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高频感应加热的原理
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用电伴热加热直径1厘米软管洗淋雨澡，能达到理想温度？缠绕需要什么
用电伴热加热直径1厘米软管洗淋雨澡，能达到理想温度？缠绕需要什么技术要求？
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一种是电磁感应加热，一种是热传导式，这种有很大的漏电风险。如果是电磁感应加热，需要缠绕的物体应该是绝缘的，然后缠绕电导线产生磁力线加热管子，这样通水管路必须是金属的磁导体。热传导式就是电阻加热后热量传导到加热管，缠绕物必须绝缘良好并且导热率高这样的加热有两种方式
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一种应用于感应加热的并联谐振逆变电源设计方案
20:44:18来源: 互联网 关键字：&&&&
在现代工业的金属熔炼、弯管，热锻，焊接和表面热处理等行业中，技术被广泛应用。感应加热是根据电磁感应原理，利用工件中涡流产生的热量对工件进行加热的，具有加热效率高，速度快，可控性好，易于实现高温和局部加热，易于实现机械化和自动化等优点。随着电力电子学及功率半导体器件的发展，感应加热电源基本拓扑结构经过不断的完善，一般由整流器、滤波器、逆变器 及一些控制和保护电路组成。逆变器在感应加热电源中起着十分重要的作用，根据逆变器的特点，本文提出了一种应用于感应加热的逆变电源设计方案，针对其主电路、斩波电路及逆变器控制电路等进行了分析和设计。2 电源系统的总体设计电源的系统框图为图1所示，压通过不控整流及滤波电路后转换为直流电压，该电压被送到直流斩波器进行斩波调节，变为功率可调节的近似恒流源后输入逆变器，之后控制感应加热负载。&&直流斩波控制部分则通过斩波输出的电流信号，经PI调节器，控制PWM的输出脉宽，从而改变斩波输出电流的大小，实现闭环控制。逆变器控制部分采用锁相环频率跟踪电路控制逆变器的工作频率，产生高频触发脉冲，驱动逆变电路中功率器件的通断。2.1主电路设计并联谐振的主电路由三相不控整流桥、直流斩波器、电流源并联谐振逆变器和负载匹配电路四部分组成。如下图2所示。&&这里采用不控整流加斩波构成直流电流源，主要是考虑到其具有保护速度快以及高频斩波带来的滤波器尺寸小等优点。斩波器和逆变器中的主功率器件(VT与 VT1、VT2、VT3、VT4)均采用IGBT管。逆变器桥臂的每一个IGBT上均串联一个二极管，通过IGBT的正向电流也将全部通过串联二极管，这就要求串联二极管能够通过很大的正向电压和承受很高的反向电压，因此VD1~VD4选用的是快速恢复二级管。逆变器通过半导体开关有规律地切换，在负载侧得到一定频率的流，其频率由开关的动作频率决定，由于是电流源供电，逆变器输出电流近似为方波，负载对基波分量呈高阻，压降较大，而三次及三次以上谐波产生的压降较小，可近似认输出电压(即电容C两端电压)为正弦波。2.2PWM斩波控制电路斩波的实现是通过控制IGBT(上图2中VT管)的导通来控制电流的大小，从而间接控制功率。在稳态运行过程中，为实时了解负载的变化，需从谐振回路中反馈电流的变化，通过与基准值比较获得占空比的大小。图1系统框图中的电流检测可选用霍尔电流，检测逆变器直流母线输入电流的大小。控制电路采用PI 调节器，由运放与电阻、电容等元件构成，可将检测电流与设定电流比较，只要反馈和设定有偏差，就可通过调节，使反馈向设定值逼近直至等于设定值，从而实现无差调节，提高系统稳定性。 PWM脉宽控制选用TL494,它是一种应用广泛的PWM控制芯片，具有抗干扰能力强、结构简单、可靠性高以及价格便宜等特点。在本设计中具体电路如图3 所示。&&输入(即PI调节输出)自1脚引入，引脚13接低电平，PWM脉冲信号从8脚输出，经驱动模块放大后触发斩波器元件IG- BT的导通。2.3逆变器触发控制并联谐振逆变器的触发控制中，为避免大电感Ld上产生大的感应电势，电流必须是连续的，因此要保证逆变器在换流时，VT1、VT3和VT2、VT4两组桥臂应遵循先开通后关断的原则，即要求两组桥臂的触发脉冲有重叠区，这点与逆变器有较大不同。图4是逆变器触发脉冲的波形。&&加热工件在加热过程中会引起谐振频率的变化，为使逆变器可靠工作，逆变器需要始终工作在功率因数接近或等于1的准谐振或谐振状态，以实现逆变器件的零电压换流。&图5逆变器触发控制电路图5显示了逆变器触发控制电路的构成。对逆变电源的负载正弦电压采作为锁相环PLL的输入参考电压。考样、过零比较，得到U1(t)，虑到触发，驱动电路和开关器件的延时等情况，在PLL内部加入了相位补偿电路，构成无相差锁相环电路。锁相环的输出电由U2(t)产生的 Ⅰ、Ⅱ两路压U2(t)与输入 U1(t)可实现零相位差，驱动输出即可实现图4中逆变器VT1~VT4的触发脉冲波形。3 IGBT驱动保护电路分析本电源采用IGBT作为逆变开关和直流斩波器件，虽然具有电流容量大、驱动功率小、开关频率高等优点，但IGBT过流过压能力相对晶闸管较弱，尤其是其承受反压能力更加脆弱。因此IGBT驱动及保护电路性能的好坏直接影响到电源运行的可靠性和高效性。本设计中IGBT的驱动采用日本富士公司EXB系列的 EXB841集成化驱动电路，它适合驱动300A/1200V以下的IGBT,其最高工作频率为40kHz.&&图6为IGBT驱动保护电路，当IGBT在发生故障或调试时出现过电流或短路的情况，可通过EXB841驱动电路内部设有电流保护功能进行保护，EXB841判断过流的依据是检测IGBT的集-射极间的电压，这里在IGBT集电极与EXB841的6脚间串联一个快速恢复二极管 EAR34-10,该二极管正向导通压降为3V,反向恢复时间150ns.可以有效地提高EXB841对过流判断的灵敏度，增强保护能力。为防止IGBT 受外界干扰使栅射电压过高引起器件误导通，尤其是在有上下桥臂的变换器或逆变器中，易造成同臂短路。在栅射极并接一电阻RGE,并在栅射极间并接2只反向串联的稳压管。在设计中同时还加入了RS触发器：当IGBT发生过流时，EXB841的5脚电平为低，RS触发器的S端变为高电平，输出端Q输出高电平，经过输出的本地过流信号为低，此电平加到与门上可封锁EXB841的输入信号，达到及时撤出栅极信号、保护IGBT的目的。&&一个可封锁EXB841的输入的信号为母线过流信号，如图7所示。当逆变器输出端负载短路、逆变驱动电路工作不正常或换流失败时，均会引起短路过流。通过霍尔电流传感器监视逆变器输入的直流母线的电流，转换成电压信号，送入高速比较器与基准电压相比较，当超过基准电压时，表示有母线有过流情况发生，过流保护动作。比较器输出高电平，三极管导通，则输出为低，实现可靠的过流保护。4 结语本文提出的并联谐振逆变电源控制电路设计方案，针对其主电路、斩波电路及逆变器控制电路等进行了设计和分析，方案中所设计的PWM斩波功率调节电路中运用PI调节闭环控制能够提高系统的工作稳定性。经过对逆变器的过流保护分析，比较器输出高电平，三极管导通，则输出为低，可实现在加热过程中负载参数变化时对谐振工作频率的自动跟踪，使逆变器工作在容性近谐振状态，保证逆变器的运行安全。
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感应加热设备
感应加热设备是一种将三相交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的电流，供给由电容和感应线圈里流过的，在感应圈中产生高密度的，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的。在技术上海欧感电气技术把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的里，金属圆柱体没有与感应线圈直接接触，通电线圈本身温度已很低，可是圆柱体表面被加热到发红，甚至熔化，而且这种发红和熔化的速度只要调节频率大小和电流的强弱就能实现。如果圆柱体放在线圈中心，那么圆柱体周边的温度是一样的，圆柱体加热和熔化也没有产生有害气体、强光污染环境。
感应加热设备设备简介
感应加热设备感应加热设备
模拟控制感应加热设备：
主控制电路采用，模拟电路控制，0~5V调功，此类舍设备缺点：控温精度差，IGBT过零点控制不好，核心功率元件功耗大，容易损坏，主电路经常随着工件的变化设备不工作在谐振状态，输出效率低下。仅用于对加热温度要求不高的场合，社会上已经陆续淘汰。
智能感应加热设备：
新一代智能感应加热设备：采用数字电路控制，控温精度高，IGBT过零点精确控制在开关状态，主电路谐振频率自动跟踪，可以根据工件的变化自动适应负载确保电路处于谐振状态，使整个设备输出效率极高。
智能感应加热设备具有以下特点：
一:控制核心部分:一般采用全球最先进的高速数字信号处理器（HDSP）,并使用专用芯片作为辅助处理器。
二:逆变器件，一般采用采用高效快速谐振控制方式,逆变效率大于95%,主机功率因素大于0.9。
三:设备具有空冷和水冷相结合的设计结构。
四:控制方式：全数字式高效快速谐振,能适应各种参数的感应器,智能设备电源一般内置数字式PID温度控制模
五:具有IO接口:模拟量输出,模拟量输入,IO输出和IO输入接口,RS232或RS485通讯接口。
六:通讯接口可以连接专用数据记录仪。
七:功率调节调节方式：无级可调，可以从0%调节到100%,分辨率采用0.1﹪等级或0.01%等级,输出稳定度为
可以达到0.3%或0.025%。
感应加热设备设备特点
感应熔化设备系列
用途：主要应用于熔炼钢、铁、铜、铝及合金等，具有熔化效率高，节电效果好，金属成份均匀，烧损少，温升快，温度容易控制等特点，适合各种金属熔炼场合。
恒功率输出，熔炼速度更快，节电效果更明显。
零压扫频软件启动，更能适应频繁启动的要求。
保护措施全面，如过流、过压、限流、限压、缺水、缺相等保护，在保证熔炼速度前提下，使设备运行可靠。
操作简单，适用于各种铸造工艺。
感应加热设备参数
中频感应加热电源（1KHz-20KHz）针对于管道不同，功率大小可以选配（20KW-80KW）应用场合：管道焊前预热，焊后热处理，主要应用于石油管道，天然气管道 野外铺设 焊接。
效率 ≥95%
包括输出隔离变压器
功率因数 ≥0.90
50%以上额定功率下
输入电压允许波动范围
+20%, -30% 0-100%负载
1.10倍额定，1分钟
柜体防护等级
IGBT空冷 感应线圈水冷
-20℃－40℃ 0-100%负载
40℃－50℃
≤95% 不结露
≤1500m 大于1500m降额运行
感应加热设备感应加热设备系列
感应加热设备
锻前加热：应用于齿轮、齿圈、半轴连杆、轴承、卸扣、索具等产品锻前加热工艺；在线加热：管道防腐喷涂、棒料蓝脆下料、钢(丝)管在线调质等工艺；局部加热：U型栓折弯、滚筒热装配、钢管弯管等生产加热工序。用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。
感应加热设备节约特点
●加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与锻模成本　由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。不必担心由于停电或设备故障引起的煤炉已加热坯料的浪费现象。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克，其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um。
感应加热设备环保特点
●工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能　感应加热炉与煤炉相比，，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。
感应加热设备精准特点
●加热均匀，芯表温差极小，温控精度高　感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。
感应加热设备其它特点
中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。 　中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备， 其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如主要生产锻造锻前加热炉，透热炉以及用于：透热、轧制、锻造、弯管、热处理（淬火）、焊接等工艺的感应加热。
感应加热设备感应调质设备系列
感应调质设备
感应调质生产线设备是根据数年来我公司在感应加热方面积累的成功经验,按照各产品工艺要求优选出的一套性能价格比较高的方案 。生产线类设备的机械传输装置采用单工位方式，中频淬火和中频回火、退火按工序分时进行。感应器的置换采用整体吊装、快速定位、水电快速联接方式（可在短时间完成一套感应器的更换）。并可方便的进行感应器轴线位置的调节以适应多种坯料规格加热的要求。本套设备根据每种产品的需要，由进出料储料支架、进出料输送装置、工件自旋式辊道传输装置、中频淬火升温模块、中频淬火保温模块、中频回火模块、中频退火模块、淬火喷雾装置、液压站、中心控制台及自动控制系统等十一部分组成。
感应加热设备组成部分
1、 电源 　采用高频感应加热时，用高频发生器提供高频电流，对于中频感应加热是由可控硅变频装置与中频发电机供电，但由于中频发电机效率低、噪声大，已经不使用，包括变频设备、电容器组、冷却用水系统与控制操作部分，只需按所需的公路与电流频率选用即可。 　对于工频感应加热一般由专用变压器供电，当工厂提供的电源电压波动较大、毛坯加热的稳定要求严格时，还须用稳压器，使供给的电压稳定。当生产车间的电源有较大的电容量时，也可由车间电压供电，电压容量的大小，根据工艺要求计算出的功率与所选用的电压进行设计与选择。当工频感应器是单相的，功率还较大时，工频电源还须有三相平衡器，以使三相电源负载平衡。 　2、 感应加热炉 　感应加热炉是根据工艺要求设计制造的，按毛坯的形状与尺寸选择一个号得炉型，以便于装卸料。 　感应加热炉由感应器、进出料机构、炉架与冷却水系统等组成。感应器是感应加热炉的核心部分，根据毛坯的加热稳定与生产率来计算感应器的电参数，确定加热所需的功率与所选用的电压，确定感应线圈的几何尺寸与匝数，感应器安装在炉架上，应便于装卸与维修，进出料机构可以用手动、电动、气动或液压传动，视具体条件而定，冷却水系统包括进水与回水两部分，均装在炉架上成为一个整体。 　3、 控制和操作系统 　如进料时的节拍控制，冷却水温度的监测，被加热毛坯温度的测量，以及用电安全的保护等。
感应加热设备应用领域
1、焊接：刃具、钻具、刀具、木工刀具、车刀、钎头、钎焊、铰刀、铣刀、钻头、锯片锯齿、眼镜行业的镜架、钢管、铜管的焊接、截齿焊接、同种异种金属的焊接、压缩机、压力表、继电器接触点、不锈钢锅底不同材料的复合焊接、变压器绕组铜线的焊接、贮藏（气灌嘴的焊接、不锈钢餐、厨具的焊接）。 　2、热处理：齿轮、机床导轨、五金工具、气动工具、电动工具、液压件、球墨铸铁、汽摩配、内配等机械金属零件（表面、内孔、局部、整体）的淬火、退火，不锈钢锅制品拉伸。 　3、透热成型：标准件、紧固件、大工件、小型五金件、直柄麻花钻、整体、局部透热及麻花钻的热镦热轧、直径100mm以下的圆钢、对金属村料的加热退火以便拉伸、造型、压花、弯管、砸头、钢丝（铁丝）加热制钉、不锈钢制品退火、拉伸、涨型、热膨胀等。 　4、其它加热领域：铝塑管、钢塑管、电缆、电线的加热覆膜、金属预热套塑、半导体单晶生长、热配合、瓶口热封、牙膏皮热封、粉末涂装、金属植入塑料、食品、饮料、制药行业使用的铝箔封口。
感应加热设备技术-退火和回火应用
退火将工件加热到适当温度，根据材料和工件尺寸采用不同的保温时间，然后进行缓慢冷却(冷却速度最慢)，目的是使金属内部组织达到或接近平衡状态，获得良好的工艺性能和使用性能，或者为进一步淬火作组织准备。
使用感应加热代替气体或加热炉进行预热具有多项优点。热传导能够直接进行，这将最大程度地减少热损失和能量损耗，增加生产效率，提升产品质量。
同时，可以对热量进行精确控制，这样可以降低焊接时的温度，从而降低冷却速度。另外，还有利于减少冷裂和淬硬的风险，使用感应加热，您无需再面对热气逼人的火焰，从而改善工作环境，减少对散热系统的需求，降低火灾危险。
环境温度在3—40℃范围内；（0℃以下地区需采取防冻措施）；使用地区每月最大相对湿度的月平均值不大于90%；周围没有导电尘埃，爆炸性气体及能严重损坏金属和绝缘的腐蚀性气体。
1、开炉前要检查好电气设备、水冷却系统、感应器铜管等是否完好，否则禁止开炉。 　2、炉膛熔损超过规定应及时修补。严禁在熔损过深坩埚内进行熔炼。 　3、送电和开炉应有专人负责，送电后严禁接触感应器和电缆。当班者不得擅自离开岗位，要注意感应器和坩埚外部情况。 　4、装料时，应检查炉料内有无易燃易爆等有害物品混入，如有应及时除去，严禁冷料和湿料直接加入钢液中，熔化液充满至上部后严禁大块料加入，以防结盖。 　5、补炉和捣制坩埚时严禁铁屑、氧化铁混杂，捣制坩埚必须密实。 　6、浇注场地及炉前地坑应无障碍物，无积水，以防钢水落地爆炸。 　7、钢水不允许盛装得过满，手抬包浇注时，二人应配合一致，走路应平稳，不准急走急停，浇注后余钢要倒入指定地点，严禁乱倒。 　8、中频发电机房内应保持清洁，严禁易燃易爆物品和其它杂物带进室内，室内禁止吸烟。}