CN205793451U - 一种磁性金属线材快速感应加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及高效节能工业电磁感应加热技术领域，尤其涉及一种磁性金属线材快速感应加热器。本实用新型采用如下技术方案：一种磁性金属线材快速感应加热装置，包括高频控制器以及螺旋感应线圈。高频控制器包括电源电路、整流电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动模块、保护电路模块、检测电路模块、人机交互模块整。高频控制器输出两端连接高频感应线圈构成电磁感应加热器。本实用新型的优点在于：节能、安全、环保、高效的新型快速电磁感应加热装置，实现工业生产磁性金属线材加热速度快、热效率高达90%以上，节能40%‑80%。

Description

一种磁性金属线材快速感应加热器

技术领域

本实用新型涉及高效节能工业电磁感应加热技术领域，尤其涉及一种磁性金属线材快速感应加热器。

背景技术

金属线材（小钢丝）的加热是一项世界性难题。

目前，工业生产金属线材（钢丝）的加热大都采用传统的加热方式。传统加热方式是采用煤气、燃油、煤炭等燃烧加热和金属线材自身通电短路电阻式发热，通过热传递方式使被加热体金属线材发热，这种加热方式存在高耗能低效率以及环保、安全的问题：

1、热效率低：热效率只有20-60%。

2、热损失大：热量很大部分散失到空气中，造成热能的损失浪费。

3、环境温度上升：由于热量大量散失，周围环境温度升高，尤其是夏季对生产环境影响很大，现场工作温度超过50℃，有些企业不得不采用空调降低温度，这又造成能源的二次浪费。

4、明火生产、容易造成火灾、爆炸、灼烧等安全事故。

5、采用电阻式短路发热，整条生产线都带电，容易造成触电伤亡事故。

电磁感应加热是通过电磁感应使被加热体金属线材直接发热，热效率达90%以上，可节约用电40-80%，同时具有热源稳定、加热迅速、使用寿命长、减低加热功率、降低环境温度、维护简便等特点，完全可以取代传统加热方式。

毋庸置疑，新型高效节能的电磁感应加热方式完全替代传统高耗能、低效率的加热方式是完全必要和可行的，这一节能技术发展前景广阔，越来越受到用户的欢迎。广东省政府于2010年12月把该技术产品列入《广东省节能技术、设备（产品）推荐目录》（第二批）--该技术为汕头高新区贝多电磁科技有限公司推荐。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种磁性金属线材快速感应加热器，具体目的在于提供一种高效节能的磁性金属线材快速感应加热装置。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种磁性金属线材快速感应加热装置，包括高频控制器以及IGBT逆变电路，高频控制器内置于控制箱内，高频控制器包括电源电路、整流电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动模块、保护电路模块、检测电路模块、人机交互模块，整流电路输出的第一电极电连接IGBT逆变电路的第一输入接点，整流电路输出的第二电极连接IGBT逆变电路的第二输入接点，单片机控制器控制连接IGBT驱动模块,IGBT驱动模块驱动连接IGBT逆变电路的驱动接点，IGBT逆变电路两输出端电连接螺旋感应线圈的两端。

进一步的，在整流电路的第一电极与IGBT逆变电路的第一输入接点之间的设置VCE检测电路，VCE检测电路电连接同步电路，同步电路电连接振荡电路。

进一步的，上述的保护电路模块包括：设置在电源电路与整流电路之间的过流、过压保护电路以及设置在过流、过压保护电路与整流电路之间的突波吸收电路。

进一步的，检测电路模块包括设置在整流电路与突波吸收电路之间的VAC、IAC检测电路以及设置在整流电路的第一电极与IGBT逆变电路的一端接点之间的VCE检测电路。

进一步的，VAC、IAC检测电路分别电连接功率调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路，单片机控制电路分别电连接调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路。

进一步的，VCE检测电路还电连接比较电路。

优选的，上述的人机交互模块包括：分别与单片机控制器电连接的显示电路、联机接口电路、控制信号电路。

优选的，还设置控制电源电路，控制电源电路的输入端连接在突波吸收电路与整流电路之间，控制电源电路的输出端分别电连接单片机控制器、IGBT驱动模块的驱动电路。

优选的，上述的螺旋感应线圈内层具有隔热层，外层为保护外壳,还设有用于承接上述的螺旋感应线圈的支架。

本实用新型的优点在于：发明一种新型高效节能的电磁感应加热方式完全替代传统高耗能、低效率的磁性金属线材加热方式，创造安全环保的新型高效电磁加热装置，实现工业生产加热速度快、热效率高达90%以上，节能40%-80%。

附图说明：

附图1为实施例1的磁性金属线材快速感应加热装置立体结构图；

附图2为实施例1的磁性金属线材快速感应加热装置电路结构图；

附图3为实施例1的螺旋感应线圈连接结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：参照图1-3，一种磁性金属线材快速感应加热装置，包括高频控制器11以及IGBT逆变电路，高频控制器11内置于控制箱1内，高频控制器11包括电源电路、整流电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动模块、保护电路模块、检测电路模块、人机交互模块，整流电路输出的第一电极电连接IGBT逆变电路的第一输入接点，整流电路输出的第二电极连接IGBT逆变电路的第二输入接点，单片机控制器控制连接IGBT驱动模块,IGBT驱动模块驱动连接IGBT逆变电路的驱动接点，IGBT逆变电路两输出端电连接螺旋感应线圈L1的两端。

IGBT驱动模块包括：单片机控制器控制连接的振荡电路，振荡电路控制连接驱动电路，驱动电路驱动连接IGBT逆变电路的驱动接点，VCE检测电路还电连接同步电路,同步电路电连接输出至振荡电路。

上述实施例中，由整流电路输出的第一电极电连接IGBT逆变电路的第一输入接点，整流电路输出的第二电极连接IGBT逆变电路的第二输入接点连接构成的主电路。

上述实施例中，IGBT尤其适用于大功率IGBT。

其工作过程中，电源电路为输出交流220V/380V 50Hz的电压通过整流电路将50Hz的交流变成直流电，同步电路用于控制振荡电路与上述的主电路保持同步，驱动电路通过振荡电路输出的矩形脉冲驱动上述的主电路工作, IGBT逆变电路通过单片机控制的振荡电路输出的矩形脉冲受驱动电路的控制而导通或截止，具体的将直流转换为频率为8kHz-40kHz或20kHz-40kHz的高频高压电，具体的其频率可以根据需要进行选择及调节，IGBT逆变电路输出至螺旋感应线圈L1周围产生高频磁场时，高速变化的电流通过线圈会产生高速变化的磁场，当磁场内的磁力线通过被加热物体（导电导磁材料）时，会使加热体内部产生无数小涡流而快速发热。

为了使电路可以稳定的工作，高频控制器11内设置的保护电路模块包括：设置在电源电路与整流电路之间的过流、过压保护电路以及设置在过流、过压保护电路与整流电路之间的突波吸收电路。

过流、过压保护可以有效的保护电路中电路器件发生过流或过压时起到保护作用，提高电路中电器元件的使用寿命。

突波吸收电路可以有效的抑制由于IGBT逆变电路中的高速开关的使用过程中产生的浪涌电流或浪涌电压，软斩波调功可以使整个电源和逆变器的功率因数都保持在较高的值。

检测电路模块包括设置在整流电路与突波吸收电路之间的VAC、IAC检测电路以及设置在整流电路的第一电极与IGBT逆变电路的第一输入接点之间的VCE检测电路，VAC、IAC检测电路分别用于检测整流电路输入端的电压值、电流值。

优选的，VCE检测电路与整流电路的第一电极之间还串联电抗器,具体的为阻止交变电流的电感性线圈。

VAC、IAC检测电路分别电连接功率调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路，单片机控制电路分别电连接调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路, VCE检测电路还电连接比较电路。

由VAC、IAC检测电路分别将检测到的电压、电流的模拟量数据相应的反馈到电流检测电路、电压检测电路、功率调整电路进行转换后再反馈单片机控制器和比较电路，VCE检测电路检测到的模拟量数据也反馈到比较电路中给单片机控制器进行数据处理，电流检测电路、电压检测电路、功率调整电路检测到的模拟量数据也反馈到的显示电路中进行显示。

比较电路根据内置的基准参数进行比对后再反馈数据到单片机控制器中，优选的，上述的人机交互模块包括：分别与单片机控制器电连接的显示电路、联机接口电路、控制信号电路、测试电路，具体的，显示电路可以用于显示由上检测的电流、电压、功率等数值以及VCE检测电路检测的模拟量数据等，而联机接口则适用于外接控制设备进行通信使用，控制信号电路用于接收比如按钮等外部输入的控制信号由此调节输出的功率等功能。

优选的，设置控制电源电路，控制电源电路的输入端连接在突波吸收电路与整流电路之间，控制电源电路的输出端分别电连接单片机控制器、IGBT驱动模块的驱动电路为上述的电路器件进行供电。

优选的，上述的螺旋感应线圈L1外层具有隔热层21，隔热层21外层为保护外壳22,还设有用于承接上述的螺旋感应线圈L1的支架3,隔热层21可以起到绝热保温的作用。

优选的，上述的单片机控制器还电连接散热系统，具体的可以适用于启动或关闭置于高频控制器11的散热系统，散热系统可以为风扇，由单片机控制器启动风扇对高频控制器内进行散热。

优选的，加热的材料为磁性金属线材S，磁性金属线材的直径为0.50mm -5mm,磁性金属线材材质为铁、钴、镍以及他们的合金材料。

当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种磁性金属线材快速感应加热装置，包括高频控制器以及IGBT逆变电路，高频控制器内置于控制箱内，高频控制器包括电源电路、整流电路、IGBT逆变电路、IGBT驱动模块、保护电路模块、检测电路模块、人机交互模块，整流电路输出的第一电极电连接IGBT逆变电路的第一输入接点，整流电路输出的第二电极连接IGBT逆变电路的第二输入接点，单片机控制器控制连接IGBT驱动模块,IGBT驱动模块驱动连接IGBT逆变电路的驱动接点，IGBT逆变电路两输出端电连接螺旋感应线圈的两端。

2.根据权利要求1所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：上述的螺旋感应线圈外层具有隔热层，隔热层外层为保护外壳,还设有用于承接上述的螺旋感应线圈的支架。

3.根据权利要求1所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，在整流电路的第一电极与IGBT逆变电路的第一输入接点之间的设置VCE检测电路，VCE检测电路电连接同步电路，同步电路电连接振荡电路。

4.根据权利要求1所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：上述的保护电路模块包括：设置在电源电路与整流电路之间的过流、过压保护电路以及设置在过流、过压保护电路与整流电路之间的突波吸收电路。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：检测电路模块包括设置在整流电路与突波吸收电路之间的VAC、IAC检测电路。

6.根据权利要求5所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：VAC、IAC检测电路分别电连接功率调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路，单片机控制电路分别电连接调整电路、电流检测电路、电压检测电路、比较电路。

7.根据权利要求5所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：VCE检测电路电连接比较电路。

8.根据权利要求6所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：上述的人机交互模块包括：分别与单片机控制器电连接的显示电路、联机接口电路、控制信号电路。

9.根据权利要求1所述的一种磁性金属线材快速感应加热装置，其特征在于：还设置控制电源电路，控制电源电路的输入端连接在突波吸收电路与整流电路之间，控制电源电路的输出端分别电连接单片机控制器、IGBT驱动模块的驱动电路。