高频机中频机感应加热和应用
金属材料的加热速度最快的方式是什么?工作效率最高的方式是什么?能使你的生产成本大幅降低和方便快捷的方式是什么?
高频感应加热!
它不但加热速度快,甚至一秒内便可以将金属烧红烧熔.它不但加热速度极快,而且工作效率高,节能,环保,工作环境好,无需预热,使用方便.它比油气煤及电炉烘箱等加热方式,成本都要低的多.用感应加热方式热处理的工件,质量远远优于其它加热方式.
为了让更多的人了解它,使用它,使你的生产成本低下来,使你的工件质量提上去,使你的工人在优良的环境下创造出更好的效益.请仔细阅读此文.它会带你走进另一片五金制造的天地!
高中频感应加热技术
吕健
您能想象的到，一根铁棒一二秒钟就可以被加热烧红吗？任何金属都可以被很快地加热到其熔化吗？
这就是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的金属材料直接加热法——高中频感应式加热。
通常人们对物体的加热，一是利用煤、油、气等能源的燃烧产生热量；二是利用电炉等用电器将电能转换成热量。这些热量只有通过热传递的方式（热传导、热对流、热辐射），才能传递到需要加热的物体上，也才能达到加热物体的目的。由于这些加热方式，被加热的物体是通过吸收外部热量实现升温的。因此，它们都属于间接加热方式。
我们知道，热量的自然传递规律是：热量只能从高温区向低温区，高温体向低温体，高温部分向低温部分自然的传递。因此，只有当外部的热量、温度明显多于、高于被加热物体时，才能将其有效地加热。这就需要用很多的能量来建立一个比被加热物体所需要的热量多的多、温度高的多的高温区。如炉，烘箱等。这样，不但这些热量中只有少部分能够传递到被加热体上，造成很大的能源浪费。而且加热时间长，在燃烧、加热的过程中，还会产生大量的有害性物质和气体。它们既会对被加热体造成腐蚀性的损害，又会对大气造成污染。即便是使用电炉等电能加热方式，虽然无污染，但仍然存在着效率低、成本高、加热速度慢等缺点。
科学的进步与发展，使我们今天无论是对金属物体加热还是对非金属物体加热，都可以采用高效、快速,且十分节能和环保的方式加热.这就是直接加热方式。对于非金属材料，可采用工作频率约240MHZ及以上，能使其内部分子、原子每秒振动、磨擦上亿次之多的微波加热。对于金属材料，则可采用工作频率
在几千赫兹（KHZ）至几百千赫兹、兆赫兹（MHZ）以上的中频、高频感应加热。也可以采用低频感应加热，如工频50HZ等。
中频、高频感应加热，是将工频（50HZ）交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ，甚至频率更高的交流电．利用电磁感应原理，通过电感线圈转换成相同频率的磁场后，作用于处在该磁场中的金属物体上。利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流（即涡流）。由旋转电流借助金属物体内的电阻，将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等，也能生成一定的热量，它们共同使金属物体的温度急速升高，实现快速加热的目的。
高频电流的趋肤效应，可以使金属物体中的涡流随频率的升高，而集中在金属表层环流。这样就可以通过控制工作电流的频率，实现对金属物体加热深度的控制。既能提高加工工艺的质量，又可以保证能量被充分地利用。当用于红冲、热煅及工件整体退火,等工艺,由于工件需要的加热深度大，甚至需要透热.这时可以将感应加热设备的工作频率降低；当用于表面淬火等热处理时，它们需要的加热深度小，这时则可以将工作频率升高。另一方面，对于体积较小的工件或管材、板材，选用高频加热方式，对于体积较大的工件，选用中频加热方式。
由于感应加热时间短、速度快，并且还是非接触式（加热物体不需要与感应圈接触）的加热。所以，比其它的加热方式氧化和脱碳现象都比较轻微，一般不需要做气体保护处理,确实有需
要时也比较容易于进行气体保护。
电子技术的飞速发展,使电子元器件无论是质量方面、效能方面, 还是可靠性方面,都有了很大的进步.在体积方面也更为小型化、微型化。这为感应加热技术提供了更好的发展条件与空间。在小信号生成与处理，控制与保护，调节与显示等方面，都更多地运用了可靠性更高、稳定性更好、抗干扰能力更强的数字电路。在功率元件上，更是从耗能大、效率低、工作电压高、辐射量较大的电子管，一代代地经晶闸管、场效应管（MOSFET），发展到了IGBT（绝缘栅双极晶体管）。整机的电源利用率已经提高到百分之九十五以上（电子管电源利用率只有约百分之六十），冷却水比电子管产品节约了约百分之六十。并且可以实现24小时不间断的连续工作。这样不但可以在白天正常使用，还可以在用电低峰电费折扣期的夜间工作。
由于感应式加热，具有耗能少，用电省，加热速度快，无污染、无噪声、无需预热、不易氧化、便于气体保护、可自动控制、具备多项智能保护、安全可靠、易于操作，可不间断地连续工作等优点。越来越多的厂家、客户，从煤炭加热，柴油加热，液化气加热，以及电炉、电烘箱加热，转换到了高中频感应式加热上来！无论是国企、民营，还是私营、外企，凡是金属热处理、金属热加工、金属焊接和金属熔炼、提炼等行业，都越来越多地采用了高中频感应加热设备。因此，市场十分广阔！
高中频感应加热设备的主要用途：
一、热处理
例如：轴类、齿轮、淬火及不锈钢制品退火等。
二、工件透热
例如：紧固件、标准件、汽配、五金工具、索具、麻花钻的热镦热轧等。
三、熔炼
例如：金、银、铜、铝、铅等贵金属。
四、热配合
例如：电机、电磁阀、轴套类等。
五、焊接
例如：对所有金属材料同种或异种的扦焊等。
高频淬火含义与原理 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 一、含义 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理:工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个集肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 二、原理 利用电流的集肤效应，在零件表面形成电流进而加热工件，实现心部和表面不同的热处理状态； 其中根据电流频率的不同分为工频、中频和高频。分别针对不同的淬硬深度和工件大小。高频(10KHZ以上)加热的深度为0.5-2.5mm, 一般用于中小型零件的加热，如小模数齿轮及中小轴类零件等。 高频淬火多数用于工业金属零件表面淬火，是使工件表面产生一定的感应电流，迅速加热
零件表面，然后迅速淬火的一种金属热处理方法。感应加热设备，即对工件进行感应加热，以进行表面淬火的设备。感应加热的原理：工件放到感应器内，感应器一般是输入中频或高频交流电(1000-300000Hz或更高)的空心铜管。 产生交变磁场在工件中产生出同频率的感应电流，这种感应电流在工件的分布是不均匀的，在表面强，而在内部很弱，到心部接近于0，利用这个趋肤效应，可使工件表面迅速加热，在几秒钟内表面温度上升到800-1000℃，而心部温度升高很小。 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展.
电磁感应加热的是感应加热电源产生的交变电流通过感应器（即线圈）产生交变磁场，导磁性物体置于其中切割交变磁力线，从而在物体内部产生交变的电流（即涡流），涡流使物体内部的原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能，从而起到加热物品的效果。即是通过把电能转化为磁能，使被加热钢体感应到磁能而发热的一种加热方式。这种方式它从根本上解决了电热片，电热圈等电阻式通过热传导方式加热的效率低下问题。 简单说，电磁感应加热的原理就是利用电、磁、热能间的转换达到使被加热物体自身发热的效果。电磁感应加热设备其本质就是利用电磁感应在柱体内产生涡流来给加热工件的电加热，它是把电能转换为电磁能，再由电磁能转换为电能，电能在金属内部转变为热能，达到加热金属的目的，从而杜绝了明火在加热过程中的危害和干扰，是一种环保，国家提倡的加热方案。 感应加热设备专业名词解释： 1、感应线圈又称为感应器 采用紫铜管线材绕成的线圈制作而成。 2、内孔感应器
加热空心内表面用的感应器。 3、感应线圈导磁体 按技术要求需要平面或其他异形工件感应加热的位置，用于改变磁场分布以满足加热要求或减轻感应器邻近物体发热。 4、可调匝比淬火变压器 为了能适应各种淬火工件和感应器的电感而制作的高频变压器。 5、感应淬火机床 用于卡装工件并能根据工艺要求使淬火工件位置能上下移动或旋转的机械装置。 感应加热设备的应用领域： 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
直流高频电阻焊基本原理介绍高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所；接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（E；质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等；所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，；电流；集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时；分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中；方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比；钢板的表面； 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 1高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz~400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行钢管的焊接的。那么，这两个效应是怎么回事呢？集肤效应是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，
集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。邻近效应是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，
1、图1所示为一超外差式七管收音机电路，试简述其工作原理。（15分） 图1 解：如图所示，由B1及C1-A 组成的天线调谐回路感应出广播电台的调幅信号，选出我们所需的电台信号f1进入V1基极。本振信号调谐在高出f1一个中频(465k Hz )的f2进入V1发射极，由V1三极管进行变频(或称混频)，在V1集电极回路通过B3选取出f2与f1的差频(465kHz 中频)信号。中频信号经V2和V3二级中频放大，进入V4检波管，检出音频信号经V5低频放大和由V6、V7组成变压器耦合功率放大器进行功率放大，推动扬声器发声。图中D1、D2组成1．3V±0．1V 稳压，提供变频、一中放、二中放、低放的基极电压，稳定各级工作电流，保证整机灵敏度。V4发射一基极结用作检波。R1、R4、R6、R 10分别为V1、V2、V3、V5的工作点调整电阻，R11为V6、V7功放级的工作点调整电阻，R8为中放的AGC 电阻，B3、B4、B5为中周(内置谐振电容)，既是放大器的交流负载又是中频选频器，该机的灵敏度、选择性等指标靠中频放大器保证。B6、B7为音频变压器，起交流负载及阻抗匹配的作用。(“X”为各级IC 工作电流测试点). 15’ 2、 画出无线通信收发信机的原理框图，并说出各部分的功用。 答： 上图是一个语音无线电广播通信系统的基本组成框图，它由发射部分、接收部分以及无线信道三大部分组成。发射部分由话筒、音频放大器、调制器、变频
器、功率放大器和发射天线组成。接收设备由接收天线、高频小信号放大器、混频器、中频放大器、解调器、音频放大器、扬声器等组成。 低频音频信号经放大后，首先进行调制后变成一个高频已调波，然后可通过上变频，达到所需的发射频率，经小信号放大、高频功率放大后，由天线发射出去。 由天线接收来的信号，经放大后，再经过混频器，变成一固定中频已调波，经放大与滤波的检波，恢复出原来的信息，经低频功放放大后，驱动扬声器。 3、对于收音机的中频放大器，其中心频率f0=465 kHz ．B0.707=8kHz ，回路电容C=200 PF ，试计算回路电感和 QL 值。若电感线圈的 QO=100，问在回路上应并联多大的电阻才能满足要求。 答：回路电感为0.586mH,有载品质因数为58.125,这时需要并联236.66k Ω的电阻。 4、 图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容 C 的变化范围为 12～260 pF ，Ct 为微调电容，要求此回路的调谐范围为 535～1605 kHz ，求回路电感L 和Ct 的值，并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 解： 022 612 0622 11244651020010100.5864465200f L f C mH πππ-===????=≈??2由（）03 03 4651058.125810 L L 0.707f Q f Q B =?===?0.707由B 得： 9 003120000 0000010010171.222465102001024652158.125 1171.22237.6610058.125 L L L L L L L Q R k C C C Q Q R g g g R Q Q R R R k Q Q Q ΩωππωωΩ∑ -===≈??????=== ++=-==?≈--因为：所以：（ ）,t C C C ∑ =+??=?????== 33根据已知条件，可以得出：回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510
GB5959.3 2008电热装置的安全第3部分：对感应和导电加热装置以及感应熔炼装置的特殊要求 GB5959.3—2008/IEC 60519-3:2005 电热装置的安全 第3部分：对感应和导电加热装置 以及感应熔炼装置的特殊要求 1 范围 GB 5959的本部分适用于： ——在工频、中频和高频下对固态炉料进行感应和导电加热的装援（对导电加热，也包括使用直流的情况）； ——在工频、中频和高频下进行感应熔炼、保温和升温的装置； ——该电热装置中受加热部分影响的传送装置或装卸装置的部件。 应用举例： ——为后续热成形和热处理而对摄材、扁锭、棒材、带材、线材、管材、铆钉等进行感应和导电加热的装置； ——具有坩埚式感应炉或沟槽式感应炉的装置。 本部分包括感应和导电加热装置以及感应熔炼装置的通用要求（1～14章），以及对感应和导电加热装置的特殊要求（附录A）和对感应熔炼装置的特殊要求（附录B） 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过GB 5959的本部分的引用而成为本部分的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。 GB/T 2900.23--2008 电工术语工业电热装置(IEC 60050-841：2004，IDT) GB/T3984.1--2004 感应加热装置用电力电容器第1部分：总则(IEC 60110-1:1998，IDT) GB 5959.1--2005 电热装置的安全第1部分：通用要求(IEC 60519-1:2003，IDT) GB/T 6115.1--2008 电力系统用串联电容器第1部分{总则(ⅡEC 60143-1：2004，MOD) IEC 60364-4-41:2005低压电器装置第4-41部分:安全防护电击防护1) 3 术语和定义 GB/T 2900.23--2008和GB 5959.1—2005确立的以及下列术语和定义适用于本部分。 3.1 感应加热induction heating 利用感应电流产生的焦耳效应的电加热。 [GB／T 2900.23—2008,841-27-04] 3.2 导融加热conduction heating 电流通过被加热材料的电阻加热。 ————————————
高频感应加热原理与应用 您能想象的到，一根铁棒一二秒钟就可以被加热红起来吗？任何金属都可以被很快地加热到其熔化吗？这就是一种人类目前能够做到和掌握的最快捷的直接加热方法——高中频感应加热。 通常人们对物体的加热，一是利用煤、油、气等能源的燃烧产生热量；二是利用电炉等用电器将电能转换成热量。这些热量只有通过热传递的方式（热传导、热对流、热辐射），才能传递到需要加热的物体上，也才能达到加热物体的目的。由于这些加热方式，被加热的物体是通过吸收外部热量实现升温的。因此，它们都属于间接加热方式。 我们知道，热量的自然传递规律是：热量只能从高温区向低温区，高温体向低温体，高温部分向低温部分自然的传递。因此，只有当外部的热量、温度明显多于、高于被加热物体时，才能将其有效地加热。这就需要用很多的能量来建立一个比被加热物体所需要的热量多的多、温度高的多的高温区。如炉，烘箱等。 这样，不但这些热量中只有少部分能够传递到被加热体上，造成很大的能源浪费。而且加热时间长，在燃烧、加热的过程中，还会产生大量的有害性物质和气体。它们既会对被加热体造成腐蚀性的损害，又会对大气造成污染。即便是使用电炉等电能加热方式，虽然无污染，但仍然存在着效率低、成本高、加热速度慢等缺点。 科学的进步与发展，使我们今天无论是对金属物体加热还是对非金属物体加热，都可以采用高效、快速,且十分节能和环保的方式加热.这就是直接加热方式。 对于非金属物体，可采用工作频率约240MHZ及以上，能使其内部分子、原子每秒振动、磨擦上亿次之多的微波加热。 也可以采用低频感应加热，如工频50HZ等。 中频、高频感应加热，是将工频（50HZ）交流电转换成频率一般为1KHZ至上百KHZ，甚至频率更高的交流电，利用电磁感应原理，通过电感线圈转换成相同频率的磁场后，作用于处在该磁场中的金属体上。利用涡流效应，在金属物体中生成与磁场强度成正比的感生旋转电流（即涡流）。由旋转电流借助金属物体内的电阻，将其转换成热能。同时还有磁滞效应、趋肤效应、边缘效应等，也能生成少量热量，它们共同使金属物体的温度急速升高，实现快速加热的目的。 高频电流的趋肤效应，可以使金属物体中的涡流随频率的升高，而集中在金属表层环流。这样就可以通过控制工作电流的频率，实现对金属物体加热深度的控制。既能提高加工工艺，又使能量被充分地利用。当用于红冲、热煅及工件整体退火等透热时，它们需要的加热深度大，这时可以将工作频率降低；当用于表面淬火等热处理时，它们需要的加热深度小，这时则可以将工作频率升高。另一方面，对于体积较小的工件或管材、板材，选用高频加热方式，对于体积较大的工件，选用中频加热方式。 由于感应加热时间短、速度快，并且还是非接触式（加热物体不需要与感应圈接触）的加热。所以，比其它的加热方式氧化轻微，必要时易于进行气体保护。 电子技术的飞速发展,使电子元器件无论是质量方面、效能方面, 还是可靠性方面,都有了很大的进步.在体积方面也更为小型化、微型化。这为感应加热技术提供了更好的发展条件与空间。在小信号生成与处理，控制与保护，调节与显示等方面，都更多地运用了可靠性更高、稳定性更好、抗干扰能力更强的数字电路。在功率元件上，更是从耗能大、效率低、工作电压高、辐射量较大的电子管，一代代地经晶闸管、场效应管（MOSFET），发展到了IGBT（绝缘栅双极晶体管）。整机的电源利用率已经提高到百分之九十五以上（电子管电源利用率只有约百分之六十），冷却水比电子管产品节约了约百分之六十。并且可以实现24小时不间断的连续工作。这样不但可以在白天正常使用，还可以在用电低峰电费折扣期的夜间工作。 由于感应式加热，具有耗能少，用电省，加热速度快，无污染、无噪声、无需预热、不易氧化、便于气体保护、可自动控制、具备多项智能保护、安全可靠、易于操作，可不间断地连续工作等优点。
中频感应加热设备优势__中频感应加热设备性能 中频感应加热设备有哪些优点呢？中频感应加热设备具有效率高、对工件具有升温快，易于控制，氧化脱碳少，工艺质量可靠等优点。中频感应加热设备，全部采用进口集成电路模块及绝缘栅双极型功率管。具有加热快、透热均匀、耗电少、安全可靠、节能环保、操作简单等特点，是老式高频设备及可控硅中频加热设备较为理想的更新换代产品。主要用于透热、退火等。下面，我们一起来看文章了解中频感应加热设备的优势及性能吧。 【中频感应加热设备优势】 采用MOSFET、IGBT功率器件和变频控制技术，、节能、输出功率更大； 具备恒定电流和恒定功率控制功能，极大的优化金属的加热过程，实现快速加热，产品优越性得到极大的发挥； 在同等条件下具有比传统电子管高频加热设备省电一倍的效果；
具有100负载设计，可连续24小时不间断工作，可配红外测温实现温度的自动控制，提高加热质量，简化人工操作； 具有加热-保温-冷却三段时间功能设定，可获得所需的加热保温过程，适应批量化、重复性的加热场所； 具有过流、过压、欠水、缺相、负载不适等多种状态显示，提供更高的可靠性和耐用性； 根据功率和频率选择电源，频率越高加热深度越浅，频率越低透热性越好； 【中频感应加热设备说明】 感应加热是根据电磁感应原理，中频大电流流向被绕制成环状或其它形状的加热线圈（通常是用紫铜管制作）。由此在线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，将金属等被加热物质放置在线圈内，磁束就会 贯通整个被加热物质，在被加热物质内部与加热电流相反的方向产生很大的涡电流，由于被加热物质内的电阻产生焦耳热，使物质自身的温度迅速上升利用工件中涡流产生的热量进行加热的。它加热效率高、速度快、可控性好，易于实现高温和局部加热。 中频大功率感应加热装置，多年来一直采用可控硅做为开关器件。由于不能自行关断、效率低，负载
电磁感应加热技术的发展 磁感应加热来源于法拉第发现的电磁感应现象，也就是交变的电流会在导体中产生感应电流，从而导致导体发热。1890年瑞典技术人员发明了第一台感应熔炼炉——开槽式有芯炉，1916年美国人发明了闭槽有芯炉，从此感应加热技术逐渐进入实用化阶段。 20世纪电力电子器件和技术的飞速发展，极大地促进了感应加热技术的发展。 1957年，美国研制出作为电力电子器件里程碑的晶闸管，标志着现代电力电子技术的开始，也引发了感应加热技术的革命。1966年，瑞士和西德首先利用晶闸管研制感应加热装置，从此感应加热技术开始飞速发展。 20世纪80年代后，电力电子器件再次快速发展，GTO、MOSFET、IGBT、M CT及SIT等器件相继出现。感应加热装置也逐渐摒弃晶闸管，开始采用这些新器件。现在比较常用的是IGBT和MOSFET，IGBT用于较大功率场合，而MOSFET用于较高频率场合。据报道，国外可以采用IGBT将感应加热装置做到功率超过1000kW ，频率超过50kHz。而MOSFET较适用高频场合，通常应用在几千瓦的中小功率场合，频率可达到500kHz以上，甚至几兆赫兹。然而国外也有推出采用MOSFET的大功率的感应加热装置，比如美国研制的2000kW /400kHz的装置。
我国感应热处理技术的真正应用始于1956年，从前苏联引入，主要应用在汽车工业。随着20世纪电源设备的制造，感应淬火工艺装备也紧随其后得到发展。现在国内感应淬火工艺装备制造业也日益扩大，产品品种多，原来需要进口的装备，逐步被国产品所取代，在为国家节省外汇的同时，发展了国内的相关企业。目前感应加热制造业的服务对象主要是汽车制造业，今后现代冶金工业将对感应加热有较大需求。 一、感应加热特点 感应加热技术具有快速、清洁、节能、易于实现自动化和在线生产、生产效率高等特点，是内部热源，属非接触加热方式，能提供高的功率密度，在加热表面及深度上有高度灵活的选择性，能在各种载气中工作（空气、保护气、真空），损耗极低，不产生任何物理污染，符合环保和可持续发展方针，是绿色环保型加热工艺之一。它与可控气氛热处理、真空热处理少无氧化技术已成为热处理技术的发展主流。 其主要应用有： （1）冶金有色金属的冶炼，金属材料的热处理，锻造、挤压、轧制等型材生产的透热，焊管生产的焊缝。 （2）机械制造各种机械零件的淬火，以及淬火后的回火、退火和正火等热处理的加热;压力加工前的透热。 （3）轻工罐头以及其他包装的封口，比如着名的利乐砖的封口包装。
EFD集团 The EFD group was formed in January 1996 by merger of FDF and ELVA. In 1998, CFEI joined this group and then EFD group became the biggest multinational induction heating equiPHent manufactory in European. EFD集团成立于1996年1月，由当时世界上感应加热领域内的两大著名感应设备制造商：挪威ELVA公司和德国FDF公司合并而成。1998年，法国著名感应设备制造企业CFEI公司也加盟该集团，由此，EFD集团成了世界上最大的供应感应加热设备的跨国性股份制集团企业之一。 Induktion serw?rmung Fritz Düsseldorf GmbH (FDF), founded in 1950, a high quality machine builder was a European market leader in induction hardening equiPHent and technology. 德国EFD Induction GmbH（原名FDF）公司，成立于1950年，是欧洲中高频感应表面淬火设备的最著名的供应商，其在感应淬火设备的研制和制造方面始终走在世界的前列。 ELVA Induksjon a.s. (ELVA), founded in 1981, formerly was the Technical University in T rondheim (SINTEF/NTNU) in the mid ‘70s. ELVA pioneered the develo PHent of transistorized induction heating systems and is the world market leader in transistorized power sources for induction heating. 挪威EFD Induction a.s.（原名ELVA）公司，成立于1981年，前身是70年代中期挪威特隆赫姆市技术大学，是晶体管感应加热电源的先锋，在高频固态感应电源的研制与发展方面始终处于世界的领导者地位。 EFD Induction S.A.(CFEI),founded in 1944, is the biggest supplier of induction heating machine in auto and nucleus industry in France. 法国EFD Induction S.A.（原名CFEI）公司，成立于1944年，是法国汽车及核工业感应热处理设备最大的供货商。 So far, EFD group has included 7 manufactures and a world wide sales and service network. EFD is a professional induction heating equiPHents supplier including design, manufacturing and process. 到目前为止，EFD集团已经在全世界拥有了7个生产基地以及遍布全球的销售和服务网络。EFD是一个涵盖了设计、制造和工艺的专业的感应加热设备供应商。
感应加热原理及应用 1.电磁感应原理 1831年，英国物理学家faraday发现了电磁感应现象，并且提出了相应的理论解释。其内容为，当电路围绕的区域内存在交变的磁场时，电路两端就会感应出电动势，如果闭合就会产生感应电流。 利用高频电压或电流来加热通常有两种方法： （1）电介质加热：利用高频电压（比如微波炉加热） （2）感应加热：利用高频电流（比如密封包装） 2．电介质加热（dielectric heating） 电介质加热通常用来加热不导电材料，比如木材。同时微波炉也是利用这个原理。原理如图1： 图1 电介质加热示意图 当高频电压加在两极板层上，就会在两极之间产生交变的电场。需要加热的介质处于交变的电场中，介质中的极分子或者离子就会随着电场做同频的旋转或振动，从而产生热量，达到加热效果。 3．感应加热（induction heating） 感应加热原理为产生交变的电流，从而产生交变的磁场，再利用交变磁场来产生涡流达到加热的效果。如图2： 图2 感应加热示意图 皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520
皕赫国际贸易(上海)有限公司 TEL: +86 (0)21 60896520 基本电磁定律： 法拉第定律：d e N dt φ= 安培定律：Hdl NI ?= 其中：BdS φ=?，0r B u u H = 如果采用MKS 制，e 的单位为V ，?的单位为Wb ，H 的单位为A/m ，B 的单位为T 。 以上定律基本阐述了电磁感应的基本性质， 集肤效应： 当交流的电流流过导体的时候，会在导体中产生感应电流（如图3），从而导致电流向导体表面扩散。也就是导体表面的电流密度会大于中心的电流密度。这也就无形中减少了导体的导电截面，从而增加了导体交流电阻，损耗增大。工程上规定从导体表面到电流密度为导体表面的1/e ＝0.368的距离δ为集肤深度。 在常温下可用以下公式来计算铜的集肤深度： δ= 式（1） 图3 涡流产生示意图 从以上可以看到，如果增大电流和提高频率都可以增加发热效果，是加热对象快速升温。所以感应电源通常需要输出高频大电流。 参考文献：fundalmentals of power electronics, R.W.Erickson （讲义） TPIH2500 Textbook Tetra Pak Technical Training Centre 三 感应加热电源常见框图结构和控制方法 1．感应加热电源常见框图
高频电路原理与分析期末复习资料 陈皓编 10级通信工程 2012年12月
1.单调谐放大电路中，以LC 并联谐振回路为负载，若谐振频率f 0 =10.7MH Z ， C Σ= 50pF ，BW 0.7=150kH Z ，求回路的电感L 和Q e 。如将通频带展宽为300kH Z ，应在回路两端并接一个多大的电阻？ 解：（1）求L 和Q e （H ）= 4.43μH （2）电阻并联前回路的总电导为 47.1（μS） 电阻并联后的总电导为 94.2（μS） 因 故并接的电阻为 2.图示为波段内调谐用的并联振荡回路，可变电容 C 的变化范围为 12～260 pF ，Ct 为微调电容，要求此回路的调谐范围为 535～1605 kHz ，求回路电感L 和C t 的值，并要求C 的最大和最小值与波段的最低和最高频率对应。 题2图 12min 12max ,22(1210) 22(26010)3 3根据已知条件，可以得出： 回路总电容为因此可以得到以下方程组16051053510t t t C C C LC L C LC L C ππππ∑ --=+? ?== ??+?? ??== ??+?
3.在三级相同的单调谐放大器中，中心频率为465kH Z ，每个回路的Q e =40，试 问总的通频带等于多少？如果要使总的通频带为10kH Z ，则允许最大的Q e 为多少？ 解：（1）总的通频带为 4650.51 5.928()40 e z e Q kH =≈?= （2）每个回路允许最大的Q e 为 4650.5123.710 e e Q =≈?= 4.图示为一电容抽头的并联振荡回路。谐振频率f 0 =1MHz ，C 1 =400 pf ，C 2= 100 pF 121212121232 260109 121082601091210260108 10198 1 253510260190.3175-12 6 1605 535 （）（）10103149423435 t t t t C C C C pF L mH π-----?+==?+=?-??-= ?==??+?=≈
Induction Heater Tutorial 感应加热器教程 3kw An induction heater is an interesting device, allowing one to rapidly迅速的 heat a metal object. With enough power, one can even甚至 melt熔化 metal. The induction heater works without the need for fossil化石 fuels, and can anneal退火 and heat objects of various各种各样 shapes形状. I set out to make an induction heater that could melt steel and aluminum. So far迄今为止 I have been able to feed an input power of over 3 kilowatts! Now that I have done this I would like to share how it works, and how you can build one. At the end of the tutorial I will discuss论述 and show you how to build a levitation coil that will allow you to boil煮沸 metals while suspended in mid air! 一台感应加热器是一台有趣的设备,可以迅速加热金属工件.功率够高时,可以融化金属.感 应加热器不需要石化燃料,可以对工件退火处理,还可以加热各种形状的工件.我制造了一 台可以融化钢和铝的感应加热器.现在功率已经达到了3千瓦!我来教你怎么造一台.在教程 的最后,我将教你造一个可以在半空中融化金属的磁悬浮加热线圈. My induction heater is an inverter. An inverter takes a DC power source and converts it into AC power. The AC power drives a transformer which is coupled耦合 to a series LC tank. The inverter frequency is set to the tank's resonant共振 frequency, allowing the generation of very (high currents高安培电流) within the tank's coil. The coil is coupled to the workpiece工件 and sets up (eddy currents涡电流). These currents, traveling through a conductive, but slightly微小 resistive电阻的 workpiece, heat the piece. Remember, Power = Heat = R*I^2. The workpiece is like a one-turn coil; the work coils has several数个 turns圈. Thus这样, we have a (step-down transformer降压 器), so even higher currents are generated in the workpiece.这样电流就流进工件里去 了. 我的感应加热器有一个逆变器.逆变器可以把直流电转换为交流电.交流电被变压器耦合到 感应线圈和电容组一起组成的振荡器上.逆变器的工作频率决定振荡器的振荡频率.振荡器的感应线圈会感应出非常大的电流.感应线圈又将这些电流产生的磁场耦合到工件上产生涡流电.工件中的电阻,阻碍涡流电的流动,导致工件发热.(详细原理参照变压器中的涡流电).记住,功率=热=R乘以I的平方.工件可以看成一个只有一圈的线圈,而感应线圈有多个线圈,这样一来就可以把感应线圈和工件看成一个变压器回路,工件的电压低,电流就从感应线圈流向工件去了. I would like to acknowledge鸣谢 the invaluable无法估计的 help from John Dearmond and Tim Williams for helping me understand this topic话题. Now, before we talk more, let's see some pictures of what it can do. 谢谢 John Dearmond 和 Tim William大量的帮助,帮我弄明白这个话题.先来看几张图.
那么，感应加热实际上是如何工作的呢？感应加热是通过在一个导体中产生电流来工作的。它是这样的： 首先，一个铜线圈（通常是螺线管，但不完全），在它部有一个大的，时变的电流，这个电流通过加在线圈上的时变电压产生（通常是通过施加正弦波的形式）。 然后此电流会创建一个随时间变化的磁场（对于螺线圈来说，l NI H =），这将产生一个时变的磁通（H B μ=）。 如果一个导体放在磁场中，那么它周围就会产生电压。（BA dt d E == φφ ,） 。 如果导体是个闭环，感应电压会在导体的外部产生循环的电流。 jX R V I jX R I V += +=)....( 由于这是一个交流系统，肯定会有阻抗的补偿：如果是直流系统，磁通变化率（dt d φ）将会是0，所以就不会有感应电流产生。 最后，这个产生的电流会在工件中产生R I 2的损失，可以有效地使这种加热途径成为一种电阻加热方法，albeit with the current flowing at right angles to that of direct resistance heating （也就是围绕着钢坯而不是顺沿着钢坯）。 通过考虑在管状金属薄片中的电流流量，已经知道了感应加热工作的基本原理，我们将要观察的是当感应加热一个固体工件时的感应电流。 这个问题的答案是一个相当复杂的数学问题，并且深入的研究它会很浪费时间。因此，我将提供一个简单的描述，来告诉你磁场以及电流是怎么样在要加热的材料上工作的，之后便是解析答案。这种方法就避免了矢量积分，贝塞尔函数等复杂问题。 为了避免讨论磁通的返回路径和最终影响，我们把一个半无限大的平板作为加热对象，只是通过在它上面的无限大的电流2-diamentional sheet 来加热它。这个图表示的是无限部分中有限的一部分。代表工作头的电流层左右（x 方向）、前后（z 方向）无限延伸。在y 方向上没有占用所有的空间。 代表工件的半无限大的平板在z 方向和x 方向上也是无限延伸的，但在y 方向上是从0到负无穷。 为了观察电流的去向，我们可以把这个同性质的平板分割成一系列的薄片。 先考虑顶层。它有一个随时间变化的磁场，作用在它上面的是)cos(?0 t H ω。
高频感应加热电源工作原理【大比特导读】高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有 着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 感应加热电源的研发在最近几年呈现出专业化和快速的趋势，高频感应加热电源凭借着加热速度快、加热均匀等优势，被广泛的应用在工业及生活领域。高频感应加热电源在工作原理方面，也与普通的加热电源有着很大不同，本文将会通过对其工作原理的叙述，为大家解读高频感应加热电源加热快、效率高的秘密所在。 高频感应加热电源与普通的感应加热模块一样，也是采用了导体磁束加热的模式。用交流电流流向被卷曲成环状的导体，这种导体通常情况下会采用铜管这种材料，由此产生磁束。将金属放置其中，磁束就会贯通金属体，在与磁束自缴的方向产生涡电流，也就是大家所熟悉的旋转电流，于是感应电流在涡电流的影响下产生发热，用这样的加热方式就是感应加热。由此，对金属等被加热物体在无需直接接触的状态下就能获得加热效果。 此时，窝电流将会在线圈接近的物体上集中，感应加热表现出在物体的表面上较强里边较弱的特点，用这样的原理来对被加热体的必要的地方集中加热，达到瞬间加热的效果，从而提高生产效率和工作量等。 当然了，使用高频感应加热电源进行加热的成功与否，直接取决于感应线圈设置是否合理，以及加热体的大小、形状、间距等等。感应线圈是要做到均匀加热、加热效果好，并且要有强度和准确度。感应线圈是一般用一圈或数圈的铜管来做，一般采用水冷的方式对线圈进行冷却。 结语： 高频感应加热电源的感应线圈是高效加热的关键所在，而无需直接触碰就可以快速加热 的优势，也让这个感应加热电源的家族新成员迅速获得了生产商的认可。
感应加热设备技术协议 甲乙双方通过友好协商，甲方向乙方购买感应加热设备6台，双方达成如下的技术协议： 1、设备名称、数量及规格型号： 2、交货日期：合同生效后 2 个月 3、交货地点： 4、供货方式：交钥匙方式 5、买方工况 5.1 电气、电子 50HZ（±1）、380V（±10%）三相五线制交流电或50HZ（±1）、220V（±10%）单相交流电。 5.2压缩空气 压力：0.5-0.8MPa。 质量等级：GB/T13277-91 一般空用压缩空气质量等级三级。 5.3设备使用环境 温度室内设备0℃～45℃，室外设备-20℃～45℃ 相对湿度：≤95%。 防腐要求：满足黄骅港地区海洋气候要求。 海拔高度：≤1000m 6、轴承感应加热器热装设备的用途及详细说明（DN-20） 6.1、设备用途及工作过程 工频感应加热装置是用于机车抱轴箱、轮对轴承热装的铁路专用设备。通过输出工频电源到负载（线圈、轴承内套、前挡环、后挡环）产生电磁感应，将电能转换为热能，对轴承内套、前挡环、后挡环加热，产生热胀效应。 6.2、设备设计制造标准 Q/CAPM002-2001 感应加热工频电源企业标准 6.3、设备主要参数
1 输入 电源：单相AC380V±5% 50HZ 10KW 2 输出 工频额定电压：AC380V 工频额定电流：AC25A 频率：50HZ 3 效率≥92% 4 防护等级：IP20 5控制方式：微电脑控制下可温控或时控。 加热轴承：内径120-300mm，外径≥400mm，宽度≥150mm 时间范围0-999S 加热工件重量：≥250kg 工件加热温度：0～152℃ 6.4、设备的主要特点及结构及详细配置 1 特点 本工频感应加热成套设备具有: 1.1提高装配质量，加热均匀，精度高、能使工件表面硬度内在质量不变。 1.2高工作效率，加热迅速，既能降低工人劳动强度，又提高装配进度，达到文明生产 1.3该工频感应加热电源采用继电器互锁、联锁控制，大大简化了控制电路，可靠性更高；控制、操作方便，便于维护和维修；性能稳定，各种性能达到国内领先水平。 1.4该电源具有零压起动和自动退磁功能。 2 工作原理 2.1 主电路结构
感应加热设备不同频率的优点 感应加热设备的不同频率优点具有以下几点： 1、低频感应加热方式 频率最低，频率范围：工频（50HZ）至1KHZ左右，常用的频率多为工频。相对加热深度最深，加热厚度最大，约10-20mm;。主要用于对大工件的整体加热、退火、回火和表面淬火等。高频焊接设备 2、中频感应加热方式 频率范围：普通1KHZ至20KHZ左右，典型值是8KHZ左右。加热深度、厚度约3-10mm。多用于较大工件，大直径轴类，大直径厚壁管材，大模数齿轮等工件的加热、退火、回火、调质和表面淬火及较小直径的棒材红冲、煅压等。 3、超音频感应加热方式 频率范围：普通20KHZ至40KHZ左右（因为音频频率为20HZ至20KHZ，所以称它为超音频）。加热深度、厚度，约2-3mm。多用于中等直径的工件深层加热、退火、回火、调质，较大直径的薄壁管材加热、焊接、热装配，中等齿轮淬火等。 4、高频感应加热方式 频率范围：普通40KHZ至200KHZ左右，常用40KHZ至80KHZ。加热深度、厚度，约1-2mm。感应加热表面淬火设备多用于小型工件的深层加热、红冲、煅压、退火、回火、调质，表面淬火，中等直径的管材加热和焊接、热装配，小齿轮淬火等。 5、超高频感应加热方式 频率相对最高，频率范围：普通200KHZ以上，可高达几十MHZ。加热深度、厚度最小，约0.1-1mm。多用于局部的极小部位或极细的棒材淬火、焊接，小型工件的表面淬火等。 同时，这五种感应加热设备存在着一定的优点，都采用IGBT感应加热电源，是21世纪最省电最环保的感应加热设备。 ①主要特点：体积小、功率大、加热快、芯部透、用电省。 ②节电景况：和老式可控硅中频相比，可控硅中频加热每吨工件用电470度左右。我公司新款中频用电350度左右。每烧一吨省100多度电。只要烧500吨左右，所省电费即可收回设备投资。采用 ③电路特征：主器件采用IGBT模块，电路不控全桥整流，电容滤波，桥式逆变，串联谐振输出。和老式中频采用可控硅并联谐振有根本的不同。 ④节电原理：不可控整流，整流电路全导通。高功率因数，电压型串联谐振等，决定了本设备大幅度省电。 以上本文由河北恒远(https://www.doczj.com/doc/947214384.html,)提供。
南京工程学院教案【教学单元首页】 第15 次课授课学时 2 教案完成时间：2014.2
第七章 热处理感应加热装置 感应加热设备是工程中最常用的工件表面热处理加热设备，在齿轮、气缸等零件的表面处理中应用广泛。 §7.1热处理感应加热装置基本特点 一.感应加热原理 感应器同时加热四个工件 立式感应加热设备 二.中、高频电流特点 1.集肤效应 交变磁场在工件内产生的电动势将在工件内产生闭合电流→涡流→涡流在工件横截面上分布是不均匀的，由工件表面向心部呈指数规律衰减。 假设：距离工件表面x 处涡流的电流强度为I x ，则有：)2exp(0x f c I I x ρ μπ- =，式中I 0为工件表面涡流的电流强度，C 为光速，ρ为工件材料电阻率，μ为工件材料磁导率，f 为感应加热电源频率。 I x -x 的曲线示意图如图所示。
2.邻近效应 3.圆环效应 4.尖角效应 感应圈与工件间距离相同，但在工件尖角处加热强度（速度）远较其他光滑部位强烈，往往会造成过热，这种效应称为尖角效因。尖角效应由于磁力线易于集中在尖角处，感应涡流较大的缘故。 §7.2高频和中频感应加热装置 一.感应加热装置分类 按电流频率分类：高频感应加热装置（100-1000KHz ），常用频率范围为200-300KHz ；中频感应加热装置（0.5-10KHz ），常用频率范围为2.5和8.0KHz 两种；超音频感应加热装置（10-100KHz ），常用频率范围为30-40KHz ；工频感应加热装置，频率为50Hz 简单倍数。
按变频方式分类：电子管变频设备、机式变频设备、半导体（可控硅）变频设备和工频设备。 二.高频感应加热装置工作原理（补充） 高频感应加热装置也称高频炉或高频机，是目前热处理车间应用最多的一种表面淬火加热设备，其实质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，故又称电子管式高频发生器。电子管式高频感应加热装置工作原理可用下述方框说明： 首先，高频感应加热装置取得三相工频380V电压后，通过高压变压器升压，将380V升高到数千伏甚至一万伏以上；然后再由闸流管可控整流器整流成半压至全压范围内连续可调的直流高压，供给电子管振荡器。电子管振荡器将直流高压电变换为200-300KHz的高频高压电；淬火变压器将高频高压电变为能安全操作并符合加热要求的高频低压大电流。变压器低压端直接接淬火感应圈，放在感应圈内的工件作为振荡器负载，当高频电流流过感应圈时，感应圈内便产生强大高频磁场，金属工件感应产生涡流而发热，在极短时间内被加热到所需的温度。 稳压器起稳定闸流管和振荡管灯丝电压的作用，以保证它们正常工作。 控制电路的作用是使高频操作严格按照程序进行，以确保设备和人身的安全。 三.高频感应加热装置型号及命名方法（补充） 国产电子管式高频感应加热装置型号命名方法为：YG-□-□，YG表示高频电源，第一个数字表示振荡功率/KW，第二个数字表示振荡频率/KHz。 老式命名法：GP□-CR□，GP表示高频，第一个数字表示振荡功率/KW；C表示淬火；R 表示熔炼；第二个数字表示型号顺序。 表示振荡功率为60KW，既可淬火又可熔炼的高频感应加热装置；GP100-C3 表示振荡功率为100KW，专用于淬火的高频感应加热装置。 四.感应圈设计 感应圈设计依据：1）工件形状尺寸；2）热处理技术要求；3）淬火机床精度；4）汇流排间距等。 设计内容包括感应圈形状、尺寸、圈数（单匝还是多杂）、感应圈与工件间的间隙、汇流排尺寸与连接方式、冷却方式等。