是这样的,楼主!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。 三、感应加热系统的构成 感应加热系统田高频电源(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20}}-450 kHz,高频功率 最大可达400 kW。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,使我省的高频 设备整机总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 电最大的器件未能改掉,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,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 “0 V”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SIT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500 V以 上,输出直流可以100~100%连续可调。 C2)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。吸收 该浪涌能量,使逆变桥中的SIT器件安全运 行。SIT元件的导通或关断是由设备上所配 备的微机和专用程序控制触发信号,控制其 导通或关断。 (3)负载回路部份:该部份的功能是把高 频功率输向被加热的金属工件上,负载回路 是由谐振回路、电流互感器和加热线圈组成, 该电路中的串联谐振回路构成了电压型逆变 电路,电容器CT和电感LT两端各产生几干 伏以上的高频电压。高频变流器次级侧通常 做成单匝,联接着加热线圈L},巨大的高频 电流在L。周围所产生,高频磁通使金属工件 迅速急剧发热。 3全晶体管化高频与电子管式高频比较 全晶体管化高频感应加热设备在如下几 个方面优于电子管式高频感应加热设备。 3. 1工作模式得到彻底改变 电子管高频感应加热设备需将工频 3}p380 V升高后,经高压整流器件变换成相 应的直流高压才能供给电子管工作,电子管 板极内阻天,有大量功率损耗在板极上发热, 而且需要及时加水冷却,同时还需把一部份 功率反馈到栅极,并且要较大的灯丝加热功 率,这样就有大量的电能损耗在转换之中。而 晶体管高频中的SIT电力电子器件,只需较 小的驱动功率来控制较大功率换流的产生, SIT元件正向导通压降很小,损耗不大,并且 采用直流500 V的低压工作状态。电子管板 极转换效率最高为750o,SIT电力电子器件 为9200;全晶体管高频省去了高压整流变压 器、高压硅堆;如果多管并用,能使热量分散, 只需加少量的水便可,30kW以下小功率高 频可减去水冷却,晶体管高频整机总效率比 电子管高频要高20000 3.2能源的节约 电子管高频电压转换次数多,电压变化 大,而全晶体管高频电压变化不大,在几百伏 内变动,不需多次变换电能,所以全晶体管高 频比同功率电子管高频节电3000.节水 83沁,如输出为80 kW级(FV-911S)电子 管高频,振荡工作时输入功率为158 kW,用 水3 1/s,而同样的输出功为80 kW的全晶体 管高频,振荡工作时,输入功率只需113 kW , 用水。. 5 1/s,电子管还另需消耗2. 2 kW的 灯丝加热功率。 3.3设备一与维护 全晶体管高频体积只有电子管高频的 1/3,所以设备占地面积也只有1/3,晶体管 高!p没备洁构简单.l一作1卜常稳定.故障少 (据国内使用厂家介绍,使用2年多没有发现 任何故障),维修费用低,省去了原电子管高 ‘G} r1 r i;} “ 1:需换的1 }?电r管(6‘,l loo kW高 频为例),约7 000元,水套((2年更换1只)约 3 500元,每年1次的整流变压器检修、滤油 费约} m>o七.整个维修费1年最少可节约1 万多元。因用水量减少,水泵也可根据需要改 用较小功率的。 4国内外研制动态 4. 1国外产品情况 目前在世界上只有少数几个国家的大公 司能制造全晶体管高频,如日本的岛田理化 工业(株),富士电波机(株),电气兴业(株), 美国的ENI公司,德国的FDF公司,EMA 公司等,产品规格已成系列化,如: 日本的:T系列20-}30 kHz 3}-50 kW七 种规格, A系列200-}-300 kHz 2,5,10 kW 三种规格, SST系列20^“ 200 kHz 2.0, 30, 40 kW三种规格, 20~150 kHz 50~200 kW六种规格, 20~100 kHz 300, 400 kW二种规格。 美国的:STATITRON系列50^-300 kHz 25一400 kW八种规格 西德的:ELOMAT TGI系歹,j 50^-200 kHz 15^-240 kW等规格,而且他们还在 试制更高频,更大功率的高频设备, 用途已不只是工业.如广播电台,军 事通讯等。 4. 2国产化研制情况 我国非常重视国际上这一电力电子器件 技术的研究和应用,国家计委、科委、机电部 已确定SI T元件和晶体管高频的研制为“八 五”国家重点科技攻关项目,具体布署了SIT 器件及全晶体管化高频设备整机的同步攻 关,目前我国有关科研单位已研制出小功率 0. 1 kW级以下的SIT元件.大功率级的研 制还在进行,整机的研制在辽宁电子设备厂 进行,目前已研制并出产了几台输出功率为 80 kW的全晶体管高频感应加热设备,并在 1993年中国国际计算机设备展览会上演示 了他们的产品;现在他们又在研制输出功率 为160 kW级的全晶体管高频感应加热设 备,估计到1996年研制出样机,输出在80 kW以下的高频感应加热设备频率可达300 kHz o 科学技术在不断进步,电子管高频被大 功率晶体管代替是必然趋势,这个日子已不 会很长,让我们迎接这个时代的到来,为我省 的节能技术工作做出新贡献
感应加热电源逆变器主要有并联逆变器和串联逆变器,串联逆变器输出可等效为一低阻抗的电压源
是这样的,楼主!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。 三、感应加热系统的构成 感应加热系统田高频电源(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20}}-450 kHz,高频功率 最大可达400 kW。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,使我省的高频 设备整机总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 电最大的器件未能改掉,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,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 “0 V”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SIT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500 V以 上,输出直流可以100~100%连续可调。 C2)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。吸收 该浪涌能量,使逆变桥中的SIT器件安全运 行。SIT元件的导通或关断是由设备上所配 备的微机和专用程序控制触发信号,控制其 导通或关断。 (3)负载回路部份:该部份的功能是把高 频功率输向被加热的金属工件上,负载回路 是由谐振回路、电流互感器和加热线圈组成, 该电路中的串联谐振回路构成了电压型逆变 电路,电容器CT和电感LT两端各产生几干 伏以上的高频电压。高频变流器次级侧通常 做成单匝,联接着加热线圈L},巨大的高频 电流在L。周围所产生,高频磁通使金属工件 迅速急剧发热。 3全晶体管化高频与电子管式高频比较 全晶体管化高频感应加热设备在如下几 个方面优于电子管式高频感应加热设备。 3. 1工作模式得到彻底改变 电子管高频感应加热设备需将工频 3}p380 V升高后,经高压整流器件变换成相 应的直流高压才能供给电子管工作,电子管 板极内阻天,有大量功率损耗在板极上发热, 而且需要及时加水冷却,同时还需把一部份 功率反馈到栅极,并且要较大的灯丝加热功 率,这样就有大量的电能损耗在转换之中。而 晶体管高频中的SIT电力电子器件,只需较 小的驱动功率来控制较大功率换流的产生, SIT元件正向导通压降很小,损耗不大,并且 采用直流500 V的低压工作状态。电子管板 极转换效率最高为750o,SIT电力电子器件 为9200;全晶体管高频省去了高压整流变压 器、高压硅堆;如果多管并用,能使热量分散, 只需加少量的水便可,30kW以下小功率高 频可减去水冷却,晶体管高频整机总效率比 电子管高频要高20000 3.2能源的节约 电子管高频电压转换次数多,电压变化 大,而全晶体管高频电压变化不大,在几百伏 内变动,不需多次变换电能,所以全晶体管高 频比同功率电子管高频节电3000.节水 83沁,如输出为80 kW级(FV-911S)电子 管高频,振荡工作时输入功率为158 kW,用 水3 1/s,而同样的输出功为80 kW的全晶体 管高频,振荡工作时,输入功率只需113 kW , 用水。. 5 1/s,电子管还另需消耗2. 2 kW的 灯丝加热功率。 3.3设备一与维护 全晶体管高频体积只有电子管高频的 1/3,所以设备占地面积也只有1/3,晶体管 高!p没备洁构简单.l一作1卜常稳定.故障少 (据国内使用厂家介绍,使用2年多没有发现 任何故障),维修费用低,省去了原电子管高 ‘G} r1 r i;} “ 1:需换的1 }?电r管(6‘,l loo kW高 频为例),约7 000元,水套((2年更换1只)约 3 500元,每年1次的整流变压器检修、滤油 费约} m>o七.整个维修费1年最少可节约1 万多元。因用水量减少,水泵也可根据需要改 用较小功率的。 4国内外研制动态 4. 1国外产品情况 目前在世界上只有少数几个国家的大公 司能制造全晶体管高频,如日本的岛田理化 工业(株),富士电波机(株),电气兴业(株), 美国的ENI公司,德国的FDF公司,EMA 公司等,产品规格已成系列化,如: 日本的:T系列20-}30 kHz 3}-50 kW七 种规格, A系列200-}-300 kHz 2,5,10 kW 三种规格, SST系列20^“ 200 kHz 2.0, 30, 40 kW三种规格, 20~150 kHz 50~200 kW六种规格, 20~100 kHz 300, 400 kW二种规格。 美国的:STATITRON系列50^-300 kHz 25一400 kW八种规格 西德的:ELOMAT TGI系歹,j 50^-200 kHz 15^-240 kW等规格,而且他们还在 试制更高频,更大功率的高频设备, 用途已不只是工业.如广播电台,军 事通讯等。 4. 2国产化研制情况 我国非常重视国际上这一电力电子器件 技术的研究和应用,国家计委、科委、机电部 已确定SI T元件和晶体管高频的研制为“八 五”国家重点科技攻关项目,具体布署了SIT 器件及全晶体管化高频设备整机的同步攻 关,目前我国有关科研单位已研制出小功率 0. 1 kW级以下的SIT元件.大功率级的研 制还在进行,整机的研制在辽宁电子设备厂 进行,目前已研制并出产了几台输出功率为 80 kW的全晶体管高频感应加热设备,并在 1993年中国国际计算机设备展览会上演示 了他们的产品;现在他们又在研制输出功率 为160 kW级的全晶体管高频感应加热设 备,估计到1996年研制出样机,输出在80 kW以下的高频感应加热设备频率可达300 kHz o 科学技术在不断进步,电子管高频被大 功率晶体管代替是必然趋势,这个日子已不 会很长,让我们迎接这个时代的到来,为我省 的节能技术工作做出新贡献
感应加热电源对金属材料加热效率最高、速度最快,且低耗环保