一、 摘要 　　在這個競爭異常激烈的世界，所有成功的制造業(yè)者比以往任何時候更專注于采用更高效和更經(jīng)濟的方法進行生產(chǎn)。鍛造這個行業(yè)，在感應(yīng)加熱方面扮演著重要的角色。感應(yīng)加熱不僅在加熱的熱效益和時間比傳統(tǒng)的加熱設(shè)備大大提高了，也減少對環(huán)境的污染，相信在以后或更多的行業(yè)會得到更大的應(yīng)用和發(fā)展空間。 二、關(guān)鍵詞 感應(yīng)加熱 中頻 可控硅 磁場強度 三、系統(tǒng)配置 CPU： 1747—L532 編程軟件：AB RSLogix500 HMI： 2711—K9A2 通信接口如圖所示 四、工作原理 　　當導體有電流通過時，在其周圍就同時產(chǎn)生磁場。磁場強度的大小和方向決定導體中的電流大小與方向。如果將導體繞成螺旋線圈，流過的電流強度I的單位為A，線圈長度L的單位為M時，磁場強度H為： H=4∏nI/L (A/M) 其中n為線圈的匝數(shù)。見圖（1） 　　對于通有電流的長直導體而言，環(huán)繞其周圍的磁力線是若干個同心圓，當電流強度I的單位為A時，同心圓上磁場強度H為：H=I/2∏r（A/m）其中r為導線周圍各點到導線的垂直距離（m）。見圖（2） 　　每根磁力線都是環(huán)繞電流的閉合線，無起點終點之分磁力線的強弱還可以用另一個物理量表示，即：B=µH (T). µ為磁導率，也是衡量各種物質(zhì)導磁性能好壞的物理量。在磁場里垂直穿過某一橫截面面積S的磁力線根數(shù)叫做磁通量ф即： ф=B*S=µ*HS（WB）。 　　當線圈中通有交變電流時，在線圈的內(nèi)部及其周圍就產(chǎn)生一個交變磁場，置于線圈內(nèi)部的工件就被交變磁場的磁力線所切割于是在鐵磁材料的工件上產(chǎn)生感應(yīng)電動勢e，并在電動勢作用下產(chǎn)生了渦流，見圖（3） e= 一dф/dt (v) 由于感應(yīng)加熱的電流是按正弦規(guī)律變化 I=ImSin2∏ft 所以該電流所產(chǎn)生的磁通也遵循正弦變化 ф=sin2∏ft dф/dt=фm2∏fcos2∏ft 于是得感應(yīng)電動勢e e= —фm 2∏fcos2∏ft 工件中渦流回路的阻抗Z安下式計算ф 其中： R為渦流回路電阻 L為渦流回路感抗 則渦流強度i等于i=e/2 (A) 　　由于Z通常很小，I自然就很大，使渦流回路產(chǎn)生很大熱量，根據(jù)熱量由焦耳一楞次定律則 Q=i²Rt (J) 　　進行感應(yīng)加熱主要依靠這種熱量。其實這種也叫作表面效應(yīng)亦稱集膚效應(yīng)。當直流電通過導體時，電流在導體橫截面分布是均勻的，即各處電流強度相等。但是，當交流電通圓柱體時，電流分布是中心密度小，越接近表面密度越大，當電流頻率相當高時，導體中心可能沒有電流，而全部電流集中于導體的表面層，而這種現(xiàn)象稱高頻電流的表面效應(yīng)。產(chǎn)生表面效應(yīng)的根本原因是當交流電通過導體時形成磁場，在導體上產(chǎn)生了自感電動勢，它與外加電動勢的方向相反，而自感電動勢在圓柱體的中心最強，表面最弱，因此使電流趨向表面 Iо：表面電流密度最大值 C：光速 µ：導體材料的導體率 e：導體材料的電阻率 f：電流的頻率 圖中部分外殼被拿走，可以清楚的看到線圈 五、電氣控制系統(tǒng)與軟件應(yīng)用 　　感應(yīng)加熱系統(tǒng)的心臟部分是電氣控制系統(tǒng)，本感應(yīng)加熱系統(tǒng)采用了先進的AllenBradley的CPU，與AllenBradley的控制面板集線器管理接口配合使用。通過強大功能的結(jié)合，可以讓操作者全面控制工件加熱系統(tǒng)，顯示所有預設(shè)條件，記錄所有發(fā)生的故障以及所有生產(chǎn)和運行條件數(shù)據(jù)，如：功率、生產(chǎn)運行信息、溫度，也能廣泛的切換和累計工件數(shù)量，這樣還可以設(shè)定運行，允許手動輸入、存儲、檢索、運行、以及用于生產(chǎn)理想工件的部分或所有 　　程序參數(shù)。通過HMI操作面板就可以對工件等一系列的設(shè)定。 　　在感應(yīng)加熱的變頻電源是很重要的一部分，在二十世紀七十年代中期，固體感應(yīng)加熱電源已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在鍛造行業(yè)。這些電源的變頻部分利用一個半導體電源開關(guān)將直流電源轉(zhuǎn)換成應(yīng)用所需頻率的交流電源。晶閘管或可控硅成了應(yīng)用的主流設(shè)備，電源的頻率從250H到10000HZ，功率從100KW到4000KW，對于一些特別應(yīng)用還會更高。在以后時間里可控硅在設(shè)計上的許多革新，已經(jīng)提高了這些設(shè)備的可靠性和性能。對以后的變頻電源的發(fā)展方面還是以晶閘管/可控硅為主。 下圖為AB公司的PLC 　　對系統(tǒng)的編程可以通過編程器或筆記本電腦，對筆記本電腦的配置，Window98操作系統(tǒng)，內(nèi)存64MB硬盤10GB就足以滿足軟件的應(yīng)用，通過該軟件可以對其編程，與 PLC的Rs232接口與電腦相連就可以對程序的上傳、下載和在線診斷。下圖為PLC通信端口的參數(shù)設(shè)定。 　　軟件的應(yīng)用非常方便，可以在線修改和編程，對PLC的輸入和輸出點的設(shè)定，該軟件提供了三種編程語言，用戶可以根據(jù)自己選擇，可以把程序轉(zhuǎn)換成梯形圖，這樣很容易看到程序的運行情況。下圖為程序的梯形圖 該設(shè)備為現(xiàn)場情況： 六、結(jié)束語 　　在新的節(jié)約型社會，不管是企業(yè)還是事業(yè)都以節(jié)約為美德，感應(yīng)加熱涉及冶金、鍛造和鋼鐵等行業(yè)。在高速發(fā)展的社會里，設(shè)備的更新?lián)Q代也隨之發(fā)生巨大的變化，設(shè)備朝著可靠性、系統(tǒng)的穩(wěn)定性、易操作性和節(jié)約性發(fā)展，感應(yīng)加熱應(yīng)用和技術(shù)會有很大的發(fā)展空間！ 七、參考文獻 1．林信智 楊連第。 汽車零部件感應(yīng)熱處理工藝與設(shè)備。 北京理工大學出版社1998.8 2. 胡宴如。 高頻電子線路。北京：高等教育出版社，1993 3．劉潤華?，F(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計。山東東營：石油大學出版社，1998 單位： 文登恒潤鍛造有限公司 部門：綜合管理科 職位：助理主任工程師 通信地址：山東省文登市文登營工業(yè)園恒潤鍛造有限公司珠海東路36號 郵編：264400 電子郵箱：lzyangjun@126.com ldyangjun@yahoo.com.cn 聯(lián)系電話：0631—8982082 13181108988