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對(duì)于電源頻率的劃分還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，習(xí)慣上把150Hz～20kHz頻率范圍內(nèi)的電源稱(chēng)為中頻電源。中頻電源就應(yīng)用來(lái)說(shuō)一般分為兩類(lèi)：一類(lèi)是指輸出頻率為中頻(一般為400Hz)的單相或者三相變頻電源，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、機(jī)車(chē)以及雷達(dá)、通信交換機(jī)等設(shè)備中。作為一種電源變換裝置，它必須將工頻輸入電壓變換為適用于工業(yè)應(yīng)用的頻率和電壓。另一類(lèi)是應(yīng)用于感應(yīng)加熱行業(yè)，其頻率不斷跟蹤負(fù)載的諧振頻率。本文所討論的就是應(yīng)用于感應(yīng)加熱行業(yè)的中頻電源。
感應(yīng)加熱
法拉第1831年發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，這就為感應(yīng)加熱奠定了基礎(chǔ)。從此以后電磁感應(yīng)原理被廣泛應(yīng)用，如應(yīng)用于發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變壓器及射頻通信等裝置中，然而在這些設(shè)備中交變磁場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)渦流引起導(dǎo)體發(fā)熱，這些電路和磁路中的發(fā)熱現(xiàn)象均被看作有害的副效應(yīng)，因此人們盡力抑制這種現(xiàn)象。直到19世紀(jì)末Foucault、Heaviside以及Thomson等人對(duì)渦流效應(yīng)理論和能量由線(xiàn)圈向鐵芯傳遞的現(xiàn)象進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究并逐步建立了感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ)。自此以后人們意識(shí)到了電磁感應(yīng)中渦流效應(yīng)的應(yīng)用價(jià)值，并有目的的利用這一原理制造出各種各樣的感應(yīng)加熱設(shè)備。
所謂感應(yīng)加熱，就是將被加熱物質(zhì)置于交變磁場(chǎng)（如通以交變電流的環(huán)形線(xiàn)圈）中，交變磁場(chǎng)的磁力線(xiàn)切割處于磁場(chǎng)中的物質(zhì)，在磁力線(xiàn)的垂直截面上，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，會(huì)產(chǎn)生渦流，感生渦流流過(guò)具有交流阻抗的導(dǎo)電物質(zhì)依據(jù)焦耳熱效應(yīng)定律，物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生熱能從而被加熱。這種利用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生感應(yīng)渦流熱效應(yīng)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加熱的方式，簡(jiǎn)稱(chēng)感應(yīng)加熱。感應(yīng)加熱相對(duì)于傳統(tǒng)電阻的電流熱效應(yīng)加熱及火焰加熱來(lái)說(shuō)是一種新型的加熱方式，自從工業(yè)上開(kāi)始使用感應(yīng)加熱能源以來(lái)，感應(yīng)加熱理論和感應(yīng)加熱裝置都有了很大發(fā)展。感應(yīng)加熱的應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴(kuò)大，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣，目前，感應(yīng)加熱技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在機(jī)械制造、汽車(chē)制造、冶金、航空航天、國(guó)防、教學(xué)及科研等諸多領(lǐng)域。究其原因，主要是因?yàn)楦袘?yīng)加熱具有如下諸多優(yōu)點(diǎn)：
(1) 加熱溫度高、速度快，被加熱金屬工件表面的氧化皮燒損率比較低，節(jié)省材料及費(fèi)用，特別是對(duì)貴金屬加熱時(shí)顯得更為重要。比如，一般情況下金屬件熱成型加熱，感應(yīng)加熱的金屬燒損率大約在0.5%，而火焰爐加熱的金屬燒損率約為1%~3%，也就是說(shuō)感應(yīng)加熱比火焰加熱節(jié)約材料2%左右。
(2) 加熱效率高，有利于節(jié)能減排。感應(yīng)加熱的效率比火焰爐加熱高30%~50%，比電阻爐加熱高20%~30%，具有明顯的節(jié)能效果；
(3) 工件可以局部加熱又容易被均勻加熱，加熱的產(chǎn)品質(zhì)量好且更為節(jié)能。
(4) 能加熱形狀復(fù)雜的工件。因?yàn)楦袘?yīng)加熱是非接觸式加熱，對(duì)工件的形狀要求不高。
(5) 占地少生產(chǎn)效率高，現(xiàn)代感應(yīng)加熱電源結(jié)構(gòu)緊湊，其構(gòu)成幾乎是一種模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的部件，質(zhì)量、體積比電阻爐和火焰爐小，設(shè)備安裝所占用的空間小，單位面積的利用率高，節(jié)省場(chǎng)地和基建費(fèi)用。
(6) 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并能夠節(jié)省人力物力。感應(yīng)加熱設(shè)備可以根據(jù)被加熱工件的當(dāng)前狀態(tài)，進(jìn)行實(shí)時(shí)、的自動(dòng)控制。感應(yīng)加熱設(shè)備的自動(dòng)調(diào)節(jié)比較精細(xì)，通常是通過(guò)調(diào)節(jié)相移、脈沖占空比、頻率等參數(shù)調(diào)節(jié)加熱功率，一旦加熱溫度達(dá)到工藝要求的設(shè)定值后，由于自身的負(fù)反饋?zhàn)饔?，就?huì)被保持在該溫度下恒定，實(shí)現(xiàn)恒功率恒溫控制。能夠大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。
(7) 作業(yè)環(huán)境好，安全可靠。感應(yīng)加熱不產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、氧化硫等廢氣和煙塵，對(duì)外熱輻射小，噪聲低，工作環(huán)境得以?xún)?yōu)化，操作人員的勞動(dòng)條件得以改善，健康得以保證。并且感應(yīng)加熱不產(chǎn)生明火，從而杜絕了火災(zāi)、爆炸等危險(xiǎn)的發(fā)生，安全性大大提高。
