I dettagli di base di riscaldamento ad induzione ad alta frequenza

Introduzione

Il riscaldamento ad IDRAILICA è un processo di riscaldamento senza contatto. Esso utilizza l'elettricità ad alta frequenza per materiali di calore sono elettricamente conduttivi. Dal momento è non-contatto, il processo di riscaldamento non contaminare il materiale viene riscaldato. È inoltre molto efficiente poiché il calore è generato in realtà all'interno del pezzo in lavorazione. Questo può essere in contrasto con altri metodi dove il calore è generato in una fiamma di riscaldamento o riscaldamento elemento, viene quindi applicata al pezzo in lavorazione. Per questi motivi di riscaldamento annuncio IDRAILICA si presta ad alcune applicazioni uniche nel settore.

Come funziona il riscaldamento annuncio IDRAILICA?

Una fonte di energia elettrica ad alta frequenza è usata per guidare una grande corrente alternata attraverso una bobina. Questa bobina è conosciuta come la bobina di lavoro. Vedere l'immagine opposta. Il passaggio di corrente attraverso questa bobina genera un campo magnetico molto intenso e rapido mutamento nello spazio all'interno della bobina di lavoro. Il pezzo da riscaldare è collocato all'interno di questo intenso campo magnetico alternato. A seconda della natura del materiale del pezzo, un certo numero di cose accada...

Il campo magnetico alternato indurre un flusso di corrente nel pezzo conduttivo. La disposizione della bobina il lavoro e il pezzo in lavorazione può essere presenta venire un trasformatore elettrico. La bobina di lavoro è come il primario colomba energia elettrica è adduzione, e il pezzo in lavorazione è come un singolo turno secondario è cortocircuitato. Questo provoca enormi correnti di begann attraverso il pezzo in lavorazione. Questi sono conosciuti come anche correnti. Oltre a questo, l'alta frequenza utilizzato in applicazioni di riscaldamento annuncio IDRAILICA dà luogo a un fenomeno chiamato effetto pelle. Questo effetto pelle stato la corrente alternata un begann in uno strato sottile verso la superficie del pezzo. L'effetto della pelle aumenta la resistenza efficacia del metallo per il passaggio della grande corrente. Di conseguenza aumenta notevolmente l'effetto di riscaldamento causato da una corrente indotta sul pezzo in lavorazione.

(Anche se il riscaldamento a causa di correnti anche è desiderabile in questa applicazione, è interessante notare produttori di trasformatori andare alle grandi lunghezze per evitare questo fenomeno nella loro trasformatori. Trasformatore laminato nuclei, nuclei di polvere di ferro e ferriti sono utilizzati per evitare correnti anche scorre all'interno di nuclei del trasformatore. All'interno di un trasformatore il passaggio di correnti anche è altamente indesiderabile perché provoca il riscaldamento del nucleo magnetico e rappresenta il potere è sprecato).

E per ferroso metalli?

Per metalli ferrosi come ferro e alcuni tipi di acciaio, c'è un meccanismo di riscaldamento supplementare si svolge al tempo stesso come i flussi turbolenti sopra menzionati. L'intenso campo magnetico alternato all'interno della bobina di lavoro ripetutamente magnetizza e de-magnetises i cristalli di ferro. Questo rapido capovolgimento dei domini magnetici provoca montaggio considerevole e riscaldamento all'interno del materiale. Riscaldamento a causa di questo meccanismo è noto come perdita di isteresi ed è più grande per i materiali che hanno una vasta area all'interno della loro curva B-H. Questo può essere un grande fattore contribuisce per il calore generato durante il riscaldamento annuncio IDRAILICA, ma avviene solo all'interno di materiali ferrosi. Per questo motivo materiali ferrosi si prestano più facilmente un riscaldamento un IDRAILICA rispetto ai materiali non ferrosi.

È interessante notare che in acciaio perde le proprietà magnetiche quando riscaldato sopra circa 700 ° C. Questa temperatura è conosciuta come la temperatura di Curie. Questo significa non ci può essere nessun riscaldamento del materiale a causa di perdite di isteresi superiore a 700 ° C. Qualsiasi ulteriore riscaldamento del materiale deve essere un causa di correnti anche indotte da solo. Questo rende l'acciaio di riscaldamento superiore a 700 ° C più di una sfida per i sistemi di riscaldamento ad IDRAILICA. Il fatto che rame e alluminio sono conduttori elettrici sia amagnetici e molto buoni, può anche rendere questi materiali una sfida per riscaldare in modo efficiente. (Vedremo il miglior modo di agire di questi materiali è ad alzare la frequenza per esagerare le perdite a causa dell'effetto pelle).

Cosa è IDRAILICA aquecimento utilizzato per?

Riscaldamento IDRAILICA annuncio può essere utilizzato per qualsiasi applicazione dove vogliamo un materiale elettricamente conduttivo di calore in modo pulito, efficiente e meccanotessili.

Una delle applicazioni più comuni è per utilizzo i sigilli anti-taccheggio sono attaccati alla parte superiore delle bottiglie di bevandee di medicina. Un sigillo di alluminio rivestito con "colla hot-melt" è inserito il cappuccio di plastica e avvitato sulla parte superiore di ogni bottiglia durante la fabbricazione. Questi fogli guarnizioni allora sono posizionare rapidamente venire le bottiglie di passano sotto un riscaldatore un IDRAILICA sulla linea di produzione. Lamina e si la sigilla del calore generato sui colla la scioglie sulla parte superiore della bottiglia. Quando il tappo viene rimosso, la pellicola rimane fornendo una tenuta ermetica e impedendo qualsiasi alterazione o contaminazione del contenuto della bottiglia fino a lamina quando il cliente perfora la.

p style = "text-indent: 0px;"> Un'altra applicazione comune è "getter cottura" per eliminare la contaminazione da tubi sottovuoto come TV tubi catodici, tubi a vuoto e varie lampade a scarica di gas. Un anello di materiale conduttivo chiamato un "richiamo" è collocato all'interno del recipiente di vetro sottovuoto. Poiché il riscaldamento annuncio IDRAILICA è un processo senza contatto può essere utilizzato per riscaldare il getter già è sigillata all'interno di una nave. Una bobina annuncio IDRAILICA di lavoro si trova vicino il richiamo esterno di un tubo a vuoto e la fonte di corrente alternata è acceso. In pochi secondi di avvio il riscaldatore un IDRAILICA, il getter è riscaldata bianco caldo e sostanze chimiche nel suo rivestimento reagiscono con qualsiasi gas nel vuoto. Il risultato è il richiamo assorbe qualsiasi ultimo residuo di gas all'interno del tubo sottovuoto e aumenta la purezza del vuoto.

Ancora un'altra applicazione comune per riscaldamento annuncio IDRAILICA è un processo chiamato purificazione zona utilizzata in semiconduttore industria manifatturiera. Questo è un processo in cui silicio viene schema mediante una zona di movimento di materiale fuso. Una ricerca su Internet è sicuro di alzare più dettagli su questo processo che così poco su.

Altre applicazioni conhecido la fusione, per la saldatura e volta o metalli. Piani cottura ad IDRAILICA e riso. Indurimento di munizioni in metallo, ingranaggi denti, sega, lame e semiassi, ecc sono anche le applicazioni più comuni perché il processo di IDRAILICA riscalda molto rapidamente la superficie del metallo. Pertanto può essere utilizzato per indurimento superficiale e indurimento delle aree localizzate di parti metalliche di "sfuggire" la conduzione termica del calore più in profondità nella parte o per le zone circostanti. La natura senza contatto di IDRAILICA aquecimento anche significa può essere utilizzato per materiali di calore nelle applicazioni analitiche senza rischio di contaminazione del campione. Similmente, metallo strumenti medici possono essere sterilizzati da loro riscaldamento a temperature elevate, mentre sono ancora tratto all'interno di un ambiente sterile noto, al fine di uccidere i germi.

Cosa è richiesto per il riscaldamento ad IDRAILICA?

In teoria sono essenziali per implementare il riscaldamento annuncio IDRAILICA solo 3 cose:

1. Una fonte di energia elettrica ad alta frequenza,
2. Una bobina di lavoro per generare il campo magnetico alternato,
3. Un pezzo elettricamente conduttivo per essere riscaldata,

Detto questo, i sistemi di riscaldamento ad IDRAILICA praticò sono solitamente un po' più complessi. Ad esempio, un' rete di riferimenti è spesso necessaria tra la sorgente ad alta frequenza e la bobina di lavoro al fine di garantire il trasferimento di buona potenza. Sistemi di refrescantes di acqua sono anche comuni in riscaldatori ad IDRAILICA ad alta potenza per rimuovere il calore di scarto viene dalla bobina di lavoro, la sua rete di corrispondenti e elettronica di potenza. Infine alcuni elettronica di controllo è solitamente utilizzato per controllare l'intensità dell'azione riscaldante e ora il ciclo di riscaldamento per garantire risultati coerenti. Elettronica di controllo inoltre protegge il sistema da essere danneggiato da un certo numero di condizioni operative sfavorevoli. Tuttavia, il principio base di funzionamento del riscaldatore a IDRAILICA rimane lo stesso come descritto in precedenza.

Attuazione pratica

In pratica la bobina di lavoro è solitamente disponibili in un circuito risonante. Questo ha un certo numero di vantaggi. In primo luogo, rende la corrente o la forma d'onda di tensione diventano sinusoidali. Questo riduce al minimo le perdite nell'inverter consentendo di beneficiare di zero-tensione di commutazione o zero-corrente-commutazione a seconda della disposizione esatta scelta. La forma d'onda optionals una bobina lavoro anche rappresenta un segnale più puro e provoca meno interferenza di frequenza Radio ad apparecchiature vicine. Questo punto successivo diventando molto importante nei sistemi ad alta potenza. Vedremo ci sono un certo numero di schemi risonanti puo scegliere finestra di progettazione di un riscaldatore a IDRAILICA per la bobina di lavoro:

Circuito risonante serie

La bobina di lavoro fatta a risuonare con la frequenza di funzionamento prevista mediante un condensatore posto in serie con esso. Questo fa sì la corrente attraverso la bobina di lavoro essere optionals. La risonanza serie ingrandisce anche la tensione attraverso la bobina di lavoro, molto più elevata rispetto alla tensione di uscita dell'inverter da solista. L'inverter vede una corrente optionals carico ma deve portare la corrente totale scorre nella bobina lavoro. Per questo motivo la bobina di lavoro spesso consiste di molti giri di filo con solo pochi amplificatori o deCine di ampere fluisce. Potenza di riscaldamento significativo è raggiunto permettendo aumento di tensione risonante attraverso la bobina di lavoro nella disposizione serie risonante mantenendo la corrente attraverso la bobina (e l'inverter) ad un livello ragionevole.

Questa disposizione è comunemente usata in cose come cucinare il riso dove il livello di potenza è basso e l'inverter si trova accanto all'oggetto per essere riscaldata. I principali svantaggi della disposizione risonante serie sono l'inverter deve svolgere la stessa corrente fluisce nella bobina lavoro. Oltre a questo l'aumento di tensione a causa di risonanza serie può diventare molto pronunciato, se non c'è un pezzo di dimensione significativamente presente nella bobina lavoro un umido del circuito. Questo non è un problema nelle applicazioni come cucinare il riso dove il pezzo è sempre la stessa navata di cottura, e le proprietà sono ben note al momento della progettazione del sistema.

Il condensatore a tanica è in genere voto per un'alta tensione a causa l'aumento di tensione risonante con esperienza nel circuito risonante serie sintonizzato. Esso deve anche portare la piena corrente trasportata dal lavoro della bobina, anche se questo non è in genere un problema nelle applicazioni di bassa potenza.

Circuito risonante parallelo

La bobina di lavoro fatta a risuonare un funzionamento frequenza mediante un condensatore posto in parallelo con esso previste. Questo fa sì la corrente attraverso la bobina di lavoro essere optionals. La risonanza parallelo ingrandisce anche la corrente attraverso la bobina di lavoro, molto più elevata rispetto la capacità di corrente di uscita dell'inverter da solista. L'inverter vede un corrente Optionals di carico. Tuttavia, in questo caso ha solo trasportare la parte della corrente di carico che in realtà lavoro reale. L'inverter non deve portare il pieno circola corrente nella bobina lavoro. Questo è molto significativo poiché fattori di potenza nelle applicazioni di riscaldamento annuncio IDRAILICA sono in genere Bassi. Questa proprietà del circuito sonoro parallelo può fare una riduzione di dieci volte la corrente che deve essere supportato da inverter e i fili di collegamento con la bobina di lavoro. Perdite di conduzione sono in genere proporzionale alla corrente al quadrato, quindi una riduzione di dieci volte in corrente di carico rappresenta un significativo risparmio in perdite di conduzione dell'inverter e associati di cablaggio. Questo significa la bobina di lavoro puo essere messi in una posizione remota dall'inverter senza incorrere in perdite massicce nei fili di alimentazione.

Bobine di lavoro utilizzando questa tecnica spesso costituite solo pochi giri di un conduttore di rame un spesso ma con grandi correnti di centinaia o migliaia di ampere fluisce. (Ciò è necessario per ottenere l'Ampere richiesto si rivolge una tariffa il riscaldamento annuncio IDRAILICA). Forno ad acqua è comune a tutti, ma il più piccolo dei sistemi. Ciò è necessario per rimuovere l'eccesso di calore generato dal passaggio del grande corrente attraverso la bobina di lavoro e il condensatore a tanica associato ad alta frequenza.

Nel circuito risonante parallelo alla bobina del lavoro può pensarsi come un carico induttivo con un "power factor correction" condensatore collegato attraverso di esso. Il condensatore si il flusso di corrente teoria uguale ed opposta a quella induttiva grande disegnato dalla bobina di lavoro. La cosa fondamentale da ricordare è questa enorme corrente è localizzata il lavoro bobina ed il condensatore e rappresenta semplicemente la potenza quella sloshing avanti e indietro tra i due. Quindi il flusso solo reale corrente dall'inverter è relativamente piccola quantità necessaria per superare le perdite nel condensatore "PFC" e la bobina di lavoro. C'è sempre qualche perdita in questo circuito del carro armato a causa di perdite dielettriche nel condensatore ed effetto pelle causando perdite resistive nella bobina condensatore e lavoro. Pertanto una piccola corrente viene sempre disegnata dall'inverter anche con nessun pezzo presente. Quando un pezzo lossy viene inserito nella bobina del lavoro, questo smorza il circuito risonante parallelo con introduzione di un'ulteriore perdita nel sistema. Quindi la corrente assorbita dal circuito serbatoio risonante parallelo aumenta quando un pezzo è entrato in bobina.

Riferimenti

O semplicemente "Matching". Questo si riferisce all'elettronica si trova tra la fonte di energia ad alta frequenza e la bobina di lavoro stiamo utilizzando per il riscaldamento. Per un pezzo solido di metallo mediante riscaldamento ad IDRAILICA di calore abbiamo bisogno a causa di un tremendo corrente a scorrere sulla superficie del metallo. Tuttavia questo può essere in contrasto con l'inverter che generi l'energia ad alta frequenza. L'inverter in generale funziona meglio (e il design è un po ' più facile) se opera su una tensione abbastanza alta ma una bassa corrente. (In genere problemi si incontrano nell'elettronica di potenza quando cerchiamo di passare grandi correnti e C05 in tempi molto brevi.) Aumentando la tensione e diminuendo la corrente permette comune Interruttore modalità MOSFET (o IGBTs veloce) per essere utilizzato. Le correnti relativamente basse rendono l'inverter meno sensibile ai problemi di layout e induttanza randagio. È il lavoro di rete corrispondente e la bobina di lavoro stesso per trasformare l'alta-tensione/bassa corrente dall'inverter al basso launa alta-tensione/corrente necessaria per riscaldare il pezzo da lavorare in modo efficiente.

Possiamo pensare il circuito del carro armato incorporano la bobina di lavoro (Lw) e il condensatore (Cw) venire un circuito risonante parallelo. Questo ha una resistenza (R) a causa del pezzo lossy accoppiato in bobina lavoro dovuto l'accoppiamento magnetico tra i due conduttori. Vedere lo schema opposto.

In pratica la resistenza del lavoro della bobina, la resistenza del condensatore del serbatoio, e la resistenza del pezzo riflessa introdurre tutti una perdita nel circuito del carro armato e smorzare la risonanza. Pertanto è utile combinare tutte queste perdite in un singolo "perdita di resistenza." Nel caso di un circuito risonante parallelo questa resistenza di perdita appare direttamente attraverso il circuito del carro armato nel nostro modello. Questa resistenza rappresenta l'unico componente può consumare il potere reale, e quindi possiamo pensare a questa resistenza di perdita del carico stiamo cercando di alimentazione dell'azionamento in modo efficiente.

Quando guidato alla risonanza la corrente assorbita dal condensatore del serbatoio e la bobina di lavoro sono uguali una magnitudine e opposto in fase e pertanto annullarsi a vicenda per quanto riguarda la fonte del potere. Questo significa il carico solo visto dalla fonte di alimentazione alla frequenza di risonanza è la resistenza di perdita attraverso il circuito del carro armato. (Si noti che, quando guidata da entrambi i lati della frequenza di risonanza, c'è un componente aggiuntivo "fuori fase" alla corrente causati dalla cancellazione incompleta di lavoro bobina corrente e la corrente del condensatore serbatoio. Questa corrente teoria aumenta la grandezza totale della corrente tracciata dalla fonte ma non contribuisce al riscaldamento utile sul pezzo in lavorazione.)

Il lavoro di rete c'è semplicemente un trasformare questa resistenza relativamente grande perdita attraverso il circuito del carro armato fino a un valore inferiore meglio si addice l'inverter tentando di guidarla. Ci sono molti modi diversi per realizzare questa trasformazione di riferimenti tra cui toccando la bobina di lavoro, ferrite di utilizzando un trasformatore, un divisore capacitivo al posto del condensatore del serbatoio, o un circuito corrispondente ad esempio una rete L-partita.

Nel caso di una rete di L-partita può trasformare la resistenza di carico relativamente elevato del circuito serbatoio fino a qualcosa circa 10 Ohm meglio si adatta all'inverter. Questa figura è tipica per consentire l'inverter it to da alcune centinaia di volt, pur mantenendo le correnti fino a un livello medio MOSFET di commutazione standard può essere utilizzato per eseguire l'operazione di commutazione. La rete L-partita è costituito da componenti e Lm Cm mostrato opposto.

La rete L-partita ha diverse proprietà altamente desiderabili in questa applicazione. L'induttore in ingresso alla rete L-partita presenta una reattanza induttiva progressivamente crescente per tutte le frequenze superiori la frequenza di risonanza del circuito serbatoio. Questo è molto importante quando la bobina di lavoro è di essere alimentato da un inverter di tensione di origine generi Gazzé quadra tensione in uscita. Ecco una spiegazione del perché è così...

La tensione di onda quadra generata da circuiti più mezzo ponte e ponte intero è ricca di armoniche ad alta frequenza, come pure la frequenza fondamentale desiderata. Il collegamento diretto di una sorgente di tensione di un circuito risonante parallelo causerebbe correnti eccessive un tutte le armoniche della frequenza di auto! Questo è perché il condensatore a tanica nel circuito risonante parallelo sarebbe presente una reattanza capacitiva progressivamente inferiore per aumentare le frequenze. Questo è potenzialmente molto dannoso per un inverter di tensione di origine. Provoca grandi picchi di corrente presso le transizioni di commutazione venire l'inverter cerca di rapidamente caricare e scaricare il condensatore a tanica sui bordi sale e scende dell'onda quadra. L'inclusione della rete L-partita tra l'inverter e il circuito del carro armato nega questo problema. Ora l'uscita dell'inverter vede la reattanza induttiva di Lm nella rete di character in primo luogo, e tutte le armoniche dell'onda unità vedere una graduale innalzamento riferimenti induttiva. Questo significa scorre corrente massima alla frequenza prevista solista e piccoli flussi di corrente armonici, rendendo il carico corrente inverter in una forma d'onda liscia.

Infine, con corretta ottimizzazione rete L-match è in grado di fornire un leggero carico induttivo all'inverter. Questa leggermente in ritardo inverter corrente del carico puo facilitar la commutazione Zero-tensione (ZVS) del MOSFET nel ponte inverter. Questo riduce notevolmente le perdite di commutazione accensionea causa della capacità di uscita del dispositivo in MOSFET operati a tensioni elevate. Il risultato complessivo è minore riscaldamento nei semiconduttori e maggiore durata.

In sintesi, l'inclusione di una rete di L-partita tra l'inverter e il circuito risonante parallelo realizza due cose.

1. Riferimenti corrispondente così la quantità necessaria di potenza può essere fornita dall'inverter al pezzo,
2. Presentazione di una reattanza induttiva aumentante di armoniche ad alta frequenza per mantenere l'inverter sicuro e felice.

Guardando lo schema precedente di sopra di noi può vedere il condensatore in rete corrispondente (Cm) e il condensatore a tanica (Cw) sono entrambi in parallelo. In pratica queste due funzioni sono solitamente compiute da un condensatore di potenza singola appositamente costruito. La maggior parte delle sue capacità può essere presenta venire essere in risonanza parallelo con la bobina di lavoro, con una piccola quantità si l'azione di riferimenti con l'induttore character (Lm.) pettinatura queste capacità dovuta in uno ci porta ad arrivare al modello LCLR per la disposizione di bobina di lavoro, è comunemente usato nell'industria per il riscaldamento ad IDRAILICA.

La bobina di lavoro LCLR

Questa disposizione incorpora un circuito risonante parallelo alla bobina di lavoro e utilizza la rete L-match tra il circuito del carro armato e l'inverter. La rete di c'è usata per fare il circuito del carro armato appaiono come un carico più adatto all'inverter, e sua chiusura è discusso nella sezione precedente.

La bobina di lavoro LCLRha un certo numero di proprietà desiderabili:

1. ONU enormi flussi di corrente nella bobina del lavoro, ma l'inverter ha solo un una bassa corrente di alimentazione. La corrente circola grande è limitata per la bobina di lavoro e il condensatore in parallelo, sono solitamente situato molto vicino a vicenda.
2. Solista comparativamente bassa corrente fluisce lungo la linea di trasmissione da inverter per il circuito del carro armato, quindi questo può usare cavo di dovere più leggero.
3. Qualsiasi randagio induttanza della linea di trasmissione semplicemente diventa parte dell'induttanza di rete corrispondente (Lm.) quindi alla stazione di calore può essere situata lontano da inverter.
4. L'inverter vede un corrente Optionals di carico così possono beneficiare di ZCS o ZVS per ridurre le perdite di commutazione e quindi eseguire più fresco.
5. L'induttore corrispondente di serie può essere modificato per soddisfare diversi carichi inseriti all'interno della bobina di lavoro.
6. Il circuito del carro armato può essere alimentato tramite diversi induttori corrispondente da molti inverter per raggiungere livelli di potenza sopra quelli realizzabili con inverter unico delle Nazioni Unite. I character induttori VFR800 inerente la condivisione del carico corrente tra l'inverter e anche rendono il sistema tollerante un qualche disadattamento nella commutazione istanti di parallelo inverter.

Per ulteriori informazioni circa il comportamento della rete risonante LCLR vedere la nuova sezione etichettato "LCLR rete frequenza risposta."

Un altro vantaggio della disposizione bobina LCLR lavoro è non necessita di un trasformatore ad alta frequenza per fornire la funzione di riferimenti. Ferrite trasformatori in grado di gestire diversi kilowatt sono grandi, pesanti e abbastanza costoso. Oltre a questo, il trasformatore deve essere raffreddato per rimuovere il calore in eccesso generato da correnti elevate scorre nei suoi conduttori. L'incorporazione della rete L-partita nel lavoro LCLR bobina disposizione rimuove la necessità di un trasformatore per abbinare l'inverter alla bobina del lavoro, risparmio di costi e semplificando la progettazione. Tuttavia, il progettista dovrebbe apprezzare un trasformatore di isolamento 1:1 può ancora essere necessario tra l'inverter e l'ingresso alla disposizione bobina LCLR lavoro se isolamento elettrico è necessario dalla rete elettrica. Questo dipende da se l'isolamento è importante, e se l'alimentatore principale nel riscaldatore un IDRAILICA già si un isolamento elettrico sufficiente a soddisfare questi requisiti di sicurezza.

Schema concettuale

Il sistema schematico belows dimostra l'inverter più semplice guida relativa disposizione di bobina LCLR lavoro.

Notare questo schema non mostrano il MOSFET gate drive circuiteria e controllo elettronica!

L'inverter in questo prototipo di dimostrazione era un semplice mezzo ponte composto da due MOSFET MTW14N50 fatto mio su-semiconductor (precedentemente Motorola.) È alimentato da una levigata DC alimentazione con disaccoppiamento condensatore attraverso le rotaie per sostenere le richieste di corrente AC dell'inverter. Tuttavia, dovrebbe essere realizzato la qualità e la regolamentazione dell'alimentazione di corrente per applicazioni di riscaldamento annuncio IDRAILICA non è critica. Onda intera rete rettificati (ma un-smoothed)possono funzionare così come levigata e regolamentato DC quando si tratta di riscaldamento di metallo, ma le correnti di picco sono più alti per la media stessa potenza di riscaldamento. Ci sono molti argomenti per mantenere le dimensioni del condensatore DC bus fino un minimo delle Nazioni Unite. In particolare migliora il fattore di potenza della corrente assorbita dalla rete elettrica tramite un raddrizzatore, e minimizza anche l'energia immagazzinata in caso di condizioni di guasto all'interno dell'inverter.

Il condensatore di blocco DC viene utilizzato semplicemente per fermare la DC in uscita dall'inverter half-bridge da causando il flusso di corrente attraverso la bobina di lavoro. Esso è di dimensioni sufficientemente ampie l'impedenza non prendere parte e non influisce negativamente il funzionamento della disposizione bobina LCLR lavoro.

Nei disegni di alta potenza è comune utilizzare un full-bridge (ponte-H) di 4 o più dispositivi di commutazione. In tali disegni l'induttanza c'è solitamente diviso equamente tra le gambe causa ponte affinché le forme d'onda tensione unità sono equilibrate rispetto al terreno. Il condensatore di blocco DC può essere eliminato anche se controllo modalità corrente viene utilizzato per assicurare nessuna rete DC scorre tra le gambe di ponte. (Se entrambe le gambe del H-bridge possono essere controllate indipendentemente poi c'è portata per controllo velocità effettiva potenza utilizzando il controllo di spostamento di fase. Vedi punto 6 nella sezione sotto su "Metodi di controllo del potere" per maggiori dettagli.)

A potenze ancora superiori è possibile utilizzare diversi inverter separado efficacemente collegati in parallelo per soddisfare le elevate esigenze di corrente di carico. No entanto, l'inverter separado non sono direttamente legati in parallelo presso i terminali di uscita dei loro ponti H. Ognuno degli inverter distribuita è collegata alla bobina lavoro remoto tramite una propria coppia di induttori character assicurano il carico totale è distribuito uniformemente tra tutti gli inverter.

Questi induttori c'anche VFR800 una serie di vantaggi aggiuntivi quando gli inverter sono parallelo in questo modo. In primo luogo, l'impedenza tra ogni due uscite inverter è uguale a due volteil valore dell'induttanza corrispondente. Questa riferimenti induttiva limita la corrente di "sparare tra" scorre tra inverter parallelo se loro istanti di commutazione non sono perfettamente sincronizzati. In secondo luogo, questa stessa reattanza induttiva tra inverter limita il tasso al quale errore corrente aumenta se uno degli inverter presenta un guasto del dispositivo, eliminando potenzialmente fallimento di ulteriori dispositivi. Infine, dal momento tutti gli inverter distribuiti sono già collegati tramite induttori, qualsiasi induttanza supplementare tra gli inverter semplicemente aggiunge una questa riferimenti e ha solo l'effetto di leggermente degradante condivisione corrente. Quindi l'inverter distribuita per riscaldamento annuncio IDRAILICA non deve necessariamente essere situato fisicamente vicino a vicenda. Se trasformatori di isolamento sono inclusi nei disegni poi non devono anche eseguire dalla stessa alimentazione!

Tolleranza ai guasti

La disposizione di bobina LCLR lavoro è molto ben comportata sotto una varietà di condizioni di guasto possibili.

1. Bobina di lavoro del circuito aperto.
2. Corto circuito lavoro bobina (o condensatore a tanica.)
3. Girata in bobina di lavoro.
4. Condensatore a tanica circuito aperto.

Tutti questi guasti provocano un aumento di riferimenti presentata all'inverter e quindi un corrispondente calo la corrente assorbita dall'inverter. L'autore ha personalmente utilizzato un possibilità per cortocircuito tra le spire di una bobina di lavoro portando diverse centinaia Ampère. Nonostante scintille nella posizione del cortocircuito applicata, si riduce il carico sull'inverter e il sistema sopravvive questo trattamento con facilità.

La cosa peggiore può accadere è il circuito del carro armato diventa detuned racconto la frequenza di risonanza naturale è appena sopra la frequenza di funzionamento dell'inverter. Poiché la frequenza di unità è ancora vicino alla risonanza c'è ancora significativo flusso di corrente dall'inverter. Ma il fattore di potenza è ridotto dovuto il detuning, e la corrente di carico inverter comincia a portare la tensione. Questa situazione è auspicabile perché la corrente del carico vista da inverter cambia direzione prima i cambiamenti di tensione applicata. Il risultato di questo è che corrente è forza-commutato tra baule ruota libera e il MOSFET avversario ogni volta che il MOSFET è acceso. Questo provoca un recupero forzato inverso dei diodi ruota libera mentre essi sono già porta corrente avanti significativi. Questo si traduce in un aumento grande corrente attraverso il diodo sia il MOSFET avversaria che sta girando su.

Mentre non è un problema per raddrizzatori a recupero rapido speciale, questo recupero forzato può causare problemi se i diodi intrinseca corpo MOSFET sono utilizzati per fornire la funzione ruota libera diodo. Questi grandi picchi di corrente rappresentano ancora una perdita di potenza significativa e minaccia di affidabilità. Tuttavia, dovrebbe essere realizzato il corretto controllo dell'invertitore di frequenza di funzionamento dovrebbe garantire tiene traccia della frequenza di risonanza del circuito serbatoio. Pertanto la condizione di fattore di potenza leader idealmente non dovrebbe porsi e certamente non dovrebbe persistere per un certo periodo di tempo. La frequenza di risonanza deve essere rilevata fino al suo limite, allora il sistema di arresto se ha vagato di fuori di un intervallo di frequenza accettabile.

Metodi di controllo di potenza

È spesso desiderabile per controllare la quantità di potenza elaborato da un riscaldatore a IDRAILICA. Questo determina il tasso al quale calore energia viene trasferito al pezzo. L'impostazione di alimentazione di questo tipo di riscaldatore un IDRAILICA puo essere meccanotessili in un certo numero di modi diversi:

1. Variare la tensione del collegamento CC.

Il potere elaborato dall'inverter può essere ridotta riducendo la tensione di alimentazione all'inverter. Questo può essere fatto eseguendo l'inverter da un rifornimento di tensione variabile DC venire un raddrizzatore meccanotessili mediante tiristori per variare la tensione di alimentazione DC derivata dalla rete di alimentazione. L'impedenza presentata all'inverter è in gran parte costante con livello di potenza variabile, quindi la velocità effettiva potenza dell'inverter è all'incirca proporzionale al quadrato della tensione di rete. Variando la tensione DC link permette il controllo completo della potenza da 0% a 100%.

Dovrebbe essere notato tuttavia, il throughput esatta potenza in kilowatt dipende non solo sulla tensione di alimentazione DC all'inverter, ma anche l'impedenza di carico la bobina di lavoro presenta all'inverter attraverso la rete di character. Pertanto se controllo preciso dell'alimentazione è richiesta l'induzione effettiva potenza di riscaldamento deve essere misurata, rispetto alla richiesta "potenza l'impostazione" da parte dell'operatore e un segnale di errore rinviato al regolare continuamente la tensione DC in una moda closed-loop per ridurre al minimo l'errore. Questo è necessario mantenere costante potere perché la resistenza del pezzo cambia notevolmente quando si riscalda. (Questo argomento per il controllo di potenza a ciclo chiuso si applica anche a tutti i metodi seguono qui sotto).

2. Variando il rapporto di dovere dei dispositivi nell'inverter.

Il potere elaborato dall'inverter può essere ridotta riducendo il tempo di passare nell'inverter. Potenza è di provenienza solo per la bobina di lavoro nel momento in cui i dispositivi siano accesi. La corrente di carico è quindi lasciato a ruota libera attraverso i diodi corpo dispositivi durante il tempo di inattività quando entrambi i dispositivi siano spenti. Variando il rapporto di dovere degli switch permette il controllo completo della potenza da 0% a 100%. Tuttavia, un notevole svantaggio di questo metodo è la commutazione delle correnti pesanti tra dispositivi attivi e loro baule di ruota libera. Costretto recupero inversa dei diodi ruota libera può verificarsi quando il rapporto di dovere è notevolmente ridotto. A questo dovere motivo rapporto controllo non viene solitamente utilizzato in inverter di riscaldamento ad IDRAILICA ad alta potenza.

3. Variando la frequenza di funzionamento dell'inverter.

La potenza erogata dall'inverter alla bobina di lavoro può essere ridotto da detuning l'inverter da naturale frequenza di risonanza del circuito serbatoio incorporano la bobina di lavoro. Venire la frequenza di funzionamento dell'inverter è allontanata il frquency risonante del circuito serbatoio, c'è meno risonante aumento il circuito del carro armato, e la corrente nella bobina lavoro diminuisce. Quindi meno corrente circolante è indotta nel pezzo in lavorazione e l'effetto di riscaldamento è ridotto.

Al fine di ridurre la velocità di trasmissione di potenza dell'inverter è normalmente detuned sul lato alto del serbatoio circuiti naturale frequenza di risonanza. Questo fa sì la reattanza induttiva in ingresso del circuito corrispondente a diventare sempre più dominante, mentre la frequenza aumenta. Quindi la corrente assorbita dall'inverter di rete corrispondente inizia un ritardo di fase e diminuisce in Stafyllos. Entrambi questi fattori contribuiscono a ridurre la velocità effettiva di potere reale. Oltre a questo il fattore di potenza in ritardo assicura che i dispositivi nell'inverter ancora accendere con zero tensione attraverso di loro, e non ci sono problemi di recupero diodo a ruota libera. (Questo può essere in contrasto con la situazione si verificherebbe se l'inverter era detuned sul lato basso della frequenza di risonanza della bobina lavoro. ZVS è perso, e i diodi di ruota libera vedere forzata di recupero inverso trasportando la corrente di carico significativo.)

Questo metodo di controllo di livello di del potenza detuning è molto semplice poiché la maggior parte dei riscaldatori a IDRAILICA hanno già il controllo sopra la frequenza di funzionamento dell'inverter al fine di soddisfare diversi pezzi e lavoro bobine. Il rovescio della medaglia è esso si solo una gamma limitata di controllo, come c'è un limite a quanto velocemente i semiconduttori di potenza possono essere fatto passare. Questo è particolarmente vero nelle applicazioni ad alta potenza dove i dispositivi possono essere già in esecuzione vicino alla massima velocità di commutazione. Sistemi ad alta potenza utilizzando questoMetodo di controllo di potenza acces una dettagliata analisi termica dei risultati delle perdite a livelli di potenza differenti per garantire temperatura dispositivo sempre rimanere entro i limiti massimi tollerabili di commutazione.

Per ulteriori informazioni sul controllo dell'alimentazione di detuning vedere la sezione nuova etichettato "LCLR rete frequenza risposta."

4. Variare il valore dell'induttore nella rete di character.

La potenza erogata dall'inverter alla bobina di lavoro può essere variata modificando il valore delle componenti di rete corrispondente. La rete L-partita tra l'inverter e il circuito del carro armato tecnicamente è costituito da un totalmente e capacitiva parte. Ma la parte capacitiva è in parallelo con il condensatore a tanica lavoro della bobina e in pratica questi sono di solito la stessa parte. Quindi l'unica parte della rete corrispondente è disponibile per regolare è l'induttore.

La rete di c'è responsabile della trasformazione dell'impedenza di carico di workcoil per un'impedenza di carico adatto a essere guidato dall'inverter. Alterando l'induttanza dell'induttore corrispondente regola il valore in cui è tradotto l'impedenza di carico. In generale, diminuendo l'induttanza dell'induttore c' l'impedenza provoca della bobina lavoro essere trasformato fino a una bassa riferimenti. Questa bassa riferimenti di carico viene presentato all'inverter provoca più potere essere acquistata dall'inverter. Al contrario, aumentare l'induttanza dell'induttore character provoca un'impedenza di carico superiore essere presentato all'inverter. Questo carico più leggero si traduce in un flusso di potenza inferiore dall'inverter alla bobina di lavoro.

Il grado di controllo dell'alimentazione alterando achieveable l'induttore c'è moderato. C'è un anche un cambiamento nella frequenza di risonanza del sistema globale - questo è il prezzo da pagare per combinare la capacità L-partita e capacità serbatoio in un'unica unità. La rete L-partita essenzialmente in prestito alcune delle capacità dal condensatore a tanica per eseguire l'operazione corrispondente, lasciando così il circuito del carro armato per risuonare ad una frequenza più alta. Per questo motivo l'induttore c'è solitamente fisso o regolato in grossolani passi per soddisfare il pezzo destinato per essere riscaldata, piuttosto fornire l'utente con un'impostazione di alimentazione completamente regolabile.

5. Riferimenti trasformatore.

La potenza erogata dall'inverter alla bobina di lavoro può essere variata in grossolani passi utilizzando un trasformatore di potenza RF sfruttato per eseguire la conversione di riferimenti. Anche se la maggior parte del beneficio della disposizione LCLR è l'eliminazione di un trasformatore ferrite ingombrante e costoso, puo ospitare grandi cambiamenti nei parametri di sistema in modo non è dipendente dalla frequenza. Il trasformatore ferrite può anche fornire isolamento elettrico così come l'esecuzione di dovere di trasformazione di riferimenti per impostare la velocità di trasmissione di potenza.

Inoltre se il trasformatore ferrite è posizionato tra l'uscita dell'inverter e l'ingresso al circuito L-partita suoi vincoli di progettazione sono rilassati in molti modi. In primo luogo, individuare il trasformatore in questa posizione significa le impedenze a entrambi gli avvolgimenti sono relativamente alte. cioè tensionisono alta e le correnti sono relativamente piccole. È più facile per la progettazione di un trasformatore convenzionale ferrite per queste condizioni. La massiccia circola corrente nella bobina di lavoro è tenuta fuori il trasformatore ferrite riducendo notevolmente i problemi di testa. In secondo luogo, anche se il trasformatore vede la tensione di uscita a onda quadra da inverter, avvolgimenti di e trasportano correnti sono sinusoidali. La mancanza di armoniche ad alta frequenza riduce il riscaldamento del trasformatore a causa di effetto pelle ed effetto di prossimità all'interno i conduttori.

Infine la progettazione del trasformatore deve essere ottimizzata per inter-winding minima capacità e buon isolamento a scapito di induttanza di perdita aumentata. La ragione di questo è che qualsiasi induttanza di dispersione esibito da un trasformatore si trova in questa posizione semplicemente aggiunge l'induttanza c'all'ingresso del circuito L-partita. Induttanza di dispersione del trasformatore non è quindi come dannosa per le prestazioni come la capacità di inter-winding.

6. Spostamento di Fase di controllo di H-bridge.

Quando la bobina di lavoro è guidata da un inverter di tensione alimentazione full-bridge (ponte H) c'è ancora un altro metodo di controllo dell'alimentazione. Se la commutazione istanti di entrambe le gambe ponte possono essere controllate indipendentemente poi si apre la possibilità di controllo velocità effettiva potenza regolando lo sfasamento tra le gambe dovuto ponte.

Quando entrambi ponte gambe interruttore esattamente in fase, entrambi hanno la stessa tensione di uscita. Questo significa che non non c' ' è nessuna tensione in tutta la

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