IGBT（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）は、MOSFETとバイポーラトランジスタの利点を組み合わせた半導体デバイスで、誘導溶解のような大電力スイッチングアプリケーションに最適です。IGBTは誘導コイルへの電力を調整し、電磁誘導による正確な温度制御とエネルギー効率の高い金属溶解を可能にする。この技術は、エネルギー浪費の削減、よりクリーンな操業、さまざまな金属を連続的に溶解する能力など、従来の溶解方法に比べて大きな利点を提供します。
キーポイントの説明
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IGBTとは？
- MOSFETの電圧制御とバイポーラ・トランジスタの大電流処理を融合させたハイブリッド半導体デバイス。
- 大電力アプリケーション用の効率的な電子スイッチとして機能します。
- 主な特長高速スイッチング、低伝導損失、高電圧/電流容量。
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誘導溶解におけるIGBT
- 最新の誘導炉電源の中核をなす。
- 標準的なAC電源を正確な中・高周波電流（通常1～10 kHz）に変換します。
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可能にします：
- 正確な温度制御（±5℃可能）
- 迅速な加熱サイクル
- エネルギー効率（最大90％の熱効率）
- 従来のシリコン制御システムとは異なり、IGBTベースの炉は高調波歪みと送電網汚染を最小限に抑えます。
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電磁誘導プロセス
- IGBTで生成された交流が水冷銅コイルを通過。
- 電荷材料を貫通する交番磁界を作り出す。
- 抵抗加熱（ジュール効果）を発生させる渦電流を誘導する。
- 鉄系材料では、磁気ヒステリシスによってさらなる加熱が発生します。
- 直接加熱により、大気圧レトルト炉で一般的なるつぼの熱損失が排除されます。 雰囲気レトルト炉 .
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操作上の利点
- 素材の多様性:鋼鉄（1600℃）、銅（1085℃）、アルミニウム（660℃）および合金を扱う。
- 連続運転 適切な冷却システムにより、24時間365日の連続運転が可能です。
- 精密制御:デジタルインターフェースにより、加熱カーブをプログラム可能。
- クリーン運転:燃焼副生成物がない。
- スペース効率:従来の溶融システムに比べてコンパクトな設置面積。
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技術仕様
- 周波数範囲1～20kHz（中周波）
- パワー密度： 500～10,000 kW/m³
- 典型的な効率：85-92%電気対熱
- 溶解速度構成により100-5000kg/h
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代替品との比較
- 対SCRベースの炉：20～30%の高効率
- 対電気アーク：エネルギー消費を50%削減
- 対ガス炉：CO₂排出量70％削減
- 対抵抗加熱：より速い加熱速度
IGBT技術の統合は、エネルギー消費と環境への影響を大幅に削減しながら、溶解プロセスに対する前例のない制御を提供することにより、誘導溶解に革命をもたらしました。最新のシステムは、溶融段階（チャージング→メルティング→スーパーヒーティング）に基づいて周波数と出力を自動的に調整し、性能をさらに最適化することができます。このため、IGBTベースのシステムは、精密な合金組成制御やクリーンな溶解環境を必要とする鋳物工場にとって特に価値があります。
総括表
| 特徴 | 誘導溶解におけるIGBT |
|---|---|
| 効率 | 85-92% 電気-熱 |
| 温度制御 | ±5℃精度 |
| 周波数範囲 | 1-20 kHz（中周波） |
| メルトレート | 100-5000 kg/h |
| 材料の多様性 | スチール、銅、アルミニウム、合金 |
| 環境への影響 | ガス炉と比較してCO₂を70%削減 |
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