金属薄板横向磁通感应加热电源研究-论文.pdf

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1、案加熟382014年第43卷第4期帅USTRIALHEATINGVoI．43No420l4鲁}串蕈自动控制委亭亭辛{弓弓弓DOI：10．3969／j．issn．1002·1639．2014．04．012金属薄板横向磁通感应加热电源研究倪昊，沈锦飞(江南大学物联网工程学院，江苏无锡214122)摘要：针对当前金属板材在传统电加热过程中产生电火花等问题，研究了一种采用平面线圈的感应加热电源，克服了线圈对工件大小、形状等约束，尤其适合薄板金属材料的加热处理。设计了线圈结构和电源系统，感应加热电源部分采用新型ZCT．PWMBuck软斩波器调功，单相全桥逆变，串联谐振。通过实验验证了方案的可

2、行性与合理性，改进了传统的薄钢板热处理工艺。关键词：感应加热电源；线圈；导磁体；薄钢板；ZCT．PWMBuck；横向磁通中图分类号：TM924．5文献标志码：A文章编号：1002—1639(2014)04—0038—04ResearchofThinMetalTransverseFluxInductionHeatingPoweSupplyNIMin，SHENJinfei(SchooloftheIntemetofThing，JiangnanUniversity，Wuxi214122，China)Abstract：Basedontheshortcomingofthetraditional

3、electricheatingproduceelectricspark，thispaperproposesanon-contactinductionheatingpowersupplywhichuseanewtransversefluxcoil．Itefectivelyovercomestherestrictiononthesizeoftheworkpieceshape，especiallysuitableforheattreatmentofmetalmaterials．InductionheatingpowersupplypartadoptsthemodelZCT—PWMBuck

4、softchoppingconverter，single-phasefull—bridgeinverter，seriesresonance．Theexperimentsverifythefeasibilityandrationality，whichfurtherimprovedtheprocessoftraditionaltl1inmetalheattreatment．Keywords：inductionheatingpowersupply；coil；magnetizer；t1lillmetal：ZCT—PWMBuck；transverseflux传统金属板材快速加热仍多采用电接触

5、式加热或加热电源。其中斩波器可以使主、辅开关管和续流二直接能源加热(如火、激光、电子束等)，但随着功极管在较宽的范围内实现软开关，降低了系统的开关率的提高会使得金属板与通电辊之间接触不良，产生损耗。串联谐振逆变器通过DSP实现频率跟踪，较电火花，所以安全隐患较大，严重影响着薄钢板热处大的提高了电源的整体效率。实验结果表明设计的金理效果，制约着薄钢板的性能提升。为了解决电加热属薄板感应加热电源能够在短时间内对工件进行有效过程中电火花的问题，提出了一种采用感应加热的方的加热，符合热处理工艺要求【。式对金属板材进行热处理。根据感应线圈的磁场分布1平面感应加热线圈结构设计的不同，感应加热方

6、式又可分为纵向磁通和横向磁通两种。它们有着各自的应用领域。当被加热工件为金本文研究的感应加热系统中，被加热材料为冷轧属带材或板材时，横向磁通感应加热与纵向磁通感应薄钢板，薄板最大宽度为800rrlm，厚度为0_3mrfl，加热相比有如下优势：①在较低的频率下，横向磁且工艺要求需要对薄板进行移动加热，温度为通即可对金属板进行涡流感应加热；②无功功率低，300℃，加热线速度30m／min。根据感应加热原理，节约能源；③线圈不围绕工件，因此尤其适合连续热涡流分布方式及透入深度公式为处理生产过程[1]。⋯3㈣本文根据实际加热工艺要求设计出满足金属薄板加热条件的平面感应加热线圈，近似于横向磁

7、通感应式中：为电流透人深度；P为金属的电阻率；为线圈。为了验证所设计的感应加热线圈的可行性，研金属的相对磁导率；f为电流频率。制了采用新型ZCT—PWMBuck软斩波器的高频感应由式(1)可知，要得到较高的加热效率必须使带材厚度d与集肤深度占之比大于3，否则会因为涡流收稿日期：2014—03—03；修回日期：2014—03—13的相互抵消而降低加热效率，而在31d很小的情况作者简介：倪曼(1988一)，男，硕士研究生，研究方向为下，即使增大加热电源频率和电流的大小也很