感應(yīng)加熱是一種非常好的加熱方法,而對于不熟悉感應(yīng)加熱的人來說,看到線圈內(nèi)的金屬條在幾秒鐘之內(nèi)熱到發(fā)紅是非常令人吃驚的事情。雖然感應(yīng)加熱設(shè)備涉及到物理、電磁、功率電子學(xué)和加工控制等專業(yè)領(lǐng)域,但感應(yīng)加熱的基本概念其實簡單易懂。
一、基本原理
在不斷變化的磁場(比如交流電產(chǎn)生的磁場)內(nèi)放置導(dǎo)電材料工件時,工件內(nèi)會產(chǎn)生電壓(法拉第定律)。感應(yīng)電壓會帶來電子的流動:這就是電流!通過工件的電流與線圈中電流的方向相反。這就表示,我們可以通過控制線圈中電流的頻率,從而控制工件中電流的頻率。
磁場方向取決于電流方向,因此,通過線圈的交流電電流方向的變化會導(dǎo)致磁場方向改變,變化速度與交流電電流變化速度相同。60Hz 交流電會導(dǎo)致磁場在一秒內(nèi)變換60次方向。400kHz 交流電會導(dǎo)致磁場在一秒內(nèi)變換400,000次方向。
當(dāng)電流通過介質(zhì)時,電子的移動會遇到一定的阻力。這種阻力表現(xiàn)為熱(焦耳熱效應(yīng))。雖然當(dāng)電流通過材料時,材料對電子流產(chǎn)生的阻力越大,產(chǎn)生的熱量也就越多,但是,使用感應(yīng)電流加熱高導(dǎo)電性材料(比如銅)也是可能的。這種現(xiàn)象對于感應(yīng)加熱是非常重要的。
二、感應(yīng)加熱需要哪些要素?
感應(yīng)加熱的產(chǎn)生需要兩個基本要素:
1、不斷變化的磁場
2、放置在磁場內(nèi)的材料要導(dǎo)電、導(dǎo)磁。
三、感應(yīng)加熱和其他加熱方法相比如何?
當(dāng)前加熱物品的方法有很多。更通用的工業(yè)實踐方法包括燃氣爐、電路和鹽浴。這些是通過對流和輻射將熱源(燃燒器、發(fā)熱元件、液體鹽)的熱量轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品中去。一旦產(chǎn)品表面加熱,熱量會通過熱傳導(dǎo)傳遞到整個產(chǎn)品。
感應(yīng)加熱產(chǎn)品并非依賴對流和輻射將熱量傳遞到產(chǎn)品表面,其熱量是由產(chǎn)品表面的電流流動產(chǎn)生的,產(chǎn)品表面的熱量通過熱傳導(dǎo),傳遞到整個產(chǎn)品。感應(yīng)電流直接產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)深度取決于所謂的電參考深度。
電參考深度很大程度上取決于通過工件的交流電頻率。電流頻率越高,電參考深度越淺,電流頻率越低,電參考深度越深。該深度同樣還取決于工件的電氣性質(zhì)和磁性。