2016/8/23 11:20:21 来源: 北京金业顺达科技有限公司
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高频机是目前对金属材料加热效率最高、速度最快,低耗节能环保型的感应加热设备。当然高频机的选择才是最重要的。
高频机的选择与应用
高频机及感应加热技术目前对金属材料加热效率最高、速度最快,且低耗环保。它已经广泛应用于各行各业对金属材料的热加工、热处理、热装配及焊接、熔炼等工艺中。它不但可以对工件整体加热,还能对工件局部的针对性加热;可实现工件的深层透热,也可只对其表面、表层集中加热;不但可对金属材料直接加热,也可对非金属材料进行间接式加热。等等。因此,感应加热技术必将在各行各业中应用越来越广泛。
用感应电流使工件局部加热的表面热处理工艺。这种热处理工艺常用于表面淬火,也可用于局部退火或回火,有时也用于整体淬火和回火。20世纪30年代初,美国、苏联先后开始应用感应加热方法对零件进行表面淬火。随着工业的发展,感应加热热处理技术不断改进,应用范围也不断扩大。
基本原理 将工件放入感应器(线圈)内,当感应器中通入一定频率的交变电流时,周围即产生交变磁场。交变磁场的电磁感应作用使工件内产生封闭的感应电流——涡流。感应电流在工件截面上的分布很不均匀,工件表层电流密度很高,向内逐渐减小, 这种现象称为集肤效应。工件表层高密度电流的电能转变为热能,使表层的温度升高,即实现表面加热。电流频率越高,工件表层与内部的电流密度差则越大,加热层越薄。在加热层温度超过钢的临界点温度后迅速冷却,即可实现表面淬火。
分类 根据交变电流的频率高低,可将感应加热热处理分为超高频、高频、超音频、中频、工频 5类。①超高频感应加热热处理所用的电流频率高达27兆赫,加热层极薄,仅约0.15毫米,可用于圆盘锯等形状复杂工件的薄层表面淬火。②高频感应加热热处理所用的电流频率通常为200~300千赫,加热层深度为0.5~2毫米,可用于齿轮、汽缸套、凸轮、轴等零件的表面淬火。③超音频感应加热热处理所用的电流频率一般为20~30千赫,用超音频感应电流对小模数齿轮加热,加热层大致沿齿廓分布,粹火后使用性能较好。④中频感应加热热处理所用的电流频率一般为2.5~10千赫,加热层深度为2~8毫米,多用于大模数齿轮、直径较大的轴类和冷轧辊等工件的表面淬火。⑤工频感应加热热处理所用的电流频率为50~60赫,加热层深度为10~15毫米,可用于大型工件的表面淬火。
特点和应用 感应加热的主要优点是:①不必整体加热,工件变形小,电能消耗小。②无公害。③加热速度快,工件表面氧化脱碳较轻。④表面淬硬层可根据需要进行调整,易于控制。⑤加热设备可以安装在机械加工生产线上,易于实现机械化和自动化,便于管理,且可减少运输,节约人力,提高生产效率。⑥淬硬层马氏体组织较细,硬度、强度、韧性都较高。⑦表面淬火后工件表层有较大压缩内应力,工件抗疲劳破断能力较高。
感应加热热处理也有一些缺点。与火焰淬火相比,感应加热设备较复杂,而且适应性较差,对某些形状复杂的工件难以保证质量。
感应加热广泛用于齿轮、轴、曲轴、凸轮、轧辊等工件的表面淬火,目的是提高这些工件的耐磨性和抗疲劳破断的能力。汽车后半轴采用感应加热表面淬火,设计载荷下的疲劳循环次数比用调质处理约提高10倍。感应加热表面淬火的工件材料一般为中碳钢。为适应某些工件的特殊需要,已研制出供感应加热表面淬火专用的低淬透性钢。高碳钢和铸铁制造的工件也可采用感应加热表面淬火。淬冷介质常用水或高分子聚合物水溶液。
设备 感应加热热处理的设备主要由电源设备、淬火机床和感应器组成。 电源设备的主要作用是输出频率适宜的交变电流。高频电流电源设备有电子管高频发生器和可控硅变频器两种。中频电流电源设备是发电机组。一般电源设备只能输出一种频率的电流,有些设备可以改变电流频率,也可以直接用50赫的工频电流进行感应加热。
电源设备的选择与工件要求的加热层深度有关。加热层深的工件,应使用电流频率较低的电源设备;加热层浅的工件,应使用电流频率较高的电源设备。选择电源设备的另一条件是设备功率。加热表面面积增大,需要的电源功率相应加大。当加热表面面积过大时或电源功率不足时,可采用连续加热的方法,使工件和感应器相对移动,前边加热,后边冷却。但最好还是对整个加热表面一次加热。这样可以利用工件心部余热使淬硬的表层回火,从而使工艺简化,还可节约电能。
感应加热淬火机床的主要作用是使工件定位并进行必要的运动。此外还应附有提供淬火介质的装置。淬火机床可分为标准机床和专用机床,前者适用于一般工件,后者适用于大量生产的复杂工件。
高频机进行感应加热热处理时,为保证热处理质量和提高热效率,必须根据工件的形状和要求,设计制造结构适当的感应器。常用的感应器有外表面加热感应器、内孔加热感应器、平面加热感应器、通用型加热感应器、特型加热感应器、单一型加热感应器、复合型加热感应器,熔炼加热炉等。
停电也能够继续工作
有的时候,正在写一段文章,或者编一个程序,或者在用画笔画一幅画,突然屏幕一下子变黑了——停电了。唉,里面的东西都不见了,白干了半天。连存盘的机会都没有。要是搞科研的科学家也遇到这种情况,损失就更大了。能不能想个办法,使电脑继续工作,或者在市电停止的时候,机器能在短时间内保持一段时间的电,使人们有机会把已经干完的工作存盘,以便下一次再接着工作呢?办法一,较为困难,要买一台发电机,这对于一般用户来说,基本上是做不到的。第二种情况,则较为容易一些,那就是买一台UPS。

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城市网新型变压器极其相关的技术问题
摘要 随城市化进程的加快,在老城区改造和新区建设中,为减少占地采用GIS,还要适应电缆进城,电缆人地,无油化以及防火阻燃的消防要求,部份变电站采用新型的110kV变压器是一种不可回避的选择。除现有的110kV油浸式变压器之外,可以选择的新型变压器……
关键词新型110kV变压器 气体绝缘变压器 全密封变压器
一、 110kV变压器选型
随着城市化进程的加快,在老城区改造和新区建设中,为减少占地采用GIS,还要适应电缆进城,电缆人地,无油化以及防火阻燃的消防要求,部份变电站采用新型的110kV变压器是一种不可回避的选择。除现有的110kV油浸式变压器之外,可以选择的新型变压器有:干式变压器。主要是树脂浇注型的产品,目前在35kV配电系统中采用比较普遍,110kV级已有单相变压器组产品在运行,存在的问题主要还在于三相变压器线圈沿面设计场强过高,长期运行的绝缘可靠性及对环境的适应性还存在一些问题。IEC标准正在修改中,将要通过的新标准中提出的环境、气候和燃烧三项试验是考核干式变压器绝缘性能的重要方法。
2、气体绝缘变压器。主要是指SF6气体绝缘变压器,今后还要发展环保性能更好的新型气体绝缘介质。在密闭的变压器外壳中充以一定压力的气体绝缘介质,并使气体在气泵的作用下循环散热,要求本体和散热器有较好的承压密封性能,并保持年漏气率在—个较低的水平。目前在国内已有进口产品在运行。有的厂家也在积极引技术争取尽快实现国产化。IEC已有相应的技术标准。
3、耐高温绝缘的液浸式变压器。采用的固体绝缘材料有常规的纸绝缘或耐高温的绝缘材料,充以硅油,β油等高燃点的液体绝缘介质,分为混合型、半混合型、复合型等不同的组合方式,对一般使用的配电变压器可缩小体积,提高过载能力,改善其防火阻燃性能,是介于干式变压器和常规的油浸式变压器之间的一种选择。由于其价格适中,环保陛能较好,有一定的发展空间。对110kV级变压器,也不失为一种可供选用的产品。国内已有半混合型和混合型的耐高温液浸式变压器在应用。相应的IEC标准也在制定中。存在油色谱、瓦斯保护等问题,负载损耗好较高。
4、电缆变压器,国外的一些大公司已推出实用化产品,国内已有一些变压器制造厂和高校相结合正在开发类似产品,可望在110kV这个电压等级较好的解决变压器的无油化、防火阻燃性能。但主纵绝缘的概念和常规的绕组波过程理论,用于电缆变压器已有根本的改变。其绝缘结构设计及试验技术有待研究探讨。
二、变压器承受短路能力
城网用电力或配电变压器,由于其电压比较大,阻抗相对较低,故其承受短路能力也显得十分重要。IEC标准和国标已于近期修改,对变压器承受短路能力的试验提高了要求,从过去的试三次改为试九次,而且短路试验后的重复绝缘耐受试验的电压值也改为100%,雷电冲击等型式试验也要改在短路后进行。试验考核更为严格。从而对城网用变压器提出更高的要求,无疑对提前其运行可靠性是十分有利的。按老标准通过短路承受能力试验的变压器,是否能通过新标准的试验要求是值得考虑的问题。当然标准的贯彻还需要一个过程。但从标准实行之日起,就应按新标准进行试验,否则就违背了强制性标准的规定。
三、节能降耗
城网用变压器的节能降耗问题,历来受到广泛的重视。从上世纪七十年代开始,国家推行淘汰高耗能产品的政策,配电变压器己历经2—3次大的升级换代过程,目前各种类型的干式和油浸变压器都已接近国际较先进的水平。但距高效节能的要求尚存在一定差距。目前国家出于对资源和环境保护的紧迫要求,正在制定一系列的电工产品强制节能标准和引导对高效节能电工产品的节能标志认证工作,并辅以一定的政策鼓励。配电变压器也不例外。在节能降耗工作中应注意:变压器的节能降耗,必须以不牺牲产品运行可靠性为前提。任何情况下,必须坚持可靠性第一的思想,在兼顾产品各项技术性能的前提下,进一步降低损耗,提高产品性能指标,避免过去曾出现过的升级换代产品动稳定性能下降,过励磁能力和过载能力也有所降低的教训。
2、变压器的节能降耗,必须坚持重点突破的方针。首先解决量大面广产品的节能降耗,带动同类产品的节能工作。例如配电变压器节能是否需要全系列强制要求,还是通过调查,确定一个通用一般的系列段产品,例如小容量段的产品制定限制损耗的标准。向国外发达国家学习,高度重视小容量配电变压器的标准化、通用性和互换性要求,以此带动其它产品的节能降耗设计。
3、变压器的节能降耗必须兼顾低压配电系统降低线损,减小电压波动,提高供电质量的连带效应,决不能孤立的看待配变节能工作。标准对配变的小型化,密布点,限制供电半径,降低低压配网线损,改善供电质量应有正确的引导,除了大功率集中供电负荷需要之外,应鼓励建筑设计部门因地制宜地合理配置变压器,在长期运行的经济性、合理性和增大配电装置一次性投资之间进行综合比较,改变现在配变单台容量越选越大的不正常的状况。
4、铜铁损耗比问题,即变压器负载和空载损耗比,是由变压器的负载率决定的。一般而言,负载率低,铜铁耗比应增大:反之负载率高,铜铁耗比应减小,但这都是建立在矽钢片材料性能不断进步的基础之上。过去惯用的做法是搞两个系列,一个系列适用于城网,负载率高:一个系列适用于农网,负载率低。能否在同一系列中,把握城、农网变压器的典型容量不同的特点,选取不同铜铁耗比的变压器。即农网采用的变压器,由于居住分散,容量一般较小,负载率低,可采用铜铁耗比大的变压器,而城网用变压器—般居住较集中,负载率较高,选用容量稍大而铜铁耗相对比较小的变压器。即系列容量低端和高端的变乐器不必强求采用统一的铜铁耗比。
对变压器损耗的评估,除有功损耗,即空载和负载损耗的总和之外,还应考虑无功损耗。在这方面目前采用的铁心多级接缝工艺,可将空载电流降至较低水下。卷铁心变压器空载电流也很低,具有一定优势。阻抗电压一般变化不大,对无功损耗影响不大,可不予考虑。对变压器而言,有功损耗所占比例较大,是影响变压器损耗的主要方面。
5、在推出一个新的节能型变压器系列来的时候,不能不考虑该系列各种不同容量规格产品设计中的材料消耗问题,在节能的同时,也不能过份地增加材料的消耗,应将单位容量的材料消耗量作为评价系列产品技术先进性、经济性的一个指标,进行综合考虑。且不应单纯追求材料性能指标要求,减少对国外材料供应商过份的依赖。
四、全密封变压器
为减少配电变压器运行维护工作量,已有相当部份的变压器厂将油箱从扁管式散热油箱或片式散热器油箱改为波纹式散热油箱或膨胀片式散热器油箱,取消了油枕。其中波纹油箱采用带气垫或不带气垫两种型式。变压器研究所已制定了相应的技术标准。在实际生产过程中,应注意波纹油箱的吞吐量和油的膨胀量的协调一致的问题,不能让油箱中产生过高的正压或真空,否则在反复的正压或真空作用下容易破坏运行中变压器的密封。而油箱的吞吐量与所使用的波纹片或膨胀片式散热器的钢板弹性有很大关系。如果达不到预期的吞吐量,就应该采用适当的油杯或小油枕来部分补偿液面的过份下降。对带气垫的全密封变压器也应注意油箱顶部结构的密封状况,以适应长期运行冷热交替的考验。真正起到全密封的作用。
五、组件及材料
近年来,随着改革开放的形势发展,许多国外的先进技术被引人,在变压器的组件及材料方面也不例外。例如套管,分接开关,散热器等组件和换位导线,纸绝缘材料,绝缘油等,已有不少国外厂商在国内建厂生产、销售。对变压器组件及材料质量提高起到了很大的推动作用。除了传统的结构形式之外,还有一些全新结构的组件制造技术被引入,例如插拔式电缆终端套管,从10kV到110kV已成系列供货等,无疑给我们提供了
日前国内已有单相制供电和20kV配网供电的试点。单相制供电对于居住比较分散的别墅小区和度假村的供电较为有利。而20kV高压配网供电对于城市改善电网规划,电源结点,扩大供电范围是有利的。应该说这两项试点对变压器制造业来说均无太大的难度。特别是单相三线制供电的单相变压器,采用卷铁心结构,在节能降噪方面有较大优势。建议在新区建设中继续扩大试点范围。
七、110kV变压器局放试验
新的IEC标准和国标规定,110kV油浸变压器应在感应耐压试验的同时增加局部放电测量要求,且把这作为变压器出厂例行试验项目,逐台进行。这对控制变压器产品的制造质量,提高产品的设计和工艺水平是有利的。目前110kV变压器厂都在积极开展这项过去不曾做过的试验。相信通过局部放电测量的变压器产品将有更高的运行可靠陛。供电部门也应积极创造条件在交接验收试验中增加110kV变压器局部放电测量的要求,以此控制变压器的安装质量。
八、城网新型配电装置
在城网供电用电器产品中,近年来引进了很多新型配电变压器类产品,例如箱式变电站和组合式变压器,通称欧式箱变和美式箱变。实际上美式箱变只是一种简易组合的变压器。还不具备箱式变电站的高低压远方操作的功能。但它与环网开关和电缆分支箱组合在一起。可以构成向小区供电的“积木式”供电网络,在国外有成熟的运行经验。国内有些供电部门和制造厂一起,又开发了很多不同类型的简易组合的箱式变电站产品,满足各方面不同的需要,他们将这种产品称为“中式箱变”。有自己的特点并能适应国内不同地域的需求。此外,还引进了地埋式或半地埋式变压器、箱变等,用于解决路灯等供电需要。干式变压器也有浇注,缠绕和敝开通风式等不同类型产品。新型供电设备的引进和发展,满足了城乡电网建设对电器产品多元化选择的需要,但目前的状况是标准的制定速度往往赶不上设备制造和技术引进,应尽快制定新产品的标准,弄清其使用性能及电网对它的特殊要求。
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正弦波(或有的写纯正弦波)的当然最好,其波形和电网上或者发电机发的波形是一样的,而且甚至比电网上获取的电的波形还要完美,但调制出正弦波不是一件简单的事情,需要复杂的控制电路;因此成本必然上升。所以,正弦波UPS一般只在容量超过5KVA的机组,或者在线式以及部分在线互动式机组上才出现,后备机组除非容量很大,不然也是很少的。
正弦波拥有对工频变压器最高效的转换,可以负载一切能在市电上使用的设备。但因为成本问题,目前也有很多使用比如:修正正弦波和方波的修正正弦波,即不是一条正弦曲线,而是无数的小线段,使用人为的方法将他们弄成和正弦曲线差不多的样子,就是修正正弦波,修正正弦波也叫修正波,虽然相比方波好,但还是不如正弦波。
方波的话就更简单了,非常简单的推勉电路就能做出来,但因为方波波形中从最高点突然跌到最低又到最高,其间的能量损失也是巨大的,并且如果机组容量很大,这种损失可能会导致机器本身损坏,因此方波系统通常而言,不会在很大的机组上出现,而且通常是几百伏安的小容量且是后备机组的UPS不间断电源里出现。正弦波转换效率最高,损耗最小其次是修正正弦波再者是方波。
UPS电源中的正弦波和方波的区别
UPS电源的输出有两种情形:
A、市电经过简单稳压后的直接输出;
B、市电或电池(直流电压)经过逆变器后的输出。
1、后备式UPS电源
正常模式下(A):市电经过稳压后输出的是纯正弦波;
电池模式下(B):直流电压经过逆变器后输出的是方波。
2、在线互动式UPS不间断电源
正常模式下(A):市电经过稳压后输出的是纯正弦波;
电池模式下(B):直流电压经过逆变器后输出是非纯正弦波。
3、在线式UPS电源旁路时输出的是纯正弦波
正常模式下(A):市电经过逆变器后输出是非纯正弦波;
电池模式下(B):直流电压经过逆变器后输出是非纯正弦波。