متطلبات إمداد الطاقة الأساسية لأفران الصهر عالية التردد

إن مزود الطاقة لفرن الصهر عالي التردد (الذي غالبًا ما يسمى "مزود الطاقة متوسط التردد" أو "مزود طاقة تحويل التردد") ليس مجرد وحدة طاقة بسيطة، بل هو نظام كامل لتحويل الطاقة الكهربائية والتحكم فيها. يمكن تلخيص متطلباته في المجالات الرئيسية التالية:

1. متطلبات الطاقة والسعة

• الطاقة المقدرة الكافية: يجب أن تتطابق الطاقة المقدرة لمزود الطاقة (كيلووات، كيلووات) مع سعة الفرن (كيلوجرام لكل حرارة) وسرعة الصهر المطلوبة (كيلوجرام في الساعة).

  • قاعدة عامة: عادةً، يلزم تكوين 300-500 كيلووات لكل طن لسرعة صهر معقولة. على سبيل المثال، يتطلب الفرن الذي يبلغ وزنه 500 كجم عادةً 150 كيلووات إلى 250 كيلووات مزود طاقة.

  • الطاقة غير الكافية تؤدي إلى سرعات صهر بطيئة جدًا، وكفاءة إنتاج منخفضة، وزيادة استهلاك الطاقة لكل وحدة.

• قدرة تنظيم الطاقة: يجب أن يتمتع مزود الطاقة بنطاق واسع ووظيفة تنظيم طاقة سلسة.

  • مرحلة البدء: هناك حاجة إلى طاقة أقل لمنع تأثير القوة الكهرومغناطيسية المفرطة على الشحنة الباردة وحماية بطانة الفرن.

  • مرحلة الصهر: تشغيل الطاقة الكاملة للصهر السريع.

  • مرحلة الاحتفاظ/التنقية: هناك حاجة إلى طاقة مخفضة للتحكم الدقيق في درجة الحرارة.

2. متطلبات التردد

• اختيار التردد أمر بالغ الأهمية: يؤثر تردد الخرج (هرتز، هرتز) لمزود الطاقة بشكل مباشر على "تأثير التحريك" والكفاءة الحرارية للصهر.

  • تردد عالٍ (عادةً 1 كيلو هرتز - 10 كيلو هرتز):

    • المزايا: تأثير الجلد القوي، وسرعة التسخين السريعة، ومناسب بشكل خاص لـ الأفران ذات السعة الصغيرة (<500 كجم) وصهر المواد عالية المقاومة (مثل الذهب والفضة والنحاس والحديد والكروم والألومنيوم). كفاءة حرارية عالية.

    • العيوب: قوة تحريك كهرومغناطيسية ضعيفة نسبيًا.

  • تردد متوسط (عادةً 150 هرتز - 1 كيلو هرتز):

    • المزايا: قوة تحريك كهرومغناطيسية قوية، مما يؤدي إلى تكوين سبائك موحد، وتوحيد درجة الحرارة، وتعويم الخبث. مناسب لـ الأفران ذات السعة الأكبر وصهر الفولاذ والحديد، إلخ.

    • العيوب: كفاءة تسخين أقل قليلاً مقارنة بالتردد العالي لأحجام الشحنات الصغيرة.

• استقرار التردد: يجب أن يحافظ مزود الطاقة على تردد خرج ثابت أثناء التغييرات في الحمل (شحنة الفرن) لضمان ظروف رنين مستمرة ونقل طاقة فعال.

3. متطلبات جودة الطاقة والكفاءة

• كفاءة تحويل الطاقة العالية: يجب أن تكون كفاءة التحويل الذاتية (AC → DC → AC) لمزود الطاقة نفسه عالية قدر الإمكان (عادةً >95%) لتقليل فقدان الطاقة أثناء التشغيل.

• عامل القدرة العالي: تستخدم مزودات الطاقة عالية التردد الحديثة بشكل شائع تعويض المكثف لضمان بقاء عامل القدرة في النظام فوق 0.95. هذا لا يقلل فقط من الخسائر الناتجة عن الطاقة التفاعلية ويقلل من حمل الخط، ولكنه يتجنب أيضًا العقوبات من شركة إمداد الطاقة.

• تلوث منخفض بالتوافقيات: تولد دوائر المعدل التي تستخدم مقومات السيليكون المتحكم فيها (SCRs) أو IGBTs توافقيات، والتي يتم إرجاعها إلى الشبكة ويمكن أن تؤثر على المعدات الأخرى. يجب أن تكون مزودات الطاقة عالية الجودة مجهزة بـ أجهزة تصفية الإدخال أو تستخدم تقنيات مثل تصحيح 12 نبضة/24 نبضة لتلبية متطلبات الشبكة الصارمة للتشويه التوافقي (THD)، مثل الامتثال لمعايير IEEE 519.

4. متطلبات الاستقرار والحماية

• قدرة قوية على التكيف مع الحمل: أثناء عملية الصهر، تتغير باستمرار شكل الشحنة وحالتها وخصائصها الكهرومغناطيسية. يجب على مزود الطاقة تتبع الحالة الرنانة لدائرة الحمل والحفاظ عليها تلقائيًا لضمان خرج طاقة مستقر.

• نظام حماية شامل: يجب أن يتمتع مزود الطاقة بوظائف حماية متعددة، والتي تعتبر حجر الزاوية للتشغيل الآمن. وتشمل هذه:

  • حماية من التيار الزائد: يمنع تلف مكونات الطاقة بسبب الدوائر القصيرة أو الأحمال الزائدة.

  • حماية من الجهد الزائد: يحمي من تقلبات الشبكة أو الجهد الزائد التشغيلي.

  • حماية فقدان الطور: يمنع مزود الطاقة من التشغيل مع طور مفقود.

  • حماية ضغط/درجة حرارة الماء: متشابكة مع نظام التبريد لضمان عدم تلف المكونات الرئيسية مثل IGBTs والمكثفات والملفات بسبب ارتفاع درجة الحرارة.

  • حماية الدائرة القصيرة/الدائرة المفتوحة للحمل: يتعامل مع ظروف التشغيل القصوى.

5. متطلبات توصيل الشبكة

• جهد الإدخال: اعتمادًا على مستوى الطاقة، فإن التصنيفات الشائعة هي 380 فولت، 660 فولت، 10 كيلو فولت، إلخ. يجب أن يعمل مزود الطاقة بشكل طبيعي ضمن نطاق تقلبات جهد الشبكة البالغ ±10%.

• سعة الشبكة: يجب أن تكون سعة محول المصنع كافية لتحمل تيار الاندفاع العالي عند بدء تشغيل فرن الصهر وتشغيله. وإلا، فقد يتسبب ذلك في انخفاض حاد في جهد الشبكة، مما يؤثر على المعدات الأخرى على نفس الخط.

مقارنة موجزة بين أنواع مزودات الطاقة المختلفة

قائمة مراجعة عملية لاختيار مزود الطاقة

عند تحديد أو تقييم مزود طاقة لفرن الصهر الخاص بك، ضع في اعتبارك الأسئلة التالية:

• تحديد احتياجات الإنتاج:

  • ما هي المعادن التي سيتم صهرها في المقام الأول؟ ما هي مقاومتها؟ (يحدد اتجاه التردد)

  • ما هي السعة القصوى لكل حرارة؟ ما هي دورة الصهر المستهدفة؟ (يحدد حجم الطاقة)

• تقييم أداء مزود الطاقة:

  • هل تلبي الطاقة المقدرة لمزود الطاقة ونطاق تردد الخرج احتياجاتي؟

  • ما هي كفاءة تحويل مزود الطاقة وعامل القدرة؟ (يؤثر بشكل مباشر على تكاليف الكهرباء)

  • هل يتم تضمين معدات التصفية اللازمة لتلبية معايير التوافقيات الشبكية؟

• تحقق من الحماية والتوافق:

  • هل وظائف الحماية شاملة (التيار الزائد، الجهد الزائد، درجة حرارة الماء، إلخ.)؟

  • هل مزود الطاقة متوافق مع هيكل الفرن الحالي (الملف، المكثفات)؟

  • هل واجهة التحكم سهلة الاستخدام؟ هل يمكن دمجها بسهولة في نظام الإنتاج الخاص بي؟

• التحقق من الظروف الخارجية:

  • هل يمكن لجهد شبكة المصنع وسعة المحول دعم تشغيل مزود الطاقة هذا؟

  • هل يمكن لجودة نظام مياه التبريد ومعدل التدفق تلبية متطلبات تبديد الحرارة لمزود الطاقة؟

الخلاصة

باختصار، يتطلب فرن الصهر عالي التردد من مزود الطاقة الخاص به أن يتمتع بالطاقة والتردد المناسبين، وكفاءة تحويل طاقة عالية للغاية، وأداء خرج مستقر، ووظائف حماية شاملة وموثوقة. يعد اختيار مزود طاقة يتناسب تمامًا مع عملية الإنتاج الخاصة بك أمرًا أساسيًا لتحقيق التشغيل الفعال والموفر للطاقة والآمن والاقتصادي. في التطبيقات الحديثة، أصبح مزود الطاقة متوسط التردد IGBT هو الحل المفضل لمعظم السيناريوهات نظرًا لأدائه العام الممتاز.