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06-07中频感应炉设备篇共71页

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中频感应炉--设备篇

中频感应炉--设备篇

路漫漫其悠远
•2020/4/14
•感应炉的炉体结构图
路漫漫其悠远
•2020/4/14
•1. 感应器
•2. 坩埚
•3. 转动轴
•4. 炉架
•5. 电源线
•6. 倾炉液压缸
•采用单缸或双缸 液压系统倾炉是 应用最广泛的方 法。它具有操作 平稳，结构紧凑 等优点。
路漫漫其悠远
•2020/4/14
2 中频感应炉的电源装置
❖ 中频感应炉的电源装置主要有中频发电机组、可控硅中频 电源和倍频器三种。
❖ 中频发电机组
❖ 中频发电机组是较早采用的中频感应炉电源装置，在60年 代以前居感应炉电源的统治地位。它是由电动机拖动中频 发电机发出中频电源的，其原动机就是普通的交流或直流 电动机。中频发电机又分为普通中频发电机和感应式中频 发电机两类。普通中频发电机的输出频率低于500Hz，而感 应式中频发电机的输出频率最高可达10kHz，故感应式发电 机应用较普遍。
❖ 中频发电机组供电的感应炉的主电路如下图所示。主电路 包括断路器、中频发电机组、电容器及感应器线圈等。
路漫漫其悠远
•2020/4/14
路漫漫其悠远
•2020/4/14
2 中频感应炉的电源装置
可控硅中频电源
可控硅中频电源（晶闸管变频器电源）是近年来随着电 力电子技术的发展而发展起来的新型感应炉电源装置。 1966年瑞士制造出第一台可控硅中频电源设备。我国于 1971年制造出可控硅中频电源设备，此后逐渐形成系列 ，并逐步取代了中频发电机组。
由可控硅中频电源供电的感应炉主电路如下图所示。由 于可控硅中频电源克服了中频发电机组的一系列缺点， 因此得到了广泛的应用。但使用中必须注意它的过载能 力较差的弱点。

中频感应炉(设备篇)

中频感应炉(设备篇)
、标高等符合设计要求。
设备就位
使用起重设备将设备吊装到预 定位置，调整设备水平和垂直 度，确保设备安装稳固。
管道连接
根据设备管道接口要求，连接 好进出水管道、电气线路等， 确保连接牢固、密封可靠。
调试前检查
在设备调试前，对设备安装情 况进行全面检查，确保各项安
装工作符合要求。
调试运行及验收标准
空载试车
高温防护
设备应配备高温防护装置， 如隔热材料、热电偶等， 以防止高温对设备和人员 造成损害。
漏电保护
中频电源应设有漏电保护 装置，确保在发生漏电时 能及时切断电源，保障人 员安全。
操作人员安全培训
操作规程培训
对操作人员进行系统的操 作规程培训，确保他们熟 悉设备的操作流程和注意 事项。
应急处理培训
中频感应炉通过中频电源产生交 变磁场，金属炉料在交变磁场中 产生涡流并发热，从而达到加热 的目的。
设备组成及结构
设备组成
中频感应炉主要由中频电源、感应线 圈、炉体（包括炉衬、炉盖等）及水 冷系统等部分组成。
设备结构
中频感应炉的炉体通常采用圆形或方 形结构，感应线圈绕制在炉体外部， 水冷系统则负责对感应线圈和炉体进 行冷却。
选型依据及原则
01
02
03
04
生产工艺需求
根据生产流程、产品材料、熔 炼温度等要素，选择适合的炉
型及配置。
能源与环保要求
考虑能耗、排放等环保指标， 优先选择节能环保型设备。
设备性能与可靠性
评估设备的熔化效率、电气性 能、机械强度等，确保设备稳
定可靠试、维护及运行成本，选择性
04 设备操作与维护保养
操作规程及注意事项
操作前检查

中频感应炉(设备篇)

中频感应炉(设备篇)
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2 中频感应炉的电源装置
倍频器
倍额器于20世纪初在国外出现，直到50年代才应用于感
应炉上。倍额器是适合于大型感应炉的电源，容量大、 效率高、制造简便，国际上仍有广泛应用。 倍频器实质上是一个结构特殊的倍频变压器，常见的是 三倍频变压器，在其初级线圈中通入工频电流(我国工频
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二、中频感应电炉的筑炉技术
中频感应电炉的坩埚是在一系列物理、 化学作用条件下进行工作的。在工作 过程中，它要承受熔炼过程中的高温 作用；加料时，金属炉料对其的冲击； 炉渣的化学侵蚀以及间断生产时所产 生的急冷急热的温度变化等。使用中 坩埚因裂纹、局部侵蚀和局部剥落等 因素而造成损坏，甚至引起“穿炉”。 所以，坩埚质量(包括坩埚打制的质量 和使用过程中的维护质量)的好坏将直 接影响生产的顺利进行。
中频感应电炉
(设备篇)
•概述(感应炉组成、电源装置、工作原理)
•中频感应电炉的筑炉技术
一、概述
工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源 的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设 备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉 使用。 中频感应炉：所用电源频率在150～10000Hz范围内，其常用 频率在150～2500Hz范围内。中频感应炉需要变频设备。中频 感应炉广泛地用于钢与合金的生产部门，而且在铸造部门也 得到了广泛的应用。
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A 坩埚打制前的准备
（4）隔热绝缘层 隔热绝缘层是坩埚炉与感应圈内壁之间的填充层， 用以提高感应圈的耐压性能，减少炉子的热损失通常用

中频感应炉(设备篇)

中频感应炉(设备篇)
❖ 三倍频变压器的铁芯应使用低损耗的硅钢片来制作，在理想的条 件下，三倍频电源装置的效率可达90％以上。轻载时效率很低。
❖ 三倍频电源装置优点：是一种静止的电源装置，噪声和振动小， 过载能力大，电气系统简单，造价低，维护方便。
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3 中频感应炉的工作原理
应炉上。倍额器是适合于大型感应炉的电源，容量大、 效率高、制造简便，国际上仍有广泛应用。
倍频器实质上是一个结构特殊的倍频变压器，常见的是 三倍频变压器，在其初级线圈中通入工频电流(我国工频 是50Hz)。在其次级线圈即可得到三倍于工频电流的中频 电源。
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2 中频感应炉的电源装置
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一、概述
❖ 中频感应炉的设备可分为机械设备和电气设备两大部分。 机械设备包括炉体、倾炉装置及水冷系统。电气设备包 括中频电源、补偿电容器组及电气控制保护系统。中频 电源是中频感应炉的关键设备，为了提高电气设备的利 用率，通常一套电源设备配置两台炉体，一台炉体生产 使用，另一台炉体备用。当一台炉体的坩埚用坏了需要 拆换时，电气设备可以接到另一台坩埚已制作好的炉体 上，继续工作。炉体轮换工作，而电气设备不停歇。
中频感应电炉
(设备篇)
•概述(感应炉组成、电源装置、工作原理) •中频感应电炉的筑炉技术
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一、概述
❖ 工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源 的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设 备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉 使用。
❖ 中频发电机组

中频感应炉设备篇

中频感应炉设备篇

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3 中频感应炉的工作原理
在冶炼过程中，可以看到熔化了的金属液在坩埚的中心部 分向上隆起（“驼峰”现象）， 上下翻腾。这是因为在金
属液中被感应生成的涡流的方向与感应圈中通过的电流方 向正好相反，因此在它们之间产生了互相排斥的作用；另 一方面，可以设想把坩埚内的外围金属柱分成一系列平行 于感应圈的“圆环”，因为它们之间感应电流方向相同， 这些“圆环”之间将互相吸引，造成外围液体金属柱力图 压缩。这样，使熔化了的金属液被推向坩埚中心，引起搅 拌。电磁搅拌作用有利于夹杂、气体的排除及温度、合金 成分的均匀化，但使金属液中部突起，必须增加渣量才能 覆盖熔池，而渣量增加对炉衬寿命是不利的，因为当猛烈 搅拌时，一部分炉渣可能被带入金属熔池，使金属加渣， 此外还会增强金属液对坩埚壁的机械冲刷。
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B 坩埚用材料
（3）中性耐火材料坩埚 中性耐火材料坩埚适用于生产铸铁、碳钢和各种合金钢。 主要成分为高铝矾土熟料。生产中采用特级或一级高铝 矾土熟料。表6列出了几种常用中性坩埚材料的颗度组成。 高铝矾土熟料技术条件见表7。
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二、中频感应电炉的筑炉技术
中频感应电炉的坩埚是在一系列物理、 化学作用条件下进行工作的。在工作 过程中，它要承受熔炼过程中的高温 作用；加料时，金属炉料对其的冲击； 炉渣的化学侵蚀以及间断生产时所产 生的急冷急热的温度变化等。使用中 坩埚因裂纹、局部侵蚀和局部剥落等 因素而造成损坏，甚至引起“穿炉”。 所以，坩埚质量(包括坩埚打制的质量 和使用过程中的维护质量)的好坏将直 接影响生产的顺利进行。

中频感应炉设备篇

中频感应炉设备篇

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感应炉的炉体结构图
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1. 感应器
2. 坩埚
3. 转动轴
4. 炉架
5. 电源线
6. 倾炉液压缸
采用单缸或双缸 液压系统倾炉是 应用最广泛的方 法。它具有操作 平稳，结构紧凑 等优点。
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2 中频感应炉的电源装置
中频感应炉的电源装置主要有中频发电机组、可控硅中频 电源和倍频器三种。
常用的制造坩埚的耐火材料有镁砂，镁铝尖晶石和石英砂 3种。其中，镁砂可分为普通烧结镁砂、热选镁砂（优质烧 结镁砂）、海水镁砂和电熔镁砂。常用的添加剂是硼酸 （H3BO3），其作用是降低砂料的烧结温度，促进镁铝尖 晶石的合成，并且改变坩埚的体积变化率。
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B 坩埚用材料
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A 坩埚打制前的准备
（2）坩埚模 坩埚模（见图2）用于打结时形成坩埚 （炉膛）的尺寸。根据其制作材料的不同，分为金属模与 石墨模二种。
①金属模。金属模由钢板卷制焊成或铸造而成。一般做 成中空的，根据使用状况，又分为一次性金属模（即炉子 打结完毕，坩埚模不必从炉膛中起出，随同炉料一起熔化 掉）与永久性金属模（即每次炉子打结完毕，将柑祸模从 炉中取出，反复使用）。
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二、中频感应电炉的筑炉技术
中频感应电炉的坩埚是在一系列物理、 化学作用条件下进行工作的。在工作 过程中，它要承受熔炼过程中的高温 作用；加料时，金属炉料对其的冲击； 炉渣的化学侵蚀以及间断生产时所产 生的急冷急热的温度变化等。使用中 坩埚因裂纹、局部侵蚀和局部剥落等 因素而造成损坏，甚至引起“穿炉”。 所以，坩埚质量(包括坩埚打制的质量 和使用过程中的维护质量)的好坏将直 接影响生产的顺利进行。

《中频感应炉设备篇》课件

《中频感应炉设备篇》 PPT课件
通过《中频感应炉设备篇》PPT课件，向大家介绍中频感应炉的概念、应用 领域以及工作原理和基本构造。让我们深入了解这一关键的热处理设备。
概念与应用领域
1 中频感应炉概念
什么是中频感应炉？它是一种利用电磁感应产生热能的高效率热处理设备。
2 应用领域广泛
中频感应炉在金属加热、铸造、锻造、热处理等多个领域具有重要应用价值。
冷却设备的类型和工作原理
冷却方式
中频感应炉的冷却系统分为自然冷却和强制循环 冷却两种方式。
工作原理
通过循环流动的冷却介质，将炉体和线圈中产生 的热量有效散出。
线圈的选型和设计
选型要点
中频感应炉线圈的选型需考虑功率需求、工作频 率和工件尺寸等因素。
设计原则
合理设计中频感应炉线圈的结构和匝数分布，以 确保热能的高效传输。
感应炉电源系统的组成和特点
组成要素
中频感应炉电源系统由变频器、电容器、整流器等 组成。
特点概述
稳定的电源输出、高效的功率转换和灵活的操作控 制是中频感应炉电源的特点。
炉内温度控制系统的原理和调试方法
1
温度控制原理
使用温度传感器和控制器，实现对中频感应炉炉内温曲线，优化炉内温度分布和稳定性。
3
问题排查
解决温度控制系统可能遇到的故障和异常。
工作原理和基本构造
工作原理
中频感应炉利用变化的磁场产生涡流，从而使工件 产生热量。
基本构造
感应盘、线圈、电源系统、冷却设备等是中频感应 炉的关键组成部分。
炉体结构和材料选择
结构设计
中频感应炉的炉体结构应具备良好的热稳定性和结 构强度。
材料要求
在高温高频工作环境中，炉体材料应具备良好的耐 热和高频特性。

中频感应炉(设备篇)概述72页PPT

中频感应炉(设备篇)概述
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46、寓形宇内复几时，曷不委心任去 留。
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47、采菊东篱下，悠然见南山。•Βιβλιοθήκη 48、啸傲东轩下，聊复得此生。
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49、勤学如春起之苗，不见其增，日 有所长 。
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50、环堵萧然，不蔽风日；短褐穿结 ，箪瓢 屡空， 晏如也 。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左

中频感应炉--设备篇

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2020/3/5
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2020/3/5
（2）坩埚模 坩埚模（见图2）用于打结时形成坩埚（ 炉膛）的尺寸。根据其制作材料的不同，分为金属模与石 墨模二种。
①金属模。金属模由钢板卷制焊成或铸造而成。一般做 成中空的，根据使用状况，又分为一次性金属模（即炉子 打结完毕，坩埚模不必从炉膛中起出，随同炉料一起熔化 掉）与永久性金属模（即每次炉子打结完毕，将柑祸模从 炉中取出，反复使用）。
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A 坩埚打制前的准备
（1）打制工具（见图l） ①捣固锤。由钢板与圆钢焊成，用来打结炉底和炉壁。捣固锤的 锤头根据捣打坩埚不同位置而制成相应的形状，如图la所示为打 结炉底用捣固锤，图1b为打结炉壁用捣固锤。 ②捣固叉。见图1c，其作用是用来划毛已捣固好的打结表面，使 后续打炉料和已捣固好的打结表面在打结时能紧密结合。捣固叉 由圆钢焊接制成，制作时，齿头不应太尖利，以免划破、损坏石 棉布等绝缘隔热材料，造成打炉材料在坩埚打制或使用中的泄漏 。此外，为方便使用，叉头最好具有一定的随形弧度，以便划毛 坩埚模边缘的炉衬。
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❖ 感应炉的构造见图1，用 铜管单层卷制成感应线圈 ，而在水冷感应线圈内有 耐火材料打结的坩埚用以 容纳熔炼金属。感应炉通 常由4部分组成：电源、炉 体(主要是感应圈以及感应 圈内用耐火材料制备的坩 埚)、电容器组(用来提高功 率因数)、控制和操作系统 。
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2020/3/5
感应炉的炉体结构图
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1. 感应器
2. 坩埚
3. 转动轴
4. 炉架

中频感应炉设备篇

中频发电机组
中频发电机组是较早采用的中频感应炉电源装置，在60年 代以前居感应炉电源的统治地位。它是由电动机拖动中频 发电机发出中频电源的，其原动机就是普通的交流或直流 电动机。中频发电机又分为普通中频发电机和感应式中频 发电机两类。普通中频发电机的输出频率低于500Hz，而感 应式中频发电机的输出频率最高可达10kHz，故感应式发电 机应用较普遍。
中频感应电炉
(设备篇)
•概述(感应炉组成、电源装置、工作原理) •中频感应电炉的筑炉技术
一、概述
工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源 的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设 备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉 使用。
中频感应炉：所用电源频率在150～10000Hz范围内，其常用 频率在150～2500Hz范围内。中频感应炉需要变频设备。中频 感应炉广泛地用于钢与合金的生产部门，而且在铸造部门也 得到了广泛的应用。
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3 中频感应炉的工作原理
在冶炼过程中，可以看到熔化了的金属液在坩埚的中心部 分向上隆起（“驼峰”现象）， 上下翻腾。这是因为在金
属液中被感应生成的涡流的方向与感应圈中通过的电流方 向正好相反，因此在它们之间产生了互相排斥的作用；另 一方面，可以设想把坩埚内的外围金属柱分成一系列平行 于感应圈的“圆环”，因为它们之间感应电流方向相同， 这些“圆环”之间将互相吸引，造成外围液体金属柱力图 压缩。这样，使熔化了的金属液被推向坩埚中心，引起搅 拌。电磁搅拌作用有利于夹杂、气体的排除及温度、合金 成分的均匀化，但使金属液中部突起，必须增加渣量才能 覆盖熔池，而渣量增加对炉衬寿命是不利的，因为当猛烈 搅拌时，一部分炉渣可能被带入金属熔池，使金属加渣， 此外还会增强金属液对坩埚壁的机械冲刷。
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❖ 由可控硅中频电源供电的感应炉主电路如下图所示。由 于可控硅中频电源克服了中频发电机组的一系列缺点， 因此得到了广泛的应用。但使用中必须注意它的过载能 力较差的弱点。
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2 中频感应炉的电源装置
倍频器 ❖ 倍额器于20世纪初在国外出现，直到50年代才应用于感
❖ 三倍频变压器的铁芯应使用低损耗的硅钢片来制作，在理想的条 件下，三倍频电源装置的效率可达90％以上。轻载时效率很低。
❖ 三倍频电源装置优点：是一种静止的电源装置，噪声和振动小， 过载能力大，电气系统简单，造价低，维护方便。
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一、概述
❖ 工频感应炉：是以工业频率的电流（50Hz或60Hz）作为电源 的感应炉。我国采用50Hz的电源。工频感应炉不需要变频设 备。工频感应炉主要用于铸铁的熔炼，此外还可用为保温炉 使用。
❖ 中频感应炉：所用电源频率在150～10000Hz范围内，其常用 频率在150～2500Hz范围内。中频感应炉需要变频设备。中频 感应炉广泛地用于钢与合金的生产部门，而且在铸造部2020
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感应炉的炉体结构图
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1. 感应器
2. 坩埚
3. 转动轴
4. 炉架
5. 电源线
6. 倾炉液压缸
采用单缸或双缸 液压系统倾炉是 应用最广泛的方 法。它具有操作 平稳，结构紧凑 等优点。
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2 中频感应炉的电源装置
❖ 中频感应炉的电源装置主要有中频发电机组、可控硅中频 电源和倍频器三种。
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1 中频感应炉的组成
❖ 感应炉的构造见图1，用 铜管单层卷制成感应线 圈，而在水冷感应线圈 内有耐火材料打结的坩 埚用以容纳熔炼金属。 感应炉通常由4部分组成： 电源、炉体(主要是感应 圈以及感应圈内用耐火 材料制备的坩埚)、电容 器组(用来提高功率因数)、 控制和操作系统。
应炉上。倍额器是适合于大型感应炉的电源，容量大、 效率高、制造简便，国际上仍有广泛应用。
❖ 倍频器实质上是一个结构特殊的倍频变压器，常见的是 三倍频变压器，在其初级线圈中通入工频电流(我国工频 是50Hz)。在其次级线圈即可得到三倍于工频电流的中频 电源。
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2 中频感应炉的电源装置
中频发电机组
❖ 中频发电机组是较早采用的中频感应炉电源装置，在60年 代以前居感应炉电源的统治地位。它是由电动机拖动中频 发电机发出中频电源的，其原动机就是普通的交流或直流 电动机。中频发电机又分为普通中频发电机和感应式中频 发电机两类。普通中频发电机的输出频率低于500Hz，而感 应式中频发电机的输出频率最高可达10kHz，故感应式发电 机应用较普遍。
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3 中频感应炉的工作原理
❖ 加热电源向感应圈通入交变电流而产生同频率的交流磁 通，在感应圈内的炉料产生感应电动势，使炉料发热， 按此原理进行的加热称为感应加热。
❖ 为了将炉料加热到一定温度使之熔化，要求炉料中的感 应电动势e尽可能地大。这有两条途径：增大通过线圈的 电流I或提高电源频率 f。在感应炉中，采用较高频率的 电源，则磁场就较强，在同一金属内所产生的功率密度 就较大，炉料受热速度较快。感应电流及炉料发热量的 大小，不仅与炉料的外形有关,还与材料有关，与金属炉 料的电阻率、磁导率有关。
❖ 高频感应炉：所用电源的频率在10000Hz以上，最高达1MHz。 高频感应炉需要变频设备。高频感应炉的容量因受电源功率 的限制，一般在100kg以下。高频感应炉主要用于实验室进行 科学研究。高频电源设备可以配置淬火设备，用于热处理部 门进行机械零件的表面淬火。
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一、概述
❖ 中频感应炉的设备可分为机械设备和电气设备两大部分。 机械设备包括炉体、倾炉装置及水冷系统。电气设备包 括中频电源、补偿电容器组及电气控制保护系统。中频 电源是中频感应炉的关键设备，为了提高电气设备的利 用率，通常一套电源设备配置两台炉体，一台炉体生产 使用，另一台炉体备用。当一台炉体的坩埚用坏了需要 拆换时，电气设备可以接到另一台坩埚已制作好的炉体 上，继续工作。炉体轮换工作，而电气设备不停歇。
❖ 中频发电机组供电的感应炉的主电路如下图所示。主电路 包括断路器、中频发电机组、电容器及感应器线圈等。
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2 中频感应炉的电源装置
可控硅中频电源
❖ 可控硅中频电源（晶闸管变频器电源）是近年来随着电 力电子技术的发展而发展起来的新型感应炉电源装置。 1966年瑞士制造出第一台可控硅中频电源设备。我国于 1971年制造出可控硅中频电源设备，此后逐渐形成系列， 并逐步取代了中频发电机组。
3 中频感应炉的工作原理
❖ 感应炉类似1台空气芯(没有铁芯)的变压器，感应圈相当 于变压器的主线圈，坩埚中的炉料相当于变压器的副线 圈，但这个副线圈只有一圈而且是闭合的。当感应圈接 通交流电源时，在感应圈中间产生交变磁场，交变磁场 切割坩埚中的金属炉料，在炉料中产生感应电路，所以 在炉料中同时产生了感应电流—“涡流”，炉料就是靠 “涡流”加热和熔化的。感应炉熔炼是根据电磁感应原 理，靠感应圈把电能传递给要熔炼的金属,在金属内部将 电能转变为热能，以达到熔炼目的。感应圈与熔炼的金 属不是直接接触的，电能是通过电磁感应传递的，这就 是感应炉与电弧炉等其它电炉在作用原理上的不同之处。
❖ 由三倍频器供电的感应炉主电路见下图。三倍频器的主要设备是 一个与饱和电抗器形状相似的变压器。接线方式有两种（如图 示）。大功率的三倍频器多采用图中a的接线方式。变压器的铁 芯工作在饱和状态，当外施三相正弦交流电压时，变压器线圈中 的会发生畸变，除基波外尚有显著的3次谐波，三相中3个3次谐 波电流方向相同，大小相等，在变压器次级绕组中也感应出谐波 电势。由于相位相同，3次谐波振动最大，而所含的奇次谐波很 弱。这样负载中通过的主要是3次谐波电流。