感应热处理基础知识.解析

感应热处理基础知识

1 频率分段

高频（电流）频率：100～500KHZ，常用200～300KHZ；

超音频（电流）频率：30～80KHZ，常用30～40KHZ；

中频（电流）频率：500～20000HZ，常用2500和8000HZ；

工频感应加热：不需变频机，直接取用于50HZ工业电网。

2 高频感应加热装置

高频感应加热装置又称高频炉或高频机，它实质上是一个大功率变频器，通过电子管振荡器将工频交流电变为大功率高频交流电，故又称为电子管式高频发生器。

目前，国产高频感应加热装置按其振荡功率有8、30、60、100、200KW等品种。

2.1 可控整流器

可控整流器的作用是将高压变压器输出的三相高压电整流成高压直流电，并且要求直流电压在一定范围内可控，以便在加热不同尺寸的工件时能相应改变振荡器的输出功率。

闸流管因具有功率大、能承受高压、管压降小、整流效率较高等优点，故20～200KW大功率高频加热装置一般都采用它作为可控整流器的整流元件。

闸流管可控整流器常用的栅极电压控制方法有交直流叠加控制和移相控制两种。

2.2 三相可控整流电路三种典型工作状态

（1）可控闸流管全部受控状态（α=180°）

（2）可控闸流管全不受控状态（α=30°）

（3）可控闸流管部分受控状态（30～180°）

2.3 高压硅整流器

高压硅整流器是在高压变压器高压侧用硅组作整流元件制作的整流器，是一种新型的大功率整流器。

2.4 电子管振荡器

振荡管又叫发射管，是高频振荡器的核心元件。大功率高频振荡管都采用真空三极管形式。

2.5 电子管主要参数

（1）内阻R i ：在栅压一定时，阳极电压增量△U a 与阳极电流增量△I a 之比，称为电子管内阻，即：R i =Ia

ΔVa ∆∣U g =常数 （2）放大系数μ：保持阳极电流不变，阳极电压增量△U a 与栅极电压增量之比，称为振荡管的放大系数，即：μ=Vg

ΔVa ∆∣I a =常数 放大系数表明了栅压对阳极电流的控制能力比阳极电压对阳极电流的控制作用要强μ（3～100）倍。

（3）跨导S ：在恒定的阳极电压下，阳极电流增量△I a 与栅极电压增量△U g 之比称为三极管的跨导，即S=Vg

ΔIa ∆∣U a =常数 跨导即为栅极特性曲线直线部分的斜率。它表示栅极电压对阳极电流的控制能力。S 愈大，控制能力愈强。

以上三个参数R i 、μ、S 互相关联，即μ=S ·R i

2.6 三极电子管的放大工作状态

（1）甲类工作状态：栅负偏压E g 小于截止栅负偏压E g0放大器静态工作点为A 1点，阳流导通角2θ=360°此状态在特性曲线直线部分，非线性失真小，直流功率

耗损很大，放大效率很低；

（2）乙类工作状态：栅负偏压E g2=E go ，静态工作点为A 2点，阳流导通角2θ=180°，此状态非线性失真大，直流损耗小，效率较高；

（3）丙类工作状态：│E g 3│＞│E go │，2θ＜180°，非线性失真很大，但直流损耗更小，效率更高。

2.7 电子管自激振荡

当不同频率的电流通过LC 并联电路时，电路呈现不同的阻抗。只有频率刚好等于谐振频率的电流通过时，电路阻抗最大，此时电路处于谐振状态。谐振电路呈现的纯电性阻抗称为回路的等效外阻，用R D 表示，其值由下式决定：

R D =CR L R ）wc 1（R （wl）2==2

由于只有谐振时的阻抗最大，因此只有频率为谐振频率的电流i a 通过LC 振荡回路时产生的电压降最大，其值i a R D =μk 。而其它频率的信号通过时回路呈现的阻抗很小，相当于短路，很容易通过。所以，无论何种复杂波形的电流通过LC 振荡回路时，它总是选择揩振频率的成分，产生谐振频率的振荡，而将其他频率的分波滤掉。电子管自激振荡器的自激振荡过程就是利用了这一选频特性。

2.8 自激振荡条件

（1）相位条件：要维持振荡必须使反馈线圈的反馈电压u g 和振荡回路电压u k 同相位。

（2）振幅条件：正反馈太小也不能维持振荡，必须满足一定条件。通常将反馈电压u g 和振荡回路电压u k 之比ug

uk 称为反馈系数（用β表示），β值越大，反馈量也越大。因电子管的电压放大倍数k=

ug uk ，所以：k ·β=1 要使自激振荡器正常工作，必须满足k ·β≥1的条件。

2.9 双回路振荡

大功率高频振荡器多采用双回路自激振荡器，在双回路振荡电路中，第一槽路和第二槽路之间耦合程度借助于L S来调节，而第二槽路与感应圈则通过淬火变压器耦合。

淬火变压器又称高频变压器，它是一个无铁芯的空心降压变压器，一次线圈就是第二振荡回路的电感线圈，约10匝，二次线圈为单匝，即淬火感应器。

没有第二槽路的振荡器为单回路振荡器，其缺点是不能根据负载的变化调节回路的阻抗匹配，但回路耗损较少，有利于提高整机效率。

2.10 电子管振荡器的工作状态及其调整

电子管振荡器的工作状态对输出功率大小、电能利用效率及振荡管的使用寿命影响很大。

（1）最大功率输出的条件——阻抗匹配问题

振荡器等效外阻（R o）与折合内阻（R n）相等时，振荡器的输出功率最大，也就是所谓负载与电子管实现了匹配。

振荡器等效外阻与加热工件大小和第一与第二槽路和耦合程度有关。而折合内阻也不是常数，它受反馈系数影响。

（2）高效输出条件

三极电子管在丙类工作状态（│E g3│＞│E go│，2θ＜180°＝时，振荡器的实际效率最高（可达60～80%）；而乙类和甲类较低，分别为50～60%和25～30%。

（3）振荡器三种工作状态

①欠压状态：振荡管栅流比阳流小很多，可忽略不计，所以又叫无栅流或小栅流状态。只有栅压μg较小时，栅流才小，故称“欠压”。由于在欠压状态下，振荡管阳极损耗很大，因而效率低。严重的欠压会显著降低振荡管寿命，甚至有烧毁阳极的