感应加热炉及电源设备工作原理（二）

1.2、感应加热的负载特性

把感应电炉的线圈看成是原绕组，负载看成是付绕组，就成了缺乏铁芯的变压器。电工原理把这种结构称为“空心变压器”，它与真实变压器的不同之处在于漏磁通是不可忽略的因素。

等效电路图中：Ls1---绕组漏电感；Lm---激磁电感；Ls2---负载漏电感；R1----绕组电阻；R2----负载等效电阻。

有别于变压器的是：由于感应线圈产生的磁通并不完全穿过负载，负载电流产生的磁通也并不完全穿过感应线圈，因而漏磁通所表现出的漏电感Is1和Ls2是不可忽略的。此外，由于磁通路径是空气和导磁系数很小的金属，需要较大的激磁电流才能产生所需的磁通，所以激磁电感Lm较小。

在等效电路图2中，Ls1和Ls2是和电阻R1、R2串联，而Lm是并联连接的，故等效电路表现出较大的电感特性。于是，在分析感应电炉特性时，可把感应电炉看成一个较大电感L和较小电阻R串联的电路，这个电感和电阻是感应线圈和炉料综合表现出的负载特性。

图3所示的感应炉简化电路图中，电感L的感抗X值要比等效电阻R大很多，一般感应炉的X/R在4～12范围内，多数情况下在6～10范围内。X/R是衡量电感电阻串联电路特性的重要参数，称为电路的Q值。

由于电路的电感成分很大，必须经电容补偿后才能正常运行。电容补偿的联接方式有并联补偿和串联补偿两种方式，故采用并联补偿方式运行的逆变器称为并联逆变器而采用串联补偿方式运行的逆变器称为串联逆变器。

经电容补偿后的负载电路成为典型的RLC串联电路，其振荡条件为R＜2*，基本补偿条件下，即R＜2X。感应线圈经电容补偿后的负载电路是一个高Q值的振荡电路，故感应加热用的逆变器（无论并联逆变器或串联逆变器）又通称为负载振荡型逆变器。

感应加热的负载特性除振荡性外，还有频率适应性。即特定的感应加热负载在一定的频率范围内才能获得较高的加热效率。

感应加热负载对频率的适应范围取决于感应体尺寸大小。这是因为小尺寸的负载与感应线圈尺寸的差别较大，在较低频率下工作需较大的工作磁通，因而漏磁通较大；通俗地讲感应器耦合较松，由感应线圈传递到负载的能量相对较少，因此效率较低。当负载和感因器结构（直径、高度、炉衬厚度、材料电阻系数、导磁系数等）确定后，随着运行频率升高，感应器的电效率上升，此频率/效率特性是一条饱和曲线，在一定频率以上，感应器电效率不再增加。然而，频率偏高后，电容补偿量和传输损耗都随之增加。所以，能够获得较高感应器电效率的一段不太高的频率范围称为感应加热的最佳频率。