感应器设计问题和设计步骤？

感应器设计问题和设计步骤？

  感应加热设备包括感应加热炉、电源、水冷系统以及装卸料的机械等，但主要是要设让一个加热效率高、耗电量少并能长期使用的感应器。

  毛坯感应加热用的感应器，主要是多匝螺旋形感应器。根据毛坯的形状、尺寸与工艺要求，选择感应器的结构形式与加热的炉型。其次是选择合适的电流频率与确定毛坯加热所需要的功率，这个功率包括毛坯本身加热所需的有效功率与其各种热损失.

  毛坯在感应加热时，输入到毛坯表面上的由于感应而产生的功率与功率密度，是由各种因素决定的。工艺要求的毛坯表面与中心的温差值，确定了毛坯在感应器中的加热时间与功率密度的最大值，也就确定了循序式与连续式感应加热用的感应线圈长度，而周期式感应加热用的感应线圈长度决定于毛坯的长度。

  在大多数情况一下，感应器的端电压在设计与实际使用中都采用固定电压，从加热开始到加热结束的整个过程中电压不变。只有在周期式感应加热中、当毛坯加热需要均温时才需要降低电压，或者是在感应加热磁性材料时由于加热温度超过居里点，材料磁性消失，加热升温速度减慢，为了提高加热速度而提高感应器的端电压。在一天24h中，工厂里所提供的电压是波动的，其范围有时达到10%~15%，使用这样的电源电压进行工频感应加热时，在相同的加热时间里毛坯的加热温度很不一致。当毛坯的加热温度要求比较严格的时候，应该采用稳定的电源电压，所以在供电系统上就需增设稳压设备，以保证感应器的端电压波动在2%以下，这对用工频感应加热进行工件的热处理很重要，否则会使长的工件热处理后力学性能不一致。

  毛坯感应加热时的功率控制可以分为两种形式，第一种形式是建立在控制加热时间的原理上，按照生产节拍时间，毛坯被送入感应加热炉中加热和推出，以得到固定的生产率。在实际生产中采用控制加热时间较多，在设备调试时对毛坯进行测温，在一定电压条件下便可确定在达到规定的加热温度和毛坯表面与中心的温差解需要的加热时间。对于具有高生产率的锻压与冲压工序，这种方式是很理想的，可以保证锻压与冲压工序的连续进行。第二种形式是按温度来控制功率，实际上是以加热温度为准，当毛坯达到规定的加热温度就立即出炉。这种方式用于最终加热温度要求比较严格的毛坯，如用于有色金属的热成型加工。一般按温度控制的感应加热，在一台感应器中只能有少数的毛坯加热因为同时加热的毛坯多了，其加热温度很难控制。

  当输入毛坯的功率、被加热的面积以及符合应用需要的表面功率密度求出之后，就可以设计计算感应器，关键在于确定感应线圈的匝数，由此可以计算出感应器的电流、电效率、功率因数cos以及感应线圈导体的截面尺寸。

  感应器的设计计算比较麻烦，计算的项目也较多，由于在推导计算公式中作了下一些假设，与实际感应加热的情况并不完全一致，所以要计算出一个很难确的结果是比较困难的。有时会出现感应线圈匝数多了，在规定的加热时间里达不到要求的加热温度;当感应线圈匝数少了，在规定的加热时间里已超过要求的加热温度。虽然在感应线圈上可以留出抽头，可以进行适当的调整，但有时由于结构上的限制，特别是工频感应器不便于留出抽头。对于这样达不到工艺要求的感应器只得报废重新设计制造新的感应器。根据我们多年的实践，采取一些经验数据与图表，既简化了设计计算过程，节约了计算时间，计算的结果又比较可靠。