Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Project Background and Equipment Specifications This case study involves a medium frequency induction melting furnace, model WDL-KGPS-500, with a rated capacity of 0.5 tons and a maximum capacity of 0.6 tons, designed for aluminum melting applications. The equipment employs medium frequency induction heating and is equipped with a hydraulic tilting system for molten aluminum discharge. The most notable configuration feature of this equipment is its grid compatibility scheme: the power supply side is fed at 440V/3P/60Hz, while the medium frequency power supply input voltage is specified at 380V. This means the equipment is intended for 60Hz grid regions (such as South Korea, parts of Central and South America, and the Middle East), requiring a transformer or voltage adaptation unit either inside or external to the power supply cabinet to step down the 440V grid voltage to 380V before feeding the medium frequency power supply. This dual adaptation of both voltage and frequency is a parameter that must be confirmed upfront during the electrical design phase for export projects. II. KGPS Medium Frequency Power Supply System The power supply system adopts the KGPS thyristor-based medium frequency power supply, with a rated power of 400 kW, a medium frequency output voltage of 2400 volts, and an output frequency of 1000 Hz. The power factor exceeds 0.9, and the startup success rate is 100%. The rectifier section is a three-phase full-controlled bridge with a three-phase six-pulse rectifier structure and a parallel-connected inverter. The control circuit employs an eighth-generation digital circuit board architecture, featuring wide frequency range adaptability, constant power control, swept-frequency zero-pressure soft start, and dual closed-loop voltage-current feedback. The swept-frequency zero-pressure startup means the system automatically scans frequencies during startup, establishing medium frequency oscillation upon finding the load resonant point – avoiding the sensitivity to load parameter variations inherent in separate-excitation startup methods. The protection system encompasses overcurrent, overvoltage, undercurrent, undervoltage, water loss, and phase-loss conditions. When any protection parameter exceeds the set threshold, the system automatically blocks pulse output and disconnects the main circuit power. The power supply cabinet panel includes full voltage, current, and power readings along with operating status indicators. The capacitor cabinet provides medium frequency parallel compensation, reducing reactive power transmission losses on the distribution lines. The capacitor bank capacity is matched to the resonant frequency of the induction coil, ensuring operation near the resonant point under rated conditions. III. Induction Coil Design and Magnetic Yoke Shielding The induction coil is the core energy conversion component, constructed from T2/TU1 copper with a wall thickness of 4 mm. When energized, the coil generates a 1000 Hz alternating magnetic field that induces eddy currents in the metal charge within the furnace hearth, generating heat. The coil design is based on electromagnetic field principles and verified through dedicated computer software, with the deviation between actual operating power and design power controlled within 5%. Turn-to-turn insulation is processed using advanced insulation techniques, with dedicated clamping technology reducing axial vibration of the coil. The coil inner wall is sprayed with imported high-temperature-resistant insulating materials, and a furnace lining leakage alarm system is installed – when molten aluminum seeps into the coil layer, the system detects it early and signals the condition, preventing furnace breakout incidents. A refractory coating of 10 to 15 mm thickness is applied to the inner surface of the coil, serving both to facilitate furnace lining construction and to prevent thermal deformation of the lining. The magnetic yokes are of crescent profile construction, laminated from cold-rolled silicon steel sheets and clamped with stainless steel splints. The contact surface between the yoke and the coil outer surface is curved, providing face contact rather than line contact, achieving better clamping efficiency and reduced magnetic flux leakage. The silicon steel sheets are reinforced with dedicated splints rather than through-bolts, maximizing the effective magnetic area and reducing localized heating. The magnetic yokes simultaneously shield magnetic flux leakage, prevent furnace body heating, and support and secure the induction coil. IV. Hydraulic Tilting System Furnace tilting is driven by a hydraulic system with two cylinders arranged on both sides of the furnace body for lifting, with furnace return accomplished by gravity. The hydraulic station is equipped with dual motors and dual pumps – one in service and one on standby, with automatic switching capability. The fuel tank is fully enclosed and welded to prevent hydraulic oil leakage. The tilting angle range is 0 to 95 degrees, with smooth operation without shock or creeping, adjustable speed, and the ability to hold at any position. Tilt operation is controlled via manual valves, suitable for casting processes requiring precise control of molten aluminum pouring volume. V. Crucible Mold and Lining Formation A configuration detail of this equipment is that it supplies a crucible mold rather than a finished graphite crucible. The crucible mold is formed from 3 mm iron plate and is used to control the shape and volume positioning of the refractory lining during formation. The user must select the lining material and ramming/sintering method according to the specific metal being melted and the casting process – a difference at the user operation level compared to solutions that directly supply finished graphite crucibles. The positioning function of the crucible mold ensures dimensional consistency of the lining cavity, thereby maintaining the coupling distance between the furnace hearth and the induction coil stable within the design range. VI. Water Cooling System and Cooling Cables The water-cooled cables are constructed from TU1 multi-strand oxygen-free copper wire, sheathed in high-strength fire-resistant rubber tubing, with cold-formed connectors ensuring contact resistance and tensile strength. The power supply side requires a cooling water flow rate of no less than 8 m³/h, while the furnace body side requires no less than 12 m³/h. The outlet water temperature on the power supply side must not exceed 35°C, and on the furnace body side must not exceed 45°C, with inlet water pressure maintained between 0.15 and 0.35 MPa. The water cooling system employs a fully enclosed circulating cooling method using soft water as the circulating medium. The core advantage of soft water circulation lies in avoiding overheating damage to the power supply, thyristors, capacitors, IGBT modules, and induction coil caused by scale deposition; additionally, soft water contains no ionic conductive components, so cooling components will not be damaged by electrolysis. The system requires no water pool or cooling tower, occupies minimal floor space, and has low makeup water consumption. The cooling system consists of three parts: main machine, water tank, and control box. The main machine includes the housing, copper cooler, exhaust system, spray system, water separator, collecting annulus, and spray pump. The water tank includes the main pump (one in service, one standby), stainless steel water tank, electrical cabinet, temperature control system, and pressure control system. The control box enables remote operation of the water cooling system, displaying water temperature and allowing setup of delayed operation after work hours.

I. Latar belakang proyek dan spesifikasi peralatan Studi kasus ini melibatkan tungku pencairan induksi frekuensi menengah, model WDL-KGPS-1000, dengan kapasitas nominal 1 ton dan kapasitas maksimum 1,2 ton,didesain untuk aplikasi peleburan aluminiumPeralatan ini menggunakan pemanasan induksi frekuensi menengah dan dilengkapi dengan sistem miring hidrolik untuk pelepasan aluminium cair.Sistem listrik dikonfigurasi untuk 380V / 50Hz tiga fase catu daya, dengan pengoreksi enam impuls tiga fase dan inverter yang terhubung secara paralel. Dibandingkan dengan tungku 0,8 ton dalam kasus sebelumnya, peralatan ini memiliki tubuh tungku yang dirancang untuk kapasitas maksimum 1,2 ton,dengan kekuatan nominal catu daya meningkat menjadi 600 kW sambil mempertahankan frekuensi output 1000 Hz yang samaKonfigurasi ini dengan daya yang sedikit melebihi permintaan nominal tungku memberikan margin untuk tingkat peleburan yang ditingkatkan. II. Sistem Pasokan Listrik Frekuensi Menengah KGPS Sistem catu daya mengadopsi catu daya frekuensi menengah berbasis tiristor KGPS, dengan daya nominal 600 kW, tegangan output frekuensi menengah 1500 volt,dan frekuensi output 1000 HzFaktor daya melebihi 0.9, dan tingkat keberhasilan startup adalah 100%. Bagian rectifier adalah jembatan tiga fase yang dikendalikan penuh, dengan sirkuit kontrol menggunakan arsitektur papan sirkuit digital generasi kedelapan. Fungsi kontrol inti termasuk kontrol daya konstan, swept-frequency nol-tekanan soft start, dan dual closed-loop tegangan-arus umpan balik.Pemberhentian tekanan nol frekuensi menyapu berarti sistem secara otomatis memindai dari frekuensi tinggi ke bawah selama startup, establishing medium frequency oscillation upon finding the load resonant point – an approach that avoids the sensitivity to load parameter variations inherent in traditional separate-excitation startup methods. Sistem perlindungan mencakup kondisi overcurrent, overvoltage, undercurrent, undervoltage, kehilangan air, dan fase-loss.sistem secara otomatis memblokir output pulsa dan memutuskan daya sirkuit utamaKabinet catu daya termasuk tegangan penuh, arus, dan pembacaan daya bersama dengan indikator status. Kabin kapasitor menyediakan kompensasi paralel frekuensi menengah, mengurangi kerugian transmisi daya reaktif pada jalur distribusi dan meningkatkan faktor daya sistem.Kapasitas bank kondensator dicocokkan dengan frekuensi resonan dari kumparan induksi, memastikan operasi di dekat titik resonansi dalam kondisi nominal. III. Desain Koil Induksi dan Magnetic Yoke Shielding Koil induksi adalah komponen konversi energi inti, dibangun dari T2 tembaga dengan ketebalan dinding 5 mm.Koil menghasilkan medan magnet bergantian 1000 Hz yang menginduksi arus pusaran dalam muatan logam di dalam perapian tungkuDesain kumparan didasarkan pada prinsip medan elektromagnetik dan diverifikasi melalui perangkat lunak komputer khusus,dengan penyimpangan antara daya operasi aktual dan daya desain dikontrol dalam 5%. Isolasi turn-to-turn diproses menggunakan teknik isolasi canggih, dengan teknologi penjepit khusus mengurangi getaran aksial kumparan.Dinding dalam kumparan disemprotkan dengan bahan isolasi tahan suhu tinggi impor, dan sistem penggera kebocoran lapisan tungku dipasang. Ketika aluminium cair meresap ke dalam lapisan kumparan, sistem penggera mendeteksi itu lebih awal dan memberi sinyal kondisi.mencegah insiden pecah tungku. Lapisan tahan api dengan ketebalan 10 sampai 15 mm diterapkan pada permukaan dalam kumparan.Memfasilitasi konstruksi lapisan tungku dan mencegah deformasi termal lapisan yang akan mempengaruhi umur layanan. Yoke magnetik adalah konstruksi profil bulan sabit, dilaminasi dari lembaran baja silikon yang digulung dingin dan diikat dengan splin baja tahan karat.Permukaan kontak antara yoke dan permukaan luar kumparan melengkung, memberikan kontak wajah daripada kontak garis, mencapai efisiensi penjepit yang lebih baik dan penurunan kebocoran fluks magnetik.Lembar baja silikon diperkuat dengan splin khusus daripada melalui baut, memaksimalkan area magnetik yang efektif dan mengurangi pemanasan lokal.dan mendukung dan mengamankan kumparan induksi. IV. Sistem Miring Hidraulik Miring tungku didorong oleh sistem hidrolik dengan dua silinder yang disusun di kedua sisi tubuh tungku untuk mengangkat, dengan kembali tungku dicapai oleh gravitasi.Stasiun hidraulik dilengkapi dengan dua motor dan dua pompa, satu di layanan dan satu di siagaTangki bahan bakar sepenuhnya tertutup dan dilas untuk mencegah kebocoran minyak hidrolik. Kisaran sudut miring adalah 0 sampai 95 derajat, dengan operasi lancar tanpa kejut atau merangkak, kecepatan yang dapat disesuaikan, dan kemampuan untuk menahan pada posisi apa pun.cocok untuk proses pengecoran yang membutuhkan kontrol yang tepat dari volume tuang aluminium cair. V. Struktur tubuh tungku Shell tungku mengadopsi struktur rangka baja, yang terdiri dari dasar pemasangan tetap dan tubuh tungku miring, dengan konfigurasi rangka keseluruhan memastikan kekakuan.Rasio diameter-ke-tinggi perapian telah dioptimalkan melalui analisis komputer. Rasio yang meningkat meningkatkan faktor daya alami dan meningkatkan efisiensi listrik.. Badan tungku dirancang dengan kapasitas lapisan 3000 kg untuk melelehkan 1000 kg aluminium, yang berarti volume perapian memiliki margin yang signifikan relatif terhadap kapasitas nominal,Memfasilitasi operasi pengisian dan mengurangi risiko tumpahan. VI. Grafit crucible dan sistem pendinginan air Creel adalah konstruksi grafit, dengan umur yang direkomendasikan dari 4 sampai 6 bulan, tergantung pada kondisi operasi termasuk metode pengisian, rentang pemeliharaan suhu leleh,dan frekuensi penghapusan limbah. Kabel yang didinginkan dengan air terbuat dari kawat tembaga bebas oksigen multi-strand TU1, dibalut tabung karet tahan api yang kuat, dengan konektor yang dibentuk dingin.Sisi pasokan listrik membutuhkan aliran air pendingin tidak kurang dari 12 m3/h, sedangkan sisi tubuh tungku membutuhkan tidak kurang dari 22 m3/h. Suhu air keluar di sisi catu daya tidak boleh melebihi 35°C, dan di sisi tubuh tungku tidak boleh melebihi 45°C,dengan tekanan air masuk dipertahankan antara 0.15 dan 0,35 MPa. Sistem pendingin air dilengkapi dengan menara pendingin tertutup, tangki air, dan kabinet kontrol, membentuk lingkaran pendingin sirkulasi independen.

I. Latar Belakang Proyek dan Spesifikasi Peralatan Studi kasus ini melibatkan tungku peleburan induksi frekuensi menengah, model WDL-KGPS-800, dengan kapasitas terukur 0,8 ton dan kapasitas maksimum 0,96 ton, yang dirancang untuk aplikasi peleburan aluminium. Peralatan ini menggunakan pemanasan induksi frekuensi menengah dan dilengkapi dengan sistem kemiringan hidrolik untuk pembuangan aluminium cair. Sistem kelistrikan dikonfigurasi untuk catu daya tiga fasa 380V/50Hz, dengan penyearah enam pulsa tiga fasa dan inverter yang terhubung secara paralel. Fitur teknis inti dari peralatan ini terletak pada kombinasi sistem catu daya frekuensi menengah KGPS dan badan tungku kemiringan hidrolik baja, yang mewakili solusi peleburan induksi berkapasitas sedang yang cocok untuk operasi bengkel pengecoran. II. Sistem Catu Daya Frekuensi Menengah KGPS Sistem catu daya mengadopsi catu daya frekuensi menengah berbasis thyristor KGPS, yang telah matang melalui lebih dari satu dekade pengembangan teknologi berkelanjutan. Bagian penyearah adalah jembatan jembatan penuh tiga fasa, dengan tegangan keluaran frekuensi menengah 1500 volt, daya terukur 500 kW, dan frekuensi keluaran 1000 Hz. Faktor daya melebihi 0,9, dan tingkat keberhasilan startup adalah 100%, yang berarti osilasi frekuensi menengah dapat didirikan dengan andal pada setiap upaya startup. Sirkuit kontrol menggunakan arsitektur papan sirkuit digital generasi kedelapan, yang menampilkan kontrol daya konstan, startup lunak tekanan nol frekuensi sapuan, dan umpan balik tegangan-arus loop ganda. Sistem perlindungan mencakup kondisi arus berlebih, tegangan berlebih, arus kurang, tegangan kurang, kehilangan air, dan kehilangan fasa. Ketika ada parameter yang melebihi ambang batas yang ditetapkan, sistem secara otomatis memblokir keluaran pulsa dan memutuskan daya sirkuit utama. Kabinet catu daya dan kabinet kapasitor diatur secara terpisah. Kabinet kapasitor menyediakan kompensasi paralel frekuensi menengah, meningkatkan faktor daya sistem dan mengurangi kerugian transmisi daya reaktif pada jalur distribusi. Kapasitas bank kapasitor disesuaikan dengan frekuensi resonansi kumparan induksi, memastikan operasi di dekat titik resonansi dalam kondisi terukur untuk efisiensi keluaran daya yang optimal. III. Desain Kumparan Induksi dan Pelindung Yoke Magnetik Kumparan induksi adalah komponen konversi energi inti dari tungku frekuensi menengah. Ketika diberi energi, kumparan menghasilkan medan magnet bolak-balik yang kuat yang menginduksi arus eddy dalam muatan logam di dalam tungku, menghasilkan panas. Bahan kumparan adalah tembaga T2 dengan ketebalan dinding 5 mm, dibangun sebagai tabung spiral. Desain kumparan didasarkan pada analisis medan elektromagnetik elemen hingga, dengan penyimpangan antara daya operasi aktual dan daya desain dikontrol dalam 5%. Kumparan menggunakan pemrosesan isolasi antar belitan yang canggih, dengan teknologi penjepitan khusus untuk mengurangi getaran aksial. Dinding bagian dalam kumparan dilapisi dengan bahan isolasi tahan suhu tinggi impor, dan sistem alarm kebocoran tungku dipasang untuk mendeteksi risiko rembesan aluminium cair. Lapisan refraktori setebal 10 hingga 15 mm diterapkan pada permukaan bagian dalam kumparan, yang berfungsi ganda: memfasilitasi konstruksi lapisan tungku dan mencegah deformasi termal lapisan yang akan mempengaruhi masa pakai. Yoke magnetik memiliki konstruksi profil bulan sabit, dilaminasi dari lembaran baja silikon gulungan dingin dan dijepit dengan belat baja tahan karat. Permukaan kontak antara yoke dan permukaan luar kumparan melengkung, memberikan kontak permukaan daripada kontak garis, mencapai efisiensi penjepitan yang lebih baik dan mengurangi kebocoran fluks magnetik. Lembaran baja silikon diperkuat dengan belat khusus daripada baut tembus, memaksimalkan area magnetik efektif lembaran dan mengurangi pemanasan lokal. Yoke magnetik berfungsi untuk melindungi kebocoran fluks magnetik, mencegah pemanasan badan tungku, mendukung dan mengamankan kumparan induksi, dan meningkatkan efisiensi sistem secara keseluruhan. IV. Sistem Kemiringan Hidrolik Kemiringan tungku digerakkan oleh sistem hidrolik dengan dua silinder yang diatur di kedua sisi badan tungku untuk pengangkatan. Pengembalian tungku dilakukan dengan gravitasi. Stasiun hidrolik dilengkapi dengan motor ganda dan pompa ganda – satu dalam layanan dan satu siaga, dengan kemampuan peralihan otomatis. Tangki bahan bakar tertutup rapat dan dilas, tanpa bukaan kecuali port samping dan tabung, untuk mencegah kebocoran oli hidrolik. Konsol kemiringan hidrolik menggunakan operasi katup manual, dengan rentang sudut kemiringan 0 hingga 95 derajat. Operasi lancar tanpa guncangan atau merayap, dengan kecepatan yang dapat disesuaikan dan kemampuan untuk menahan di posisi mana pun. Desain ini cocok untuk aplikasi pengecoran yang membutuhkan kontrol presisi volume penuangan aluminium cair. V. Struktur Badan Tungku Cangkang tungku mengadopsi struktur rangka baja, yang terdiri dari alas pemasangan tetap dan badan tungku yang miring, dengan konfigurasi rangka keseluruhan memastikan kekakuan. Rasio diameter tungku terhadap tinggi telah dioptimalkan melalui analisis komputer, mengadopsi prinsip desain profil tungku internasional tingkat lanjut – rasio yang meningkat meningkatkan faktor daya alami dan meningkatkan efisiensi listrik. Tudung pengumpul debu tertutup dipasang di atas bagian atas tungku untuk menangkap asap dan partikulat yang dihasilkan selama peleburan. VI. Krusibel Grafit dan Kabel Berpendingin Air Krusibel terbuat dari grafit, menawarkan kompatibilitas kimia yang baik dengan peleburan aluminium. Masa pakai krusibel yang ditunjukkan dalam proposal adalah 4 hingga 6 bulan, tergantung pada kondisi operasi termasuk metode pengisian, suhu peleburan, dan praktik penghilangan terak. Kabel berpendingin air terbuat dari kawat tembaga bebas oksigen multi-untai TU1, dilapisi dengan tabung karet tahan api berkekuatan tinggi, dengan konektor yang dibentuk dingin memberikan konduktivitas listrik dan kekuatan tarik yang baik. Sisi catu daya membutuhkan laju aliran air pendingin tidak kurang dari 12 m³/jam, sedangkan sisi badan tungku membutuhkan tidak kurang dari 20 m³/jam. Suhu air keluar di sisi catu daya tidak boleh melebihi 35°C, dan di sisi badan tungku tidak boleh melebihi 45°C, dengan tekanan air masuk dipertahankan antara 0,15 dan 0,35 MPa. Sistem pendingin air dilengkapi dengan menara pendingin tertutup, tangki air, dan kabinet kontrol, membentuk loop pendingin sirkulasi independen. VII. Parameter Kinerja Proses Kapasitas terukur adalah 0,8 ton, dengan kapasitas maksimum 0,96 ton, dan suhu tapping terukur diatur pada 780°C. Waktu peleburan kira-kira 60 menit per tungku, dengan penyimpangan yang diizinkan ±5%. Berdasarkan ini, siklus dari pengisian dingin hingga mencapai suhu tapping adalah kira-kira 1 jam, sesuai dengan laju peleburan kira-kira 0,8 ton per jam. Dengan daya terukur 500 kW, konsumsi energi spesifik kira-kira 625 kWh per ton aluminium, berada dalam kisaran efisiensi tipikal untuk tungku peleburan induksi frekuensi menengah.