(文章來(lái)源:江信電磁)
要深入了解和解答這個(gè)問(wèn)半橋和全橋之戰(zhàn)問(wèn)題,必須要先了解一下什幺是電磁感應(yīng)定律?電磁感應(yīng)定律最早源自丹麥科學(xué)家?jiàn)W斯特于1820年發(fā)現(xiàn)電磁效應(yīng)之后,有許多物理學(xué)家便試圖尋找電磁效應(yīng)的逆效應(yīng),即磁能否產(chǎn)生電?后來(lái),許多科學(xué)家都試圖尋找這個(gè)問(wèn)題的答案,但都未成功。
直到1831年,英國(guó)物理學(xué)家法拉第在軟鐵環(huán)兩側(cè)分別繞兩個(gè)線圈,其一為閉合回路,在導(dǎo)線下端附近平行放置一磁針,另一與電池組相連,接開關(guān),形成有電源的閉合回路。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),合上開關(guān),磁針偏轉(zhuǎn);切斷開關(guān),磁針?lè)聪蚱D(zhuǎn),這表明在無(wú)電池組的線圈中出現(xiàn)了感應(yīng)電流。法拉第立即意識(shí)到,這是一種非恒定的暫態(tài)效應(yīng)。緊接著他做了幾十個(gè)實(shí)驗(yàn),把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情形概括為5 類:變化的電流 ,變化的磁場(chǎng),運(yùn)動(dòng)的恒定電流,運(yùn)動(dòng)的磁鐵,在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體,并把這些現(xiàn)象正式定名為電磁感應(yīng)。
電磁感應(yīng)定律,生產(chǎn)的條件:電路是閉合且流通的。穿過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化。電路的一部分在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)(切割磁感線運(yùn)動(dòng)就是為了保證閉合電路的磁通量發(fā)生改變)(只能部分切割,全部切割無(wú)效)(如果缺少一個(gè)條件,就不會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生)。。
感應(yīng)電流產(chǎn)生的微觀解釋:電路的一部分在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)時(shí),相當(dāng)于電路的一部分內(nèi)的自由電子在磁場(chǎng)中作不沿磁感線方向的運(yùn)動(dòng),故自由電子會(huì)受洛倫茲力的作用在導(dǎo)體內(nèi)定向移動(dòng),若電路的一部分處在閉合回路中就會(huì)形成感應(yīng)電流,若不是閉合回路,兩端就會(huì)積聚電荷產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
電磁感應(yīng)現(xiàn)象中之所以強(qiáng)調(diào)閉合電路的“一部分導(dǎo)體”,是因?yàn)楫?dāng)整個(gè)閉合電路切割磁感線時(shí),左右兩邊產(chǎn)生的感應(yīng)電流方向分別為逆時(shí)針和順時(shí)針,對(duì)于整個(gè)電路來(lái)講電流抵消了。電磁感應(yīng)中的能量關(guān)系:電磁感應(yīng)是一個(gè)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程,例如可以將重力勢(shì)能,動(dòng)能等轉(zhuǎn)化為電能,熱能等。
實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱的主電路方法:根據(jù)感應(yīng)加熱的主電路可區(qū)分為半橋和全橋兩種不同的結(jié)構(gòu),有些人以為是半橋是比全橋差,這個(gè)是對(duì)電路的理解不同導(dǎo)致的,半橋和全橋是指主電路組成結(jié)構(gòu),并不是指品質(zhì)的好壞,就好比摩托車和汽車,摩托車2個(gè)輪,汽車4個(gè)輪,這僅僅是兩種車的結(jié)構(gòu)不同,所有汽車并不都比摩托車好,也有很多摩托車比汽車好用得多!半橋的實(shí)現(xiàn)方法如下圖:
左邊的C1和和C2下下結(jié)構(gòu)組成“諧振電容”,右邊T1和T2是IGBT高速開關(guān)管。L為線圈,R為線圈的內(nèi)阻,電流上半周經(jīng)過(guò)C1,L,T2。L的電流方向從左到右;電流下半周經(jīng)過(guò)T1,L, C2。L的電流方向從右到左;在IGBT上下橋輪流開通作用下,線圈在一個(gè)周期之內(nèi)電經(jīng)過(guò)兩個(gè)來(lái)回,從而變成交流,L則生產(chǎn)交變磁場(chǎng)。兩個(gè)IGBT開關(guān)管在高速輪流工作,不能同時(shí)工作,否則主回路就直接短路,這種方式就是叫“半橋結(jié)構(gòu)”。一般用于些電流不大的小功率感應(yīng)加熱產(chǎn)品中。比如15kW以內(nèi)比較安全,用于實(shí)現(xiàn)半橋的控制方法一般為調(diào)頻,或調(diào)寬的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。
若是想把功率做得更大些,顯然,半橋這種結(jié)構(gòu),已經(jīng)不合適,必須減少IGBT的電流,來(lái)提高功率。把半橋左邊的諧振電容更改為IGBT開關(guān)管,把這個(gè)諧振電容和L串聯(lián),就可以構(gòu)成全橋電路結(jié)構(gòu),如下圖:
工作塬理分析:上半周期T1——L——C——T3;下半周期: T4——C——L——T2。L兩端的電壓是半橋的兩倍,因此,獲得到的功率是同電壓的4倍。所以。為什幺大功率的都是采用全橋結(jié)構(gòu)就是這個(gè)塬因。實(shí)現(xiàn)全橋控制的電路方法,通常有移相、調(diào)頻、調(diào)寬、脈沖密度調(diào)節(jié)等等控制方法。
全橋和半橋的感應(yīng)加效果對(duì)比:半橋電感量較小,加熱面積較小,但加熱相同面積的功率密度比較大;全橋電感量較大,加熱面積較大,但加熱相同面積的功率密度比較小。具體選擇什幺結(jié)構(gòu)加熱,要看用戶的加熱負(fù)載面積,以太加熱功率密度大小來(lái)決定。
(責(zé)任編輯:fqj)
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