感应加热如何工作?请详细说明。

感应加热原理

感应加热用于加热导电材料。热能通过电磁感应传递到感应炉中的材料(称为装料)。参见图1。放置在变化的磁场中的导电材料将在其中感应出涡流。这些涡流将导致材料中的焦耳热(I ^ 2.R加热)。对于磁性材料,例如钢铁,也有滞后加热,直到炉子装料达到居里温度(大约750摄氏度)为止,此时材料失去了磁性。

电磁能通过功率线圈传递。它承载着大电流,需要从自身的I ^ 2.R损耗和炉子中产生的热量中进行冷却。它通常是空心铜管,内部有去离子水循环。

电源线圈围绕着携带电荷的陶瓷坩埚。它由耐火衬里和冷却水套隔开。坩埚和衬套必须是不导电的,并且能够承受较高的装料温度-对于钢,最高可达1500℃。

线圈的外部衬有由叠片式磁性铁制成的磁轭。这为磁通量提供了一种低损耗,低磁阻的返回路径。对于较高频率的炉子,该衬里可以是具有较低磁滞的材料,例如软铁氧体。

感应加热炉的好处

高熔体效率–通常为70%至85%
电荷的良好混合-涡流有助于使电荷循环以使热量均匀散布并混合电荷成分。
清洁过程–热量通过电磁波传递给电荷。因此,不会与火焰接触,也不会污染产品。
炉子启动快,加热快。

感应线圈通电

线圈与电容器串联或并联放置,以构成谐振电路。驱动电路用于替换每个周期中损失的能量并保持振荡。谐振频率将确定磁场的频率。频率越高,涡流越大。然而,频率越高,由于趋肤效应,涡流将越少穿透电荷。因此,最佳工作频率是这两种影响之间的折衷。较小的熔炉(例如用于贵金属或半导体熔炼的熔炉)的运行频率可以达到3kHz或更高。用于钢铁生产的大型熔炉的运行频率为300Hz或更低。

对于并联储能电路,驱动器电源要承受储能器两端的全部电压。它在每个周期中的正确时间向突发电路提供电流脉冲,以维持振荡。因此,它被称为电流驱动器。

对于串联振荡电路,驱动器电源要承受振荡电路中循环的全部电流。它向振荡电路提供正确定时的电压突发,以维持振荡,因此被称为电压驱动器。

通常,储能电路的Q因子约为10。这意味着在每个循环中,由于电荷吸收的能量以及其他损耗,循环电流衰减10%。这需要由电源驱动器电路来弥补。根据使用的是串联谐振电路还是并联谐振电路,有两种类型的驱动器在使用。

电流驱动器电路

电流驱动器它使用SCR控制的整流器,后接SCR控制的逆变器桥。储能电路中的循环电流由整流器SCR的触发角控制。沿直径方向相对的一对逆变器SCR触发,以沿一个方向向储能电路注入电流,另一对沿相反的方向注入电流。控制时序以维持振荡。通过控制逆变器SCR的触发角,可以实现对振荡频率的较小程度的控制。

电压驱动器电路

一个简单的三相二极管整流器由一个电解电容器过滤以产生固定的DC电压。该电压通过由4个IGBT组成的单相逆变器桥与储能电容器电压相加或相减。逆变器开关可以强制换向,这意味着我们可以完全控制储罐电流和振荡频率。

逆变器开关阻止的最大电压是直流母线电压,因此所需的额定电压较低。但是,逆变器桥承载着全部的储能电流,因此所需的开关电流很高。

电路比较

总的来说,现在最好使用电压驱动器的电路。与紧急驱动器电路相比,它具有以下优点:

更高的熔体可控性;更高效;减少输入电源的陷波和失真;更好的电源功率因数。

所示的电路全部用于高功率感应炉。可以按比例缩小这些尺寸,以通过使用单相输入电源进行(例如)贵金属精炼。

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