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感应炉工作原理感应炉是一种利用电磁感应原理加热金属的设备。
它主要由感应线圈、电源和工作坩埚组成。
感应线圈通过交流电源产生变化的磁场，从而在工作坩埚中感应出涡流，使工件加热。
感应炉工作原理主要包括感应加热原理和感应炉的结构组成。
首先，感应加热原理。
感应加热是利用电磁感应的原理，通过感应线圈产生的交变磁场在导体中感应出涡流，从而使导体发热。
当金属材料置于交变磁场中时，金属内部产生涡流，导致金属材料自身发热。
这种加热方式具有快速、高效、节能的特点，广泛应用于金属材料的加热、熔化和热处理等工艺中。
其次，感应炉的结构组成。
感应炉主要由感应线圈、电源和工作坩埚组成。
感应线圈通常由铜管制成，通过冷却水循环来保持感应线圈的温度。
电源提供交流电源，通过电子器件将电能转换为高频交流电源，供给感应线圈。
工作坩埚是放置金属材料的容器，通常由导电材料制成，以便于感应加热。
感应炉工作原理的关键在于感应线圈产生的交变磁场。
当交变磁场穿过金属材料时，金属内部产生涡流，导致金属材料自身发热。
由于涡流主要集中在金属表面附近，因此感应加热具有表面加热的特点。
这种加热方式不仅能够快速、均匀地加热金属材料，而且可以避免材料表面氧化和变质，提高了加热质量和效率。
感应炉工作原理的优点还包括温度控制精度高、环境污染小、操作简单等特点。
由于感应加热是通过电磁感应产生热量，因此可以实现对金属材料的精准加热，温度控制精度高。
与传统的燃烧加热方式相比，感应加热不产生燃烧产物，减少了环境污染。
此外，感应炉操作简单，无需预热，可实现快速加热和快速冷却，提高了生产效率。
总的来说，感应炉工作原理是利用电磁感应原理加热金属材料。
通过感应线圈产生的交变磁场在金属材料中感应出涡流，使金属材料自身发热。
感应炉具有快速、高效、节能的特点，广泛应用于金属材料的加热、熔化和热处理等工艺中。
感应炉的结构组成主要包括感应线圈、电源和工作坩埚。
感应炉工作原理的优点包括温度控制精度高、环境污染小、操作简单等特点。
真空感应炉原理
真空感应炉是一种利用感应加热原理，在真空环境下进行材料加热和熔化的设备。
其工作原理如下：
1. 真空环境：真空感应炉在加热过程中采用真空环境，主要是为了消除氧气和其他气体对材料的氧化和污染，同时也提高了加热效率和材料的熔化温度。
2. 感应加热：真空感应炉利用电磁感应原理进行加热。
它通过将高频电流通入线圈中，产生一个强大的交变磁场。
当感应炉中放置有导电材料时，材料内部会产生涡流。
由于材料的电阻，涡流会产生热量，使材料加热。
3. 感应线圈：感应炉中的感应线圈通常由铜制成，其形状可以是螺旋状或环形。
感应线圈中通入高频电流，产生的交变磁场穿过感应线圈和材料，导致材料加热。
4. 材料加热：当材料处于感应炉中时，感应线圈中的交变磁场会穿过材料，产生涡流。
涡流通过材料的电阻产生热量，使材料加热。
由于真空环境中没有传热介质，材料的加热效率较高，热量能够均匀分布在整个材料中。
5. 熔化和炼化：通过控制感应炉中的加热温度和时间，可以使材料达到熔化点并保持在一定温度下进行炼化。
真空环境下的加热可以更好地控制材料的熔化和炼化过程，提高产品质量。
真空感应炉广泛应用于金属材料的熔炼、铸造和热处理过程中。
其具有加热速度快、温度均匀性好、能耗低、环境污染小等优点。
同时，通过调整感应炉中的加热参数，可以实现对不同材料的加热和熔化，满足不同工艺要求。
感应炉工作原理
感应炉是一种利用电磁感应原理来加热物体的装置。
它由感应线圈和电源组成，其中感应线圈通电后会产生变化的磁场，而电源则用来提供电力。
具体的工作原理如下所述：
1. 感应线圈通电：当电流通过感应线圈时，产生的电磁场会垂直地穿过线圈内的物体。
这个过程称为感应线圈的工作状态。
2. 磁场变化：通电的感应线圈会产生一个变化的磁场，这个磁场的变化可以是随着电流的改变而改变强度和方向。
这种变化的磁场会在周围空间中产生涡流。
3. 涡流引起加热：涡流是由电磁感应原理产生的环形电流。
在感应炉中，涡流会在被加热物体中产生，因为它们对感应线圈产生的变化磁场敏感。
4. 物体加热：涡流在物体内部产生的电阻会将电能转化为热能，使物体加热。
加热的程度取决于物体的电导率和磁导率，以及感应线圈的电流强度和频率。
综上所述，感应炉通过感应线圈产生变化的磁场，引起被加热物体内产生的涡流，从而将电能转化为热能进行加热。
这种工作原理使得感应炉具有高效、精准和可控的加热特性，被广泛应用于工业生产和家用场景中。
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（200Ω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10—50Ω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50Ω。
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降约有500mV，反向不通。
电感应炉的工作原理及应用领域分析电感应炉是一种利用电磁感应原理进行加热的设备，其工作原理基于法拉第电磁感应定律。
通过在电感线圈中通电产生的变化磁场，使炉内的导体（一般为金属）产生感应电流，并由此产生热能。
本文将对电感应炉的工作原理及应用领域进行分析，以帮助读者更好地了解该技术。
首先，我们来解析电感应炉的工作原理。
电感应炉由电源、工作线圈和工作坩埚等部分组成。
当通电时，电源提供高频交流电，使工作线圈产生高频交变磁场。
工作坩埚内的导体材料（主要是金属）被这个高频交变磁场穿透后，会引起导体内部的感应电流。
由于导体产生了感应电流，根据欧姆定律，电流通过导体时会产生热效应，从而使导体的温度升高。
因此，电感应炉利用高频交变磁场的感应效应来实现对金属材料的加热。
电感应炉具有以下几个特点：1. 高效加热：电感应炉可以快速加热金属材料，因为感应电流主要在导体的表面产生，从而减少了能量损失。
2. 高温控制性能：通过控制电源的频率和功率，可以实现对电感应炉加热过程的精确控制，从而获得所需的温度曲线。
3. 温度均匀性好：由于感应电流主要在金属表面集中产生，导致热量迅速传递到整个金属材料，使加热非常均匀，避免了局部过热或不充分加热的问题。
电感应炉在许多领域有着广泛的应用，以下是几个重要的应用领域的分析：1. 冶金行业：电感应炉被广泛用于铸造和熔炼过程中。
在铸造过程中，通过电感应炉可以快速加热金属熔体，并保持其在所需温度范围内，以便进行铸造操作。
在熔炼过程中，电感应炉可以用于金属合金的熔化和精炼，具有高效、均匀和可控的加热效果。
2. 机械加工行业：电感应炉在机械加工行业中也有广泛的应用。
例如，电感应炉可以用于钢板的预热、淬火和回火过程，以改善钢材的机械性能。
此外，电感应炉还可以用于热处理工艺，如棒材的调质和表层淬火等。
3. 电子行业：电感应炉在电子行业中的应用也很常见。
例如，电感应炉可以用于焊接工艺，如电子元件的表面焊接和焊盘烙铁等。
1、前言虽然感应加热的原理发现的比较早，但人类真正广泛应用该项技术还是近三十年的事情。
现在它的重要性越来越被人们所认识。
早在十九世纪科学家就发现了电磁感应现象：1831年法拉第（Michael Faraday）发现电磁感应规律；1868年福考特（Foucault）提出涡流理论；1840年焦耳-楞茨确定了电阻发热的关系式，，这些都是感应加热的理论基础。
感应加热装置由两部分组成，一部分是提供能量的交流电源，也称变频电源,变频电源有低频、工频、中频、超音频和高频之分；另一部分是完成电磁感应能量转换的感应线圈及机械结构，称感应炉。
早期的感应加热电源有工频固态(50或60Hz)电源、中频有发电机旋转和固态电源、高频电子管电源。
第二次世界大战前后的感应加热设备基本上是上述的初级发展水平。
制约感应加热发展的主要是感应加热电源，而电源受制于高频或大功率的开关器件。
电力电子功率器件的发展，才真正促进了感应加热电源的发展。
1957年美国研制出世界上第一只普通的阻断型可控硅，我们现在称为晶闸管(SCR)，经过60至70年代工艺完善和产品开发，70年代后期已形成从低电压小电流到高压大电流的系列产品，从而使固态感应加热电源产生了革命，走向实用化的阶段。
与此同时，世界各国研制了大量的派生器件。
如逆导晶闸管(RCT)，门极辅助关断晶闸管(GATT)，光控晶闸管(LTSCR)、及80年代发展的可关断晶闸管（GTO）等。
今天的电力半导体功率器件的发展更是琳琅满目，简单归纳一下有：①、大功率二极管：②、晶闸管（SCR）；③、双向晶闸管；④、门极关断（GTO）晶闸管（最大 8500V ，3500A）；⑤、双极结型晶体管（BTT或BPT）；⑥、电力MOSFET；⑦、静电感应晶体管（SIT），（最大1000V ，300A，50MHz）；⑧、绝缘双极型晶体管（IGBT）（最大6500V，2500A）；⑨、MOS控制晶闸管（MCT）；⑩、集成门极换向晶闸管（IGCT）。
这些器件还正在不断更新和完善中，这些电力半导体器件是现代电力电子设备的核心，更是感应加热电源赖以发展的基础。
它为感应加热电源设备带来前所未有的活力和广阔的发展前景。
2、感应加热应用范围和优越性感应加热的历史，算起来也不过一百多年，在我国大规模应用是在改革开放以后，但发展前景非常看好。
1890年瑞典人发明了第一台感应炉---开槽式有心炉。
1916年美国人制造出闭槽式有心炉，用于有色金属冶炼。
无心炉是1921年在美国出现，当时采用的是火花式中频电源。
后来才出现了中频机组电源和固体式晶闸管变频电源。
工频炉和工频电源产生于20世纪30年代，高频电源等由于不同的工艺要求而后相继问世。
感应加热早期主要用于有色金属熔炼和热处理工艺，现在已广泛应用于下列领域（见表2-1）：表2-1 感应加热的应用领域感应加热的广泛应用，究其原因，主要是它本身相对于别的加热方式有下面的一些独特性：（1）加热速度快，可节能。
被加热金属氧化层薄，金属烧损小。
感应加热是从金属内部，透入深度层开始加热，大大节省了热传导时间。
其它加热是从外到内，导热时间长。
据实验，加热同一坯料到一定温度，感应加热只需火焰炉加热时间的十分之一。
（2）加热温度高，而且是非接触式的电磁感应加热。
（3）可进行局部加热，容易控制热部位和深度。
加热工件的质量在现性与重复性好，各种参数容易控制。
（4）控制温度的精度高，可保证温差在±0.5～1%以内。
（5）感应加热的热效率高，节能，一般可达50-70%。
而火焰炉的热效率一般只有30%左右。
（6）容易实现自动化控制。
（7）作业环境好，几乎无热，噪声，粉尘等污染，环保。
作业占地少，生产效率高。
（8）能加热形状复杂的工件，加热或熔炼都能间歇工作。
（9）熔炼中溶液有电磁搅拌作用。
可以均匀的调金属液成份，溶液温度均匀，不会出现局部高温。
金属烧损少，这一点，对熔炼稀有金属更重要。
3、国外感应加热现状工频（50Hz或60Hz）感应加热电源。
这种电源比较实用大型工件的整体透热、大容量炉的熔炼和保温。
在频率要求较低的感应加热场合，普通采用工频感应炉。
国外的工频感应加热装置单台可达数百兆瓦 ，用于数10吨的大型工件透热或数百吨的钢水保温。
虽然固态功率器件构成的电源有取代工频感应加热电源的趋势，但短期内，在电源的容量、价格和可靠性方面难以与构造简单的工频感应电源竞争。
中频电源（50Hz或60Hz以上～10KHz）。
晶闸管感应加热电源已完全取代了传统的中频发电机组和电磁倍频器。
国外的装置单台容量已达数十兆瓦。
超音频电源（10K～100KHz）。
早期采用晶闸管----时间分割电路和倍频电路构成超音频电源。
80年代开始，随着新型器件（GTO、GTR、MCT、IJBT、BSIT、 SITH和IGBT）的相继问世由这些器件构成的简单逆变桥电路得到了很大的发展，占据了感应加热电源主导地位。
其中IGBT更是一支独秀，受到了开发者的重视。
90年代初期，日本就采用IGBT研制出了1200KW/50KHz的电流型感应加热电源。
我国98年进口日本的3200KW/80KHz感应加热线在上海运行，是国际上最先进的电源之一。
一些发达国家如美国，英国，法国，瑞士等都研制出了超音频感应加热电源，已达数千千瓦。
高频电源（100KHZ以上）。
目前正处在传统的电子管振荡器向固态电源的过度阶段。
领先的国家有日本，西班牙，德国，比利时，美国等，采用的器件有SIT和MOSFET，感应加热电源水平可达到1MW/15-600KHZ。
我国与国外先进国家在感应加热方面进行比较，存在较大的差距。
图1 美国某公司感应炉计算机控制管理画面4、国内感应加热电源技术发展与现状我国感应加热技术的应用，起源于上世纪50年代，主要用于机床、纺机、汽车、拖拉机等制造业。
感应加热集中在工件表面淬火方面，熔炼和透热方面用的较少。
感应加热的技术几乎全来自前苏联和捷克国家。
20世纪60年代，由于和苏联的关系破裂，我国走上了感应加热技术独立发展的道路。
这段时间直到改革开放后的80年代，由浙大开发了第一台并联式晶闸管中频电源，并向全国推广。
有关单位相继也生产出了容量在几百千瓦，频率0.5--8KHz中频电源。
电子管式超音频电源也研制成功，填补了我国8K--200KHz之间的频率缺口。
感应加热电源真正大量应用于工业生产则是20世纪80年代后。
近20多年间感应加热电源和感应加热领域发生了令人注目的变化：此阶段从德国、美国、英国、法国、日本、意大利、西班牙、比利时和俄罗斯等工业发达国家引进了数百套感应加热成套装置(含电源)。
粗分类有:各种淬火设备及电源；透热设备及电源；高频纤焊设备；熔炼设备及电源；熔炼设备无心感应炉、有心感应炉。
20世纪90年代，国外的一些感应电炉公司直接到中国来办厂，如美国的英达感应加热公司，彼乐公司等，和国内的同行业厂家同台竞争。
他们的产品技术含量高，电源功率大，品牌全，炉子吨位大，生产线规模大，占据了国内的很大一部分市场。
只是他们的设备价格高 (国内同性能产品大约是其价格的1/5左右)，这才使技术落后于他们的国内厂家，有了一定的市场发展空间。
国内感应加热方面除了国外在国内的办事机构外，从地域上还分“南派”和“北派”技术和产品方面的竞争。
“南派”以浙江大学为中心源地，从技术和人事关系上衍生出浙江，上海，苏杭一带的感应电炉公司，其代表有振吴、四达、兆力等公司，主导着南方的熔炼炉市场。
“北派”是以西安交大、西安电炉研究所、西安重型电炉厂(现西安鹏远重型电炉厂)所在地西安为中心，衍生出西安，洛阳，山东，河北，山西等地的电炉公司。
仅西安市感应加热的公司就达百家之多，是名副其实的中国电炉设计、制造中心。
这些厂家中比较有影响的有：西安电炉研究所有限公司、西安鹏远重型电炉厂、西安机电研究所、陕西海意、西安动化、博大、华立等电炉公司。
感应加热的市场发展前景看好，据行内人士讲，西安的几个大的感应炉公司，2007、2008年的各年产值，各公司均在一个亿至几千万间， 产值逐年度快速递增。
其中电炉所，海意公司，机电所，动化公司等有多台感应炉出口第三世界国家。
目前国内感应加热电源的技术水平表现在下面几点:感应加热的高频、中频小功率电源大量的采用IGBT及MOSFET晶体管功率器件，功率在几千瓦到几百千瓦；频率从10KHZ到几百KHZ.这种电源多用于淬火，适应于不同透入深度工件硬层处理。
另有少量的双频电源和超高频(27.12MHz)小功率电源。
双频电源一般是指高频与超音频组合，超音频40KHz和中频0.5KHz组合。
这样的感应加热电源不但效率高，而且更适应处理不同透入深度工件。
感应透热方面，工频电源和中频电源在市场上同时都在应用。
在中频电源未发展起来的前20年，工频电源在感应透热和熔炼方面起着主导作用，现正在逐步退出市场。
两种电源的区别在:工频电源是由50HZ输出，频率不变，功率的调节靠前端的变压器抽头调输出电压达到调功率的目的。
由于负载是一相，输入是三相电，所以，电源内有三相调平衡装置；工频电源功率因数可补偿到1。
中频电源是众所周知的AC-DC-AC 典型的变频结构.即先把三相工频电源整流成单相直流，滤波后再逆变为各种频率的中频单相交流电源，供给负载感应线圈。
一般Φ300mm以上的金属棒料、锭料透热，大型轴承表面处理多选用工频电源。
Φ300mm以下的金属棒料等多选用中频电源。
但也有例外的情况，如2005年公布的国家科技进步一等奖第六项“100MN铝挤压设备技术”，其中用的是2600KW中频加热电源，炉子加热的是Φ560mm×1950mm铝锭，属于国际上特大型设备之一。
该项目采用计算机控制，梯度加热。
他们还设计了297mm×279mm×580mm钢锭透热装置，用的中频电源是2400KW，400Hz，加热温度达到1300℃。
国内还有几台不同功率的电源在同一透热线上联合工作的情况，这些电源功率从2000KW以下至几百千瓦，每个电源负担几个加热线圈.完成一个区域的加热。
几个电源和各自若干个线圈组合起来，达到了整个生产线的感应加热要求。
图2 国内最大的70t感应保温炉感应熔炼方面，近10年发展特别快。
10年前，5t以上无心感应熔炼炉很少见，基本上都配的是工频电源。
中频炉因电源功率小，所配炉子大多数都在2t以下。
现在的无心感应炉已生产出5t，7t，10t，15t，20t，25t，30t，35t，40t熔炼炉，10t熔铝炉(相当于30t熔铁炉体积)，70t 铜保温炉（见图2）。
这些无心感应炉所配电源，少数电源功率器件是IGBT，其余基本上都采用的晶闸管功率器件。
利用管子的串并联技术电源装机容量已20达兆瓦.利用多个电源联合能使输出功率更大。
