電力電子技術(shù)主編徐立娟

中頻感應(yīng)加熱電源

1項目描述2任務(wù)描述與目標(biāo)3相關(guān)知識4任務(wù)實施提

綱

一、項目描述感應(yīng)加熱電源是一種利用整流電路將交流電整流為直流電，經(jīng)電抗器平波后，成為一個恒定的直流電流源，再經(jīng)單相逆變電路，把直流電流逆變成中頻或高頻交流電（0.3～300kHz或更高）的裝置。目前，其應(yīng)用非常廣泛，特別是在感應(yīng)加熱工業(yè)中應(yīng)用更為普遍。

二、任務(wù)描述與目標(biāo)任務(wù)名稱：中頻感應(yīng)加熱電源任務(wù)描述：中頻感應(yīng)加熱電源是一種產(chǎn)生單相中頻電流的裝置。那么，單相中頻電流是如何對金屬進(jìn)行加熱的？產(chǎn)生單相中頻電流的裝置由哪些部分組成？其主要應(yīng)用在哪些場合？本任務(wù)主要介紹感應(yīng)加熱的原理、中頻感應(yīng)加熱電源的用途及組成。

二、任務(wù)描述與目標(biāo)任務(wù)目標(biāo)：（1）了解感應(yīng)加熱的原理。（2）熟悉中頻感應(yīng)加熱電源的基本原理及應(yīng)用。（3）掌握中頻感應(yīng)加熱電源的組成。（4）學(xué)會查閱資料的方法。

三、相關(guān)知識感應(yīng)加熱的原理與發(fā)展歷史01電磁感應(yīng)現(xiàn)象：當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變的磁場時，電路兩端就會感應(yīng)出電動勢，如果形成閉合回路就會產(chǎn)生感應(yīng)電流。電流的熱效應(yīng)可用來加熱。感應(yīng)加熱基本原理感應(yīng)加熱原理為產(chǎn)生交變的電流，從而產(chǎn)生交變的磁場，再利用交變磁場來產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果

三、相關(guān)知識感應(yīng)加熱的原理與發(fā)展歷史01感應(yīng)加熱基本原理如果在一個鋼管上繞了感應(yīng)線圈，鋼管可以看作有一匝直接短接的第二線圈。當(dāng)感應(yīng)線圈內(nèi)通以交流電流時，在鋼管中將感應(yīng)出電流，從而產(chǎn)生交變的磁場，再利用交變磁場來產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果。平常在50Hz的交流電流下，這種感生電流不是很大，所產(chǎn)生的熱量使鋼管溫度略有升高，不足以使鋼管加熱到熱加工所需溫度（常為1200℃左右）。如果增大電流和提高頻率（相當(dāng)于提高了開關(guān)S的通斷頻率）都可以增加發(fā)熱效果，則鋼管溫度就會升高?？刂聘袘?yīng)線圈內(nèi)電流的大小和頻率，可以將鋼管加熱到所需溫度進(jìn)行各種熱加工。所以感應(yīng)電源通常需要輸出高頻大電流。

三、相關(guān)知識感應(yīng)加熱的原理與發(fā)展歷史01感應(yīng)加熱發(fā)展歷史感應(yīng)加熱源于法拉第發(fā)現(xiàn)的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也就是交變的電流會在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體發(fā)熱。長期以來，技術(shù)人員都對這一現(xiàn)象有較好的了解，并且在各種場合盡量抑制這種發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生，減小損耗。比較常見的如開關(guān)電源中的變壓器設(shè)計，通常技術(shù)人員會用各種方法來減小渦流損耗，提高效率。然而在19世紀(jì)末期，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象的有利面，就是可以將之利用到加熱場合，來取代一些傳統(tǒng)的加熱方法。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的用途02感應(yīng)加熱的最大特點是將工件直接加熱，工人勞動條件好、工件加熱速度快、溫度容易控制等，因此應(yīng)用非常廣泛。主要用于淬火、透熱、熔煉、各種熱處理等方面。淬火：熱處理工藝在機(jī)械工業(yè)和國防工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。它將工件加熱到一定溫度后再快速冷卻下來，以此增加工件的硬度和耐磨性。12螺絲刀口淬火1——螺絲刀口2——感應(yīng)線圈

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的用途02透熱：在加熱過程中使整個工件的內(nèi)部和表面溫度大致相等稱為透熱。透熱主要用在鍛造彎管等加工前的加熱等。中頻感應(yīng)加熱電源用于彎管的工作過程如圖所示。在鋼管待彎部分套上感應(yīng)線圈，通入中頻電流后，套有感應(yīng)線圈的鋼管上的帶形區(qū)域被中頻電流加熱，經(jīng)過一定時間溫度升高到塑性狀態(tài)，便可以進(jìn)行彎制了。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的用途02熔煉：中頻感應(yīng)加熱電源在熔煉中的應(yīng)用非常早，如圖所示為中頻感應(yīng)熔煉爐，感應(yīng)線圈用銅管繞成，里面通水冷卻。感應(yīng)線圈中通過中頻交流電流就可以使?fàn)t中的爐料加熱、熔化，并將液態(tài)金屬再加熱到所需溫度。12熔煉爐1——感應(yīng)線圈2——金屬溶液

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的用途02釬焊：將釬焊料加熱到融化溫度而使兩個或幾個零件連接在一起，通常的錫焊和銅焊都是釬焊。如圖所示為銅潔具釬焊，其主要應(yīng)用于機(jī)械加工、采礦、鉆探、木材加工等行業(yè)使用的硬質(zhì)合金車刀、銑刀、刨刀、鉸刀、鋸片、鋸齒的焊接，以及金剛石鋸片、刀具、磨具、鉆具、刃具的焊接。釬焊還應(yīng)用于其他金屬材料的復(fù)合焊接，如眼鏡部件、銅部件、不銹鋼鍋等。銅潔具釬焊1——感應(yīng)線圈2——零件12

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03整流電路：中頻感應(yīng)加熱電源裝置的整流電路設(shè)計一般要滿足以下要求。（1）整流電路的輸出電壓在一定的范圍內(nèi)可以連續(xù)調(diào)節(jié)。（2）整流電路的輸出電流連續(xù)，且電流脈動系數(shù)小于一定值。（3）整流電路的最大輸出電壓能夠自動限制在給定值，而不受負(fù)載阻抗的影響。（4）當(dāng)電路出現(xiàn)故障時，電路能自動停止直流功率輸出，整流電路必須有完善的過電壓、過電流保護(hù)措施。（5）當(dāng)逆變器運行失敗時，能把儲存在濾波器的能量通過整流電路返回工頻電網(wǎng)，保護(hù)逆變器。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03逆變電路。由逆變晶閘管、感應(yīng)線圈、補償電容共同組成逆變器，將直流電變成中頻交流電給負(fù)載供電。為了提高電路的功率因數(shù)，需要調(diào)協(xié)電容器向感應(yīng)加熱負(fù)載提供無功能量。根據(jù)電容器與感應(yīng)線圈的連接方式可以把逆變器分為以下幾種類型。（1）串聯(lián)逆變器：電容器與感應(yīng)線圈組成串聯(lián)諧振電路。（2）并聯(lián)逆變器：電容器與感應(yīng)線圈組成并聯(lián)諧振電路。（3）串、并聯(lián)逆變器：綜合以上兩種逆變器的特點。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03平波電抗器。平波電抗器在電路中起到很重要的作用,歸納為以下幾點。（1）續(xù)流：保證逆變器可靠工作。（2）平波：使整流電路得到的直流電流比較平滑。（3）電氣隔離：它連接在整流和逆變電路之間起到隔離作用。（4）限制電路電流的上升率di/dt值：逆變失敗時，保護(hù)晶閘管。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03控制電路：（2）逆變觸發(fā)電路。加熱裝置對逆變觸發(fā)電路的要求如下。①具有自動跟蹤能力。②良好的對稱性。③有足夠的脈沖寬度，觸發(fā)功率，脈沖的前沿有一定的陡度。④有足夠的抗干擾能力?？刂齐娐罚海?）啟動、停止控制電路。啟動、停止控制電路主要控制裝置的啟動、運行、停止，一般由按鈕、繼電器、接觸器等電器元件組成。

三、相關(guān)知識中頻感應(yīng)加熱電源的組成03保護(hù)電路。中頻裝置的晶閘管的過載能