電磁感應(yīng)加熱器（Electromagnetic induction heater）:基于電磁感應(yīng)加熱原理制造出的加熱控制器,。
電磁感應(yīng)加熱來源于 法拉第發(fā)現(xiàn)的 電磁感應(yīng)現(xiàn)象，即 交變的電流在 導(dǎo)體中產(chǎn)生 感應(yīng)電流,，從而導(dǎo)致導(dǎo)體發(fā)熱,。自從發(fā)現(xiàn)電流通過導(dǎo)線發(fā)生 熱效應(yīng)后，世界上便出現(xiàn)了很多從事研究制造 電熱器的發(fā)明家,。1890年,，瑞典技術(shù)人員發(fā)明了第一臺(tái) 感應(yīng)熔煉爐——開槽式有芯爐；1893年,，美國出現(xiàn)了 電熨斗雛形,；1909年， 電灶的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了從電能轉(zhuǎn)化為熱能的過程,；1916年,，美國人發(fā)明了閉槽有芯爐，電磁感應(yīng)技術(shù)逐漸進(jìn)入實(shí)用化階段,。
- 中文名
- 電磁感應(yīng)加熱器
- 外文名
- Electromagnetic induction heater
- 時(shí) 間
- 1890年
- 來 源
- 電磁感應(yīng)現(xiàn)象
電磁感應(yīng)加熱的原理是感應(yīng)加熱電源產(chǎn)生的 交變電流通過感應(yīng)器（即線圈）產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，導(dǎo)磁性物體置于其中切割交變磁力線,，從而在物體內(nèi)部產(chǎn)生交變的電流（即渦流）,，渦流使物體內(nèi)部的原子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng)，原子互相碰撞,、摩擦而產(chǎn)生熱能,，從而起到加熱物品的效果,。即是通過把電能轉(zhuǎn)化為磁能,，使被加熱鋼體感應(yīng)到磁能而發(fā)熱的一種加熱方式。這種方式它從根本上解決了 電熱片，電熱圈等電阻式通過 熱傳導(dǎo)方式加熱的效率低下問題,。
節(jié)電原理
傳統(tǒng)的加熱行業(yè),，普遍采用是的電阻絲和石英加熱方式,，而這種傳統(tǒng)的加熱方式,，其熱效率比較低,，電阻絲和石英主要是靠通電后，自身發(fā)熱然后再把熱量傳遞到料筒上,，從而起到加熱物品的效果，這種加熱效果的熱量利用率最高只有50%左右，另外的50%左右的熱量都散發(fā)到空氣中，所有傳統(tǒng)的電阻絲加熱方式的電能損失高達(dá)50%以上。而通過電磁感應(yīng)加熱,，是通過電流產(chǎn)生磁場(chǎng),，使得鐵質(zhì)金屬管道自身發(fā)熱,，再加上隔熱材質(zhì),，防止管道熱量的散發(fā),，熱利用率高達(dá)95%以上,，理論上間節(jié)電效果可達(dá)到50%以上，但考慮到不同質(zhì)量的電磁感應(yīng)加熱控制器的能量轉(zhuǎn)換效率是不太相同的,，以及不同的生產(chǎn)設(shè)備和環(huán)境,，所有電磁加熱節(jié)能的效果一般至少能夠達(dá)到30%,，最高能夠達(dá)到70%。
優(yōu)勢(shì)
1．高效節(jié)能,、快速加熱采用內(nèi)熱加熱方式,，即通過電磁感應(yīng)使料筒內(nèi)部金屬管自身發(fā)熱,，平均預(yù)熱時(shí)間比電阻圈加熱方式縮短2/3,，同時(shí)熱效率高達(dá)95% 以上，節(jié)電效果可達(dá)30%-70%。
2．降低生產(chǎn)成本,、提高產(chǎn)品質(zhì)量加熱部分采用特種電纜結(jié)構(gòu),，本身不會(huì)產(chǎn)生熱量,，可承受500℃以上的溫度,，使用壽命可達(dá)5年以上，后期基本無維護(hù)費(fèi)用,。因電磁加熱是通過電磁感應(yīng)使料筒自動(dòng)發(fā)熱,，熱利用率高達(dá)95% 以上,，能夠充分,、均勻的給原料加熱，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量
3．運(yùn)行可靠,、可控可調(diào)主機(jī)采用目前最先進(jìn)的工業(yè)用機(jī)板,，微電子控制，多路智能閉環(huán)系統(tǒng)和完善的保護(hù)功能,，有效避免了主機(jī)老化現(xiàn)象,，可充分保證設(shè)備長(zhǎng)期安全,、穩(wěn)定地運(yùn)行。
4．改善工作環(huán)境設(shè)備表面常溫,，人體可觸摸,，大大改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工作環(huán)境，有力提高工人生產(chǎn)積極性，減少了傳統(tǒng)的降溫設(shè)施費(fèi)用,。本著“以人為本”的理念,，創(chuàng)造更加綠色、節(jié)能,、安全,、舒適的生產(chǎn)環(huán)境。
技術(shù)性能編輯
（一） 工作條件1,、 電源電壓交流380（V）
2,、 工作頻率5～40K赫茲（KHz）
3、 功率2-200KVA
（二） 工作模式
1,、 溫度控制模式,。
2、 時(shí)間控制模式,。
（三）優(yōu)勢(shì)
具有軟啟動(dòng)的功能,，減小了啟動(dòng)時(shí)對(duì)器件的沖擊，延長(zhǎng)使用壽命,；斷電時(shí)采用軟停機(jī)方式,，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)去掉工件剩磁的功能。
注意事項(xiàng)編輯
1,、 只能在380V電壓下使用,。
2、 嚴(yán)禁空載啟動(dòng)加熱裝置,。
3,、 產(chǎn)品需定期保養(yǎng)。
4,、 易受磁場(chǎng)影響的物品應(yīng)遠(yuǎn)離,。如,，心臟起博器,，助聽器,、磁帶，磁卡等物品,，安全距離為2米,。
電磁加熱器存在輻射，但它的輻射絕對(duì)對(duì)人體無害,，電磁感應(yīng)加熱器的輻射量是手機(jī)的1/60,，和40瓦的日光燈差不多，根本無害,；再說醫(yī)院里不用電磁理療治病救人呢,，所以說有磁力線輻射并不就都是對(duì)人體有害。您手機(jī)都敢用,，還擔(dān)心電磁加熱器嗎,？
電磁加熱感應(yīng)節(jié)能設(shè)備就加熱一直受到是否輻射危害人體健康的疑問。電磁感應(yīng)加熱采用磁場(chǎng)感應(yīng)電流(又稱為渦流)的加熱原理,，它是通過電子線路板組成部分產(chǎn)生交變磁場(chǎng),、當(dāng)線圈繞在含鐵質(zhì)料筒表面時(shí)，料筒即切割交變磁力線而在料筒表面金屬部分產(chǎn)生交變的電流(即渦流),，渦流使料筒鐵分子高速無規(guī)則運(yùn)動(dòng),，分子互相碰撞、摩擦而產(chǎn)生熱能,，使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的輻射,。那么，什么頻率范圍的電磁波對(duì)人有害呢?
單位換算：1MHz=1000KHZ=1000 000Hz ,， 電磁加熱機(jī)芯頻率為：20~40KHz IEEE(國際電子電機(jī)工程協(xié)會(huì))所定對(duì)的范圍：
1,、磁場(chǎng)從0.1MHz左右到300MHz左右的頻率范圍內(nèi)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng),，其磁場(chǎng)強(qiáng)度超過3毫高斯,，即對(duì)人體有害，90MHz 至300MHz的磁場(chǎng)傷害最大,，而愈向上愈接近0.1MHz的磁場(chǎng) 傷害愈小,，到0.1MHz以下磁場(chǎng)的傷害問題，就更加微不足道了,。當(dāng)然在有害范圍其強(qiáng)度在3毫高斯以下,，一般而言被視為安全范圍。
2,、電場(chǎng)從1.4MHz左右~300MHz的頻率范圍內(nèi)所產(chǎn)生的電場(chǎng),，其電場(chǎng)強(qiáng)度超過1mv/m，即對(duì)人體有害，強(qiáng)度愈強(qiáng)傷害愈大,，而若強(qiáng)度一樣,，則27MHz左右至300MHz的電場(chǎng)傷害最大，到1.4MHz以下電場(chǎng)的傷害問題,，也一樣微不足道,。又電場(chǎng)與磁場(chǎng)單獨(dú)存在時(shí)，不會(huì)像電磁波有向外放射行進(jìn)的現(xiàn)像,，只在其強(qiáng)度范圍內(nèi)有搖擺的波動(dòng)而已,。電
3、電磁波則90MHz到300MHz的電磁波傷害最大,，300MHz以上愈靠近12000MHz,，其傷害程度愈小，故由此得知,，大哥大之頻率900MH及1800MHz,，皆在有害范圍內(nèi)。至于工業(yè)加熱電磁機(jī)芯,，頻率為20~40KHz,，屬于正常音頻信號(hào)(20~40kHz范圍)，對(duì)人體無損,。所以請(qǐng)廣大用戶放心使用電磁加熱器,。
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一．感應(yīng)加熱的要求
感應(yīng)加熱需要一個(gè)較強(qiáng)的高頻交變磁場(chǎng)，穿過被加熱的金屬體,。對(duì)于小型的感應(yīng)加熱,，例如加熱一個(gè)M10的金屬螺母，如果傳遞到金屬螺母的能量有100W,，則能夠?qū)⒙菽秆杆偌訜岬桨l(fā)紅,，具體計(jì)算可以查一下鐵的比熱容為0.4焦耳/克*℃。將鐵加熱到1000℃,，只需要400焦耳能量,，如果有100W的能量傳遞到10克重的鐵螺母，則只需要40秒的時(shí)間,。（未計(jì)算螺母本身對(duì)外的熱量散失）
100W雖然不算是太大的一個(gè)功率,，但是要通過空氣磁場(chǎng)去傳遞這樣的一個(gè)功率，則需要很大的電流來產(chǎn)生這樣大的高頻磁場(chǎng),，這樣也就要求感應(yīng)線圈里的電流超過數(shù)百安培,。顯然這樣大的電流，如果僅僅是簡(jiǎn)單地用功率管驅(qū)動(dòng)線圈來提供,，能效將是非常的低,。
二．諧振-產(chǎn)生高頻大電流的另一種方法
就像玩秋千一樣,，如果我們每次都增加一點(diǎn)能量到秋千里，秋千就能蕩到很高的地方,。同理,，如果在一個(gè)LC諧振電路里面，不斷地添加能量,，就能讓LC電路內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)大的高頻電流,。而每次補(bǔ)充的電流卻不是很大,。
如上圖所示,，由電容和電感（感應(yīng)線圈）構(gòu)成的LC振蕩電路，在這個(gè)電路內(nèi)部,，電容和電感互相交替能量,，如果沒有外界能量補(bǔ)充，則振蕩將逐漸衰減,。如果一直有能量補(bǔ)充,，則振蕩能量會(huì)越來越大，直到能量的補(bǔ)充和能量的消耗相等,。
如果我們每次都在適當(dāng)?shù)臅r(shí)刻,，向這個(gè)系統(tǒng)補(bǔ)充能量，則LC振蕩回路的能量會(huì)越來越大,，這樣作為電感的感應(yīng)線圈里的電流就會(huì)不斷升高到數(shù)百安培,。例如電容兩端放完電時(shí)（電容兩端電壓為零），電感開始向電容充電,，從外界另外補(bǔ)充能量向電容充電,，則最后電感放完電后，電容的能量達(dá)到最大,，等于外界補(bǔ)充的能量再加上電感先前儲(chǔ)存的能量,。（未計(jì)較過程的損耗）
三．LC諧振回路內(nèi)的電壓峰值和電流峰值
前面談到LC諧振回路內(nèi)的能量會(huì)不斷上升，當(dāng)上升到一定程度,，則必須加以控制,，否則電容兩端電壓過高，會(huì)燒穿控制電路的功率管,。
假設(shè)我們打算控制LC諧振回路的電壓峰值800V（需要選擇耐壓很高的功率管才能承受）,，則諧振回路的能量為：
從這個(gè)公式可以看出，諧振回路的電流峰值與諧振電容有很大關(guān)系,。例如我們的諧振電容為10μF,，諧振電壓峰值控制在600V，感應(yīng)線圈的電感值為1.2μH,，則諧振回路的電流峰值為1732A,。很驚人的一個(gè)電流值，不是嗎？現(xiàn)在你知道應(yīng)該怎樣處理諧振回路的導(dǎo)線和散熱了吧,。
四．感應(yīng)能量的傳遞
雖然諧振回路的電壓峰值和電流峰值非常大,，上面的例子是600V和1732A。但是這些能量（能量值為3.6J）只是在電容和電感之間互相交替而已,，實(shí)際到達(dá)被加熱的零件的能量并不多,。或者說,，在這個(gè)感應(yīng)加熱過程中,，需要1732A的電流來傳遞100W的能量，而未被傳遞的能量則在諧振回路內(nèi)振蕩,，以保持回路中有足夠強(qiáng)的電流,。沒有這么強(qiáng)的電流就沒有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，也就傳遞不了足夠多的能量,。
五．什么時(shí)候補(bǔ)充能量
在振蕩的任何時(shí)刻都可以向諧振回路補(bǔ)充能量,，但是我們通常都是通過電流或者電壓方式向諧振回路補(bǔ)充能量，加載到回路的電流或者電壓必須是使回路能量增加而非減少,，并且每次都是使回路能量增加,。所以要求用一個(gè)和LC諧振頻率相等的脈沖電壓或者脈沖電流向回路提供能量。
六．降低諧振回路的損耗
諧振回路的損耗,，主要來源于：
1. 電感和電容向外的電場(chǎng)輻射和磁場(chǎng)輻射,。
2. 回路導(dǎo)線電流損耗
3. 回路導(dǎo)線渦流損耗
七．諧振回路的散熱 （未完成）
八．諧振頻率的變化和解決方案
最簡(jiǎn)單的方法是直接讓諧振線圈作為感應(yīng)加熱線圈，但是這樣同樣帶來諧振頻率變化的問題,。如果被加熱的零件是導(dǎo)磁體,，那么這個(gè)導(dǎo)磁體的大小和居里溫度都會(huì)使諧振頻率變化。
解決方案1：自動(dòng)頻率調(diào)節(jié),。即檢測(cè)到諧振頻率變化時(shí),，將驅(qū)動(dòng)頻率調(diào)節(jié)到諧振頻率，常見的有使用鎖相環(huán)或者用反饋感應(yīng)形成自激,。
解決方案2：諧振線圈不是加熱線圈,。這種方式使得固定頻率驅(qū)動(dòng)能夠穩(wěn)定進(jìn)行。如下圖：
諧振是由電容和輸出變壓器的初級(jí)構(gòu)成,，而次級(jí)輸出的電流則進(jìn)行感應(yīng)加熱,。這樣，感應(yīng)加熱線圈里面的被加熱零件,，無論是否導(dǎo)磁,，都不會(huì)對(duì)諧振頻率有太大影響。
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感應(yīng)加熱電源是一種低能耗,、高效率的金屬材料加熱電源模塊,，目前已經(jīng)在全球40余個(gè)國家得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。本文將會(huì)通過對(duì)感應(yīng)電源的電路結(jié)構(gòu)分析,，進(jìn)行傳統(tǒng)感應(yīng)電源的工作原理介紹,，以便于工程師在對(duì)其工作原理進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行專業(yè)技術(shù)革新。
通常情況下,，傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源在主電路結(jié)構(gòu)方面,，主要由以下四個(gè)部分來組成的：不控整流、大電容儲(chǔ)能濾波,、逆變電路和諧振負(fù)載,。
在工作的過程中，加熱電源通過不可控整流的方式將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，然后通過大電容濾波將比較穩(wěn)定的直流電轉(zhuǎn)化成為逆變電路的供電電源,，歲后在逆變側(cè)部分實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的逆變輸出和功率調(diào)節(jié),。下圖為傳統(tǒng)型號(hào)的感應(yīng)加熱電源電路結(jié)構(gòu)圖。
圖為傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源電路結(jié)構(gòu)
從圖中我們可以看到，整個(gè)電源的加熱系統(tǒng)均有DSP數(shù)字芯片進(jìn)行控制,。電壓電流檢測(cè)裝置對(duì)直流母線的電壓值和電流值進(jìn)行檢測(cè),，隨后將數(shù)值變送給DSP處理芯片，以快速實(shí)現(xiàn)功率反饋,。整個(gè)負(fù)載檢測(cè)流程包括溫度檢測(cè)和頻率跟蹤,、通過將紅外線傳感器檢測(cè)到的溫度值變送給DSP，同步實(shí)現(xiàn)快速反饋,。隨后,，處理器可以通過檢測(cè)負(fù)載的諧振電流和電壓信號(hào)反饋給DSP以實(shí)現(xiàn)頻率跟蹤。
當(dāng)DSP芯片接收到相應(yīng)的電流電壓信號(hào)后,，將會(huì)在內(nèi)部對(duì)電壓,、電流等反饋信號(hào)分別進(jìn)行A/D變換、保持,，并通過數(shù)字乘法運(yùn)算求出實(shí)際輸出功率與數(shù)字給定功率比較,，對(duì)偏差進(jìn)行數(shù)字PID控制。通過這一數(shù)字控制的方式,，感應(yīng)加熱電源可以實(shí)現(xiàn)電源輸出功率的閉環(huán)控制和DPLL頻率跟蹤,，故障檢測(cè)保護(hù)電路對(duì)缺水、過熱,、過壓,、過流等故障實(shí)時(shí)監(jiān)控，由DSP故障處理子程序比較判斷后,，以中斷方式處理各類故障,、并報(bào)警顯示,。
然而，傳統(tǒng)的感應(yīng)加熱電源由于大多型號(hào)采用的都是大電容無源濾波模式,，所以很容易造成輸入電流畸變并對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)造成諧波污染,，因此會(huì)導(dǎo)致輸入功率因數(shù)降低。同時(shí),，這種方式也不利于節(jié)約用電成本,。因此，目前市面上已經(jīng)開始出現(xiàn)了具有DSP參數(shù)校正功能的新型加熱電源模塊,。
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