为什么感应加热系统需要负载匹配?
感应电源对于每个线圈和工件的工作方式并不完全相同. 更换感应线圈, 改变它的几何形状, 或将不同的工件放入其中, 系统看到的电力负载发生变化.
负载匹配 使负载进入适合电源的工作范围, 因此可用功率可以有效地传输到 感应加热过程.
| Ⅰ. 什么是“负载”? | Ⅱ. 为什么要使负载与电源相匹配? |
| Ⅲ. 为什么线圈或工件会改变负载 | Ⅳ. 不良的负载匹配是什么样子的 |
| Ⅴ. 负载匹配是如何完成的 | Ⅵ. 新工件, 新电源? |
Ⅰ. 什么是“负载” 在感应加热系统中?
工件本身并不是完整的负载.
在感应加热系统的应用端, 这 感应线圈 和工件共同作用作为发电机所见的负载. 通快正是这样描述负载的: 感应线圈加工件.
这很重要，因为工件与线圈电磁耦合. 将不同的部件放入同一个电感器中，加热电路的电气条件会发生变化.
在电源和该负载之间还有一个 匹配和谐振电路. 其具体设计因系统而异.
一个有用的简化视图是:
电源↔匹配 / 谐振电路 ↔ 感应线圈 + 工件
重要的一点是，感应加热系统不能仅根据发电机的额定功率来评估.
Ⅱ. 为什么负载要与电源匹配?
每个感应电源都设计为在一定的电气范围内运行.
一个 100 额定功率告诉您发电机在适当条件下能够输出的功率. 这并不意味着任何感应线圈都可以简单地连接并自动使用全部 100 千瓦.
负载必须适合发电机.
王牌, 例如, 使用匹配变压器使线圈和工件负载适应射频发生器，以便发生器可以提供可用功率.
ASM 将此视为两个相关但不同的要求: 感应负载和线圈必须与电源匹配, 同时还必须正确调整电路以实现有效的能量传输.
负载匹配和谐振调谐相关, 但它们不仅仅是同一调整的两个名称.
Ⅲ. 为什么更换线圈或工件会改变负载?
改变电感器改变的不仅仅是其物理形状.
考虑在轴周围使用单匝外部线圈和用于内孔的较小多匝电感器. 机械地, 两者都是简单的感应线圈. 电气方面, 然而, 它们不具有相同的负载.
改变圈数, 线圈直径或整体几何形状会改变电感器的电气特性.
工件再次改变局面. 不同的材料, 直径, 相对于线圈的几何形状或位置会改变部件与电感器之间的电磁耦合.
这就是为什么感应线圈不等同于普通的可互换机械工具.
更换线圈, 和负载变化.
更换工件, 并且耦合负载可以再次改变.
商业设备就是围绕这一现实而设计的. Ambrell 使用多抽头变压器实现感应线圈之间的阻抗匹配, 工件及动力系统.
Ⅳ. 不良的负载匹配是什么样子的?
匹配不良并不意味着工件硬度不均匀或电源出现故障.
更紧迫的问题是电气问题: 发电机可能无法在特定负载下有效使用其可用输出.
因此，具有足够额定功率的电源可能会提供比预期更少的可用功率，直到负载进入合适的匹配范围.
这就是制造商首先提供负载匹配能力的原因. Inductoheat 的 Statipower SP12, 例如, 使用负载调谐电容器和多抽头输出变压器，专门允许各种加热线圈正确匹配并支持在不同负载条件下的全功率运行.
实践课很简单:
“电源够大” 和“负载正确匹配” 是两个不同的问题.
Ⅴ. 负载匹配是如何完成的?
答案取决于感应电源的电气设计.
匹配变压器可以改变发电机的阻抗. 多抽头或可变变比变压器使系统能够适应不同的负载条件.
电容器执行相关但不同的工作. 与感应线圈一起, 它们构成谐振电路的一部分，并进行选择或调整，以便电路在所需的频率范围内正确运行.
Ambrell 的设备清楚地说明了这种区别. 其工作头采用电容器作为谐振电路的一部分，同时采用多抽头变压器进行阻抗匹配. Ambrell也使用不同的系列- 和并联谐振架构取决于产品系列.
电感器设计也会影响最终的电力负载.
因此, 负载匹配不应该减少到:
“调整变压器。”
变压器, 谐振电路, 感应器和工件必须一起工作. 确切的调整方法取决于电源拓扑.
Ⅵ. 新工件需要新电源吗?
未必.
只要新应用保持在其功率范围内，同一感应电源通常可以使用不同的线圈和工件, 频率和匹配能力.
新部件可能需要不同的电感器和不同的匹配或调谐配置，而不需要完全不同的发生器.
这是工业感应电源通常设计有可调匹配范围的原因之一. 通快针对不同负载提供不同的外部匹配配置, 而 Inductoheat 使用变压器和电容器调整来适应一系列加热线圈.
因此，关键点并不简单:
“电源是多少千瓦?”
这也是: “这个电源和匹配系统能否与这个线圈和工件正确运行？?”
这就是为什么感应加热设备更适合被视为 完整的电气系统 而不是带有任意线圈的发电机.
要点
— 感应线圈及其工件形成电力负载 — 不仅仅是工件.
— 负载匹配和谐振调谐相关但不同的调整.
— 尺寸正确的电源 (千瓦) 与正确匹配的负载不同.
— 如果新的线圈和工件保持在其功率范围内，同一台发电机通常可以运行它们, 频率和匹配范围.
常见问题解答
单击问题以展开答案.
每个新线圈或工件都需要不同的电源吗?
未必. 同一电源常常可以运行不同的线圈和工件, 只要新应用程序仍在其能力范围内, 频率和匹配范围. 您可能只需要一个不同的电感器和匹配或调谐调整.
负载匹配和谐振调谐是一回事吗?
不. 它们相关但又不同. 负载匹配使线圈和工件负载处于发电机可以驱动的范围内, 而谐振调谐将线圈和电容器电路设置为正确的工作频率. 两者都必须适合有效的能量转移.
如果负载不正确匹配会发生什么?
发电机可能无法向该负载提供全部额定功率, 即使其额定功率足够高. 可用功率可能会下降，直到负载进入合适的匹配范围.
