高頻加熱法

高頻加熱法

高頻加熱法,是將工頻交流電轉換成頻率一般為15~200kHz甚至更高的交流電,利用電磁感應原理,通過電感線圈轉換成相同頻率的磁場後,作用於處在該磁場中的金屬體上。

概述

高頻感應加熱,是將工頻交流電轉換成頻率一般為15~200kHz甚至更高的交流電,利用電磁感應原理,通過電感線圈轉換成相同頻率的磁場後,作用於處在該磁場中的金屬體上。利用渦流效應,在金屬物體中生成與磁場強度成正比的感生旋轉電流(即渦流)。由旋轉電流藉助金屬物體內的電阻,將其轉換成熱能。同時還有磁滯效應、趨膚效應、邊緣效應等,也能生成少量熱量,它們共同使金屬物體的溫度急速升高,實現快速加熱的目的。

高頻電流的趨膚效應,可以使金屬物體中的渦流隨頻率的升高,而集中在金屬表層環流。這樣就可以通過控制工作電流的頻率,實現對金屬物體加熱深度的控制,又充分地利用能量。

基本結構原理

高頻電源的基本工作原理及結構:把外部提供的50Hz的交流電直接整流成高壓直流電,然後採用功率器件MOS管或IGBT經過電容和電感組成的LC震盪電路將直流電逆變為高頻交流電,高頻交流電通過高頻變壓器變成低壓高頻電源輸出。

高頻感應加熱電源通常採用逆變調功方式,逆變調功可以分為三類:

(1)頻率調製(PFM)。頻率調製的方法就是調節逆變開關管的開關頻率,從而改變輸出阻抗來達到調節輸出功率的目的。這種調功方式比較常用,優點是調節方法比較簡單,而且較容易實現軟開關。但是,功率調節線性不好,而且調節範圍不大。

(2)脈衝密度調製(PDM)。PDM就是通過控制脈衝密度,從而控制輸出平均功率,來達到控制功率的目的。這種控制方法較容易實現,但是由於是問斷加熱,所以加熱效果不好。

(3)脈衝寬度調製(PWM)。PWM通過調節逆變開關管的一個周期內導通時間來調節輸出功率。這種方法等同於普通開關電源的調製方法,調節線性好,範圍大,但是不容易實現軟開關。

電源的選擇基本原則

高頻電源選擇主要考慮以下幾方面:

(1)結構形式。根據焊接設備的情況選擇單體式或分體式。

(2)加熱功率。根據加熱工件的大小確定功率,一般鋸片、薄壁鑽焊接的功率為15~25kW,滾筒、磨盤焊接選擇功率36~46kW。

(3)振盪頻率。振盪頻率與焊接效率及深度有關,鋸片薄壁鑽焊接頻率為15~50kHz。硬質合金等導磁率低的材料焊接頻率為150~250kHz。

(4)感應圈的匝數範圍。有些電源可以單匝或多匝,有些電源必需是多匝。用戶可以根據高頻電源輸出變壓器、加熱工件的尺寸、加熱功率等因素綜合考慮確定感應圈的結構。一般多匝效率高,頻率會低些。

(5)測溫與控溫。隨著焊接質量要求的不斷提高,要求在焊接過程中控制焊接溫度,一般採用紅外線測溫專用的溫度控制器控制恆定的溫度。

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