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一、高頻感應(yīng)加熱的原理
感應(yīng)加熱是利用導(dǎo)體在高頻磁場(chǎng)作用下
產(chǎn)生的感應(yīng)電流(渦流損耗、。以及導(dǎo)體內(nèi)磁
場(chǎng)的作用(磁滯損耗)引起導(dǎo)體自身發(fā)熱而進(jìn)
行加熱的。
三、感應(yīng)加熱系統(tǒng)的構(gòu)成
感應(yīng)加熱系統(tǒng)田高頻電源(高頻發(fā)生
器)、導(dǎo)線、變壓器、感應(yīng)器組成。
其工作步驟是①由高頻電源把普通電源
( 220v/50hz)變成高壓高頻低電流輸出，(其
頻率的高低根據(jù)加熱對(duì)象而定，就其包材而
言，一般頻率應(yīng)在480kHZ左右。)②通過(guò)變壓
器把高壓、高頻低電流變成低壓高頻大電
流。③感應(yīng)器通過(guò)低壓高頻大電流后在感應(yīng)
器周圍形成較強(qiáng)的高頻磁場(chǎng)。一般電流越
大.磁場(chǎng)強(qiáng)度越高。
全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備
1高頻感應(yīng)加熱設(shè)備現(xiàn)狀
高頻感應(yīng)加熱設(shè)備在我省已得到廣泛應(yīng)
用，設(shè)各頻率范圍在20}}-450 kHz,高頻功率
最大可達(dá)400 kW。我省的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備
主要應(yīng)用于金屬熱處理、’淬火、透熱、熔煉、釬
焊、直縫鋼管焊接、電真空器件去氣加熱、半
導(dǎo)體材料煉制、塑料熱合、烘烤和提純等?，F(xiàn)
在我省使用的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備都是以大功
率真空管(發(fā)射電子管)為核心構(gòu)成單級(jí)自激
振蕩器，把高壓直流電能量轉(zhuǎn)換成高頻交流
電能量，它們的電子管板極轉(zhuǎn)換效率一般在
75環(huán)左右，設(shè)備的整機(jī)總效率一般在50絨以
下，水和電能的消耗非常大。
自70年代中期后，對(duì)高頻設(shè)備也進(jìn)行了
一系列改進(jìn)，如:
(1)用節(jié)能型牡鎢煙絲電子管代替老式
純鎢燈絲系列電子管，如FV-911代替
FV-433 } FV-431,FV-89F管等;
<2)采用高壓硅堆整流代替充汞閘流管
整流;
(3)采用大功率雙向可控硅結(jié)合微機(jī)調(diào)
壓代替原閘流管調(diào)壓;
(4)根據(jù)各自工藝條件重新更改振蕩回
路，選擇合理的振蕩頻率。
這樣，經(jīng)過(guò)一系列改造后，使我省的高頻
設(shè)備整機(jī)總電效率有一定的提高，在節(jié)能方
面有一定的效果，但由于振蕩電子管這個(gè)耗
電最大的器件未能改掉，所以在節(jié)能方面，并
不是特別顯著。
2全晶體蒼高頻感應(yīng)加熱設(shè)備
電子技術(shù)的發(fā)展，可謂日新月異。80年
代初，日本首先改進(jìn)半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝，開發(fā)生
產(chǎn)出場(chǎng)控電力電子器件—大功率靜電感應(yīng)
晶體管(SIT ) ,并設(shè)計(jì)制成換流橋式的，把直
流電能量轉(zhuǎn)換成高頻電能量的全晶體管化高
頻感應(yīng)加熱設(shè)備，隨后美國(guó)、西德等發(fā)達(dá)國(guó)家
也迅速研制，使之很快就商品化了。
2. 1大功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT)的特點(diǎn)
大功率靜電感應(yīng)晶體管(SIT)是一種大
功率電力電子器件，它的符號(hào)與三極管相同，
作用也相似，但它主要用在大功率換流或?qū)?
通的控制場(chǎng)合，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn):
(1)具有“正導(dǎo)通”特性，在正柵壓為
"0 V”時(shí)，SIT處于導(dǎo)通狀態(tài)，而在加上負(fù)柵
壓時(shí)，則將處于關(guān)斷狀態(tài);
(2)開關(guān)速度快，可用于高頻段;
(3)是高輸入阻抗的電壓控制型器件，所
以用較小的驅(qū)動(dòng)功率就能控制較大的功率;
(4)SIT元件是高耐壓大電流型器件;
(5)電流的負(fù)溫度系數(shù)不會(huì)使電流集中，
從而有利于并聯(lián)驅(qū)動(dòng)，因此可運(yùn)用于大功率
裝置。
目前，靜電感應(yīng)晶體管<SIT)的單管功
耗有1kW和3kW級(jí)的電力電子器件，供組
裝高頻逆變?cè)O(shè)備.
2. 2全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備主電路
由靜電感應(yīng)晶體管SIT組裝的高頻感
應(yīng)加熱設(shè)備主回路如附圖所示，主電路由3
部份組成:
(1)直流電源部份:該部份是把工頻三相
交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并控制下面幾部份。該
部份主要由三相晶閘管(SCR)可調(diào)電路和直
流電抗器La與電解電容Ca組成的直流濾波
器組成，調(diào)整三相晶閘管整流電路的直流輸
出電壓，可調(diào)節(jié)該設(shè)備的輸出功率。輸入電壓
為工頻3}p380V，最大直流電壓可達(dá)500 V以
上，輸出直流可以100~100%連續(xù)可調(diào)。
C2)逆變部份:該部份把直流交換為高頻
交流，并控制后面部份，這部份由電壓型單相
全橋電路構(gòu)成，使用1kW或3kW級(jí)功耗的
SIT作為逆變橋的開關(guān)器件，使用同一級(jí)功
耗的SIT器件組成電路時(shí)，設(shè)備的功率越
大，頻率越高，每一橋臂上并聯(lián)的SIT器件
愈多;R C。和D.為緩沖電路，當(dāng)SIT開始
關(guān)斷而產(chǎn)生浪涌電壓，超過(guò)這些電路中的直
流電壓時(shí)，二級(jí)管D，導(dǎo)通，而電容器C。吸收
該浪涌能量，使逆變橋中的SIT器件安全運(yùn)
行。SIT元件的導(dǎo)通或關(guān)斷是由設(shè)備上所配
備的微機(jī)和專用程序控制觸發(fā)信號(hào)，控制其
導(dǎo)通或關(guān)斷。
(3)負(fù)載回路部份:該部份的功能是把高
頻功率輸向被加熱的金屬工件上，負(fù)載回路
是由諧振回路、電流互感器和加熱線圈組成，
該電路中的串聯(lián)諧振回路構(gòu)成了電壓型逆變
電路，電容器CT和電感LT兩端各產(chǎn)生幾干
伏以上的高頻電壓。高頻變流器次級(jí)側(cè)通常
做成單匝，聯(lián)接著加熱線圈L}，巨大的高頻
電流在L。周圍所產(chǎn)生，高頻磁通使金屬工件
迅速急劇發(fā)熱。
3全晶體管化高頻與電子管式高頻比較
全晶體管化高頻感應(yīng)加熱設(shè)備在如下幾
個(gè)方面優(yōu)于電子管式高頻感應(yīng)加熱設(shè)備。
3. 1工作模式得到徹底改變
電子管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備需將工頻
3}p380 V升高后，經(jīng)高壓整流器件變換成相
應(yīng)的直流高壓才能供給電子管工作，電子管
板極內(nèi)阻天，有大量功率損耗在板極上發(fā)熱，
而且需要及時(shí)加水冷卻，同時(shí)還需把一部份
功率反饋到柵極，并且要較大的燈絲加熱功
率，這樣就有大量的電能損耗在轉(zhuǎn)換之中。而
晶體管高頻中的SIT電力電子器件，只需較
小的驅(qū)動(dòng)功率來(lái)控制較大功率換流的產(chǎn)生，
SIT元件正向?qū)▔航岛苄。瑩p耗不大，并且
采用直流500 V的低壓工作狀態(tài)。電子管板
極轉(zhuǎn)換效率最高為750o,SIT電力電子器件
為9200;全晶體管高頻省去了高壓整流變壓
器、高壓硅堆;如果多管并用，能使熱量分散，
只需加少量的水便可，30kW以下小功率高
頻可減去水冷卻，晶體管高頻整機(jī)總效率比
電子管高頻要高20000
3.2能源的節(jié)約
電子管高頻電壓轉(zhuǎn)換次數(shù)多，電壓變化
大，而全晶體管高頻電壓變化不大，在幾百伏
內(nèi)變動(dòng)，不需多次變換電能，所以全晶體管高
頻比同功率電子管高頻節(jié)電3000.節(jié)水
83沁，如輸出為80 kW級(jí)(FV-911S)電子
管高頻，振蕩工作時(shí)輸入功率為158 kW，用
水3 1/s，而同樣的輸出功為80 kW的全晶體
管高頻，振蕩工作時(shí)，輸入功率只需113 kW ,
用水。. 5 1/s，電子管還另需消耗2. 2 kW的
燈絲加熱功率。
3.3設(shè)備一與維護(hù)
全晶體管高頻體積只有電子管高頻的
1/3,所以設(shè)備占地面積也只有1/3，晶體管
高!p沒(méi)備潔構(gòu)簡(jiǎn)單.l一作1卜常穩(wěn)定.故障少
(據(jù)國(guó)內(nèi)使用廠家介紹，使用2年多沒(méi)有發(fā)現(xiàn)
任何故障)，維修費(fèi)用低，省去了原電子管高
'G} r1 r i;} " 1:需換的1 }?電r管(6',l loo kW高
頻為例)，約7 000元，水套((2年更換1只)約
3 500元，每年1次的整流變壓器檢修、濾油
費(fèi)約} m>o七.整個(gè)維修費(fèi)1年最少可節(jié)約1
萬(wàn)多元。因用水量減少，水泵也可根據(jù)需要改
用較小功率的。
4國(guó)內(nèi)外研制動(dòng)態(tài)
4. 1國(guó)外產(chǎn)品情況
目前在世界上只有少數(shù)幾個(gè)國(guó)家的大公
司能制造全晶體管高頻，如日本的島田理化
工業(yè)(株)，富士電波機(jī)(株)，電氣興業(yè)(株)，
美國(guó)的ENI公司，德國(guó)的FDF公司，EMA
公司等，產(chǎn)品規(guī)格已成系列化，如:
日本的:T系列20-}30 kHz 3}-50 kW七
種規(guī)格，
A系列200-}-300 kHz 2,5,10 kW
三種規(guī)格，
SST系列20^" 200 kHz 2.0, 30, 40
kW三種規(guī)格，
20~150 kHz 50~200
kW六種規(guī)格，
20~100 kHz 300, 400
kW二種規(guī)格。
美國(guó)的:STATITRON系列50^-300 kHz
25一400 kW八種規(guī)格
西德的:ELOMAT TGI系歹，j 50^-200 kHz
15^-240 kW等規(guī)格，而且他們還在
試制更高頻，更大功率的高頻設(shè)備，
用途已不只是工業(yè).如廣播電臺(tái)，軍
事通訊等。
4. 2國(guó)產(chǎn)化研制情況
我國(guó)非常重視國(guó)際上這一電力電子器件
技術(shù)的研究和應(yīng)用，國(guó)家計(jì)委、科委、機(jī)電部
已確定SI T元件和晶體管高頻的研制為“八
五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目，具體布署了SIT
器件及全晶體管化高頻設(shè)備整機(jī)的同步攻
關(guān)，目前我國(guó)有關(guān)科研單位已研制出小功率
0. 1 kW級(jí)以下的SIT元件.大功率級(jí)的研
制還在進(jìn)行，整機(jī)的研制在遼寧電子設(shè)備廠
進(jìn)行，目前已研制并出產(chǎn)了幾臺(tái)輸出功率為
80 kW的全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)備，并在
1993年中國(guó)國(guó)際計(jì)算機(jī)設(shè)備展覽會(huì)上演示
了他們的產(chǎn)品;現(xiàn)在他們又在研制輸出功率
為160 kW級(jí)的全晶體管高頻感應(yīng)加熱設(shè)
備，估計(jì)到1996年研制出樣機(jī)，輸出在80
kW以下的高頻感應(yīng)加熱設(shè)備頻率可達(dá)300
kHz o
科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)步，電子管高頻被大
功率晶體管代替是必然趨勢(shì)，這個(gè)日子已不
會(huì)很長(zhǎng)，讓我們迎接這個(gè)時(shí)代的到來(lái)，為我省
的節(jié)能技術(shù)工作做出新貢獻(xiàn)。
