感應加熱電源及技術 在電源方面晶閘管中頻取代機式發(fā)電機。20世紀90年代初，國內晶閘管電源廠曾如雨后春筍，遍地開花，經過優(yōu)勝劣汰的競爭，往常消費廠已趨向穩(wěn)定。目前晶閘管電源又在向IGBT晶體管電源展開，而電子管高頻則將展開為MOSFET晶體管電源，手提晶體管超音頻、高頻電源市場競爭十分猛烈，其未來也將是誰的質量高、技術水平高，誰就能站穩(wěn)腳跟。

 

國產中頻電源目前都采用并聯(lián)諧振型逆變器結構。因此，在研討和開發(fā)更大容量的并聯(lián)逆變中頻電源的同時，研制結構簡單、易于頻繁起動的串聯(lián)逆變中頻電源是國內中頻感應加熱裝置范疇有待處置的問題，特別是在熔煉、鑄造應用中，串聯(lián)逆變電源易完成全工況下恒功率輸出（有利于降低電能噸耗）及一機多負載功率分配控制，更值得推行應用。 在超音頻（10～100kHz）范圍內，由于晶閘管本身開關特性等參數(shù)的限制，給研制該頻段的電源帶來了很大的技術難度。固然在80年代浙江大學采用晶閘管倍頻電路研制了50kW/50kHz超音頻電源，采用時間分割電路研制了30kHz的晶閘管超音頻電源，但由于倍頻電路的雙諧振回路耦合使負載呈非線性，時變加熱負載參數(shù)與諧振回路參數(shù)匹配調試相當復雜，而時間分割電路控制和主回路結構復雜，逆變管應用率低，因此沒有得到很好的推行應用。

 

70至80年代初，人們將現(xiàn)代半導體微集成加工技術與功率半導體技術中止別離，相繼開發(fā)出一大批全控電力電子半導體器件（GTR、MOSFET、SIT、SITH及MCT等），為全固態(tài)超音頻、高頻電源的研制打下了堅實的基礎。 在高頻（100kHz以上）頻段，目前國外正處在從傳統(tǒng)的電子管電源向晶體管化全固態(tài)電源的過渡階段。日本某些公司采用SIT，電源水平在80年代末抵達了1000kW、200kHz，400kW、400kHz。 而在歐美，由于SIT存在高通態(tài)損耗（SIT工作于非飽和區(qū)）等缺陷，其高頻功率器件以MOSFET為主。隨著MOSFET功率器件的模塊化、大容量化，MOSFET高頻感應加熱電源的容量得到了飛速展開。西班牙采用MOSFET的電流型感應加熱電源制造水平達600kW、400kHz，德國在1989年研制的電流型MOSFET感應加熱電源水平達480kW、50～200kHz，比利時InductoEiphiac公司消費高頻感應加熱設備電源在我們日常重工業(yè)消費中應用非常普遍，有很多用處，下面我們來引見高頻感應加熱設備電源的用處和根本原理:

 

高頻感應加熱設備電源及感應加熱技術目前對金屬資料加熱效率高、速度快，且低耗環(huán)保。它曾經普遍應用于各行各業(yè)對金屬資料的熱加工、熱處置、熱裝配及焊接、熔煉等工藝中。它不但能夠對工件整體加熱，還能對工件部分的針對性加熱；可完成工件的深層透熱，也可只對其外表、表層集中加熱；不但可對金屬資料直接加熱，也可對非金屬資料停止間接式加熱。等等。因而，感應加熱技術必將在各行各業(yè)中應用越來越普遍。 用感應電流使工件部分加熱的外表熱處置工藝。這種熱處置工藝常用于外表淬火，也可用于部分退火或回火，有時也用于整體淬火和回火。20世紀30年代初，美國、蘇聯(lián)先后開端應用感應加熱辦法對零件停止外表淬火。隨著工業(yè)的開展,感應加熱熱處置技術不時改良,應用范圍也不時擴展。

 

根本原理：

 

將工件放入感應器 (線圈)內，當感應器中通入一定頻率的交變電流時,四周即產生交變磁場。交變磁場的電磁感應作用使工件內產生封鎖的感應電流——渦流。感應電流在工件截面上的散布很不平均，工件表層電流密度很高，向內逐步減小, 這種現(xiàn)象稱為集膚效應。工件表層高密度電流的電能轉變?yōu)闊崮?，使表層的溫度升高，即完成外表加熱。電流頻率越高，工件表層與內部的電流密度差則越大，加熱層越薄。在加熱層溫度超越鋼的臨界點溫度后疾速冷卻，即可完成外表淬火。

 

高頻感應加熱設備電源分類：

 

依據(jù)交變電流的頻率上下，可將感應加熱熱處置分為超高頻、高頻、超音頻、中頻、工頻 5類。①超高頻感應加熱熱處置所用的電流頻率高達27兆赫，加熱層極薄，僅約0.15毫米，可用于圓盤鋸等外形復雜工件的薄層外表淬火。②高頻感應加熱熱處置所用的電流頻率通常為200～300千赫,加熱層深度為0.5～2毫米,可用于齒輪、汽缸套、凸輪、軸等零件的外表淬火。③超音頻感應加熱熱處置所用的電流頻率普通為20～30千赫，用超音頻感應電流對小模數(shù)齒輪加熱，加熱層大致沿齒廓散布，粹火后運用性能較好。④中頻感應加熱熱處置所用的電流頻率普通為2.5～10千赫,加熱層深度為2～8毫米，多用于大模數(shù)齒輪、直徑較大的軸類和冷軋輥等工件的外表淬火。⑤工頻感應加熱熱處置所用的電流頻率為50～60赫，加熱層深度為10～15毫米，可用于大型工件的外表淬火。的電流型MOSFET感應加熱電源水平可達1000kW、15～600kHz。浙江大學在90年代研制出20kW、300kHzMOSFET高頻電源，已被成功應用于小型刀具的表面熱處置和飛機渦輪葉片的熱應力考核。

 

目前，感應加熱設備的電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用IGBT，而在高頻頻段，由于SIT存在高導通損耗等缺陷，國際上主要展開MOSFET電源。感應加熱電源雖采用諧振逆變器，有利于功率器件完成軟開關，但是感應加熱電源通常功率較大，對功率器件、無源器件、電纜、布線、接地和屏蔽等均有許多特殊懇求。因此，完成感應加熱電源高頻化仍有許多應用基礎技術需求進一步討論，特別是新型高頻大功率器件（如MCT、IGBT及SIT功率器件等）的問世，將進一步促進高頻感應加熱電源的展開。