感應(yīng)加熱是利用電磁感應(yīng)原理加熱導(dǎo)電材料的一種非接觸式電加熱過程。此處熱量在導(dǎo)電材料內(nèi)產(chǎn)生,而無需與源直接接觸。
我們都知道一個事實,以前主要使用的加熱過程需要被加熱金屬和火焰之間的直接接觸。更具體地說,我們可以說非電加熱需要將金屬直接放在火焰上。然而,感應(yīng)加熱允許通過電流循環(huán)在金屬內(nèi)產(chǎn)生熱量。
在繼續(xù)之前,我們必須了解電加熱相對于其他加熱方法的優(yōu)勢。
1.沒有活動部件,因此易于維護(hù)。
2.高效運行。
3.可靠性和緊湊性。
4.電加熱是一種通過外部電源的作用加熱材料或表面的技術(shù)。電加熱是在高頻或工頻下實現(xiàn)的,但兩者的運行方式卻大不相同。
基本上,在工頻加熱中,熱量通過三種最基本的傳熱技術(shù)(即傳導(dǎo)、對流或輻射)傳遞給材料。相反,在高頻加熱中,提供的電能在材料本身內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱量。因此,高頻加熱被認(rèn)為是一種更有效的加熱方法。
這種高頻加熱機制分為兩類,即感應(yīng)加熱和電介質(zhì)加熱。
這兩種加熱方法根據(jù)在此過程中被加熱的材料而有很大區(qū)別。基本上,在感應(yīng)加熱過程中,金屬等導(dǎo)電材料被加熱,而在介電加熱過程中,木材等絕緣材料被加熱。
然而,我們在這里關(guān)注的主題是感應(yīng)加熱,我們將詳細(xì)討論。
感應(yīng)加熱的工作原理同時使用了法拉第電磁感應(yīng)定律的原理和焦耳加熱的概念。
它的操作與遵循法拉第定律的變壓器非常相似。在變壓器中,當(dāng)初級繞組通電時,流過它的電流會導(dǎo)致產(chǎn)生交變磁場。與次級繞組連接時產(chǎn)生的磁通量在次級繞組內(nèi)產(chǎn)生電動勢,電流開始流過它。這里的磁場強度取決于所施加電場的大小。
這里要注意的是,兩個線圈之間不存在直接接觸,但是它們是磁耦合的,這導(dǎo)致電流流過變壓器的次級繞組。此外,根據(jù)焦耳效應(yīng),當(dāng)電流流過材料時,其內(nèi)阻與電流相反,因此功率以熱量的形式耗散。
感應(yīng)加熱是如何發(fā)生的?
在討論感應(yīng)加熱的操作之前,您必須在此注意,被加熱的材料稱為工件,工件周圍產(chǎn)生電流的線圈稱為工作線圈。
感應(yīng)加熱的發(fā)生方式是,最初當(dāng)高頻交流電通過線圈(作為初級繞組)時,然后在線圈周圍產(chǎn)生交變磁場并產(chǎn)生磁通量。這是由于電磁定律而發(fā)生的。
然后工作線圈的磁場在工件中感應(yīng)出電動勢,從而導(dǎo)致渦流流過工件。而這種工作原理類似于根據(jù)法拉第定律在變壓器中發(fā)生的工作原理。
然而,在電流流動期間,會有一個相反的力,即有限電阻,這會導(dǎo)致功率以熱量的形式通過材料耗散,這種效應(yīng)被稱為焦耳效應(yīng)。
這里需要注意的是,由于趨膚效應(yīng),在高頻工作時,散熱只限于工件表面。在趨膚效應(yīng)中,電流僅集中在工件表面。隨著深入工件表面,渦流減小。當(dāng)距離增加時,電流密度逐漸減小。
感應(yīng)加熱的好處
1.穿透深度取決于頻率,因此可以避免加熱過程中不同頻率的功率浪費。
2.由于熱量集中在有限的部分,它有利于表面處理等應(yīng)用。
3.它提供快速加熱,從而最終節(jié)省電力。
4.感應(yīng)加熱非常有效。
5.它提供了良好的操作條件,即無污染。
6.這是一個自動控制過程,因此不需要專門的熟練工人。
7.它提供自動溫度控制功能。
1.它需要一個高頻電源,因此非常昂貴。
2.運行過程中必然需要電力供應(yīng)。
感應(yīng)加熱的應(yīng)用
感應(yīng)加熱的一個廣為人知的用途是感應(yīng)烹飪,它在烹飪時周圍的熱量散失最少。與此同時,感應(yīng)加熱還用于金屬的鍛造、退火、焊接、釬焊以及不同金屬的釬焊。也用于鋼鐵的淬火、醫(yī)療器械的燒結(jié)、殺菌等。
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