这期擂台不好打，既然决定试一试，那么还是要有点深度。这期论坛可以讨论的事情很多，需要静下心一点一点理顺。

1、工业变频器和中频炉中频电源有什么不同，假如中频电源频率是350HZ，能不能将变频器频率设定到350HZ，当中频电源使用？

2、工业变频器应用的交流电机和中频炉的中频电源应用的线圈有什么不同？电动机定子也不过是线圈罢了为什么不同。

3、要讨论清楚，就不能仅仅谈论线路原理还要讨论电磁理论，怎么谈呢，以什么深度来解释这些现象？

4、如果要真正讨论清楚，必须使用电路图，在什么程度上使用，使表述变得连贯流畅。

5、我们可能最好还是要回答一下，这个中频频率为什么要选择350HZ或1000HZ，频率不同对中频炉的热加工有什么影响。

为了能够表述的清晰，我采用半定量方法来表述。如果完全用定性方法表述，使论坛变得像一些概念的堆砌，脱不了哲学的枯燥，这是我感到最不耐烦的。既然讨论，就要有点技术含量。为了清晰讨论以上问题，必须从电磁理论谈起，不过我尽可能用通俗的语言表述吧！

首先我们讨论一下工业变频器，应用的对象和相关的电磁理论。工业变频器应用对象是交流电动机（同步或异步电动机）。以交流异步笼型电动机为例。我们在定子线圈上加一个交流电压，那么线圈中就有交流电流，定子铁心产生一个交变磁场，电机的转子和定子之间有一个很小的磁隙，转子也有装有矽钢片，在其沟槽里镶有转子线圈，这些转子线圈每相都构成闭合回路，根据电磁感应定律，定子闭合线圈在交变磁场下会产生感生电流，电流在磁场中会产生电磁力，电磁力产生电磁转矩，和交变磁场旋转方向一致，被电磁场牵着转动。因为被磁场牵着走，肯定就有一个滞后，这个速度差异叫做滑差。不考虑滑差，这个速度叫做同步转速。现在根据上面描述，我们假设只有对电极（极对数p=1），那么交流电变化一周，转子应该旋转刚好一周。电源频率为50HZ（即1秒1转）那么一分钟就是50*60=3000转。如果极对数p是2，那么交流电变化一周只转过180度，交流电源变化两周，转子才转一圈。于是同步转速n=60f/p。工业变频器就是将电源固定频率变成可调频率的电源。我们先不讨论调压的理由。这是问题的全部吗？且慢！我们先不讨论转子。只考虑定子，当线圈通以电流，定子铁心本身也构成封闭回路，那么定子铁心也应该有电流，它为什么不会像我们将要考虑的中频炉一样被磁场融化。这个问题确实存在，铁心中同样有环流，不过用做电机的铁心是由很对薄的矽钢片构成，它本身电阻率比钢材高得多，矽钢片表面的漆电阻率也大大高过钢材，这大大限制了环流，但是环流是存在的，环流造成的损耗叫铁损。

中频炉的原理包括三个因素：电磁感应、趋肤效应和热传导。在一个线圈内部放一个圆柱型铁芯，当线圈涌以交流电时，圆柱铁芯由于电磁感应会产生围绕轴心旋转的涡流，由于铁芯电阻率很小，会产生很大的涡流将铁芯融化。那么我们直接采用工频电源就行了何必要提高频率，道理很简单，提高频率可以使线圈以及炉体的尺寸小些，那么频率是不是越高越好。也不是由于趋肤效应，当频率过高时电流趋于金属表面，不一定会有好的融化效果。所以中频炉大多选择300HZ到1000HZ的交流电源。

我们先看从一个典型得中频炉参数表能够学到什么。

首先我们看中频炉的频率

容量10KG-50KG 功率50KW 频率2.5KHZ;容量100KG-750KG 功率100KW-450KW 频率1KHZ;容量1000KG-1500KG 功率600-1000KW 频率0.8KHZ;容量2000KG-3000KG 功率1250-1500KW 频率07KHZ;容量5000KG 功率2500KW 频率0.5KHZ.

当处理能力越大时电源频率越低，这是因为处理量大时频率太高，内部电流小，温度低不利于融化。

从上面参数表我们还可以看到，中频炉为了获得高效率，输入电压随着功率增加有380V三相380V六相660V三相660V六相，1000V三相等电源形式，这在工业变频器是不多见。从参数表来看，工业变频器和中频电源的差异很大，但是是什么呢？

这期擂台有点冷清，可能叫楼主有些失望。不过这个问题还是有必要聊一聊的。

工业变频器和中频炉的电控原理上有共用的地方：主电路都包含整流回路、中间滤波回路、逆变回路。原则上那些用于变频器的技术，都可以应用于中频炉。不同的地方在于负载类型的不同。主电路是有差异的。因为工业变频器应用于交流电机，一般接触的功率都在几百千瓦以下。而中频率负载为电磁线圈，用于金属熔炼，功率在1000千瓦以上很一般。所以我们这里不考虑那些大功率变频器应用的技术（那同样需要均压均流技术），通常的工业变频器和市场常见的中频炉电路做一个比较。

工业变频器和中频炉电路的比较

这里面有一个问题：实际上变频器和中频炉电路的功率单元是可以选择一样的。主要由于电流范围不同，实际均流技术和不同器件需要的数量不同，如果不采用可控硅而用IGBT，功率元件的数量要多得多。所以功率单元以选用可控硅的为多。

为了更清楚表达我的看法，一用一个实际的电路图，供大家参考：

我们先回答第一个问题：

工业变频器和中频炉中频电源有什么不同，假如中频电源频率是350HZ，能不能将变频器频率设定到350HZ，当中频电源使用？

假设变频器和中频炉输入电压都是380V,三相；功率都是350KW，那么要将变频器频率设置为350HZ，电压就最大400V左右，不能进一步提高，但是根据前面的参数表，对于中频炉输出电压要求能够达到750V，显然电压输出范围不能满足。甚至变频器在中频炉的应用中电压甚至是不可以调节的。因为对于变频器要保持频率，电压就不能调整。同时由于中频炉逆变单元为单相，而变频器逆变电源为三相，对于同样的功率，每一个功率单元承受的电流更大。所以同功率变频器不能代替中频炉，根本满足不了中频炉的工艺调节要求。就是选择大一些功率的变频器也不行，理由在前面已经说过。

工业变频器比中频炉电路更复杂，也更贵，经济上也是不可行的。

现在我们来回答第二个问题：

工业变频器应用的交流电机和中频炉的中频电源应用的线圈有什么不同？电动机定子也不过是线圈罢了为什么不同。

交流电机将电能转换为机械能。转子电流通过电磁耦合对定子电流有影响。而中频炉线圈将电磁能量转化为热能，因为热熔金属不会对磁场产生耦合作用，原则上是通过检测炉温，来调整电磁线圈的电压或电流来保证一定的工艺要求。中频炉控制电路的负载是LC振荡回路。

1.中频炉原理是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。

2.中频炉功率是比较大的，一般都是 整体加热的，比如融化为铁水等，不能有效的控制 加热的温度等，就象电阻炉一样，只是加热方式不一样，前者是工件自体加热，后者是炉子加热。

3.中频炉广泛用于有色金属的熔炼［主要用在熔炼钢、合金钢、特种钢、铸铁等黑色金属材料以及不锈钢、锌等有色金属材料的熔炼，也可用于铜、铝等有色金属的熔炼和升温，保温，并能和高炉进行双联运行。锻造加热［用于棒料、圆钢，方钢，钢板的透热，补温，兰淬下料在线加热，局部加热，金属材料在线锻造（如齿轮、半轴连杆、轴承等精锻）、挤压、热轧、剪切前的加热、喷涂加热、热装配以及金属材料整体的调质、退火、回火等。］ 热处理调质生产线［主要供轴类（直轴、变径轴，凸轮轴、

曲轴、齿轮轴等）；齿轮类；套、圈、盘类；机床丝杠；导轨；平面；球头；五金工具等多种机械（汽车、摩托车）零件的表面热处理及金属材料整体的调质、退火、回火等。

优点：

中频炉延长模具寿命。工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象。
无污染、中频炉低耗能，节电效果好。熔炼速度快。
熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低。　 自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀。 电加热作业环境好。 启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动

4.通常，把电压和频率固定不变的交流电变换为电压或频率可变的交流电的装置称作“变频器”。为了产生可变的电压和频率，该设备首先要把电源的交流电变换为直流电（DC）。把直流电（DC）变换为交流电（AC）的装置，其科学术语为“inverter”(逆变器)。由于变频器设备中产生变化的电压或频率的主要装置叫“inverter”，故该产品本身就被命名为“inverter”，即：变频器，变频器也可用于家电产品。使用变频器的家电产品中不仅有电机（例如空调等），还有荧光灯等产品。用于电机控制的变频器，既可以改变电压，又可以改变频率。但用于荧光灯的变频器主要用于调节电源供电的频率。汽车上使用的由电池（直流电）产生交流电的设备也以“inverter”的名称进行出售

。变频器的工作原理被广泛应用于各个领域。例如计算机电源的供电，在该项应用中，变频器用于抑制反向电压、频率的波动及电源的瞬间断电。

使用变频器的优点

（1）  变频调速的节能

由于采用变频调速后，风机、泵类负载的节能效果最明显，节电率可达到20%～60%，这是因为风机水泵的耗用功率与转速的三次方成比例，当用户需要的平均流量较小时，风机、水泵的转速较低，其节能效果也是十分可观的。而传统的挡板和法门进行流量调节时，耗用功率变化不大。由于这类负载很多，约占交流电动机总容量的20%～30%，它们的节能就具有非常重要的意义。

对于一些在低速运行的恒转矩负载，如传送带等，变频调速也可节能。除此之外，原有调速方式耗能较大者（如绕线转子电动机等），原有调速方式比较庞杂，效率较低者（如龙门刨床等），采用了变频调速后，节能效果也很明显。

（2） 变频调速在电动机运行方面的优势

变频调速很容易实现电动机的正、反转。只需要改变变频器内部逆变管的开关顺序，即可实现输出换相，也不存在因换相不当而烧毁电动机的问题。

变频调速系统起动大都是从低速开始，频率较低。加、减速时间可以任意设定，故加、减速时间比较平缓，起动电流较小，可以进行较高频率的起停。

变频调速系统制动时，变频器可以利用自己的制动回路，将机械负载的能量消耗在制动电阻上，也可回馈给供电电网，但回馈给电网需增加专用附件，投资较大。除此之外，变频器还具有直流制动功能，需要制动时，变频器给电动机加上一个直流电压，进行制动，则无需另加制动控制电路。

（3） 以提高工艺水平和产品质量为目的的应用

变频调速除了在风机、泵类负载上的应用以外，还可以广泛应用于传送、卷绕、起重、挤压、机床等各种机械设备控制领域。它可以提高奇特的产成品率，延长设备的正常工作周期和使用寿命，使操作和控制系统得以简化，有的甚至可以改变原有的工艺规范，从而提高了整个设备控制水平。

从原理上：

变频器：

主电路是给异步电动机提供调压调频电源的电力变换部分，变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容。电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波是电感。 它由三部分构成，将工频电源变换为直流功率的“整流器”，吸收在变流器和逆变器产生的电压脉动的“平波回路”，以及将直流功率变换为交流功率的“逆变器”。

中频炉：

中频电炉利用中频电源建立中频磁场，使铁磁材料内部产生感应涡流并发热，达到加热材料的目的。中频电炉采用 200-2500Hz中频电源进行感应加热，熔炼保温，中频电炉主要用于熔炼碳钢，合金钢，特种钢，也可用于铜，铝等有色金属的熔炼和提温.设备体积小，重量轻， 效率高，耗电少，熔化升温快，炉温易控制，生产效率高。

中频炉是一种将工频50HZ交流电转变为中频（300HZ以上至1000HZ）的电源装置，把三相工频交流电，整流后变成直流电，再把直流电变为可调节的中频电流，供给由电容和感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，并切割感应圈里盛放的金属材料，在金属材料中产生很大的涡流。由于中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%，煤气炉加热的氧化烧损为2%，燃煤炉达到3%，中频加热工艺节材，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。中频炉加热速度快、中频炉生产效率高、中频炉氧化脱炭少、中频炉延长模具寿命、中频炉工作环境优越、中频炉提高工人劳动环境和公司形象、中频炉无污染、中频炉低耗能、中频炉熔炼速度快、中频炉节电效果好、烧损少、能耗低、中频炉自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀、中频炉电加热作业环境好、中频炉启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动。

中频炉的节约特点

●加热速度快、生产效率高、氧化脱炭少、节省材料与成本、延长模具寿命

中频感应加热的原理为电磁感应，其热量在工件内自身产生，普通工人用中频电炉上班后十分钟即可进行锻造任务的连续工作，不需烧炉专业工人提前进行烧炉和封炉工作。由于该加热方式升温速度快，所以氧化极少，中频加热锻件的氧化烧损仅为0.5%，煤气炉加热的氧化烧损为2%，燃煤炉达到3%，中频加热工艺节材，每吨锻件和烧煤炉相比至少节约钢材原材料20-50千克。其材料利用率可达95%。由于该加热方式加热均匀，芯表温差极小，所以在锻造方面还大大的增加了锻模的寿命，锻件表面的粗糙度也小于50um工艺节能，中频加热比重油加热节能31.5%～ 54.3%，比煤气加热节能5%～40%。加热质量好，可降低废品率1.5%，提高生产 率10%～30%，延长模具寿命10%～15%。

中频炉的环保特点

●工作环境优越、提高工人劳动环境和公司形象、无污染、低耗能

感应加热炉与煤炉相比，工人不会再受炎炎烈日下煤炉的烘烤与烟熏，更可达到环保部门的各项指标要求，同时树立公司外在形象与锻造业未来的发展趋势。感应加热是电加热炉中最节能的加热方式由室温加热到1100℃的吨锻件耗电量小于360度。

●加热均匀，芯表温差极小，温控精度高

感应加热其热量在工件内自身产生所以加热均匀，芯表温差极小。应用温控系统可实现对温度的精确控制提高产品质量和合格率。

中频炉系列熔炼炉特点：

A 熔炼速度快、节电效果好、烧损少、能耗低。

B 自搅拌功能、熔炼温度及金属成分均匀。

C 电加热作业环境好。

D 启动性能好，空炉、满炉均可达到100%启动

中频炉的其它特点：

中频炉加热装置具有体积小，重量轻、效率高、热加工质量优及有利环境等优点正迅速淘汰燃煤炉、燃气炉、燃油炉及普通电阻炉，是新一代的金属加热设备。

中频炉是铸造锻造及热处理车间的主要设备， 其工作的稳定性、可靠性及安全性是流水作业的铸造锻造及热处理生产线正常稳定工作的保证。中频炉在热加工领域有着很好的发展前景如主要生产锻造锻前加热炉，透热炉以及用于：透热、轧制、锻造、弯管、热处理（淬火）、焊接等工艺的感应加热。

中频炉系列调质生产线特点：

中频生产线类设备的机械传输装置采用单工位方式，中频淬火和中频回火、退火按工序分时进行。感应器的置换采用整体吊装、快速定位、水电快速联接方式（可在短时间完成一套感应器的更换）。并可方便的进行感应器轴线位置的调节以适应多种坯料规格加热的要求。生产的本套设备根据每种产品的需要，由进出料储料支架、进出料输送装置、工件自旋式辊道传输装置、中频淬火升温模块、中频淬火保温模块、中频回火模块、中频退火模块、淬火喷雾装置、液压站、中心控制台及自动控制系统等十一部分组成。

 变频器是利用电力半导体器件的通断作用把电压、频率固定不变的交流电变成电压、频率都可调的交流电源。

现在使用的变频器主要采用交—直—交方式（VVVF变频或矢量控制变频），先把工频交流电源通过整流器转换成直流电源，然后再把直流电源转换成频率、电压均可控制的交流电源以供给电动机。

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的

当变频器调速到大于50Hz频率时，电机的输出转矩将降低-

       通常的电机是按50Hz电压设计制造的，其额定转矩也是在这个电压范围内给出的。因此在额定频率之下的调速称为恒转矩调速. (T=Te, P<=Pe)
       变频器输出频率大于50Hz频率时，电机产生的转矩要以和频率成反比的线性关系下降。
       当电机以大于50Hz频率速度运行时，电机负载的大小必须要给予考虑，以防止电机输出转矩的不足。
变频器50Hz以上的应用情况
       大家知道, 对一个特定的电机来说, 其额定电压和额定电流是不变的.
       如变频器和电机额定值都是: 15kW/380V/30A, 电机可以工作在50Hz以上
       当转速为50Hz时, 变频器的输出电压为380V, 电流为30A. 这时如果增大输出频率到60Hz, 变频器的最大输出电压电流还只能为380V/30A. 很显然输出功率不变. 所以我们称之为恒功率调速.
       这时的转矩情况怎样呢?
       因为P=wT (w:角速度, T:转矩). 因为P不变, w增加了, 所以转矩会相应减小.　　
       我们还可以再换一个角度来看:
       电机的定子电压 U = E + I*R (I为电流, R为电子电阻, E为感应电势)
       可以看出, U,I不变时, E也不变.
       而E = k*f*X, (k:常数, f: 频率, X:磁通), 所以当f由50－－>60Hz时, X会相应减小 
       对于电机来说, T=K*I*X, (K:常数, I:电流, X:磁通), 因此转矩T会跟着磁通X减小而减小.
       同时, 小于50Hz时, 由于I*R很小, 所以U/f=E/f不变时, 磁通(X)为常数. 转矩T和电流成正比. 这也就是为什么通常用变频器的过流能力来描述其过载(转矩)能力. 并称为恒转矩调速(额定电流不变－－>最大转矩不变)
       结论: 当变频器输出频率从50Hz以上增加时, 电机的输出转矩会减小.

变频器主要由整流（交流变直流）、滤波、再次整流（直流变交流）、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成的。其不光是进行电流频率的转换，更重要的是通过变频进行调速，制动等用途。

中频炉是一种逆变电源 它先把三相交流电整流 （用晶闸管） 变成单相直流电 然后由逆变桥逆变成一种500-1000Hz的脉冲交流电 再通过炉胆内的铜圈 使圈内的钢材产生涡流产生热量 从而达到熔炼钢材目的 因其尾端频率在中频 根据人耳特性臊音就在所难免了 大体洁构分为整流部分.逆变部分.

本期擂台评奖结果如下：

一等奖（20MP）1名： 
jona       oycf

二等奖（10MP）1名： 

 水中鱼 －－王者之师        su_plc

 三等奖（30积分）3名：

冰的临界点        nhwuxi

战魂——骑士军团        springtime

东山脚下        东山脚下