一种三相大功率电加热烘箱来对某种材料加热后进行锻打处理,要求温度能够加热到950°左右。原控制方案比较原始,主电路是三相交流电经一空气断路器作隔离保护,150A交流接触器作控制,分别接通三相大功率加热丝(其加热丝负载接成星形)。实测每相电流达到70A。控制电路用市售数显温控仪去控制交流接触器。据操作人员反映,该电路存在以下缺点:
(1)温度到达临界点后,交流接触器频繁动作,噪声很大(温度到达后的保温阶段);(2)由于存在热惯性,温控精确度较差;(3)电炉丝经常烧坏,焊接一次电炉丝大约需要耽误一天的时间(因烘箱冷却及再加热至950℃很费时)。
根据以上问题,笔者拟定了一个改造方案:利用双向可控硅串在线路中来对加热丝进行加热控制。这样就可以控制可控硅的导通角来改变加热丝两端所加的电压。可以解决上述三方面的不足。具体线路如附图所示。从图中可以看出,每一相(以C相为例),其实就是通常所用的小功率双向可控硅调光、调功线路,通过试验,其同样适用于大功率(100A及以上)的双向可控硅控制电路。
1.工作原理
合上三极100A的空气断路器S1及二极控制电路的断路器S2,散热风扇得电运转,对可控硅进行冷却,同时直流稳压电源及数显温控仪(购成品。图中未画出)得电,调整设定温度为950℃,此时如若烘箱温度低于设定温度时,温控仪上的开关K1(总、低)闭合,J1吸合,J1一1接通可控硅的触发电路,加热丝通电加热。K2是一个手动开关,接通J2吸合,J2—1接通短接R1,电热丝全功率加热。若将K2断开J2释放。J2-1断开,R1串在回路中,电热丝半功率加热。R2是一个24kDΩ的电阻,目的是在全功率的情况下可使可控硅两端降掉10V左右的电压,这样可以更好地保护电加热丝,使断丝的概率进一步地降低,提高生产效率。R3、C2的阻容吸收回路,以吸收可控硅在断开/导通时的过电压。
2.调试
R1、W1、R2及C1,如按图示值所选择。则电加热丝两端低电压为120V、高压为210V,通过调整W使每一相电流大致相等,使三相电流基本达到平衡。元器件选用:J1、J2应选用:HH54P型、线圈电压是直流12V、有4组常开,常闭触点,要用到3组常开触点去分别控制三相;K2可用任何型号的钮子开关或自锁按钮:R1、R2、R3选用2W的电阻,W可用普通线绕或碳膜电位器待调试完成后再用2W的固定电阻换上(如3个可控硅的性能基本一致或要求不高的话可以省去W):由于电热丝通过的最大电流是70A,所以可控硅应选用KS系列200A/1600V的双向可控硅;VD是双向触发二极管:快速熔断器在线路中是保护双向可控硅的,若为了降低成本(该产品价格较贵也不太容易买到)也可用普通的:AC/DC转换器是直流稳压电源,可以购成品,如游戏机或学习机等专用12V/1500mA的稳压电源,也可自制。图中只是画出了框图。
3.安装要点
可控硅的触发电路尽可能靠近双向可控硅处安装,将J1、J2、直流稳压电源装在一个塑料盒中。3个双向可控硅连散热器固定在lOmA厚的胶木板上,再将胶木板固定在配电柜中。在配电柜的两侧合适的位置打孔,作为可控硅散热器的风道,其中一侧安装一个稍大的仪表风扇,吹向散热器,且注意配电柜两侧(风道口)不要堆积杂物,以免影响散热。
4.使用方法
冷炉刚开始加热时,温控器触点总、低接通J1吸合。为了预热速度较快,K2手动扳向高(接通位置),则J2吸合。此时加热丝得到大约210V的电压进行全功率加热,待温度即将到达设定温度的临界点时,应手动将K2扳向低(断开)处,整个保温阶段始终处于半功率状态,有利于温度精确调控并能适当节电。
5.该装置的缺点
由于触发电路不是过零触发。所以对电网有较明显的干扰脉冲污染。