感应加热变频电源的频率跟踪

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1、一、前言感应加热技术起始于1831年，当年11月法拉弟将两根线围绕在同一个铁环上，他发现给一个线圈加上交流电时，另一个线圈内有感应电压产生。以上述现象为基础，随后几十年中，科学家们发明了各种装置来得到高频交流电。随着人们对电磁感应现象认识的加深，人们知道处于交变磁场中的导体会发热，但是在近一百年的时间里，电磁感应原理被广泛应用于电动机、发电机、变压器和射频通讯装置中，而在这些设备中电路和磁路的热效应均被看作是有害的副效应人们对这种发热现象采取避免的措施。直到19世纪末期人们才开始利用这种现象进行有目的的加热

2、，熔炼等，才有了现在感应加热的概念。Foucault，Heavisid以Thomoson等人对涡流理论的研究分析，加速了感应加热应用于工业领域的过程。首先应用的领域是金属熔化。最初的金属熔化装置都使用金属或者其它导电的坩埚，后来又发明了使用不导电坩埚的感应熔化装置。在1927感应加热还主要应用在对钢质工件表面淬火。米德瓦勒钢铁公司是最早利用感应加热对轧钢便表面进行加热淬火，用来提高金属产品的耐磨性和耐疲劳力，此项技术一直被广泛应用至今长盛不衰。俄亥俄克拉克机轴公司作为美围最大的柴油机曲轴公司，他们公司采用的

3、感应加热技术对曲轴表面进行淬火，这是世界上第一次利用感应加热进行工业化大批量生产。同样感应加热技术在管状物的内孔表面进行淬火、对车轴和汽车缸筒的加热处理等方面也有广泛的使用。第二次世界大战时期，在军工的热处理方面的广泛应用从而推动了感应加热技术的长足发展，例如回收利用报废的穿甲弹，使用高频感应加热设备对坦克履带、销钉和链轮等进行加热淬火，对枪筒炮筒的材料进行精细的锻造预热。感应加热技术经过近百年的发展取得了很多重大的成果，尤其是二十世纪五十年代以后，固态电力电子器件的出现与发展，使感应加热技术和现代化的工业

4、生产发生更紧密的联系，在现代工业生产中发挥了重大的作用，世界各国普遍重视感应加热技术的研究发展。感应加热是相对于传统电阻的电流热效应加热及火焰加热而言的一种新型加热方式，它是一种高效、节能、节材、环保、安全的先进加热技术。1、下面我们对感应加热的原理进行简单的介绍：所谓感应加热，就是利用电磁感应原理产生高频感应涡流热效应进行加热的方式。涡流是指处于交变磁场中的导体两端会产生感应电动势，电路闭合成后回路产生的感应电流。将被加热物质置于高频交变磁场（如通以交变电流的环形线圈）中，构成磁场的磁力线切割处于磁场中的

5、加热物质，在垂直于磁力线的截面上，根据法拉第电磁感应定律，产生涡流，感生涡流在导电物质呈现的交流阻抗上依据焦耳热效应定律产生热能对工件进行加热。84/84根据MAXWELL电磁方程式，感应电动势为：其中：为线圈匝数。设交变磁通为，则有：则可求得感应电动势的有效值，为：式中：为交变电流的频率。进而可求出在金属导体横截面内产生的涡流有效值：()式中：：被加热金属工件的等效电阻()；：涡流回路等效的感抗()。感应加热通过感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。其产生的功率为：（1-5）式中

6、：：感应电流通过被加热工件产生的热量(W)。以看出，当负载固定时，发热功率与频率的高低和磁场的强弱有关。感应线圈中流过的电流越大，其产生的磁通也就越大，因此提高感应线圈中的电流可以使工件中产生的涡流加大；同样提高工作频率也会使工件中的感应电流加大，从而增加发热效果，使工件升温更快。另外，涡流的大小与金属的截面大小、截面形状、导电率、导磁率以及透入深度有关。在感应加热设备中存在着四种效应：集肤效应、邻近效应、圆环效应和端部效应。集肤效应：当交流电通过导体时，沿导体截面上的电流分布不是均匀的，最大的电流密度出现

7、在导体的表面层，我们称这种电流集聚的现象为集肤效应。邻近效应：两根通有交流电的导体距离很近时，导体中的电流分布会受彼此的影响而有所变化。若两导体中电流方向相反，则最大的电流密度出现在两导体的内侧；反之，若导体中电流方向相同，则最大电流出现在两导体的外侧，这种现象就称作邻近效应。圆环效应：将交流电通过圆环形线圈时，最大的电流密度出现在线圈导体的内侧，这种现象称作圆环效应。端部效应：端部效应分为两部分：坯料和感应线圈。端部效应是指坯料和感应线圈端部的磁场分布。它描述了沿坯料轴向的功率分布及坯料加热温度的分布情况

8、。84/84感应加热电源就是综合利用此四种效应的设备。交变磁场在导体中感应出的交变涡流，由于集肤效应的影响，其沿横截面由导体表面至中心按指数规律衰减。工程上规定，当涡流强度由表面向内层衰减到其最大值的1/e(即36.8％)时，此处与表面的距离δ称为电流的透入深度。由于由涡流产生的热量与涡流的平方成正比，因此热量由工件表面至内部的下降速度比涡流的下降速度快的多，我们可以近似认为感应加热的热量集中在厚度为电流透入深度