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    电磁加热采暖锅炉电路形式分析
    时间:2020-02-24

    电磁加热采暖锅炉电路形式分析

     

            电磁加热采暖锅炉的工作原理本身就是工业大功率电磁加热器,和电磁炉的原理相似,不过,家用电磁炉功率比较小,而采暖锅炉功率就就比较大,小功率的有5-10KW,中功率的有20-60kW,大功率的有100kW以上。利用多台组合的大功率可达1000MW以上。供暖面积从家用100平方,到宾馆、工厂,医院,办公楼几千平方到几万平方以上等等。因为电磁加热的热效率比较高,深受客人欢迎。这几年随着煤改电的政策支持,电磁加热采暖锅炉也慢慢普及起来。电磁加热采暖锅炉有很多优势,在这里,我们不必说他们的优势,下次再谈。我们先从它的电路结构上去了解一下。

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           电磁加热采暖锅炉的主电路的核芯电路是一个变频电路,即将5060Hz的低频市电转换成10kHz~20kHz的高频电供给感应线圈来产生高频磁场,使金属锅具在磁场作用下产生涡流而发热。目前电磁加热采暖锅炉变频电路的主要形式有三种:单管电路、半桥电路和全桥电路。

     

           电磁加热采暖锅炉本质上就是一台电磁炉,虽然欧洲电磁炉的普及程度低于亚洲,但电磁炉的发明却是源于德国。欧洲出产的家用电磁炉基本上都是采用半桥电路的。全桥电路一般为商用大功率电磁炉或者工业大功率电磁加热设备中采用。中国家用电磁炉来源于日本和台湾,基本上都采用单管电路。虽然三者都能加热、烹饪,但其工作特性、可靠性、成本等方面还是有较大差别,以下就单管电路、半桥电路和全桥电路分别做一些简要的介绍。

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           一、单管电路: 单管电路就是指一个IGBT负责开通与关断工作,当IGBT开通时电流经线圈迅速充电,当IGBT关断时,线圈电流向谐振电容充电产生一个很高的反电压,当它超过IGBT的耐压时IGBT就会瞬间击穿(俗称炸机)。一般正常工作时,这个电压约为1000-1100V之间,当电路受到干扰或其它意外因素影响时,这个电压就会升高,必须要及时保护。单管电路还有一个很大的致命的先天性缺陷,当功率较低时会影响IGBT的工作状态造成IGBT严重发热、缩短IGBT寿命甚至造成IGBT击穿(炸机),或者说当线圈离加热物体比较近时,就会出现这种情况。所以单管电磁炉能连续加热的功率一般都大于较大功率的50%,即一台较大2000W的电磁炉,1000W以下都是断续加热,如200W的功率是用1000W加热2秒停止8秒来实现的,这在很多烹饪场合是不合适的。目前国内电磁炉基本都是单管电路,电路构成也基本一致,产品质量、档次不同主要取决于零部件选材和工艺、质量的控制。这种单管电路结构造价比较便宜,只能适用于要求不高的家用电磁炉中。

     

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            二、半桥电路: 半桥电磁炉使用两个IGBT轮流开工作,一个关闭后另一个开通不存在高反电压的问题,没过电压损坏IGBT的隐患,产品的可靠性大大提高,所以国外高档的电磁炉(特别是厨房用的多头炉)都采用半桥方案。半桥电路另外一个优点就是连续功率可以做得很低。不存在低功率影响IGBT工作状态的问题,理论上可以做到所有功率都连续加热,但受器件工作频率限制,一般可做到较大功率的20%,特别设计可做到较大功率的10%,即2000W的电磁炉,200W也能连续加热,实现所有火力档都是连续加热的,大大提高了电磁炉的实用性。一般地,半桥电路较大设计功率约为20-30KW,这是单管电路远远不能达到的。半桥电路设计则不同于单管不同,不同厂家有不同的电路设计,从PWM的产生、功率控制、相位控制、电流检测到IGBT驱动,都有多种不同的方式,五花八门,各显神通。半桥电磁加热器,具有性能稳定,便于安装,容易安装,调试简单,故障率低的特点。可广泛应用于塑料机械(如注塑机、拉丝机、造粒机、挤出机的节能改造工程中)食品机械、原油输送等类似加热行业。

     

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          三、全桥电路:把半桥电路的两个桥臂谐振电容改成两个IGBT,线圈串联一个揩振电容就构成全桥电路,IGBT1IGBT4以及IGBT2IGBT3交替工作,从而获得比较大的功率。全桥电路成本远高于单管和半桥电路,一般控制方法有调频和移相控制,通过四组IGBT的组合控制,就可以轻松获得比较大的功率,这就是为什么要大功率的一定要用全桥主电路来设计的原因,因为功率可以做得比较大,通过多台组合后就可以做到几百KW以及几千KW以上,可以用来做高效工业加热,以及供暖和其它加热锅炉设备中。

     

    电磁加热采暖锅炉电路形式分析

    电磁加热采暖锅炉三种电路形式分析

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