高頻感應(yīng)加熱的原理.pdf

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1、高頻感應(yīng)加熱的原理及設(shè)備一、高頻感應(yīng)加熱的原理感應(yīng)加熱是利用導(dǎo)體在高頻磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流（渦流損耗）以及導(dǎo)體內(nèi)磁場(chǎng)的作用（磁滯損耗）引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)行加熱的?！井?dāng)金屬導(dǎo)體處在一個(gè)高頻交變電場(chǎng)中，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，將在金屬導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由于導(dǎo)體的電阻很小，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的感應(yīng)電流。由焦耳—楞次定律可知，交變磁場(chǎng)將使導(dǎo)體中電流趨向?qū)w表面流通，引起集膚效應(yīng)，舜間電流的密度與頻率成正比，頻率越高，感應(yīng)電流密度集中于導(dǎo)體的表面，即集膚效應(yīng)就越嚴(yán)重，有效的導(dǎo)電面積減少，電阻增大，從而使導(dǎo)體迅速升溫】【高頻感應(yīng)加熱的原理：導(dǎo)體

2、有電流通過時(shí)，在其周圍就同時(shí)產(chǎn)生磁場(chǎng)，高頻電流流向被繞制成環(huán)狀或其它形狀的電感線圈（通常是用紫銅管制作）。由此在線圈內(nèi)產(chǎn)生極性瞬間變化的強(qiáng)磁束，將被加熱的金屬物質(zhì)放置在感應(yīng)線圈內(nèi)，磁束就會(huì)貫通整個(gè)被加熱物質(zhì)，在被加熱物質(zhì)內(nèi)部與加熱電流相反的方向產(chǎn)生很大的渦流，由于被加熱金屬物質(zhì)的電阻產(chǎn)生焦耳熱，使金屬物質(zhì)自身的溫度迅速上升，從而完成對(duì)金屬工件的加熱】二、感應(yīng)加熱系統(tǒng)的構(gòu)成感應(yīng)加熱系統(tǒng)由高頻電源(高頻發(fā)生器)、導(dǎo)線、變壓器、感應(yīng)器組成。其工作步驟是①由高頻電源把普通電源（220v/50hz）變成高壓高頻低電流輸出，（其頻率的高低根據(jù)加熱對(duì)

3、象而定，就其包材而言，一般頻率應(yīng)在480kHZ左右。）②通過變壓器把高壓、高頻低電流變成低壓高頻大電流。③感應(yīng)器通過低壓高頻大電流后在感應(yīng)器周圍形成較強(qiáng)的高頻磁場(chǎng)。一般電流越大，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高。全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備1、高頻感應(yīng)加熱設(shè)備現(xiàn)狀高頻感應(yīng)加熱設(shè)備在我省已得到廣泛應(yīng)用，設(shè)各頻率范圍在200-450kHz,高頻功率最大可達(dá)400kW。我省的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備主要應(yīng)用于金屬熱處理、’淬火、透熱、熔煉、釬焊、直縫鋼管焊接、電真空器件去氣加熱、半導(dǎo)體材料煉制、塑料熱合、烘烤和提純等?，F(xiàn)在我省使用的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備都是以大功率真空管（發(fā)射電

4、子管）為核心構(gòu)成單級(jí)自激振蕩器，把高壓直流電能量轉(zhuǎn)換成高頻交流電能量，它們的電子管板極轉(zhuǎn)換效率一般在75環(huán)左右，設(shè)備的整機(jī)總效率一般在50絨以下，水和電能的消耗非常大。自70年代中期后，對(duì)高頻設(shè)備也進(jìn)行了一系列改進(jìn)，如:(1)用節(jié)能型牡鎢煙絲電子管代替老式純鎢燈絲系列電子管，如FV-911代替FV-433}FV-431,FV-89F管等;(2)采用高壓硅堆整流代替充汞閘流管整流;(3)采用大功率雙向可控硅結(jié)合微機(jī)調(diào)壓代替原閘流管調(diào)壓;(4)根據(jù)各自工藝條件重新更改振蕩回路，選擇合理的振蕩頻率。這樣，經(jīng)過一系列改造后，使我省的頻設(shè)備整機(jī)總

5、電效率有一定的提高，在節(jié)能方面有一定的效果，但由于振蕩電子管這個(gè)耗電最大的器件未改掉，所以在節(jié)能方面，并不是特別顯著。2、全晶體蒼高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電子技術(shù)的發(fā)展，可謂日新月異。80年代初，日本首先改進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，開發(fā)生產(chǎn)出場(chǎng)控電力電子器件—大功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT),并設(shè)計(jì)制成換流橋式的，把直流電能量轉(zhuǎn)換成高頻電能量的全晶體管化高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，隨后美國(guó)、西德等發(fā)達(dá)國(guó)家也迅速研制，使之很快就商品化了。2.1大功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT)的特點(diǎn)大功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT)是一種大功率電力電子器件，它的符號(hào)與三極管相同，作用也相似

6、，但它主要用在大功率換流或?qū)ǖ目刂茍?chǎng)合，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)具有“正導(dǎo)通”特性，在正柵壓為"0V”時(shí)，SIT處于導(dǎo)通狀態(tài)，而在加上負(fù)柵壓時(shí)，則將處于關(guān)斷狀態(tài);(2)開關(guān)速度快，可用于高頻段;(3)是高輸入阻抗的電壓控制型器件，所以用較小的驅(qū)動(dòng)功率就能控制較大的功率;(4)SIT元件是高耐壓大電流型器件;(5)電流的負(fù)溫度系數(shù)不會(huì)使電流集中,從而有利于并聯(lián)驅(qū)動(dòng),因此可運(yùn)用于大功率裝置。目前，靜電感應(yīng)晶體管(SIT)的單管功耗有1kW和3kW級(jí)的電力電子器件，供組裝高頻逆變?cè)O(shè)備.2.2全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備主電路由靜電感應(yīng)晶體管S

7、IT組裝的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備主回路如附圖所示,主電路由3部份組成:(1)直流電源部份：該部份是把工頻三相交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并控制下面幾部份。該部份主要由三相晶閘管(SCR)可調(diào)電路和直流電抗器La與電解電容Ca組成的直流濾波器組成，調(diào)整三相晶閘管整流電路的直流輸出電壓，可調(diào)節(jié)該設(shè)備的輸出功率。輸入電壓為工頻3}p380V，最大直流電壓可達(dá)500V以上，輸出直流可以100~100%連續(xù)可調(diào)。(2)逆變部份：該部份把直流交換為高頻交流，并控制后面部份，這部份由電壓型單相全橋電路構(gòu)成，使用1kW或3kW級(jí)功耗的SIT作為逆變橋的開關(guān)器件，使用

8、同一級(jí)功耗的SIT器件組成電路時(shí)，設(shè)備的功率越大，頻率越高，每一橋臂上并聯(lián)的SIT器件愈多;R-C。和D.為緩沖電路，當(dāng)SIT開始關(guān)斷而產(chǎn)生浪涌電壓，超過這些電路中的直流電壓時(shí)，二級(jí)管D，導(dǎo)通，而電容器C。