中频感应加热电源 原理
中频感应加热电源的设计及原理
毕业设计论文
课
题：
中频感应加热电源的设计 机电与交通工程系 电气工程及其自动化 吴 科 虎 020120221 电气工程教研室 何 少 佳 高级实验师
院 （系） ： 专 业：
学生姓名： 学 号：
指导教师单位： 姓 职 名： 称：
题目类型： 理论研究
实验研究
工程设计√
工程技术研究
软件开发
1.1 感应加热的工作原理........................................................................................................ 2 1.2 感应加热电源技术发展现状与趋势................................................................................ 3
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
感应加热电源实现方案研究..................................................................................... 5
2.1 串并联谐振电路的比较.................................................................................................... 5 2.2 串联谐振电源工作原理.................................................................................................... 7 2.3 电路的功率调节原理........................................................................................................ 8 2.4 本课题设计思路及主要设计内容.................................................................................... 8
中频炉工作原理
中频炉工作原理
中频炉是一种采用交流电进行加热的设备，其工作原理是利用电磁感应原理将电能转化为热能。
具体来说，中频炉将交流电源经过整流电路变为直流电源，然后通过逆变器将直流电转换为中频交流电。
中频交流电经过电感和电容等电磁元件形成一种特定频率的磁场，将工件放置在磁场中，工件就会受到磁场的作用而产生涡流。
涡流在工件内部流动时，就会受到材料的电阻导致能量损失，转化为热能使工件加热。
由于中频炉的特殊工作频率，涡流主要集中在工件表面，从而实现了快速加热的效果。
中频炉具有加热速度快、传热效率高、加热均匀等优点，被广泛应用于金属加热、熔炼和热处理等领域。
KGPS中频感应加热电源
注意事项
1、晶闸管装置在做绝缘耐压测试时，请取下控制
板，否则可能造成控制板永久性损坏。 2、内部电路及参数的更改，恕不另行通知。 3、如果在使用中造成控制板以外的零部件损坏， 本公司概不负责。 4、KC198器件是一种CMOS器件，使用时应注意。 器件的两个引脚之间严禁短路，否则将损坏芯片， 为保证器件的安全，因此忌用万用表直接测量器 件的引脚。 5、当控制板接入主回路后，控制板上标有DANGER HIGH VOLTAGE(注意高压)的区域便带有高压电， 敬请注意，以免触电。
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可控硅中频电源采用国际先进ISP工业模块控
制，全数字化运算，硬软件可靠保护，功能 更加齐全，适应于金属的熔炼、保温、透热、 金属热处理、淬火、烧结等场合。负载由感 应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振 电路。 主要应用于感应加热.感应熔炼及其他需要中 频电源供电的场合.由于它具有整机效率高, 重量轻,噪音小,起停迅速而且对电网无冲击, 频率自动跟踪负载参数变化,功率调节方便等 一系列优点。
1.经常清除电源柜内积尘，尤其是可控硅管芯外部，要
用酒精擦除干净。运行中的变频装置一般都有专用机房， 但实际作业环境并不理想。在熔炼锻压工序，粉尘很大 振动强烈；在透热淬火工序，装置常靠近酸洗、磷化等 作业设备，有较多腐蚀性气体，这些都会对装置的元件 起到破坏作用，降低装置的绝缘强度。在积尘较多时， 往往会发生元件表面放电现象，因此必须注意经常清洗 工作，防止故障发生。
2、体积小重量轻 可控硅变频装置由半导体元件组成,没有复杂的机械旋转部
分无震动,噪音小,安装时对地面基础无特殊要求。
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3、操作方便
可控硅装置的功率调节范围大。频率可随负载参数改变
而自动变化(既所谓频率跟踪)。负载回路保持在近乎谐 振状态,既在最佳状态下工作。再加上它有一系列的自动 保护装置,使它的工作稳定可靠。 4、启动灵活 可控硅变频装置一般采用零压软启动,启动成功率高无冲 击,快而平稳。 基于以上几个方面,并伴随着新的专有集成电路的开发成 功,其高度的稳定性及结构紧凑性,深受广大用户的欢迎。 因此;洛阳市大好机电公司为了满足用户需要。研制开发 了SCR系列宽频带中频电源控制板。1)均采用了先进的大 规摸芯片,元件少工作可靠2)先进的控制电路设计,性能 稳定故障率低。3)频率适应范围宽,在50Hz—10000Hz范 围内不必调整可直接使用。4)采用零压软启动,启动成功 率高无冲击。完全能够满足广大热加工行业用户的需求。
中频感应加热炉设备简介及使用注意事项
中频感应加热炉设备简介及使用注意事项设备简介中频感应加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至20K HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，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涡流。
这种涡流同样具有中频电流的一些性质，即，金属自身的自由电子在有电阻的金属体里流动要产生热量。
例如，把一根金属圆柱体放在有交变中频电流的感应圈里，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。
中频电炉广泛用于有色金属的熔炼，主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。
锻造加热用于棒料、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。
热处理主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火等。
中频感应加热炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，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涡流。
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，普通工人用中频电炉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。
项目五 中频感应加热电源的原理与检修
②30≤ α ≤150°° 当触发角α ≥30°时，此时的电压和电流波形断续，各个晶闸管的 导通角小于120°，α =60°的波形。
3）基本的物理量计算 ①整流输出电压的平均值计算：
当0°≤ α ≤30°时，此时电流波形连续，通过分析可得到：
载阻抗的影响。 4）当电路出现故障时，电路能自动停止直流功率输出，整流电
路必须有完善的过电压、过电流保护措施。 5）当逆变器运行失败时，能把储存在滤波器的能量通过整流电
路返回工频电网，保护逆变器。
（3）平波电抗器 平波电抗器在电路中起到很重要的作用,归纳为以下几点：
1）续流 保证逆变器可靠工作。 2）平波 使整流电路得到的直流电流比较滑。 3）电气隔离 它连接在整流和逆变电路之间起 到隔离作用。 4）限制电路电流的上升率di/dt值，逆变失败 时，保护晶闸管。
（4）控制电路 中频感应加热装置的控制电路比较复杂，可以包括以下几种：整流触发电路、
逆变触发电路、起动停止控制电路。 1）整流触发电路
整流触发电路主要是保证整流电路正常可靠工作，产生的触发脉冲必 须达到以下要求：
①产生相位互差60º的脉冲，依次触发整流桥的晶闸管。 ②触发脉冲的频率必须与电源电压的频率一致。 ③采用单脉冲时，脉冲的宽度应该大与90º，小于120º。采用双脉冲
3）起动、停止控制电路 起动、停止控制电路主要控制装置的起动、运行、停止。一般由 按纽、继电器、接触器等电器元件组成。
（5）保护电路 中频装置的晶闸管的过载能力较差，系统中必须有比较完善的保 护措施，比较常用的有阻容吸收装置和硒堆抑制电路内部过电压， 电感线圈、快速熔断器等元件限制电流变化率和过电流保护。 必须根据中频装置的特点，设计安装相应的保护电路。
中频感应加热电源工作原理
中频感应加热电源工作原理
中频感应
当通过导体环路所包围的磁通量发生变化时，环路中就会产生感应电势，同样，处于交变磁场中的导体，受电磁感应的作用也产生感应电势，在导体中形成感应电流（涡流），感应电流克服导体本身的电阻而产生焦耳热，用这一热量加热导体本身，使其升温、熔化，达到各种热加工的目的，这就是中频感应加热的原理。
中频感应加热优点
加热速度快
氧化脱炭少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，由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，加热效率高，工艺重复性好。
加热均匀。
中频炉工作原理
中频炉工作原理
中频炉是一种采用交流电作为能源的工业加热设备，其工作原理如下：
1. 电源供电：中频炉使用三相交流电源供电，电源先经过变压器降压，然后进入中频电源。
2. 中频电源：中频电源将低压高频交流电转换成低压高频电源，工频电流经过整流、滤波等电路处理，产生高频电流作为中频炉的能源。
3. 电磁感应：中频炉内有一个线圈（线圈也称为感应线圈、工件线圈），当高频电流通过线圈时，产生的磁场会穿过线圈内的工件。
4. 焦耳热效应：根据法拉第电磁感应定律，工件中的金属微粒会在磁场的作用下发生涡流，而涡流会在金属微粒之间产生摩擦，从而将电能转化为热能，产生高温。
5. 加热效果：由于金属微粒在涡流的作用下快速震动和相互摩擦，使得工件表面温度迅速上升，并且由于涡流是在物体内部产生的，加热效果均匀且迅速。
6. 温度控制：中频炉设有温度传感器，可以实时监测工件温度，并通过控制电流大小和频率来调节加热效果，从而实现对工件温度的精确控制。
总结起来，中频炉通过高频电流在工件内部产生的涡流，将电能转化为热能实现加热目的。
具有加热效果好、加热速度快、能量利用率高等特点，广泛应用于钢铁、有色金属、金属加工等行业。
中频电源的故障检查及原因分析
中频电源的故障检查及原因分析晶闸管中频感应加热电源是利用晶闸管将三相工频交流电能变换成几百或几千赫兹的单相交流电能。
具有控制方便、效率高、运行可靠、劳动强度低的特点，广泛用于铸钢、不锈钢或合金钢的冶炼、真空冶炼、锻件的加热和钢管的弯曲、挤压成型、工件的预热、钢件表面淬火、退火热处理、金属零件的焊接、粉末冶金、输送高温工质的管道加热、晶体的生长等不同场合。
在我厂，中频电源装置主要用于铸钢、不锈钢和青铜等的冶炼。
中频电源的工作原理为：采用三相桥式全控整流电路将交流电整流为直流电，经电抗器平波后，成为一个恒定的直流电流源，再经单相逆变桥，把直流电流逆变成一定频率（一般为1000至8000Hz）的单相中频电流。
负载由感应线圈和补偿电容器组成，连接成并联谐振电路。
一般情况下，可以把中频电源的故障按照故障现象分为完全不能起动和起动后不能正常工作两大类。
作为一般的原则，当出现故障后，应在断电的情况下对整个系统作全面检查，它包括以下几个方面：（一）电源：用万用表测一下主电路开关（接触器）和控制保险丝后面是否有电，这将排除这些元件断路的可能性。
（二）整流器：整流器采用三相全控桥式整流电路，它包括六个快速熔断器、六个晶闸管、六个脉冲变压器和一个续流二极管。
在快速熔断器上有一个红色的指示器，正常时指示器缩在外壳里边，当快熔烧断后它将弹出，有些快熔的指示器较紧，当快熔烧断后，它会卡在里面，所以为可靠起见，可以用万用表通断档测一下快熔，以判断它是否烧断。
测量晶闸管的简单方法是用万用表电阻挡（200挡）测一下其阴极阳极、门极阴极电阻，测量时晶闸管不用取下来。
正常情况下，阳极阴极间电阻应为无穷大，门极阴极电阻应在1050之间，过大或过小都表明这只晶闸管门极失效，它将不能被触发导通。
脉冲变压器次边接在晶闸管上，原边接在主控板上，用万用表测量原边电阻约为50。
续流二极管一般不容易出现故障，检查时用万用表二极管挡测其二端，正向时万用表显示结压。
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中频感应加热电源原理
中频感应加热电源是一种常用的加热设备，它利用中频电流的感应作用将电能转化为热能。
该电源的工作原理主要包括电源单元、谐振电路、功率变换单元和控制单元等几个关键部分。
电源单元是提供电能的装置，通常由三相交流电源和整流电路组成。
交流电源通过整流电路将交流电转化为直流电，然后进一步进行滤波，以保证电源稳定。
谐振电路是中频感应加热电源的核心部分，它由电容器和电感器组成。
谐振电路的作用是将直流电转化为中频交流电，并将其输出到功率变换单元。
功率变换单元主要由功率开关管和输出变压器组成，其作用是将中频交流电通过功率开关管的控制进行变换，使其达到所需的电压和电流。
功率开关管可以根据负载的变化来调整输出功率，从而实现对加热过程的控制。
输出变压器则是将电源提供的中频交流电转化为适用于加热设备的高电压和高电流。
控制单元是中频感应加热电源的智能化部分，它通过传感器实时监测加热过程中的温度、电流和电压等参数，并根据设定的加热要求进行调节。
控制单元可以实现加热功率的精确控制和加热时间的设定，从而提高加热效率和产品质量。
中频感应加热电源具有许多优点。
首先，它具有高效率和节能的特点。
由于中频电流只在工件表面产生感应加热效应，因此加热效率
较高，可以减少能量的浪费。
其次，中频感应加热电源具有快速加热和均匀加热的特点。
由于电磁感应的作用，加热速度快且加热均匀，可以提高生产效率和产品质量。
此外，中频感应加热电源还具有操作简便、自动化程度高等特点，可以提高工作环境的安全性和操作的便利性。
中频感应加热电源广泛应用于金属加热、焊接和热处理等领域。
在金属加热方面，中频感应加热电源可以用于钢铁、铜、铝等金属材料的加热和熔炼。
在焊接方面，中频感应加热电源可以实现金属材料的局部加热，从而实现高效的焊接。
在热处理方面，中频感应加热电源可以用于金属材料的淬火、回火和退火等工艺，以改善材料的性能和延长使用寿命。
中频感应加热电源是一种高效、节能的加热设备，其工作原理简单明了。
通过合理的电源单元、谐振电路、功率变换单元和控制单元的组合，可以实现对加热过程的精确控制，从而提高生产效率和产品质量。
中频感应加热电源在金属加热、焊接和热处理等领域有着广泛的应用前景。