参数见表6

表6

注意：直流24V设有熔断器FU，当5号（＋24）发光二极管不亮且TP11/＋24点无直流24V时，应检查熔断器FU是否损坏，如损坏，应更换2A熔断器。

3.3.7电位器

RP1/VACC：电压软起上升时间设定电位器，顺时针方向为增大。

RP2/C：最大输出电流设定电流电位器，当有电流反馈时可设定最大输出电流，顺时针方向为增大。过电流保护为最大输出电流设定值的1.3倍，由内部自动设定。

RP3/IACC：电流软起上升时间设定电位器，顺时针方向为增大。

RP4/T：当K3短接端子接通时，调整RP3可检查触发脉冲移相范围，整流时α应从0到150°，逆变时β应从90°到30°（相当于α从90°到150°）。顺时针α增加。

3.4 点火电路

    KPT-200/150晶闸管电弧等离子体电源设备点火电路的电气原理图见附图，由非转移弧支电路和高压脉冲火花发生电路两部分组成。

3.4.1非转移弧支电路

    KPT-200/150晶闸管电弧等离子体电源设备的非转移弧电路没有采用独立电源供电，而是采用从主电源经必要控制和保护电路分出一支路的方式供电，结构简单紧促。

    开关PLC接通，晶闸管V1导通，非转移弧支电路导通；开关PLC断开，晶闸管V1关闭，非转移弧支电路关闭。仅用一只开关PLC便控制非转移弧支电路的通断。四只高压二极管是为了防止高压脉冲对主电路中的元器件的损坏。

3.4.2高压脉冲火花电路

    按下S2，时间继电器T1线包得电工作，按预定程序时通时断，使得真空继电器ZKJ线包时而得电时而失电，ZKJ的通断在DH2+和DH2-之间产生高压电脉冲，在等离子体炬的阴极和辅助阳极之间产生电火花，如果这时非转移弧支电路开关PLC是接通的话，电火花点燃非转移弧，再将非转移弧滑移到被加热体上成为转移弧，非转移弧会自动熄灭，这时应及时把开关PLC关断。

4.    结构

    本设备主要由整流变压器、整流电路、继电控制、平波电抗器以及点火电路等部分组成。

整流变压器晶闸管为强迫风冷式结构，户内安装。柜内包括整流变压器，整流主电路，控制电路，继电电路，电抗器和高压脉冲点火电路等所需的所有元器件。操作按钮、指示灯及显示仪表等装在柜门上。

5.  安装与调试

    设备安装调试前应详细阅读本说明书，掌握操作要点，明确注意事项后方可进行安装调试。

5.1 设备在开箱后安装前应进行外观检查，检查是否存在因运输、存放过程中造成的紧固件松动、脱焊等现象。外观检查无误后，即可安装。

5.2 设备送电通水前，要求用500V兆欧表测量整流变压器线圈绕组之间和绕组对外壳之间的绝缘电阻不得小于5MΩ。设备主电路对柜壳之间的绝缘电阻不得小于2MΩ。测量时应取下控制板，注意保护柜内元器件不致因兆欧表电压过高而击穿损坏。

5.3 绝缘电阻达到要求后即可根据电气原理图进行电路连接。注意：设备的外壳应通过专用接地线可靠接地。

5.4继电电路调试

设备安装完毕并检查无误后，测量交流电源是否符合要求。正常后合上电源合按钮S1，交流接触器KM1合，电源合闸指示灯H1应亮。参照本说明书3.2节内容检查继电回路，人为拨动快速熔断器的微动开关，风机故障，设备应发出声光报警，同时K1联动主接触器KM1跳闸。按下故障复位按钮S3，音响报警解除。

6.系统调试：

    参照本说明书第3.2节内容。先给主电路系统送电，再给控制系统送电（合上S1按钮），控制板上各发光二极管应指示正常。

6.1控制板内部手动调节

将板上K1（T）短接，把板上电位器RP3/T逆时针旋到底，在空载下合主电路，顺时针调RP3，主电路直流电压应由小到大平稳变化，且不发生振荡，并大于额定电压，说明同步与主电路正确。

6.2控制板外部手动开环调节

稳压时将控制板上的K2（V）短接；稳流时则将K1（C）短接。合主电路后，调节外部给定电位器，主电路输出直流电压也应从零平稳变化到大于额定电压。

6.3设备闭环自动调节：

将控制板上K4（L）短接，带上适当负载，合主电路，设备进入闭环工作状态（稳流或稳压）。合主电路，调节控制板上电位器RP2/C，可设定限流值。在闭环工作状态下，如果系统发生振荡，则可调整PI调节器时间常数，电流环为R20、C11，电压环为R43、C23。一般情况下改变比例电阻或积分电容均可使系统稳定工作。

7.  使用与维护

设备全部调试完好后，恢复柜内外全部连线的整齐和完整，检查各处整定值正确无误后，设备即可投入运行。

7.1 使用前应认真阅读本说明书，掌握使用要点和注意事项后方可操作使用。注意接入电源的相序应正确；装置中的电气元器件不得随意调整。

7.2 设备起动时先将给定电位器调到最小，选定设备运行的工作状态，然后接通主电路电源，再合起动电路，调节给定电位器使输出电压或电流达到运行值。

    停机时将给定电位器调到最小，使输出电压和电流降至零，先操作停止电路，再分断主电路电源。

7.3 设备在运行过程中应经常循视设备是否有异常现象发生。发现故障应及时查明原因，排除故障，保证设备在完好的状况下运行。此外还要求对设备进行定期检修，并测量记录其运行状况和运行数据，以保证设备的性能和正常的机电寿命。

8. 产品的成套性

KPT系列晶闸管电弧等离子体电源设备1套。

随机文件资料有产品安装使用说明书、产品合格证、晶闸管参数卡片及装箱清单各一份。

中频炉：www.kexindianlu.com

中频电炉：www.minglusc.com

一拖二中频炉：www.wcdlsb.cn

中频炉：www.wcdlsb.com