Индукционный нагрев – способ нагрева материалов бесконтактным методом при помощи токов высокой частоты, индуцируемых изменяющимся по гармоническому закону магнитным полем.
Развитие установок индукционного нагрева на современном этапе связано с активным созданием новых схем управления и деталей оборудования, способных повысить эффективность процесса нагрева и улучшить эксплуатационные характеристики установок. Основным функциональным узлом установок индукционного нагрева (УИН) является резонансный инвертор тока или напряжения, а также система управления. Применение резонансных инверторов повышает эффективность воздействия на материал токов высокой частоты. Для обеспечения автоматической подстройки частоты (АПЧ) необходимо согласовать частоту переключения транзисторов инвертора с частотой колебательного контура нагрузки. Этого можно добиться благодаря реализации нулевого фазового сдвига между током и напряжением.
Повышение скорости и качества нагрева достигается при использовании индукционного нагрева на резонансе. Ввиду изменяющихся параметров LC-контура рабочая частота инвертора должна быть больше резонансной частоты (рис. 1).
Функциональная схема ФАПЧ приведена на рис. 2.
Система управления использует информацию о фазе и частоте колебаний в LC-контуре для генерации управляющих импульсов транзисторов инвертора, который в установившемся режиме обеспечивает возбуждение колебаний в такт собственной частоты LC-контура. При пуске частота управляющих импульсов инвертора задается выше резонансной частоты, например, в два раза, а затем снижается, и уже при достижении тока в колебательном контуре (0,1–0,15) от максимального тока колебательного контура система управления переходит в режим обеспечения работы инвертора в резонансном режиме.
Система ФАПЧ постоянно согласовывает частоту работы силовых транзисторов инвертора с частотой нагрузочного контура. Микросхема К564ГГ1 используется для реализации ФАПЧ. В состав микросхемы фазовой автоподстройки частоты входят: генератор, управляемый напряжением (ГУН), фазовый компаратор, фильтр низкой частоты, представляющий собой интегрирующую цепь (рис. 2). Главный узел – ГУН, который вырабатывает однополярные импульсы амплитудой, близкой к напряжению питания. Выходное напряжение ГУН подается на один вход фазового компаратора ФК, а на второй его вход поступают внешние сигналы.