電磁感應(yīng)與感應(yīng)加熱原理
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電磁感應(yīng)與感應(yīng)加熱原理
Mihel
Farady于1831年建立的電磁感應(yīng)定律說(shuō)明,在一個(gè)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變磁場(chǎng)時(shí),電路兩端就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì),當(dāng)電路閉合時(shí)則產(chǎn)生電流。這個(gè)定律同時(shí)也就是今天感應(yīng)加熱的理論基礎(chǔ)。
感應(yīng)加熱的原理圖如圖2-1所示:
如下圖,當(dāng)感應(yīng)線圈上通以交變的電流i時(shí),線圈內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生相同頻率的交變磁通Φ,交變磁通Φ又會(huì)在金屬工件中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)e。根據(jù)MAXWELL電磁方程式,感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小為:
由此可見(jiàn),感應(yīng)加熱是靠感應(yīng)線圈把電能傳遞給要加熱的金屬,然后電能在金屬內(nèi)部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋8袘?yīng)線圈與被加熱金屬并不直接接觸,能量是通過(guò)電磁感應(yīng)傳遞的。另外需要指出的是,感應(yīng)加熱的原理與一般電氣設(shè)備中產(chǎn)生渦流以及渦流引起發(fā)熱的原理是相同的,不同的是在一般電氣設(shè)備中渦流是有害的,而感應(yīng)加熱卻是利用渦流進(jìn)行加熱的。
這樣,感應(yīng)電勢(shì)在工件中產(chǎn)生感應(yīng)電流(渦流)i,使工件加熱。其焦耳熱為:
(2-5)
式中,Q:電流通過(guò)電阻產(chǎn)生的熱量(J);
I:電流有效值(A);
R:工件的等效電阻(W);
t:工件通電的時(shí)間(S)。
由式(2-4)可以看出,感應(yīng)電勢(shì)和發(fā)熱功率與頻率高低和磁場(chǎng)強(qiáng)弱有關(guān)。感應(yīng)線圈中流過(guò)的電流越大,其產(chǎn)生的磁通也就越大,因此提高感應(yīng)線圈中的電流可以使工件中產(chǎn)生的渦流加大;同樣提高工作頻率也會(huì)使工件中的感應(yīng)電流加大,從而增加發(fā)熱效果,使工件升溫更快。另外,渦流的大小與金屬的截面大小、截面形狀、導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率以及透入深度有關(guān)[6]。
因此,逆變高頻感應(yīng)加熱電源的研制具有很大的實(shí)用價(jià)值。
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