高频感应加热的原理.pdf

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1、高频感应加热的原理及设备一、高频感应加热的原理感应加热是利用导体在高频磁场作用下产生的感应电流（涡流损耗）以及导体内磁场的作用（磁滞损耗）引起导体自身发热而进行加热的。【当金属导体处在一个高频交变电场中，根据法拉第电磁感应定律，将在金属导体内产生感应电动势，由于导体的电阻很小，从而产生强大的感应电流。由焦耳—楞次定律可知，交变磁场将使导体中电流趋向导体表面流通，引起集肤效应，舜间电流的密度与频率成正比，频率越高，感应电流密度集中于导体的表面，即集肤效应就越严重，有效的导电面积减少，电阻增大，从而使导体迅速升温】【高频感应加热的原理：导体

2、有电流通过时，在其周围就同时产生磁场，高频电流流向被绕制成环状或其它形状的电感线圈（通常是用紫铜管制作）。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将被加热的金属物质放置在感应线圈内，磁束就会贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反的方向产生很大的涡流，由于被加热金属物质的电阻产生焦耳热，使金属物质自身的温度迅速上升，从而完成对金属工件的加热】二、感应加热系统的构成感应加热系统由高频电源(高频发生器)、导线、变压器、感应器组成。其工作步骤是①由高频电源把普通电源（220v/50hz）变成高压高频低电流输出，（其频率的高低根据加热对

3、象而定，就其包材而言，一般频率应在480kHZ左右。）②通过变压器把高压、高频低电流变成低压高频大电流。③感应器通过低压高频大电流后在感应器周围形成较强的高频磁场。一般电流越大，磁场强度越高。全晶体管高频感应加热设备1、高频感应加热设备现状高频感应加热设备在我省已得到广泛应用，设各频率范围在200-450kHz,高频功率最大可达400kW。我省的高频感应加热设备主要应用于金属热处理、’淬火、透热、熔炼、钎焊、直缝钢管焊接、电真空器件去气加热、半导体材料炼制、塑料热合、烘烤和提纯等。现在我省使用的高频感应加热设备都是以大功率真空管（发射电

4、子管）为核心构成单级自激振荡器，把高压直流电能量转换成高频交流电能量，它们的电子管板极转换效率一般在75环左右，设备的整机总效率一般在50绒以下，水和电能的消耗非常大。自70年代中期后，对高频设备也进行了一系列改进，如:(1)用节能型牡钨烟丝电子管代替老式纯钨灯丝系列电子管，如FV-911代替FV-433}FV-431,FV-89F管等;(2)采用高压硅堆整流代替充汞闸流管整流;(3)采用大功率双向可控硅结合微机调压代替原闸流管调压;(4)根据各自工艺条件重新更改振荡回路，选择合理的振荡频率。这样，经过一系列改造后，使我省的频设备整机总

5、电效率有一定的提高，在节能方面有一定的效果，但由于振荡电子管这个耗电最大的器件未改掉，所以在节能方面，并不是特别显著。2、全晶体苍高频感应加热设备电子技术的发展，可谓日新月异。80年代初，日本首先改进半导体生产工艺，开发生产出场控电力电子器件—大功率静电感应晶体管(SIT),并设计制成换流桥式的，把直流电能量转换成高频电能量的全晶体管化高频感应加热设备，随后美国、西德等发达国家也迅速研制，使之很快就商品化了。2.1大功率静电感应晶体管(SIT)的特点大功率静电感应晶体管(SIT)是一种大功率电力电子器件，它的符号与三极管相同，作用也相似

6、，但它主要用在大功率换流或导通的控制场合，它具有以下几个特点:(1)具有“正导通”特性，在正栅压为"0V”时，SIT处于导通状态，而在加上负栅压时，则将处于关断状态;(2)开关速度快，可用于高频段;(3)是高输入阻抗的电压控制型器件，所以用较小的驱动功率就能控制较大的功率;(4)SIT元件是高耐压大电流型器件;(5)电流的负温度系数不会使电流集中,从而有利于并联驱动,因此可运用于大功率装置。目前，静电感应晶体管(SIT)的单管功耗有1kW和3kW级的电力电子器件，供组装高频逆变设备.2.2全晶体管高频感应加热设备主电路由静电感应晶体管S

7、IT组装的高频感应加热设备主回路如附图所示,主电路由3部份组成:(1)直流电源部份：该部份是把工频三相交流电转换为直流电，并控制下面几部份。该部份主要由三相晶闸管(SCR)可调电路和直流电抗器La与电解电容Ca组成的直流滤波器组成，调整三相晶闸管整流电路的直流输出电压，可调节该设备的输出功率。输入电压为工频3}p380V，最大直流电压可达500V以上，输出直流可以100~100%连续可调。(2)逆变部份：该部份把直流交换为高频交流，并控制后面部份，这部份由电压型单相全桥电路构成，使用1kW或3kW级功耗的SIT作为逆变桥的开关器件，使用

8、同一级功耗的SIT器件组成电路时，设备的功率越大，频率越高，每一桥臂上并联的SIT器件愈多;R-C。和D.为缓冲电路，当SIT开始关断而产生浪涌电压，超过这些电路中的直流电压时，二级管D，导通，而电容器C。