感應(yīng)加熱電源及技術(shù) 在電源方面晶閘管中頻取代機(jī)式發(fā)電機(jī)。20世紀(jì)90年代初，國內(nèi)晶閘管電源廠曾如雨后春筍，遍地開花，經(jīng)過優(yōu)勝劣汰的競爭，往常消費(fèi)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(zhì)量高、技術(shù)水平高，誰就能站穩(wěn)腳跟。

 

國產(chǎn)中頻電源目前都采用并聯(lián)諧振型逆變器結(jié)構(gòu)。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(shí)，研制結(jié)構(gòu)簡單、易于頻繁起動(dòng)的串聯(lián)逆變中頻電源是國內(nèi)中頻感應(yīng)加熱裝置范疇有待處置的問題，特別是在熔煉、鑄造應(yīng)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(jī)多負(fù)載功率分配控制，更值得推行應(yīng)用。 在超音頻（10～100kHz）范圍內(nèi)，由于晶閘管本身開關(guān)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(shù)難度。固然在80年代浙江大學(xué)采用晶閘管倍頻電路研制了50kW/50kHz超音頻電源，采用時(shí)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(fù)載呈非線性，時(shí)變加熱負(fù)載參數(shù)與諧振回路參數(shù)匹配調(diào)試相當(dāng)復(fù)雜，而時(shí)間分割電路控制和主回路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，逆變管應(yīng)用率低，因此沒有得到很好的推行應(yīng)用。

 

70至80年代初，人們將現(xiàn)代半導(dǎo)體微集成加工技術(shù)與功率半導(dǎo)體技術(shù)中止別離，相繼開發(fā)出一大批全控電力電子半導(dǎo)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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 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(dá)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(yīng)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(yīng)加熱電源制造水平達(dá)600kW、400kHz，德國在1989年研制的電流型MOSFET感應(yīng)加熱電源水平達(dá)480kW、50～200kHz，比利時(shí)InductoEiphiac公司消費(fèi)高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源在我們?nèi)粘Ｖ毓I(yè)消費(fèi)中應(yīng)用非常普遍，有很多用處，下面我們來引見高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源的用處和根本原理:

 

高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源及感應(yīng)加熱技術(shù)目前對(duì)金屬資料加熱效率高、速度快，且低耗環(huán)保。它曾經(jīng)普遍應(yīng)用于各行各業(yè)對(duì)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?qū)ぜw加熱，還能對(duì)工件部分的針對(duì)性加熱；可完成工件的深層透熱，也可只對(duì)其外表、表層集中加熱；不但可對(duì)金屬資料直接加熱，也可對(duì)非金屬資料停止間接式加熱。等等。因而，感應(yīng)加熱技術(shù)必將在各行各業(yè)中應(yīng)用越來越普遍。 用感應(yīng)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(shí)也用于整體淬火和回火。20世紀(jì)30年代初，美國、蘇聯(lián)先后開端應(yīng)用感應(yīng)加熱辦法對(duì)零件停止外表淬火。隨著工業(yè)的開展,感應(yīng)加熱熱處置技術(shù)不時(shí)改良,應(yīng)用范圍也不時(shí)擴(kuò)展。

 

根本原理：

 

將工件放入感應(yīng)器 (線圈)內(nèi)，當(dāng)感應(yīng)器中通入一定頻率的交變電流時(shí),四周即產(chǎn)生交變磁場。交變磁場的電磁感應(yīng)作用使工件內(nèi)產(chǎn)生封鎖的感應(yīng)電流——渦流。感應(yīng)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(nèi)逐步減小, 這種現(xiàn)象稱為集膚效應(yīng)。工件表層高密度電流的電能轉(zhuǎn)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(nèi)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(diǎn)溫度后疾速冷卻，即可完成外表淬火。

 

高頻感應(yīng)加熱設(shè)備電源分類：

 

依據(jù)交變電流的頻率上下，可將感應(yīng)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(yīng)加熱熱處置所用的電流頻率高達(dá)27兆赫，加熱層極薄，僅約0.15毫米，可用于圓盤鋸等外形復(fù)雜工件的薄層外表淬火。②高頻感應(yīng)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(yīng)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(yīng)電流對(duì)小模數(shù)齒輪加熱，加熱層大致沿齒廓散布，粹火后運(yùn)用性能較好。④中頻感應(yīng)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(yīng)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(yīng)加熱電源水平可達(dá)1000kW、15～600kHz。浙江大學(xué)在90年代研制出20kW、300kHzMOSFET高頻電源，已被成功應(yīng)用于小型刀具的表面熱處置和飛機(jī)渦輪葉片的熱應(yīng)力考核。

 

目前，感應(yīng)加熱設(shè)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(dǎo)通損耗等缺陷，國際上主要展開MOSFET電源。感應(yīng)加熱電源雖采用諧振逆變器，有利于功率器件完成軟開關(guān)，但是感應(yīng)加熱電源通常功率較大，對(duì)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(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需求進(jìn)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(jìn)一步促進(jìn)高頻感應(yīng)加熱電源的展開。