CN208562520U - 一种化学气相沉积炉两档功率加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，包括可编程控制器，可编程控制器分别连接智能数字控温仪、接触器单元a、接触器单元b，智能数字控温仪还分别连接温度传感器和晶闸管交流调压器，晶闸管交流调压器分别连接断路器单元和接触器单元b，接触器单元a和接触器单元b均与两档功率输入电炉变压器连接，两档功率输入电炉变压器连接电阻加热元件，电阻加热元件位于化学气相沉积炉内。解决了现有化学气相沉积炉升温阶段和保温阶段使用同一输入功率电炉变压器存在的谐波量大、功率因数低的问题。

Description

一种化学气相沉积炉两档功率加热装置

技术领域

本实用新型属于化学气相沉积炉加热技术领域，涉及一种化学气相沉积炉两档功率加热装置。

背景技术

化学气相沉积炉是一种炭源气氛电加热设备，主要用于C/C复合材料的生产过程中，是目前生产C/C复合材料的主流设备之一，化学气相沉积炉主要采用石墨电阻加热方式，由于电阻性发热元件置于化学气相沉积炉真空室内，必须对加热元件的两端电压做降压处理，使其满足真空下通电的要求，所以在加热元件的上级必须配置降压变压器(干式电炉变压器)。

目前化学气相沉积炉自动加热主回路控制系统主要由可编程控制器(PLC)、智能数字控温仪、晶闸管交流调压器、三相电炉变压器、加热元件(电阻性元件)及温度传感器组成。控制过程主要由智能数字控温仪通过晶闸管交流调压器控制电炉变压器的原边输入电压，从而控制变压器副边输出电压，即控制加热元件两端的电压，达到控制炉内加热功率的效果。

化学气相沉积炉是一种周期性生产的电热设备，每炉生产工艺周期比较长，约为10-20天左右，每个生产周期内加热段分为升温段和保温段，升温阶段需要大功率输入(接近额定功率)，以满足工艺升温速度的要求，升温时间在6-12小时，保温阶段需要小功率输入(约1/4-1/5额定功率)，维持炉膛温度即可，保温时间约在200-300小时，保温时间是升温时间的几十倍之多。

而变压器的额定容量必须满足升温阶段的大功率需要，而在长时间的保温阶段需要变压器的小功率输入，保温功率通常只有升温功率的1/4-1/5。在这个阶段主要靠晶闸管交流调压器来调节变压器的原边输入电压，采用限制电压正弦波幅度来降低电压有效值，以达到变压器付边低电压输出的要求，因而会产生高次电压谐波，使上级电网受到污染，降低设备加热功率因数。

当电炉变压器的配置容量和电阻性负载的保温功率相差较大时，变压器原边输入电压连续性差，正弦波的斩波幅度大，在可控调节的瞬间使电网电压出现畸变，带来高次谐波，给电网中的其它设备带来不良影响。

目前的化学气相沉积炉在保温阶段就是这种情况，存在有以下不足：产生大量谐波，功率因数很低，对电炉变压器工作不利，能耗大，特别对上级电网造成严重污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，解决了现有化学气相沉积炉升温阶段和保温阶段使用同一输入功率电炉变压器存在的谐波量大、功率因数低的问题。

本实用新型所采用的技术方案是，一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，包括可编程控制器，可编程控制器分别连接智能数字控温仪、接触器单元a、接触器单元b，智能数字控温仪还分别连接温度传感器和晶闸管交流调压器，晶闸管交流调压器分别连接断路器单元和接触器单元b，接触器单元a和接触器单元b均与两档功率输入电炉变压器连接，两档功率输入电炉变压器连接电阻加热元件，电阻加热元件位于化学气相沉积炉内。

本实用新型的特点还在于，

智能数字控温仪的型号为:FP23。

接触器单元a的型号为：LC1-D205M7C。

接触器单元b的型号为：LC1-D620M7C。

两档功率输入电炉变压器的型号为：HSFG-300x2。

本实用新型的有益效果是，通过给化学气相沉积炉电炉变压器提供两档输入功率，在使用过程中根据加热功率的需要在两档功率之间自动切换，不论在化学气相沉积炉升温阶段和保温阶段都能得到高的功率因数和热效率，提高了企业的经济效益；同时减少对本地区电网带来的污染。

附图说明

图1是本实用新型一种化学气相沉积炉两档功率加热装置的结构示意图。

图中，1.可编程控制器，2.智能数字控温仪，3.晶闸管交流调压器，4.两档功率输入电炉变压器，5.接触器单元a，6.接触器单元b，7.电阻加热元件，8.温度传感器，9.断路器单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，如图1所示，包括可编程控制器1，可编程控制器1分别连接智能数字控温仪2、接触器单元a5、接触器单元b6，智能数字控温仪2还分别连接温度传感器8和晶闸管交流调压器3，晶闸管交流调压器3分别连接断路器单元9和接触器单元b6，断路器单元9上级连接本地电网；接触器单元a5和接触器单元b6均与两档功率输入电炉变压器4连接，两档功率输入电炉变压器4连接电阻加热元件7，电阻加热元件7位于化学气相沉积炉内。

智能数字控温仪2的型号为:FP23

接触器单元a5的功能为:：换挡，型号为:LC1-D205M7C

接触器单元b6的功能为：换挡，型号为：LC1-D620M7C

两档功率输入电炉变压器4的功能为：与负载功率匹配，提高功率因数，减少高次谐波。型号为：HSFG-300x2

断路器单元9的端点A、端点B、端点C、端点U、端点V、端点W分别代表：三相电源进线三个端点分别为：A、B、C；出线三个端点分别为：U、V、W。

本实用新型一种化学气相沉积炉两档功率加热装置的工作原理为，在开始升温加热时，智能数字控温仪2接受温度传感器8发来的温度信号，通过智能数字控温仪2的PID智能运算来输出信号给晶闸管交流调压器3，通过晶闸管交流调压器3来控制两档功率输入变压器4的原边输入电压，此时可编程控制器1接受智能数字控温仪2的信号，可编程控制器1使接触器单元a 6导通，接触器单元b 5关闭，两档功率输入变压器4采用大功率输出相应的电压到电阻加热元件7，通过电阻加热元件7的高发热量来满足炉膛的升温速度；当炉膛温度达到保温温度时，温度传感器8发出信号给智能数字控温仪2，智能数字控温仪2发信号给可编程控制器1，可编程控制器1使接触器单元a 6关闭，接触器单元b 5导通，两档功率输入变压器采用小功率输出相应电压到电阻加热元件7，通过电阻加热元件7的低发热量来满足炉膛保温温度。

实施例

本公司一台化学气相沉积炉采用一档功率输入变压器和两档功率输入变压器运行参数如下：

本化学气相沉积炉额定功率500KW，保温功率约100KW，采用额定容量为520KVA的一档变压器供电时，在保温阶段功率因数为：0.4～0.5，谐波41％，无功功率占比约：50％；

采用520KVA和120KVA两档功率输入变压器供电时，在保温阶段功率因数为：0.7～0.85，谐波27％，无功功率占比约：29％。

本实用新型一种化学气相沉积炉两档功率加热装置的特点为，可编程控制器是化学气相沉积炉两档功率加热控制的中心，能够实现温度的全自动控制，智能数字控温仪通过温度传感器可以测量和反映炉膛内的实时温度，在加热升温过程中，当炉内温度达到工艺要求的保温温度时，智能数字控温仪向可编程控制中心发出信号，由接触器单元a和接触器单元a实现相互切换，将变压器由升温功率档切换到保温功率档输入功率，保证在化学气相沉积炉长时间保温阶段使用电炉变压器的低功率输入档输出电压，这样再通过晶闸管交流调压器调节变压器原边的输入电压，进而调节电炉变压器副边的输出电压，控制炉内温度。

当电炉变压器的配置容量和阻性负载所需要提供的保温功率接近时，通过晶闸管交流调压器来控制变压器原边的输入电压，晶闸管可控硅导通角较大时所占的时间比例大，电压正弦波斩波幅度小，几乎消除了高次谐波对电网带来的污染也小，提高了功率因数，降低了能耗，给企业带来经济效益。

Claims (5)

1.一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，其特征在于：包括可编程控制器(1)，可编程控制器(1)分别连接智能数字控温仪(2)、接触器单元a(5)、接触器单元b(6)，智能数字控温仪(2)还分别连接温度传感器(8)和晶闸管交流调压器(3)，晶闸管交流调压器(3)分别连接断路器单元(9)和接触器单元b(6)，接触器单元a(5)和接触器单元b(6)均与两档功率输入电炉变压器(4)连接，两档功率输入电炉变压器(4)连接电阻加热元件(7)，电阻加热元件(7)位于化学气相沉积炉内。

2.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，其特征在于：所述智能数字控温仪(2)的型号为：FP23。

3.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，其特征在于：所述接触器单元a(5)的型号为：LC1-D205M7C。

4.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，其特征在于：所述接触器单元b(6)的型号为：LC1-D620M7C。

5.根据权利要求1所述的一种化学气相沉积炉两档功率加热装置，其特征在于：所述两档功率输入电炉变压器(4)的型号为：HSFG-300x2。