作者：沈庆通,梁文林
出版社：机械工业出版社
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现代感应热处理技术(第2版)试读：
第2版前言
本书第1版是从2004年开始编写的，当时我国感应热处理工艺与装备的水平还处在创新初期，书中内容主要取材于工业发达国家的素材，特别是原苏联德、美等国家的技术资料较多。10余年来，国内外感应加热装备制造业发展迅猛，例如，IGBT固态电源的核心控制单元从小规模集成电路向数字化（DSP数字信号处理器）、智能化发展；淬火机床向多功能与自动化发展，特别是曲轴淬火装置与工艺，实现了轿车曲轴圆角淬火与感应回火或自回火；感应器向计算机优化、模具化、高效率与延长服役期发展；感应淬火工艺向计算机模拟与节能发展等。本书第1版内容已经不能满足读者的需求。为了与时俱进，适应感应热处理行业的发展和读者需求，决定对本书第1版进行修订，出版第2版。
多年来，笔者从国内外专业技术书籍、会议资料中，获得了许多与感应热处理技术相关的新知识和新技术，在平时的工作、技术咨询中也解决过许多技术问题，做过一些研究。在这些技术积累的基础上，对本书进行了修订。修订的主要内容如下：
1）增加了感应热处理节能应用的一些实例。
2）增加了一些工业发达国家的先进感应热处理技术内容，如曲轴淬火机床的多通道变频电源、感应器降级显示，双负载齿轮扫描淬火机床，不需水冷的高、中频感应淬火变压器，旋转加热感应器，带锯齿部超高频淬火设备，可调整长度感应器等新技术。这些内容可为我国感应热处理技术人员创新研发提供参考。
3）介绍了我国感应加热装备制造业在近期开发的许多新产品，如数字化晶体管电源、工作中淬火变压器能前后进退（Z轴）的双工位通用淬火机床、船用曲轴淬火机床、轿车曲轴感应淬火生产线、导轨感应淬火机床、质量监控系统（QMS）、感应器接地保护模块、双频淬火变压器、轿车曲轴圆角淬火感应器、水冷中频同轴电力电缆等。这些内容标志着我国感应加热技术的进步与发展方向。
4）删去了一些技术陈旧的内容，如原苏联的一些汽车零件感应淬火工艺参数、旧型感应淬火机床等。
5）在渗碳淬火与感应淬火技术要求的差别，以及感应淬火件结构与工艺性等方面，增加了一些新技术内容，以便有助于设计人员与工艺人员对零件结构与技术要求认识的统一。
6）增加了导磁体的镶装技术、铜管材料及有效圈失效原因分析等技术内容，这是笔者常遇到的咨询问题。修订时对这些内容进行了补充。
在本书修订过程中，国内外同行给予了极大的支持。洛阳升华感应加热公司、美国FLUXTROL公司、SMS-Elotherm（上海）公司、上海智清感应加热公司、天津天丰中高频感应设备公司、洛阳中壹马机械设备公司、洛阳科诺工业设备公司、长沙恒升电器公司与山东荣泰感应科技公司均提供了新产品技术资料，冯伟年高级工程师提供了解决直径4mm以下弹簧钢丝的感应淬火（900℃）这个难题的相关技术资料，朱会文经理提供了参加ASM热处理会议的论文集殷毓斌高级工程师也提供一些宝贵资料，武瑞、高玉军、杨继贤工程师协助整理了部分感应淬火机床的技术资料，在此一并表示衷心的感谢！
由于我们水平有限，错误之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
沈庆通
第1版前言
在20世纪30年代，出现了感应热处理。最初应用在曲轴颈表面淬火，随后扩大到发动机、汽车底盘、坦克履带等各种零件上，现在已扩大到机床、轴承石油、铁道、重型机械等各个行业。
由于感应热处理具有节能、高效、劳动环境好、在线生产、便于自动化等一系列优点，因此发展异常迅速，在国内外得到普遍的应用与推广。
我国感应热处理技术的应用起步于20世纪50年代初，在原苏联的技术援助下，首先应用于机床与纺机制造业，其后，汽车、拖拉机制造厂大量地采用了感应热处理工艺。
我国感应热处理技术的发展经历了几个里程碑：20世纪50年代，原苏联援助阶段；20世纪60年代，独立自主，自力更生阶段；20世纪80年代后，对外开放，技术引进阶段；20世纪90年代到21世纪初，发展为技术创新阶段。
感应热处理技术包含了材料、金属热处理、机械、电气、电磁、电子、计算机应用等多门学科。在原苏联，原列宁格勒电工学院曾设置了此专业。我国此专业人才大都来自机械、热处理、材料与机电一体化专业。
20世纪50年代，我国感应热处理所用的装备，首批来自原苏联等国家，其后从仿制到研制。电子管高频及机械式中频发电机、液压及机械传动的通用淬火机床、聚焦型齿轮感应器、开合型曲轴感应器等均是当时的产品。1958年在原一机部新技术推广所组织的第一次全国高频电热技术交流会上，已经呈现出装备制造、工艺应用等各方面欣欣向荣的景象了。20世纪60年代后，由于当时国外技术来源断绝，工业上走自力更生道路，以当时第二汽车制造厂建厂所采用的高中频装备为例，绝大部分由国内供应，数十台高、中频感应淬火机床是组织国内设计院、工厂共同设计的。原一机部第六设计院曾将国内自行设计的数十台淬火机床汇编成图册，其中许多机床具有实用性与先进性等特点。当时第二汽车制造厂各分厂感应淬火件的生产水平也具有时代特征，其中相当部分具有独创性。原上海机械厂（现上海热处理厂）在高频感应淬火生产管理上也卓有成效。
改革开放以来，来自德、美、英、法、日、意、西班牙、比利时等工业发达国家的感应热处理设备进入了我国各企业，其中有曲轴、凸轮轴、等速万向节、齿轮等数十种感应淬火成套装置，具有不同的风格与特点，一般具有节能高效、低劳动强度、自动化程度高等特点。装置的耐用性较高，故障率低，结构紧凑，占地面积小，外形美观，并且便于调整。在进口国外技术中存在着重硬件、轻软件的偏向，因此，出现了如何将这些进口的先进装备，择其优点洋为中用的问题。
中国热处理协会工艺装备委员会和中国热处理学会感应加热技术委员会于1992年5月在无锡市召开了“感应加热进口设备与引进技术消化吸收经验交流会”，旨在促使我国专业人员了解已进口的感应加热装置的技术，以及工业发达国家感应加热技术发展的现状。我国多次举办的感应加热专题研讨会与热处理展览会也均有同一目的，即交流国内外的新技术。
新中国建立以来，我国已出版了多种感应热处理技术图书，例如：梁文林教授编的《感应加热装置》（1981年机械工业出版社）；刘志儒教授等编的《金属感应热处理》（1985年机械工业出版社）；林信智高工等编的《汽车零部件感应热处理工艺与装备》（1998年北京理工大学出版社）；笔者编的《感应热处理问答》（1990年机械工业出版社）等。以上技术图书均在一定时期、一定范围内介绍了当时的感应热处理技术。
国际上经常举办热处理及感应加热技术研讨会，交流各国、各企业、研究所感应加热技术的发展状况，只是我国参加这些会议的人员不多，行业人员收集阅读这些会议资料的也不多。
企业进口感应加热装置时，一般派员去国外企业进行考察及预验收设备这是了解国外新技术发展的好机会。在20世纪80年代，热处理学会曾组织过两次热处理出国人员考察座谈会，编有内部资料，但看到的人不多。因此，常常有国外企业知道其产品销售给中国哪几个企业，而国内同行反而不知道该项设备已进口多台的情况。同样，对国外哪个企业的设备具有什么优势等也不甚了解。
笔者多年来坚持以下观点：从高起点出发，引进国外一些先进技术，加快我国对该项技术的发展是必要的，但不应多次重复进口同种设备，应该将从多个国家进口的项目，去粗取精，洋为中用，结合中国国情，发展我国自己的技术与装备，即应有独创性。有鉴于此，笔者力促举办1992年的无锡会议，在国内感应热处理专业研讨会上，也力倡对国外先进技术进行消化吸收，制造我国具有独创性的感应加热装置。
回顾20世纪50年代，笔者在第一汽车制造厂从事高频感应热处理工艺工作，随原苏联专家П.А.兰金博士进行汽车底盘高频感应淬火件工艺调试；20世纪60年代初，随高频电流科学研究院专家П.Б.沙莫伊洛夫在第一拖拉机厂参与东方红拖拉机高频感应淬火件的工艺与设备调试；改革开放以后，笔者在菲亚特公司下属各厂考察农机热处理零件的工艺与装备，在艾洛瑟默公司预验收半自动旋转曲轴淬火机床等；退休后，在光华感应加热器厂（现升华感应加热有限公司）从事感应器设计与制造技术工作，在此阶段接触了许多国外公司与进口的感应器项目，了解了很多现代感应器的设计与制造技术。
在年逾古稀之际，深感到行业中对现代感应热处理技术资料需要的迫切性为行业中的年轻一代创造一个浏览面更大一些、思路更宽一些的条件，使行业在该项技术的发展中，多一些借鉴，少一些弯路，这个责任时刻在鞭策着我这就是笔者编写此书的缘起与动力。
梁文林教授对电子管高频感应加热装置，从理论到实践均有很高的造诣经笔者约请，他参与了第2章现代感应加热电源部分的编写。对感应加热新电源IGBT与MOSFET部分，梁教授是苦心孤诣、认真负责的，多次进行修改与补充，三易其稿，笔者深深地表示钦佩与感谢。
在本书即将付印之际，笔者要感谢第一个给我提供资料的F.H.莱因格博士。早在20世纪80年代初，是他寄给我许多论文，有曲轴、履带行走部分、一发法淬火等多种资料。Gerd奥玛工程师（AEG-Elotherm公司）提供了感应加热多种资料。美国达科（TOCCO）公司的George D.法夫曼先生多次寄给我许多论文资料，使我对美国该行业的发展情况了解得更多。V.S.乃姆可夫博士与К.З.Шепеляковский博士均将自己的感应加热专著赠予我。还有应达公司周大振先生，G.H.电热公司北京办事处均为本书提供了资料与图片，在此一并感谢。
本书的编写得到升华感应加热有限公司张宗杰总经理等的大力支持，李红莉、毛海群、王峰、刘琳琳等先后为本书的整理给予了极大的帮助，特别是刘琳琳，最后协助我完成了全部文稿。
由于笔者学识所限，本书中肯定会有一些片面或差错之处，希望读者鉴谅并指正。深深地祝愿广大读者能为我国的感应热处理事业创造辉煌的未来！
沈庆通
第1章 概述
1.1 感应加热的发展历史
1831年法拉第（Michael Faraday）发现的电磁感应是感应加热的理论基础。
1840年焦耳（J.P.Joule）表达了电热定律，即导体上每秒通过电流产生的热，与导体的电阻和电流的平方成正比。
1868年福考特（Foucault）提出了涡流理论。
1916年美国普林斯顿大学的诺思拉普（Edwin F.Northup）研制出火花式逆变器感应炉，用于熔炼金属。
1930年，原苏联的В.П.ВОЛОΓДИН研制成高频感应炉。
感应加热用于表面淬火的最早的例子，在原苏联是1935年应用于钢轨和曲轴颈表面淬火，图1-1所示为В.П.ВОЛОΓДИН在进行曲轴颈感应淬火。与此同时，美国俄亥俄州曲轴工厂为提高曲轴颈的耐磨性，也研制了曲轴淬火机床其后，感应淬火广泛地应用于汽车、铁路、机床、机车、轴承、冶金、石油宇航等各个行业。由于感应加热具有节能、劳动环境好及便于自动化等优点感应加热技术得到迅速发展。
1939年，В.П.ВОЛОΓДИН出版了首部感应加热专著《感应方法表面淬火》。1947年，原苏联建立了高频电流科学研究院（НИИТВЧ），其后该研究院以ВОЛОΓДИН命名，称为沃罗格金高频电流科学研究院，即ВНИИТВЧ。图1-1 В.П.ВОЛОΓДИН在进行曲轴颈感应淬火
我国在20世纪50年代中期，中国科学研究院长春光机所已研制出火花式高频电源，1958年，天津广播器材厂与北京广播器材厂相继研制出200～300kHz，30kW、60kW、100kW的电子管高频电源，湘潭电机厂与锦州电炉厂则制造出机械式发电机及控制设备，DGF-C-102 108、252，GT40／4感应透热设备等系列产品，ZG-200型真空感应电炉也开始供应市场。
其后在工业发达国家感应加热装置的发展有以下几个里程碑：
1964年，Louis Allis Co设计并应用晶闸管于逆变器。
1969年，第一台540Hz全固态电源建成。
1972年，第一台50kHz电源建成。
1973年，LED诊断控制屏用于故障显示。
1974年，电源设备的冷却系统改进，可见的排出水被流量计及压力表所取代，第一台压力闭路循环冷却系统使用于整个感应加热系统的冷却。
1978年，第一台效率为97％固态电源由Pillar Co.设计并制造。
1980年，在工业发达国家实际上淘汰了机式发电机及倍频器。
1986年，第1台晶体管逆变器在MOSFET功率器件上研制成，频率从几百赫兹到几十万赫兹，功率从几百瓦到几百千瓦。
1990年晶体管逆变器在IGBT基础上研制成功，频率从几百赫兹到150kHz功率可达几兆瓦。由于其成本低，便于并联等，将取代全部晶闸管电源。
1.2 我国感应热处理技术发展的四个阶段
我国感应热处理技术的发展可分为四个阶段，即改革开放前的全面引进原苏联技术阶段和自力更生阶段，改革开放后的快速发展阶段和自主创新阶段。（1）全面引进原苏联技术阶段 新中国成立初期，我国的感应热处理技术在工艺装备设计制造、工厂设计及工艺与理论三个方面全面得到了原苏联的援助。（2）自力更生阶段 1960年以后，我国感应热处理技术的发展进入了自力更生阶段。其标志是新汽车厂建设中的感应加热工段设计、装备及工艺几乎全部自给，机床厂、热处理厂的感应淬火机床、感应器也全部自给，呈现百花齐放的兴旺景象。汽车感应热处理零件占全部热处理件的百分比不断增大。开展了一些新工艺如钢轨端头感应淬火、低淬透性钢齿轮淬火等的研发，感应加热学术交流兴起。（3）快速发展阶段 改革开放后，通过赴工业发达国家考察、学习、参会与交流，引进了一些先进的感应加热工艺、装备、技术图书与标准，使我国感应加热的工艺与装备等发生了极大的变化。其代表性的例子有纵向电流加热台阶轴（应用于半轴一次淬火），旋转加热曲轴颈（应用于发动机曲轴），齿轮仿齿廓淬火，用硬度法测定淬硬层深（取代原来金相法测定），PTFE板、可加工导磁体及无氧铜材用于感应器制造等。在感应加热企业发展上也发生了很大变化，感应加热电源厂、感应器厂、变压器厂、淬火机床厂相继建立，成套设备供应起步，并开始走向国际先进水平。（4）自主创新阶段 目前，我国感应热处理技术处于自主创新阶段。
1）感应加热装备制造业呈突飞猛进状态。在电源方面，IGBT晶体管超音频电源、便携式电源基本上能自给并有出口；在淬火机床方面，全自动曲轴淬火成套装置、卧式大型船用曲轴淬火机床、无软带滚道淬火装置与CVJ数控淬火机床等这些制造难度大的设备均已能自主设计与生产；在感应器方面，感应器专业制造厂数量不断增加，有利于提高该类产品的技术与质量。
2）感应淬火新工艺的应用不断扩大。例如：轴类纵向感应淬火在汽车、拖拉机行业扩大了应用范围；回转支承滚道无软带淬火、三柱滑套件淬火、齿轮双频感应淬火等这些先进的工艺已在我国企业使用并正在不断改进中。
3）感应热处理应用范围不断扩大。感应淬火零件不再限于以提高耐磨性为目标，而是发展为以提高工件的疲劳强度、抗扭强度与抗弯强度等为目标，钢管焊缝感应退火则提高了钢管的耐用性。热处理的应用领域从机床、汽车、拖拉机、工程机械、机车制造扩大到了石油机械、冶金制造、宇航等领域。
4）计算机模拟感应热处理已在部分工厂、研究所开展。这种虚拟试制新技术将取代繁琐费时的现场工艺调整，可以称为工艺调试革命。
5）感应淬火本身是节能工艺，但由于不良的装备、不良的工艺与没有合理的单位电耗的考核（即以零件整体质量为考核单位而不是以淬硬层厚度做考核），使感应淬火存在不合理的耗能漏洞。GB／T 10201—2008《热处理合理用电导则》中对感应淬火制订了新的电耗定额，它是以加热层深和加热表面积来计算的，与工件整体质量为计算基准截然不同，此导则的贯彻执行，将促进感应热处理装备的发展。
6）制订或修订了一系列感应热处理工艺、装备与节能的相关国家标准与机械行业标准。这些标准的制订与贯彻将对感应热处理工艺、工件质量、装备质量起到重要作用。
1.3 感应热处理的优点及其局限性
1.感应热处理的优点（1）表面淬火 表面淬火使工件具有硬度高的外壳、韧性好的心部。因此它可替代一部分渗碳、调质和渗氮工艺，节省材料的合金元素。由于加热时间短，氧化皮很少，变形也小。（2）可进行工件局部淬火 它能精确地将工件需进行淬火的局部进行加热特别是在采用导磁体和使用高功率密度的情况下。（3）节能热处理 其能耗与渗碳、渗氮、调质相比具有极大的优势，当工件淬火部位质量与整体质量之差越大时，它的优势也越显著。（4）快速热处理 感应淬火的加热时间以秒计，一般为2～10s，生产周期也短，特别是在采用自回火或随机感应回火情况下，此工序与机加工工序相似因此，现代化的感应淬火装备已经安排在生产线或自动线上。（5）清洁热处理 感应淬火所用淬火冷却介质一般为水或具有添加剂的水溶液，淬火时，几乎没有油烟，劳动环境好。（6）便于机械化及自动化 大批量生产的感应淬火件，一般均配有步进梁送料、机械手取工件及机器人操纵感应器等减少体力劳动的装置。图1-2所示是一种新型的曲轴颈淬火、回火装置，曲轴淬火与回火可在一台装置上进行。图1-2 全自动曲轴颈淬火、回火装置
2.感应热处理的局限性（1）感应热处理不适合于复杂形状的工件 例如某些传动齿轮它要求极高的耐磨性与韧性好的心部，目前仍采用渗氮工艺等。（2）需要专用工装即感应器 热处理炉一炉可装多种工件进行加热、渗碳、渗氮，而感应淬火则要求一个部位一种感应器，甚至要求一种专用定位夹具等，因此工具费用高。它只适用于大批量生产一种或一种族的工件。（3）成套装置投资费用高 与一般热处理设备比，感应淬火成套装置包括变频电源、淬火机床、感应器，以及附属的冷却水、淬火冷却介质循环装置等其投资费用相对比较高，维护技术及费用也比一般热处理设备高。
1.4 感应热处理在工业中的应用
1.汽车工业
汽车工业广泛地采用了感应热处理技术，感应淬火的汽车零部件已上升到占全部热处理零件的50％左右。感应淬火的目的除提高零件的耐磨性以外，相当部分是提高零件的扭转疲劳强度和弯曲疲劳强度。典型的零件有曲轴、凸轮轴、飞轮齿圈、半轴、等速万向节、变速叉、传动器轴、十字轴、减振器轴等。
2.拖拉机及工程机械
除发动机淬火零件与汽车发动机相似外，其行走部分有许多感应淬火件例如：驱动轮、导向轮、支重轮、链轨节、销、套、输出轴、气门摇臂、推土机刀片、拖拉机最终传动齿轮等。
3.机床工业
机床工业中，感应淬火件有主轴箱的变速齿轮、主轴、变速叉、导轨表面及各种小零件的耐磨部分。
4.重型机械
重型机械感应热处理件有传动大模数齿轮、挖掘机的铲齿板等。
5.轴承工业
轴承圈，特别是大型轴承圈的滚道、铁路轴承等，采用感应淬火的比例在逐年上升。
6.铁路运输
60kg及以上的钢轨全长淬火是提高其强韧性的主要途径之一，目前已建立起10多条钢轨感应淬火生产线。此外，机车零件应用感应淬火的有内燃机的相关零件，例如：曲轴、齿轮、轴等。
7.石油工业
石油工业用油管、抽油杆及接箍部分均采用感应淬火。
8.冶金工业
轧辊采用双频感应淬火，以达到最佳的加热深度；其他如大模数齿轮的感应淬火、钢管焊缝的感应退火或回火等。
9.纺织机械
纺机锭杆等零件采用感应淬火与回火。
10.建筑材料
建筑材料的感应热处理主要有预应力钢筋淬火及焊缝退火。图1-3所示为PC钢筋淬火、回火生产线。在国内，已建有相当数量的管桩钢丝热处理生产线也建有轨枕钢丝热处理生产线等。图1-3 PC钢筋淬火、回火生产线
11.造船工业
船用发动机曲轴等采用感应淬火与回火，感应加热还可用于钢板畸变的热矫正。
第2章 现代感应加热电源
2.1 概述
感应加热电源经历了20世纪20年代的发电机组与真空管发生器，60年代初的晶闸管（SCR）发生器，80年代初的晶体管发生器，直到90年代中期的现代功率晶体管（IGBT、MOSFET等）发生器这样一个发展过程。
自20世纪60年代后期生产出了额定电流达300A的快速开关型晶闸管SCR（Silicon Controlled Rectifier）之后，使得在技术和经济性方面的障碍得以解决从而为提供SCR中频感应加热电源成为可能，并导致了中频发电机机式中频电源的淘汰。20世纪80年代中期，已开发出适合于新一代感应加热电源的新型功率元器件，其中包括：①具有功率大，开关速度快，损耗低的功率半导体器件MOSFET（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）和IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）；②能满足高频、大容量（kvar）、低损耗、很小电感体积小，以及容易水冷的电容器；③能够承受大电流、电压比抽头灵活及容易实现负载匹配的高频（达300kHz）铁氧体磁心变压器，这使得研制和生产大中功率的超音频和高频感应加热电源成为可能。
现代感应加热电源就是指以各类功率晶体管，如MOSFET、IGBT等为功率器件的感应加热电源，也称为（全）固态感应加热电源。固态感应加热电源是针对老式晶闸管（SCR）和真空管感应加热电源来说的。
感应加热电源的频率范围很广，大致对频率低于10kHz以下的电源称为中频感应加热电源；频率为10～100kHz的称为超音频感应加热电源；频率高于100kHz的称为高频感应加热电源。按照功率器件SCR、MOSFET和IGBT的频率特性及功率容量来看，SCR主要应用于中频感应加热。从目前IGBT感应加热电源的制造水平来看，国际上达到了1200kW／180kHz，我国为1000kW／50kHz MOSFET感应加热电源的制造水平，国际为2000kW／400kHz，我国为10～250kW／50～400kHz，1800kW／150kHz。
现代感应加热电源具有如下特点：
1）所涉及的电路基本理论变化不大，由于新型功率器件的问世，其电路及实现技术有了很快的发展。
2）功率整流及逆变电路的器件多采用模块器件代替单只功率器件。为了扩大输出功率，采用了功率器件的串联、并联或串并联。
3）控制电路及保护电路所采用的器件由原来主要采用晶体管等模拟器件而改为大量采用数字器件（如比较器、触发器、计数器、定时器、光隔离器锁相环等）；专用集成电路的采用也是现代感应加热电源的又一特点，如15～50kW／20～50kHz的MOSFET和IGBT电源广泛采用的集成PWM芯片SG3525及数字电位器；用于三相可控整流的相位控制与触发电路集成芯片TC787 TC788、CMOS-CD4536和MPU-1016可编程逻辑器件；集成芯片的采用简化了控制电路，提高了可靠性；比例积分（PI）电路、数字锁相环路频率自动跟踪电路、单片计算机技术的采用提高了控制品质及电源装置的性能，系统实现了智能控制。
4）新型电路元件，如美国CDE（无感）电容模块，无感电阻应用于缓冲电路能大大提高吸收效果；Mn-Zn功率铁氧体应用于功率输出回路减少了损耗和电源体积等。
5）频率范围广（0.1～400kHz），覆盖了中频、超音频、高频的范围；输出功率（1.5～2000kW）可满足不同热处理工艺的要求。
6）转换效率高，节能明显。对于晶体管逆变器的负载功率因数可接近于1这可减少输入功率22％～30％，减少冷却水用量44％～70％。
7）整台装置结构紧凑，外形尺寸小，节省空间，与真空管电源相比可节省66％～84％。
8）保护电路完善，可靠性高。感应加热电源能够在工件碰触感应器、空载或过载，以及其他误操作情况下安全运行。电路的安全措施有：直流侧过电流交流侧过电流、断相保护、进线电压的过电压与欠电压保护、工作频率超限与功率超限保护等。器件的安全措施有：逆变桥电流不平衡与直通、功率器件的过热、槽路线圈短路、槽路电容过电压、槽路电压超限等。设备的安全措施有冷却水的流量与进出口的水温检测、机柜门与电源的联锁保护等。
9）电源内部或输出端没有高压（相对于真空管电源），因而工作电压低安全性高。采用单相交流电工作的小功率晶体管感应加热电源的直流工作电压为220～250V，采用三相交流电源的直流工作电压为510～560V，而真空管电源的直流工作电压为14kV左右。
正是由于固态感应加热电源体积小、低损耗、逆变器转换效率高、易控制和安全性好，已经完全取代了中频发电机机式电源，在某些领域也取代了真空管式感应加热电源。取代真空管式电源是一个系统工程，是否取代要做全面考虑，例如：感应加热工艺的要求、生产率、安全性、费用、可靠性及维护等从使用频率考虑，特别是高于450kHz的应用，真空管电源还有一席之地。就我国而言，真空管感应加热电源经过两个方面的技术改造还有相当数量的设备在继续使用。这两方面的改造是：①采用高压硅整流器代替（充汞）闸流管实现高压整流；②采用三相可控硅交流调压实现真空管阳压调节，从而实现输出功率的平滑调节。这就是典型的晶闸管交流调压—阳极变压器升压—高压硅整流器整流的电路结构。
感应加热电源是实现感应加热工艺要求的关键设备之一。它输出所需频率的交流电能给工件，以完成感应加热过程，达到所需的工艺要求。感应加热电源的电路结构框图如图2-1所示。图中，整流电路是三相整流或三相可控整流，它将50Hz交流电转换为直流电DC；逆变器（包括逆变桥和谐振回路）将DC转换为感应加热负载所需频率的交流电AC；控制电路为可控整流电路提供移相控制触发脉冲和为逆变电路提供驱动脉冲。uf为反馈信号电压，提供过电流及频率跟踪信号。图2-1 感应加热电源的电路结构框图
感应加热电源按器件来分，可分为晶闸管（SCR）感应加热电源和功率晶体管型感应加热电源。晶闸管（SCR）感应加热电源又分为普通换流型SCR电源和可关断型SCR电源（包括GTO、SITH和MCT电源等）；功率晶体管型感应加热电源，包括MOSFET电源、IGBT电源等。本书将介绍负载换相式晶闸管中频电源及MOSFET电源和IGBT电源，它们是（全）固态感应加热电源。图2-2 SCR、IGBT及MOSFET电源的功率和频率的对应关系
感应加热电源的功率和频率范围很广，图2-2所示为SCR、IGBT和MOSFET 电源的功率和频率的对应关系。可以看出，各种电源间有重叠区域，我们可以综合考虑后而加以选用
当今已有许多类型和型号的现代感应加热电源可以满足各种感应加热热处理工艺的需求。不同的热处理工艺对频率、功率等的要求有所不同，图2-3所示为不同的感应加热热处理工艺的频率和功率的范围。图2-3 不同的感应加热热处理工艺的频率和功率的范围
逆变器电路形式按直流电源供电的类型来分，有电压源逆变器和电流源逆变器；按谐振的相关组合，应用最多的电路形式是电流源并联谐振式逆变电路（见图2-4）和电压源串联谐振式逆变电路（见图2-5）。图中S1～S4为晶闸管（SCR）或功率晶体管开关器件（包括MOSFET和IGBT）。
电流源并联谐振式逆变电路非常适合于低阻抗感应器的应用场合，电压源串联式逆变电路非常适合于高阻抗感应器的应用场合。图2-4 电流源并联谐振式逆变电路图2-5 电压源串联谐振式逆变电路
2.2 晶闸管（SCR）中频电源
晶闸管（SCR）中频电源的频率范围为0.5～10kHz。按晶闸管结构分为普通型（或移相型）晶闸管、双向晶闸管（等效于两个SCR的反并联）、自关断型晶闸管（GTO、SITH等）；按性能特点及控制方式分为高频晶闸管、快速晶闸管、光控晶闸管及其他专用晶闸管；按组合方式分为立型晶闸管与晶闸管模块下面将从应用的角度介绍其性能特点。2.2.1 普通型晶闸管
1.工作原理
晶闸管内部有一个由硅半导体材料做成的四层（P.N.P.N）三端（阳极A阴极K和门极G）器件，其工作原理通常用串联的双晶体管模型来解释，该模型如图2-6所示。普通型晶闸管在型号命名中以KP标识。图2-6 晶闸管的模型
1）当晶闸管承受正向阳极电压UA时只在门极加上正向电压UG的情况下晶闸管才能导通，称为晶闸管处于通态，导通后的阳极A-阴极K间的管压降为1V左右。
2）当晶闸管承受反向阳极电压（－UA）时，门极G与阴极E间即使加上正向电压UG，晶闸管总是处于关断状态，称为断态。
3）晶闸管一旦导通，门极G就失去控制作用。
4）要使晶闸管关断，必须去掉阳极正向电压（UA＝0），或者给阳极A加上反向电压，或者降低阳极正向电压，使导通晶闸管的电流降低到一定数值之下。能保持晶闸管导通的最小阳极电流称为维持电流。图2-7中的电流IH为维持电流。
5）当门极未加触发电压（UG＝0）时，晶闸管即使加上阳极正向电压UA也不会导通，我们说晶闸管具有正向阻断能力。此特征是一般二极管所不具备的。图2-7 晶闸管的伏安特性
2.晶闸管的特性（1）晶闸管的阳极伏安特性 晶闸管阳极A与阴极K间的电压和它的阳极电流IA间的关系，称为晶闸管的阳极伏安特性，如图2-7所示。当IG＝0时，如果在A-K两端施加正向电压UA，晶闸管处于阻断状态，只流过很小的正向漏电流。如果正向电压UA超过临界极限，即正向转折电压UBO，则阳极电流急剧增大，晶闸管导通，且有与二极管正向特征相似的特征。但正常工作时不允许把正向阳极电压加到UBO以上，而是靠门极电流IG来触发导通晶闸管。当IG≠0时，IG大则转折电压低，IG小则转折电压高。晶闸管导通后，在UG＝0的情况下，如阳极电流降到维持电流IH以下，则晶闸管又回到正向阻断状态。图中，UDSM称为断态不重复峰值电压，UDRM称为重复峰值电压，UDRM一般等于90％UDSM，而UDSM与UBO的差值一般由制造厂自定。
当在晶闸管A-K间施加反向电压（－UA）时，晶闸管处于反向阻断状态只有极小的反向漏电流流过。当反向电压超过一定限度到反向击穿电压URSM后反向漏电流便急剧增大，导致晶闸管反向击穿而损坏。因此，加于晶闸管的反向电压只能小于反向重复峰值电压URRM，URRM一般等于90％URSM。（2）门极伏安特性 晶闸管的门极电压UG与门极电流IG间的关系曲线称为晶闸管的门极伏安特性，如图2-8所示。为应用方便，常以一条典型的极限低阻门极伏安特性OD和一条极限高阻门极伏安特性OG之间的区域来代表，称为门极伏安特性区域。图中AKDEFGL-CBA称为可靠触发区，即在正常使用时，门极的触发电流和电压都应该处在这个区域内。但施加于门极的电压、电流和功率是有一定的限制的，否则会使门极烧坏。因此，可靠触发区就是由门极正向峰值电流IFGM、允许的瞬时最大功率PGM和正向峰值电压UFGM划定的区域。此外，门极的平均功率损耗不应超过规定的平均功率PG（图中KL曲线）图中的门极触发电流IGT是在室温下阳极电压为6V直流电压时，使晶闸管由断态转入通态所必需的最小门极电流。门极触发电压UGT是产生门极触发电流所必需的最小门极电压。图2-8 晶闸管的门极伏安特性（3）晶闸管（SCR）的动态特性 由于晶闸管在电路中起开关作用，并存在开通与关断时间，这将影响晶闸管及电路的动态特性。当开关频率低时（如50Hz），可认为晶闸管是瞬时开通和关断的，不需考虑其动态性能与损耗。当工作频率较高时，因工作周期缩短，晶闸管的开通和关断时间就不能忽略，动态损耗所占比例相对增大，并逐渐转化成晶闸管发热的主要原因，这就必须考虑其动态特性和动态损耗。
1）开通时间tgt。设门极电流从t＝0的时刻阶跃开始，到阳极电流上升到稳定值的10％，这段时间称为延迟时间td，如图2-9所示。与此同时，阳极A和阴极K间的电压也在减少，阳极电流从10％上升到稳定值的90％所需的时间称为上升时间tr。开通时间tgt定义为两者之和，即tgt＝td＋tr。普通晶闸管的td＝0.5～1.5μs，tr＝0.5～3μs。图2-9 晶闸管的开通和关断过程
2）关断时间t。当阳极与阴极间的电压U在＝T／2时刻反向后，qAt从正向电流降为零起，到能够重新施加正向电压为止的时间间隔，定义为晶闸管的电路换向关断时间t，它由两部分组成，即q
t＝t＋t （2-1）qrrgr
式中 t——反向阻断恢复时间；rr
t——正向阻断恢复时间。gr
3）动态损耗。在图2-9中，每一瞬时晶闸管电流与电压相乘，可得到从导通到关断整个过程的晶闸管瞬时损耗曲线，分别为①开通损耗—晶闸管在开通过程中出现的瞬时功耗；②通态损耗—晶闸管在稳定导通期的功率损耗；③关断损耗—在关断的过程中出现的瞬时功耗；④断态损耗—晶闸管在稳定断态期的功率损耗。
3.晶闸管的主要参数
为正常使用晶闸管，要定量地掌握晶闸管的主要参数。
1）断态重复峰值电压U（见图2-7）、反向重复峰值电压DRMU、维持电流I、门极触发电压U（见图2-8）、门极触发电流RRMHGTIGT。
2）通态平均电压U。这是指晶闸管通过正弦半波的额定通态TAV平均电流时的阳极电压平均值。通态最大阳极电压以U表示。TM
3）通态平均电流I。这是指在额定温度下，允许通过工频正TAV弦半波电流的平均值。通态最大阳极电流以I表示。TM
4）断态电压临界上升率d／d。这是指在额定结温和门极断路ut条件下，不会导致晶闸管开通的最大阳极电压上升率。
5）通态电流临界上升率d／d。这是指门极触发使晶闸管开通时，it晶闸管所能承受的最大通态电流上升率。
6）开通时间t和关断时间t。gtq
7）额定结温T。这是指晶闸管正常工作时，芯片所允许的最高jm温度。
晶闸管应用在工频整流电路中时，一般只要根据上述前三项的参数选用即可。但用在逆变器电路中时，除了要满足这些参数外，还要求关断时间t必须和逆变器的工作频率相匹配，以及要求按照所选晶q闸管的d／d和d／d值来设计逆变器的缓冲元件参数。utit2.2.2 晶闸管的一些派生器件
快速晶闸管包括所有专为快速应用而设计的晶闸管，有常规的快速晶闸管和工作在更高频率（10kHz以上）的高频晶闸管。它们主要用于斩波电路和中频逆变电路。由于器件不断地在快速开关条件下工作，因此要求器件不仅有良好的静态特性，还要有良好的动态特性，如要求开通和关断时间短，具有较高的d／d、d／d等。当晶闸管utit的工作频率增高时，开通和关断过程中的损耗也随之增加。
从关断时间看，一般普通晶闸管为数百微秒，快速晶闸管为数十微秒，而高频晶闸管为10μs左右。我国生产的快速晶闸管和高频晶闸管在型号命名中分别以KK和KA标识。普通晶闸管、快速晶闸管、高频晶闸管的部分型号的主要参数见表2-1。晶闸管（SCR）电源常用大功率晶闸管的电压和电流见表2-2。表2-1 普通晶闸管、快速晶闸管、高频晶闸管的部分型号的主要参数（续)表2-2 晶闸管（SCR）电源常用大功率晶闸管的电压和电流2.2.3 电力半导体模块
电力电子技术主要是由电力半导体器件、电力变流技术和控制技术三部分组成。它主要利用电力半导体器件把工频（50Hz）电能从一种形式变换成另一种形式。在感应加热领域，它是先将50Hz的交流AC变换成直流DC，然后由逆变器再将DC变换成高频率的AC，以满足不同要求的中频、超音频、高频感应加热的需要。但是在这种电能变换过程中采用何种电力半导体器件能使变换装置的体积最小、重量最轻、变换效率最高，且电路简单、可靠、安装操作简单等，是器件设计者长期追求的目标。自1957年世界上第一只晶闸管问世以来经过50多年的开发和研究，目前正沿着模块化、高频化、大功率化和智能化方向发展。
所谓模块化，就是把两个或两个以上的电力半导体芯片按一定电路连成并与辅助电路共同封装在一个外壳内。由于芯片间的连线已在模块内部连成因而它与同容量的分立元件相比，具有体积小、重量轻、结构紧凑、可靠性高外接线简单、互换性好、便于维修和安装、结构重复性好等优点。模块化的器件可使电力电子装置的效率、重量、体积、可靠性、价格等技术经济指标得到进一步改善和提高。
伴随着MOS结构为基础的现代半导体器件研发成功，人们把器件芯片与控制电路、驱动电路、过电压、过电流、过热和欠电压、断相保护电路以及自诊断电路组合起来，密封装在同一绝缘外壳内称之为智能化电力半导体模块IPM（Intelligent Power Module）。
为了提高整个系统的可靠性，以适应电力电子技术向高频化、小型化、模块化方向发展。在IPM的基础上，再增加一些逆变器的功能，使逆变电路（IC）的所有器件以芯片形式封装在一个模块中，便成为用户专用电力模块ASPM（Admin Special Power Module）。这样的模块更有利于高频化。
为了能使逻辑电平为几伏、几毫安的集成电路IC与几百伏、几千伏的电力半导体器件相集成，以满足电力事业的发展，人们采用混合封装方法制造出能适应于各种场合的集成电力电子模块IPEM（Iintegrated Power Electronic Mod-ule）。
晶闸管智能模块ITPM（Intelligent Thyristor Power Module），是把晶闸管主电路和移相触发系统以及过电流、过电压保护、传感器等共同封装在一个塑料外壳内制成的，使有关电路成为了一个整体。该晶闸管模块属电流控制型电力半导体器件，需要大的脉冲触发功率才能驱动。2.2.4 晶闸管（SCR）中频感应加热电源
晶闸管（SCR）中频电源是中频机组的替代产品。按同等功率输出，它比中频机组要节电30％～40％，它的频率范围是0.5～10kHz。晶闸管中频感应加热电源中常用大功率晶闸管的电压和电流参数见表2-2。图2-10所示为晶闸管中频电路结构框图，它由主电路和控制电路两大部分组成。主电路由三相桥式全控整流电路、逆变电路、谐振回路、负载等组成；控制电路由整流触发、逆变触发、保护信号反馈及自动调节等环节组成。下面主要介绍三相桥式全控整流电路和逆变电路的工作原理。图2-10 晶闸管中频电路结构框图
1.三相桥式全控整流电路原理（1）晶闸管三相桥式全控整流电路 图2-11所示为晶闸管三相桥式全控整流电路。图中，晶闸管VT和VT接A相，VT和VT接B相，1436VT和VT接C相。VT、VT、VT组成共阴极组，VT、VT、VT组52135462成共阳极组。它们的触发顺序依次是VT—VT—VT—VT—VT—12345VT。6图2-11 晶闸管三相桥式全控整流电路
三相可控整流就是将三相交流电压u、u、u（见图2-12）经ABC三相可控整流桥变换为直流电压U，通过改变晶闸管的导通角就可O以改变直流电压的大小晶闸管导通角的改变是通过调节角α的改变来实现的。（2）三相电压及触发脉冲 图2-12所示为三相桥式可控整流电路在调节角α＝0°时的波形及触发脉冲。对应于相电压uA、uB、uC的α角（图中分别为αAαB、αC）的0°点，分别是在π／6、5π／6、3π／2。对于相电压uC、uA、uB的负半周，即－u、－u、－u的α角0°CAB点，分别在π／2、7π／6、11π／6。所有α角的调节范围均为120°（2π／3）。
为了分析方便起见，把一个周期等分6段。在第Ⅰ段期间，A相电位最高因而共阴极组的VT触发导通，B相电位最低，共阳极组的1VT触发导通。这时电流由A相经VT流向负载RL，再经VT流向B616相。加在负载RL上的整流电压为（u－u）。AB
经过60°后进入第Ⅱ段。这时A相电位仍最高，VT继续导通，但1C相电位最低，经自然换相点触发C相的VT，电流从B相换到C相，2VT承受反压而关断。负载RL上的整流电压为（u－u）。6AC
再经过60°，进入第Ⅲ段，这时B相电位最高，共阴极组经触发换相VT3导通，导通管由VT转到VT，VT继续导通。B、C两相工作，132RL上的电压为（u－u）。BC图2-12 三相桥式可控整流电路的触发脉冲
余次类推。在第Ⅳ段，VT、VT导通，B、A两相工作。在第Ⅴ34段，VT VT导通，C、A两相工作。在第Ⅵ段，VT、VT导通，C、4556B两相工作。再下去又重复上述过程。
三相可控整流电路中，6只晶闸管导通的顺序是VT—VT—VT123—VT—VT—VT，每隔60°有一管换相。从上述三相桥式全控整流456电路的工作过程可以看出：
1）全控整流电路在任何时刻都必须有两只晶闸管导通，才能形成导电回路其中一只晶闸管是共阴极组的，另一只晶闸管是共阳极组的。
2）触发脉冲的相位，共阴极的VT、VT、VT之间应互差120°；135共阳极的VT、VT、VT之间也互差120°。接在同一相的两管，如T4621与T，T与TT5与T2之间则互差180°。436
3）为了保证合闸后整流桥共阴极组和共阳极组各有一只晶闸管导电，或者由于电流断续后能再次导通，必须对两组中应导通的一对晶闸管同时给触发脉冲。为此，可以采取两种办法：一种是使每个触发脉冲的宽度大于60°（一般取80°～100°），称为宽脉冲触发；另一种是在触发某一号晶闸管的同时给前一号晶闸管补发一个脉冲，这相当于用两个窄脉冲等效替代大于60°的宽脉冲，称为双脉冲触发。图2-12中给出了双脉冲的波形及相位关系。为清晰起见，图中各晶闸管的触发脉冲均以数字标记，数字与管号是一致的，脉冲序号1～6分别代表晶闸管VT～VT的触发脉冲。1′～6′为补发脉冲序号，例如，16当要求VT导通时，除了给VT发触发脉冲外，还要同时给VT发一个116触发脉冲；欲触发VT时，必须给VT同时发一个触发脉冲，这后者21称为补发脉冲，等等。因此，双脉冲触发就是在一个周期内对每一个晶闸管需要触发两次，两次脉冲前沿的间隔为60°。双脉冲电路比较复杂，但可减小触发装置的输出功率，减小脉冲变压器的铁心体积，通常多采用双脉冲触发。（3）U0的计算公式（电阻性负载）
1）当0≤α≤π／3时
式中 U——相电压有效值；2
U——线电压有效值。2L
举例：设α＝0°，U＝380V，则U＝513V2L0
2）当π／3≤α≤2π／3时
举例：设α＝120°（2π／3），U＝380V，则U0＝0V。2L
2.晶闸管负载换相式逆变电路（1）并联谐振逆变电路
1）电路工作原理。中频感应加热电源广泛应用的逆变电路是电流源并联谐振式逆变电路，如图2-13所示。图中U是工频交流电源经0三相（可控）整流后得到的直流电压，直流侧串联大电感，又称为电抗器L，从而组成电流型逆变电路。电感LT～LT用来限制晶闸管导d14通时的di／dt，并在晶闸管移相期间起换相作用，故又称为换相电抗器。桥臂晶闸管（一般采用快速晶闸管）VTVT与VT、VT以中频1324频率轮流导通，可在负载上得到中频交流电；L串联R是中频电炉负载（感应器）的等效电路，因其功率因数很低，为改善功率因数而并联补偿电容器C。L、R和C组成并联谐振电路，故称此逆变电路为并联谐振式逆变电路。由于并联谐振式逆变电路属电流型，其交流电流i的波形接近矩形波，其中包含基波i1和各奇次谐波。因基波频率接近负载电路谐振频率f，故负载（并联谐振）电路对基波呈现高阻抗，0而对谐波呈现低阻抗，谐波在负载电路上几乎不产生压降，因此负载电压u的波形接近正弦波。AB图2-13 并联谐振逆变电路
2）输出功率估算 逆变电路输出功率P可近似的用基波计算求0得。
P＝UI≈UI（2-4）01100
式中 U——并联谐振回路两端电压u的基波电压u的有效值；1AB1
I——基波电流i的有效值；11
U——直流电压；0
I——直流电流。0
这表明在理想情况下，即没有考虑晶闸管、电抗器、感应器以及线路等的损耗情况下，负载吸收的有功功率近似为直流电源提供的有功功率。
3）逆变电路的自动调频和起动。在前述分析中，为简化分析而认为负载参数不变，逆变电路的工作频率也是固定的。实际上，在中频加热和熔炼过程中，负载线圈的参数是随时间而变化的，从而引起谐振频率的变化，其变化范围大约是标称频率的25％～30％。因而固定的工作频率无法保证晶闸管的可靠换相，这可能导致逆变失败。为此，需要使触发脉冲频率能自动调整，即电路要能实现频率的自动跟踪。
逆变器常采用自激励方式，但原始信号来自谐振回路，起动时回路又没有输出，因此电路在投入运行前存在一个起动问题。为解决这个问题，可采用多种方法：①附加一个给起动电容器预充电的电路（例如辅助起动桥电路），起动时将已充电电容器的能量释放到负载回路上，形成衰减振荡，检测出振荡信号实现自激励（已淘汰）；②带锁相环频率自动跟踪的杂波起动电路；③采用扫频式零压阮起动。起动过程大致是这样的，逆变电路起动前，先以一个高于槽路谐振频率的他励信号去触发逆变晶闸管，当电路检测到主回路直流电流时，便控制他励信号的频率从高到低扫描，当他励信号频率下降到接近槽路谐振频率时，中频电压便建立起来，并反馈到自动调频电路。自动调频电路一旦投入工作，便停止他励信号的频率扫描，转由自动调频电路控制逆变引前角，使设备进入稳定运行状态。（2）串联谐振式逆变电路
1）工作原理 电压型串联谐振式逆变电路如图2-14所示。直流电压源U0是由三相可控（或不可控）整流电路得到，直流侧并联大容量电容器C；由于负载线圈功率因数很低，所以串联电容器C进行补d偿R、L和C构成串联谐振回路。图2-14 电压型串联谐振式逆变电路
为实现负载换相，要求补偿后的串联回路呈现容性，因此电路的工作频率f，即触发脉冲频率应低于串联电路谐振频率f。逆变桥由四0个晶闸管VT1～VT4和与其反并联的快速二极管VD～VD组成四个桥14臂。电路工作时，像并联逆变器一样，轮流触发VT、VT和VT、132VT，使负载得到中频电流。设置快速二极管的目的，是在晶闸管关4断期间给负载振荡电流提供通路。图2-15所示为串联谐振式逆变电路主要电量的波形，L、R、C串联谐振回路两端的电压u近似幅值为ABU的方波u是它的基波电压，i是中频电流i的基波，i为直流侧电流，011d其平均值为直流电流I，φ是基波电流i超前基波电压u的相位角，也011是功率因数角。
2）输出功率估算。串联谐振逆变式电路的输出功率P可按下式0进行估算：
P＝0.9UIcosφ≈0.9UIcosφ01100（2-5）
式中 U——基波电压u的有效值；11
I——基波电流i的有效值；11
cosφ——功率因数；
U——直流电压；0
I——直流电流。0
由式（2-5）可知，通过改变U或cosφ都可以调节输出功率P。00
串联谐振式逆变电路适用于淬火加热等需要频繁起动、负载参数变化比较小和工作频率较高的场合。图2-15 串联谐振式逆变电路主要电量的波形
3.晶闸管逆变器的效率与电源装置的效率
晶闸管逆变器的效率与（整台）电源装置的效率是有所不同的。由于逆变器工作时，存在器件的导通损耗、换相损耗，以及各种部件的损耗，因此由直流侧电压U和直流电流I所决定的直流功率，并非00全部转换为中频功率输出给负载，因而逆变器转换效率是小于1的。图2-16所示为感应加热电源装置50Hz交流输入功率的流向图。图中的数据与器件类型、频率工艺过程（淬火还是锻造加热等）有关。在100Hz～3kHz的频率范围内，晶闸管逆变器的效率是很高的达到96％～97％；在3～10kHz频率范围内，其效率达到93％～95％（整台）电源装置在额定状态下除去逆变器外，三相整流电路、控制电路以及其他辅助电路等均存在损耗，还有工频交流侧功率因数的原因，这些因素将导致电源装置的整机效率要低于逆变器的逆变效率，此效率为70％～77％（淬火状态）。
作为例子，表2-3列出了日本电气兴业株式会社的部分DPG型晶闸管（SCR）电源装置的电气数据。在选用中频感应加热电源时，根据感应加热任务确定所需的功率和频率来选择中频电源设备。有的生产厂家在提供电气数据时只有输出功率而无整机的输入容量，因此在设计低压供电线路的容量时，需要考虑整机效率而加以换算的。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]