中频感应电炉中的中频电源装置是一种通过晶闸管把 *#/0 工频交流电变换成中频电流的设备，它具有体积小、 质量轻、 效率高、 噪声小、 操作简单、维护方便、 改善生产环境等诸多优点。近些年的研究表明1"$,2， 随着制造工艺的不断改进提高以及使用经验的积累和交流， 中频感应炉在各种金属及其合金的熔炼方面， 以及在透热、 热处理方面都得到了越来越广泛的应用。然而中频感应电源可控整流电路却存在着因调节深度的加大所带来的功率因数变小的现象， 且对感应线圈容量很大的负载来说尤其突出1*， %2。因此， 改善中频感应炉功率因数， 以提高
企业自身的效益和供电网路的电源质量， 是我们共同关心的一个课题。

 中频感应炉加热的原理

  电磁感应定理

  1.如图 " 所示，把需加热金属放入感应圈中， 当感应圈中流过交变电流 " 时，便会产生交变磁通， 工件由于电磁感应而产生感应电势 ：3$ 44（"）式中， 负号是因为感应电势总是力图阻止磁通的变化。如果 3 5678 ， 则感应电动势 和感应电动势有效值 分别满足：3$ 5 9:6 （)）式中， —回路最大磁通量—回路电流频率

2.2焦耳 楞次定理
  由于中频感应电炉中被加热金属有一定的电阻， 于是感应电势在工件中必然会产生电流 ， 在电阻的作用下， 由于集肤效应和涡流损耗 ， 便会发热， 其热量为

  可见， 要使被加热金属达到一定的温度， 由式（ 4） 可知， 必须在被加热金属内产生足够大的电流， 而 则是由感应电势有效值 产生的。由式 （5 ）可知，、 功率 与磁通 、 频率 有关。因此， 增加线圈中电流 ，可以增加被加热金属中的交变磁通。所以增加线圈中的电流 是加大 的一个途径。加大 的另一个途径是提高电流 的频率。由于被加热金属中的感应电动势 正比于磁通变化的速率， 电流 的频率越高， 磁通就变化得越快， 感应电动势 就越大。从另一方面看， 为了得到同样的加热效果， 频率越高， 磁通 和电流 就可以小一些，这可以减少线圈中的铜耗， 提高感应炉的电效率。

2.3中频感应炉功率因数

    一般说来， 功率因数是变压器原边电压与原边电流相角差的余弦。但事实上， 除了电流与电压有相位差外， 电流波形还有畸变。因为在整流电路中，变压器初级所加的电压是正弦波， 而初级电流却是非正弦波。因此， 在初级电流中包括有电源电压相同频率的基波成分， 其中只有基波电流与电压同频率， 可能产生有功功率， 其它高次谐波电流与电压频率不同， 只能产生无功功率。因此， 功率因数应与波形畸变和角位移有关。整流电路的线电流含有大量的谐波， 一般可用下式表示：

式中， 为基波电流幅值； 为谐波电流幅值。可以看出， 由于电流含有大量谐波， 因此其电流波形与正弦波不同。谐波幅值愈大， 其偏离程度
愈大。实际应用过程中， 电源的功率因数由下式来确定， 即：

COS&=P/S                                               （7）

式中， 为每相电源输出的平均功率， 为相电压有效值， 为基波电流有效值， 为位移系数。为每相电源视在功率，

因此， 电源的功率因数可以写成： cos&=Vcos&                 （8）

式中， 为电流畸变系数，可见， 功率因数为位移系数与电流畸变系数之积。因此， 要改善电源的功率因数， 只有增大 和减小 。当考虑重迭角 时， 变大； 不考虑重迭角时， 。显然， 功率因数随着控制角 增大而恶化。这是因为 越大， 电流波形与电压波形的相位差也越大，即在整流电流为一定的情况下， 变压器初级的输入视在功率近似不变， 而输出的有效功率则随着整流电压的降低而小。电流畸变系数与整流变压器和整流电路间的接线方式有关， 也与变压器、 电抗器的漏抗和电路
负载性质有关； 再者， 高次谐波的影响与整流相数成反比。整流相数越多， 诸高次谐波中次数最低的谐波次数越高， 相应的幅值越小。