Оптимизация рабочей частоты индукционных нагревателей - Оборудование, станки

Главным преимуществом современных индукционных нагревателей является автоматическая подстройка резонансной частоты генерации под параметры колебательного контура, состоящего из выходного конденсатора, высокочастотного трансформатора и индукционной катушки. Чем больше рабочий диапазон частот генератора, тем более разнообразные по диаметру и количеству витков индукционные катушки к нему можно подключать. И соответственно решать большее количество задач индукционного нагрева.

Однако, указанный производителями рабочий диапазон частот индукционных нагревателей не всегда нравится самим нагревателям. На самом деле, оптимальный диапазон несколько уже. По нашему опыту мы рекомендуем следующие диапазоны частот для различных типов индукционных нагревателей:

Серия СЧН (Среднечастотные низковольтные) указан диапазон - 1-20 кГц.

Реально диапазон частот разбит на два поддиапазона:

I – (1-10 кГц) Оптимальный диапазон - 5-9 кГц.
II- (10-20 кГц) Оптимальный диапазон - 12-17 кГц.

Серия СЧВ (Среднечастотные высоковольтные) указан диапазон - 1-20 кГц.

Оптимальный диапазон - 5-10 кГц

Серия ВЧС (Высокочастотные сверхзвуковые) указан диапазон 20-50 кГц.

Оптимальный диапазон - 23-32 кГц

Серия ВЧ (Высокочастотные) в зависимости от мощности:

ВЧ-05 указан диапазон – 100-250 кГц. Оптимальный диапазон - 180-220 кГц
ВЧ-15 указан диапазон – 30-100 кГц. Оптимальный диапазон - 30-60 кГц
ВЧ-25 – ВЧ-70 указан диапазон – 30-80 кГц. Оптимальный диапазон - 30-60 кГц
СВЧ-05 указан диапазон – 0,6-1,4 МГц. Оптимальный диапазон 0,6 - 0,8 МГц

Самое время задать вопрос, а что будет, если рабочая частота выйдет за пределы оптимального диапазона? Как правило, если частота слишком низкая, снизится мощность и сработает защита. А вот слишком высокая частота иногда не вызывает срабатывания защиты и приводит к выходу из строя JGBT модулей и драйверов управления ими.

Вывод следующий. При эксплуатации индукционных нагревателей на JGBT модулях необходимо контролировать частоту генерации индукционного нагревателя при подключении каждого нового индуктора. Для этих целей следует использовать подходящий осциллограф, частотомер, мультиметр или токовые клещи с функцией измерения частоты и соответствующим диапазоном частот.

Для измерения рабочей частоты индукционных нагревателей, рекомендуем использовать следующие цифровые измерительные приборы:

Не следует подключать клеммы измерителя непосредственно к клеммам индуктора, так можно сжечь измерительный прибор. Нужно намотать тонким проводом небольшую катушку и при измерении частоты поднести ее непосредственно к индуктору. Количество витков следует выбирать, соизмеряясь с чувствительностью измерительного прибора. Например, для устойчивой работы осциллографа хватает и полвитка измерительной катушки. А для измерения частоты с помощью мультиметра необходимы 3-5 витков.

В комплект поставки индукционных нагревателей серии СЧН, ВЧ и ВЧС входит универсальный выходной трансформатор, с его помощью можно решать ограниченный круг задач индукционного нагрева. К нему можно подключать определенное количество витков индукционной катушки. Если нужно подключить большее количество, витки индукционной катушки можно добавлять параллельно 2-мя, 3-мя и даже 4-мя секциями. См. фото. Это делается для удержания резонансной частоты выше нижнего предела.

Иногда в целях закалки необходимо значительно уменьшить количество витков индукционной катушки, например, требуется катушка всего в полвитка. При столь малой индуктивности катушки, частота генерации поднимется выше верхнего допустимого предела. Загорится индикатор «слишком высокая частота». Может произойти срабатывание защиты прибора. В любом случае перед выводом индукционного генератора на полную мощность, следует измерить рабочую частоту генерации на минимальной мощности с помощью рекомендованных выше цифровых измерительных приборов.

Оптимальные зазоры между индуктором и катушкой

Обычное расстояние от заготовки до поверхности индуктора 3-5 мм. Серия нагревателей ВЧ работает и при увеличении этого зазора до 10-20 мм и более, однако при этом существенно падает коэффициент заполнения индуктора и КПД передачи индукционного поля в нагреваемую деталь. Серия СЧН не переносит увеличения зазора более 5 мм. А вот для СВЧ нагревателей зазор между деталью и индуктором должен быть минимальным 2-3 мм. Однако не забывайте, что деталь при закалке ведет (она изгибается). Иногда приходится ставить направляющие, что бы не задевать индуктором вращающуюся при сканирующей закалке деталь.