Giới thiệu gia nhiệt cảm ứng cao tần

Gia nhiệt cảm ứng là một quá trình làm nóng không tiếp xúc. Nó sử dụng điện cao tần để làm nóng vật liệu có dẫn điện. Vì nó là không tiếp xúc, quá trình làm nóng không gây ô nhiễm vật liệu được gia nhiệt. Nó cũng rất hiệu quả vì nhiệt được thực sự sinh ra bên trong phôi. Điều này có thể được đối chiếu với phương pháp gia nhiệt khác, nơi nhiệt được tạo ra trong một ngọn lửa hoặc đun nóng được áp dụng cho phôi. Vì những lý do trên gia nhiệt cảm ứng có một số ứng dụng độc đáo trong ngành công nghiệp.

“Đăng biên tập”

Gia nhiệt cảm ứng làm việc thế nào?

– Một nguồn của điện cao tần được sử dụng để một dòng điện xoay chiều lớn thông qua một cuộn dây. Cuộn dây này được gọi là các cuộn cảm ứng. Xem hình ảnh.

– Việc thông qua dòng điện qua cuộn dây này tạo ra một từ trường rất mạnh và thay đổi nhanh trong không gian trong cuộn dây làm việc. Phôi đặt trong từ trường được đun nóng trong từ trường xoay chiều mạnh mẽ này.

Tùy theo tính chất của vật liệu phôi, một số trường hợp sẽ sảy ra…

– Từ trường xoay chiều gây ra một dòng điện trong các phôi dẫn điện. Sự sắp xếp của cuộn cảm ứng và phôi có thể được coi như là một biến áp điện. Các cuộn cảm ứng giống như chính nơi mà năng lượng điện được đưa vào, và các phôi là phần thứ cấp của biến thế bị ngắn mạch. Điều này phát sinh dòng cảm ứng qua các phôi. Chúng được gọi là dòng điện xoáy ( dòng cảm ứng).

– Ngoài ra, cao tần được sử dụng trong các ứng dụng gia nhiệt cảm ứng nhiệt đưa đến một hiện tượng gọi là hiệu ứng bề mặt. Hiệu ứng bề mặt này buộc xoay chiều dòng điện chạy trong một lớp mỏng phía trên bề mặt của phôi. Hiệu ứng bề mặt làm tăng điện trở hiệu dụng của kim loại. Do đó nó làm tăng đáng kể hiệu ứng nhiệt do dòng điện cảm ứng trong các phôi.

Đối với kim loại chứa sắt?

– Đối với kim loại đen như sắt và một số loại thép, có một cơ chế làm nóng khác diễn ra cùng một lúc như là dòng điện xoáy đề cập ở trên. Từ trường mạnh biến thiên bên trong các cuộn dây làm việc liên tục làm từ hóa và khử từ cấu trúc từ của sắt. Điều này nhanh chóng gây ra ma sát đáng kể và làm nóng bên trong vật liệu. Nhiệt do cơ chế này được gọi là tổn thất trễ. Điều này có thể là một yếu tố góp phần lớn vào nhiệt sinh ra trong quá trình gia nhiệt cảm ứng, nhưng chỉ diễn ra bên trong vật liệu sắt từ. Vì lý do này vật liệu sắt từ dễ dàng gia nhiệt hơn bằng cảm ứng hơn vật liệu kim loại màu ( vàng, bạc, nhôm, đồng).

– Thật thú vị khi lưu ý rằng thép mất từ  tính khi bị đốt nóng trên 700 ° C. Nhiệt độ này được gọi là nhiệt độ Curie. Điều này có nghĩa là trên 700 °, nhiệt gây ra hoàn toàn do dòng cảm ứng. Điều này làm cho thép nóng trên 700 ° C nhiều hơn một thách thức đối với hệ thống gia nhiệt cảm ứng. Thực tế là đồng và nhôm đều không từ tính và dây dẫn điện rất tốt, cũng có thể làm cho các tài liệu này là một thách thức để làm nóng hiệu quả.

Hệ thống sưởi ấm cảm ứng dùng để làm gì?

Cảm ứng nhiệt có thể được sử dụng cho bất kỳ ứng dụng mà chúng tôi muốn để làm nóng một vật liệu dẫn điện một cách sạch, hiệu quả và kiểm soát.

Một trong những ứng dụng phổ biến nhất là cho niêm phong con dấu chống giả mạo đang bị mắc kẹt vào hàng đầu của y và thức uống chai. Một dấu lá phủ một lớp “keo nóng chảy” được đưa vào nắp nhựa và hơi say lên trên cùng của mỗi chai trong quá trình sản xuất. Những con dấu lá này sau đó được nhanh chóng làm nóng như chai vượt qua dưới một nóng cảm ứng trên dây chuyền sản xuất. Nhiệt sinh ra tan chảy keo và con dấu của lá lên trên cùng của chai. Khi nắp được lấy ra, lá vẫn còn cung cấp một con dấu kín và ngăn chặn bất kỳ giả mạo hoặc nhiễm các nội dung của chai cho đến khi khách hàng xuyên qua các lá.

Một ứng dụng phổ biến là “getter bắn” để loại bỏ ô nhiễm từ ống sơ tán như đèn hình TV, ống chân không, và đèn phóng điện khí khác nhau. Một vòng của vật liệu dẫn điện được gọi là một “getter” được đặt bên trong tàu kính sơ tán. Kể từ khi cảm ứng nhiệt là một quá trình không tiếp xúc nó có thể được sử dụng để làm nóng getter mà đã được niêm phong bên trong một bình. Một cuộn dây cảm ứng công việc nằm gần với getter bên ngoài của ống chân không và nguồn AC được bật. Trong vòng vài giây bắt đầu nóng cảm ứng, các getter được làm nóng trắng nóng, và các hóa chất trong lớp phủ của nó phản ứng với bất kỳ khí trong chân không. Kết quả là các getter hấp thụ bất kỳ dấu vết còn lại cuối cùng của khí bên trong các ống chân không và làm tăng độ tinh khiết của chân không.

Tuy nhiên, một ứng dụng phổ biến để sưởi ấm cảm ứng là một quá trình được gọi là Khu lọc được sử dụng trong ngành công nghiệp sản xuất chất bán dẫn. Đây là một quá trình trong đó silicon được tinh chế bằng phương tiện của một vùng di chuyển của vật liệu nóng chảy. Một tìm kiếm Internet chắc chắn sẽ bật lên thêm chi tiết về quá trình này mà tôi biết rất ít về.

Các ứng dụng khác bao gồm nóng chảy, hàn và hàn hoặc kim loại. Cảm ứng bếp nấu ăn và nồi cơm điện. Kim loại cứng của đạn dược, bánh răng, lưỡi cưa và trục ổ đĩa, vv cũng là ứng dụng phổ biến bởi vì quá trình cảm ứng làm nóng bề mặt của kim loại rất nhanh chóng. Vì vậy nó có thể được sử dụng để làm cứng bề mặt, và xơ cứng của khu vực địa phương của các bộ phận kim loại bằng cách “outrunning” độ dẫn nhiệt của nhiệt sâu hơn vào một phần hoặc đến các khu vực xung quanh. Bản chất tiếp xúc không sưởi ấm cảm ứng cũng có nghĩa là nó có thể được sử dụng để làm nóng vật liệu trong các ứng dụng phân tích mà không có nguy cơ làm ô nhiễm mẫu. Similiarly, dụng cụ y tế bằng kim loại có thể được tiệt trùng bằng cách đun nóng chúng với nhiệt độ cao trong khi họ vẫn còn được niêm phong bên trong một môi trường vô trùng được biết đến, để diệt vi trùng.

Những gì là cần thiết cho cảm ứng sưởi ấm?

Về lý thuyết chỉ có 3 thứ là rất cần thiết để thực hiện sưởi ấm cảm ứng:

Một nguồn tin của Tần suất điện cao,

Một cuộn dây làm việc để tạo ra từ trường xoay chiều,

Một phôi dẫn điện được làm nóng,

Khi nói điều này, hệ thống sưởi ấm cảm ứng thực tế thường phức tạp hơn một chút. Ví dụ, một trở kháng phù hợp với mạng thường được yêu cầu giữa các nguồn cao tần và các cuộn dây làm việc để đảm bảo chuyển giao quyền lực tốt. Hệ thống làm mát nước cũng phổ biến ở công suất cao cảm ứng máy sưởi để loại bỏ nhiệt thải từ các cuộn dây làm việc, phù hợp với mạng của nó và điện tử công suất. Cuối cùng một số thiết bị điện tử điều khiển được thường được sử dụng để kiểm soát cường độ của hành động làm nóng, và thời gian chu trình sưởi ấm để đảm bảo kết quả phù hợp. Các thiết bị điện tử điều khiển cũng bảo vệ hệ thống khỏi bị hư hỏng bởi một số điều kiện vận hành bất lợi. Tuy nhiên, nguyên tắc hoạt động cơ bản của bất kỳ máy cảm ứng vẫn giống như mô tả ở trên.

thực hiện thực tế

Trong thực tế các cuộn dây làm việc thường được kết hợp vào một mạch xe tăng cộng hưởng. Điều này có một số lợi thế. Thứ nhất, nó làm cho một trong hai hiện tại hoặc các dạng sóng điện áp trở thành hình sin. Điều này giảm thiểu thiệt hại trong các biến tần bằng cách cho phép nó để được hưởng lợi từ một trong hai zero-điện áp chuyển mạch hoặc zero-hiện tại-chuyển đổi phụ thuộc vào sự sắp xếp chính xác lựa chọn. Các dạng sóng hình sin ở các cuộn dây làm việc cũng đại diện cho một tín hiệu tinh khiết hơn và ít gây nhiễu tần số vô tuyến đến gần thiết bị. Thời điểm này sau đó trở nên rất quan trọng trong các hệ thống cao-powered. Chúng ta sẽ thấy rằng có một số chương trình cộng hưởng mà các nhà thiết kế của một máy cảm ứng có thể lựa chọn cho các cuộn dây làm việc:

Dòng mạch xe tăng cộng hưởng

Các cuộn dây làm việc được thực hiện để cộng hưởng ở tần số hoạt động dự định bằng phương tiện của một tụ điện được đặt trong loạt với nó. Điều này làm cho dòng điện qua cuộn dây làm việc để được sin. Dòng cộng hưởng cũng phóng đại điện áp trên cuộn dây làm việc, cao hơn so với điện áp đầu ra của biến tần một mình. Biến tần nhìn thấy một tải hình sin hiện tại nhưng nó phải thực hiện đầy đủ các dòng chảy trong cuộn dây làm việc. Vì lý do này các cuộn dây làm việc thường bao gồm nhiều vòng dây chỉ với một vài amps hoặc hàng chục amps chảy. Năng lượng sưởi ấm quan trọng là đạt được bằng cách cho phép tăng điện áp cộng hưởng trên các cuộn dây làm việc trong loạt cộng hưởng sắp xếp trong khi vẫn giữ dòng điện qua cuộn dây (và các biến tần) đến một mức độ hợp lý.

Sự sắp xếp này thường được sử dụng trong những thứ như nồi cơm điện mà mức công suất thấp, và biến tần nằm bên cạnh đối tượng được làm nóng. Những nhược điểm chính của bộ phim sắp xếp cộng hưởng mà biến tần phải thực hiện cùng một hiện tại chảy trong cuộn dây làm việc. Ngoài các điện áp này tăng do hàng loạt cộng hưởng có thể trở nên rất rõ rệt nếu có không phải là một món quà phôi có kích thước đáng kể trong các cuộn dây làm việc ẩm ướt mạch. Đây không phải là một vấn đề trong các ứng dụng như nồi cơm điện nơi phôi luôn luôn là con tàu nấu ăn giống nhau, và tính chất của nó cũng được biết đến tại thời điểm thiết kế hệ thống.

Các tụ điện bình thường đánh giá đối với một điện áp cao vì điện áp tăng cộng hưởng kinh nghiệm trong loạt điều chỉnh mạch cộng hưởng. Nó cũng phải thực hiện đầy đủ các hiện thực bởi các cuộn dây làm việc, mặc dù điều này thường không phải là một vấn đề trong các ứng dụng điện năng thấp.

Song song với mạch cộng hưởng thùng

Các cuộn dây làm việc được thực hiện để cộng hưởng ở tần số hoạt động dự định bằng phương tiện của một tụ điện đặt song song với nó. Điều này làm cho dòng điện qua cuộn dây làm việc để được sin. Các cộng hưởng song song cũng phóng đại dòng điện qua cuộn dây làm việc, cao hơn so với khả năng sản lượng hiện tại của biến tần một mình. Biến tần nhìn thấy một tải hình sin hiện tại. Tuy nhiên, trong trường hợp này nó chỉ có để thực hiện một phần của hiện tại tải mà thực sự làm việc thực tế. Biến tần không phải mang lưu thông đầy đủ hiện trong cuộn dây làm việc. Điều này là rất quan trọng vì yếu tố sức mạnh trong các ứng dụng cảm ứng nhiệt thường thấp. Tài sản của mạch cộng hưởng song song này có thể làm giảm gấp mười lần trong hiện tại phải được hỗ trợ bởi bộ biến tần và các dây kết nối nó vào các cuộn dây làm việc. Lỗ dẫn thường tỷ lệ thuận với hiện tại phương, do đó giảm gấp mười lần tải trọng hiện tại đại diện cho một tiết kiệm đáng kể thiệt hại dẫn trong biến tần và hệ thống dây điện có liên quan. Điều này có nghĩa rằng các cuộn dây làm việc có thể được đặt tại một địa điểm từ xa từ biến tần mà không bị tổn thất to lớn trong các dây nguồn cấp dữ liệu.

Cuộn dây làm việc sử dụng kỹ thuật này thường bao gồm chỉ một vài lượt của một dây dẫn bằng đồng dày nhưng với dòng điện lớn của hàng trăm hoặc hàng ngàn amps chảy. (Điều này là cần thiết để có được Ampere yêu cầu chuyển sang làm các cảm ứng nhiệt). Nước làm mát được phổ biến cho tất cả, nhưng nhỏ nhất của hệ thống. Điều này là cần thiết để loại bỏ nhiệt dư thừa được tạo ra bởi việc thông qua các cao tần lớn hiện nay thông qua các cuộn dây và tụ điện làm việc bình liên quan.

Trong mạch bể cộng hưởng song song các cuộn dây làm việc có thể được coi như là một tải quy nạp với một “điều chỉnh hệ số công suất” tụ điện được kết nối với nó. Các tụ điện PFC cung cấp dòng điện phản ứng bằng nhau và đối diện với hiện tại quy nạp lớn được vẽ bởi các cuộn dây làm việc. Điều quan trọng cần nhớ là hiện tại rất lớn này được bản địa hoá cho các cuộn dây và tụ điện làm việc của mình, và chỉ đơn thuần là đại diện cho công suất phản kháng sloshing back-và-ra giữa hai người. Vì vậy chỉ có dòng chảy thực tế hiện nay từ các biến tần là số tiền tương đối nhỏ cần thiết để khắc phục thiệt hại trong “PFC” tụ điện và cuộn dây làm việc. Luôn luôn có một số mất mát trong mạch xe tăng này do mất điện môi trong tụ điện và da hiệu quả gây thiệt hại điện trở trong các tụ điện và cuộn dây làm việc. Vì vậy, một nhỏ hiện nay là luôn luôn rút ra từ biến tần thậm chí không có phôi hiện tại. Khi một phôi lossy được đưa vào cuộn dây làm việc, điều này hãm mạch cộng hưởng song song bằng cách giới thiệu một lỗ sâu hơn vào hệ thống. Vì vậy hiện tại rút ra bởi các xe tăng cộng hưởng song song tăng mạch khi một phôi được đưa vào cuộn dây.

phù hợp với trở kháng

Hoặc đơn giản là “Kết nối”. Điều này đề cập đến các thiết bị điện tử mà ngồi giữa các nguồn năng lượng cao tần và các cuộn dây làm việc chúng tôi đang sử dụng để sưởi ấm. Để làm nóng một mảnh rắn của kim loại thông qua cảm ứng nhiệt chúng ta cần phải gây ra một hiện TREMENDOUS chảy vào bề mặt của kim loại. Tuy nhiên điều này có thể được đối chiếu với biến tần mà tạo ra năng lượng cao tần. Các biến tần thường hoạt động tốt hơn (và thiết kế có phần dễ dàng hơn) nếu nó hoạt động ở điện áp khá cao nhưng hiện tại thấp. (Thông thường vấn đề đang gặp phải trong điện tử công suất khi chúng tôi cố gắng để chuyển đổi dòng điện lớn và tắt trong thời gian rất ngắn.) Tăng điện áp và giảm hiện nay cho phép chuyển đổi chế độ phổ biến MOSFETs (hoặc IGBTs nhanh) để được sử dụng. Các dòng tương đối thấp làm cho các biến tần ít nhạy cảm với vấn đề bố trí và cảm đi lạc. Đây là công việc của mạng lưới kết hợp và các cuộn dây làm việc riêng của mình để chuyển đổi điện áp cao / thấp hiện tại từ biến tần với điện áp thấp / cao hiện tại cần thiết để làm nóng các phôi hiệu quả.

Chúng tôi có thể nghĩ đến các mạch bể kết hợp các cuộn dây làm việc (LW) và tụ điện của nó (Cw) như là một mạch cộng hưởng song song.

Điều này có một sức đề kháng (R) do các phôi lossy ghép vào các cuộn dây làm việc do các khớp nối từ giữa hai dây dẫn.

Xem ngược lại sơ đồ.

Trong thực tế, sức đề kháng của cuộn dây làm việc, sức đề kháng của tụ điện tăng, và mức kháng cự phản ánh của phôi tất cả giới thiệu một mất vào mạch xe tăng và ẩm ướt cộng hưởng. Vì vậy nó là hữu ích để kết hợp tất cả những thiệt hại vào một “sức đề kháng mất mát.” Trong trường hợp của một mạch cộng hưởng song song kháng sự mất mát này xuất hiện trực tiếp trên mạch bình trong mô hình của chúng tôi. Kháng cự này đại diện cho các thành phần duy nhất có thể tiêu thụ điện năng thực tế, và do đó chúng ta có thể nghĩ đến kháng sự mất mát này là tải mà chúng tôi đang cố gắng lái xe điện vào một cách hiệu quả.

Khi lái xe ở cộng hưởng hiện tại rút ra bởi các tụ điện xe tăng và các cuộn dây làm việc là bằng nhau về độ lớn và ngược lại trong giai đoạn và do đó triệt tiêu lẫn nhau như xa như các nguồn năng lượng có liên quan. Điều này có nghĩa rằng tải trọng chỉ nhìn thấy bởi các nguồn năng lượng ở tần số cộng hưởng là ngưỡng kháng cự mất trên mạch hồ. (Lưu ý rằng, khi lái xe ở hai bên của tần số cộng hưởng, có một bổ sung “out-of-giai đoạn” thành phần để hiện do hủy bỏ chưa đầy đủ của các cuộn dây công việc hiện tại và các tụ điện xe tăng hiện nay. Hiện phản ứng này làm tăng tổng độ lớn của hiện tại đang được rút ra từ nguồn nhưng không góp phần vào bất kỳ hệ thống sưởi hữu ích trong các phôi.)

Công việc của mạng lưới kết hợp chỉ đơn giản là chuyển đổi kháng mất tương đối lớn này trên mạch bể xuống giá trị thấp hơn phù hợp hơn với các biến tần cố gắng lái nó. Có rất nhiều cách khác nhau để đạt được chuyển đổi trở kháng này bao gồm cả khai thác các cuộn dây làm việc, sử dụng một máy biến áp ferrite, một chia điện dung ở vị trí của tụ điện tăng, hoặc một mạch kết hợp như một mạng lưới L trận đấu.

Trong trường hợp của một mạng lưới L-phù hợp nó sẽ có thể chuyển đổi kháng tải tương đối cao của mạch bể xuống một cái gì đó khoảng 10 ohms đó phù hợp hơn với các biến tần. Con số này là điển hình để cho phép biến tần để chạy từ vài trăm volt trong khi vẫn giữ dòng xuống đến một mức trung bình để chuyển đổi tiêu chuẩn chế độ MOSFETs có thể được sử dụng để thực hiện các hoạt động chuyển đổi.

Các mạng L-trận đấu bao gồm các thành phần Lm và Cm thể hiện ngược lại.

Các mạng L-trận đấu có một số đặc tính rất mong muốn trong ứng dụng này. Inductor tại đầu vào mạng L-trận đấu trình bày một kháng quy nạp dần dần tăng lên cho tất cả các cao tần hơn tần số cộng hưởng của mạch tăng. Điều này là rất quan trọng khi các cuộn dây làm việc là được cho ăn từ một biến tần điện áp nguồn mà tạo ra một điện áp đầu ra squarewave. Dưới đây là một lời giải thích lý do tại sao điều này là như vậy …

Điện áp squarewave được tạo ra bởi hầu hết các mạch nửa cầu và toàn cầu là giàu giai điệu cao tần cũng như tần số cơ bản muốn. Kết nối trực tiếp như một nguồn điện áp để một mạch cộng hưởng song song sẽ gây ra dòng chảy quá nhiều ở tất cả các hài của tần số ổ đĩa! Điều này là do các tụ điện xe tăng trong các mạch cộng hưởng song song sẽ trình bày một kháng điện dung dần dần thấp hơn với tần số ngày càng tăng. Đây là khả năng rất có hại cho một nguồn điện áp biến tần. Nó là kết quả trong gai lớn hiện nay tại quá trình chuyển đổi như chuyển đổi các biến tần cố gắng để nhanh chóng sạc và xả các tụ điện trên xe tăng lên và rơi xuống cạnh của squarewave. Việc đưa mạng L-trận đấu giữa biến tần và mạch bể phủ nhận vấn đề này. Bây giờ đầu ra của biến tần thấy kháng quy nạp của Lm trong mạng lưới kết hợp đầu tiên, và tất cả các hài của dạng sóng ổ thấy một trở kháng quy nạp dần dần tăng lên. Điều này có nghĩa là dòng điện tối đa ở tần số dự định chỉ và ít dòng chảy hiện tại hài hòa, làm cho tải biến tần hiện tại vào một dạng sóng trơn tru.

Cuối cùng, với đúng điều chỉnh mạng lưới L-trận đấu có thể cung cấp một tải quy nạp nhẹ để biến tần. Điều này hơi tụt hậu biến tần tải hiện nay có thể tạo điều kiện cho Zero-áp-Switching (ZVS) của MOSFETs trong cầu biến tần. Điều này làm giảm đáng kể turn-on chuyển đổi thiệt hại do thiết bị đầu ra điện dung trong MOSFETs hoạt động ở điện áp cao. Kết quả tổng thể là ít sưởi ấm trong các chất bán dẫn và tăng tuổi thọ.

Tóm lại, sự bao gồm của một mạng lưới L-trận đấu giữa biến tần và mạch bể cộng hưởng song song đạt được hai điều.

Trở kháng phù hợp để số tiền yêu cầu của quyền lực có thể được cung cấp từ các biến tần để các phôi,

Trình bày của một kháng quy nạp tăng lên giai điệu âm tần cao để giữ cho các biến tần an toàn và hạnh phúc.

Nhìn vào sơ đồ trước đó trên chúng ta có thể thấy rằng các tụ điện trong mạng lưới kết hợp (Cm) và tụ điện tank (Cw) đều song song. Trong thực tế cả hai chức năng thường được thực hiện bởi một mục đích duy nhất tụ điện được xây dựng. Hầu hết các điện dung của nó có thể được coi như là cộng hưởng song song với cuộn dây làm việc, với một lượng nhỏ cung cấp các hành động trở kháng phù hợp với điện dẫn phù hợp (Lm.) Ghép hai tụ điện này thành một dẫn chúng ta để đi đến mô hình LCLR cho sự sắp xếp cuộn dây làm việc, mà thường được sử dụng trong ngành công nghiệp để sưởi ấm cảm ứng.

Các cuộn dây làm việc LCLR

Sự sắp xếp này kết hợp các cuộn dây làm việc vào một mạch cộng hưởng song song và sử dụng mạng L-trận đấu giữa các mạch xe tăng và các biến tần. Các mạng lưới kết hợp được sử dụng để làm cho các mạch bể xuất hiện như là một tải phù hợp hơn với các biến tần, và nguồn gốc của nó được thảo luận ở phần trên.

Các cuộn dây làm việc LCLR có một số tính chất mong muốn:

Một dòng điện rất lớn trong các cuộn dây làm việc, nhưng các biến tần chỉ có để cung cấp một thấp hiện nay. Dòng lưu thông lớn được giới hạn trong các cuộn dây và tụ điện song song công việc của nó, mà thường nằm rất gần nhau.

Chỉ có dòng điện tương đối thấp dọc theo đường dây truyền tải từ biến tần mạch bể, vì vậy đây có thể sử dụng cáp nhiệm vụ nhẹ nhàng hơn.

Bất kỳ cảm đi lạc của dây dẫn chỉ đơn giản là trở thành một phần của điện cảm phù hợp với mạng (Lm.) Vì vậy các trạm nhiệt có thể được đặt cách xa biến tần.

Biến tần nhìn thấy một tải hình sin hiện tại để nó có thể được hưởng lợi từ ZCS hoặc ZVS để giảm tổn thất chuyển mạch và do đó chạy mát hơn.

Inductor loạt phù hợp có thể được thay đổi để phục vụ cho các tải trọng khác nhau được đặt bên trong cuộn dây làm việc.

Các mạch bể có thể được cho ăn thông qua một số cuộn cảm kết hợp từ nhiều biến tần để đạt được mức năng lượng cao hơn những người có thể đạt được với một biến tần duy nhất. Các cuộn cảm phù hợp với cung cấp chia sẻ vốn có của tải trọng hiện tại giữa biến tần và cũng làm cho hệ thống khoan dung cho một số không hợp nhau trong khoảnh khắc chuyển đổi của các biến tần song song.

Để biết thêm thông tin về hành vi của các LCLR mạng cộng hưởng xem phần mới dưới nhãn “đáp ứng tần số mạng LCLR.”

Một ưu điểm khác của sự sắp xếp công việc cuộn LCLR là nó không yêu cầu một máy biến áp cao tần để cung cấp các chức năng phù hợp trở kháng. Máy biến áp Ferrite khả năng xử lý nhiều kilowatt lớn, nặng và khá tốn kém. Thêm vào đó, các máy biến áp phải được làm lạnh để loại bỏ nhiệt dư thừa được tạo ra bởi các dòng chảy cao trong dây dẫn của nó. Sự kết hợp của các mạng L-trận đấu vào sự sắp xếp LCLR cuộn việc loại bỏ sự cần thiết của một máy biến áp để phù hợp với biến tần cho các cuộn dây làm việc, tiết kiệm chi phí và đơn giản hóa việc thiết kế. Tuy nhiên, người thiết kế nên hiểu rằng 1: 1 cô lập biến áp vẫn có thể được yêu cầu giữa biến tần và đầu vào cho LCLR sắp xếp công việc nếu cuộn dây cách điện là cần thiết từ nguồn cung cấp. Điều này phụ thuộc vào việc cô lập là rất quan trọng, và cho dù PSU chính trong lò sưởi cảm ứng đã được cung cấp đầy đủ cách điện để đáp ứng các yêu cầu an toàn.

sơ đồ khái niệm

Hệ thống sơ đồ belows cho thấy biến tần đơn giản lái xe sắp xếp LCLR cuộn công việc của mình.

Lưu ý rằng sơ đồ này không hiển thị các MOSFET cổng mạch ổ đĩa và kiểm soát điện tử!

Biến tần trong nguyên mẫu cuộc biểu tình này là một nửa cầu đơn giản gồm hai MTW14N50 MOSFETs làm On-bán dẫn của tôi (trước đây là Motorola.) Nó được đưa từ một vuốt DC cung cấp với tách tụ điện trên đường ray để hỗ trợ các nhu cầu hiện tại AC của biến tần . Tuy nhiên, cần phải nhận ra rằng chất lượng và quy định của các nguồn cung cấp điện cho các ứng dụng cảm ứng nhiệt là không quan trọng. Full-sóng sửa chữa (nhưng chưa được làm nhẵn) nguồn điện có thể làm việc cũng như làm mịn và quy định DC khi nói đến nhiệt kim loại, nhưng dòng đỉnh cao hơn cho cùng một năng lượng sưởi ấm trung bình. Có rất nhiều lý lẽ để giữ cho kích thước của tụ DC bus xuống mức tối thiểu. Đặc biệt nó cải thiện các yếu tố sức mạnh của hiện tại rút ra từ nguồn cung cấp thông qua một chỉnh lưu, và nó cũng giảm thiểu năng lượng được lưu trữ trong trường hợp các điều kiện lỗi trong biến tần.

Các tụ điện DC-blocking được sử dụng chỉ để ngăn chặn đầu ra DC từ biến tần nửa cầu từ gây ra dòng điện qua cuộn dây làm việc. Nó có kích thước đủ lớn rằng nó không tham gia vào việc kết hợp trở kháng, và không ảnh hưởng xấu đến hoạt động của sự sắp xếp LCLR cuộn dây làm việc.

Trong thiết kế công suất cao người ta thường sử dụng toàn cầu (H-bridge) của 4 hoặc nhiều hơn các thiết bị chuyển đổi. Trong thiết kế như vậy điện cảm phù hợp thường được chia đều giữa hai chân cầu để các dạng sóng điện áp ổ đĩa được cân bằng đối với đất với. Các tụ điện DC-chặn cũng có thể được loại bỏ nếu kiểm soát chế độ hiện hành được sử dụng để đảm bảo rằng không có mạng lưới DC chảy giữa hai chân cầu. (Nếu cả hai chân của cầu H có thể được điều khiển độc lập sau đó có phạm vi để kiểm soát quyền lực thông qua sử dụng điều khiển dịch pha. Xem điểm 6 trong phần dưới đây về “phương pháp kiểm soát Power” để biết thêm chi tiết.)

Tại quyền hạn vẫn cao hơn nó có thể sử dụng một số biến tần riêng biệt kết nối có hiệu quả song song để đáp ứng nhu cầu phụ tải hiện tại cao. Tuy nhiên, biến tần riêng biệt không trực tiếp gắn song song ở đầu ra của H-cầu của họ. Mỗi phòng trong số biến tần phân phối được kết nối với các cuộn dây làm việc từ xa thông qua cặp riêng của mình phù hợp với cuộn cảm mà đảm bảo rằng tổng tải được trải đều trong tất cả các biến tần.

Những cuộn cảm phù hợp cũng cung cấp một số lợi ích bổ sung khi biến tần đang song song theo cách này. Thứ nhất, trở kháng GIỮA bất kỳ hai đầu ra biến tần là bằng hai lần giá trị của điện cảm phù hợp. Trở kháng quy nạp này hạn chế việc “bắn giữa” hiện tại mà chảy giữa biến tần song song nếu khoảnh khắc chuyển đổi của họ không hoàn toàn đồng bộ. Thứ hai, kháng này quy nạp giống nhau giữa biến tần giới hạn tốc độ mà tại đó lỗi hiện tại tăng lên nếu một trong các biến tần trưng bày một thiết bị thất bại, có khả năng loại bỏ sự thất bại của các thiết bị hơn nữa. Cuối cùng, vì tất cả các biến tần phân phối đã được kết nối thông qua cuộn cảm, bất kỳ cảm bổ sung giữa các biến tần chỉ đơn thuần là thêm vào trở kháng này và chỉ có tác dụng làm giảm nhẹ chia sẻ hiện tại. Do đó, biến tần phân phối để sưởi ấm cảm ứng không cần thiết phải được nằm gần nhau. Nếu máy biến áp cách ly được bao gồm trong các mẫu thiết kế sau đó họ không cần phải thậm chí chạy từ việc cung cấp cùng!

chịu lỗi

Việc bố trí cuộn dây làm việc LCLR là rất tốt cư xử theo một loạt các điều kiện lỗi có thể.

Mở mạch cuộn dây làm việc.

Cuộn dây làm việc ngắn mạch, (hoặc tụ điện tăng.)

Lần lượt quá thiếu trong cuộn dây làm việc.

Mở tụ bể mạch.

Tất cả những thất bại dẫn đến sự gia tăng trở kháng được trình bày cho các biến tần và do đó giảm tương ứng trong hiện tại rút ra từ biến tần. Tác giả đã cá nhân sử dụng một tuốc nơ vít để ngắn mạch giữa các lượt một cuộn dây làm việc mang hàng trăm amps. Mặc dù tia lửa bay ở vị trí của áp dụng ngắn mạch, tải trọng trên biến tần là giảm và hệ thống xử lý này tồn tại một cách dễ dàng.

Điều tồi tệ nhất có thể xảy ra là các mạch xe tăng trở nên lệch cộng hưởng như vậy mà tần số cộng hưởng tự nhiên của nó là chỉ ở trên tần số hoạt động của biến tần. Kể từ khi tần số ổ đĩa vẫn còn gần cộng hưởng vẫn còn là dòng chảy đáng kể hiện ra của biến tần. Tuy nhiên, hệ số công suất được giảm do detuning, và biến tần tải hiện tại bắt đầu dẫn điện áp. Tình trạng này là không mong muốn bởi vì hiện tại tải nhìn thấy bằng biến tần thay đổi hướng trước khi thay đổi điện áp. Kết quả của việc này là hiện nay là lực lượng chuyển mạch giữa miễn phí bánh điốt và MOSFET đối phương mỗi khi MOSFET được bật. Điều này gây ra một sự hồi phục ngược lại buộc của các điốt miễn phí bánh trong khi họ đã thực hiện chuyển tiếp hiện nay đáng kể. Điều này dẫn đến một sự đột biến lớn hiện nay thông qua cả hai diode và MOSFET đối lập được bật.

Trong khi không phải là một vấn đề đối với chỉnh lưu phục hồi nhanh chóng đặc biệt, phục hồi buộc này có thể gây ra vấn đề nếu MOSFETs điốt cơ thể nội tại được sử dụng để cung cấp các chức năng diode miễn phí bánh. Những gai lớn hiện nay vẫn còn đại diện cho một tổn thất điện năng đáng kể và mối đe dọa cho độ tin cậy. Tuy nhiên, cần phải nhận ra rằng kiểm soát thích hợp của hoạt động tần số biến tần nên đảm bảo rằng nó theo dõi tần số cộng hưởng của mạch tăng. Do đó, tình trạng hệ số công suất hàng đầu nên lý tưởng không xảy ra, và chắc chắn sẽ không tồn tại trong bất kỳ khoảng thời gian. Tần số cộng hưởng nên được theo dõi lên đến giới hạn của nó, sau đó hệ thống đóng xuống nếu nó đã lang thang bên ngoài của một dải tần số chấp nhận được.

Phương pháp kiểm soát quyền lực

Nó thường là mong muốn để kiểm soát lượng điện năng xử lý bởi một máy cảm ứng. Điều này xác định tốc độ mà năng lượng nhiệt được chuyển giao cho các phôi. Các thiết lập sức mạnh của loại hình này nóng cảm ứng có thể được kiểm soát trong một số cách khác nhau:

1. Khi thay đổi liên kết điện áp DC.

Sức mạnh xử lý bởi các biến tần có thể được giảm bằng cách giảm điện áp cung cấp cho biến tần. Điều này có thể được thực hiện bằng cách chạy biến tần từ một biến điện áp DC cung cấp như một chỉnh lưu điều khiển bằng thyristor để thay đổi điện áp cung cấp DC xuất phát từ nguồn cung cấp. Trở kháng trình bày cho các biến tần phần lớn là liên tục thay đổi với mức công suất, vì vậy thông nguồn của biến tần là tỷ lệ với bình phương của điện áp cung cấp. Khác nhau liên kết điện áp DC cho phép kiểm soát toàn bộ sức mạnh từ 0% đến 100%.

Cần lưu ý tuy nhiên, thông qua sức mạnh chính xác trong kilowatt không chỉ phụ thuộc vào nguồn cung cấp điện áp DC để biến tần, mà còn trên trở kháng tải mà các cuộn dây làm việc để trình bày các biến tần thông qua mạng lưới phù hợp. Do đó, nếu kiểm soát quyền lực chính xác là cần thiết sức mạnh cảm ứng nhiệt thực tế phải được đo, so với yêu cầu “thiết lập quyền lực” từ các nhà điều hành và một tín hiệu lỗi cho ăn trở lại để tiếp tục điều chỉnh điện áp DC liên kết trong một thời trang kín để giảm thiểu lỗi . Điều này là cần thiết để duy trì quyền lực không đổi vì sức đề kháng của phôi thay đổi đáng kể khi nó nóng lên. (Lập luận này cho điều khiển công suất vòng kín cũng áp dụng cho tất cả các phương pháp tiếp theo dưới đây.)

2. Khi thay đổi tỷ lệ nhiệm vụ của các thiết bị trong biến tần.

Sức mạnh xử lý bởi các biến tần có thể được giảm bằng cách giảm thời gian trên các thiết bị chuyển mạch trong biến tần. Điện chỉ xuất phát từ các cuộn dây làm việc trong thời gian đó các thiết bị được bật lên. Sau đó tải trọng hiện tại là trái để freewheel thông qua các điốt thiết bị cơ thể trong deadtime khi cả hai thiết bị được tắt. Thay đổi tỷ lệ nhiệm vụ của thiết bị chuyển mạch cho phép kiểm soát toàn bộ sức mạnh từ 0% đến 100%. Tuy nhiên, một nhược điểm quan trọng của phương pháp này là ân giảm dòng nặng giữa các thiết bị hoạt động và điốt miễn phí bánh của họ. Buộc thu hồi đảo ngược của điốt miễn phí bánh có thể xảy ra khi tỷ lệ thuế được giảm đáng kể. Vì lý do kiểm soát tỷ lệ thuế này thường không được sử dụng trong điện cao cảm ứng nhiệt biến tần.

3. Khi thay đổi tần số hoạt động của biến tần.

Sức mạnh được cung cấp bởi các biến tần cho các cuộn dây làm việc có thể được giảm detuning biến tần từ tần số cộng hưởng tự nhiên của mạch bể kết hợp các cuộn dây làm việc. Khi tần số hoạt động của biến tần được di chuyển ra khỏi frquency cộng hưởng của mạch tăng, có tăng ít cộng hưởng trong mạch tăng, và hiện nay trong các cuộn dây được thu hẹp lại làm việc. Vì vậy ít lưu hành hiện nay là cảm ứng thành phôi và các hiệu ứng nhiệt là giảm.

Để làm giảm thông lượng điện biến tần thường là lệch cộng hưởng ở bên cao của mạch bể tần số cộng hưởng tự nhiên. Điều này làm cho điện kháng cảm ứng ở đầu vào của các mạch kết hợp để trở nên ngày càng chiếm ưu thế khi tăng tần số. Vì vậy hiện tại rút ra từ biến tần của mạng lưới kết hợp bắt đầu tụt hậu trong giai đoạn và giảm trong biên độ. Cả hai yếu tố góp phần làm giảm thông lượng quyền lực thực sự. Thêm vào đó hệ số công suất chậm đảm bảo rằng các thiết bị trong biến tần vẫn bật với số không điện áp trên chúng, và không có miễn phí bánh vấn đề phục hồi diode. (Điều này có thể được đối chiếu với tình hình sẽ xảy ra nếu các biến tần được lệch cộng hưởng ở phía thấp của tần số cộng hưởng các cuộn dây của công việc. ZVS bị mất, và các điốt miễn phí bánh thấy buộc phải đảo ngược trong khi tiến hành phục hồi đáng kể tải trọng hiện tại.)

Phương pháp này kiểm soát mức năng lượng bằng cách detuning là rất đơn giản vì hầu hết các máy sưởi cảm ứng đã có kiểm soát tần số hoạt động của biến tần để phục vụ cho phôi khác nhau và cuộn dây làm việc. Nhược điểm là nó chỉ cung cấp một phạm vi giới hạn của kiểm soát, như có một giới hạn nào chất bán dẫn điện nhanh có thể được thực hiện để chuyển đổi. Điều này đặc biệt đúng trong ứng dụng năng lượng cao, nơi các thiết bị đã có thể chạy gần với tốc độ chuyển đổi tối đa. Hệ thống công suất cao sử dụng phương pháp này điều khiển công suất đòi hỏi một phân tích nhiệt chi tiết về kết quả của chuyển đổi thiệt hại ở mức công suất khác nhau để đảm bảo nhiệt độ thiết bị luôn ở trong giới hạn chấp nhận được.

Để biết thông tin chi tiết hơn về kiểm soát quyền lực của detuning xem phần mới dưới nhãn “đáp ứng tần số mạng LCLR.”

4. Khi thay đổi giá trị của điện dẫn trong mạng lưới kết hợp.

Sức mạnh được cung cấp bởi các biến tần cho các cuộn dây làm việc có thể thay đổi bằng cách thay đổi giá trị của các thành phần phù hợp với mạng. Các mạng L-trận đấu giữa biến tần và mạch bể kỹ thuật bao gồm một quy nạp và một phần dung. Nhưng phần điện dung là song song với tụ xe tăng của riêng các cuộn dây của công việc, và trong thực tế đây là những thường là một và cùng một phần. Do đó, chỉ một phần của mạng lưới kết hợp đó là có sẵn để điều chỉnh là inductor.

Các mạng lưới kết hợp có trách nhiệm chuyển tải trở kháng của workcoil một trở kháng tải phù hợp để được điều khiển bởi biến tần. Thay đổi độ tự cảm của cuộn cảm phù hợp với điều chỉnh giá trị mà trở kháng tải được dịch. Nói chung, giảm độ tự cảm của cuộn cảm phù hợp gây ra trở kháng cuộn dây làm việc để được chuyển xuống một trở kháng thấp hơn. Điều này trở kháng tải thấp hơn được trình bày cho các biến tần gây ra nhiều năng lượng hơn để có nguồn gốc từ biến tần. Ngược lại, tăng độ tự cảm của cuộn cảm phù hợp gây ra một trở kháng tải cao hơn sẽ được trình lên các biến tần. Điều này nhẹ hơn kết quả tải trong một dòng chảy năng lượng thấp hơn từ các biến tần cho các cuộn dây làm việc.

Mức độ điều khiển công suất achieveable bằng cách thay đổi điện dẫn phù hợp là vừa phải. Có một cũng là một sự thay đổi trong tần số cộng hưởng của toàn bộ hệ thống – Đây là giá phải trả để kết hợp dung L-trận đấu và xe tăng dung thành một đơn vị. Các mạng L-trận đấu chủ yếu vay mượn một số các điện dung từ các tụ điện xe tăng để thực hiện các hoạt động phù hợp, do đó để lại các mạch bể để cộng hưởng ở một cao tần hơn. Vì lý do này inductor phù hợp thường được cố định hoặc điều chỉnh trong bước thô để phù hợp với các phôi dự định sẽ được làm nóng, chứ không phải là cung cấp cho người dùng một thiết lập quyền lực hoàn toàn có thể điều chỉnh.

5. Trở kháng phù hợp với biến áp.

Sức mạnh được cung cấp bởi các biến tần cho các cuộn dây làm việc có thể thay đổi trong các bước thô bằng cách sử dụng một RF biến áp điện khai thác để thực hiện chuyển đổi trở kháng. Mặc dù hầu hết các lợi ích của sự sắp xếp LCLR là trong việc loại bỏ một biến áp điện ferrite cồng kềnh và đắt tiền, nó có thể phục vụ cho thay đổi lớn trong thông số hệ thống trong một cách mà không phải là tần số phụ thuộc. Máy biến áp điện ferrite cũng có thể cung cấp cách ly điện cũng như nhiệm vụ chuyển đổi trở kháng biểu diễn để thiết lập các thông điện.

Ngoài ra nếu các máy biến áp điện ferrite được đặt giữa đầu ra của biến tần và đầu vào của mạch L-trận đấu hạn chế thiết kế của nó được thư giãn bằng nhiều cách. Thứ nhất, vị trí các máy biến áp ở vị trí này có nghĩa là trở kháng ở cả hai cuộn dây là tương đối cao. tức là điện áp cao và dòng là comparitively nhỏ. Nó là dễ dàng hơn để thiết kế một máy biến áp điện ferrite thông thường cho những điều kiện này. Lưu hành hiện tại lớn trong cuộn dây làm việc được lưu giữ trong các máy biến áp ferrite giảm đáng kể vấn đề làm mát. Thứ hai, mặc dù các máy biến áp thấy điện áp đầu ra sóng vuông từ biến tần, nó là cuộn dây mang dòng đó là hình sin. Việc thiếu các giai điệu âm cao tần làm giảm nhiệt trong máy biến áp do hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng lân cận trong các dây dẫn.

Cuối cùng thiết kế biến áp nên được tối ưu hóa cho liên quanh co điện dung tối thiểu và cách nhiệt tốt tại các chi phí tăng cảm rò rỉ. Lý do cho điều này là bất kỳ điện cảm rò rỉ biểu hiện bởi một biến áp nằm ở vị trí này chỉ làm tăng thêm sự cảm kết hợp tại đầu vào của mạch L-trận đấu. Do đó điện cảm rò rỉ trong các máy biến áp là không gây tổn hại đến hiệu suất như liên quanh co dung.

6. Giai đoạn kiểm soát ca của H-cầu.

Khi cuộn dây làm việc là lái xe của một toàn cầu (H-bridge) biến tần điện áp-fed có được nêu ra là một phương pháp khác để đạt được điều khiển công suất. Nếu khoảnh khắc chuyển đổi của cả hai chân cầu có thể được điều khiển độc lập sau đó nó mở ra khả năng kiểm soát quyền lực thông bằng cách điều chỉnh sự lệch pha giữa hai chân cầu.

Khi cả hai chân cầu chuyển đổi chính xác trong giai đoạn, cả hai đầu ra cùng một điện áp. Điều này có nghĩa là không có điện áp trên cuộn dây sắp xếp công việc và không có dòng điện chạy qua cuộn dây làm việc. Ngược lại, khi cả hai chân cầu chuyển đổi trong giai đoạn chống tối đa dòng điện chạy qua cuộn dây làm việc và sưởi ấm tối đa đạt được. Mức công suất từ 0% đến 100% có thể đạt được bằng cách thay đổi thay đổi giai đoạn của ổ đĩa để một nửa số cầu nối giữa 0 độ và 180 độ khi so sánh với các ổ đĩa của chân cầu khác.

Kỹ thuật này có hiệu quả cao như điều khiển công suất có thể đạt được ở bên cạnh kiểm soát điện năng thấp hơn. Hệ số công suất nhìn thấy bởi các biến tần luôn luôn vẫn còn tốt vì biến tần không lệch cộng hưởng từ tần số cộng hưởng của cuộn dây làm việc, do đó dòng chảy phản ứng hiện tại thông qua điốt tự xoay được giảm thiểu.

Tụ điện sưởi ấm cảm ứng

Các yêu cầu cho tụ điện được sử dụng trong điện cao cảm ứng nhiệt có lẽ là những đòi hỏi khắt khe nhất của bất kỳ loại tụ điện. Các ngân hàng tụ điện được sử dụng trong các mạch bình của một máy cảm ứng phải thực hiện đầy đủ các dòng chảy trong cuộn dây làm việc trong thời gian dài của thời gian. Điều này hiện nay thường là hàng trăm amps tại hàng chục hoặc hàng trăm kilohertz. Họ cũng được tiếp xúc lặp đi lặp lại 100% điện áp đảo chiều ở cùng một tần số này và xem đầy đủ điện áp phát triển qua các cuộn dây làm việc. Tần số hoạt động cao, gây thiệt hại đáng kể do nhiệt điện môi và do hiệu ứng bề mặt trong các dây dẫn. Cuối cùng cảm đi lạc phải được giữ ở mức tối thiểu để các tụ điện xuất hiện như một phần tử mạch gộp so với cảm hợp lý thấp của cuộn dây làm việc nó được kết nối.

Lựa chọn chính xác của chất điện môi và kỹ thuật xây dựng lá mở rộng được sử dụng để giảm thiểu lượng nhiệt sinh ra và giữ hiệu quả-series-cảm đến mức tối thiểu. Tuy nhiên, ngay cả với những kỹ thuật cảm ứng tụ điện sưởi ấm vẫn triển lãm tản quyền lực đáng kể do các dòng RF khổng lồ mà họ phải thực hiện. Do đó yếu tố quan trọng trong thiết kế của họ được cho phép loại bỏ hiệu quả của nhiệt từ bên trong tụ điện để kéo dài tuổi thọ của điện môi.

Các nhà sản xuất sau đây sản xuất các thành phần mục đích xây dựng:

Cao Energy Corp. (Anh nhà phân phối là AMS Technologies.)

Vishay Components.

Celem điện tụ. có trụ sở tại Israel.

Phạm vi của quyền lực cao cảm ứng nhiệt tụ từ cao Energy Corp.

Dẫn điện cao làm mát bằng tụ điện mica từ Celem điện Capacitors.Celem

(Hình ảnh lịch sự của Steve Conner)

Lưu ý diện tích bề mặt lớn của các tấm kết nối trên các thành phần dẫn làm mát bằng Celem và đánh giá công suất phản kháng (KVAR) in trên nhãn đánh giá. Đơn vị quyền lực cao hơn hình trên trong trường hợp nhôm có kết nối cho ống nước làm mát để loại bỏ nhiệt sinh ra trong nội bộ.

LCLR đáp ứng tần số mạng

Các mạng LCLR là một hệ thống cộng hưởng để thứ 3 bao gồm hai cuộn cảm, một tụ điện và một điện trở. Cốt truyện điềm dưới đây cho thấy cách thức mà một số các điện áp và dòng trong mạng thay đổi như tần số ổ đĩa bị thay đổi. Các dấu vết xanh đại diện cho dòng điện chạy qua cuộn cảm phù hợp, và do đó hiện tại tải nhìn thấy bởi các biến tần. Các dấu vết RED đại diện cho điện áp trên tụ điện tăng, đó là giống như các điện áp trên cuộn dây làm việc cảm ứng nhiệt. Biểu đồ trên cho thấy độ lớn AC của hai đại lượng này, trong khi đồ thị dưới cho thấy giai đoạn tương đối của tín hiệu so với điện áp đầu ra AC từ biến tần.

Từ phần biên độ của điềm cốt truyện có thể thấy rằng điện áp tối đa được phát triển trên các cuộn dây làm việc (trên dấu vết màu đỏ) tại chỉ có một tần số. Ở tần số này hiện nay thông qua các cuộn dây làm việc cũng là tối đa và hiệu ứng nhiệt lớn nhất được phát triển ở tần số này. Có thể thấy rằng tần số này tương ứng với dòng tải tối đa được rút ra từ biến tần (dấu vết màu xanh lá cây hàng đầu.) Đó là giá trị lưu ý rằng độ lớn của tải biến tần hiện nay có một null ở một tần số chỉ hơi thấp hơn so với đó cung cấp cho hệ thống sưởi tối đa . Âm mưu này cho thấy tầm quan trọng của điều chỉnh chính xác trong một ứng dụng cảm ứng nhiệt. Đối với một hệ thống Q cao hai tần số này rất gần nhau. Sự khác biệt giữa công suất tối đa và năng lượng tối thiểu có thể chỉ có một vài kilohertz.

Từ đồ thị dưới chúng ta có thể thấy rằng đối với các tần số dưới điểm công suất tối đa, điện áp cuộn dây làm việc (màu xanh) là trong pha với điện áp đầu ra từ biến tần. Khi tần số hoạt động làm tăng góc pha của điện áp thay đổi đột ngột cuộn dây làm việc thông qua 180 độ (giai đoạn đảo ngược) đúng vào thời điểm mà quyền lực tối đa đang được xử lý. Góc pha của điện áp cuộn dây làm việc sau đó vẫn chuyển 180 độ từ điện áp đầu ra biến tần cho tất cả các tần số trên quan điểm quyền lực tối đa.

Từ đồ thị dưới cùng chúng tôi cũng có thể thấy rằng tải trọng hiện tại từ các cuộc triển lãm biến tần không chỉ một mà hai giai đoạn thay đổi đột ngột như tần số hoạt động được tăng lên dần dần. Inverter tải trọng hiện tại ban đầu tụt điện áp đầu ra của biến tần 90 độ ở tần số thấp. Tải trọng hiện tại đột ngột slews qua 180 độ để dẫn giai đoạn của 90 độ như tần số hoạt động đi qua “null tần số” của mạng. Biến tần hiện tại vẫn dẫn đầu 90 độ cho đến thời điểm công suất tối đa đạt được, mà nó lại đột ngột slews qua 180 độ và quay trở lại giai đoạn trễ 90 độ một lần nữa.

Khi chúng tôi cho rằng chỉ hiện ra của biến tần là trong pha với điện áp đầu ra góp phần chuyển giao quyền lực thực sự chúng tôi có thể thấy rằng các quá trình chuyển đổi đột ngột từ -90 độ đến +90 độ cần rõ ràng một cuộc kiểm tra chi tiết hơn …

Các điềm lô trên cho thấy các khu vực quan tâm xung quanh tần số vô giá trị và các điểm công suất tối đa chi tiết hơn. Nó cũng cho thấy một gia đình của các đường cong mô tả hành vi của các mạch bể cảm ứng nhiệt với nhiều phôi khác nhau hiện nay. Điều này cho phép chúng tôi để có được một cảm giác về cách mạng cư xử với một phôi lossy lớn để không có phôi có mặt tại tất cả, và tất cả các tải ở giữa.

Không có phôi cài đặt, tổn thất thấp và Q là yếu tố cao. Điều này dẫn đến các dòng mạnh đạt đỉnh và điện áp trong đồ thị hàng đầu, và việc thay đổi giai đoạn đột ngột thay đổi trong đồ thị dưới. Là một phôi lossy được giới thiệu các yếu tố Q tổng thể của mạng LCLR rơi. Điều này làm gia tăng ít cộng hưởng trong tải biến tần hiện tại và điện áp trên các cuộn dây làm việc. Các đỉnh cộng hưởng trở nên ít cao, và rộng hơn là yếu tố Q rơi. Tương tự như vậy các giai đoạn của dạng sóng hiện tại biến tần và điện áp xoay cuộn dây làm việc ít nhanh chóng cho các yếu tố Q thấp hơn.

Từ những biểu đồ chúng ta có thể suy ra một vài ý nghĩa đối với bất kỳ hệ thống điều khiển phải theo dõi các tần số cộng hưởng của sự sắp xếp LCLR và kiểm soát quyền lực thông qua. Thứ nhất đó là sự gia tăng cộng hưởng hơn trong mạng LCLR khi không có phôi hiện tại. Do đó, hiện nay cung cấp từ biến tần nên được giảm để ngăn chặn các cuộn dây làm việc và bể tụ vút trong sự vắng mặt của bất kỳ thiệt hại đáng kể trong hệ thống. Thứ hai, biến tần tải trọng hiện tại với không tải phải được theo dõi rất chính xác khi biến tần không phải là để nhìn thấy hoặc là một hàng đầu hay tụt tải trọng hiện tại bởi vì nó slews một cách nhanh chóng thông qua zero độ.

Ngược lại chúng ta có thể nói rằng với một phôi hiện tổn hao lớn, sẽ có sự gia tăng ít cộng hưởng vốn có trong sự sắp xếp LCLR và biến tần sẽ phải cung cấp thêm tải trọng hiện tại để đạt được mức độ cần thiết của hiện trong cuộn dây làm việc. Tuy nhiên, điều khiển điện tử bây giờ không cần phải theo dõi các tần số cộng hưởng rất chặt chẽ kể từ khi bị suy giảm Q cho một hiện tải mà thay đổi giai đoạn một cách nhàn nhã hơn.

Cuối cùng một số điểm là đáng xem xét từ âm mưu trên khi xem xét một stratergy điều khiển tự động để theo dõi các tần số cộng hưởng của một nóng LCLR cảm ứng. Đối với vật liệu rất lossy phôi, (hoặc khối lượng lớn kim loại đó giới thiệu một sự mất mát đáng kể tổng thể), chúng tôi có thể thấy rằng giai đoạn hiện nay tải biến tần (lô màu xanh lá cây dưới) đôi khi không bao giờ vượt qua không độ cho giai đoạn đầu. Điều này có nghĩa rằng các tải biến tần hiện tại với khối lượng công việc nặng không thể ở trong giai đoạn và luôn luôn tụt hậu bởi một số lượng. Hơn nữa, tải biến tần hiện nay là không đơn điệu như tần số được quét. Vì vậy thông tin phản hồi trực tiếp từ một máy biến áp hiện tại (CT) trên đầu ra biến tần không phải là một lựa chọn khả thi. Trong khi nó có thể xuất hiện để làm việc tốt không có phôi trang bị hoặc chỉ tải nhiệt vừa phải, nó không theo dõi các tần số cộng hưởng một cách chính xác và sẽ không hoạt động một cách thỏa đáng như tăng khối lượng công việc và mạng Q rơi! (Thông tin phản hồi trực tiếp từ biến tần sản lượng hiện tại bằng cách sử dụng CT để tạo thành một kết quả dao động điện miễn phí chạy trong một thiết kế mà dao động ở tải thấp nhưng rơi ra ngoài tự dao động khi khối lượng công việc tăng lên.)

Ngược lại chúng ta có thể thấy rằng điện áp làm việc cuộn (và tụ điện bể điện áp) giai đoạn (lô màu đỏ phía dưới) là đơn điệu với tần số ngày càng tăng. Hơn nữa nó luôn đi qua -90 độ điểm pha lag chính xác ở tần số đó cung cấp cho công suất tối đa bất kể có bao nhiều cuộn dây làm việc được tải. Hai giá trị làm cho điện áp tụ điện tank dạng sóng một biến kiểm soát tuyệt vời. Trong kết luận của biến tần phải được kiểm soát để đạt được độ trễ 90 độ phù hợp giữa điện áp tụ điện và xe tăng điện áp đầu ra biến tần để đạt được thông lượng công suất tối đa. Bây giờ chúng ta có thể gắn nhãn một số lĩnh vực quan tâm trên sơ đồ điềm lô dưới đây.

Các đường thẳng đứng màu trắng cho thấy tần số mà điện áp tụ điện tank (và cũng là cuộn dây điện áp làm việc) tụt điện áp đầu ra biến tần bằng 90 độ. Đây cũng là điểm mà điện áp tối đa được phát triển trên các cuộn dây làm việc và dòng chảy tối đa hiện nay thông qua nó. Các dòng trắng là nơi bạn muốn được để phát huy hiệu quả tối đa có thể sưởi ấm trong phôi. Nếu chúng ta nhìn vào giai đoạn hiện nay tải biến tần (lô màu xanh lá cây dưới) chúng ta có thể thấy rằng điều này luôn luôn là giữa 0 độ và -90 độ khi nó vượt qua các dòng trắng không có vấn đề như thế nào đột ngột hoặc từ từ nó slews. Điều này có nghĩa rằng các biến tần luôn luôn nhìn thấy một hiện tải hoặc là trong giai đoạn tồi tệ nhất hoặc hơi bị tụt hậu trong hệ số công suất. Tình hình như vậy là lý tưởng cho việc hỗ trợ ZVS mềm chuyển đổi trong các biến tần và ngăn chặn diode miễn phí bánh vấn đề đảo ngược phục hồi.

Nhìn vào bên phải của đường trắng, chúng tôi đã vùng tô màu xanh có nhãn “khu vực tải cảm ứng.” Khi tần số hoạt động được tăng lên so với điểm công suất tối đa, điện áp trên cuộn dây giảm công việc và hiệu ứng nhiệt ít được tạo ra trong phôi. Tải của biến tần cũng rơi và bắt đầu tụt hậu trong giai đoạn tương đối so với điện áp đầu ra của biến tần. Các tính chất này làm cho các khu vực bóng mờ màu xanh nơi lý tưởng để hoạt động để đạt được kiểm soát năng lượng sưởi ấm cảm ứng. By detuning tần số biến tần trên phía cao điểm công suất tối đa, sức mạnh thông có thể được giảm bớt và biến tần luôn luôn nhìn thấy một số công suất chậm phát triển.

Ngược lại, phía bên trái của đường trắng, chúng tôi có một ban nhạc tần số nhãn “khu vực tải điện dung.” Khi tần số hoạt động được giảm dưới mức công suất tối đa, điện áp cuộn dây làm việc cũng giảm xuống và tác động làm nóng ít xảy ra. Tuy nhiên, điều này được đi kèm với các biến tần tải trọng hiện tại có thể slewing đến một góc pha hàng đầu khi thua lỗ trong các phôi đang ở mức thấp và Q là yếu tố cao. Điều này là không mong muốn đối với nhiều biến tần trạng thái rắn như tải trọng hàng đầu hiện nay gây mất ZVS và dẫn đến buộc ngược lại phục hồi của điốt tự do xoay thua lỗ chuyển đổi điện áp tăng và overshoots. Do đó, khu vực tải điện dung không được khuyến cáo để đạt được điều khiển công suất thông qua.

Các đường màu tím dọc đánh dấu sự kết thúc khác của khu vực tải điện dung, nơi chuyển tải biến tần hiện nay một lần nữa để tụt “cảm ứng” tải trọng hiện tại. Khu vực cảm ứng thứ hai này là ít được quan tâm vì nó không đạt được thông lượng điện đáng kể, và không thể đạt được mà không đi qua các khu vực tải điện dung có khả năng gây tổn hại nào. Khi mạng LCLR được điều khiển từ một điện áp biến tần squarewave đó cũng là nguy cơ của dòng điện đáng kể tại một hài hòa của các tần số ổ đĩa. Nó được đánh dấu trên sơ đồ ở đây chỉ đơn thuần là cho đầy đủ.

Lưu ý: Các giai đoạn của điện áp tụ điện tank đã được đề xuất như là một biến kiểm soát và thảo luận rộng rãi ở các ô trên. Điều này là do điện áp này có thể dễ dàng cảm nhận được sử dụng một điện áp biến áp cao tần và cung cấp tất cả các thông tin điều khiển cần thiết. Trong khi đó trưng bày một giai đoạn chuyển đổi 90 độ so với điện áp đầu ra biến tần (có thể lần đầu tiên xuất hiện không mong muốn) nó vẫn là một biến kiểm soát tốt hơn so với cố gắng để cảm nhận được các tụ điện xe tăng hiện tại. Mặc dù các tụ điện xe tăng hiện nay là trong giai đoạn với các đầu ra của biến tần này có thể là hàng trăm amps làm CT ferrite đóng lõi không thực tế. Hơn nữa, giai đoạn 90 độ thay đổi của điện áp dạng sóng tụ bể có nghĩa là nó không vượt được cố ý di dời trong thời gian đi từ khoảnh khắc chuyển đổi có khả năng ồn ào của biến tần. Đây -90 độ lệch pha của tín hiệu phản hồi điện áp có thể được cho phép trong việc thiết kế các thiết bị điện tử kiểm soát và là một giá nhỏ để trả cho các cảm biến nới lỏng và tăng khả năng miễn dịch tiếng ồn đạt được.

yêu cầu làm mát

Ý kiến ​​#Add ở đây về nước làm mát #

hình ảnh sưởi ấm

Dạng sóng

Điều này cho thấy đầu ra biến tần dạng sóng hiện tại khi lái xe bố trí cuộn dây làm việc LCLR gần tần số cộng hưởng của nó. Điểm này tương ứng với thông lượng công suất tối đa và hiệu ứng nhiệt do đó tối đa. Lưu ý cách tải biến tần hiện tại gần như là một hình sin thuần túy.

Điều này cho thấy đầu ra biến tần dạng sóng hiện tại khi lái xe sắp xếp LCLR cuộn dây làm việc cao hơn nhiều tần số cộng hưởng tự nhiên của nó. Điểm hoạt động này cho phép giảm thông lượng điện và hiệu ứng nhiệt giảm. Tại tần số trên tần số cộng hưởng tự nhiên của sự sắp xếp công việc LCLR cuộn điện kháng quy nạp của các mạng lưới kết hợp chiếm ưu thế và các biến tần tải trọng hiện tại thua kém điện áp. Chú ý hiện tại tải hình tam giác gây ra bởi các tải cảm ứng tích hợp điện áp đầu ra squarewave của biến tần theo thời gian.

Điều này cho thấy điện áp trên cuộn dây làm việc theo hoạt động bình thường khi lái xe gần cộng hưởng. Chú ý rằng các dạng sóng điện áp là một hình sin tinh khiết trong hình dạng. Điều này cũng đúng cho các dạng sóng hiện tại và giảm thiểu bức xạ hài hòa và tác động RF. Trong trường hợp này điện áp trên cuộn dây làm việc cũng cao hơn so với điện áp bus DC cung cấp cho biến tần. Cả hai thuộc tính là do yếu tố cao-Q của mạch bể cảm ứng nhiệt.

Điều này cho thấy điện áp đầu ra từ biến tần khi nó được mistuned một tần số đó là dưới tần số cộng hưởng tự nhiên của cuộn dây làm việc. Chú ý rất nhanh thăng trầm thời gian của squarewave kèm theo vượt qua điện áp quá mức và chuông. Đây là tất cả do buộc ngược phục hồi của cơ thể điốt MOSFET trong khi chịu đựng chế độ hoạt động không mong muốn này. (Chênh và đổ chuông là do đảo ngược hồi phục hiện tại gai sốc thú vị cảm đi lạc trong cách bố trí biến tần vào dao động ký sinh).

Điều này cho thấy điện áp đầu ra từ biến tần khi nó được điều chỉnh rất nhẹ trên các tần số cộng hưởng tự nhiên của cuộn dây làm việc. Chú ý rằng sự tăng và giảm thời gian của các squarewave được kiểm soát nhiều hơn, và có tương đối ít vượt qua hoặc chuông. Điều này là do các chuyển mạch Zero, điện áp (ZVS) diễn ra khi biến tần chạy trong chế độ hoạt động thuận lợi này.

Điều này cho thấy điện áp đầu ra từ biến tần khi nó được điều chỉnh chính xác với tần số cộng hưởng của các cuộn dây làm việc. Mặc dù tình trạng này thực sự đạt được công suất tối đa thông, nó không hoàn toàn đạt được Zero, điện áp chuyển mạch của MOSFETs. Chú ý các bậc nhỏ trên sườn lên và xuống của các dạng sóng điện áp. Những xảy ra bởi vì điểm giữa của chân cầu đã không được chuyển mạch hoàn toàn với đường sắt cung cấp ngược lại trong thời gian chết trước khi MOSFET tới lượt về. Trong thực tế một lượng nhỏ kháng quy nạp trình bày cho các biến tần giúp cung cấp bắt buộc chuyển mạch hiện tại và đạt được ZVS. Vì lý do này tình hình mô tả cho bức ảnh trước đó là một lợi thế để trở thành chính xác trong giai điệu.