電磁加熱器

電磁加熱器是一種利用電磁感應原理將電能轉換為熱能的裝置。電磁控制器將220V/380V,50/60Hz的交流電經整流電路整流變成直流電，再經過控制電路將直流電轉換成不同頻率的電壓，電流流過線圈會產生變化的交變磁場，當磁場內的交變磁力線通過導磁性金屬（鐵、鈷、鎳）材料時會在金屬體內產生無數的小渦流，使金屬材料本身自行高速發熱，從而達到加熱金屬材料的目的。

電磁加熱器的工作原理是：把220V或者380V交流電，整流後轉換成直流電，再將直流電進行濾波，利用IGBT或者可控硅再將直流變成交流，在感應線圈內產生高頻磁力線，是感應線圈內導體工件表面產生渦流依靠自生內阻發熱。

電磁感應加熱主要分4種頻率的感應加熱：低頻、中頻、超音頻、高頻。 ^[1] 

其中低頻加熱有幾個顯著地特性：熱量透到工件裏面的深度比較深、工件沿徑向這方向上温度的差值比較小，因此，在低頻加熱的條件下，工件的熱變形不明顯，熱應力值小，比較適合容量相對大的爐進行保温和熔鍊，也符合大工件的整體透熱。現在，大多數傳統的工頻感應爐是採用低頻感應加熱原理製成。目前在國外，採用工頻感應加熱製作的器件，功率可以達到好幾百瓦，而且在國外，大量鋼水的温度保護和好幾十噸工件的透熱大多采用工頻感應加熱裝置。市場上目前也有其他一些低頻感應加熱電源，它們是有固態器件組成，但是，在價格、可靠性和功率等方面還是無法跟工頻感應爐相競爭。 ^[1] 

中頻指頻率在150Hz到10KHz之間，在這頻率之間，有傳統的電磁倍頻器和中頻發電機，但是這兩種裝置已經被另一種中頻感應加熱裝置—晶閘管感應加熱裝置所取代，而且在外國，此裝置容量已達數十兆瓦，比如美國日內瓦鋼鐵公司研製出 42MW 感應電爐。 ^[1] 

超音頻指頻率在10KHz到100KHz，在這頻率之內，早些年前的機器基本上不存在，超音頻的感應加熱裝置是在半導體元器件晶閘管出現以後才慢慢的得以發展起來，在剛開始的時候，技術人員做的超音頻電源是採用可控硅以倍頻電路和時間分割電路組成。到了上個世紀八十年代，隨着科技的快速發展，市場上出現了一些新型的半導體功率器件(IGBT、GTO)，以這些元件為器件組成的超音頻感應加熱電熱漸漸佔據了市場。由於不同元件的特性不同，其中IGBT 組成的超音頻感應加熱電源最被市場所接受，這是因為 IGBT 使用起來更加方便。 ^[1] 

高頻指頻率在100KHz 以上，在這頻率以上，國外目前正處於過渡階段。日本目前所研製出來的電子管高頻振盪器功率為幾千瓦到幾千千瓦，頻率範圍為100KHz到500KHz，而另一種高頻感應電源，是採用SIT研發出來，具有更高的功率和頻率，其功率可以達到 400 千瓦，頻率達到 400KHz，而且在1987年，功率達到1200千瓦，頻率為200KHz的此電源也開始研發了。正在此時，歐洲，美洲等各國國家也在研發以晶體管為主的高頻感應加熱電源，例如西班牙採用MOSFET 的電流型感應加熱電源的製造水平可達600KW/200KHz，德國的電子管高頻電源水平約為110KW，而其在1989年研製的電流型MOSFET感應加熱電源的容量已達480KW/50-200KHz。

合併圖冊(2張)

電熱圈加熱的方式是通過接觸傳導方式把熱量傳到料筒上，只有緊靠在料筒表面內側的熱量才能傳到料筒上，這樣外側的熱量大部分散失到空氣中，存在着熱傳導損失，並導致環境温度上升。另外電阻絲加熱還有一個缺點就是功率密度低，在一些需要温度較高的加熱場合就無法適應了。電磁加熱技術是通過電磁感應原理使金屬料筒自身發熱，並且可以根據具體情況在料筒外部包裹一定厚度的隔熱保温材料，這樣就大大減少了熱量的散失，提高了熱效率，因此節電效果十分顯著，可達30%～75%。因為電磁加熱圈本身並不發熱，而且是採用絕緣材料和高温電纜製造，所以不存在着像原電熱圈的電阻絲在高温狀態下氧化而縮短使用壽命的問題，具有使用壽命長、升温速率快、無需要維修等優點，減少了維修時間，降低了成本。現已被廣大的塑料製品企業使用，大大的降低了企業的生產成本。

電磁加熱是利用電磁感應原理將電能轉換為熱能的能量轉換過程，由整流電路將50/60Hz的交流電壓轉變成直流電壓，再經過功率控制電路將直流電壓轉換成頻率為20～40kHz的高頻電壓，當高速變化的交流電流通過線圈時，線圈會產生高速變化的磁場，磁場內的交變磁力線通過金屬管道時（導磁、導電材料），管壁體內產生無數的小渦流，使輸油管道的管壁本身自行發熱與原油進行熱交換，達到加熱原油的目的 ^[2]  。

變頻器是高頻電磁加熱器的核心部件，是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。目前使用的變頻器主要採用交流—直流—交流方式，先把工頻交流電源通過整流器轉換成直流電源，然後再把直流電源轉換成頻率、電壓均可控制的交流電源供給電動機。變頻器的電路一般由整流、中間直流環節、逆變和控制4個部分組成。整流部分為三相橋式不可控整流器，逆變部分為IGBT三相橋式逆變器且輸出為PWM波形，中間直流環節為濾波、直流儲能和緩衝無功功率 ^[2]  。

普通加熱圈加熱方式

接觸式熱傳遞加熱。

1、耗電的 30-70% 轉化為工作熱能。

2、加熱必須通過接觸方式傳遞熱能。

3、加熱及冷卻都有慣性現象產生，及升温降温都緩慢。

4、加熱有死角，不能完全包裹在料筒外層。

5、加熱圈損耗大，壽命短。

電磁感應加熱

非接觸電磁感應加熱。

1、耗電的 95% 轉化為工作熱能。

線圈損耗 ≈ 2%, 控制單元損耗 ≈ 2%, 絕緣隔熱層可以將98%的能量保留在料筒上。

2、只加熱料筒，而螺桿保持冷卻。

3、消除加熱的慣性現象，升温降温迅速高效。

4、加熱無死角，整體料筒均勻加熱。

5、電磁線圈保持涼爽，因此壽命超長。

管徑89mm加熱器有效加熱段長度450mm，有效加熱面積為89×3．14×450=1257．57（cm2），則其單位面積做功為7/1．25757=5．57（W/cm2）；管徑60mm加熱器有效加熱段長度600mm，有效加熱面積為60×3．14×600=1130．40（cm2），則其單位面積做功為4．5/113．40=3．98（W/cm2）。管徑60mm加熱器加熱面積與管徑89mm加熱器的加熱面積基本相當，管徑89mm加熱器加熱功率7kW左右，比管徑60mm加熱器加熱功率（4．5kW）大，因而管徑89mm加熱器總換熱量較大，這是造成管徑89mm加熱器加熱管結垢較快的原因之一 ^[2]  。

管徑60mm加熱器加熱管進油與出油管徑相同，而管徑89mm加熱器加熱管是60mm管道進、出油。在加熱段位置變徑造成2個問題：①原油進入89mm管道後流速降低，經過60mm管道出口時流速相對升高。加熱段內產生兩次流速變化，利於沉積。②依附管壁的原油不易流動，造成依附管壁原油長時間受熱，使其與中間位置原油之間存在温差，原油自身的表面張力降低。加熱線圈中間部分是整個加熱段的高温區，實驗測試，線圈中間部位温度高於出口温度45℃。由此可見，在加熱段位置採用變徑方式是導致加熱管結垢的主要 ^[2]  。

1、塑料橡膠行業，如：塑料用吹膜機、拉絲機、注塑機，造粒機，橡膠用擠出機、硫化機、電纜生產擠出機等。

2、醫藥化工行業，如：醫藥專用輸液袋、塑料器材生產線，化工行業液體加熱輸送管道等等。

3、能源、食品行業，如：原油輸送管道的加熱；食品機械，如：超貨機等需要電加熱的設備。

4、大功率商用電磁灶機芯。

5、建材行業，如：燃氣管生產線、塑料管材生產線、PE塑料硬質平網、土工網機組、自動中空成型機、PE蜂窩板生產線、單雙壁波紋管擠出生產線、複合氣墊膜機組、PVC硬管、芯層發泡管生產線、PP擠出透明片材生產線、擠出聚苯乙烯發泡管材、PE纏繞膜機組。

6、印刷設備裏的乾燥加熱。

7、其它類似行業加熱。電磁加熱器的前景

當前世界經濟不景氣，企業生存壓力大，而塑膠行業競爭激烈。降低生產成本，提高產品的競爭力，是每個企業面臨的一個核心問題，而電費在塑膠行業生產成本中佔有很大比例，塑料企業對於節省電費，降低生產成本自然非常關心。採用電磁加熱方式對於塑料機械來説，可以有明顯的節電效果，而且最少可達到30%，有些原來熱效率不高的機械更是可達到80%，也正是鑑於這一點，引起全國範圍塑料企業和行業人士的關注。

電磁加熱器的安裝及調試：電磁加熱器的安裝及調試比較簡單

1、改造之前，先把設備接線情況理一下，拍照，做記號（以備恢復原狀）

2、確定控制板或電櫃安裝位置，以便於確定高温線引線長度。一定要跟工廠電工或領班交流，確認。

3、拆線圈測量功率， 數據要準。 來確定安裝功率。可以結合工廠電工，這也要拍照，留原始記錄

4、量炮筒周長， 確定保温棉尺寸，黃蠟板尺寸，黃蠟板預留探頭孔，孔尺寸要準，確定每個温區長度，固定

5、確定高温線長度，繞制。 要求美觀。整齊。包括間距大小控制， 鬆緊控制。 繞完後測量電感量大小。 注意儀表量程

6、接線。確認以前斷路器電流表量程，過小要換掉。先分別測試，測電壓，電流是否正常。有問題一一解決， 沒問題後在整機測試

7、 整理，清理現場。要求利索整潔。

為保證原設備改用電磁加熱圈後原生產工藝不變，原操作程序不變，在設計時針對兩種加熱方式性能上的差別，電磁加熱器已降低約 30% 功率使用，並且在電磁加熱控制器上設計了功率調整及功率保護功能。所以調試過程相當簡單,用户可按説明自行調試。

1、主機要定期除塵，一般1個月除一次，可用軟毛刷或高壓氣槍除塵，以保證儀器內部良好的通風環境。

2、如使用環境是帶有腐蝕性氣體的地方須噴上絕緣清漆。或者用其它的絕緣防腐材料。

3、空氣温度不能高於50℃

電感量只是應用的其中一個參數而已，具體要實測工作頻率和電流，通過增減線圈匝數來匹配功率

一、家用電磁爐功率相對較小，且是220V交流轉變成直流，實現方法簡單，家用電磁爐功率一般在2200瓦以內（實際功率1900瓦以內），家用電磁爐要求保證每天工作2-3小時。而電磁加熱器則是應用在工業設備上，並且功率達到了60KW，選材和控制模式與家用電磁爐是完全不同的。電磁加熱器是屬於商用工業級產品。具備家用電磁爐無法比擬的穩定性和耐用性。正常使用，可連續工作10年（10萬小時）以上。

二、電磁加熱器和家用電磁爐區別之家用電磁爐是為了滿足居家生活而設計開發的，而電磁加熱器是為了解決塑料加熱的問題而設計開發。

關於電磁加熱器的使用壽命逐步受到大家的關注。電磁加熱控制器使用壽命一般平均在三到五年，但是它的使用壽命和幾個因素有很大的關係。

1.產品是否正確安裝 。每一款電磁加熱器及電磁加熱圈所要求的保温棉的厚道，繞線的粗細長度，電感值，輸入電流值都是不同的，一定要按照廠家出廠時安裝説明書為標準。以及每一台電磁加熱控制板之間的線圈組間隔間距在10cm以上也是非常重要的，因為靠的太近會相互影響。只有電磁加熱器安裝在正常參數範圍內才能保證的長期穩定工作。

2.車間的環境包括粉塵，灰塵，潮濕度有關。一般來講粉塵灰塵越大，對電磁加熱控制主板越不利。如果是粉塵灰塵比較大的情況下，需要定期清理電磁加熱器上的風扇，風冷電磁加熱器主要是散熱，室內通風要好，避免風扇被卡住而起不到主板散熱效果從而使得元器件過熱而燒壞。

3.產品的質量也有很大關係。如果是已經按説明書上的參數來安裝，車間粉塵灰塵也不大的情況下電磁加熱器還是經常出故障，那麼這就是質量方面的問題了。不排除有的廠家為了降低成本而採用便宜的元器件來做導致產品質量不穩定而經常出現故障，另外一個原因就是雖然用的元器件是好的，但本身電路板設計不合理也會導致易出現故障。如果是質量問題導致的，建議可以換一家了。

4.對產品的愛護程度。對於車間灰塵粉塵比較大的用户，應該定期用毛刷刷一下電磁加熱器上的風扇，與電磁加熱線圈上的粉塵，對於線圈不用有重物壓住，或割破，不要經常有水濺到線圈上或電磁感應加熱器上。更不要將電磁加熱器暴露在露天環境下，因為露天環境如果遇到下雨天肯定就要淋濕，在未乾的情況下開機就會導致壞掉。或者露天環境早晨雨露較多，導致電路板潮濕，未乾的情況下開機也會導致裏面的線路短路。