中頻電磁感應(yīng)加熱器設(shè)計(jì)

1、摘要本文以感應(yīng)加熱為研究對象，簡要介紹了感應(yīng)加熱的基本原理和特點(diǎn)，闡述了感應(yīng)加熱技術(shù)的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢。本文主要研究了感應(yīng)加熱器的設(shè)計(jì)方法。感應(yīng)加熱器是利用工件中的渦流的焦耳效應(yīng)將工件加熱，這種加熱方式具有效率高、控制精確、污染少等特點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。如何設(shè)置感應(yīng)線圈的參數(shù)使之滿足被加熱工件中性能要求普遍關(guān)注的問題。傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法是利用線圈在整個電路中的等效電阻地位，利用一系列電磁學(xué)公式計(jì)算出線圈的性能參數(shù)。然而這種基于實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法卻耗時(shí)費(fèi)力，并且測量成本高。因此，近似模擬方法對于感應(yīng)加熱器的設(shè)計(jì)和研究具有重要意義。本文的主要工作是建立感應(yīng)加熱器的近似設(shè)計(jì)方法。從感應(yīng)加熱

2、理論的一系列經(jīng)過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)修正過的理論曲線為依據(jù)，根據(jù)工藝要求得出相關(guān)物理參數(shù)，并通過計(jì)算得到感應(yīng)器的設(shè)計(jì)參數(shù)。關(guān)鍵詞：第一章 緒論 1.1 國內(nèi)外感應(yīng)加熱的發(fā)展與現(xiàn)狀 隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對機(jī)械零件的性能和可靠性要求越來越高，金屬零件的性能和質(zhì)量除材料成分特新外，更與其加熱技術(shù)密不可分。例如，加熱速度的快慢不僅影響生產(chǎn)效率而且影響產(chǎn)品的氧化程度，局部溫度過冷或過熱可能導(dǎo)致產(chǎn)品變形甚至損壞等。由于感應(yīng)加熱具有熱效率高，便于控制等優(yōu)點(diǎn)，目前在金屬材料加工，處理等方面得到廣泛應(yīng)用。 在工業(yè)發(fā)達(dá)國家，感應(yīng)加熱研究起步較早，應(yīng)用也更為廣泛。1890年瑞士技術(shù)人員發(fā)明了第一臺感應(yīng)熔煉爐開槽式有芯爐，1

3、916年美國人發(fā)明了閉槽式有芯爐，感應(yīng)加熱技術(shù)開始進(jìn)入實(shí)用化階段。1966年，瑞士和西德開始利用可控硅半導(dǎo)體器件研制感應(yīng)加熱裝置。從此感應(yīng)加熱技術(shù)開始飛速發(fā)展，并且被廣泛用于生產(chǎn)活動中。 在我國，感應(yīng)加熱技術(shù)起步比較晚，與世界發(fā)達(dá)國家相比存在較大的差距。直到80年代初，感應(yīng)加熱設(shè)備才有一定的應(yīng)用，但因其與其它加熱方式相比在節(jié)能和無環(huán)境污染等方面的顯著優(yōu)勢，近幾年來得到了長足的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、有色金屬、汽車、機(jī)械、和軍工產(chǎn)品的零部件熱處理方面，且隨著感應(yīng)加熱技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，其市場應(yīng)用前景將越來越廣闊。 金屬感應(yīng)熱處理中的加熱目標(biāo)是將金屬加熱到特定溫度分布，比如熱軋，不僅要

4、求表面達(dá)到一定的溫度，而且要求工件加熱溫度均勻，即工件徑向與軸向溫差小。在此特定溫度下進(jìn)行軋制既能保證能源的合理利用，又能使軋制力在正常范圍內(nèi)以方便軋制。又如在淬火加熱中，除了表面溫度要求外，對加熱層厚度也有不同要求。所有這些都要求加熱功率、加熱時(shí)間等工藝參數(shù)選擇合理。而在實(shí)際生產(chǎn)中，生產(chǎn)過程的復(fù)雜性以及人工控制的不精確性和隨機(jī)性，可能就會產(chǎn)生兩種不希望出現(xiàn)的情況：一是加熱功率過大，加熱時(shí)間過短。雖然鋼坯的表面溫度已達(dá)到要求，但鋼坯內(nèi)部卻沒達(dá)到工藝溫度分布要求，將會影響后續(xù)工藝。如在軋制過程中，如果鋼坯沒被加熱透，硬度較大，不僅對熱成型的成品、半成品的質(zhì)量造成很大影響，損壞產(chǎn)品信譽(yù)，而且會使軋

5、制鋼坯的軋錕逐漸產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重縮短軋錕的壽命，導(dǎo)致軋錕僅在短短數(shù)月甚至是一個月左右就不能再用。而軋錕成本一般比較高，會給工廠造成較大的損失；二是加熱功率過小，加熱時(shí)間過長。這種情況不僅會增加氧化皮含量，而且浪費(fèi)能源。在能源價(jià)格日益上漲和能源危機(jī)日趨嚴(yán)重情況下，應(yīng)盡可能避免這種現(xiàn)象發(fā)生，以節(jié)約能源，造福后世。同時(shí)加熱時(shí)間過長也會降低工廠的生產(chǎn)率，增加產(chǎn)品的成本。 總而言之，加熱爐內(nèi)的加熱溫度，一方面影響加熱爐的能耗和工件燒損，另一方面又影響后續(xù)工藝。將工件溫度控制在合理的范圍內(nèi)，既可保證產(chǎn)品的性能，又可使加熱爐和后續(xù)設(shè)備的總能耗最低。因此，如何在復(fù)雜的生產(chǎn)過程中有效地控制加熱溫度是當(dāng)前迫切需要解

6、決的問題。要有效地控制加熱溫度， 其中最關(guān)鍵的是在確定鋼坯表面溫度的同時(shí)，也確定鋼坯的芯部溫度，然而就目前的測溫技術(shù)而言，很難用儀器直接測量出被加熱鋼坯的芯部溫度。目前的做法是熱處理完畢之后，在室溫狀態(tài)下通過解剖方法測定組織狀態(tài)和殘留應(yīng)力分布情況下來進(jìn)行估算。這種算法不僅耗費(fèi)大量人力、物力、和時(shí)間，而且所得的僅是某一零件、某一具體工藝條件下的最后情況，很難獲得直接推廣應(yīng)用的規(guī)律性成果。故目前感應(yīng)加熱熱處理工藝大多數(shù)還是建立在定性分析基礎(chǔ)上，憑經(jīng)驗(yàn)制定的，生產(chǎn)力迅速發(fā)展要求的高質(zhì)量、低成本相去甚遠(yuǎn)。1.2 感應(yīng)加熱的優(yōu)點(diǎn)1）加熱速度快：用電磁感應(yīng)加熱時(shí)，溫度上升的速度遠(yuǎn)比用石油或煤氣加熱的速度快

7、得多；2）鐵屑損耗少：快速加熱能有效地降低材料損耗。而用煤氣為燃料的裝置，加熱速度慢，損耗很大；3)啟動快：在有些加熱裝置中，有很多耐火材料，加熱啟動時(shí)它們吸收熱量，即裝置的熱慣性大。感應(yīng)加熱不存在這類問題，因而啟動快；4)節(jié)能：不工作時(shí)感應(yīng)加熱電源可以關(guān)閉，因?yàn)楦袘?yīng)加熱啟動快的特點(diǎn)，而對其他裝置來說，由于啟動慢，不工作時(shí)，也必須維持一定的加熱溫度；5）生產(chǎn)效率高：由于加熱時(shí)間短，感應(yīng)加熱可以提高生產(chǎn)效率，降低成本。除此之外，感應(yīng)加熱還有便于控制、易于實(shí)現(xiàn)自動化、減少設(shè)備占地面積、工作環(huán)境安靜、安全、潔凈、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)。第二章 感應(yīng)加熱基本原理2.1 感應(yīng)加熱原理及主要特點(diǎn)2.1.1 電磁感

8、應(yīng)與渦流發(fā)熱 感應(yīng)加熱實(shí)質(zhì)是利用電磁感應(yīng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的渦流發(fā)熱來加熱工件的電加熱，它是依靠感應(yīng)器通過電磁感應(yīng)把電能傳遞給被加熱的金屬，電能在金屬內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽_(dá)到加熱金屬的目的。以加熱圓柱形工件為例，其原理如圖2.1，電流通過線圈產(chǎn)生交變的磁場，當(dāng)磁場內(nèi)磁力通過待加熱金屬工件時(shí)，交變的磁力線穿透金屬工件形成回路，故在其橫截面內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流稱為渦流，可使待加熱工件局部迅速發(fā)熱，進(jìn)而達(dá)到工業(yè)加熱的目的。 感應(yīng)加熱基本原理可以用電磁定理和焦耳一楞次定理來描述，電磁感應(yīng)定理內(nèi)容為：當(dāng)穿過任何一閉合回路所限制的面的磁通量隨時(shí)間發(fā)生變化時(shí)，在回路上就會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e: 需要加熱的金屬工件自成回

9、路，在橫截面內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，此電流稱渦流，并用表示，其值取決于感應(yīng)電動勢E和渦流回路的阻抗Z： 式中： 感應(yīng)電動勢等效值；渦流回路內(nèi)的電阻;渦流回路內(nèi)的感抗；由于Z值很小，渦流If可以達(dá)到很高的數(shù)值，在此電流流動時(shí)，為克服導(dǎo)體本身的電阻而產(chǎn)生焦耳熱，因而能在極短時(shí)間里加熱工件到很高的溫度。 感應(yīng)電動勢使工件導(dǎo)體中產(chǎn)生渦流，進(jìn)而產(chǎn)生焦耳熱。這一過程可用焦耳一楞次定律表達(dá)為： （2.3） 感應(yīng)加熱的加熱過程是電磁感應(yīng)過程和熱傳導(dǎo)過程的綜合體現(xiàn)，電磁感應(yīng)過程具有主導(dǎo)作用，它影響并在一定程度上決定著熱傳導(dǎo)過程。熱傳導(dǎo)過程中所需要的熱能是由電磁感應(yīng)過程中所產(chǎn)生的渦流功率提供的。應(yīng)當(dāng)指出，對磁鐵材料來講，

10、除渦流產(chǎn)生熱效應(yīng)外，還有磁滯熱效應(yīng)，但這部分熱量比渦流產(chǎn)生的熱量小得多，故在以后的討論中我們將忽略此部分的熱量。2.1.2 集膚效應(yīng)及透入深度 眾所周知，直流電流經(jīng)導(dǎo)體時(shí)，電流在導(dǎo)體截面上是均勻分布的，而當(dāng)給一個圓形斷面直導(dǎo)線通以交流電時(shí)，這時(shí)電流在導(dǎo)體截面上的分布將不再是均勻的，導(dǎo)體表面上各點(diǎn)的電流密度最大，而在導(dǎo)體中心軸線上電流密度最小，由外表面向內(nèi)層以冪指數(shù)規(guī)律逐漸遞減，這種現(xiàn)象叫做集膚效應(yīng)，也稱表面效應(yīng)或趨膚效應(yīng)。在感應(yīng)加熱中，電源電流是交流電，工件中的感應(yīng)電流也是交流電流，因此同樣具有集膚效應(yīng)，在此效應(yīng)作用下，工件中的電流密度分布是不均勻的，以圓柱形工件為例，設(shè)表面的電流Io，沿工件

11、半徑方向x方向的電流密度為： （2.4）當(dāng) x=，即為表面層密度的36.8%，把電流密度為Io/e的層稱為電流透入深度。可以計(jì)算出，在層中放出的能量為86.5%。在設(shè)計(jì)使用時(shí)，認(rèn)為金屬被加熱的能量先在 層產(chǎn)生，內(nèi)層金屬靠傳熱傳導(dǎo)而被加熱。實(shí)際上工件表面的地方，電流密度就差不多降到零。電流透入深度可按下式計(jì)算： =50300式（2.5）中：工件的電阻率（），一般來說金屬的溫度越高，其電阻率越大，當(dāng)溫度從升高到時(shí)，鋼的電阻率增加45倍，而且可大致認(rèn)為，在溫度范圍內(nèi)，各類鋼的電阻率幾乎相等，約為；工件的相對磁導(dǎo)率，真空中和非鐵磁性物質(zhì)其取值1，磁鐵性物質(zhì)在居里點(diǎn)以下時(shí)遠(yuǎn)大于1，居里點(diǎn)以上時(shí)接近1；電

12、源頻率（Hz）；由式（2.5）可以看出，電流透入深度取決于電流頻率、零件材料的電阻率和磁導(dǎo)率。在材料和一定時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)，也就是說對于工件的加熱厚度可以方便的通過調(diào)節(jié)電源頻率加以控制，頻率越高，工件的加熱厚度就越薄，這種性質(zhì)在工業(yè)金屬熱處理方面獲得廣泛的應(yīng)用。需要說明的是，對磁鐵物質(zhì)而言，式2.5表示材料在失磁前的渦流透入深度，稱為“冷態(tài)的渦流透入深度”，隨材料溫度的上升，會導(dǎo)致增大和下降，從而使渦流分布平緩，透入深度增大。當(dāng)溫度上升到磁性轉(zhuǎn)變點(diǎn)時(shí)，由于其中急劇下降，可使渦流透入深度增大幾倍至幾十倍。材料在失去磁性后的渦流透入深度稱為“熱態(tài)的渦流透入深度”，對于鋼鐵材料在熱態(tài)時(shí)的渦流透

13、入深度可按式2.6求出：2.1.3圓環(huán)效應(yīng)圓環(huán)形的導(dǎo)體通過高頻（或中頻）交變電流時(shí)所產(chǎn)生的磁場在環(huán)內(nèi)空間集中，環(huán)外分散，見圖2.2。.環(huán)內(nèi)的磁通不僅穿過環(huán)外空間，同時(shí)也穿過環(huán)形導(dǎo)體自身，這樣就使環(huán)形導(dǎo)體外側(cè)交鏈的磁通多于內(nèi)側(cè)，于是環(huán)形導(dǎo)體外側(cè)產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動勢，迫使電流在環(huán)形導(dǎo)體內(nèi)側(cè)的電流透入深度層中流過，這種現(xiàn)象稱為電流的圓環(huán)效應(yīng)或環(huán)狀效應(yīng)。環(huán)狀效應(yīng)使感應(yīng)器上的電流密度集到感應(yīng)器內(nèi)側(cè)，對加熱零件外表面十分有利，但對加熱零件內(nèi)孔時(shí)，此效應(yīng)使感應(yīng)器電流遠(yuǎn)離加熱零件表面，是有害的。如圖2.2，在圓環(huán)導(dǎo)體中通以交流電時(shí)，所產(chǎn)生的磁通在環(huán)內(nèi)空間集中，環(huán)外分散，最大電流密度分布在環(huán)狀導(dǎo)體內(nèi)側(cè)，這種現(xiàn)象

14、叫環(huán)狀效應(yīng)，也叫圓環(huán)效應(yīng)。圓環(huán)效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是環(huán)形感應(yīng)器的臨近效應(yīng)。圖2.2 圓環(huán)效應(yīng)2.1.4 透入式加熱和傳導(dǎo)式加熱 當(dāng)感應(yīng)線圈剛剛接通電源，工件溫度開始明顯升高前的瞬間，渦流在零件中的透入深度是符合冷態(tài)分布式（2.5）的。由于越趨近零件表面渦流強(qiáng)度越大，因此表面升溫也越快。當(dāng)表面出現(xiàn)已超過失磁溫度的薄層時(shí)，加熱層就被拆分成兩層：外層的失磁層和與之毗鄰的未失磁層。失磁層內(nèi)的材料導(dǎo)磁率的急劇下降，造成了渦流強(qiáng)度的明顯下降，從而使最大的渦流強(qiáng)度出現(xiàn)在失磁層和未失磁層的交界處。渦流強(qiáng)度分布的變化，使兩層交界處的升溫速度比表面的升溫速度更大，因此使失磁層不斷向縱深移動，零件就這樣得到逐層而連續(xù)的加熱，

15、直到熱透深度為止。這種加熱方式稱為透入式加熱。當(dāng)失磁的高溫層厚度超過熱態(tài)的渦流透入深度后，繼續(xù)加熱時(shí)，熱量基本上是依靠在厚度為的表層中析出，而在此層內(nèi)越靠近表面，渦流強(qiáng)度和所得的能量越大。同時(shí)，由于熱傳導(dǎo)的作用，加熱層的厚度將隨時(shí)間的延長而不斷增大。當(dāng)零件的加熱層厚度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于材料在該電流頻率下熱態(tài)的渦流透入深度時(shí)，那么這種加熱層就是主要依靠傳導(dǎo)式方式獲得的，其加熱過程及沿截面的溫度分布特性與用外熱源加熱（如在爐內(nèi)加熱或火焰加熱）的基本相同，為熱傳導(dǎo)加熱方式。熱總是從溫度高的地方向溫度低的方向轉(zhuǎn)移，稱之為熱傳遞。從微觀來看，就是區(qū)域分子受到外界能量沖擊后，由能量高的區(qū)域分子傳遞至能量低的區(qū)域分子

16、。熱傳遞主要有三種方式：傳導(dǎo)、對流和輻射。固體的熱傳遞方式就是熱傳導(dǎo)。熱傳導(dǎo)是指完全接觸的兩個物體之間或一個物體的不同部分之間由于溫度梯度而引起的內(nèi)能的交換。從微觀角度看，熱傳導(dǎo)是依靠物體中分子、原子或自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而進(jìn)行的熱能傳輸過程。其基本定律是傅里葉定律，級單位時(shí)間內(nèi)通過單位截面積的導(dǎo)熱能量與溫度梯度成正比。表示熱流密度，為導(dǎo)熱系數(shù)，“-”號表示熱量流向溫度降低的方向。在感應(yīng)加熱過程中，由于生電流焦耳熱作為內(nèi)熱源來加熱工件表面，然后依據(jù)傳熱導(dǎo)作用，使加熱工件的溫度由表層向內(nèi)層逐層升高。2.1.5 感應(yīng)加熱的能量參數(shù)在一定時(shí)間內(nèi)渦流透入層的溫度，以及加熱層向心部的發(fā)展速度，均取

17、決于單位時(shí)間內(nèi)向零件單位表面積所提供的能量，即比功率。決定感應(yīng)加熱速度和最終溫度的最基本參數(shù)是加熱比功率和加熱時(shí)間，他們的數(shù)值大小可以表征零件所獲得的能量，故稱為感應(yīng)加熱的能量參數(shù)。比功率可用下式表示：式（2.8）中零件被加熱表面所得的功率（）;零件同時(shí)被加熱的表面積（）；比功率的理論值對于不同的加熱規(guī)范有一定的范圍，比如在同時(shí)加熱的中頻淬火中，常采用的比功率是（0.81.5）。實(shí)際選擇比功率時(shí)要考慮集體因數(shù)的影響。實(shí)際運(yùn)行中的大小可由下式確定：式（2.9）中決定于感應(yīng)線圈和零件幾何尺寸的系數(shù)；感應(yīng)器中的電流由式（2.9）可知，在頻率一定時(shí)，加熱過程中零件的和的變化，將使比功率發(fā)生變化。在其他

18、參數(shù)一定時(shí)，的大小與成正比。通常把稱為材料的吸收因子，它反映材料在一定溫度下對電磁的吸收能力。另外，在一般的感應(yīng)加熱條件下，零件材料的和的變化，反過來又將引起感應(yīng)器中電流的表變化。這是因?yàn)樨?fù)載的阻抗隨著的變化而發(fā)生改變引起的。由式2.9可知，加熱比功率與成正比，因而引起加熱比功率的顯著變化。對比功率的影響是通過改變電磁強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)的。此零件在加熱過程中比功率的變化來自于三方面：（1）材料吸收因子的改變;(2)電磁場強(qiáng)度的改變（的改變）；（3）電流頻率的影響，在和相同條件下，和成正比。由于比功率在加熱過程中是變化的，所以在許多情況下常常采用平均比功率（在整個加熱周期內(nèi)比功率的平均值）表征其大小。另

19、一個重要能量參數(shù)加熱時(shí)間的作用是明顯的，即在一定的平均比功率下，加熱時(shí)間越長，工作所獲得的總能量就越多。由于渦流透入過程的進(jìn)展和熱傳導(dǎo)的作用，加熱時(shí)間越長，加熱深度也就越深。改變加熱比功率的大小和加熱時(shí)間的長短，就可以調(diào)節(jié)加熱速度、最終的加熱溫度及加熱的深度。第三章 感應(yīng)加熱器磁通方向的選擇 感應(yīng)加熱方式基本可分為縱向磁通感應(yīng)加熱與橫向磁通感應(yīng)加熱。其感應(yīng)加熱器也分為縱向磁通結(jié)構(gòu)與橫向磁通感應(yīng)結(jié)構(gòu)。3.1 縱向磁通感應(yīng)加熱 由感應(yīng)線圈中電流所產(chǎn)生的磁通方向與受熱物件被加熱表面平行的感應(yīng)加熱稱之為縱向磁通感應(yīng)加熱。傳統(tǒng)的縱向磁通感應(yīng)加熱，線圈圍繞工件，如圖2-1所示。交變電流產(chǎn)生沿工件軸向的交變

20、磁通，交變磁通所引起的渦流平行于金屬板橫截面，利用渦流的焦耳熱，使板材溫度升高。由于磁通平行于加熱工件的軸向，因此，這種加熱方式稱為縱向磁通感應(yīng)加熱。圖3.1a是圓柱形感應(yīng)器產(chǎn)生縱向磁通的結(jié)構(gòu)圖，圖3.1b是矩形感應(yīng)器產(chǎn)生縱向磁通的結(jié)構(gòu)圖。圖3.1縱向磁通感應(yīng)加熱器示意圖但隨著金屬冶金工業(yè)的發(fā)展，對金屬板材進(jìn)行加熱的需求越來越廣泛，縱向磁通感應(yīng)加熱自身的局限性也日益明顯。由渦流分布公式及透入深度公式可知，如果要得到較高的加熱效率必須使帶材料厚度與集膚深度之比大于3，否則，會因渦流的相互抵消而導(dǎo)致加熱效率降低。因此，對于一定厚度的帶材，要取得較好的加熱效率，就要增大頻率以減小集膚深度。被加熱的帶

21、材愈薄，則要求集膚深度愈小，而要減小集膚深度則要增大頻率。事實(shí)上，對于帶材，若采用縱向磁通感應(yīng)加熱，其頻率要超過10kHz。在很小的情況下，即便增大加熱的頻率與電流，也難以達(dá)到所需的溫度。例如，采用縱向磁通感應(yīng)加熱對于磁鐵性板材能夠加熱的最小厚度0.8mm。鋁板為4mm，而非磁鐵性鋼板只能達(dá)到12mm，因此縱向磁通感應(yīng)加熱主要應(yīng)用于中厚板和圓柱形金屬材料。3.2橫向磁通感應(yīng)加熱橫向磁通感應(yīng)加熱，其重要應(yīng)用領(lǐng)域之一是對金屬板坯、中厚板或帶材加熱，如圖3-1所示：（a）銅板焊接，（b）鋼排焊接，（c）金屬帶材加熱。橫向磁通感應(yīng)加熱研究較少，但工業(yè)需求又與日俱增。由感應(yīng)線圈中電流所產(chǎn)生的磁通方向與受

22、熱物件被加熱表面垂直的感應(yīng)加熱稱之為橫向磁通感應(yīng)加熱。如圖3-3.這種加熱裝置包含對稱防置在金屬帶材兩側(cè)的兩組線圈，兩組線圈中的交變電流產(chǎn)生垂直于工件表面的交變磁通（橫向磁通），感應(yīng)出的渦流平行于板材表面，在板材截面上渦流并不存在相互抵消的問題，因此對頻率的要求大大降低了。頻率的降低使得無功率相應(yīng)降低，節(jié)約了能源，同時(shí)由于線圈并不圍繞工件，使得磁通感應(yīng)加熱裝置放置靈活，因此尤其適合連續(xù)的熱處理過程與工件的局部加熱。第四章 感應(yīng)加熱器設(shè)計(jì)技術(shù)4.1感應(yīng)加熱電源系統(tǒng)原理圖見圖4.1圖2.4系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)（1）感應(yīng)加熱電源技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀感應(yīng)電源按頻率范圍可分為以下等級：500Hz以下為低頻，1-10KH

23、z為中頻；20KHz以上為超音頻和高頻。感應(yīng)加熱電源發(fā)展與電力電子器件的發(fā)展密切相關(guān)。1970年浙大研制成功國內(nèi)第一臺100KW/1KHz晶閘管中頻電源以來，國產(chǎn)KGPS系列中頻電源已覆蓋了中頻機(jī)組的全部型號。在超音頻電源方面，日本在1986年就利用SITH研制出100KW/60KHz的超音頻電源，此后日本和西班牙又在1991年相繼研制出500KW/50KHz和200KW/50KHz的IGBT超音頻電源。國內(nèi)在超音頻領(lǐng)域與國外還有一定差距，但發(fā)展很快，1995年浙大研制出50KW/50KHz的IGBT超音頻電源，北京有色金屬研究總院和本溪高頻電源設(shè)備廠在1996年聯(lián)合研制出100KW/20KH

24、z的IGBT電源。在高頻這一頻段可供選擇的全控型器件只有靜電感應(yīng)晶閘管（SITH）和功率場效應(yīng)晶閘管（MOSFET），前者是日本研制的3KW200KW，20KHz300KHz系列高頻電源,后者由歐美采用MOSFET研制成功輸出頻率為200300KHz,輸出功率為100400KW的高頻電源。與國外相比，國內(nèi)導(dǎo)體高頻電源存在較大差距，鐵嶺高頻設(shè)備廠1993年研制成功80KW/150KHz的SIT高頻電源，但由于SIT很少進(jìn)入國際化流通渠道，整機(jī)價(jià)格偏高，并沒有投入商業(yè)運(yùn)行?，F(xiàn)在，電力電子應(yīng)用國家工程中心設(shè)計(jì)研制出了550KW/100400KHz高頻MOSFET逆變電源。上海寶鋼1420冷軋生產(chǎn)線于

25、1998年引進(jìn)了日本富士公司的7180KHz,3200KW高頻感應(yīng)加熱電源，是目前世界上最為先進(jìn)的逆變電源。總體說來，國內(nèi)在感應(yīng)加熱電源的設(shè)計(jì)開發(fā)和產(chǎn)品化方面雖有發(fā)展，但遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國工業(yè)發(fā)展的要求，對于應(yīng)用范圍越來越廣泛的高頻感應(yīng)加熱電源領(lǐng)域的研究尤為薄弱，處于剛剛起步階段。（1）感應(yīng)加熱電源技術(shù)發(fā)展與趨勢感應(yīng)加熱電源的水平與半導(dǎo)體功率器件的發(fā)展密切相關(guān)，因此當(dāng)前功率器件在性能上的不斷完善，使得感應(yīng)加熱電源的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出以下幾方面的特點(diǎn)。高頻率目前，感應(yīng)加熱電源在中頻頻段主要采用晶閘管，超音頻頻段主要采用IGBT，而高頻頻段，由于SIT存在高導(dǎo)通損耗等缺陷，主要發(fā)展MOSFET電源。感應(yīng)加

26、熱電源諧振逆變器中采用的功率器件利于實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但是，感應(yīng)加熱電源通常功率較大，對功率器件，無源器件，電纜，布線，接地，屏蔽等均有許多特殊要求，尤其是高頻電源。因此，實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱電源高頻化仍有許多應(yīng)用基礎(chǔ)技術(shù)需要進(jìn)一步探討。大容量化從電路的角度來考慮感應(yīng)加熱電源的大容量化，可將大容量化技術(shù)分為二大類：一類是器件的串、并聯(lián)，另一類是多臺電源的串、并聯(lián)器件的均流問題，由于器件制造工藝和參數(shù)的離散性，限制了器件的串、并聯(lián)數(shù)目，且串、并聯(lián)數(shù)越多，裝置的可靠性越差。多臺電源的串、并聯(lián)技術(shù)是在器件串、并聯(lián)技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步大容量化的有效手段，借助于可靠的電源串、并聯(lián)技術(shù)，在單機(jī)容量適當(dāng)?shù)那闆r下，可簡單地通過

27、串、并聯(lián)運(yùn)行方式得到大容量裝置，每臺單機(jī)只是裝置的一個單元或一個模塊。感應(yīng)加熱電源逆變器主要有并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器，串聯(lián)逆變器輸出可等效為一低阻抗的電壓源，當(dāng)二電壓源并聯(lián)時(shí)，相互間的幅值、相位和頻率不同或波動時(shí)將導(dǎo)致很大的環(huán)流以致逆變器器件的電流產(chǎn)生嚴(yán)重不均，因此串聯(lián)逆變器存在并機(jī)擴(kuò)容困難；而對并聯(lián)逆變器，逆變器輸入端的直流大電抗器可充當(dāng)各并聯(lián)器之間的電流緩沖環(huán)節(jié)，使得輸入端的AC/DC或DC/AC環(huán)節(jié)有足夠的時(shí)間來糾正直流電源的偏差，達(dá)到多機(jī)并聯(lián)擴(kuò)容。負(fù)載匹配感應(yīng)加熱電源多用于工業(yè)現(xiàn)場，其運(yùn)行工況比較復(fù)雜，它與鋼鐵、冶金和金屬熱處理行業(yè)具有十分密切的聯(lián)系，他的負(fù)載對象各式各樣，而電源逆變器

28、與負(fù)載是一有機(jī)的整體，負(fù)載直接影響到電源的運(yùn)行效率和可靠性。對焊接、表面熱處理等負(fù)載，一般采用匹配變壓器連接電源和負(fù)載感應(yīng)器，對高頻、超音頻電源用的匹配變壓器要求漏抗很小，如何實(shí)現(xiàn)匹配變壓器的高輸入效率，從磁性材料選擇到繞組結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)已成為一重要課題，另外，從電路拓?fù)渖县?fù)載結(jié)構(gòu)以三個無源元件代替原來的二哥無源元件以取消匹配變壓器，實(shí)現(xiàn)高效、低成本隔離匹配。智能化控制隨著感應(yīng)熱處理生產(chǎn)線自動化控制程度及對電源可靠性要求的提高，感應(yīng)加熱電源正向智能化控制方向發(fā)展。具有計(jì)算機(jī)智能接口、遠(yuǎn)程控制、故障自動診斷等控制性能的感應(yīng)加熱電源正成為下一代發(fā)展目標(biāo)。 3.2 感應(yīng)加熱電源電路的主回路結(jié)構(gòu)感應(yīng)加熱電

29、源主電路圖，如圖3.2所示如圖3.2所示，它由整流器、濾波器和逆變器組成。整流器采用不可控三相全橋式整流電路。 、和 (C1、C2)構(gòu)成型濾波器。兩個電解電容C1，C2串聯(lián)以減小單個電容的承受的電壓，R2 , R3起均壓作用。R1為限流電阻，當(dāng)系統(tǒng)開始上電時(shí)，由于電容兩端電壓為零，故剛開始對電容充電時(shí)，電流將很大，加上限流電阻R1后則就電流不會很大了。當(dāng)電容兩端電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，交流接觸器K1閉合，將限流電阻短接。系統(tǒng)即可正常工作。 逆變器采用單相變逆變橋，經(jīng)變壓器和串聯(lián)諧振電路相接。利用輪流驅(qū)動單相對角的兩組IGBT工作，把恒定的直流電壓變成10 Hz10 kHz方波電壓輸出給負(fù)載。3.2

30、.1主回路的等效模型圖3.2a 主回路等效電路1（1）從圖3.2可知，開始工作時(shí)，首先給電容充電。電路等效為一個一階RC零狀態(tài)響應(yīng)電路，把整流器理想化為一個直流電壓源。如右下圖所示，開關(guān)閉合前電路處于零初始狀態(tài)，即。在時(shí)刻，開關(guān)閉合，電路接入直流電壓源。根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），有 把代入，得電路微分方程 求解微分方程得出： （2）以指數(shù)形式趨近于它的最終恒定值，達(dá)到該值后，電壓和電流不再變化，電容相當(dāng)于開路，電流為零。 當(dāng)電解電容充滿電后，相當(dāng)一個直流電壓源。和導(dǎo)通時(shí)，整流后的直流電開始給負(fù)載供電，電流的流向RL，則主回路等效于一個一階零狀態(tài)響應(yīng)電路。電路圖如右下圖。開關(guān)S接通后，（）

31、=（）=0,電路的微分方程為圖3.2b 主回路等效電路2 初始條件為（）0時(shí)，電流的通解為 ： 式中 為時(shí)間常數(shù)。特解，積分常數(shù)A（）所以 （1） （3） 繼續(xù)導(dǎo)通，電壓源提供的電流為0，此時(shí)，電感儲存的能量通過和續(xù)流二極管D o2形成回路，等效為一個一階零輸入響應(yīng)電路。如右下圖所示。電路在開關(guān)動作之前電壓和電流已恒定不變，電感中有電流。具有初始電流的電感和電阻連接，構(gòu)成一個閉合回路。在>0時(shí)，根據(jù)KVL，有 圖3.2c 主回路等效電路3而，電路的微分方程為 其特征根為故電流為 電阻和電感上電壓分別為： 圖3.2d 主回路等效電路4（4）當(dāng)和關(guān)斷，和到通時(shí)，電感的自感電流比整流電流大，通

32、過二極管、續(xù)流，等效為一個二階零輸入響應(yīng)電路。如下圖所示，為串聯(lián)電路，假設(shè)電容原已充電，其電壓為，電感中的初始電流為。則=0時(shí)，開關(guān)閉合，此電路的放電過程即是二階電路的零輸入響應(yīng)。在指定的電壓、電流參考方向下，根據(jù)KVL可得 ，電壓，。把它們代入上式，得 上式以（令=以方便求解）為未知量的串聯(lián)電路放電過程的微分方程。求解后，特征方程為 解出特征根為 根號前有正負(fù)兩個符號，所以有兩個值。為了兼顧這兩個值，電壓可以寫成 = 其中 可見，特征根和僅與電路參數(shù)和結(jié)構(gòu)有關(guān)，而與激勵和初始儲能無關(guān)。 根據(jù)給定的兩個初始條件結(jié)合電壓的表達(dá)式，可得 將解得的和代入電壓的表達(dá)式 =，就可以得到串聯(lián)電路零輸入響應(yīng)

33、的表達(dá)式：感應(yīng)加熱器的設(shè)計(jì)主要確定感應(yīng)線圈的各種參數(shù)，包括感應(yīng)線圈的長度，內(nèi)徑、匝數(shù)，通過線圈電流的終端電壓、電流強(qiáng)度、頻率。4.1 感應(yīng)加熱器的參數(shù)選擇4.1.1感應(yīng)加熱器的截面形狀選擇 在進(jìn)行感應(yīng)加熱時(shí)，感應(yīng)線圈因?yàn)樽陨淼碾娮枰矔陔娏鞯那闆r下發(fā)熱，如果不加以冷卻，會導(dǎo)致感應(yīng)線圈不斷升溫，感應(yīng)線圈溫度在不斷上升的時(shí)候電阻率也不斷的上升，導(dǎo)致更嚴(yán)重的升溫。為了防止感應(yīng)線圈溫度過高，線圈一般采用銅管，銅管中通過水冷，這樣可以有效的降溫感應(yīng)線圈的溫度，并且提高線圈載流密度。對于銅管的截面的選擇，主要考慮到電流的圓環(huán)效應(yīng)。從圖4.1中可以看出，矩形銅管的電流區(qū)比圓形銅管的更能靠近加熱件。因此矩形感

34、應(yīng)線圈和工件之間的距離要比相同的圓形銅管間隙要小，所以實(shí)用上常選擇矩形的銅管。對于銅管感應(yīng)器上電流透入深度，由于在水冷情況下、兩值基本保持不變，因此可用公式4.1計(jì)算： （4.1）從技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)考慮，選用銅管的最佳壁厚為。再厚則是浪費(fèi)，實(shí)際應(yīng)用中一般取。圖4.1矩形截面與圓形環(huán)狀效應(yīng)的示意圖4.1.2 感應(yīng)加熱器頻率的選擇感應(yīng)加熱電源的頻率由被加熱的工件參數(shù)和熱處理的要求決定，工件參數(shù)包括工件材料性質(zhì)、工件幾何機(jī)構(gòu)參數(shù)，熱處理要求表面淬火熱處理、退火透熱處理、回火熱處理和熔煉等。對各種熱處理方式的頻率要求也不同，表面退火熱處理頻率高，加入深度小，其它熱處理方式要求頻率低，透熱深度要求大。表4.

35、1給出了用于有色金屬的典型頻率選擇，作為通過感應(yīng)圈的電流頻率設(shè)計(jì)依據(jù)。4.1.3 感應(yīng)加熱器幾何參數(shù)的選擇（1）感應(yīng)加熱器繞組的長度選擇感應(yīng)圈繞組的長度很大程度取決于所選擇的加工方式和被加熱金屬。對于一般情況來說，采用工件最長長度加25-75毫米來作為感應(yīng)圈的長度是足夠的。（2）感應(yīng)圈內(nèi)徑的選擇一般來說，感應(yīng)圈的內(nèi)徑等于工件的直徑加上空氣間隙，一般情況下空氣間隙由表4.2確定。4.2感應(yīng)加熱器終端電壓電流匝數(shù)的確認(rèn)感應(yīng)加熱器終端電壓、電流和匝數(shù)等主要參數(shù)的確認(rèn)是基于一系列理論上的，并使用以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的修正系數(shù)而得到修正曲線。這些參數(shù)包括感應(yīng)加熱終端電壓，感應(yīng)加熱器電流，感應(yīng)加熱器匝數(shù)。這種設(shè)計(jì)

36、方法使用了效率、功率因數(shù)和匝數(shù)平方所反映的阻抗等一系列公式。感應(yīng)加熱器的效率定義為：其中：=感應(yīng)線圈效率； =輸入工件的總功率； =感應(yīng)圈終端的總功率感應(yīng)圈功率因數(shù)定義為：其中：=感應(yīng)圈功率因數(shù)；=感應(yīng)圈終端的總功率；=感應(yīng)圈終端伏安數(shù)。感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗定義為：其中：=感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗；=感應(yīng)圈終端伏安數(shù)；=感應(yīng)圈終端電壓；=感應(yīng)圈電流；=感應(yīng)圈匝數(shù)。感應(yīng)加熱器的設(shè)計(jì)一般采用近似設(shè)計(jì)法。近似法就是根據(jù)工藝給出的要求，利用曲線得出感應(yīng)加熱器效率、感應(yīng)加熱器功率因數(shù)及感應(yīng)加熱匝數(shù)平方的阻抗，然后代入公式來確定感應(yīng)加熱器的功率電壓，電流和匝數(shù)。下面以鋁為例說明感應(yīng)加熱器的設(shè)計(jì)過程圖4.2給出

37、了感應(yīng)長度為250毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工作材料為鋁的感應(yīng)圈效率與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.3給出了感應(yīng)圈長度635毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁 感應(yīng)圈與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.3感應(yīng)線圈長度為1270毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁的感應(yīng)圈效率與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.5給出了感應(yīng)圈長度為250毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工作材料為鋁的感應(yīng)圈功率因數(shù)與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.5感應(yīng)線圈長度為250毫米功率因數(shù)與直徑的關(guān)系 圖4.6給出了感應(yīng)線

38、圈長度為635毫米，相對磁導(dǎo)率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工作材料為鋁的感應(yīng)圈功率因數(shù)與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.6感應(yīng)線圈長度為635毫米功率因數(shù)與直徑的關(guān)系圖4.7給出了感應(yīng)圈長度為1270毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工作材料為鋁的感應(yīng)圈功率因數(shù)與工件直徑的關(guān)系曲線。4.6感應(yīng)線圈長度為635毫米功率因數(shù)與直徑的關(guān)系圖4.7給出了感應(yīng)圈長度為1270毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁的感應(yīng)圈因數(shù)與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.7感應(yīng)線圈長度為1270毫米功率因數(shù)與直徑的關(guān)系 圖4.8給出了感應(yīng)圈長度為250毫米，相

39、對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁的感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗與工件直徑的關(guān)系曲線。工件的直徑d(毫米)圖4.8感應(yīng)線圈長度為250毫米匝數(shù)平方的阻抗與直徑的關(guān)系 圖4.9給出了感應(yīng)圈長度為635毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁的感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗與工件直徑d的關(guān)系曲線。工件直徑d（毫米）圖4.9感應(yīng)線圈長度為635毫米匝數(shù)平方的阻抗與直徑的關(guān)系 圖4.10給出了感應(yīng)圈長度為1270毫米，相對導(dǎo)磁率為1，溫升范圍在20攝氏度到540攝氏度，工件材料為鋁的感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗與工件直徑的關(guān)系曲線。圖4.10感應(yīng)線圈長度為1270毫米匝

40、數(shù)平方的阻抗與直徑的關(guān)系實(shí)際設(shè)計(jì)中，可根據(jù)工藝要求可以知道溫升的標(biāo)準(zhǔn)，加熱的材料多少和加熱時(shí)間可以確認(rèn)：（1） 工件總的加熱功率，根據(jù)圖4.2圖4.3圖4.4的曲線得到的感應(yīng)圈效率。代入公式（4.2），（2） 根據(jù)圖4.5，圖4.6，圖4.7的曲線得到的感應(yīng)圈功率因數(shù)，代入公式（4.3），可以得出感應(yīng)圈終端的伏安數(shù)。（3） 根據(jù)圖4.8,圖4.9，圖4.10的曲線得到的感應(yīng)圈匝數(shù)平方的阻抗，代入公式（4.4），可以得出感應(yīng)圈電壓與感應(yīng)圈匝數(shù)的比；感應(yīng)圈電流與感應(yīng)圈匝數(shù)的積。最后可以根據(jù)實(shí)際情況來確定感應(yīng)圈的終端電壓，電流和匝數(shù)。如果采用工頻電源，那么終端電壓是固定。如果能夠使用變壓器，那么匝數(shù)

41、和電壓是可以進(jìn)行選擇以取得最好的方案。從選用的感應(yīng)匝數(shù)推導(dǎo)出電流值。第五章 結(jié)論中頻鍛造加熱爐特點(diǎn)：加熱速度快、生產(chǎn)效率高、氧化脫炭少、節(jié)省材料與鍛模成本 由于中頻感應(yīng)加熱的原理為電磁感應(yīng)，其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生，普通工人用中頻電爐上班后十分鐘即可進(jìn)行鍛造任務(wù)的連續(xù)工作，不需燒爐專業(yè)工人提前進(jìn)行燒爐和封爐工作。不必?fù)?dān)心由于停電或設(shè)備故障引起的煤爐已加熱坯料的浪費(fèi)現(xiàn)象。由于該加熱方式升溫速度快，所以氧化極少，每噸鍛件和燒煤爐相比至少節(jié)約鋼材原材料20-50千克，其材料利用率可達(dá)95。由于該加熱方式加熱均勻，芯表溫差極小，所以在鍛造方面還大大的增加了鍛模的壽命，鍛件表面的粗糙度也小于50um。 工

42、作環(huán)境優(yōu)越、提高工人勞動環(huán)境和公司形象、無污染、低耗能 感應(yīng)加熱爐與煤爐相比，工人不會再受炎炎烈日下煤爐的烘烤與煙熏，更可達(dá)到環(huán)保部門的各項(xiàng)指標(biāo)要求，同時(shí)樹立公司外在形象與鍛造業(yè)未來的發(fā)展趨勢。感應(yīng)加熱是電加熱爐中最節(jié)能的加熱方式由室溫加熱到1100的噸鍛件耗電量小于360度。 加熱均勻，芯表溫差極小，溫控精度高 感應(yīng)加熱其熱量在工件內(nèi)自身產(chǎn)生所以加熱均勻，芯表溫差極小。應(yīng)用溫控系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對溫度的精確控制提高產(chǎn)品質(zhì)量和合格率。致 謝在本文即將結(jié)束之際，我要由衷地感謝在我畢業(yè)設(shè)計(jì)階段，乃至本科四年學(xué)習(xí)生活中幫助過我的師長與同學(xué)。在畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過程中得到了許多老師和單位領(lǐng)導(dǎo)的幫助，學(xué)院的老師們嚴(yán)

43、謹(jǐn)治學(xué)的教學(xué)使我受益非淺。本論文的選題、研究內(nèi)容、研究方法及論文的形成是在導(dǎo)師何少佳老師支持、鼓勵和悉心指導(dǎo)下完成的，他是我獲得深思熟慮的意見和概念清晰的見解的來源，他不惜花費(fèi)自己時(shí)間對本論文提出許多意見和建議，既激發(fā)了我的靈感，又給了我持久不斷的鼓勵。在論文完成的過程中傾注了導(dǎo)師大量的心血，在論文完成之際，特向我尊敬的何少佳導(dǎo)師表示衷心的感謝。本次論文與設(shè)計(jì)的完成對我是一個巨大的激勵，使我在學(xué)術(shù)研究方面充滿信心，更為我在今后的學(xué)習(xí)與工作中提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)、工作和論文寫作中，得到了同學(xué)們的熱忱幫助，在此向他們由衷的感謝。感謝院領(lǐng)導(dǎo)及各位老師在學(xué)習(xí)期間給予我的幫助。最后，對我的父母以及所

44、有親人給予我的理解、幫助和支持表示深情的感謝。并以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心與幫助過我的親人們、老師們和朋友們！參考文獻(xiàn)1 王水平. 開關(guān)穩(wěn)壓電源原理、設(shè)計(jì)與實(shí)用電路M.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，1999.2 王 聰. 軟開關(guān)功率變換器及其應(yīng)用M.北京：科學(xué)出版社，2000.13 劉勝利. 現(xiàn)代高頻開關(guān)電源實(shí)用技術(shù)M.北京：電子工業(yè)出版社，2001.4 張占松. 電路和系統(tǒng)的仿真實(shí)踐M.北京：科學(xué)出版社，2000.5 賈新章. OrCAD/Pspice 9實(shí)用教程M. 西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.6 林渭勛. 現(xiàn)代電力電子電路M.杭州：浙江大學(xué)出版社，2002.7 陳國成.新型電力電子變

45、換技術(shù)M.北京：中國電力出版社，2004.8 倪海東，蔣玉萍.高頻開關(guān)電源集成控制器M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.99 劉鳳君.逆變器用整流電源M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.1010 何希才.新型開關(guān)電源設(shè)計(jì)與維修M.北京：國防工業(yè)出版社，2001.111 王生德. MOSFET高頻感應(yīng)加熱電源的研究J.鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)：2001，33（3）.12 周躍慶.基于Matlab的感應(yīng)加熱電源仿真J.計(jì)算機(jī)仿真，2005，22（7）：204206.13 王華.80KHz大功率串聯(lián)諧振感應(yīng)加熱電源的研究D.西安：西安理工大學(xué)，2004.14 謝自美. 電子線路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測試M.武漢：華中電子科技

46、大學(xué)出版社，2007.715 J.Michael Jacob.Power electronics:converters,applications,and desigM.北京:Higher Education Press,2004.16 Bottari S. High Frequency 200 kHz Inverter for Induction Heating Applications J . IEEE Trans. on Power17 Forsyth, A.J.Extended fundamental frequency analysis of the LCC resonant conv

47、erter. Power Electronics J, 2003，6(18): 1286- 1292.18Doolla,S. A GUI based simulation of power electronic converters and reactive power compensators using MATLAB/SIMULINK. 2004 International Conference on Power System Technology.2004,2(21-24):1710-1715.原文已完。下文為附加文檔，如不需要，下載后可以編輯刪除，謝謝！施工組織設(shè)計(jì)本施工組織設(shè)計(jì)是本著

48、“一流的質(zhì)量、一流的工期、科學(xué)管理”來進(jìn)行編制的。編制時(shí)，我公司技術(shù)發(fā)展部、質(zhì)檢科以及項(xiàng)目部經(jīng)過精心研究、合理組織、充分利用先進(jìn)工藝，特制定本施工組織設(shè)計(jì)。一、 工程概況：西夏建材城生活區(qū)27#、30#住宅樓位于銀川市新市區(qū)，橡膠廠對面。本工程由寧夏燕寶房地產(chǎn)開發(fā)開發(fā)，銀川市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。本工程耐火等級二級，屋面防水等級三級，地震防烈度為8度，設(shè)計(jì)使用年限50年。本工程建筑面積:27#樓3824.75m2;30#樓3824.75 m2。室內(nèi)地坪±0.00以絕對標(biāo)高1110.5 m為準(zhǔn)，總長27#樓47.28m；30#樓47.28 m?？倢?7#樓14.26m；30#樓14.26

49、 m。設(shè)計(jì)室外地坪至檐口高度18.6 00m，呈長方形布置，東西向，三個單元。本工程設(shè)計(jì)屋面為坡屋面防水采用防水涂料。外墻水泥砂漿抹面，外刷淺灰色墻漆。內(nèi)墻面除衛(wèi)生間200×300瓷磚，高到頂外，其余均水泥砂槳罩面，刮二遍膩?zhàn)樱粯翘蓍g內(nèi)墻采用50厚膠粉聚苯顆粒保溫。地面除衛(wèi)生間200×200防滑地磚，樓梯間50厚細(xì)石砼1：1水泥砂漿壓光外，其余均采用50厚豆石砼毛地面。樓梯間單元門采用樓宇對講門，臥室門、衛(wèi)生間門采用木門，進(jìn)戶門采用保溫防盜門。本工程窗均采用塑鋼單框雙玻窗，開啟窗均加紗扇。本工程設(shè)計(jì)為節(jié)能型住宅，外墻均貼保溫板。本工程設(shè)計(jì)為磚混結(jié)構(gòu)，共六層?；A(chǔ)采用C30鋼

50、筋砼條形基礎(chǔ)，上砌MU30毛石基礎(chǔ)，砂漿采用M10水泥砂漿。一、二、三、四層墻體采用M10混合砂漿砌筑MU15多孔磚；五層以上采用M7.5混合砂漿砌筑MU15多孔磚。本工程結(jié)構(gòu)中使用主要材料：鋼材：I級鋼，II級鋼；砼：基礎(chǔ)墊層C10，基礎(chǔ)底板、地圈梁、基礎(chǔ)構(gòu)造柱均采用C30，其余均C20。本工程設(shè)計(jì)給水管采用PPR塑料管，熱熔連接；排水管采用UPVC硬聚氯乙烯管，粘接；給水管道安裝除立管及安裝IC卡水表的管段明設(shè)計(jì)外，其余均暗設(shè)。本工程設(shè)計(jì)采暖為鋼制高頻焊翅片管散熱器。本工程設(shè)計(jì)照明電源采用BV2.5銅芯線，插座電源等采用BV4銅芯線；除客廳為吸頂燈外，其余均采用座燈。二、 施工部署及進(jìn)度計(jì)

51、劃1、工期安排本工程合同計(jì)劃開工日期：2004年8月21日，竣工日期：2005年7月10日，合同工期315天。計(jì)劃2004年9月15日前完成基礎(chǔ)工程，2004年12月30日完成主體結(jié)構(gòu)工程，2005年6月20日完成裝修工種，安裝工程穿插進(jìn)行，于2005年7月1日前完成。具體進(jìn)度計(jì)劃詳見附圖1（施工進(jìn)度計(jì)劃）。2、施工順序基礎(chǔ)工程工程定位線（驗(yàn)線）挖坑釬探（驗(yàn)坑）砂礫墊層的施工基礎(chǔ)砼墊層刷環(huán)保瀝青 基礎(chǔ)放線（預(yù)檢）砼條形基礎(chǔ)刷環(huán)保瀝青 毛石基礎(chǔ)的砌筑構(gòu)造柱砼地圈梁地溝回填工。結(jié)構(gòu)工程結(jié)構(gòu)定位放線（預(yù)檢）構(gòu)造柱鋼筋綁扎、定位（隱檢）磚墻砌筑（50cm線找平、預(yù)檢）柱梁、頂板支模（預(yù)檢）梁板鋼筋綁扎

52、（隱檢、開盤申請）砼澆筑下一層結(jié)構(gòu)定位放線重復(fù)上述施工工序直至頂。內(nèi)裝修工程門窗框安裝室內(nèi)墻面抹灰樓地面門窗安裝、油漆五金安裝、內(nèi)部清理通水通電、竣工。外裝修工程外裝修工程遵循先上后下原則，屋面工程（包括煙道、透氣孔、壓頂、找平層）結(jié)束后，進(jìn)行大面積裝飾，塑鋼門窗在裝修中逐步插入。三、 施工準(zhǔn)備1、 現(xiàn)場道路本工程北靠北京西路，南臨規(guī)劃道路，交通較為方便。場內(nèi)道路采用級配砂石鋪墊，壓路機(jī)壓。2、 機(jī)械準(zhǔn)備設(shè)2臺攪拌機(jī)，2臺水泵。現(xiàn)場設(shè)鋼筋切斷機(jī)1臺，調(diào)直機(jī)1臺，電焊機(jī)2臺，1臺對焊機(jī)?，F(xiàn)場設(shè)木工鋸，木工刨各1臺?；靥钇陂g設(shè)打夯機(jī)2臺?，F(xiàn)場設(shè)塔吊2臺。3、施工用電施工用電已由建設(shè)單位引入現(xiàn)場；根

53、據(jù)工程特點(diǎn)，設(shè)總配電箱1個，塔吊、攪抖站、攪拌機(jī)、切斷機(jī)、調(diào)直機(jī)、對焊機(jī)、木工棚、樓層用電、生活區(qū)各配置配電箱1個；電源均采用三相五線制；各分支均采用鋼管埋地；各種機(jī)械均設(shè)置接零、接地保護(hù)。具體配電箱位置詳見總施工平面圖。3、 施工用水施工用水采用深井水自來水，并砌筑一蓄水池進(jìn)行蓄水。樓層用水采用鋼管焊接給水管，每層留一出水口；給水管不置蓄水池內(nèi)，由潛水泵進(jìn)行送水。4、 生活用水生活用水采用自來水。5、 勞動力安排結(jié)構(gòu)期間：瓦工40人；鋼筋工15人；木工15人；放線工2人；材料1人；機(jī)工4人；電工2人；水暖工2人；架子工8人；電焊工2人；壯工20人。裝修期間抹灰工60人；木工4人；油工8人；電工6人；水暖工10人。四、主要施工方法1、施工測量放線施工測量基本要求A、西夏建材城生活區(qū)17#、30#住宅樓定位依據(jù)：西夏建材城生活區(qū)工程總體規(guī)劃圖，北京路、規(guī)劃道路永久性定位B、根據(jù)