高頻感應(yīng)加熱的原理

高頻感應(yīng)加熱的原理及設(shè)備高頻感應(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)體有電流通過時(shí)，在其周圍就同時(shí)產(chǎn)生磁場，高頻電流流向被繞制。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)，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】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)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。一般電流越大，磁場強(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、西德等發(fā)達(dá)國家也迅速研制，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，但它主要用在大功率換流或?qū)ǖ目刂茍龊?，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SIT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4.1國外產(chǎn)品情況目前在世界上只有少數(shù)幾個(gè)國家的大公司能制造全晶體管高頻，如日本的島田理化工業(yè)(株)，富士電波機(jī)(株)，電氣興業(yè)(株)，美國的ENI公司，德國的FDF公司，EMA公司等，產(chǎn)品規(guī)格已成系列化，如:日本的:T系列20-}30kHz3}-50kW七種規(guī)格，A系列200-}-300kHz2,5,10kW三種規(guī)格，SST系列20^"200kHz2.0,30,40kW三種規(guī)格，20~150kHz50~200kW六種規(guī)格，20~100kHz300,400kW二種規(guī)格。美國的:STATITRON系列50^-300kHz25一400kW八種規(guī)格西德的:ELOMATTGI系歹，j50^-200kHz15^-240kW等規(guī)格，而且他們還在試制更高頻，更大功率的高頻設(shè)備，用途已不只是工業(yè).如廣播電臺(tái)，軍事通訊等。4.2國產(chǎn)化研制情況我國非常重視國際上這一電力電子器件技術(shù)的研究和應(yīng)用，國家計(jì)委、科委、機(jī)電部已確定SIT元件和晶體管高頻的研制為“八五”國家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，具體布署了SIT器件及全晶體管化高頻設(shè)備整機(jī)的同步攻關(guān)，目前我國有關(guān)科研單位已研制出小功率0.1kW級(jí)以下的SIT元件.大功率級(jí)的研制還在進(jìn)行，整機(jī)的研制在遼寧電子設(shè)備廠進(jìn)行，目前已研制并出產(chǎn)了幾臺(tái)輸出功率為80kW的全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，并在1993年中國國際計(jì)算機(jī)設(shè)備展覽會(huì)上演示了他們的產(chǎn)品；現(xiàn)在他們又在研制輸出功率為10kW級(jí)的全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，估計(jì)到1996年研制出樣機(jī)，輸出在80kW以下的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備頻率可達(dá)300kHzo科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步，電子管高頻被大功率晶體管代替是必然趨勢(shì)，這個(gè)日子已不會(huì)很長，讓我們迎接這個(gè)時(shí)代的到來，為我省的節(jié)能技術(shù)工作做出新貢獻(xiàn)。

高頻加熱機(jī)全稱“高頻感應(yīng)加熱機(jī)”，又名高頻感應(yīng)加熱設(shè)備、高頻感應(yīng)加熱裝置、高頻加熱電源、高頻電源、高頻焊接機(jī)、高周波感應(yīng)加熱機(jī)、高周波感應(yīng)加熱器(焊接器)等，另外還有中頻感應(yīng)加熱設(shè)備、超高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，應(yīng)用范圍十分廣泛。高頻大電流流向被繞制成環(huán)狀或其它形狀的加熱線圈（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，將金屬等被加熱物質(zhì)放置在線圈內(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)生很大的渦電流，由于被加熱物質(zhì)內(nèi)的電阻產(chǎn)生焦耳熱，使物質(zhì)自身的溫度迅速上升，這就是感應(yīng)加熱的原理。感應(yīng)加熱設(shè)備就是利用電磁感應(yīng)原理，使工件在交變磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，利用感應(yīng)電流通過工件所產(chǎn)生的熱效應(yīng)．使工件表面、內(nèi)孔、局部或整體加熱的一種大功率電加熱設(shè)備。（一）鍛造、軋制類1、各種麻類的熱軋2、標(biāo)準(zhǔn)件、緊固件的執(zhí)鐓。如高強(qiáng)度螺栓、螺帽等。3、釬鋼、釬具的回火、鍛造、擠壓等的加熱。4、不銹鋼制品退火、退熱。（二）熱處理類1、各種五金工具、手工工具的熱處理。如鉗子、扳手、旋具、錘子、斧頭等。2、各種汽車配件、摩托車配件的高頻淬火處理。如：曲軸、連桿、活塞銷、曲柄銷、鏈輪、凸輪軸、氣門、各種搖臂軸；變速箱內(nèi)各種齒輪、花鍵思、傳動(dòng)半軸、各種拔叉叉等高頻淬火處理。3、各種電動(dòng)工具上的齒輪、軸等的高頻淬火處理。4、各種液壓元件、氣動(dòng)元件的高頻淬火的熱處理。如柱塞泵的柱塞、轉(zhuǎn)子泵的轉(zhuǎn)子；各種閥門上的換向軸、齒輪泵的齒輪等的淬火處理。5、金屬零件的熱處理。如各種齒輪、鏈輪、各種軸、花鍵軸、銷等的高頻淬火處理。6