【电磁加热器】电磁加热器原理 电磁加热器的特点

电磁加热器

电磁加热器是一种利用电磁感应原理将电能转换为热能的装置。电磁控制器将220V/380V,50/60Hz的交流电经整流电路整流变成直流电，再经过控制电路将直流电转换成不同频率的电压，电流流过线圈会产生变化的交变磁场，当磁场内的交变磁力线通过导磁性金属（铁、钴、镍）材料时会在金属体内产生无数的小涡流，使金属材料本身自行高速发热，从而达到加热金属材料的目的。

电磁加热器原理

电磁加热是利用电磁感应原理将电能转换为热能的能量转换过程，由整流电路将50/60Hz的交流电压转变成直流电压，再经过功率控制电路将直流电压转换成频率为20～40kHz的高频电压，当高速变化的交流电流通过线圈时，线圈会产生高速变化的磁场，磁场内的交变磁力线通过金属管道时（导磁、导电材料），管壁体内产生无数的小涡流，使输油管道的管壁本身自行发热与原油进行热交换，达到加热原油的目的。

变频器是高频电磁加热器的核心部件，是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。目前使用的变频器主要采用交流—直流—交流方式，先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源供给电动机。变频器的电路一般由整流、中间直流环节、逆变和控制4个部分组成。整流部分为三相桥式不可控整流器，逆变部分为IGBT三相桥式逆变器且输出为PWM波形，中间直流环节为滤波、直流储能和缓冲无功功率。

电磁加热器的特点

电磁感应加热主要分4种频率的感应加热：低频、中频、超音频、高频。

其中低频加热有几个显著地特性：热量透到工件里面的深度比较深、工件沿径向这方向上温度的差值比较小，因此，在低频加热的条件下，工件的热变形不明显，热应力值小，比较适合容量相对大的炉进行保温和熔炼，也符合大工件的整体透热。现在，大多数传统的工频感应炉是采用低频感应加热原理制成。目前在国外，采用工频感应加热制作的器件，功率可以达到好几百瓦，而且在国外，大量钢水的温度保护和好几十吨工件的透热大多采用工频感应加热装置。市场上目前也有其他一些低频感应加热电源，它们是有固态器件组成，但是，在价格、可靠性和功率等方面还是无法跟工频感应炉相竞争。

中频指频率在150Hz到10KHz之间，在这频率之间，有传统的电磁倍频器和中频发电机，但是这两种装置已经被另一种中频感应加热装置—晶闸管感应加热装置所取代，而且在外国，此装置容量已达数十兆瓦，比如美国日内瓦钢铁公司研制出 42MW 感应电炉。

超音频指频率在10KHz到100KHz，在这频率之内，早些年前的机器基本上不存在，超音频的感应加热装置是在半导体元器件晶闸管出现以后才慢慢的得以发展起来，在刚开始的时候，技术人员做的超音频电源是采用可控硅以倍频电路和时间分割电路组成。到了上个世纪八十年代，随着科技的快速发展，市场上出现了一些新型的半导体功率器件(IGBT、GTO)，以这些元件为器件组成的超音频感应加热电热渐渐占据了市场。由于不同元件的特性不同，其中IGBT 组成的超音频感应加热电源最被市场所接受，这是因为 IGBT 使用起来更加方便。

高频指频率在100KHz 以上，在这频率以上，国外目前正处于过渡阶段。日本目前所研制出来的电子管高频振荡器功率为几千瓦到几千千瓦，频率范围为100KHz到500KHz，而另一种高频感应电源，是采用SIT研发出来，具有更高的功率和频率，其功率可以达到 400 千瓦，频率达到 400KHz，而且在1987年，功率达到1200千瓦，频率为200KHz的此电源也开始研发了。正在此时，欧洲，美洲等各国国家也在研发以晶体管为主的高频感应加热电源，例如西班牙采用MOSFET 的电流型感应加热电源的制造水平可达600KW/200KHz，德国的电子管高频电源水平约为110KW，而其在1989年研制的电流型MOSFET感应加热电源的容量已达480KW/50-200KHz。