感应加热器电路：工作线圈的工作原理、设计和应用

人们使用感应加热器电路在非接触过程中加热导电材料。它也是一种使用高频磁场加热铁磁陶瓷和金属的设备。此外，感应加热器适用于钢和铝的熔炼和锻造。在商业上，您还可以将它们用于钎焊、焊接和热处理。

感应加热器的建造特别有趣，因为它不需要任何感应加热元件。相反，电子设备类似于保持温度的炉灶。这个instructable解释了感应加热器电路的结构。初级感应加热器电路很容易构建，而且它只使用一些标准组件。

所以让我们开始吧。

1。感应加热器工作原理

根据法拉第定律，学习感应加热过程至关重要——根据法拉第电磁感应定律，在电场中切换导体会产生交变磁场。在感应加热器电路过程中，频率比铁中的电子移动得更快。毫无疑问，它会导致反向电流，即涡流。

通过高涡流的发展，铁也升温。当导体中的磁场发生变化时，该原理反之亦然。极热等于当前熨斗的 2 倍电阻。因为负载的金属是铁，我们将参考金属铁的电阻R。因此，固态射频频率电源适用于电感线圈和您要加热的材料。

热量 =I2 x R（铁）

铁的电阻率=97 nΩm

由于上述热量等于工作频率，普通栅极驱动变压器在高频感应加热应用中不起作用。下面的过程就是焦耳加热原理。在这里，电流通过材料后，会产生磁性材料。此外，感应加热器电路的简单设计设置在铜线圈和电路组的谐振频率上，类似于槽路。

2。感应加热器电路的元件

如何构建感应加热器？在这里，我们将讨论设计感应线圈和快速振荡信号，包括感应电流以使金属变热。与大多数设备一样，感应加热电路需要电路板和其他有源元件。

2.1 材料

• 阻抗匹配：感应加热电源容量与其他上一代设备相似。因为它同时具有交流电压和最大电压，所以功率阻抗和负载必须接近于向工件提供完整的电源。阻抗匹配控制电路工作在感应加热中，使电压、电流和功率值达到最高限值。此外，它在电力变压器中也很有用。

• 电源：感应电源是感应加热器系统的重要组成部分。工作频率范围和功率经常对它们进行评级。此外，还有多种类型的电源，例如倍频器、火花隙转换器和逆变器电压。

• 谐振槽：感应加热器谐振槽通常是具有谐振频率的电感器和电容器。储能电路中发生的情况类似于摆锤。在槽路电容器中，电源提供在电容器（静电能量）和电感器（电磁能量）之间振荡的能量。然后，由于电感器、负载和电容器的损耗，能量传输变得阻尼。此外，电容器组提供了必要的电容，以达到与电源相同容量的谐振频率。

（谐振电路）

• 感应加热器电感器

2.2 感应加热器电路- 感应工作线圈设计

感应加热器线圈是一种成型的铜管，可以多种形式供电。材料中的感应电流等于线圈匝数。因此，对于加热模式的效率和有效性，初级线圈的设计至关重要。

它也是一种通过交流电产生磁场的导电材料。导电部件和金属部件通常留在感应加热线圈内、旁边或穿过感应加热线圈。请注意，这些材料从不接触环，但它们会在金属中产生磁感应以产生热量。

通常，感应线圈起到水冷铜感应的作用。根据应用的不同，还有各种线圈形状。但是，通常使用多匝螺旋线圈。对于环，加热图案的宽度由环中的匝数决定。因此，单圈锁适用于需要加热硅、材料尖端或窄带的应用。

同时，多位置螺旋线圈加热许多工件。制造商进一步使用内环加热内孔，而薄饼线圈仅加热材料的一侧。

（感应线圈）

感应加热器电路- 您需要考虑的条件

1. 当您将线圈应用在磁性材料上时，它会通过磁滞效应和涡流产生热量。
2. 靠近分离线圈连接处的位置磁通密度较小。所以加热线圈的内径中心永远不会在感应热中心。
3. 为了提高感应加热的效率，您必须减小薄饼线圈与负载之间的距离。
4. 如果您将部件放置在感应加热线圈的中间，最好将其与磁线或磁场耦合在一起。但是，如果它偏离中心，则靠近转弯的负载区域会减少热量损失。
5. 在决定线圈的供电容量时，要考虑对流、辐射和传导的热损失。
6. 交流电的临界频率越高，加热穿透深度越低。
7. 共振频率较高的材料会被快速加热。

（谐振回路）

线圈效率

下面是线圈效率公式：

线圈效率=双股线圈传递给负载的能量效率/传递给线圈的能量

感应加热器电路- 根据应用修改线圈

尽管感应加热物体需要均匀加热，但在许多应用中它并没有恒定的轮廓。但是，您可以使用两种方法对其进行修改。首先，解耦螺旋线圈横截面较大的曲线。另一种方法是在面积横截面较大的地方增加绕组间距。

当您用大煎饼线圈加热平面时，也会发生类似的情况。其他区域将比中间区域接收更少的热量。为了防止它，通过将锥形图案连接到薄饼线圈来增加平面物体和线圈表面之间的空间。

感应加热器电路- 加热盘管的类型

通道线圈

加热时间既不长也不长的行业使用通道线圈；但需要相对较低的功率水平。几个加热线圈以稳定的速度通过它，以在离开设备时达到最大压力。为了提供线圈的入口和出口，它们的末端通常是弯曲的。在熨斗需要型材加热的地方，工业使用在多匝通道线圈旁边放置一个通量集中器。

双变形线圈

制造商使用双变形线圈来获得均匀的温度、加热轴尖端和钎焊材料。锁具有倾斜的侧面，有助于实现均匀加热。要产生磁效应，您必须注意形成初级绕组的两个薄饼线圈的路径。

（加热线圈）

分体回程线圈

当掺杂铁磁陶瓷时，它可用于焊接塑料、金属和窄带等应用。通过使用分回线圈，您将在焊接区域感应出高电流，该电流将一分为二。这样，焊接路径的感应加热过程高于物体的其他部分。

感应加热器电路- 感应线圈的引线设计

虽然引线很短，但它们是槽路和感应加热线圈的基本元件，因为它们具有有限的电感。下图显示了谐振电路的热站的电路图。 C 为热力站的谐振电容。此外，L 是铅，它是线圈引线的总电感。 V 是从感应电源到感应加热器电路工作的总输入电压。

来源：https://commons.wikimedia.org/wiki/File:FET_Armstrong_oscillator.svg

通量集中器

通量集中器是一种具有高磁导率的低电导率材料，它在感应加热器线圈中工作，以放大加热负载上的磁通量或磁场。磁通集中器对感应加热器电路的作用是提高低功率水平的热效率。

感应加热器电路-引线电感扣除

工业在低频下使用高电感线圈，因为 L 引线比 L 线圈小。

（磁场中的涡流）

3。感应加热器电路显示示例

下面是感应加热器电路的电路图和设置。

结论

与几种电子设备相比，感应加热设备提供更高的效率、更好的控制和速度。但是，它达到的效率水平取决于您构建和实施它们的程度。

感应加热器电路为您提供一种快速、整洁、无污染的加热过程方法。通过上图，您应该会发现槽路和感应线圈的工作原理和设计易于构建和测试。您可以随时联系我们。