什么是感應(yīng)加熱

電磁感應(yīng)加熱，或簡(jiǎn)稱感應(yīng)加熱，是加熱導(dǎo)體材料比如金屬材料的一種方法。它主要用于金屬熱加工、熱處理、焊接和熔化。

顧名思義，感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)的方法使被加熱的材料的內(nèi)部產(chǎn)生電流，依靠這些渦流的能量達(dá)到加熱目的。感應(yīng)加熱系統(tǒng)的基本組成包括感應(yīng)線圈，交流電源和工件。根據(jù)加熱對(duì)象不同，可以把線圈制作成不同的形狀。線圈和電源相連，電源為線圈提供交變電流，流過(guò)線圈的交變電流產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)工件的交變磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)使工件產(chǎn)生渦流來(lái)加熱。

220v感應(yīng)加熱電路（一）

220v的交流電經(jīng)二極管和電容濾波后，得到直流電壓，作為全橋逆變電路的直流側(cè)輸入電壓。1GBT全橋逆變電路將直流變換成200kHz的交流電。將第四代IGBT用于軟開關(guān)諧振式逆變電路中，其開關(guān)頻率可達(dá)400kHz以上。變壓器的作用是變壓和使負(fù)載與加熱線圈匹配。加熱線圈采用多股漆包線繞制成圓形空心線圈。

圖2為驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路的原理圖。圖1中高頻電流互感器TA對(duì)諧振電流進(jìn)行采樣，該采樣電流信號(hào)經(jīng)圖2中的快恢復(fù)二極管V5~V8的全橋整流、電容C4的濾波、電阻Rl3和R15的分壓，在過(guò)二極管V9加到SG3525A的引腳10（強(qiáng)制關(guān)斷端）上，起到電流保護(hù)作用。電容器C4濾波后的電流信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電容C5的濾波、RP和R16的分壓送至SG3525A的引腳l（誤差放大器反相信號(hào)輸入端），調(diào)節(jié)電位器RP，可調(diào)節(jié)輸出功率和控制加熱速度。

整機(jī)采用自然冷卻，為了降低空載時(shí)的功耗，在系統(tǒng)中增加一個(gè)檢測(cè)被加熱件是否通過(guò)加熱線圈的檢測(cè)電路。當(dāng)沒(méi)有被加熱件通過(guò)加熱線圈時(shí)，繼電器K的常閉觸點(diǎn)閉合，SG3525A引腳16（基準(zhǔn)電壓端）輸出的5V電壓加到引腳10，PWM鎖存器關(guān)斷，主電路輸出關(guān)斷。當(dāng)被加熱件從加熱線圈內(nèi)通過(guò)時(shí)，檢測(cè)電路輸出信號(hào)將繼電器K的常閉觸點(diǎn)打開，SG3525A引腳16的5V電壓不再加到引腳10，PWM鎖存器去鎖，系統(tǒng)處于加熱狀態(tài)。

圖3給出了另外一種高頻加熱變頻電源的實(shí)例。這是一種金屬針布高頻感應(yīng)加熱變頻電源的原理圖。圖中的主電路是二極管整流串聯(lián)諧振式1GBT逆變電路。該電路的主要特點(diǎn)是工作在軟開關(guān)狀態(tài)，其工作原理在本站的相關(guān)文章中有介紹。

圖3金屬針布高頻感應(yīng)加熱變頻電源的原理圖

220v感應(yīng)加熱電路圖（二）

如圖，+300V左右的直流電壓經(jīng)R5、P6及R7分壓取樣，并經(jīng)D24隔離后送入LM339N的⑧腳（比較器反相輸入端）；同時(shí)，+5V電壓經(jīng)R32、R33分壓后，加到LM339M的⑨腳（比較器同相輸入端）。當(dāng)十300V直流電壓超過(guò)設(shè)定值時(shí)，LM339N⑧腳的電壓高于⑨腳電壓，比較器立即翻轉(zhuǎn)，LM339N的14腳輸出為低電平，并經(jīng)過(guò)D14將LM339N②腳電壓迅速拉低，使TA8316s的①腳無(wú)脈沖信號(hào)輸入。

交流220V電壓經(jīng)D1、D2整流后分為兩路：一路經(jīng)R38、R39分壓取樣后，經(jīng)RL40送到N6（9014）的基極，使N6導(dǎo)通，HT46R47（IC3）的④腳為低電平。當(dāng)電源電壓低于設(shè)定值時(shí)，N6截止，HT46RL47④腳為高電平，HT46R47⑩腳停止輸出脈沖信號(hào)；另一路經(jīng)K35、R36分壓取樣并經(jīng)D17隔離后，送到HT46R47的⑤腳。當(dāng)電源電壓高于設(shè)定值時(shí)，HT46R47⑩腳將停止輸出脈沖信號(hào)。

220v感應(yīng)加熱電路圖（三）

該機(jī)的感應(yīng)加熱電路主要由加熱線圈L、諧振電容cl（2μF／1200V）、門控管N10（（GP20B120UD-E）和阻尼二極管D25（BY359X）組成。其工作原理簡(jiǎn)述如下：當(dāng)門控管N10導(dǎo)通時(shí)，流過(guò)加熱線圈L的電流迅速增大；當(dāng)門控管截止時(shí)，儲(chǔ)存在L中的電能向諧振電容C1充電，隨即C1又向加熱線圈放電。如此循環(huán)，即C1和L發(fā)生并聯(lián)諧振，L周圍便會(huì)產(chǎn)生高頻電磁場(chǎng)，該電磁場(chǎng)使放在電磁爐灶面上的鐵鍋感應(yīng)到強(qiáng)大的渦流，從而產(chǎn)生熱量對(duì)食物進(jìn)行加熱。

如圖所示，交流220V電源電壓經(jīng)電源變壓器T1降壓后，生成16．5V、12V、5V直流電壓供各路負(fù)載使用。

220v感應(yīng)加熱電路圖（四）

C1、C2、C3、L1以及T1的次級(jí)（左側(cè)）共同構(gòu)成了一個(gè)串聯(lián)諧振回路，因?yàn)樽儔浩鞔渭?jí)存在漏感，回路的走線也存在分布電感，所以實(shí)際諧振頻率要比單純用C1-C3容量與L1電感量計(jì)算的諧振頻率略低。圖中L1實(shí)際上為1uH，我將漏感分布電感等加在里面所以為1.3uH，如圖參數(shù)諧振頻率為56.5KHz。

串聯(lián)諧振式感應(yīng)加熱電源工作主電路

感應(yīng)加熱的原理詳解

感應(yīng)加熱表面淬火是利用電磁感應(yīng)原理，在工件表面層產(chǎn)生密度很高的感應(yīng)電流，迅速加熱至奧氏體狀態(tài)，隨后快速冷卻得到馬氏體組織的淬火方法，。當(dāng)感應(yīng)圈中通過(guò)一定頻率的交流電時(shí)，在其內(nèi)外將產(chǎn)生與電流變化頻率相同的交變磁場(chǎng)。

金屬工件放入感應(yīng)圈內(nèi)，在磁場(chǎng)作用下，工件內(nèi)就會(huì)產(chǎn)生與感應(yīng)圈頻率相同而方向相反的感應(yīng)電流。由于感應(yīng)電流沿工件表面形成封閉回路，通常稱為渦流。此渦流將電能變成熱能，將工件的表面迅速加熱。

渦流主要分布于工件表面，工件內(nèi)部幾乎沒(méi)有電流通過(guò)，這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)或集膚效應(yīng)。感應(yīng)加熱就是利用集膚效應(yīng)，依靠電流熱效應(yīng)把工件表面迅速加熱到淬火溫度的。感應(yīng)圈用紫銅管制做，內(nèi)通冷卻水。當(dāng)工件表面在感應(yīng)圈內(nèi)加熱到一定溫度時(shí)，立即噴水冷卻，使表面層獲得馬氏體組織。
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