串联谐振中频加热电源

串联谐振中频加热电源

中频电源简介

对于电源频率的划分还没有一个统一的标准，习惯上把150Hz～20kHz频率范围内

的电源称为中频电源。中频电源就应用来说一般分为两类：一类是指输出频率为中频(一般为400Hz)的单相或者三相变频电源，广泛应用于航空航天、船舶、机车以及雷达、通信交换机等设备中。作为一种电源变换装置，它必须将工频输入电压变换为适

用于工业应用的频率和电压。另一类是应用于感应加热行业，其频率不断跟踪负载的

谐振频率。本文所讨论的就是应用于感应加热行业的中频电源。

感应加热

法拉第1831年发现了电磁感应现象，这就为感应加热奠定了基础。从此以后电磁感应原理被广泛应用，如应用于发电机、电动机、变压器及射频通信等装置中，然而在

这些设备中交变磁场中的导体会产生感应涡流引起导体发热，这些电路和磁路中的发

热现象均被看作有害的副效应，因此人们尽力抑制这种现象。直到19世纪末Foucault、Heaviside以及Thomson等人对涡流效应理论和能量由线圈向铁芯传递的现象进行了

系统的理论研究并逐步建立了感应加热的理论基础。自此以后人们意识到了电磁感应

中涡流效应的应用价值，并有目的的利用这一原理制造出各种各样的感应加热设备。

所谓感应加热，就是将被加热物质置于交变磁场（如通以交变电流的环形线圈）中，交变磁场的磁力线切割处于磁场中的物质，在磁力线的垂直截面上，根据法拉第电磁

感应定律，会产生涡流，感生涡流流过具有交流阻抗的导电物质依据焦耳热效应定律，物质会产生热能从而被加热。这种利用电磁感应原理产生感应涡流热效应对物质进行

加热的方式，简称感应加热。感应加热相对于传统电阻的电流热效应加热及火焰加热

来说是一种新型的加热方式，自从工业上开始使用感应加热能源以来，感应加热理论

和感应加热装置都有了很大发展。感应加热的应用领域在不断扩大，其应用范围也越

来越广，目前，感应加热技术已经被广泛应用在机械制造、汽车制造、冶金、航空航天、国防、教学及科研等诸多领域。究其原因，主要是因为感应加热具有如下诸多优点：

(1) 加热温度高、速度快，被加热金属工件表面的氧化皮烧损率比较低，节省材料及费用，特别是对贵金属加热时显得更为重要。比如，一般情况下金属件热成型加热，

感应加热的金属烧损率大约在0.5%，而火焰炉加热的金属烧损率约为1%~3%，也就是说感应加热比火焰加热节约材料2%左右。

(2) 加热效率高，有利于节能减排。感应加热的效率比火焰炉加热高30%~50%，比电阻炉加热高20%~30%，具有明显的节能效果；

(3) 工件可以局部加热又容易被均匀加热，加热的产品质量好且更为节能。

(4) 能加热形状复杂的工件。因为感应加热是非接触式加热，对工件的形状要求不高。

(5) 占地少生产效率高，现代感应加热电源结构紧凑，其构成几乎是一种模块化、标准化的部件，质量、体积比电阻炉和火焰炉小，设备安装所占用的空间小，单位面积

的利用率高，节省场地和基建费用。

(6) 容易实现自动控制，并能够节省人力物力。感应加热设备可以根据被加热工件的当前状态，进行实时、精确的自动控制。感应加热设备的自动调节比较精细，通常是

通过调节相移、脉冲占空比、频率等参数调节加热功率，一旦加热温度达到工艺要求

的设定值后，由于自身的负反馈作用，就会被保持在该温度下恒定，实现恒功率恒温

控制。能够大幅度提高产品质量和合格率。

(7) 作业环境好，安全可靠。感应加热不产生诸如一氧化碳、二氧化碳、氧化硫等废气和烟尘，对外热辐射小，噪声低，工作环境得以优化，操作人员的劳动条件得以改善，健康得以保证。并且感应加热不产生明火，从而杜绝了火灾、爆炸等危险的发生，安全性大大提高。