感應加熱是利用導體在高頻磁場作用下產生的感應電流(渦流損耗)以及導體內磁場的作用(磁滯損耗)引起導體自身發熱而進行加熱的。
原理
當金屬導體處在一個高頻交變電場中,根據電磁感應定律,將在金屬導體內產生感應電動勢,由于導體的電阻很小,從而產生強大的感應電流。由焦耳一楞次定律可知,交變磁場將使導體中電流趨向導體外表流通,引起集膚效應,舜間電流的密度與頻率成正比,頻率越高,感應電流密度集中于導體的外表,即集膚效應就越嚴重,有效的導電面積減少,中阻增大,從而使導體迅速升溫。
高頻感應加熱的原理:導體有電流通過時,在其周圍就同時產生磁場,高頻電流流向被繞制成環狀或其它形狀的電感線圈(通常是用紫銅管制作)。由此在線圈內產生極性瞬間變化的強磁通量,將被加熱的金屬物質放置在感應線圈內,磁束就會貫穿整個被加熱物質,在被加熱物質內部與加熱電流相反的方向產生很大的渦流,由于被加熱金屬物質的電阻產生焦耳熱,使金屬物質自身的溫度迅速上升,從而完成對金屬工件的加熱。
特點
全晶體管高頻感應加熱設備的特點在于采用了靜電感應晶體管(SIT)作為關鍵元器件。這種設備的主電路由三個部分組成:直流電源部分、逆變部分和負載回路部分。其中,直流電源部分負責將工頻三相交流電轉換為直流電,并對其進行控制。逆變部分則將直流電轉換為高頻交流電,并控制負載回路部分,該部分由電壓型單相全橋電路構成,使用1kW或3kW級功耗的SIT作為逆變橋的開關器件,使用同一級功耗的SIT器件組成電路時,設備的功率越大,頻率越高,每一橋臂上并聯的SIT器件愈多。負載回路部分則是將高頻功率傳輸到被加熱的金屬工件上,負載回路是由諧振回路、電流互感器和加熱線圈組成,該電路中的串聯諧振回路構成了電壓型逆變電路,電容器CT和電感LT兩端各產生幾千伏以上的高頻電壓。相比傳統的電子管式高頻感應加熱設備,全晶體管高頻感應加熱設備具有更高的工作效率和更好的能源利用率。
節能優勢
全晶體管高頻感應加熱設備相對于電子管式高頻感應加熱設備具有明顯的節能優勢。這是因為SIT電力電子器件只需要較小的驅動功率就能控制較大的功率轉換,同時SIT元件的正向導通壓降很小,損耗也不大,并且采用直流500 V的低壓工作狀態。此外,全晶體管高頻設備省去了高壓整流變壓器、高壓硅堆等部件,減少了不必要的能量損失。因此,全晶體管高頻設備的整機總效率要比電子管高頻設備高出約20%。
能源節約
電子管高頻電壓轉換次數多,電壓變化大,而全晶體管高頻電壓變化不大,在幾百伏內變動,不需多次變換電能,所以全晶體管高頻比同功率電子管高頻節電3000節水83沁,如輸出為80kW級(FV-911S)電子管高頻,振蕩工作時輸入功率為158 kW,用水31/s,而同樣的輸出功為80 kW的全晶體管高頻,振蕩工作時,輸入功率只需113kW ,用水。5 1/s,電子管還另需消耗2.2kW的燈絲加熱功率。
IGBT原理
IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)是一種重要的電力電子器件,其伏安特性和轉移特性決定了其在高頻感應加熱設備中的重要地位。IGBT的開關特性使其能夠在導通狀態下保持較低的通態壓降,而在關斷狀態下則僅有很小的泄漏電流。這種特性使得IGBT在高頻感應加熱設備中的應用極為廣泛,不僅提升了設備的質量,還增強了生產的穩定性和安全性。
參考資料 >
高頻感應加熱的原理.doc.淘豆網.2024-11-06
最新高頻感應加熱的原理.豆丁網.2024-11-06
高頻感應能源節約.造價通.2024-11-06